DE2427291A1 - Verfahren zur herstellung von weichem, dickgriffigem, saugfaehigem papier - Google Patents

Description

RECHTSANWÄLTE - .- - . _.

DR. JUR. OiPL-CHtM. WALTER BEIL fO. JUM 197*

ALFRED ;!ΟΞ:^Γ-^ί

DR. JUR. DIPL-C'-:?..-»'.. H.-J. WOLFP

DR. JUR. HANS CHiv. iii.!L

FRANKFUSTAM MAIN-HöCHST
ADEIONSTüaSSESB

Unsere Nr. 19

The Procter & Gamble Company Cincinnati, Ohio, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung von weichem, dickgriffigem, saugfähigem Papier

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der Papier- und Faservliesherstellung und insbesondere die Herstellung eines weichen, dickgriffigen, saugfähigen Papiers geringer Dichte, das verglichen mit nach bekannten Papier- und Faservliesherstellungsverfahren hergestellten Papieren eine erheblich grössere Querstreckbarkeit, verbesserte Weichheit, verbesserten Oberflächengriff und verbesserte Drapierfähigkeit bietet,

Zur Erfindung gehört gemäss einer wichtigen Ausfuhrungsform ein Polymerfasermonof ilament-IIalbköpergewebe, im folgenden kurz auch als Prägegev/ebe oder Köperqev/ebe bezeichnet, das

409881/0945 ' ·

bei Verwendung zum Prägen einer nicht verdichteten Papierbahn bei bestimmten, durch thermische Vortrocknung bewirkten Faserkonsistenzwerten ein strichpunktförmiges Muster erzeugt, bei dem die Längsachsen der Strichprägungen parallel zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der Punktprägungen quer zur Papierlaufrichtung liegen. Dieses Prägegewebe ist besonders zur Verv/endung für Papier- und Vliesherstellungsverfahren, wie das in der US-PS 3 301 746 beschriebene Verfahren, geeignet, wobei die Oberflächeneigenschaften der Gewebe für den Betrieb und die Produkteigenschaften bedeutungsvoll sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfindung ein Polymerfasermonofilament-Halbköpergewebe der üblicherweise zum Transport nasser Papierbahnen.durch die Bahnbildungs-, Press- und Trockenpartien von Papiermaschinen verwendeten Art, wobei das Köpergewebe nach dem Weben durch Wärmebehandlung geschrumpft wird, was zu einem dimensionsmässig wärmestabilen Gewebe mit gleichmässigen Höckerhöhen und minimalen freien", d. h. in den Zwischenräumen liegenden Bereichen auf der mit der unverdichteten Papierbahn in Kontakt kommenden Seite führt, wobei das Gewebe weiterhin zur Vergrösserung seiner Höckerprägefläche durch Abschleifen seiner mit der Papierbahn in Kontakt kommenden Fläche mit einem feinen Schleifmittel behandelt ist.

Bei Langsiebpapiermaschinen (Fourdriniermaschinen) wird Pa piermasse ^auf ^eiⁿ bewegtes endloses Band oder Langsieb aufgetragen, das von zur Maschine gehörenden Walzen gehalten bzw. angetrieben wird und als Papierherstellungsfläche der Maschine dient. Diese Bänder von Langsiebpapiermaschinen werden üblicherweise aus einem Stück gewobenem Material, dem Langsieb- oder Fourdriniergewebe, gebildet, dessen Enden zur Bildung eines endlosen Bandes in einem Saum vereinigt sind.

409881/0945

Langsiebgewebe dieser Art besitzen allgemein eine Mehrzahl von beabstandeten, längslaufenden Kettfilamenten und eine Mehrzahl von beabstandeten, querlaufenden Schussfilamenten, die auf einem entsprechenden Webstuhl miteinander verwoben sind. Für die Zwecke dieser Beschreibung sind die Kettfilamente des Gewebes als die parallel zur Papier- bzw. Vlieslaufrichtung oder Haschinenrichtung im kontinuierlichen Trägerband sich erstreckenden Filamente definiert, während die Schuss filamente, quer zur Laufrichtung oder .Maschinenrichtung liegen.

Obwohl die Web- und Gewebebehandlungskriterien der vorliegenden Erfindung auch auf anderen Gebieten der Verwendung von Polymerfasermonofilamentgeweben angewendet werden können, sind die hier beschriebenen Merkmale am einfachsten im Zusammenhang mit der Verwendung solcher Gewebe für Prägezwecke bei dem. Papierbahnbildungsverfahren verständlich. Bei diesen Verfahren, etwa beim Betrieb einer Papiermaschine nach den Angaben der US-PS 3'301 '746, sind für das Prägegewebe Verbesserungen inbezug auf Uebertragung der Papierbahn (Bahntransfer) und Kontakt mit der ,Trocknerfläche wünschbar. Ausserdem sollte das verwendete Prägegewebe für das fertige Papierprodukt nur die vom Papierhersteller gewünschten, und den Sollwerten des Produktes entsprechenden Faktoren bedingen.

Als Polymerfasermonofilamentgewebe werden hier die als Träger für die feuchte Papierbahn dienenden Gewebe bezeichnet, die z. B. aus Polyamidfasern, Vinylfasern, Acrylfasern und Polyesterfasern gewoben sind, wie sie unter den Handels- bzw. Markenbezeichnungen Nylon, "Saran", "Orion", "Dacron" und "Trevira" erhältlich sind. Obwohl sowohl die Kettfilamente als auch die Schussfilamente solcher Gewebe aus Mehrfachfasern hergestellt sein können, bezieht sich die Erfindung auf Kett- und Schussfilamente aus Monofilamenten.

409881/0945

Für Langsiebgewebe sind schon mehrere unterschiedliche Webarten vorgeschlagen worden, doch werden gegenwärtig weist zwei Webarten verwendet, nämlich Leinwandbindung und Halbköper (Semi-twill, Long-crimp). Bei der Leinwandbindung läuft jedes Schussfilament in der Folge unter einem Kettfilament und dann über das nächste Kettfilament, während bei der Halbköperbindung (im folgenden auch einfach als Köperbindung bezeichnet) jedes Schussfilament über zwei Kettfilamente, unter dem nächsten Kettfilament und dann über die nächsten zwei Kettfilamente in sich wiederholendem Huster läuft. Von diesen beiden Webarten wird die Halbköperbindung am meisten verwendet.

Das in der US-PS 3 301'746 vorgeschlagene Prägegewebe kann rechteckig bzw. quadratisch oder diagonal gewoben sein und beliebige Strukturen einschliesslich von beispielsweise Leinwand— oder Halbköperbinduncf aufweisen. Ein gemäss US-PS 3 301'746 bevorzugtes Prägegewebe besitzt etwa 8-24 Maschen/cm und ist aus Filamenten mit Durchmessern von etwa 0,2-0,5 mm gebildet.

Papier, das gemäss den Angaben der US-PS 3'301'746 unter Verwendung eines Halbköperprägegewebes aus Polvmermonofilament hergestellt ist, zeigt bezüglich der meisten Gesichtspunkte ähnliche Eigenschaften wie ein Papier, das unter Verwendung von Prägegewebe mit Leinwandbindung aus Filamenten ungefähr gleichen Durchmessers hergestellt ist, wenn das Halbköpergewebe so eingebaut ist, dass seine konventionelle "Vorder"-Seite zum Prägen der nicht verdichteten Papierbahn verwendet wird. Dies ist dadurch bedingt, dass die konventionelle Vorderseite von Halbköpergewebe (unter der Annahme, dass das Gewebe auf seiner die Papierbahn berührenden Seite gleichmässige Höckerhöhen besitzt) ein strichpunktförmiges Muster erzeugt, bei welchem die Längsachsen der Strichprägungen quer

+) ("plain" weave)

409881/0945

zur Papierlaufrichtung, und die Längsachsen der Punktprägungen parallel zur Papierlaufrichtung liegen. Die Strichprägungen ergeben sich durch jedes Schussfilament, das auf der konventionellen Gewebevorderseite in sich wiederholendem fluster unter einem Kettfilament und dann über die nächsten beiden Kettfilamente verläuft, während die Punktprägungen von jedem Kettfilament stammen, das auf der üblichen Gewebevorderseite in sich wiederholendem Muster über ein Schussfilament und dann unter den nächsten zwei Schussfilamenten verläuft.

Wenn Papiere, die mit der üblichen Vorderseite eines Halbköpergewebes gemäss obigen Angaben geprägt sind, von der Trockentrommel abgerakelt werden, liegen die strichpunktförmigen Höckerprägungen praktisch zwischen den .Kreppfalten. Die entstehenden Kreppfalten verlaufen daher praktisch ohne Unterbrechungen über die Papierbreite. Die mit der konventionellen Vorderseite eines Halbköperprägegewebes hergestellten Papiere zeigen daher im wesentlichen ähnliche Eigenschaften, wie die auf Prägegewebe mit Leinwandbindung erhaltenen Papiere, d. h. v/eiche, dickgriffige, saugfähige Papiere geringer Dichte und mit einer charakteristischen, im wesentlichen ununterbrochen über die Papierbreite sich erstreckenden Kreppfaltung -

Andererseits erhält man bei Verwendung der "Rück"-Seite eines Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten zum Prägen einer unverdichteten Papierbahn gemäss Angaben der US-PS 3-301'746 (unter der Annahme, dass das Gev/ebe auf seiner mit der Papierbahn in Berührung kommenden Seite gleichmässige Höckerhöhen besitzt) ein strichpunktförmiges Muster, bei welchem die Längsachsen der Strichprägungen parallel zur Papierlaufrichtung und die Längsachsen der Punktprägungen quer zur Papierlaufrichtung liegen. Die Strichprägungen sind durch jedes Kcttfilament bedingt, das auf der Geweberückseite in sich wiederholendem Mu-

409881/0945

ster unter einem Schussfilament und dann über die nächsten zwei Schussfilamente verläuft, während die Punktprägungen von jedem Schussfilament stammen, das auf der Geweberückseite in sich wiederholendem Muster über ein Kettfilament und dann unter den nächsten zwei Kettfilamenten verläuft.

Die mit der Rückseite eines üblichen Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten geprägten Papiere zeigen im Unterschied zu den entweder mit Leinwandbindungsgewebe oder mit der konventionellen Vorderseite von Halbköpergewebe geprägten Papieren nach dem Kreppen ein rautenförmiges fluster.

Es v/urde gefunden, dass durch Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der Rückseite konventioneller Halbköpergewebe aus Polymermonofilamenten gemäss Angaben der US-PS 3'573 164 überraschende Verbesserungen der Papiereigenschaften erzielbar sind. Diese überraschenden Vorteile umfassen Verbesserungen der Querstreckbarkeit, der Weichheit, der Griffqualität (Oberflächengriff) und der Drapierfähigkeit. Die Verbesserungen nehmen mit der Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der Rückseite des Halbköpergewebes zu.

Durch Abschleifen der mit der Papierbahn in Kontakt kommenden Höckerflächen gemäss den Angaben der US-PS 3 573 164 lassen sich verbesserte Papierbahn-Uebertragungs-Eigenschaften und verbesserte Trocknung der Papierbahn praktisch mit allen Geweben aus Polymermonofilamenten erzielen. Die oben genannten Verbesserungen bezüglich Querstreckbarkeit, Weichheit, Griff und Drapierfähigkeit dagegen lassen sich nur im Zusammenhang mit der Rückseite von Halbköperprägegewebe gemäss obigen Angaben erzielen.

