VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG EINES STRUKTURIERTEN TISSUEPAPIERS SOWIE EINE ENTSPRECHENDE VORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines strukturierten Tissuepapiers (1), das das Bereitstellen pressgetrockneten einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) und das Prägen des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) mit einem eine strukturierte Oberfläche (2) aufweisenden Prägeelement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Prägen eine Feinstruktur (100) in dem Tissuepapier (1) erzeugt wird, die eine entlang der Oberfläche des Tissuepapiers über eine Vielzahl Prägetiefen variierende Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche (2) des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines strukturierten Tissuepapiers sowie eine entsprechende Vorrichtung. Das Verfahren weist das Bereitstellen pressgetrockneten einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers und das Prägen des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers mit einem eine strukturierte Oberfläche aufweisenden Prägeelement auf. Bei dem Prägen wird eine Feinstruktur in dem Tissuepapier erzeugt, die eine entlang der Oberfläche des Tissuepapiers über eine Mehrzahl Prägetiefen variierende Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers aufweist. Es wird weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der US 2017/0246827 A1 bekannt. Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen beschreiben auch die EOP 2018 959 A2 und die EP 0 796 728 A2.

[0002] Beim Trocknen von Tissuepapier im Durchblasverfahren, dem sogenannten Through Air Drying (TAD)-Verfahren, werden einige der Materialeigenschaften des Tissuepapiers positiv beeinflusst, so dass diese im Vergleich zu im Presstrockungsverfahren mit einem Yankee-Zylinder hergestellten Tissuepapieren vorteilhafte mechanische und haptische Eigenschaften aufweisen. Beim Presstrockungsverfahren wird die Restfeuchte des Tissuepapiers mit einem beheizten, glatten Zylinder ausgetrieben. Dies hat zur Folge, dass die Oberfläche des so hergestellten Tissuepapiers ohne erkennbare Struktur ist.

[0003] Demgegenüber wird beim Durchblasverfahren die Restfeuchte des Tissuepapiers mit aufgeheizter Luft ausgetrieben, während das Tissuepapier mit einem Transport- oder Trocknungsnetz um einen Zentralzylinder herumgeführt wird. Durch den Einsatz der aufgeheizten Luft für das Durchblasen des Tissuepapiers ist das Durchblasverfahren deutlich energieaufwendiger als das Presstrocknungsverfahren.

[0004] Anders als beim Presstrockungsverfahren werden jedoch beim Durchblasverfahren die Zellstofffasern des Tissuepapiers aufgrund des Durchblasens mit Warmluft aufgerichtet, was zu einer weichen Oberfläche des Tissuepapiers und zu einer Volumensteigerung im Vergleich zu im Presstrocknungsverfahren hergestellten Tissuematerialien führt. Das noch feuchte Tissuepapier wird beim Trocknungsvorgang im Durchblasverfahren auf einem luftdurchlässigen Transportnetz abgelegt und nimmt aufgrund der von der Warmluft erzeugten Druckbeaufschlagung die Struktur des Netzes an. Die dabei erzeugte Strukturierung des Tissuepapiers beeinflusst ebenfalls die Materialeigenschaften des Tissuepapiers positiv, insbesondere weist das Tissuepapier eine vergleichsweise hohe Weichheit auf. Darüber hinaus verbessert sich aufgrund der vergrößerten Oberfläche das Absorptionsvermögen des Tissuepapiers.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Bereitstellung von Tissuepapier vorzuschlagen, das die vorteilhaften physikalischen Eigenschaften von im Durchblasverfahren hergestelltem Tissuepapier aufweist, wobei das vorgeschlagene Verfahren jedoch auf das energetisch nachteilige Durchblasverfahren verzichten soll.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 9 betrifft eine entsprechende Vorrichtung. Beispielhafte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Demgemäß ist bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, dass bei dem Prägen eine Feinstruktur in dem Tissuepapier erzeugt wird, die eine entlang der Oberfläche des Tissuepapiers über eine Vielzahl Prägetiefen variierende Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche des einlagigen Tissuepapiers aufweist. Bei dem Prägen wird zumindest abschnittsweise eine Feinstruktur durch eine Vielzahl im Wesentlichen zwischenraumfrei auf der strukturierten Oberfläche des Prägeelements angeordnete erste Strukturelemente des Prägeelements erzeugt, so dass die Feinstruktur frei von ungeprägten Zwischenräumen ist.

