Zusammendrückbares Verbundpapier und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein zusammendrückbares Verbund Papier und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung ist insbesondere auf ein neues Verfahren zur Umwandlung von drehbaren Papieren, z. B. Kreppapier, in zusammendrückbare mehrschichtige Papiererzeugnisse, die eingeprägte Erhebungen aufweisen, die an ihren Oberseiten miteinander verklebt sind, und die erhaltenen Papierlaminate gerichtet.
Für die Herstellung von Verbunderzeugnissen dienende Papierbahnen werden den verschiedensten mechanischen Behandlungen einschliesslich Kreppen, Prägen und Wellen unterworfen, bevor sie mit verschachtelten oder nicht verschachtelten Laminaten verklebt werden. Die erhaltenen Laminate werden für die verschiedensten Zwecke, beispielsweise als Verpaekungsmaterialien und Baustoffe verwendet. Papierlaminate werden auch als Papiertücher, Servietten, Platzge- decke, Handtücher u. dgl. verwendet und werden in diesem Zusammenhang nachstehend als Haushaltspapiere bezeichnet.
Bei der Herstellung dieser Haushaltspapiere ist jedoch die Verwendung von verschachtelten Papierbahnen, d. h. solchen, bei denen die eingeprägten Vorsprünge nicht gegeneinander stossen, sondern nebeneinander liegen, aus mehreren Gründen unerwünscht. Hierzu gehört die im Vergleich zu nicht verschachtelten Laminaten geringere Fülligkeit pro Gewichtseinheit und ein härterer Griff, der teilweise darauf zurückzuführen ist, dass die Zusammendrückbarkeit als Folge der Verschachtelung der Papierbahnen geringer ist.
Durch die oben genannten mechanischen Behandlungen der Papierbahnen vor ihrer Verklebung mit gegeneinanderstossenden Erhebungen wird ebenfalls ein steifes und noch relativ wenig zusammendrückbares Laminat erhalten, dessen Oberfläche einen harten Griff hat, der für den Benutzer des Verbunderzeugnisses unangenehm ist.
Es wurde nun gefunden, dass die vorstehend genannten Nachteile der Papierlaminate mit gegeneinanderstossenden Erhebungen als Haushaltspapiere vermieden werden können, wenn die Oberseiten der geprägten Erhebungen der Papierbahnen miteinander verklebt werden und das erhaltene zweischichtige Verbunderzeugnis dann kalandriert wird.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäss ein zusammendrückbares Verbundpapier mit einem Flächengewicht von etwa 23 bis 146 g/m2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus 2 oder 3 Bahnen aus dehnbarem Papier mit einem Flächengewicht von je 11,4 bis 49 g/m2 besteht, wobei die beiden Aussenbahnen gleiche erhabene geprägte Muster aufweisen, die aus 2,5 bis 31 einwärts ragenden einzelnen Erhebungen/cm2 bestehen und 10 bis 60 ovo jeder Oberfläche der beiden äusseren Bahnen ausmachen, dass die Aussenbahnen an den gegeneinander stossenden Flächen der einwärts gerichteten Erhebungen miteinander oder mit der dazwischenliegenden Bahn verklebt sind, und dass das Verbundpapier einen Druckmodul von 31 bis 124 cmg/cm3 und MC/CD HOM Werte von 10 bis 130 aufweist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt schematisch als Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung einer bevorzugten Ausführungsfom des Verfahrens gemäss der Erfindung.
Fig. 2 zeigt im vergrösserten Massstab eine Draufsicht auf einen Teil der Oberfläche einer für die in Fig.
1 dargestellte Vorrichtung geeigneten Prägewalze und veranschaulicht eine besonders bevorzugte Anordnung, einen besonders bevorzugten Abstand und eine besonders bevorzugte Grösse der Prägevorsprünge.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht von Fig. 2 längs der Linie 3-3.
Fig. 4 zeigt als Seitenansicht in Maschinenrichtung längs der Linie 4 4 von Fig. 2 die in Fig. 2 dargestellte Walzenoberfläche und veranschaulicht in Verbindung mit Fig. 3 die Form und den Abstand von besonders bevorzugten Prägevorsprüngen.
Fig. 5 zeigt in vergrössertem Massstab eine Draufsicht auf die Oberfläche des zusammendrückbaren Verbundpapiers, das bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung mit der in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Prägewalzenoberfläche erhalten wird, wobei die obere linke Ecke der oberen Papierlage losgelöst und zurückgeschlagen ist, um den Aufbau weiter zu veranschaulichen. Fig. 5 zeigt die Rückseite der geprägten Erhebungen.
Fig. 6 zeigt im vergrösserten Massstab einen Querschnitt des in Fig. 5 dargestellten Verbundpapiers längs der Linie 6-6 von Fig. 5, Fig. 6 zeigt die besonders bevorzugten geprägten Erhebungen 44, die durch die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellte Oberfläche der Prägewalze gebildet worden sind, und veranschaulicht, wie die Oberseiten der geprägten Erhebungen 44 bei dem in Fig. 5 dargestellten zusammendrückbaren Verbundpapier gegeneinanderstossend miteinander verklebt sind.
Fig. 7 zeigt im vergrösserten Massstab einen Querschnitt durch eine andere Konstruktion eines zusammendrückbaren mehrschichtigen Papiers, dessen Oberfläche das gleiche Aussehen hat wie das in Fig. 5 dargestellte Verbundpapier, das jedoch eine dritte Papierbahn 45 aus dehnbarem Papier enthält, das zwischen die Oberseiten der geprägten, gegeneinanderstossenden Erhebungen 44 der beiden Aussenbahnen des Papiers eingeschoben und mit diesen Oberseiten verklebt ist.
Die hier genannten Druckmodulwerte definieren die Deformierung eines Papierblatts oder eines Verbundmaterials, das auf seinen gegenüberliegenden Seiten durch Druck belastet wird. Die Bedeutung der Druckmodulwerte wird besser verständlich, wenn man sich vorstellt, dass sie errechnet werden durch Dividieren der zum Zusammendrücken des Papiers aufgewendeten Kraft durch den Bruchteil der durch den Druck erfolgenden Deformierung. Ein höherer Druckmodulwert zeigt somit an, dass die Dicke eines Papierblattes oder eines Verbundmaterials um einen geringeren Bruchteil verringert wird, wenn es durch Druck belastet wird.
Papierblätter oder -laminate mit niedrigeren Druckmodulwerten vermitteln einen Eindruck von Weichheit oder schwammartigem Griff beim Benutzer.
Ein Instron-Prüfgerät (Modell TM, Serien-Nr. 261) wurde zur Aufnahme der Drnckverformungskurven verwendet, aus denen die angegebenen Druckmodulwerte berechnet wurden. Ein einzelnes Blatt des zu prüfenden Papiers oder Laminats wurde zwischen Druckplatten gelegt, die eine Fläche von 25,8 cm2 hatten. Die Probe wurde dann beiderseits belastet, indem die Druckplatten mit einer Geschwindigkeit von 0,51 mm/Min. zusammengedrückt wurden, bis die Belastung 19,4 g/cm2 betrug.
Das Instron-Prüfgerät war mit einem Schreiber versehen, der die Drnckverformungskurve der Probe zeichnet, und zwar die Belastung in g/cm2 als X-Achse und die Deformierung in cm/cm als Y-Achse. Die hier angegebenen Druckmodulwerte in cm-g/cm3 sind die Neigungen der aufgezeichneten Druckverformungskurven, berechnet an dem Punkt der Kurve, an dem die Belastung 15,5 g/cm2 betrug.
Die hier genannten Handel-O-Meter-Werte (HOM) definieren die Steifigkeit oder Griffigkeit eines Papierblatts oder Verbundpapiers und geben zusammen mit den Druckmodulwerten einen weiteren Hinweis auf den Eindruck der Weichheit, der dem Benutzer des Papiers vermittelt wird. Ein höherer HOM-Zahlenwert ist ein Anzeichen für grössere Steifigkeit und schlechtere Griffigkeit.