409881/0945

— *7 —

Es wurde gefunden, dass zur bestmöglichen Ausnützung der vorteilhaften Wirkungen des Abschleifens der Höckerflächen auf der Prägegeweberückseite zweckmässig solche Halbköpergewebe verwendet werden können, die vor Beginn des Abschleifens auf der Geweberückseite gleichraässige Höckerhöhen und minimale freie Bereiche aufweisen. Gleichmässige Höckerhöhen ermöglichen eine weitgehendere Vergrösserung der Höckerprägefläche und vermindern die Gefahr des völligen Durchschleifens von Filamenten. Wenn die Höckerhöhen vor Beginn des Abschleifverfahrens gleichmässig sind, ist überdies das'erhaltene Prägemuster nach dem Abschleifen gleichmässiger.

Da Gewebe der zum Prägen gemäss US-PS 3'301'746 beschriebenen Art bei ihrer Verwendung erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, ist es zweckmässig, die Gewebe vor dem zur Vergrösserung ihrer Höckerprägefläche dienenden Abschleifen einer Wärme-Dimensionsstabilisierung zu unterziehen. Geschieht dies nicht, so neigt die durch sorgfältiges Weben und vor der Verwendung erfolgendes Abschleifen der mit der Papierbahn in Berührung kommenden Gewebeseite behandelte gleichmässige Prägefläche bei ansteigenden Gewebetemperaturen zum Verwerfen, wodurch die meisten der durch eine solche sorgfältige Vorbehandlung erzielten Vorteile verloren gehen.

Eine Methode zur Herstellung dimensionsmässig wärmestabilisierter Gewebe aus Polymermonof ilamenten mit Leim-zandbindung, die auf beiden Gewebeseiten gleichmässige Höckerhöhen und minimale freie Flächen besitzen, ist in der US-PS 3 473 576 beschrieben. Hierzu wird das Gewebe mit Leinwandbindung aus Polymermonofilamentkette mit relativ hoher Warmschrumpfbarkeit und bestimmten Anfangsabständen der Kettmonofilamente im Webstuhl gemäss einer mathematischen, in der US-PS 3"473'576 angegebenen, Gleichung, Verwendung von Schuss-Polymermonofilamenten mit relativ geringer Warmschrumpfbarkeit und Verwe-

A09881 /0945

ben mit Anschlagen zur Bildung eines Gewebes mit Leinwandbindung hergestellt, das eine, nach einer weiteren im genannten Patent angegebenen mathematischen Gleichung berechnete Anfangsdicke besitzt. Nach dem Weben werden die Gewebehöcker auf beiden Seiten des Gewebes dann auf gleichmässige Höhen gebracht und die minimale freie Gewebefläche durch eine Warmschrumpf ungsbehandlung fixiert, bei der das Gewebe an den Ketten unter Zugspannung gehalten wird, in Schussrichtung aber schrumpfen kann. Die Wärmebehandlungen werden wiederholt, bis das Polymermonofilamentgewebe mit Leinwandbindung bei der Behandlungstemperatur nicht mehr weiter schrumpft. In diesem Zustand wird es als "versperrt" betrachtet, d. h. bei einer späteren Einwirkung erhöhter, der Behandlungstemperatur entsprechender Verwendungstemperatur tritt keine weitere Schrumpfung des Gewebes auf.

Es ist zu betonen, dass die Bildung gleichmässiger Höckerhöhen und minimaler freier Flächen auf beiden Gewebeseiten gemäss den in der US-PS 3 473 576 angegebenen Web- und Wärmebehandlungsverfahren auf der Symmetrie der Leinwandbindung beruht und bei Köpergeweben nicht zum Erfolg führt. Vielmehr werden bei der Wärmebehandlung gemäss den Angaben in der eben genannten US-PS bei Verwendung von Köpergewebe aus Polymermonofilament die Höcker auf der üblichen Gewebevorderseite koplanar, ehe die Höcker auf der Geweberückseite eine gleichmässige Höhe erlangt haben. Um daher die Höcker auf der Geweberückseite koplanar zu machen, d. h. in die gleiche Ebene zu bringen, muss das Gewebe einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen werden. Die zum Erreichen gleichmässiger Höckerhöhen auf der Geweberückseite erforderliche zusätzliche Wärmebehandlung bewirkt, dass die Höckerhöhen auf der konventionellen Vorderseite des Gewebes wieder ungleichmässig werden.

409881/0945

Fü-r Köpergewebe aus Polymermonofilamenten lassen sich die anfänglichen Kettfilamentabstände und die Gewebedicke, die zum Erzielen minimaler freier Flächen und gleichmässiger Höckerhöhen auf der Geweberückseite nach Wärmebehandlung erforderlich sind, nur experimentell bestimmen.

Die Erfindung ermöglicht ein v/eichgriffiges, saugfähiges, gekrepptes Papier geringer Dichte, das auf seiner Oberfläche ein rautenförmiges Muster aufweist und bezüglich Weichheit, Oberflächengriff und Drapierfähigkeit, aber auch inbezug auf Querstreckbarkeit erheblich verbessert ist.

Ein solches Papier ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in zum Teil an sich bekannter Weise, z. B. entsprechend den Angaben der US-PS 3 301 746, erhältlich, wenn zum Prägen der unverdichteten Papierbahn vor dem Kreppen die Rückseite eines üblichen Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten, das gemäss den Angaben der US-PS 3 573 abgeschliffen ist', verwendet wird. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die nicht verdichtete Papierbahn vor dem Kreppen in einem strichpunktförmigen Muster geprägt, bei welchem die Längsachsen der Strichprägungen parallel zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der Punktprägungen quer zur Papierlaufrichtung liegen.

Die Erfindung bietet ferner warmedimensionsstabxle Halbköpergewebe aus Polymermonofilamenten, die zur Verwendung als Träger von Faserbahnen, zürn Prägen und für andere Verarbeitungen mit Hilfe solcher Gewebe geeignet sind und auf der Rückseite gleichmässige Höckerhöhen und minimale freie Bereiche aufweisen, was erheblich zur Vermeidung von Transfer- und Kontaktproblemen bei Papier- und Vliesherstellungsverfahren beiträgt. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von wärmedimensionsstabilen Halbköpergeweben dieser Art durch Fest-

409881/0945

Setzung der Kriterien für die zum Erzielen gleichmässiger Höckerhöhen und minimaler freier Bereiche auf der Geweberückseite erforderlichen Web- und Wärmebehandlungsoperationen.

Die Erfindung bietet solche Halbköpergewebe aus Folymermonofilaraent zur Verwendung für Papier- und Vliesherstellung, wobei die Geweberückseite eine in der Höckerebene gemessene Gesamthöckerprägeflache von etwa 20 bis etv/a 50 % der Gesamtgewebefläche besitzt und die Höckerprägefläche eine Oberflächenverarbeitung besitzt, welche bezüglich ihrer Glätte mindestens gleich der Oberflächenendverarbeitung ist, die durch Abschleifen mit einem Schleifmittel erhalten wird, das eine wirksame Schleifmittelkorngrösse von weniger als etwa 50 tlikron (300 U.S. mesh) aufweist.

Die Erfindung bietet ferner ein Halbköpergewebe aus PoIymermonofilament für die Präge- und Trockenpartien von Papiermaschinen, wobei die mit der feuchten Papierbahn in Berührung kommende Geweberückseite zum Anpressen der Bahn an die Fläche eines Trockners eine vergrösserte Höckerfläche aufweist, was erheblich zur Reissfestigkeit des trockenen Papierproduktes durch Vermeidung von Taserbindungsbrüchen beiträgt.

Ein bevorzugtes erfindungsgemässes weiches, dickgriffiges, saugfähiges Papier geringer Dichte zeigt nach dem Kreppen auf seiner Oberfläche ein rautenförmiges Muster, besi.tzt eine Querstreckbarkeit von etv/a 2 bis etwa 6 %, zeigt Verbesserungen bezüglich Weichheit, Oberflächengriff sowie Drapierbarkeit und ist besonders zur Verv/endung für

Stoffe« Handtuchmaterialien und für hygienische Zwecke geeignet.

409881/0945

Das erfindungsgemässe weiche, dickgriffige, saugfähige Papier kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform allgemein entsprechend den Angaben der US-PS 3'3Ol 746 hergestellt werden. Insbesondere wird hierzu eine unverdichtete Papierbahn gebildet und auf der Rückseite eines Halbköperprägegewebes mit etwa $-24 Maschen/cm aus Polymermonofilamenten mit Durchmessern von etwa 0,2 bis etwa 0,64 mm abgestützt bzw. aufgelegt, wobei die Höckerprägefläche auf der Geweberückseite beispielsweise gemäss den Angaben der US-PS 3 573 164 vergrössert ist. Die unverdichtete Papierbahn wird durch thermische Vörtrocknung auf eine Faserkonsistenz von etwa 30 bis etwa 98 % gebracht und mit der Rückseite des Prägegcwebes ein ntrichpunktförmiges Höckermuster derart geprägt, dass die Längsachsender Strichprägungen des Musters parallel zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der Punktprägungen quer zur Papierlaufrichtung der vorgetrockneten unverdichteten Papierbahn verlaufen. Schliesslich wird das Papier getrocknet und gekreppt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Rückseite des Halbköperprägegewebes aus rolymcrmonofilamenten gemäss Angaben der US-PS 3 57 3 164 durch Abschleifen der Hockerflächen zur Vergrösserung der in der Höckerebene gemessenen Höckerprägefläche auf zwischen etwa 20 und etwa 50 % der gesamten Gewebefläche und zum Polieren der Höckerflächen bearbeitet.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Halbköpergewebe aus Polvmermonofilainenten so gewoben und wärmobehnndelt, dann ein dl men κ Lonr.iniinnicj wftrmostabiles Gewebe entsteht, das auf seiner Rückseite vor dem Abschleifen der geweberückseitigen Höckerflächen gleichmässige Höckernöhen und eine minimale freie Fläche aufweist.

409 8 81/0945

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die vergrösserte Draufsicht auf ein übliches Rachtsgrat-Halbköpergewebe aus Polymerinonofilamenten, ge-* sehen von der Rückseite, d. h. derjenigen Gewebeseite, die gemäss Stand der Technik normalerweise nicht in Kontakt mit der Papierbahn kommt. Das Halbköpergewebe aus Polymermonofxlamenten ist in seinem Ausgangszustand, d. h. vor einem allfälligen Abschleifen und vor der Verwendung als endloses Gewebeband für die Papier- oder Vliesherstellung gezeigt;

Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Gewebes nach 2-2 von Fig. 1 mit Blickrichtung quer (CD) zur Papierlaufrichtung, wobei die relativ höhere Lage und die glatten Höckerflächen der Kettfilamente auf beiden Gewebeseiten gezeigt sind;

Fig. 3 einen vergrösserten Querschnitt des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gewebes nach 3-3 von Fig. 1,gesehen in Papierlaufrichtung (PiD) , wobei die relativ niedrigere Lage und die glatten Höckerflächen der Schussfilamente gezeigt sind;

Fig. 4 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht von ungekrepptem Papier, das unter Verwendung der normalerweise verwendeten Vorderseite von Halbkörpergewebe der in den Fig. 1-3 gezeigten Art geprägt ist. Die Längsachsen der von den Kettfilamenten erzeugten Punktprägungen liegen parallel zur . Papierlaufrichtung;

4Ü9881/0945

Fig. 5 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht von ungekrepptem Papier, das mit der Rückseite eines Gewebes der in Fig. 1-3 dargestellten Art geprägt ist. Die Längsachsen der durch die Kettfilamente erzeugten Strichprägungen liegen parallel zur Papierlaufrichtung;

Fig. 6 den vergrösserten Querschnitt eines Gewebes der in den Fig. 1-3 dargestellten Art, gesehen quer zur Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1 entsprechenden Stelle, nachdem das Gewebe einer zur Bildung gleichmässiger Höckerhöhen auf der normalerweise verwendeten Vorderseite des Gewebes ausreichenden Wärmebehandlung unterworfen worden ist;