[0008] Das Prägeelement kann beispielsweise eine strukturierte Oberfläche aufweisen, die der Struktur eines Trocknungsnetzes einer TAD-Anlage nachempfunden ist. Da das Tissuepapier in aller Regel bei der Weiterverarbeitung zu zum Beispiel Toilettenpapier, Küchenrolle, Servietten, Taschentüchern oder ähnlichen Produkten in der Verarbeitungsmaschine geprägt wird, um ihm ein individuelles Aussehen zu verleihen und/oder um technische Effekte zu erreichen, kann es vorteilhaft vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung der Tissuepapiereigenschaften in eben einer solchen Verarbeitungsmaschine, beispielsweise in einem Prägewerk der Verarbeitungsmaschine, durchzuführen. Es ist aber auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines die genannte Feinstruktur aufweisendes Zwischen- oder Vorläuferprodukts zu benutzen, das in einem weiteren Verarbeitungsschritt beispielsweise zu einem der oben genannten Endprodukte weiterverarbeitet wird.

[0009] Das Prägeelement kann demgemäß als eine Prägewalze ausgebildet oder Bestandteil einer Prägewalze sein. Prägewalzen werden beispielsweise in den genannten Verarbeitungsmaschinen für die Herstellung von Verleimungspunkten verwendet. Das Prägen der Feinstruktur kann mit demselben Prägeelement, beziehungsweise mit derselben Prägewalze erfolgen, mit welcher auch die genannten Verleimungspunkte bereitgestellt werden. Die Prägung von Verleimungspunkten und die Prägung der Feinstruktur kann jedoch auch in separaten Verfahrensschritten und demgemäß mit Hilfe separater Prägeelemente beziehungsweise Prägewalzen realisiert werden.

[0010] Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Prägeelements, insbesondere einer derartigen Prägewalze, können zumindest größtenteils die vorteilhaften Materialeigenschaften von Tissuepapier, welches im Durchblasverfahren getrocknet wurde, im Wesentlichen energieneutral im Weiterverarbeitungsprozess des Tissuematerials eingebracht werden, und dies unter Verwendung von im Presstrocknungsverfahren energetisch günstiger hergestellten Tissuepapiers.

[0011] Die beim Prägen eingebrachte Feinstruktur ist auf keine bestimmten Geometrien beschränkt, sie kann jedoch vorteilhafterweise zur Erzielung der Materialeigenschaften mittels TAD getrockneten Tissuepapiers eine Struktur aufweisen, die einer Struktur des Trocknungsnetzes einer TAD-Anlage nachempfunden ist, oder einer solchen zumindest ähnelt. Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch nicht auf derartige Strukturen beschränkt und es sollen neben den im Durchblastrocknungsverfahren eingesetzten Strukturen auch darüber hinausgehende Strukturen Berücksichtigung finden.

[0012] Je nach Ausführungsform ist es denkbar, die Prägewalze an ihrer gesamten Oberfläche mit erhabenen ersten Strukturelementen für das Prägen der Feinstruktur zu versehen, um zum Beispiel ein Vorprodukt herzustellen, das in einem weiteren Verarbeitungsschritt zu Toilettenpapier oder einem anderen Tissueprodukt verarbeitet wird. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jedoch zur Verringerung zusätzlicher Verfahrensschritte vorgesehen, in die die erhabenen ersten Strukturelementen aufweisende feinstrukturierte Oberfläche des Prägeelements zusätzliche erhabene Strukturelemente einzubringen, die dazu eingerichtet sind, die feingeprägte Tissuepapierlage mit einer weiteren feingeprägten oder auch ungeprägten Tissuelage nur an den Stellen der zusätzlichen Strukturelemente zu verleimen und so ein mehrlagiges Produkt herzustellen.