Ein in der Papierindustrie gebräuchlicher Handel-O Meter (Modell 211-3, Serien-Nr. 19506 Thwirg Albert Instrument Co., Philadelphia) wurde zur Ermittlung der HOM-Werte verwendet. Hierzu wurden zwei Proben von 10,2 x 10,2 cm auf die Probenplattform gelegt, die auf eine Probenschlitzbreite von 9,53 + 0,013 mm eingestellt war. Der Penetratorstab des Handel-O-Meter wurde in den Probenschlitz gedrückt.
Die hier genannten HOM-Werte für die Längsrichtung oder Maschinenrichtung = MD und die Querrichtung (CD) wurden jeweils in getrennten Versuchen ermittelt, bei denen die Proben mit der Längsrichtung oder Maschinenrichtung und der Querrichtung über den Schlitz gelegt wurden.
Die HOM-Werte wurden direkt vom geeichten Messgerät des Handel-O-Meter als maximale Kraft in Gramm abgelesen, die erforderlich war, um den Penetrator des Handle-O-Meters und die Papierprobe in den Probenschlitz zu drücken. Die endgültigen HOM-Werte wurden berechnet, indem der Durchschnitt von vier Prüfungen ermittelt, das Ergebnis mit 8 multipliziert und die erhaltene Zahl durch die Länge der Papierprobe in Zoll dividiert wurde.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist mit zwei Vorratsrollen 10 und 11 von dehnbarem Papier 12 und 13 versehen. Um eine konstante Bahngeschwindigkeit sicherzustellen, werden die Vorratsrollen 10 und 11 mechanisch durch die Bänder 14 und 15 angetrieben, die an der Oberfläche der Vorratsrollen 10 und 11 angreifen. Natürlich können auch beliebige andere geeignete Vorrichtungen verwendet werden, die eine konstante und synchronisierte Geschwindigkeit der Bahnen 12 und 13 des dehnbaren Papiers gewährleisten, während diese von den Vorratsrollen 10 und 11 abgewickelt werden.
Wenn die endlosen Bahnen 12 und 13 des dehn baren Papiers die Vorratsrollen 10 und 11 verlassen haben, laufen sie getrennt über Gruppen von spannungsanzeigenden Rollen 16, 17 und 18 bzw. 19, 20 und 21. Die Spannungsregelung durch Einstellung der Geschwindigkeit ermöglicht es, die Bahnen 12 und 13 des dehnbaren Papiers so in gekrümmtem Kontakt mit den aus Stahl hergestellten Prägewalzen 22 und 23 zu halten, dass während der anschliessenden Vereinigung im Spalt, der durch die Prägewalzen gebildet wird, die geprägten Erhebungen mit ihren Oberseiten genau gegeneinander liegen. Nachdem die Papierbahnen 12 und 13 getrennt über die Gruppen von Spannrollen 16, 17 und 18 bzw. 19, 20 und 21 gelaufen sind, läuft die Papierbahn 12 um die Umlenkrollen 24, 25 und 26. Die Bahn 13 des dehnbaren Papiers läuft um die Umlenkrollen 27 und 28.
Nach dem Verlassen der Unlenkrollen 27 und 28 wird die Papierbahn 13 geprägt, indem sie durch den Spalt geführt wird, der durch eine Prägewalze 22 aus Stahl und eine mit einem Gummibelag versehene Walze 29 gebildet wird. Nach dem Verlassen der Umlenkrollen 24, 25 und 26 wird die Bahn 12 des dehnbaren Papiers geprägt, indem sie durch den Spalt geführt wird, der durch die aus Stahl bestehende Prägewalze 23 und eine mit Gummibelag versehene Walze 30 gebildet wird.
Ein identisches Prägemuster aus gesonderten Erhebungen wird auf den Bahnen 12 und 13 durch die Einwirkung der Spalte gebildet, die durch die Prägewalzen 23 und 22 aus Stahl bzw. die mit Gummibelag versehenen Walzen 30 und 29 gebildet werden.
Die Bahnen 12 und 13 aus dehnbarem Papier bleiben während der Drehung der Prägewalzen 23 und 22 aus Stahl mit dem Prägemuster auf diesen Walzen in Berührung. Die Prägewalzen 22 und 23 werden durch Zahnräder mit den gleichen Olberflächengeschwindigkeiten angetrieben, und der Abstand im Spalt zwischen diesen Walzen wird so eingestellt, dass die Oberseiten der gesonderten Erhebungen, die auf den Bahnen 12 und 13 gebildet werden, im Spalt genau gegeneinander gelegt und zusammengedrückt werden.
Die Walze 32 dreht sich in dem Massekasten 31 und nimmt hierbei den Klebstoff auf, der die Papierbahnen 12 und 13 an den jeweiligen Oberseiten der eingeprägten Erhebungen miteinander verklebt. Die Verklebung kann auch durch die Einwirkung von Druck zwischen den Prägewalzen 22 und 23 aus Stahl allein erfolgen, besonders wenn eine geringe Wassermenge an den Stellen, an denen die Vereinigung durch Druck erfolgt, vorhanden ist.
Der Klebstoff, der durch die Walze 32 aus dem Massekasten 31 aufgenommen wird, wird auf die Walze 33 und dann auf die Walze 34 übertragen. Die Verwendung von drei Walzen 32, 33 und 34 ist nicht unbedingt notwendig, stellt jedoch ein Mittel dar, die Menge und Gleichmässigkeit der Klebstoffübertragung zu regeln.
Durch die Walze 34 wird eine leichte, gleichmässige Klebstoffschicht auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf der dehnbaren Bahn 12 aufgetragen. Diese Flächen werden dann genau gegen die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf der dehnbaren Bahn 13 gelegt und mit diesen verklebt, wobei das aus zwei Lagen bestehende Verbundpapier 35 gebildet wird.
Das Papierlaminat 35 läuft über Spannrollen 36 und 37 und über die Umlenkrolle 38. Von der Umlenkrolle 38 läuft das Papierlaminat durch den Spalt, der durch Kalanderwalzen 39 und 40 gebildet wird, und durch den Spalt, der durch die Kalanderwalze 40 und die Zugwalze 42 gebildet wird. Als Endprodukt wird hierbei das zusammendrückbare Papierlaminat 43 gemäss der Erfindung erhalten.
Zur Durchführung des Verfahrens werden vorzugsweise wenigstens zwei Papierbahnen verwendet, die ein Flächengewicht von etwa 11,4 bis 49 g/m2, vorzugsweise von etwa 26 g/m2 haben. Es ist nicht notwendig, dass die Papierbahnen das gleiche Flächengewicht haben, vielmehr können Papierbahnen von verschiedenem Flächengewicht vereinigt werden. Bevorzugt wird ein saugfähiges Kreppapier des Typs, der allgemein als Handtuchpapier bezeichnet wird, mit einer Zugfestigkeit in Längsrichtung und Querrichtung von etwa 39 bis 590 g, vorzugsweise etwa 275 g/cm Papierbreite, wodurch die notwendige Festigkeit für die Verarbeitung gegeben ist.
Das Papier sollte ferner eine prozentuale Kreppung von etwa 15 bis 40 0/0 oder eine durch andere geeignete Papierbehandlungen erzielte äquivalente Dehnbarkeit haben, die leichtes Zusammenpassen der Oberseiten der eingeprägten Erhebungen durch Spannungsregelung ermöglicht. Die endgültige Wahl des Papiers für die Bahnen hängt jedoch von den gewünschten Eigenschaften des zusammendrückbaren Verbundpapiers ab, wobei vorausgesetzt wird, dass das gewählte Papier eine genügende Dehnbarkeit und Festigkeit haben muss, um dem Prägen und Kalandrieren zu widerstehen, ohne zu reissen.