Fig. 7 einen vergrösserten Querschnitt des in Fig. 6 dargestellten Gewebes, gesehen in Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1 entsprechenden Stelle;

Fig. 8 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht von ungekrepptem Papier, das mit der. üblicherweise verwendeten Vorderseite von Halbköpergewebe aus Polymermonofilamenten der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Art geprägt ist. Die Längsachsen der von den Schussfilamenten erzeugten Strichprägungen liegen quer zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der von den Kettfilamenten erzeugten " Punktprägungen parallel zur Papierlaufrichtung;

Fig. 9 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das mit der Rückseite eines Halbköpergewebes der in den Fig. 6

409881/0945

und 7 dargestellten Art geprägt ist. Die Längsachsen der von den Kettfilamenten erzeugten Strichprägungen liegen parallel zur Papierlaufrichtung;

Fig. 10 einen vergrösserten Querschnitt eines Gewebes der in den Fig. 1-3 und 6-7 dargestellten Art, gesehen quer zur Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1 entsprechenden Stelle nach einer zur Bildung gleichmässiger Höckerhöhen und möglichst kleiner freier Bereiche auf der Geweberückseite ausreichenden Wärmebehandlung des Gewebes. Es ist zu erkennen, dass die Höckerhöhen auf der üblicherweise verwendeten Vorderseite des Gewebes nicht mehr gleichmässig sind;

Fig. 11 einen vergrösserten Querschnitt des in Fig. 10 dargestellten Gewebes, gesehen in Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 3-3 von Fig. 1 entsprechenden Stelle;

Fig. 12 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das mit der üblicherweise verwendeten Vorderseite von Halbköpergewebe der in Fig. 10 und 11 gezeigten Art geprägt ist. Die Längsachsen der von den Schussfilamenten erzeugten Strichprägungen liegen quer zur Papierlaufrichtung;

Fig. 13 die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das mit der Rückseite eines Gewebes der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art geprägt ist. Die Längsachsen der von den Kettfilamenten erzeugten Strichprägungen liegen parallel zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der von den Schuss filamenten erzeugten

409881 /0945

Punktprägungen quer zur Papierlaufrichtung. Die Punktprägungen sind hier deswegen vorhanden, weil die Hocker auf der Geweberückseite gleichmässig hoch sind;

Fig. 14 einen vergrösserten Querschnitt eines Gewebes der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art, gesehen quer zur Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 2-2 entsprechenden Stelle von Fig. I^ nachdem die Geweberückseitc zur Vergrößerung ihrer Höckerprägefläche abgeschliffen worden ist;

Fig. 15 einen vergrösserten Querschnitt des in Fig. 14 dargestellten Gewebes, gesehen in Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 3-3 von Fig. 1 entsprechenden Stelle;

Fig. 16 die vergrösserte Teildraufsicht des in den Fig. 14 und 15 dargestellten Gewebes, gesehen von der Geweberückseite;

Fig. 17 die fotografische Darstellung der Draufsicht in etwa zwölfmaliger Vergrösserung auf ungekrepptes Papier, das mit der Rückseite eines Gewebes der in den Fig. 14-16 dargestellten Art geprägt ist. Das entstehende Muster ist ähnlich wie in Fig. 13, doch bilden die strichpunktförmigen Prägungen einen grosseren prozentualen Anteil der Papieroberflache, v/eil die Höckerprägefläche des Gewebes vergrössert ist;

Fig. 18 einen vergrösserten Querschnitt des in Fig. 17 gezeigten ungekreppten Papiers quer zur Papierlaufrichtung nach 18-18 von Fig. 17;

409881 /0845

Fig. 19 die fotografische Darstellung einer etwa sechsmal vergrösserten Draufsicht auf ein Papier der in den Fig. 17 und 18 dargestellten Art nach dem Kreppen. Die Längsachsen der nach dem Kreppen sichtbaren Prägungen sind allgemein quer zur Papierlaufrichtung orientiert, während die Gesamtoberfläche des Papiers ein rhomben- oder rautenförmiges Huster aufweist, wie es für erfindungsgemäss hergestellte Papiere charakteristisch ist;

Fig. 20 einen vergrösserten Querschnitt des gekreppten Papiers von Fig. 19 quer zur Papierlaufrichtung nach 20-20 von Fig. 19.

Zur Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird aus Gründen der Klarheit bei Hinweisen auf die Merkmale des für die Papier- und Vliesherstellung dienenden Gewebes aus Polymermonofilamenten eine spezielle Terminologie verwendet. Die konventionelle "Vorder"-Seite der hier erwähnten Halbköpergewebe ist diejenige Gewebeseite, welche gemäss Stand der Technik normalerweise mit der Papierbahn in Kontakt kommen würde, d. h. diejenige Seite des Halbköpergewebes, die je nach ihrem speziellen Zustand eines der in den Fig. 4, 8 oder 12 dargestellten Prägemuster bilden würde (unter der Annahme, dass es sich um ein Rechtsgratköpergewebe handelt). In den eben genannten Figuren liegen die Längsachsen der gegebenenfalls vorhandenen Strichprägungen 9 quer zur Papierlaufrichtung, während die Längsachsen der gegebenenfalls vorhandenen Punktprägungen 3 parallel zur Papierlaufrichtung orientiert sind. Die "Rück"-Seite der hier diskutierten Halbköpergewebe -ist als diejenige Seite definiert, welche gemäss Stand der Technik normalerweise nicht mit der Papierbahn in Kontakt kommen würde, d. h. diejenige Seite des Halbköpergewebes, die je nach ihrem speziellen Zustand eines

409881/0945

der in den Fig. 5, 9, 13 oder 17 dargestellten Prägemuster erzeugen würde (unter der Annahme, dass es sich um ein Rechtsgratköpergewebe handelt) . In den zuletzt genannten Figuren liegen die Längsachsen der Strichprägungen 8 parallel zur Papierlaufrichtung, die Längsachsen der gegebenenfalls vorhandenen Punktprägungen 10 quer zur Papier.lauf richtung.

Obwohl in der vorliegenden Beschreibung durchwegs auf Rechtsgrat-Halbköpergewebe Bezug genommen wird, können die beschriebenen Vorteile auch mit Linksgrat-Halbköpergeweben erzielt werden, die als Spiegelbilder von Rechtsgrat-Halbköpergewebe gewoben sind.

Fig. 1 zeigt die vergrösserte Draufsicht auf einen Teil der Rückseite eines üblichen Rechtsgrat-IIalbköporgewobor; aus Polymermonofilament. Das in Fig. 1 dargestellte Gewebe ist noch nicht auf der Papiermaschine verwendet und keiner besonderen Schleifbehandlung unterzogen worden. Die Kettmonofilamente 1 liegen parallel zur ilaschinenrichtung (MD) , also parallel zur Papierlaufrichtung, die Schussmonofilamente 2 quer zur naschinen- oder Papierlaufrichtung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das in Fig. 1 dargestellte Präge-* gewebe etwa 8 bis etwa 24 Maschen pro cm (entsprechend etwa 20 bis etwa 60 Maschen pro Zoll) und 1st aus Plonof ilnment-Γο-lymerfasern mit Durchmessern von etwa 0,2 bis etwa 0,65 mm (etwa 0,003 bis etwa 0,025 Zoll) gebildet. Die Monofilamente von Kette und Schuss können gleiche Durchmesser haben, doch ist dies nicht notwendig. Die Fig. 3 bzw. 2 zeigen Querschnitte des in Fig. 1 dargestellten Gewebes, gesehen in Papierlaufrichtung bzw. quer hierzu. Die an den Kreuzungsstellen der Kettfilamente 1 und der Schussfilamente 2 gebildeten Hocker liegen weder auf der Vorderseite noch auf der Rückseite des Gewebes in gleicher Ebene. Wie aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen, liegen die Kettfilamente 1 auf beiden Gewebeseiten rela-

409881/0945

tiv höher als die Schussfilamente 2. Dies wird als "hochkettiger" Zustand des Gewebes bezeichnet.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Höckerprägemusters, das entstünde, wenn ein Gewebe der in den Fig. 1-3 dargestellten Art so in die Papiermaschine eingebaut wird, dass die konventionelle Gewebevorderseite zur Prägung einer ungekreppten Papierbahn dient, wie sie entsprechend den Angaben der US-PS 3 301 746 erhalten wird. Die auf der Oberfläche eines solchen Papiers nach dem Prägen sichtbaren Punktprägungen 3 bilden ein Muster entsprechend den Höckern 4 der Kettfilamente 1 auf der konventionellen Gewebevorderseite. Da die Punktprägungen 3 von den Kettfilamenten 1 gebildet v/erden, liegen die hier als Längsachsen bezeichneten längeren Achsen der Punktprägungen parallel zur Papierlauf- oder riaschxnenrichtung (MD) . Die von den Schussfilamenten 2 auf der konventionellen Gewebevorderseite gebildeten Höcker 7 bilden in der nicht verdichteten Papierbahn keine entsprechenden Prägungen, weil sie relativ niedriger als die Kettfilamenthöcker 4 liegen.

Fig. 5 zeigt das Höckerprägemuster, das entstünde, wenn eine gemäss den Angaben der US-PS 3 301 746 hergestellte, nicht verdichtete Papierbahn mit der Rückseite eines Prägegewebes der in den Fig. 1-3 dargestellten Art geprägt würde. Da die Kettfilamente 1 auf der Geweberückseite relativ höher als die Schussfilamente 2 liegen, werden während des Prägens nur die Spitzen der von den Kettfilamenten gebildeten Hocker 5 in die Papierbahn eingeprägt. Da die Kettfilamente 1 in Papierlaufrichtung verlaufen, besteht das entstehende Muster aus Reihen relativ langer Strichprägungen 8, deren Längsachsen parallel zur Papierlaufrichtung liegen.

409881/0945

Das in Fig. 5 dargestellte Prägemuster unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten Prägemuster in zwei wesentlichen Gesichtspunkten. Zunächst ist die Länge der Prägungen annähernd zweimal grosser, wenn die Papierbahn mit der Geweberückseite geprägt wird, weil auf der Rückseite des Köpergewebes jedes Kettfilament 1 über zwei Schussfilamente 2, auf der Gewebevorderseite aber nur über ein Schussfilament läuft. Ausserdem wird beim Abnehmen einer mit dem in Fig. 5 dargestellten Huster geprägten Papierbahn mit dem üblichen Schaber von der Trockentrommel auf der Papieroberfläche ein rautenförmiges Muster erzeugt, v/ährend bei Abnehmen einer mit dem in Fig. 4 dargestellten Muster geprägten Papierbahn mit dem üblichen Schaber von der Trockentrommel ein reguliertes Kreppmuster entsteht, bei dem die Kreppfalten praktisch ungebrochen über die Breite der Bahn verlaufen. Dieser charakteristische Unterschied der Fertigprodukte ist anscheinend dadurch bedingt, dass die in Fig. 4 dargestellte Bahn nur in unterbrochenen Intervallen an der Trockentrommel haftet, d. h. über die Punktprägungen 3, die nicht so lang sind, dass sie einander in Papierlaufrichtung überlappen. Im Gegensatz hierzu haftet die in Fig. 5 dargestellte Papierbahn kontinuierlich an der Trockentrommel, und zwar mit den Strichprägungen 8, die so lang sind, dass sie einander in Papierlaufrichtung überlappen.