[0013] Aus dem Stand der Technik sind Prägeeinheiten zur Herstellung von Verleimungspunkten bekannt, so dass die erfindungsgemäße Lehre lediglich durch Austauschen des Prägeelements, insbesondere einer Prägewalze erreicht werden kann, welches neben ersten Strukturelementen für die Prägung der Feinstruktur zweite Strukturelemente für die Bereitstellung der Verleimungspunkte aufweist. Die zweiten Strukturelemente für die Bereitstellung der Verleimungspunkte können sich insbesondere dadurch von den ersten Strukturelementen zur Bereitstellung der Feinstruktur unterscheiden, dass sie eine größere Höhe und damit eine größere Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche des Prägeelements sowie eine größere Oberfläche senkrecht zur Höhe aufweisen.

[0014] Während das im Durchblasverfahren erzeugte Tissuepapier verfahrensbedingt sowohl an der dem Trocknungsnetz zugewandten Seite als auch an der gegenüberliegenden Seite eine Strukturierung erhalten kann, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das einlagige oder mehrlagige Tissuepapier bei dem Prägen auf einer unstrukturierten und vorzugsweise auf einer glatten Unterlage aufliegt, beispielsweise auf einer Gegenwalze, etwa einer Stahlwalze, mit glatter Mantelfläche, so dass das Tissuepapier an der von dem Prägeelement abgewandten Seite keine Feinstrukturierung erhält. Besonders bevorzugt wird als Gegenwalze eine Walze mit flexiblem Mantel verwendet, etwa eine Walze mit einem Gummimantel.

[0015] Das Prägen der Feinstruktur kann zumindest abschnittsweise das Prägen eines kontinuierlichen Reliefs mit nach unten spitz zulaufenden Feinstrukturelementen aufweisen, das vorzugsweise frei von horizontalen Feinstrukturelementen ist.

[0016] Bei dem Prägen kann eine Feinstruktur erzeugt werden, die zumindest abschnittsweise eine Vielzahl unterschiedlicher Prägetiefen aufweist, vorzugsweise mindestens 5 unterschiedliche Prägetiefen, besonders bevorzugt mindestens 10 unterschiedliche Prägetiefen und ganz besonders bevorzugt mindestens 100 unterschiedliche Prägetiefen. Besonders bevorzugt weist die Feinstruktur eine noch viel größere Anzahl unterschiedlicher Prägetiefen auf, etwa mehr als 200 oder mehr als 1000 unterschiedliche Prägetiefen. Die Feinstruktur kann beispielsweise eine chaotische Struktur aufweisen, die zumindest in Teilbereichen keine Regelmäßigkeit oder Periodizität aufweist.

[0017] Die Prägeelemente können in einem Querschnitt senkrecht zu ihrer Höhe eine unregelmäßige Struktur aufweisen, beispielsweise keine runde oder ovale Geometrie mit konstantem Radius bzw. zwei konstanten Radien und auch keine regelmäßige Mehreckgeometrie mit konstanten Seitenlängen.

[0018] Bei dem Prägen kann eine Feinstruktur erzeugt werden, die zumindest abschnittsweise eine Tiefenstruktur aufweist, bei der sämtliche Paare von zwei benachbarten Feinstrukturelementen der Feinstruktur eine unterschiedliche Prägetiefe ausweisen.

[0019] Das Bereitstellen des pressgetrockneten Tissuepapiers kann das Presstrocknen eines feuchten Tissuepapiers aufweisen. Dabei können das Bereitstellen und das Prägen als aufeinanderfolgende Verfahrensschritte in derselben Verarbeitungsmaschine für Tissuepapier ausgeführt werden. Das Presstrocknen und das Prägen können auch in demselben Verfahrensschritt, vorzugsweise gleichzeitig und unter Anwendung desselben Prägeelements, insbesondere derselben Prägewalze, erfolgen.