Das gewählte Papier wird mit einem sich wiederholenden Muster geprägt, das aus etwa 2,5 bis 31, vorzugsweise etwa 11 gesonderten Erhebungen pro cm2 besteht, die eine Höhe von etwa 0,25 bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm über der Oberfläche der ungeprägten Papierbahn haben. Die Prägung wird so vorgenommen, dass etwa 10 O/o bis 60 O/o, vorzugsweise etwa 45 O/o der Papieroberfläche aus Erhebungen bestehen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss der Erfindung eine Prägung der einzelnen Papierbahnen vorgesehen, bei der die Bahnen durch den Spalt geführt werden, der durch eine Prägewalze aus Stahl und eine Walze mit Gummi nachgebildet wird, jedoch kann im Rahmen des Verfahrens jede Prägemethode angewendet werden, bei der der beschriebene Grad und die beschriebene Art der Prägung erhalten werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Stahlprägewalze für das Verfahren weist bestimmte Abmessungen und Abstände der Anhebungen auf, wie sie in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt sind, jedoch können zur Erzielung der Vorteile des Verfahrens auch andere Prägevorrichtungen verwendet werden, mit denen Papierbahnen erhalten werden, die die eingeprägten Erhebungen der vorstehend genannten Art aufweisen. Die Erhebungen der Prägewalze haben vorzugsweise eine abgeflachte Oberseite, weil mit dieser Form eine Konzentrizität der Prägewalze möglich ist, die eine genaue Einstellung der Spaltbreite zwischen den Stahlprägewalzen gestattet. Die abgeflachte Ausbildung der Oberseiten der Erhebungen ergibt ferner ausgezeichnete Berührungsflächen für die Verklebung der Einzelbahnen des zusammendrückbaren Verbundpapiers.
Nachdem die ausgewählten Papierbahnen geprägt worden sind, werden zwei der geprägten Bahnen an den Oberseiten ihrer sich genau gegenüberliegenden geprägten Erhebungen miteinander verklebt. Die Verklebung kann vorgenommen werden, indem die aufeinander ausgerichteten, sich gegenüberliegenden Oberseiten der geprägten Papierbahnen gegeneinander gelegt werden, während sie in bogenförmigem Kontakt mit den Prägewalzen bleiben, wie in Fig. 1 dargestellt, wobei das in Fig. 5 und 6 dargestellte Verbundprodukt erhalten wird.
Die Verklebung kann hierbei durch Druck allein erfolgen. Eine dritte Papierlage kann zwischen den beiden geprägten Papierbahnen eingelegt werden, wobei das in Fig. 7 dargestellte Verbundprodukt erhalten wird.
Vorzugsweise wird jedoch die Verklebung vorgenommen, indem insgesamt etwa 1,63 bis 49 g, vorzugsweise etwa 4,9 g Kleberfeststoffe pro 100 m2 der verklebten Oberfläche des dehnbaren Papiers auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen der Lagen aufgebracht werden, bevor die Verklebung vorgenommen wird. Die Kleberfeststoffe können zweckmässig als flüssiger Klebstoff auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen einer oder beider gegenüberliegender Papierbahnen aufgetragen werden.
Ein sehr gut geeigneter Klebstoff kann beispielsweise hergestellt werden, indem etwa 2 bis 4 Gew.-Teile eines im wesentlichen vollständig hydrolysierten Polyvinylalkoholharzes in einer solchen Wassermenge erhitzt werden, dass 100 Gew.-Teile erhalten werden. Andere Klebstoffe, die allgemein in der Papierindustrie verwendet werden, z. B. Stärken, Streichmassen auf Basis von Stärke und Ton, Harze, die Nassfestigkeit verleihen, Polyvinylacetate, Dextrine, Latices und Cellulosekleber sind ebenfalls für die Zwecke der Erfindung geeignet.
Nachdem die geprägten Papierbahnen zum Verbundpapier verklebt worden sind, wird dieses durch wenigstens einen Spalt geführt, der durch zwei Kalanderwalzen gebildet wird. Hierdruch wird die Zusammendrückbarkeit erhöht bzw. der Druckmodul verringert.
Durch das Kalandrieren wird die Dicke des Laminats auf etwa 50 bis 90 O/o, vorzugsweise etwa 60 O/o der Dicke des gebildeten Verbundpapiers verringert und das zusammendrückbare Papierlaminat erhalten.
Vorzugsweise wird das Kalandrieren mit einer Stahlwalze und einer Walze mit Gummibelag, der eine Durometerhärte A von etwa 10 bis 50, vorzugsweise von etwa 30 hat, bei Drücken von 89,3 g/cm bis etwa 10,7 kg/cm, vorzugsweise etwa 3,6 kg/linearen cm vorgenommen. Eine Stahlwalze mit Filzbelag, die gegen eine Walze mit Weichgummibelag läuft, erwies sich ebenfalls als geeignet. Ebenso werden mit beliebigen Kalandrierwalzen, die die oben genannte Verringerung der Papierdicke bewirken, die Vorteile des Verfahrens erzielt.
Als Produkt des Verfahrens kann ein weiches, zusammendrückbares, kalandriertes Verbundpapier erhalten werden, das aus geprägten Papierbahnen besteht, die ein Gesamtflächengewicht von etwa 22,8 bis 146 g/m2 haben. Die Oberseiten der Erhebungen der geprägten Papierbahnen sind aufeinander ausgerichtet, gegeneinander gelegt und miteinander verklebt. Nach dem Kalandrieren können die verklebten Flächen und die Seitenwände der geprägten Erhebungen Anzeichen einer Verkantung und Druckdeformierung zeigen.
Jede Aussenlage ist mit einem sich wiederholenden Muster geprägt, das aus etwa 2,5 bis 31, vorzugsweise aus etwa 11 einwärts gerichteten gesonderten Erhebungen pro cm2 besteht. Das zusammendrückbare Verbundpapier hat einen Druckmodul von 31 bis 124, vorzugsweise von etwa 62 cm-g/cm3. Die HOM-Werte des zusammendrückbaren Verbundpapiers betragen etwa 10 bis 130, vorzugsweise etwa 30. Bei einer Variation des weichen, zusammendrückbaren, kalandrierten zweilagigen Papiers kann eine dritte Papierlage zwischen den gegeneinanderstossenden Oberseiten der Erhebungen der geprägten Papierbahnen eingefügt und mit ihnen verklebt sein.
Beispiel 1
Zwei Papierbahnen mit einem Flächengewicht von je 25,9 g/m2, einer Zugfestigkeit von 261 g/cm in Maschinen- oder Längsrichtung und 151 g/cm in Querrichtung wurden für die Herstellung eines zusammendrückbaren Verbundpapiers verwendet. Die Papierbahnen hatten ferner eine Trockenkreppung von 20 Olo sowie eine Bruchdehnung in Längsrichtung von 29 ovo.
Die Papierbahnen wurden getrennt mit einem erhabenen Muster von geprägten Erhebungen geprägt, indem sie einzeln durch Spalte geführt wurden, die durch Stahlprägewalzen und Prägewalzen mit Gummibelag gebildet wurden. Diese Walzen waren auf die in Fig. 1 dargestellte Weise angeordnet.
Bei jedem Walzenpaar, das die Prägespalte bildete, hatte, die Walze mit Gummibelag eine P & J-1/8" Kugeldruckhärte durchmesser 3,2 mm) von 109 und einen Durchmesser von 305 mm. Der wirksame Gummibelag hatte eine Dicke von 22,3 mm. Die Stahlprägewalzen hatten auf ihren Oberflächen als Muster angeordnete Erhebungen, die durch Gravieren gebildet worden waren und die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Abmessungen hatten. Bei jedem Paar von Prägewalzen wurde die Stahlprägewalze, die einen Durchmesser von 406 mm hatte, mit einer Kraft von 44,65 kg pro linearen cm gegen die Walze mit Gummibelag gedrückt.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wurden die beiden Papierbahnen mit einem sich wiederholenden Muster von 11,2 Erhebungen/cm2 im Muster der Prägewalze geprägt. Die Oberseiten der Erhebungen hatten eine Höhe von 0,533 mm über der Ebene der ursprünglichen Papierbahnen und machten 45 0/o der Gesamtoberfläche aus.
Ein Kleber auf Basis von Polyvinylalkohol, der durch Erhitzen von 4 Gew.-Teilen eines zu 99 0/o hydrolysierten Polyvinylalkoholharzes in 96 Gew.-Teilen Wasser hergestellt worden war, wurde dann auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf der unteren geprägten Papierbahn aufgetragen, während die geprägte Papierbahn im Kontakt mit den gravierten Stahlerhebungen auf der Prägewalze über diese Walze lief. Der Auftrag des Klebers auf Basis von Polyvinylalkohol erfolgte mit der aus drei mit Gummibelag bestehenden Auftrag- und Dosiervorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Die Auftragwalze wurde mit der Geschwindigkeit der Papierbahn angetrieben und hatte zum Prägemuster auf der Stahlwalze einen Abstand von 38 oc, so dass die Oberseiten der in das Papier geprägten Erhebungen gerade berührt wurden.
Auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen wurden 4,9 g Polyvinylalkoholkleber pro 100 m2 der Papierbahn aufgetragen.
Nach dem Auftrag des Klebstoffs wurden die obere und die untere Papierbahn, die in Berührung mit der gewölbten Oberseite der identisch gemusterten Prägewalzen blieben, so in den durch zwei Stahlprägewalzen gebildeten Spalt eingeführt, dass die Oberseiten der geprägten Erhebungen genau gegeneinanderstiessen und verklebt wurden.
Nachdem die geprägten Papierbahnen mit den gegeneinanderstossenden Oberseiten der geprägten Erhebungen zusammengefügt und an diesen Oberseiten verklebt worden waren, wurden sie zu dem Spalt geführt, der von zwei Kalandrierwalzen gebildet wurde, die mit einer Belastung von 3,75 kg/linearen cm zusammengedrückt wurden. Eine dieser Kalandrierwalzen war eine Stahlwalze mit Filzbelag, während die andere einen Weichgummibelag hatte, der eine Durometer A-Härte von 32 hatte. Die Kalandrierwirkung dieser Kalandrierwalzen verringerte die unbelastete Dicke des Verbundpapiers auf 0,843 mm oder 63,3 0/o der Dicke des ursprünglichen Papierlaminats.
Das erhaltene zusam mendrückbare Verbundpapier hatte einen Druckmodul von 53,6 cm-g/cm3 gegenüber einem Druckmodul von 113 cm-g/cm2 für das Verbundpapier vor dem Kalandrieren.
Die MD/CD-HOM-Werte des Verbundpapiers (HOM-Werte in Längsrichtung/Querrichtung) vor dem Kalandrieren betrugen 72/68 und waren nach dem Kalandrieren auf 36,5/31,9 herabgesetzt.
Das nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellte zusammendrückbare Verbundpapier eignet sich sehr gut als Küchenhandtuch.
Bei Kalandrierung auf eine unbelastete Dicke von 0,74 mm oder 55 0/0 der Dicke des Verbundpapiers hatte das genäss Beispiel 1 hergestellte zusammendrückbare Verbundpapier einen Druckmodul von 34,4 cm-g/cm und ID/CDIiOM-Werte von 28 23.
Das so erhaltene, etwas weichere und weniger füllige zusammendrückbare Verbundpapier eignete sich als Küchenhandtuch.
Ein zusammendrückbares Verbundpapier, das auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt wird mit dem Unterschied, dass die beiden Papierbahnen ein Flächengewicht von 11,4 g/m2 haben und mit einem sich wiederholenden Muster von 31 Erhebungen/cm2 geprägt werden, eignet sich besonders gut als Serviette.
Beispiel 2
Zwei Papierbahnen mit einem Flächengewicht von je 50,6 g/m2, einer Zugfestigkeit von 541 g/cm in Längsrichtung und einer Zugfestigkeit von 415 g/cm in Querrichtung wurden als Lagen für die Herstellung eines zusammendrückbaren Verbundpapiers gewählt.
Die Papierbahnen hatten eine Trockenkreppung von 200/0 und eine Buchdehnung in Längsrichtung von 29 O/o.
Die Papierbahnen wurden getrennt mit einem erhabenen Muster aus einzelnen Erhebungen geprägt, indem sie einzeln durch Spalte geführt wurden, die durch Stahlprägewalzen und Walzen mit Gummibelag, die auf die in Beispiel 1 dargestellte Weise angeordnet waren, gebildet wurden.
Bei jeder Gruppe von Walzen, die die Prägespalte bildeten, hatte die Walze mit Gummibelag eine P & J1/8"-Kugeldruckhärte von 110 und einen Durchmesser von 216 mm. Der wirksame Gummibelag hatte eine Dicke von 22,2mm. Die Stahlprägewalzen hatten auf ihren Oberflächen mit den in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Abmessungen in einem Muster eingravierte Erhebungen. Bei jedem Prägewalzenpaar wurde die Stahlprägewalze, die einen Durchmesser von 203 mm hatte, mit einer Kraft von 49,1 kg/linearen cm gegen die Walze mit Gummibelag gepresst.
Auf die oben beschriebene Weise wurde in die beiden als Lagen des Verbundpapiers gewählten Papierbahnen ein sich wiederholendes Muster aus 11,2 Erhebungen/cm2 im Muster der Prägewalze geprägt. Die Oberseiten der geprägten Erhebungen hatten eine Höhe von 0,69 mm über der Oberfläche der ursprünglichen Papierbahnen und machten 39 O/o der Gesamtoberfläche aus.
Ein Klebstoff auf Basis von Polyvinylalkohol, der auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt worden war, wurde dann auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf der unteren geprägten Papierbahn aufgetragen, während diese über die gekrümmte Oberfläche der Prägewalze im Kontakt mit den eingravierten Erhebungen lief. -Der-Auftrag des Polyvinylalkoholklebers erfolgte -mit dem in Fig. 1 dargestellten, aus drei Walzen mit Gummibelag bestehenden Auftrag- und Dosiersystems vorgenommen. Die Auftragwalze wurde mit der Geschwindigkeit der Papierbahn angetrieben und hatte von dem Prägemuster auf der Stahlwalze einen Abstand von 38 , so dass die Oberseiten der in das Papier geprägten Erhebungen gerade berührt wurden.
Auf diese Oberseiten der ge prägten Erhebungen wurden 1,63 g Polyvinylalkoholkleber/100 m2 der Fläche der geprägten Papierbahn aufgetragen.
Nach dem Auftrag des Klebstoffs wurden die obere und die untere geprägte Papierbahn, die mit der gewölbten Oberfläche der identisch gemusterten Prägewalzen in Berührung bleiben, im Spalt, der durch die beiden Stahlprägewalzen gebildet wurde, so in Berührung gebracht, dass die Oberseiten der geprägten Erhebungen genau gegeneinanderstiessen und verklebt wurden.
Nachdem die geprägten Papierbahnen mit den gegeneinanderstossenden Oberseiten der eingeprägten Erhebungen verklebt worden waren, wurden sie zu dem Spalt geführt, der durch zwei Kalandrierwalzen gebildet wurde, die mit einer Belastung von 10,72kg/linearen cm gegeneinandergepresst wurden. Eine dieser Kalandrierwalzen war eine Stahlwalze mit Filzbelag, während die andere mit einem Weichgummibelag, der eine Durometer A-Härte von 32 hatte, versehen war. Durch die Kalandrierwirkung dieser Walzen wurde die unbelastete Dicke des Verbundpapiers auf 1,32 mm oder 76 O/o der Dicke des ursprünglichen Verbundpapiers herabgesetzt. Das erhaltene zusammendrückbare Verbundpapier hatte einen Druckmodul von 121,7 cm-g/cm3 im Vergleich zu einem Wert von 178,4 cm-g/cm3 für das Verbundpapier vor dem Kalandrieren.
Das Verbundpapier hatte vor dem Kalandrieren MD/CD-HOM-Werte von 192/122, die nach dem Kalandrieren auf 130/86 herabgesetzt waren.
Das auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise hergestellte zusammendrückbare Verbundpapier eignet sich sehr gut als Platzgedeck.
Ein zusammendrückbares Verbundpapier, das nach dem Verfahren gemäss Beispiel 2 hergestellt worden war mit dem Unterschied, dass die geprägten Papierbahnen mit einem sich wiederholenden Muster von 2,5 Erhebungen pro cm2 geprägt wurden und 49 g Polyvinylalkoholkleber pro 100 m2 auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen aufgetragen wurden, eignet sich ebenfalls als Platzgedeck.
Beispiel 3
Ein zusammendrückbares Verbundpapier wurde aus drei Papierbahnen hergestellt, die ein Flächengewicht von je 16,9 glm hatten. Das zusammendrückbare Verbundpapier wurde auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise hergestellt mit dem Unterschied, dass die Prägewalzen, die zur Prägung der beiden äusseren Papierbahnen verwendet wurden, mit einer Kraft von 30,25 kg/linearen cm zusammengepresst wurden, kein Klebstoff auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf den beiden äusseren Papierbahnen aufgetragen und die dritte Papierbahn ohne Prägung zwischen die Ober seiten der geprägten Erhebungen auf den beiden äusseren Papierbahnen eingefügt wurde.