Auf Basis des Standes der Technik und insbesondere der US-PS 3 473'576 ergibt sich, dass glatte Papierbahnübertragungen (Transfer) und maximale Trocknungswirksamkeit nicht mit Geweben erzielt werden, die rauhe oder regellose Bahnkontaktflächen haben. Glatte Papierbahnübertragungen sind besonders wichtig, wenn wie im Fall des in der US-PS 3 301746 offenbarten Papierherstellungsverfahrens das Prägegewebe Bedeutung für die Produkteigenschaften hat. Daher haben sich solche Prägegewebe als zweckmässig erwiesen, die auf der mit der unver-

409881/0945

dichteten Papierbahn in Kontakt kommenden Gewebeseite gleichmassige Höckerhöhen und möglichst kleine freie Flächen, d. h. keine Zwischenraumbereiche besitzen. Da solche Prägegewebe bei ihrer Verwendung höheren Temperaturen ausgesetzt sind, hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Gewebe vor der Verwendung einer das Verziehen bzw. Verwerfen des Gewebes verhindernden Dxmensionsstabilisierung durch Wärmebehandlung (hier auch als "Wärmedimensionsstabilisierung" bezeichnet) zu unterziehen.

Wesentlich ist die Bemerkung, dass durch die Wärmebehandlung der in der US-PS 3^:473 576 beschriebenen Art wegen der Symmetrie von Geweben mit Leinwandbindung gleichmässige Höckerhöhen und minimale freie Bereiche auf beiden Gewebeseiten gleichzeitig erzielt werden. Dies ist bei Geweben mit Köperbzw. Halbköperbindung nicht der Fall. Wenn ein Halbköpergewebe aus Polymermonofilament einer Wärmebehandlung entsprechend der US-PS 3' 473¹576 unterworfen wird, werden die Hocker 4 und 7 auf. der konventionellen Gewebevorderseite auf die gleiche Ebene gebracht, ehe dies bei den Höckern 5 und 6 auf der Geweberückseite erfolgt. Damit die Hocker 5 und 6 auf der Geweberückseite gleiche Höhen erreichen, muss das Gewebe einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen werden. Die zusätzliche Wärmebehandlung bewirkt, dass die Höhen der Hocker 4 und 7 auf der konventionellen Vorderseite des Halbköpergewebes wiederum ungleichmässig werden.

Dementsprechend sind die ursprünglichen Kettfilamentabstände und die Dicken von zur Bildung möglichst kleiner Freiflächen und gleichmässiger Höckerhöhen auf der Geweberückseite nach der Wärmebehandlung erforderlichen Halbköpergeweben experimentell zu bestimmen.

409881 /0945

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Halbköpergewebe aus Polymermonofilamenten mit Kettmonofilamenten hergestellt, die eine relativ hohe Wärmeschrumpffähigkeit im Bereich von etwa 10 bis etwa 30 %, vorzugsweise etwa 16 %, aufweisen. Nach Auswahl und Beabstandung der Monofilamente der Kette werden für den Schuss Polymermonofilamente mit einer relativ geringen Wärmeschrumpffähigkeit im Bereich von etwa 2 bis etwa 8 %, vorzugsweise etwa 4 %, gev/ählt. Bei der Wärmeschrumpfungsbehandlung können die erwähnten Schrumpfeigenschaften der Monofilamente von Kette und Schuss in vorteilhafter Weise ausgenützt v/erden. Bei der Wärmeschrumpfungsbehandlung wird das ursprüngliche Gewebe in gestrecktem Zustand und in Längs-(Kett-)-richtung fixiertem Zustand einer Reihe von Wärmebehandlungen unterworfen, wobei das Gewebe in Schussrichtung frei schrumpfen kann.

Zweckmässigerweise wird das unbehandelte Ilalbköpergewebe als endloses Band, auf einem Fertigungstisch der üblicherweise zur Fertigstellung von Papiermaschinen-Langsieben aus Metalldraht verwendeten Art befestigt^ der Wärineschrumpfungsbehandlung unterworfen. Ein üblicher Drahtsieb-Fertigungstisch besteht aus zwei verstellbaren Walzen, die das zum endlosen Band geschlossene Drahtsieb oder Gewebe tragen, spannen und bewegen können. Die Wärmeschrumpfung kann zweckmässig mit Hilfe von Infrarotstrahler bewirkt v/erden, die als Batterien quer über dem Rohgewebe befestigt sind. Durch die Infrarotstrahler werden die entsprechenden Bereiche des langsam um die Walzen des Fertigungstisches bewegten Rohgewebes erwärmt. Die Wärme wird in aufeinanderfolgenden Behandlungen von etwa 5 bis etwa 40 see, vorzugsweise etwa 15 see, pro Behandlung auf dem Gewebe zur Einwirkung gebracht. Die Gewebetemperaturen nähern sich während der aufeinanderfolgenden Wärmeeinwirkungen langsam dem Erweichungspunkt der verwendeten Polymermonofilamente. Um eine plötzliche Schrumpfung, die Gewebefaltungen auslöst, zu

40988 T /0945

vermeiden, wird in mehreren Durchlaufen gearbeitet. Die aufeinanderfolgenden Wärmebehandlungen werden wiederholt, bis die Höckerhöhen auf der Rückseite des Gewebes gleichmässig geworden sind, wobei dieser Zustand auch der geringsten Freifläche oder Zwischenraumfläche entsprechen sollte, wenn der ursprüngliche Kettfilamentabstand und die ursprüngliche Gewebedicke entsprechend bestimmt worden sind. Ein dem oben, erwähnten Wärmebehandlungsverfahren ausgesetztes Halbköpergewebe ist zwar nicht "versperrt", wie ein solchen Wärmebehandlungen ausgesetztes Gewebe mit Leinwandbindung, aber bei den Temperaturen, wie sie beim in der US-PS 3'3Ül^:'74b beschriebenen Papierbahnprägeverfahren auftreten, dimensionsmässig wärmestabil.

Die Temperatur der Monofilamente in den aufeinanderfolgenden Wärmebehandlungsgängen wird bis zu einer unmittelbar unter dem Erweichungspunkt der gewählten Fasern bzw. Monofilamente liegende Haximaltemperatur erhöht. Beispielsweise beträgt die Wärniebehandlungstemperatur für "Trevira"-Fasern etwa 182. bis etwa 204- C, vorzugsweise etwa 190 C. Für eine Wärmedimensionsstabilität zur Verwendung als Prägegewebe entsprechend den Angaben der US-PS 3^:301"746 wird eine ausreichende Anzahl von aufeinanderfolgenden Wärmebehandlungen vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Polymermonofilamente der Gewebestruktur während einer Gesamtzeit von etwa 15 bis etwa 120 see auf der höchsten Wärmebehandlungstemperatur gehalten worden sind.

Entgegen der Erwartung führt ein Webverfahren, bei welchem Kette und Schuss aus Polymermonofilamenten lediglich so dicht wie möglich zum Erreichen einer minimalen Freifläche gewoben sind, nicht zu einem Gewebe, das nach Wärmebehandlung bzw. bei Verwendung in Papierbahntrockenpartien eine gleichmässige Höckerhöhe aufweist. Polymerfasern unterliegen allgemein der Wärme-

40 9881/0945

schrumpfung, und der Versuch einer dichten Webart mit minimalen anfänglichen Abständen sowohl dor Kott- als auch der Schussfäden aus Polymermonofilamenten ergibt nach Wärmebehandlung und Wärmestabilisierung ein Gewebe mit ungleichmassigen Höckerhöhen. Dementsprechend v/erden gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der anfängliche Kettfilamentabstand im Webstuhl und die anfängliche Dicke des Halbköpergewebes experimentell zur Berücksichtigung der Wärineschrumpfung bei dem oben beschriebenen Wärmedimensionsstabilisierungsprozess bestimmt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen vergrösserte Querschnitte eines Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten der in den Fig. 1-3 beschriebenen Art nach Beginn des oben beschriebenen Wärmebehandlungsverfahrens . Der Querschnitt von Fig. 6 ist quer zur Papierlaufrichtung an einer Stelle entsprechend der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1 gesehen, während der Querschnitt von Fig. 7 in Papierlaufrichtung an einer Stelle entsprechend der Schnittlinie 3-3 von Fig. 1 gesehen ist. Die Fig. 6 und 7 stellen einen Zwischenzustand des Gewebes dar, der während des Wärmebehandlungsverfahrens vor dem Erzielen gleichmässiger Hökkerhöhen und geringster Freiflächen auf der Geweberückseite erreicht wird. Fig. 6 stellt den Zustand dar, der sich ergibt, wenn die Kettfilamente 1 infolge der Wärmeschrumpfung zu begradigen beginnen. Die Tendenz der Kettfilamente 1,infolge der Wärmeschrumpfung eine geringere Gesamtamplitude einzunehmen, zwingt die Schussmonofilamente 2 auf der konventionellen Gewebevorderseite nach unten und die Schussmonofilamente 2 auf der Geweberückseite nach oben, weil die Enden der Schussmonofilamente nicht fixiert sind. In Fig. 7 ist klarer erkennbar, wie die Schussmonofilamente 2 zu einer vollständigen Umschlingung der Kettmonofilamente 1 tendieren. Im Ergebnis kommen auf der konventionellen Gewebevorderseite die von den Schussmonofilamenten 2 gebildeten Hocker 7 in die gleiche Ebene (copla-

409881/0945

nar) wie die von den Kettmonofilaitienten 1 gebildeten Hocker 4. Zu bemerken ist, dass die von den Kettmonofilamenten auf der Gev/eberückseite gebildeten Hocker 5 in diesem speziellen Stadium relativ höher liegen, als die von den Schussmonofilamenten 2 gebildeten Hocker 6.

Fig. 8 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das gemäss US-PS 3-301 746 hergestellt und mit der konventionellen Vorderseite eines Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Art geprägt ist. Das Höckerprägemuster ist ähnlich v/ie in Fig. 4, in v/elchem die von den Hökkern 4 der Kettmonofilamente 1 der Gewebevorderseite gebildeten Punktprägungen 3 erläutert sind, enthält aber ausserdem die von den Höckern 7 der Schussmonofilaniente gebildeten Strichprägungen 9. Da die Schussmonofilamente 2 quer zur Papierlaufrichtung liegen, sind auch die Längsachsen der Strichprägungen 9 quer zur Papierlaufrichtung orientiert.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das gemäss US-PS 3 301"74G hergestellt und mit der Rückseite eines Halbköporgewebes der in den Fig. 6 und 7 dargestellten-Art geprägt ist. Wie in Fig. 5 sind die Längsachsen der von den Höckern 5 der Kettmonofilamente 1 gebildeten Strichprägungen 8 parallel zur Papierlaufrichtung orientiert.

Wie bei Papier, das mit dem in Fig. 4 gezeigten Muster geprägt ist, zeigt Papier, das mit dem in Fig. 8 dargestellten Muster geprägt ist, eine grundsätzliche Regelmnssigkeit der Kreppung, bei v/elcher sich die Kreppkanten praktisch ununterbrochen über die Gesamtbreite der Papierbahn erstrecken. Durch Hinzufügen der Strichprägungen 9 zum Prägemuster bleibt die Tatsache unverändert, dass das geprägte Papier nur in unterbrochenen In-

409881/0945

tervallen entsprechend den Abständen der Punktprägungen 3 in Papierlaufrichtung an der Trockentrommel haftet. Andererseits zeigen Papiere, die mit dem in Fig. 9 dargestellten Muster geprägt sind, ein rautenförmiges fluster, das für nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Papier nach dem Abrakeln von der Trockentrommel charakteristisch ist.