[0020] Das Prägen einer Feinstruktur kann beispielsweise das Prägen einer Netzstruktur, einer Gitterstruktur, einer Gewebestruktur, oder eines Negativs davon aufweisen. Abweichend von den zuvor genannten regelmäßigen Strukturen kann die Feinstruktur jedoch auch eine unregelmäßige, chaotische Struktur aufweisen. Die Feinstruktur kann über die gesamte Fläche des Tissuepapiers in identischer Ausführung geprägt werden.

[0021] Wie bereits oben erwähnt wurde, kann das Prägen zusätzlich zu dem Prägen der Feinstruktur das Prägen von Verleimungspunkten eines mehrlagigen Tissuepapiers mit demselben Prägeelement aufweisen. Dabei können die Verleimungspunkte mit einer Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche des mehrlagigen Tissuepapiers geprägt werden, die mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 % und besonders bevorzugt mindestens 40 % größer als eine maximale Prägetiefe der Feinstruktur ist.

[0022] Das Prägen der Feinstruktur kann das Prägen von Feinstrukturelementen in das Tissuepapier aufweisen, die in einem zweidimensionalen Raster mit konstantem Rastermaß angeordnet sind. Die dabei erzeugten Feinstrukturelemente können in einer Netzstruktur, einer Gitterstruktur, oder in einer Gewebestruktur angeordnet sein.

[0023] Die Feinstrukturelemente können in einem zweidimensionalen Raster mit einem Rastermaß von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm und besonders bevorzugt weniger als 2 mm erzeugt werden.

[0024] Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass diese eine Zuführung für pressgetrocknetes einlagiges oder mehrlagigen Tissuepapier und eine Prägeeinheit zum Prägen des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers mit einem eine strukturierte Oberfläche aufweisenden Prägeelement aufweist. Dabei kann die strukturierte Oberfläche eine Vielzahl erhabener erster Strukturelemente aufweisen, von denen jedes der Vielzahl erhabener erster Strukturelemente eine maximale Höhe aufweist, die abweichend von der maximalen Höhe jedes anderen der Vielzahl erhabener erster Strukturelemente ist. Die Vielzahl erhabener erster Strukturelemente ist zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zwischenraumfrei auf der strukturierten Oberfläche des Prägeelements angeordnet sind. Die Vielzahl erhabener erster Strukturelemente kann mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 10 und besonders bevorzugt mindestens 20 erhabene erste Strukturelemente aufweisen, von denen kein Paar zweier erster Strukturelemente dieselbe maximale Höhe aufweist.

[0025] Die erhabenen ersten Strukturelemente können eine Netzstruktur, eine Gitterstruktur, eine Gewebestruktur, oder ein Negativ davon bilden.

[0026] Die ersten Strukturelemente können in einem zweidimensionalen Raster mit konstantem Rastermaß angeordnet sein und eine Netzstruktur, eine Gitterstruktur, oder eine Gewebestruktur bilden.

[0027] Das Rastermaß kann weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm und besonders bevorzugt weniger als 2 mm betragen.

[0028] Die strukturierte Oberfläche des Prägeelements, beispielsweise eine Prägewalze, kann eine weitere Vielzahl erhabener zweiter Strukturelemente aufweisen, die eine Höhe besitzen, die mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 % und besonders bevorzugt mindestens 40 % größer als die maximalen Höhen der Vielzahl erhabener