Die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf den beiden äusseren Papierbahnen hatten eine Höhe von 0,51mm über der Ebene der ursprünglichen Papierbahnen. Die beiden äusseren geprägten Papierbahnen mit der zwischengelegten dritten Papierbahn wurden zu einem Verbundpapier verklebt. Die Verklebung erfolgt durch den Druck, der entstand, wenn die drei Bahnen zwischen den Stahlprägewalzen durchgeführt wurden, während der Abstand zwischen den Oberseiten der Erhebungen auf den Stahlprägewalzen auf 38 u eingestellt war.
Nach dem Kalandrieren hatte das erhaltene zusammendrückbare Verbundpapier einen Druckmodul von 76 cm-g/cm3 und MD/CD-HOM-Werte von 18/25.
Das nach dem Verfahren gemäss Beispiel 3 hergestellte zusammendrückbare Verbundpapier eignet sich als Papierhandtuch.
Ein weiteres zusammendrückbares Verbundpapier wurde auf die in Beispiel 3 beschriebene Weise aus drei Papierbahnen hergestellt, die ein Flächengewicht von je 13,8 im2 hatten. Das erhaltene zusammendrückbare Verbundpapier hatte einen Druckmodul von 49,7 cmg/cm3 und MD/CD-HOM-Werte von 26/16.
Beispiel 4
Zwei Papierbahnen, die ein Flächengewicht von je 16,3 g/m2 und eine Zugfestigkeit von 133,5 g/cm in Längsrichtung und von 38,6 g/cm in Querrichtung hatten, wurden als Lagen für ein zusammendrückbares Verbundpapier gewählt. Die Papierbahnen hatten ausserdem eine Trockenkreppung von 20 /o und eine Bruchdehnung in Längsrichtung von 16 0/0.
Die Papierbahnen wurden getrennt mit einem erhabenen Muster aus einzelnen geprägten Erhebungen geprägt, indem sie einzeln durch Spalte geführt wurden, die durch Stahlprägewalzen und Prägewalzen mit Gummibelag gebildet wurden, die auf die in Fig. 1 dargestellte Weise angeordnet waren.
In jeder Gruppe von Walzen, die die Prägespalte bildeten, hatte die Walze mit Gummibelag eine P & J1/8"-Kugeldruckhärte von 110 und einen Durchmesser von 216 mm. Der wirksame Gummibelag hatte eine Dicke von 22,2 mm. In die Oberflächen der Stahlprägewalzen waren Erhebungen in einem Muster mit den in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Abmessungen eingraviert.
Bei jedem Paar von Prägewalzen wurde die Stahlprägewalze, die einen Durchmesser von 406 mm hatte, mit einer Kraft von 22,3 kg/linearen cm gegen die Walze mit Gummibelag gepresst.
Auf die vorstehend beschriebene Weise wurden die als Lagen gewählten beiden Papierbahnen mit einem sich wiederholenden Muster aus 11,2 Erhebungen/cm im Muster der Prägewalze geprägt. Die Oberseiten der eingeprägten Erhebungen hatten eine Höhe von 0,64 mm über der Ebene der ursprünglichen Papierbahnen und machten 39 0/0 der Gesamtoberfläche aus.
Ein Kleber auf Polyvinylalkoholbasis, der hergestellt worden war durch Erhitzen von 2 Gew.-Teilen eines zu mehr als 99 O/o hydrolysierten Polyvinylalkoholharzes in
98 Gew.-Teilen Wasser, wurde dann auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen auf der unteren geprägten Papierbahn aufgebracht, während die geprägte Papierbahn in Berührung mit den eingravierten Erhebungen auf der Stahloberfläche mit den eingravierten Erhebungen auf der Stahloberfläche über die gekrümmte Oberfläche dieser Walze lief. Der Auftrag des Polyvinyl alkoholklebers erfolgte mit der in Fig. 1 dargestellten, aus drei mit Gummibelag versehenen Walzen bestehenden Auftrag- und Dosiervorrichtung.
Die Auftragwalze wurde mit der Geschwindigkeit der Papierbahn angetrieben und hatte einen Abstand zum Prägemuster auf der Stahlwalze von 38,cm, so dass die Oberseiten der in das Papier geprägten Erhebungen gerade berührt wurden. Die Menge des auf die Oberseiten der geprägten Erhebungen aufgetragenen Polyvinylalkoholklebers betrug 1,63 g/100 m2 der Papierbahn.
Nach dem Auftrag des Klebstoffs wurden die obere und die untere geprägte Papierbahn, die im Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche der identisch gemusterten Prägewalzen über diese Walzen liefen, im Spalt, der durch die beiden Stahlprägewalzen gebildet wurde, so zusammengeführt, dass die Oberseiten der geprägten Erhebungen genau gegeneinanderstiessen und miteinander verklebt wurden.
Nach der Zusammenführung der geprägten Papierbahnen und ihrer Verklebung an den Oberseiten der gegeneinanderstossenden Erhebungen wurden sie zu dem Spalt geführt, der durch zwei Kalandrierwalzen gebildet wurde, die mit einer Belastung von 1072 g/cm gegeneinandergepresst wurden. Eine dieser Kalandrierwalzen war eine Stahlwalze mit Filzbelag, während die andere mit einem Weichgummibelag, der eine Durometer A-Härte von 32 hatte, versehen war. Durch die Kalandrierwirkung der Kalandrierwalzen wurde die unbelastete Dicke des Verbundpapiers auf 1,04 mm oder 85 0/o der Dicke des ursprünglichen Verbundpapiers herabgesetzt. Das erhaltene zusammendrückbare Verbundpapier hatte einen Druckmodul von 30,5 cm-g/cm3 gegenüber einem Druckmodul von 46 cm-g/cm8 für das Verbundpapier vor dem kalandrieren.
Die MD/CD-HOM-Werte des Verbundpapiers betrugen 18/25 vor dem Kalandrieren und waren nach dem Kalandrieren auf 11/14 herabgesetzt.
Das nach dem Verfahren gemäss Beispiel 4 hergestellte zusammendrückbare Verbundpapier eignet sich vorzüglich als Serviette.
PATENTANSPRUCH I
Zusammendrückbares Verbundpapier mit einem Flächengewicht von etwa 23 bis 146 g/m2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus 2 oder 3 Bahnen aus dehnbarem Papier mit einem Flächengewicht von je 11,4 bis 49 g/m2 besteht, wobei die beiden Aussenbahnen gleiche erhabene geprägte Muster aufweisen, die aus 2,5 bis 31 einwärts ragenden einzelnen Erhebun gen/cm2 bestehen und 10 bis 600/0 jeder Oberfläche der beiden äusseren Bahnen ausmachen, dass die Aussenbahnen an den gegeneinander stossenden Flächen der einwärts gerichteten Erhebungen miteinander oder mit der dazwischenliegenden Bahn verklebt sind, und dass das Verbundpapier einen Druckmodul von 31 bis 124 cm-g/cmS und MC/CD-HOM-Werte von 10 bis 130 aufweist.
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Compressible composite paper and process for its manufacture
The invention relates to a compressible composite paper and a method for its manufacture. The invention is particularly directed to a new method for converting rotatable papers, e.g. B. crepe paper, in compressible multilayer paper products which have embossed elevations which are glued together on their tops, and the resulting paper laminates are directed.
Paper webs used for the manufacture of composite products are subjected to a wide variety of mechanical treatments including creping, embossing and corrugating before they are bonded to nested or non-nested laminates. The laminates obtained are used for a wide variety of purposes, for example as packaging materials and building materials. Paper laminates are also used as paper towels, serviettes, place mats, towels and the like. Like. Used and in this context are hereinafter referred to as budget papers.
However, in the manufacture of these household papers, the use of interleaved paper webs; H. those in which the embossed projections do not butt against each other, but lie next to each other, undesirable for several reasons. This includes the lower bulk per unit weight compared to non-nested laminates and a harder handle, which is partly due to the fact that the compressibility is lower as a result of the nesting of the paper webs.
The above-mentioned mechanical treatments of the paper webs before they are glued to one another with butting elevations also result in a stiff and still relatively little compressible laminate, the surface of which has a hard feel which is unpleasant for the user of the composite product.