Zum Erzielen gleichmässiger Höckerhöhen und kleinster Freiflächen auf der Rückseite von Halbköpergewebe der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Art, wie dies für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gewünscht ist, wird die Wärmebehandlung so lange fortgesetzt,bis ein der Darstellung in den Fig. 10 und 11 ähnlicher Zustand erreicht wird. Fig. 10 ist quer zur Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 2-2 von Fig. 1 entsprechenden Stelle gesehen, während Fig. 11 in Papierlaufrichtung an einer der Schnittlinie 3-3 von Fig. 1 entsprechenden Stelle gesehen ist. Die Wärmeschrumpfung der Kettmonofilamente hat, wie in Fig. 10 gezeigt, eine Verkleinerung der Gesamtamplitude erzeugt, wodurch sich die Schussmonofilamente 2 auf der Geweberückseite nach oben bewegen, die Schussmonofilamente 2 auf der konventionellen Gewebevorderseite nach unten bewegen. Wie in Fig» 11 zu erkennen, v/erden die Schussmonofilamente 2, die ungleich den Kettmonofilamenten 1 keiner Zugspannung unterliegen, dazu neigen, sich vollständiger um die Kettmonof ilamente/zu wickeln, die auf der konventionellen Gewebevorderseite liegen. Gleichzeitig tendieren die Schussmonofilamente 2 dazu, sich zunehmend um die zwei benachbarten Kettmonof ilamente 1 auf der Geweberückseite zu wickeln. Als Ergebnis v/erden die Höhen der Kettmonofilamenthöcker 5 auf der Geweberückseite und die Schussmonofilamenthöcker 6 auf der Geweberückseite gleichmässig, während die Höhen der Schussmonofilamenthöcker 7 auf der konventionellen Gewebevorderseite und die Kettmonofxlamenthocker 4 auf der konventionellen Gewebevorderseite ungleichmässig werden. Wenn der ursprüngliche

409881/0945

Kettfilamentabstand auf dem Webstuhl und die anfängliche Dicke des Halbköpergewebes entsprechend zur Berücksichtigung der Wärmeschrumpfung bestimmt worden sind, sollte der in den Fig. 10 und

11 dargestellte Zustand erreicht werden, d. h. ein " V/äriredimensionsstabilisiertes Halbköpergewebe mit geweberückseitig gleichmässiger Höckerhöhe und geringster Freifläche entstehen-

Fig- 12 zeigt die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das gemäss US-PS 3'301'746 hergestellt und mit der konventionellen Vorderseite von Halbköpergev/ebe der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art geprägt worden ist. Das Prägemuster ist grundsätzlich ähnlich der Darstellung von Fig. 8, doch fehlen die von den Kettmonofilamenthöckern 4 der konventionellen Gewebevorderseifce gebildeten Punktprägungen 3, v/eil die Kettmonofilamenthöcker 4 auf der konventionellen Gewebevorderseite relativ niedriger, als die Schussmonofilamenthöcker 7 liegen. Ein mit dem in Fig.

12 dargestellten Muster geprägtes Papier zeigt nach dem Kreppen im wesentlichen ähnliche Eigenschaften, wie ein mit den in den Fig. 4 und 8 dargestellten flüstern geprägtes Papier.

Fig. 13 zeigt die vereinfachte Darstellung einer vergrösserten Teildraufsicht auf ungekrepptes Papier, das gemäss US-PS 3'301*746 hergestellt und mit der Rückseite von Halbköpergewebe, der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art geprägt ist. Die von den Kettfilamenthöckern 5 auf der Geweberückseite gebildeten Strichprägungen 8 sind im wesentlichen gleich v/ie in Fig. 8 dargestellt, doch sind auch die von den Schussfilamenthöckern 6 auf der Geweberückseite gebildeten Punktprägungen 10 vorhanden, weil die Kettfilamenthöcker 5 und die Schussfi- · lamenthöcker 6 auf der Geweberückseite gleichmässige Höhen haben. Ein mit der Rückseite von Halbköpergewebe der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art geprägtes Papier zeigt nach dem

40 9881/0945

Kreppen eine für erfindungsgemäss hergestellte Papiere charakteristische rautenförmige Oberflächenerscheinung. Bei Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der Rückseite eines solchen Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten wird das rautenförmige Muster ausgeprägter.

Es wurde gefunden, dass die Vergrösserung der Höckerprägeflache auf der Rückseite eines solchen Gewebes ausserdem bestimmte überraschende Verbesserungen der Eigenschaften des fertigen Papiers bietet, und zwar bezüglich verbesserter Querstreckbarkeit, verbesserter Weichheit, verbessertem Griff und verbesserten Drapiereigenschaften. Die Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der konventionellen Vorderseite eines ähnlichen Halbköperprägegewebes aus Polymermonofilamenten liefert dagegen keine ähnlichen Verbesserungen der Eigenschaften des fertigen Materials. Dies gilt auch für Prägegewebe mit Leinwandbindung. Auf diese Weise v/urde die überraschende Einsicht gewonnen, dass die oben beschriebenen Verbesserungen der Papiercharakteristika nur durch Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der Rückseite konventioneller Halbköperprägegewebe aus Polymermonofilamenten erzielbar sind.

Eine Methode zur Vergrösserung der Höckerprägefläche von PoIymermonofilamentgewebe ist in der US-PS 3'573 164 beschrieben, wonach die Höckerflächen zur Verbesserung von Bahnübertragung, Bahntrocknung, Bahnprodukteigenschaften und allgemeinem Anlagebetrieb mit einem feinen Schleifmittel abgeschliffen werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das rückseitig abzuschleifende Halbköperprägegewebe aus Polymermonofilamenten bereits vor dem Abschleifen in den in den Fig. 10 und 11 dargestellten Zustand gebracht, d. h. Bildung gleichmässiger Ilöckorhöhcn und geringster l-'rcifL'icho auf der Rückseite. Obwohl die im eben erwähnten US-Patent beschriebene Schleifbehandlung auf einem Gewebe mit anfänglich

409881 /0945

2427231

ungleichmässigen Höckerhöhen eine gleichmässige Höckerhöhe ergibt, ist gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung die Verwendung von Gewebe zweckmässig, das bereits zu Beginn auf der zu behandelnden Oberfläche gleichmässige Ilöckerhöhen aufweist, um die Möglichkeit des völligen Durchschleifens eines oder mehrerer Monofilamente beim Abschleifen zu minimalisieren. Daher kann die Rückseite eines Gewebes der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art stärker abgeschliffen werden und dadurch eine v/e it gehende re Vergrösserung der Höckerprägefläche ergeben, als dies mit einem Gewebe der Fall ist, das auf der zu behandelnden Seite zunächst ungleichmässige Höckerhöhen aufweist.

Wie oben bereits erwähnt, hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Polymermonofilamentgewebe vor der Verwendung wärmedimensionsstabil zu machen. Geschieht dies nicht, so kann sich das Gev/ebe nach Inbetriebnahme und Einwirkung höherer Temperaturen verwerfen. Um die vollen Vorteile des Abschleifens zu erzielen, ist es daher gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besonders zweckmässig, das Halbköpergewebe vor Beginn der Abschleifbehandlung gemäss den hier beschriebenen Methoden einer Wärmedimensionsstabilisierung zu unterziehen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Rückseite eines Halbkoperprägegewebes aus Polymermonofilamenten einer z. B. aus der US-PS 3-573 164 an sich bekannten Behandlung unterworfen, bei v/elcher die Hocker flächen des Gewebes entweder unter Verwendung von nassem oder von trockenem Sandpapier mit einer wirksamen Schleifkorngrösse von etwa 30-50 Mikron (entsprechend etwa 300 bis etwa 500 U.S.-mesh) als Schleifmittel abgeschliffen werden. Das Schleifmittel kann zur rotierenden Behandlung der Höckerflächen des Gewebes auf

409881/0945

Trommeln vorgesehen sein. Das Abschleifen kann unter gleichzeitiger Besprühung des Gewebes mit Wasser oder einer anderen Reinigungs- oder Schmierflüssigkeit, beispielsweise Leichtöl, zur Entfernung abgeschliffener Teilchen und zur Erleichterung des Polierens erfolgen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf der behandelten Oberfläche eine Gesamthöckerprägeflache von etwa 20 bis etwa 50 % der in der Höckerebene gemessenen Gesamtgewebefläche entwickelt. Durch VergrÖsserung der Höckerprägefläche auf über 50 % wird die Gefahr des völligen Durchschleifens einzelner Monofilamente stark erhöht und ausserdem eine nachteilige Wirkung auf die Gebrauchsdauer des Gewebes wahrscheinlich.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es zweckmässig, auf den Höckern der Rückseite des Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten eine glatte und polierte Oberfläche zu bilden. Zu diesem Ziel kann das oben beschriebene Abschleifen in verschiedenen Stufen erfolgen. Beispielsweise kann das anfangliche Abschleifen mit einem Schleifmittel erfolgen, das eine wirksame Schleifkorngrösse von etwa 50 Mikron (etwa 300 U.S.-mesh) besitzt, worauf eine Schleifpolierbehandlung unter Verwendung von mit Wasser geschmiertem nassem Sandpapier erfolgt, das eine wirksame Schleifkorngrösse von etwa 30 Mikron (etwa 500 U.S.-mesh) besitzt. Polierende Schleifmittel, wie Talk, Polierrot bzw. Polierrottuch, können ebenfalls zum v/eiteren Polieren der Höckeroberflächen verwendet werden.

409881/094

Die Fig. 14 und 15 zeigen vergrösserte Querschnitte von Halbköpergewebe aus Polymermonofilamenten der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Art, nachdem die Geweberückseite abgeschliffen worden ist, um die Höckerprägefläche auf zwischen etwa 20 % und etwa 50 % der gesamten Gewebeflache, gemessen in der Ebene der Hocker, zu vergrössern. Fig. 16 zeigt die vergrösserte Draufsicht auf einen Teil des in den Fig. 14 und 15 dargestellten Gewebes, gesehen von der Gewebcrückseite. Das in den Fig. 14-16 dargestellte Gewebe stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher vor Beginn des Abschleifverfahrens auf der Geweberückseite gleichmässige Hökkerhöhen und eine geringste Freifläche erzeugt wurden. Ein mit der Bildung gleichmässiger Höckerhöhen und geringster Freifläche vor Beginn des Abschleifens zusammenhängender inhärenter Vorteil besteht in der gleichmässigen Beschaffenheit des nach dem Abschleifen erhaltenen Höckerprägemusters. Diese zuletzt genannte Eigenschaft ist am besten in- Fig. 16 zu erkennen.

Die Fig. 14 und 15 zeigen das quer zur Papierlaufrichtung bzw. in Papierlaufrichtung betrachtete Gewebeprofil, das sich einer unverdichteten Papierbahn darbietet, wenn das Gewebe zum Prägen entsprechend den Angaben der US-PS 3'3Ol 746 verwendet wird. Die Kettfilamenthöcker 5 und die Schussfilamenthöcker 6 gemäss Darstellung in den Fig. 10 und 11 sind gemäss Darstellung in den Fig. 14 und 15 zu plateauförmigen Kettfilamenthöckern 5' bzw. Schussfilamenthöckern 6' abgeschliffen. Zusätzlich zur Verbesserung der Bahnübertragung und der Bahntrocknungseigenschaften prägen die plateauförmigen Höckerflächen 5' und 6' eine unverdichtete Papierbahn in gleichmässiger Tiefe mit einem klareren Prägemuster.

409881/0945

Die von einem Prägegewebe gemäss der Erfindung getragene feuchte Papierbahn kann thermisch mittels Hindurchführen heisser Case, beispielsweise Luft, durch die feuchte Papierbahn und das Prägegewebe vorgetrocknet werden. Eine geeignete Einrichtung zum Vortrocknen der feuchten Papierbahn ist in der US-PS 3''303'576 beschrieben. Obwohl die zum Erzielen der thermischen Vortrocknung angewendeten Mittel nicht kritisch sind, ist es kritisch, dass die einmal erreichte Beziehung der feuchten Papierbahn zum Prägegewebe beibehalten wird.