Ansprüche

1. Verfahren für die Herstellung eines strukturierten Tissuepapiers (1), das das Bereitstellen pressgetrockneten einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) und das Prägen des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) mit einem eine strukturierte Oberfläche (2) aufweisenden Prägeelement (3) aufweist, wobei eine Feinstruktur (100) in dem Tissuepapier (1) erzeugt wird, die eine entlang der Oberfläche des Tissuepapiers über eine Vielzahl Prägetiefen variierende Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche (2) des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Prägen zumindest abschnittsweise eine Feinstruktur (100) durch eine Vielzahl zwischenraumfrei auf der strukturierten Oberfläche (2) des Prägeelements (3) angeordnete erste Strukturelemente (8) des Prägeelements (3) erzeugt wird, so dass die Feinstruktur (100) frei von ungeprägten Zwischenräumen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei der das Prägen der Feinstruktur (100) zumindest abschnittsweise das Prägen eines kontinuierlichen Reliefs mit nach unten spitz zulaufenden Feinstrukturelementen aufweist, das vorzugsweise frei von horizontalen Feinstrukturelementen ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche oder 2, bei dem bei dem Prägen der Feinstruktur (100) eine Feinstruktur (100) erzeugt wird, die zumindest abschnittsweise eine Vielzahl unterschiedlicher Prägetiefen aufweist, vorzugsweise mindestens 5 unterschiedliche Prägetiefen, besonders bevorzugt mindestens 10 unterschiedliche Prägetiefen und ganz besonders bevorzugt mindestens 100 unterschiedliche Prägetiefen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem bei dem Prägen der Feinstruktur (100) eine Feinstruktur (100) erzeugt wird, die zumindest abschnittsweise eine Tiefenstruktur aufweist, bei der sämtliche Paare von zwei benachbarten Feinstrukturelementen der Feinstruktur (100) eine unterschiedliche Prägetiefe ausweisen.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Prägen einer Feinstruktur (100) das Prägen einer Netzstruktur, einer Gitterstruktur, einer Gewebestruktur, oder eines Negativs davon aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Feinstruktur (100) über die gesamte Fläche des Tissuepapiers (1) in identischer Ausführung geprägt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Prägen zusätzlich zu dem Prägen einer Feinstruktur (100) das Prägen von Verleimungspunkten (4) eines mehrlagigen Tissuepapiers (1) mit demselben Prägeelement (3) aufweist, wobei die Verleimungspunkte (4) mit einer Prägetiefe senkrecht zur Oberfläche (2) des mehrlagigen Tissuepapiers (1) geprägt werden, die mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 % und besonders bevorzugt mindestens 40 % größer als eine maximale Prägetiefe der Feinstruktur ist.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Prägen der Feinstruktur (100) das Prägen von Feinstrukturelementen in das Tissuepapier aufweist, die in einem zweidimensionalen Raster mit konstantem Rastermaß angeordnet sind, wobei die dabei erzeugten Feinstrukturelemente in einer Netzstruktur, einer Gitterstruktur, oder einer Gewebestruktur angeordnet sind.

9. Vorrichtung (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Zuführung (6) für pressgetrocknetes einlagiges oder mehrlagiges Tissuepapiers (1) und eine Prägeeinheit (7) zum Prägen des einlagigen oder mehrlagigen Tissuepapiers (1) mit einem eine strukturierte Oberfläche (2) aufweisenden Prägeelement (3) aufweist, wobei die strukturierte Oberfläche (2) eine Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) aufweist, von denen jedes der Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) eine maximale Höhe aufweist, die abweichend von der maximalen Höhe jedes anderen der Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zwischenraumfrei auf der strukturierten Oberfläche (2) des Prägeelements (3) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 10 und besonders bevorzugt mindestens 20 erhabene erste Strukturelemente (8) aufweist, von denen kein Paar zweier erster Strukturelemente (8) dieselbe maximale Höhe aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die erhabenen ersten Strukturelemente (8) chaotisch angeordnet sind oder eine kontinuierliche Reliefstruktur bilden, die frei von horizontalen Strukturelementen ist, oder eine Netzstruktur, eine Gitterstruktur, eine Gewebestruktur, oder ein Negativ davon bilden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die strukturierte Oberfläche (2) eine weitere Vielzahl erhabener zweiter Strukturelemente (9) aufweist, die eine Höhe aufweisen, die mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 % und besonders bevorzugt mindestens 40 % größer als die maximalen Höhen der Vielzahl erhabener erster Strukturelemente (8) ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die zweiten Strukturelemente (9) zumindest teilweise und vorzugsweise sämtlich eine Oberfläche senkrecht zu ihrer Höhe aufweisen, die mindestens 4 mal, vorzugsweise mindestens 8 mal und besonders bevorzugt mindestens 12 mal größer als eine Oberfläche der ersten Strukturelemente (8) für die Prägung der Feinstruktur (100) ist.

Zeichnung