It has now been found that the above-mentioned disadvantages of paper laminates with butting elevations as household papers can be avoided if the tops of the embossed elevations of the paper webs are glued together and the two-layer composite product obtained is then calendered.
The subject of the invention is accordingly a compressible composite paper with a basis weight of about 23 to 146 g / m2, characterized in that it consists of 2 or 3 webs of stretchable paper with a basis weight of 11.4 to 49 g / m2 each Both outer webs have the same raised embossed pattern, consisting of 2.5 to 31 inwardly protruding individual elevations / cm2 and 10 to 60 ovo of each surface of the two outer webs make up that the outer webs on the mutually abutting surfaces of the inwardly directed elevations with one another or with of the web in between, and that the composite paper has a pressure module of 31 to 124 cmg / cm3 and MC / CD HOM values of 10 to 130.
The accompanying drawing shows preferred embodiments of the invention.
Fig. 1 shows schematically as a side view an apparatus for carrying out a preferred embodiment of the method according to the invention.
FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a plan view of part of the surface of a for the in FIG.
1 and illustrates a particularly preferred arrangement, a particularly preferred spacing and a particularly preferred size of the embossing projections.
Figure 3 is a side view of Figure 2 taken along line 3-3.
FIG. 4 shows as a side view in the machine direction along the line 4 4 of FIG. 2 the roller surface shown in FIG. 2 and, in conjunction with FIG. 3, illustrates the shape and the spacing of particularly preferred embossing projections.
5 shows, on an enlarged scale, a plan view of the surface of the compressible composite paper which is obtained when carrying out the method according to the invention with the embossing roller surface shown in FIGS. 2, 3 and 4, the upper left corner of the upper paper layer being detached and is repulsed to further illustrate the structure. Fig. 5 shows the back of the embossed elevations.
FIG. 6 shows, on an enlarged scale, a cross section of the composite paper shown in FIG. 5 along the line 6-6 of FIG. 5, FIG. 6 shows the particularly preferred embossed elevations 44, which are represented by those shown in FIGS. 2, 3 and 4 Surface of the embossing roller have been formed, and illustrates how the tops of the embossed bumps 44 in the compressible composite paper shown in Fig. 5 are glued together in abutment.
Fig. 7 shows, on an enlarged scale, a cross-section through another construction of a compressible multilayer paper, the surface of which has the same appearance as the composite paper shown in Fig. 5, but which contains a third paper web 45 of stretchable paper, which is between the tops of the embossed , mutually abutting elevations 44 of the two outer webs of the paper is inserted and glued to these upper sides.
The pressure modulus values mentioned here define the deformation of a sheet of paper or a composite material that is subjected to pressure on its opposite sides. The importance of the pressure modulus values can be better understood if one imagines that they are calculated by dividing the force used to compress the paper by the fraction of the deformation caused by the pressure. A higher pressure modulus value thus indicates that the thickness of a paper sheet or composite material is reduced by a smaller fraction when it is subjected to pressure.
Sheets or laminates of paper with lower modulus values give the user an impression of softness or a spongy feel.
An Instron tester (Model TM, Serial No. 261) was used to record the compression set curves from which the reported compressive modulus values were calculated. A single sheet of the paper or laminate to be tested was placed between printing plates which had an area of 25.8 cm2. The sample was then loaded on both sides by the pressure plates at a speed of 0.51 mm / min. were compressed until the load was 19.4 g / cm2.
The Instron tester was provided with a pen that plots the compression set curve of the sample, with the load in g / cm2 as the X-axis and the deformation in cm / cm as the Y-axis. The compressive modulus values in cm-g / cm3 given here are the slopes of the recorded compression set curves calculated at the point on the curve at which the load was 15.5 g / cm2.
The Handel-O-Meter values (HOM) mentioned here define the stiffness or grip of a sheet of paper or composite paper and, together with the pressure modulus values, provide a further indication of the impression of softness that is conveyed to the user of the paper. A higher HOM number is an indication of greater rigidity and poorer grip.
A commercial O-Meter (Model 211-3, Serial No. 19506 Thwirg Albert Instrument Co., Philadelphia) common in the paper industry was used to determine the HOM values. For this purpose, two samples measuring 10.2 x 10.2 cm were placed on the sample platform, which was set to a sample slot width of 9.53 + 0.013 mm. The penetrator rod of the Handel-O-Meter was pushed into the sample slot.
The HOM values mentioned here for the longitudinal direction or machine direction = MD and the transverse direction (CD) were each determined in separate tests in which the samples were placed over the slot with the longitudinal direction or machine direction and the transverse direction.
The HOM values were read directly from the calibrated gauge of the Handel-O-Meter as the maximum force, in grams, required to force the Penetrator of the Handle-O-Meter and the paper sample into the sample slot. The final HOM values were calculated by averaging four tests, multiplying the result by 8, and dividing the number obtained by the length of the paper sample in inches.
The embodiment of a device shown in FIG. 1 for carrying out the method according to the invention is provided with two supply rolls 10 and 11 of stretchable paper 12 and 13. In order to ensure a constant web speed, the supply rolls 10 and 11 are mechanically driven by the belts 14 and 15 which act on the surface of the supply rolls 10 and 11. Of course, any other suitable device can also be used which ensure a constant and synchronized speed of the webs 12 and 13 of the stretchable paper while they are being unwound from the supply rolls 10 and 11.
When the endless webs 12 and 13 of the stretch ble paper have left the supply rolls 10 and 11, they run separately over groups of tension-indicating rollers 16, 17 and 18 or 19, 20 and 21. The tension control by adjusting the speed allows the To keep webs 12 and 13 of the stretchable paper in curved contact with the embossing rollers 22 and 23 made of steel so that during the subsequent unification in the gap formed by the embossing rollers, the embossed elevations lie exactly against one another with their upper sides. After the paper webs 12 and 13 have run separately over the groups of tensioning rollers 16, 17 and 18 or 19, 20 and 21, the paper web 12 runs around the pulleys 24, 25 and 26. The web 13 of the stretchable paper runs around the pulleys 27 and 28.
After leaving the guide rollers 27 and 28, the paper web 13 is embossed by being guided through the gap which is formed by an embossing roller 22 made of steel and a roller 29 provided with a rubber coating. After leaving the guide rollers 24, 25 and 26, the web 12 of stretchable paper is embossed by being guided through the gap formed by the embossing roller 23 made of steel and a roller 30 provided with a rubber coating.
An identical embossing pattern from separate elevations is formed on the webs 12 and 13 by the action of the gaps which are formed by the embossing rollers 23 and 22 made of steel or the rollers 30 and 29 provided with a rubber coating.
The webs 12 and 13 of stretchable paper remain in contact with the embossing pattern on these rollers during the rotation of the steel embossing rollers 23 and 22. The embossing rollers 22 and 23 are driven by gears at the same oil surface speeds, and the gap in the gap between these rollers is adjusted so that the tops of the separate bumps formed on the webs 12 and 13 are exactly against one another in the gap and pressed together will.
The roller 32 rotates in the mass box 31 and in the process takes up the adhesive which bonds the paper webs 12 and 13 to one another on the respective upper sides of the embossed elevations. The bonding can also take place through the action of pressure between the embossing rollers 22 and 23 made of steel alone, especially if there is a small amount of water at the points where the union takes place by pressure.
The adhesive picked up from the mass box 31 by the roller 32 is transferred to the roller 33 and then to the roller 34. The use of three rollers 32, 33 and 34 is not absolutely necessary, but provides a means of regulating the amount and uniformity of the adhesive transfer.
A light, uniform layer of adhesive is applied by the roller 34 to the upper sides of the embossed elevations on the stretchable web 12. These surfaces are then placed exactly against the tops of the embossed elevations on the stretchable web 13 and glued to them, the composite paper 35 consisting of two layers being formed.
The paper laminate 35 runs over tension rollers 36 and 37 and over the deflection roller 38. The paper laminate runs from the deflection roller 38 through the gap formed by calender rolls 39 and 40, and through the gap formed by calender roll 40 and draw roll 42 becomes. The compressible paper laminate 43 according to the invention is obtained as the end product.