Gemäss Angaben der US-PS 3 301"746 wird die thermische Vortrocknung angewendet, um eine Faserkonsistenz der feuchten Papierbahn von etwa 30 bis etwa 80 %, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 80 %, zu bewirken. In der eben erwähnten U.S. Patentschrift ist angegeben, dass bei Faserkonsistenzwerten von unter etv/a 30 % der gewünschte Eigenschaftsausgleich des erhaltenen Papiers inbezug auf Weichheit, DickgriCfiykeit und Saugfähigkeit leidet, v/eil die Bahn und deren Fasern zu feucht sind,und die Bahn beim Prägen nachgibt bzw. ausweicht. In der eben genannten U.S. Patentschrift ist ebenfalls angegeben, dass das Vortrocknen auf Faserkonsistenzwerte von über etv/a 80 % die Entwicklung wirksamer Reissfestigkeitswerte des geprägten Papiers ausschliesst.

Es ist bekannt, daß Paserkonsistenzwerte zwischen etwa 3° und etwa 98 % vor der Uebertragung der Papierbahn auf die Trockentrommel möglich sind, ohne dass die Reissfestigkeit des so erzeugten" Papiers nachteilig beeinflusst wird. Paserkonsistenzwerte an der unteren Bereichsgrenze können gemäß der US-PS 3 3ol 746 erhalten werden; solche von über etwa 80 % werden durch Aufsprühen einer wässrigen Lösung von Polyvxnylalkoholklebstoff auf die Oberfläche

40988 1/0945

der Trockentrommel vor der Bahnübertragung erzielt. Der genannte Klebstoff ist durch einen Hydrolysegrad von etwa 80 bis etwa 9 0 % und eine Viskosität (als 4 %ige wässrige Lösung bei 20 C) von mehr als etwa 20 Centipoise charakterisiert. Pro Tonne des hergestellten Papiers (Trockengewicht) werden etwa 0,25 bis etwa 1 kg Polyvinylalkohol (Trockengewicht) aufgetragen.

Das Prägen des Gewebehöckermusters in die feuchte Bahn durch Pressen der noch vom Prägegewebe getragenen vorgetrockneten Bahn gegen eine relativ nicht nachgebende Fläche, beispielsweise eine unbeheizte Stahlwalze, oder die Oberfläche eines Selbstabnahmetrockners (Yankee dryer) ergibt ein Papier, in dessen Oberfläche bis zu einer Tiefe von mindestens 30 % der maschinenglatten Dicke dieses Papiers das Höckermuster des Prägegewebes eingeprägt ist. Die maschinenglatte Dicke bezieht sich auf die Dicke des direkt vom So lbstabnahmotrockner abgenommenen Papiers vor dem Kreppen. Dementsprechend sind die Höckerflächen 5' und 6' gemäss Darstellung in den Fig. 14-16 einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung zu einer gleichmässigen Tiefe von mindestens 30 % der maschinenglatten Dicke des ungekreppten Papiers eingeprägt.

Der zum Prägen des Prägegewebemusters erforderliche Druck kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine Druckwalze oder mehrere Druckwalzen erzeugt werden, die auf das Prägegewebe wirken, so dass die Hocker des Gewebes in die Oberfläche der vorgetrockneten Papierbahn gepresstj und die Oberfläche der vorgetrockneten Papierbahn unter den Höckern gegen eine Selbstabnahmetrocknerfläche gedrückt wird.

409881 /0945

Für die Durchführung der Erfindung ist es wichtig, dass der oben beschriebene Prägevorgang die erste, praktisch gesamthaft v/irkende mechanische Verdichtung ist, der die Papierbahn während der Bahnbildung und Vortrocknung ausgesetzt ist.

Fig. 17 zeigt die vergrösserte fotografische Aufnahme einer Teildraufsicht auf ein nach den Angaben der US-PS 3'3Ol 746 unter Verwendung der Rückseite eines Halbköpergewebes der in den Fig. 14-16 dargestellten Art zum Prägen der nicht verdichteten Papierbahn hergestelltes ungekrepptes Papier. Das entstehende Höckerprägerauster ist im wesentlichen dem in Fig. 13 dargestellten Muster ähnlich. Die von den Kettfilamenthöckern 5' gebildeten Strichprägungen 8 und die von den Schussfilamenthöckern 6' gebildeten Punktprägungen 10 bilden jedoch einen grösseren prozentualen Anteil der Papierfläche, weil die Grosse der Gewebehöcker erhöht ist. Ausserdem sind die Prägungen 8 und 10 deutlicher, v/eil sie mit praktisch gleichnässiger Tiefe von den plateauförmigen Flächen der Hökker 5¹ und 6' gebildet sind.

Fig. 18 zeigt einen vergrösserten Querschnitt des ungekreppten Papiers von Fig. 17 nach 18-18 quer zur Papierlaufrichtung.

Fig. 19 ist eine vergrösserte fotografische Darstellung einer Teildraufsicht auf ein nach den Angaben der US-PS 3'301 746 hergestelltes gekrepptes Papier, jedoch unter Verwendung dor Rückseite eines Halbköpergewebes gemäss den Fig. 14-16 zum Prägen der unverdichteten Papierbahn vor dem Kreppen. Die Längsachse der nach dem Kreppen sichtbaren Prägungen 11 erscheint allgemein quer zur Papierlaufrichtung orientiert. Im Unterschied zu nach den Angaben der eben genannten US-PS hergestelltem Papier bei Verwendung entweder eines in ähnlicher

409881/0945

Weise hergestellten Prägegewebes mit Leinwandbindung oder der üblichen Vorderseite eines in ähnlicher Weise hergestellten Halbköperprägegewebes zeigt die Gesamtoberfläche des Papiers ein rautenförmiges Muster und keine gleichmässigen ungebrochenen Kreppkanten, welche sich über die Breite des Papiers erstrecken.

Fig. 20 zeigt einen vergrösserten Querschnitt des Papiers von- Fig. 19 quer zur Papierlaufrichtung nach 20-20 in Fig. 19.

Ein erfindungsgemäss hergestelltes fertiges Papier gemäss den Fig. 19 und 20 zeigt Verbesserungen inbezug auf Querstreckbarkeit, Weichheit, Oberflächengriff und Drapiereigenschaften, wie sie nach dem in der US-PS 3 301"746 beschriebenen Verfahren nicht erhältlich sind, wenn zum Prägen einer unverdichteten Papierbahn vor dem Kreppen ein in ähnlicher Weise hergestelltes Gewebe mit Leinwandbindung oder die konventionelle Vorderseite eines in ähnlicher Weise hergestellten Halbköpergewebes verwendet werden. Die Vergrösserung der Ilöckerprägeflache auf einem Gewebe mit Leinwandbindung oder auf der konventionellen Vorderseite von Halbköpergewebe verbessert zwar die Papierbahnübertragung und die Papierbahntrocknungseigenschaften, erzeugt aber nicht die Verbesserungen bezüglich Querstreckbarkeit, Weichheit, Oberflächengriff und Drapiereigenschaften, wie sie bei Vergrösserung der Hökkerprägefläche auf der Rückseite eines Halbköperprägegewebes verwirklicht werden.

Aus der obigen allgemeinen und speziellen Beschreibung des vorliegenden Verfahrens ergibt sich, dass die erfindungsgemäss itfesentlichen Verfahrensschritte die Bildung einer unverdichteten Papierbahn mit einer Faserkonsistenz in einem bestimmten Bereich und die Prägung dieser Bahn durch die Hocker

409881/0945

auf der Rückseite eines Halbköperprägegev/ebes aus Polymermonofilamenben sind, wobei das Gewebe eine Höckerprägeflache aufweist, die auf der Rückseite des Gewebes etwa 20 bis etwa 50 % der in der Höckerebene gemessenen Gesamtfläche ausmacht. Die Bildung der Papierbahn und die abschliessende Trocknungstechnik sowie die Vortrocknungs-, Prägungs- und Kreppmethoden können vom Fachmann zur Erzeugung unterschiedlicher Papiere für verschiedene Verwendungszwecke im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens abgeändert werden.

Durch die obigen Arbeitsweisen wird gekrepptes Papier erzeugt, das eine rautenförmige Oberflächenerscheinung zeigt, im wesentlichen aus Cellulosefasern besteht, ein Flächenge-

2
wicht von etwa 8 bis etwa 6 5 g/m (etwa 5 bis etwa 40 Pfund/

3000 Fuss ) und eine sich wiederholende Musterung von einzelnen geprägten Bereichen aufweist.

Um die verbesserten Eigenschaften der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Fertigprodukte zu zeigen, wurden Testreihen zum Vergleich der Eigenschaften von Papieren durchgeführt, die gemäss den Angaben der US-PS-3'301 * 746 unter Verwendung der verschiedenen Seiten eines Halbköpergewebes aus Polymermonofilamenten hergestellt worden waren. Die Arbeitsbedingungen der Papiermaschine wurden abgesehen vom Prägegewebe bei allen Testreihen konstant gehalten.

Für alle Versuchsreihen wurde ein Eintrag verwendet, der 50 'έ Weichholz-Sulfatpapierinasse (Kraft-Papierstoff) und 50 % Hartholz-Sulfitpapiermasse enthielt.

Auf die Selbstabnahmetrocknerfläche wurde eine Leimschicht aufgetragen, und zwar mit einer Beleimungssiebwalze von annähernd 16 naschen/cm (etwa 40 U.S.-mesh), die sich mit einer Umfangslängsgeschwindigkeit von etwa 2,7 m/min drehte, in ei-

409881/0945

nen offenen Leimbehälter eintauchte und den von der Beleimungssiebwalze aufgenommenen Leim mit einer Reihe von im Innern der Leimv/alze angeordneten Luftdüsen, die kontinuier-

lieh mit Druckluft von 6₃3 kg/cm gespeist wurden, auf die Oberfläche der Selbstabnahmetrockentrommel sprühte. Der verwendete Leim stammte von der Peter Cooper Corporation, Gowanda, New York, und hatte die Typenbezeichnung "Peter Cooper IX". Die aufgetragene Mischung enthielt 1 Teil Leim und 99 Teile Wasser. Die vorgetrocknete und geprägte Papierbahn wurde mittels der oben beschriebenen Leimschicht am Druckspaltausgang von dem Prägegewebe getrennt und zum Anhaften an der Selbstabnahmetrocknerfläche gebracht.

Das trockene gekreppte Papier wurde vom Selbstabnahmetrockner mit einem üblichen Schaber abgenommen, so dass das fertige Produkt eine 12 %ige Kreppfaltungsstreckbarkeit zeigte.

Für die Tests wurden zwei verschiedene Halbköpergev/ebe aus Polymermonofilamenten verwendet. Beide Gewebe hatten in Papierlaufrichtung 12 naschen/cm (31 U.S.-mesh), in Querrichtung zur Papisrlaufrichtung 11 Maschen/cm (28 U.S.-mesh). Kett- und Schussmonofilamente hatten 0,4 5 mm Durchmesser. Eines der Gewebe war so gewoben, dass sich seine Rückseite als die mit der Papierbahn in Berührung kommende Fläche darbot, während das andere Gewebe so gewoben war, dass die konventionelle Vorderseite die mit der Papierbahn in Berührung kommende Oberfläche war. Beide Gewebe hatten im beschafften Zustand eine der Darstellung in den Fig. 10 und 11 entsprechende Form, d.h. die Höhen der KettfilamenthÖcker 5 und der Schussfilamenthökker 6 waren auf der Rückseite jedes Gewebes annähernd gleich, während die Kettfilamenthöcker 4 auf der konventionellen Vorderseite jedes Gewebes niedriger lagen, als die Schussfila7 menthöcker 7.

409881/0945

Um die Wirkungen der Prägegewebe auf die Eigenschaften der fertigen Papiere zu isolieren, wurden die Gewebe aufeinanderfolgend im erhaltenen Zustand auf der gleichen Papiermaschine montiert und damit Papier gemäss US-PS 3'301"746 hergestellt.

Dasjenige Gewebe, das so gewoben war, dass sich seine Rückseite als die mit der Papierbahn in Kontakt kommende Fläche darbot, zeigte im angelieferten Zustand eine anfängliche Hökkerprägefläche von etwa 21,2 %, während das Gewebe, welches so gewoben war, dass seine konventionelle Vorderseite als mit der Papierbahn in Kontakt kommende Fläche vorlag, im angelieferten Zustand eine Höckerprägefläche von etwa 23,4 % zeigte.

Im weiter unten folgenden Beispiel I sind Werte von Papierproben zusammengestellt, die unter Verwendung des Prägegewebes mit der Rückseite in Kontakt mit der unverdlchteten Papierbahn hergestellt wurden. In Beispiel II sind die Werte von Papierproben zusammengestellt, die unter Verwendung des Prägegewebes mit der konventionellen Vorderseite in Kontakt mit der unverdlchteten Papierbahn hergestellt wurden. Mit Ausnahme der Prägegewebe waren die Betriebsbedingungen der Papiermaschine für die Beispiele I und II unverändert.

Zur Erläuterung der Wirkung der Vergrösserung der Höckerprägefläche auf der mit der Papierbahn in Kontakt kommenden Seite des Prägegewebes wurde jedes Gewebe entsprechend den Angaben der US-PS 3573 164 abgeschliffen. Die Höckerprägefläche auf dem Gewebe, dessen Rückseite als mit der Papierbahn in Berührung kommende Fläche diente, wurde von etwa 21,2 % auf etwa 28,4 % vergrössert. Die Höckerprägefläche des Gewebes, dessen konventionellen Vorderseite als mit der Papierbahn in Kontakt kommende Fläche diente, wurde von annähernd 23,4 % auf annähernd 34,1 % vergrössert. Die Test wurden wiederholt, wo-

409 881/0945

bei alle Bedingungen der Papiermaschine abgesehen von der vergrösserten Höckerprägefläche auf den Geweben unverändert blieben. Die Testergebnisse von Papierproben jedes Laufes sind weiter unten als Beispiele III und IV angegeben. Die in Beispiel III zusammengestellten Werte stammen von Papierproben, die unter Verwendung des Halbköperprägegewcbes erhalten waren/ dessen Rückseite der unverdichteten Papierbahn zugewendet war. Die in Beispiel IV zusammengestellten Werte stammen von Proben, die unter Verwendung des Halbköpergewebes erhalten waren, dessen konventionelle Vorderseite der unverdichteten Papierbahn zugekehrt war.

Schliesslich wurde die Höckerprägefläche jedes Gewebes weiter gemäss den Angaben der US-PS 3^r573 164 erhöht, bis das Gewebe, dessen Rückseite als mit der Papierbahn in Kontakt kommende Fläche diente, eine Gesamthöckerprägefläche von 37,3 % aufwies, während das Gewebe, dessen konventionelle Vorderseite als die mit der Bahn in Kontakt kommende Fläche diente, eine Gesamthöckerprägefläche von 40,4 % erreicht hatte. Die Tests wurden wiederholt, wobei alle Bedingungen der Papiermaschine_; abgesehen von der Höckerprägefläche der Gewebe^ unverändert blieben. Die Ergebnisse der an Papierproben jedes Laufes durchgeführten Tests sind weiter unten in den Beispielen V und VI wiedergegeben. Die Werte von Beispiel V stammen von Papier, das unter Verwendung von Halbköpergewebe erhalten war, dessen Rückseite der unverdichteten Papierbahn zugekehrt war. Die in Beispiel VI zusammengestellten Werte stammen von Papierproben, die unter Verwendung von Halbköpergewebe erhalten waren, dessen konventionelle Vorderseite der unverdichteten Papierbahn zugekehrt war.

409881/0945

Die in den folgenden Beispielen angegebene Papierdicke ist jeweils die unter einei
gemessene Dicke in mm.

2 2

jeweils die unter einem Druck von etwa 12,4 g/cm (80 g/Zoll )

Die in den Beispielen angegebenen Reissfestigkeitswerte in Papierlaufrichtung (MD) und quer zur Papierlaufrichtung (CD) werden als die Kraft in Gramm angegeben, der eine 2,54 cm breite Probe mit.einem Abstand von 10,2 cm zwischen den Klammern der Reissfestigkeitspriifanlage, geschnitten in Richtung HD oder CD, bis zum Reissen widerstehen kann. Als Reissfestigkeitsprüfgerät wurde ein Standardgerät "Thwing-Albert Tensile Tester" der Firma Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, USA, verwendet.

Die prozentualen Streckbarkeitswerte in den folgenden Beispielen wurden im Zusammenhang mit der Messung der Reissfestigkeitswerte in den MD- und CD-Richtungen bestimmt.

Zur Messung einer Kombination von Steifheits- und Gleitreibungseigenschaften der Papierproben wurde ein Messgerät mit der Bezeichnung "Thwing-Albert Handle-O-Meter", Katalog Nr. 211-3 der Thwing-Älbert Instrument Company verwendet. Bei diesen in den Beispielen als H-O-M-Werte bezeichneten und mit diesem Gerät bestimmten Messdaten bedeuten hohe Werte, dass die Weidhheit unzureichend und daher nachteilig ist. Ein niedrigerer H-O-M-Wert entspricht einem weicheren Papier. Zur Messung wurden zwei Papierproben mit Abmessungen von 11,4 χ 11,4 cm nebeneinander über den 6,4 mm breiten Schlitz des Gerätes, der unter der Klinge der Einheit liegt, angeordnet. Zur Bestimmung des H-O-ll-Wertes in Papierlaufrichtung wurde die Papierlaufrichtung der Probe parallel zur Klinge des Gerätes angeordnet. Zur Bestimmung des H-O-M-Wertes quer zur Papierlaufrichtung wurde die Papierlaufrichtung der Probe senkrecht zur Klinge des Messgerätes angeordnet. In den folgenden Beispielen sind

40988 1/0945

die direkt von dem auf dem Messgerät angeordneten üblichen 50 Mikroamperemeter abgelesenen Werte angegeben.

Zur Quantifizierung der Papiereigenschaften bezüglich Oberflächengriff und Drapiereigenschaften wurde nach den Grundsätzen der Textilprüfung gearbeitet. Der Griff betrifft, wie der Name andeutet, das vom Material ausgelöste Gefühl und hängt somit vom Tastvermögen ab. Bei der Bewertung des Griffes von Geweben werden die Empfindungen der Steifigkeit bzw. Schlaffheit, der Härte oder Weichheit und der Rauhheit oder Glätte gemeinsam wahrgenommen. Der Drapierbarkeit kommt eine andere Bedeutung zu und man kann sie ganz allgemein als die Fähigkeit eines Tuches bezeichnen, bei Verwendung ein gefälliges Aussehen zu zeigen. Die Erfahrungen der Textilindustrie zeigen, dass die Gewebesteifigkeit ein Schlüsselfaktor in der Untersuchung von Griff und Drapierbarkeit ist.

Ein für die Textilindustrie entwickeltes Gerät zur Messung von Gewebesteifigkeit ist der sogenannte "Shirley Stiffness Tester". Zum Vergleich von Drapierbarkeits- und Oberflächengriff-Eigenschaften von Papierproben, die unter Verwendung der verschiedenen Seiten eines Halbköperprägegewebes hergestellt worden v/aren, wurde ein "Shirley Stiffness Tester" zur Bestimmung der "Biegelänge" der Papierproben und damit zur Berechnung von Werten für "Biegesteifheit" und "Biegemodul" modifiziert.

Der "Shirley Stiffness Tester" ist in den amerikanischen Industrienormen, ASTM Standardmethode Nr. 1388, beschrieben. Die horizontale Plattform des Gerätes wird von zwei Seitenstücken aus Kunststoff getragen. Diese Seitenstücke sind mit Indexlinien im Standard-Deflektionswinkel von 41,5 graviert Am Instrument ist ein Spiegel befestigt, mit dem die Bedie-

409 88 1/0-9 45

nungsperson aus geeigneter Position beide Indexlinien betrachten kann. Die Skala des Instrumentes ist in cm unterteilt. Die Skala kann als Schablone zum Ausschneiden der Probestücke verwendet werden.

Zum Test wird ein rechteckiger Papierstreifen mit Abmessungen von 15,2 χ 2,54 cm auf die Grosse der Skala zugeschnitten. Dann werden Skala und Probe auf die Plattform übertragen, wobei die Probe unten liegt. Probe und Skala werden dann langsam nach vorne geschoben. Der Papierstreifen beginnt über die Kante der Plattform nach unten zu hängen, wenn Skala und Probe nach vorne geschoben werden. Die Bewegung von Skala und Probe wird fortgesetzt, bis die Spitze der Probe bei Betrachtung im Spiegel beide Indexlinien schneidet. Das Mass des üeberhanges "X" kann direkt von der Skalamarkierung gegenüber einer auf der Seite der Plattform gravierten Nullinie abgelesen werden.

Da Papier nach Durchführung eines solchen Steifheitstests eine bleibende Verformung zeigt, wurden vier einzelne Proben zum Testen der Steifheit des Papiers längs einer gegebenen Achse verwendet}und daraus wurde dann der Mittelwert für diese spezielle Achse berechnet. Die Proben wurden in einer Papierlaufrichtungsachse, einer quer zur Papierlaufrichtung liegenden Achse, einer Achse entsprechend CD + 30 , einer Achse quer hierzu sowie einer Achse CD + 135 und quer hierzu geschnitten. Aus den sowohl längs als auch senkrecht zu jeder der drei erwähnten Achsen ermittelten Werten wurde für jede Papierprobe ein mittlerer Ueberhangwert "I" berechnet.

Die Biegelänge "c" ist für diese Testverfahren als diejenige Papierlänge definiert, die sich unter ihrem eigenen Gewicht in einem bestimmten Ausmass biegt. Dies ist ein Mass für die Steifheit, welche die Drapierfähigkeit bestimmt. Die Berechnung ist wie folgt:

A09881/0945

"c" = "I" cm χ f(6), worin f (θ) = /cos 1/2 θ τ 8 tan ββ² , und " '" = der mittlere Ueberhangwert der jeweiligen Papierprobe gemäss obiger Bestimmung ist.

Beim Shirley Stiffness Tester beträgt der Winkel θ = 41,5 , wobei der Winkel f(Θ) oder f(41,5°) = 0>5 ist. Dementsprechend vereinfacht sich die obige Berechnung wie folgt:

"c" = "I" χ (0,5) cm

Die Biegesteifheit, "G", ist ein Hass für die mit dem Griff zusaminenhängende Steifheit. Die Berechnung dier Biegesteifheit "G" geschieht im vorliegenden Fall wie folgt:

"G" = 0,1692 χ (Flächengewicht der je-

2 welligen Papierprobe in Pfund/3000 Fuss*") χ "c" «mg«cm, wobei "c" die Biegelänge der jeweiligen Papierprobe nach der obigen Bestimmungsmethode in cm ist.

Der in den folgenden Beispielen angegebene Biegemodul "q" ist unabhängig von den Abmessungen des getesteten Streifens und kann als "Eigensteifheit" des Materials betrachtet werden. Dementsprechend kann dieser Wert zum Vergleich dor Steifheit von Materialien unterschiedlicher Dicken verwendet v/erden. Zur Berechnung dieses Wertes muss die Dicke der Papierprobe

2
bei einem Druck von 70 g/cm gemessen werden.