To carry out the method, at least two paper webs are preferably used which have a weight per unit area of about 11.4 to 49 g / m 2, preferably about 26 g / m 2. It is not necessary for the paper webs to have the same weight per unit area; rather, paper webs of different weight per unit area can be combined. Preference is given to absorbent crepe paper of the type commonly referred to as towel paper, having a tensile strength in the longitudinal and transverse directions of about 39 to 590 g, preferably about 275 g / cm paper width, which gives the necessary strength for processing.
The paper should also have a percent crepe of about 15 to 40%, or equivalent extensibility achieved by other suitable paper treatments, that allows easy tension control of the tops of the embossed bumps. The final choice of paper for the webs, however, will depend on the desired properties of the compressible composite paper, assuming that the paper chosen must have sufficient extensibility and strength to withstand embossing and calendering without tearing.
The selected paper is embossed with a repetitive pattern consisting of about 2.5 to 31, preferably about 11, separate elevations per cm2, which are about 0.25 to 1 mm, preferably about 0.5 mm above the surface of the unembossed paper web. The embossing is carried out in such a way that about 10% to 60%, preferably about 45%, of the paper surface consists of elevations.
As shown in Fig. 1, in the preferred embodiment of the device and the method according to the invention, an embossing of the individual paper webs is provided, in which the webs are guided through the gap, which is simulated by an embossing roller made of steel and a roller with rubber , however, any embossing method can be used within the scope of the process in which the described degree and type of embossing are obtained.
A particularly preferred embodiment of a steel embossing roller for the method has certain dimensions and spacing of the elevations, as shown in FIGS. 2, 3 and 4, but other embossing devices with which paper webs are obtained can also be used to achieve the advantages of the method that have the embossed elevations of the aforementioned type. The elevations of the embossing roller preferably have a flattened top side, because this shape enables the embossing roller to be concentric, which allows the gap width between the steel embossing rollers to be set precisely. The flattened design of the tops of the elevations also results in excellent contact surfaces for gluing the individual webs of the compressible composite paper.
After the selected paper webs have been embossed, two of the embossed webs are glued to one another on the tops of their exactly opposite embossed elevations. Bonding can be done by placing the aligned, opposed tops of the embossed paper webs against each other while remaining in arcuate contact with the embossing rollers, as shown in Fig. 1, the composite product shown in Figs. 5 and 6 being obtained .
The gluing can be done by pressure alone. A third layer of paper can be inserted between the two embossed paper webs, the composite product shown in FIG. 7 being obtained.
Preferably, however, the gluing is carried out by applying a total of about 1.63 to 49 g, preferably about 4.9 g of adhesive solids per 100 m2 of the glued surface of the stretchable paper to the tops of the embossed elevations of the layers before the gluing is carried out. The adhesive solids can expediently be applied as a liquid adhesive to the upper sides of the embossed elevations of one or both of the opposite paper webs.
A very suitable adhesive can be produced, for example, by heating about 2 to 4 parts by weight of an essentially completely hydrolyzed polyvinyl alcohol resin in such an amount of water that 100 parts by weight are obtained. Other adhesives commonly used in the paper industry, e.g. B. starches, coating slips based on starch and clay, resins that impart wet strength, polyvinyl acetates, dextrins, latices and cellulose adhesives are also suitable for the purposes of the invention.
After the embossed paper webs have been glued to the composite paper, this is passed through at least one gap which is formed by two calender rolls. This increases the compressibility or reduces the pressure module.
The calendering reduces the thickness of the laminate to about 50 to 90%, preferably about 60%, of the thickness of the composite paper formed, and the compressible paper laminate is obtained.
The calendering is preferably carried out with a steel roller and a roller with a rubber covering, which has a durometer hardness A of about 10 to 50, preferably of about 30, at pressures of 89.3 g / cm to about 10.7 kg / cm, preferably about 3 , 6 kg / linear cm. A steel roller with a felt covering, which runs against a roller with a soft rubber covering, also proved to be suitable. Likewise, the advantages of the method are achieved with any calendering rolls that bring about the above-mentioned reduction in paper thickness.
As a product of the process, a soft, compressible, calendered composite paper can be obtained which consists of embossed paper webs having a total basis weight of about 22.8 to 146 g / m 2. The tops of the elevations of the embossed paper webs are aligned with one another, placed against one another and glued together. After calendering, the bonded surfaces and the side walls of the embossed elevations can show signs of canting and pressure deformation.
Each outer layer is embossed with a repeating pattern consisting of approximately 2.5 to 31, preferably approximately 11 inwardly directed separate elevations per cm2. The compressible composite paper has a pressure modulus of 31 to 124, preferably about 62 cm-g / cm3. The HOM values of the compressible composite paper are about 10 to 130, preferably about 30. In a variation of the soft, compressible, calendered two-ply paper, a third paper ply can be inserted between the abutting upper sides of the elevations of the embossed paper webs and glued to them.
example 1
Two paper webs with a basis weight of 25.9 g / m 2 each, a tensile strength of 261 g / cm in the machine or lengthwise direction and 151 g / cm in the transverse direction were used to produce a compressible composite paper. The paper webs also had a dry crepe of 20 ovo and an elongation at break in the longitudinal direction of 29 ovo.
The paper webs were separately embossed with a raised pattern of embossed elevations by individually passing them through gaps formed by steel embossing rollers and rubber-coated embossing rollers. These rollers were arranged in the manner shown in FIG.
For each pair of rollers that formed the embossing nip, the rubber-coated roller had a P&J 1/8 "ball indentation hardness (3.2 mm) diameter of 109 and a diameter of 305 mm. The effective rubber coating had a thickness of 22.3 The steel embossing rollers had projections arranged on their surfaces in a pattern which had been formed by engraving and had the dimensions shown in Figures 2, 3 and 4. For each pair of embossing rollers, the steel embossing roller, which had a diameter of 406 mm, pressed against the rubber-covered roller with a force of 44.65 kg per linear cm.
The two paper webs were embossed in the manner described above with a repeating pattern of 11.2 elevations / cm 2 in the pattern of the embossing roller. The tops of the bumps were 0.533 mm above the level of the original paper webs and made up 45% of the total surface area.
A polyvinyl alcohol-based adhesive made by heating 4 parts by weight of a 99% hydrolyzed polyvinyl alcohol resin in 96 parts by weight of water was then applied to the tops of the embossed bumps on the lower embossed paper web, while the embossed paper web ran over this roller in contact with the engraved steel bumps on the embossing roller. The application of the adhesive based on polyvinyl alcohol was carried out with the three application and metering devices with a rubber coating, which are shown in FIG. The applicator roller was driven at the speed of the paper web and was at a distance of 38 oc from the embossing pattern on the steel roller, so that the tops of the elevations embossed into the paper were just touched.
4.9 g of polyvinyl alcohol adhesive per 100 m2 of the paper web were applied to the tops of the embossed elevations.
After the adhesive had been applied, the upper and lower paper webs, which remained in contact with the curved upper side of the identically patterned embossing rollers, were inserted into the gap formed by two steel embossing rollers in such a way that the upper sides of the embossed elevations met one another and were glued.
After the embossed paper webs were joined to the abutting tops of the embossed bumps and glued to those tops, they were fed to the nip formed by two calender rolls compressed with a load of 3.75 kg / linear cm. One of these calendering rolls was a steel roll with a felt cover, while the other had a soft rubber cover which had an A durometer hardness of 32. The calendering action of these calender rolls reduced the unloaded thickness of the composite paper to 0.843 mm or 63.3% of the thickness of the original paper laminate.
The compressible composite paper obtained had a pressure modulus of 53.6 cm-g / cm3 versus a pressure modulus of 113 cm-g / cm2 for the composite paper before calendering.
The MD / CD-HOM values of the composite paper (HOM values in the longitudinal direction / transverse direction) before calendering were 72/68 and were reduced to 36.5 / 31.9 after calendering.
The compressible composite paper made by the method of Example 1 is very useful as a kitchen towel.
When calendered to an unloaded thickness of 0.74 mm or 55% of the thickness of the composite paper, the compressible composite paper produced according to Example 1 had a pressure modulus of 34.4 cm-g / cm and ID / CDIiOM values of 28 23.
The somewhat softer and less bulky compressible composite paper thus obtained was suitable as a kitchen towel.
A compressible composite paper which is produced in the manner described in Example 1 with the difference that the two paper webs have a basis weight of 11.4 g / m2 and are embossed with a repeating pattern of 31 elevations / cm2 is particularly suitable as a napkin.
Example 2
Two paper webs with a basis weight of 50.6 g / m 2 each, a tensile strength of 541 g / cm in the longitudinal direction and a tensile strength of 415 g / cm in the transverse direction were chosen as layers for the production of a compressible composite paper.
The paper webs had a dry crepe of 200/0 and a book elongation in the longitudinal direction of 29%.
The paper webs were separately embossed with a raised pattern of individual bumps by individually passing them through gaps formed by steel embossing and rubber-coated rollers arranged in the manner shown in Example 1.
For each group of rollers forming the embossing nips, the rubber-coated roller had a P&J 1/8 "ball indentation hardness of 110 and a diameter of 216 mm. The effective rubber coating was 22.2 mm thick. The steel embossing rollers had on theirs Surfaces with the dimensions shown in Figures 2, 3 and 4. Elevations engraved in a pattern. For each pair of embossing rollers, the steel embossing roller, which was 203 mm in diameter, was pressed against the rubber-coated roller with a force of 49.1 kg / linear cm pressed.
In the manner described above, a repeating pattern of 11.2 elevations / cm 2 in the pattern of the embossing roller was embossed in the two paper webs selected as the layers of the composite paper. The tops of the embossed bumps were 0.69 mm above the surface of the original paper webs and accounted for 39% of the total surface.
A polyvinyl alcohol based adhesive made in the manner described in Example 1 was then applied to the tops of the embossed bumps on the lower embossed paper web as it passed over the curved surface of the embossing roll in contact with the engraved bumps. The application of the polyvinyl alcohol adhesive took place with the application and metering system shown in FIG. 1, consisting of three rollers with a rubber coating. The applicator roll was driven at the speed of the paper web and was spaced 38 from the embossing pattern on the steel roll so that the tops of the bumps embossed in the paper were just touching.
1.63 g of polyvinyl alcohol adhesive / 100 m2 of the area of the embossed paper web were applied to these upper sides of the embossed elevations.
After the application of the adhesive, the upper and lower embossed paper webs, which remain in contact with the curved surface of the identically patterned embossing rollers, were brought into contact in the gap formed by the two steel embossing rollers so that the tops of the embossed elevations exactly butted against each other and stuck together.
After the embossed paper webs had been glued to the abutting top sides of the embossed elevations, they were guided to the nip formed by two calender rolls that were pressed against each other with a load of 10.72 kg / linear cm. One of these calendering rolls was a steel roll with a felt cover, while the other was provided with a soft rubber cover with an A durometer hardness of 32. The calendering effect of these rolls reduced the unloaded thickness of the composite paper to 1.32 mm or 76% of the thickness of the original composite paper. The compressible composite paper obtained had a compression modulus of 121.7 cm-g / cm3 compared to a value of 178.4 cm-g / cm3 for the composite paper before calendering.
The composite paper had MD / CD-HOM values of 192/122 before calendering, which were reduced to 130/86 after calendering.
The compressible composite paper produced in the manner described in Example 2 is very suitable as a place cover.
A compressible composite paper which had been produced according to the method according to Example 2 with the difference that the embossed paper webs were embossed with a repeating pattern of 2.5 elevations per cm2 and 49 g of polyvinyl alcohol adhesive per 100 m2 were applied to the tops of the embossed elevations is also suitable as a place setting.
Example 3
A compressible composite paper was made from three paper webs, each having a basis weight of 16.9 µm. The compressible composite paper was made in the manner described in Example 2 with the difference that the embossing rollers used to emboss the two outer paper webs were pressed together with a force of 30.25 kg / linear cm, no adhesive on the tops of the embossed elevations applied to the two outer paper webs and the third paper web was inserted without embossing between the upper sides of the embossed elevations on the two outer paper webs.
The tops of the embossed elevations on the two outer paper webs had a height of 0.51 mm above the level of the original paper webs. The two outer embossed paper webs with the interposed third paper web were glued to form a composite paper. The bonding is carried out by the pressure that was created when the three tracks were passed between the steel embossing rollers, while the distance between the tops of the elevations on the steel embossing rollers was set to 38 u.
After calendering, the compressible composite paper obtained had a compression modulus of 76 cm-g / cm3 and MD / CD-HOM values of 18/25.
The compressible composite paper produced by the method according to Example 3 is suitable as a paper towel.
Another compressible composite paper was made in the manner described in Example 3 from three paper webs each having a basis weight of 13.8 square meters. The compressible composite paper obtained had a compression modulus of 49.7 cmg / cm3 and MD / CD-HOM values of 26/16.
Example 4
Two paper webs, each having a basis weight of 16.3 g / m 2 and a tensile strength of 133.5 g / cm in the longitudinal direction and 38.6 g / cm in the transverse direction, were chosen as layers for a compressible composite paper. The paper webs also had a dry crepe of 20% and an elongation at break in the longitudinal direction of 16%.
The paper webs were separately embossed with a raised pattern of individual embossed bumps by individually passing them through gaps formed by steel embossing rollers and rubber-coated embossing rollers arranged in the manner shown in FIG.
In each group of rollers that formed the embossing nips, the rubber-coated roller had a P&J 1/8 "ball indentation hardness of 110 and a diameter of 216 mm. The effective rubber coating was 22.2 mm thick. In the surfaces of the Steel embossing rolls were engraved with bumps in a pattern with the dimensions shown in FIGS. 2, 3 and 4.
For each pair of embossing rollers, the steel embossing roller, which was 406 mm in diameter, was pressed against the rubber-coated roller with a force of 22.3 kg / linear cm.
In the manner described above, the two paper webs selected as layers were embossed with a repeating pattern of 11.2 elevations / cm in the pattern of the embossing roller. The tops of the embossed bumps were 0.64 mm above the level of the original paper webs and made up 39% of the total surface.
A polyvinyl alcohol-based adhesive made by heating 2 parts by weight of a polyvinyl alcohol resin hydrolyzed to more than 99% in
98 parts by weight of water was then applied to the tops of the embossed bumps on the lower embossed paper web while the embossed paper web in contact with the engraved bumps on the steel surface with the engraved bumps on the steel surface ran over the curved surface of this roller. The application of the polyvinyl alcohol adhesive took place with the application and metering device shown in FIG. 1, consisting of three rollers provided with a rubber coating.
The applicator roller was driven at the speed of the paper web and had a distance of 38 cm from the embossing pattern on the steel roller, so that the tops of the bumps embossed into the paper were just touched. The amount of polyvinyl alcohol adhesive applied to the tops of the embossed bumps was 1.63 g / 100 m2 of the paper web.
After the adhesive had been applied, the upper and lower embossed paper webs, which ran over these rollers in contact with the curved surface of the identically patterned embossing rollers, were brought together in the gap formed by the two steel embossing rollers in such a way that the tops of the embossed elevations butted against each other and were glued together.
After the embossed paper webs had been brought together and glued to the upper sides of the abutting elevations, they were guided to the gap formed by two calendering rolls that were pressed against one another with a load of 1072 g / cm. One of these calendering rolls was a steel roll with a felt cover, while the other was provided with a soft rubber cover with an A durometer hardness of 32. The calendering action of the calendering rolls reduced the unloaded thickness of the composite paper to 1.04 mm or 85% of the thickness of the original composite paper. The compressible composite paper obtained had a compression modulus of 30.5 cm-g / cm3 versus a compression modulus of 46 cm-g / cm8 for the composite paper before calendering.
The MD / CD-HOM values of the composite paper were 18/25 before calendering and were reduced to 11/14 after calendering.
The compressible composite paper produced by the method according to Example 4 is ideally suited as a serviette.
PATENT CLAIM I
Compressible composite paper with a basis weight of about 23 to 146 g / m2, characterized in that it consists of 2 or 3 strips of stretchable paper with a basis weight of 11.4 to 49 g / m2 each, with the two outer strips having the same raised embossed pattern which consist of 2.5 to 31 inwardly protruding individual elevations / cm2 and 10 to 600/0 of each surface of the two outer webs make up that the outer webs on the abutting surfaces of the inwardly directed elevations stuck to one another or to the web in between and that the composite paper has a pressure modulus of 31 to 124 cm-g / cmS and MC / CD-HOM values of 10 to 130.
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