Der Biegemodul "q" ist dann gegeben durch: "q" = 732 χ ¹¹G" τ "g"³kg/cm²

409881/0945

worin ¹¹G" die Biegesteifheit der jeweiligen Papierprobe gemäss obiger Bestimmung/ ausgedrückt in mg·cm, und "g" die Dicke der jeweiligen Papierprobe in Einheiten von 0,025 mm

2 bei einem auf der Probe lastenden Druck von 70 g/cm ist.

Die Testergebnisse von nach den oben beschriebenen Versuchsläufen erhaltenen Papierproben sind in den folgenden Beispielen durch den Biegemodul "q" angegeben, der sowohl zur Drapiereigenschaft als auch zum Oberflächungriff in Beziehung steht. Ein niedriger Biegemodul entspricht einer verbesserten Drapierbarkeit und dementsprechend einem verbesserten Oberflächengriff.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Höckerprägeflächen wurden dadurch bestimmt, dass mit druckempfindlichem Papier in jedem von vier Bereichen auf der mit der Papierbahn in Kontakt kommenden Fläche des im jeweiligen Beispiel verwendeten Prägegewebes ein Abdruck angefertigt wurde. Von jedem dieser vier Abdrucke wurden vergrösserte Fotografien aufgenommen, wobei jede Aufnahme eine "Einheitszelle" von Höckern, d. h. ein sich wiederholendes Höckermuster umfasst. Die Gesamtfläche jeder umfassten Einheitszelle und die Gesamtfläche der in einer solchen Einheitszelle vorliegenden Hocker wurde dann gemessen und die Ergebnisse in Prozent der Höckerflache angegeben. Im jeweiligen Beispiel ist der Mittelwert von vier separaten Einheitszellen als Höckerprägefläche angegeben.

In den Beispielen v/erden die Eigenschaften von fertigem Material aus Papierproben, die entsprechend der Erfindung hergestellt sind, mit den Eigenschaften von Papierproben, die unter Verwendung der konventionellen Vorderseite eines ähnlichen Prägegewebes iri verschiedenen Stufen der Gewebebehandlung erhalten worden sind, verglichen.

AO 3 88 1 /0,9 4 5

BEISPIEL I

Rückseite des Prägegewebes in Kontakt mit der

Papierbahn

Probe Nr. k 1 1 1 1 §. 1

Biegemodul "q"

(kg/cm²) 10,27 10,25 10,38 9,00 7,38 9,08 8,38

Streckbarkeit

CD (%) 2,0 3,0 3,0 3,0 3,0 2,5 3,0

Streckbarkeit

MD (%) 16,5 17,0 18,0 19,0 19,0 20,0 16,5

H-O-M-Wert CD 3,0 2,75 3,0 2,5 2,75 3,0 3,0 H-O-M-Wert MD 3,25 6,25 11,25 8,5 6,25 10,5 9,5 Reissfestigkeit

CD (g/2,54 cm) 224 170 161 116 114 248 183 Reissfestigkeit

MD (g/2,54 cm) 251 259 325 268 181 251 219 Flächengev;icht

(g/m²) 25,1 26,9 25,2 24,4 25,7 24,4 25,2

Höckerprägefläche (%) 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2

Dicke bei

12,4 g/cm²

(Mikron) 269 264 269 274 295 272 272

409881/0945

BEISPIEL II

Uebliche Vorderseite des Prägegewebes in Kontakt mit

der Papierbahn

Probe Hr. λ 1 1 i 1 §. 1

Biegemodul "q"

(kg/cm²) 11,33 11,04 8,60 12,27 21,60 22,01 10,21

Streckbarkeit

CD (%■) 3,0 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0 2,5

Streckbarkeit

HD (%) 20,0 21,0 20,5 20,0 21,0 19,5 22,0

H-O-M-Wert CD 2,0 2,0 2,0 2,0 3,0 2,5 3,0 H-O-M-Wert MD 7,0 8,25 8,50 8,25 11,5 10,5 10,5 Reissfestigkeit

CD (g/2,54 cm) 144 147 130 141 241 194 194 Reissfestigkeit

MD (g/2,54 cm) 209 199 155 175 331 350 266

Flächengewicht
(g/m²) 25,8 25,2 24,6 24,9 25,1 24,7 24,9

Höckerprägefläche (%) 23,4 23,4 23,4 23,4 23,4 23,4 23,4

Dicke bei

12,4 g/cm²

(Mikron) 254 259 269 267 231 246 272

409881/0945

BEISPIEL III

Prägegeweberückseite in Kontakt mit Papierbahn

Probe Nr. 1 2: 2 1 1 ä. 1

Biegemodul "q"
(kg/cm²) 10,53 8,41 11,12 5,76 5,76 10,50 8,37

Streckbarkeit

CD (%) 3,5 3,5 3,5 4,0 3,5 3,0 4,5

Streckbarkeit

MD (%) 13,5 19,5 19,0 19,0 18,0 20,5 20,5

H-0-M-Wert CD 2,3 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 2,0 H-O-M-Wert HD 7,0 5,30 10,5 6,5 6,80 10,0 5,3 Reissfestigkeit

CD (g/2,54 cm) 218 159 221 153 150 266 190 Reissfestigkeit

MD (g/2,54 cn) 278 280 300 199 19 3 299 275 Flächengewicht

(g/m²) 27,5 25,6 24,8 23,9 24,6 25,1 26,1

Hö cke r ρ r äge -

fläche (%) 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4

Dicke bei
12,4 g/cm
(Mikron) 246 267 252 207 267 2b2 2Ü7

40 98 81/0945

BEISPIEL IV

Uebliche Prägegev/ebevorderseite in Kontakt mit

der Papierbahn

Probe Nr. k 1 1 1 1 §. 1

Biegemodul "q"

(kg/cm²) 19,64 26,35 20,11 20,68 18,41 14,82 16,00

Streckbarkeit

CD (%) 2,0 2,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0

Streckbarkeit

HD (%) 26,5 26,5 24,0 21,5 21,5 25,0 24,0

H-O-M-Wert CD 2,0 3,0 2,0 2,0 2,5 2,0 2,0 H-O-M-Wert MD 11,5 16,5 14,5 9,75 15,5 12,5 9,5 Reissfestigkeit

CD (g/2,54 cm) 241 295 201 174 196 191 190 Reissfestigkeit

MD (g/2,54 cm) 410 471 330 291 255 290 263

Flächengewicht
(g/m²) 25,1 25,9 25,4 24,3 24,9 25,2 23,9

Höckerprägefläche (%) 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1

Dicke bei

12,4 g/cm²

(Mikron) 226 221 231 229 236 246 236

409881 /0945

BEISPIEL V

Prägegeweberückseite in Kontakt mit der

Papierbahn

Probe Nr. 1 2 3 _4 _5 £ 7.

Biegemodul "q"

(kg/cm²) 8,75 6,07 10,48 6,73 6,03 9,25 6,80

Streckbarkeit

CD (%) 5,0 5,0 5,5 5,5 5,0 5,5 5,5

Streckbarkeit

MD (%) 19,2 21,5 20,5 19,5 19,5 21,0 20,5

H-O-H-Wert CD 2,5 2,0 2,5 2,0 2,0 2,5 2,0 H-O-M-Wert TlD 6,0 5,5 7,0 5,5 5,80 9,0 5,5 Reissfestigkeit

CD (g/2,54 cm) 188 164 243 171 136 191 200 Reissfestigkeit

MD (g/2,54 cm) 269 268 338 271 206 265 259

Flächengewicht
(g/m²) 25,2 26,7 25,4 24,6 25,9 26,2 25,7

Höckerprägefläche (%) 37,3 37,3 37,3 37,3 37,3 37,3 37,3

Dicke bei
12,4 g/cm
(Mikron) 234 251 249 236 251 272 251

409881/0945

BEISPIEL VI

üebliche Prägegev/ebevorderseite in Kontakt mit

Papierbahn

Probe Nr. λ 1 1 1

Biegemodul "q"

(kg/cm²) 26,53 22,04 20,6G 15,66

Streckbarkeit CD

(%) 2,0 2,0 2,0 2,0

Streckbarkeit MD

(%) 24,0 23,5 23,0 23,0

H-0-M-Weri CD . 2,0 2,0 2,0 2,0 H-O-M-Wert HD 10,25 12,5 14,5 12,25

Reissfestigkeit CD

(g/2,54 cm) 216 209 228 213

Reissfestigkeit MD

(g/2,54 cm) 315 303 300 304

Flächengewicht

(g/m²) 25,1 23,3 24,1 23,6

Höckerprägefläche
(%) 40,0 40,0 40,0 40,0

Dicke bei 12,4 g/cm
(Mikron) 216 221 224 231

409881/0945

Die in den obigen Beispielen zusammengestellten Werte zeigen klar die Vorzüge der vorliegenden Erfindung bei.der Herstellung von Papier, und zwar durch signifikant verbesserte Werte für Querstreckbarkeit, Weichheit, Oberflächengriff und Dra-~ pierbarkeit.

409881/0945

Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von weichem, dickgriffigem, saugfähigem Papier, gekennzeichnet durch

(a) Bildung einer unverdichteten Papierbahn mit einem

2 gleichmässigen Flächengewicht von etwa 8-65 g/m ,

(b) Abstützen der unverdichteten Papierbahn auf der Rückseite eines Halbköperprägegewebes mit etwa 7 bis etwa 24 Maschen/cm, wobei die Höckerprägefläche auf der Geweberückseite, gemessen in der Höckerebene, etwa 20 bis etwa 50 % der gesamten Gewebefläche ausmacht und das Prägegewebe aus Filamenten mit Durchmessern von etwa 0,2 bis etwa 0,64 mm gebildet ist,

(c) thermisches Vortrocknen der unverdichteten Papierbahn auf eine Faserkonsistenz von etwa 30 bis etwa 98 %,

(d) Prägen eines Strichpunkt-Höckermusters mit dem HaIbköperprägegewebe derart, dass die Längsachsen der

• Strichprägungen des Musters parallel zur Laufrichtung der vorgetrockneten unverdichteten Papierbahn liegen, und

(e) abschIiessendes Trocknen und Kreppen des so gebildeten Papiers.

2, Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

Ca) das gleiehmässige Flächengewicht der unverdichteten

2 Papierbahn etwa 14 bis etwa 41 g/m beträgt, und

ic) die unverdichtete Papierbahn thermisch auf eine Faserkonsistenz von etwa 40 bis etwa 98 % vorgetrocknet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abschliessende Trocknen des Papiers auf dem Prägegewebe erfolgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abschliessende Trocknen des Papiers auf einer Selbstabnahmetrockentrommel erfolgt und das Kreppen mit Hilfe eines Schabers durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (a) gebildete unverdichtete Papierbahn vor der thermischen Vortrocknung der unverdichteten Papierbahn gemäss Schritt (c) zur Anpassung an das Muster des Prägegewebes geformt wird.

6. Weiches, dickgriffiges, saugfähiges Papier, gekennzeichnet durch ein gleichmässiges Flächengewicht von etwa 8-65 g/n^ und eine mindestens 30 % der maschinenglatten Papierdicke tiefe Oberflächenprägung mit dem Höckermuster der Rückseite eines Halbköperpragegewebes mit etwa S bis etwa 24 Maschen/cm, wobei etwa 20 bis etwa 50 % der Papieroberfläche in einem Strich/Punkt-Muster verdichtet sind, derart, dass die Längsachsen der Strichprägungen des Musters während der Bildung des Papiers parallel zur Papierlaufrichtung liegen, und wobei das Papier ausserdem eine Querstreckbarkeit von etwa 3,5 bis etwa 6 %. aufweist.

7. Papier nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Kreppen in seiner Oberfläche ein rautenförmiges Muster zeigt.

r l/ßi

Für: The Procter JkIGamble Company

(Dr.HiJ.Wolff) Rechtsanwalt

0 9 8 8 1 /0945

Leerseite