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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Sanitär- oder
Haushaltspapiere. Angezielt werden zum Beispiel Toilettenpapier,
Handtücher
oder jegliches Wischpapier, Tischservietten etc.
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Zur
Herstellung derartiger Produkte verwendet man im allgemeinen Zellulosewatte,
die auch als Tissuepapier bezeichnet wird. Es handelt sich um ein
saugfähiges
Papier von geringer Flächenmasse
zwischen 10 und 45 g/m2, das auf nassem
Weg aus Papierfasern gewonnen wird. Es enthält gegebenenfalls in geringen Anteilen
chemische Zusätze,
je nach dem Verwendungszweck, für
den es bestimmt ist. Es kann durch Pressen der noch nassen Bahn
auf einer beheizten Walze von großem Durchmesser erhalten werden,
auf der sie getrocknet wird und von der sie anschließend mittels
einer Metallklinge, welche gegen diese quer zu ihrer Drehrichtung
gedrückt
wird, gelöst
wird. Dieser Arbeitsgang hat zum Ziel, die Bahn zu kreppen, die
dann quer zu ihrer Laufrichtung Wellungen aufweist. Das Kreppen
verleiht der Bahn eine gewisse Elastizität, wobei es zugleich deren
Dicke erhöht
und ihr taktile Eigenschaften vermittelt. Eine andere bekannte Art
der Herstellung umfasst eine erste Stufe der wenigstens teilweisen
Trocknung der Bahn mittels eines sie durchquerenden heißen Luftstromes.
Diese kann anschließend
gekreppt werden oder auch nicht.
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Die
Erfindung hat ein Verfahren zum Beprägen einer Bahn, die aus einer
oder mehreren Lagen Zellulosewatte besteht, zum Gegenstand, um ein
Muster zu erhalten, das ein Wasserzeichen simuliert.
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Der
Ausdruck Prägen
bezeichnet das Zusammendrücken
bestimmter Teile auf einer Seite der Bahn, um auf diese Weise verdichtete
Zonen zu bilden und ihre Dicke in diesen Zonen bedeutend zu verringern,
ohne die Bildung eines entsprechenden Reliefs auf der gegenüberliegenden
Seite der Bahn.
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Ein
Wasserzeichen ist der Abdruck eines Musters in der Dicke oder dem
Körper
des Papiers, das durch Transparenz sichtbar wird. Das Wasserzeichen
wird "nasses" oder "echtes" Wasserzeichen genannt, wenn
es während
der Herstellung des Papiers in der nassen Phase des Verfahrens vor
dessen Trocknung erzeugt wird. Es wird zum Beispiel durch Abdruck
eines Musters erzeugt, das auf einer rotierenden Walze vorgesehen
ist, welche mit der noch feuchten Bahn in Kontakt ist.
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Ein
trockenes oder simuliertes Wasserzeichen ist ein Abdruck von ähnlicher
Erscheinung wie ein echtes Wasserzeichen, das auf dem Papier nach
dessen Herstellung erzeugt wird. Es wurden bereits verschiedene
Ausführungsformen
vorgeschlagen, die sich jedoch im allgemeinen für unterschiedliche Anwendungen
der Sanitär-
oder Haushaltspapiere eignen.
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Die
Anmelderin hat in ihrem Patent EP-B-O 864 014 die Aufbringung eines
Musters, das ein Wasserzeichen simuliert, auf eine saugfähige Papierbahn
aus Zellulosewatte vorgeschlagen. Das Verfahren besteht darin, die
Bahn durch den Durchlauf zwischen einer gravierten harten Walze
und einer Aufnahmewalze mit einer Oberflächenhärte von über 40 Shore D unter einem
spezifischen Druck von wenigstens 150 kg/cm2 mit einer
Prägegeschwindigkeit
von wenigstens 50 m/min unter Last zu verformen. Vorzugsweise ist
die gravierte Walze aus Stahl und auf eine Temperatur erwärmt, die
von 50°C
bis 100°C
reicht. Gegebenenfalls ist eine Zufuhr von Wasser in geringer Menge
vorgesehen.
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Das
Verfahren ermöglicht
die Gewinnung eines Produkts mit einem Muster, das ein Wasserzeichen simuliert,
wobei die geprägte
Oberfläche
glatt, glänzend
und durchscheinend mit einer geringen Dicke im Vergleich zu ihrer
Ausdehnung ist.
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Das
Patent
US 4 166 758 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Papiers, das darin
besteht, eine Bahn im nassen Zustand mittels einer gravierten beheizten
Walze einem Druck auszusetzen.
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Die
Patentanmeldung WO 94/06623 beschreibt die Beprägung eines Papiers für Teebeutel
unter Aufbringung eines Additivs im geschmolzenen Zustand, um das
Aussehen des Musters und die Festigkeit der Bahn zu verbessern.
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Die
Patentanmeldung WO 01/47699 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden
mehrerer Lagen Tissuepapier, auf die eine Lotion aufgebracht wird.
Gemäß diesem
Verfahren übt
man mittels beheizter Walzen im Warmen einen Druck aus.
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Die
Anmelderin hat versucht, ihr früheres
Verfahren zu verbessern und insbesondere ein stark kontrastiertes
Wasserzeichenmuster zu erhalten, ohne Heizmittel einsetzen zu müssen.
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Das
Verfahren der Erfindung erreicht dieses Ziel.
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Das
Verfahren der Erfindung zum Prägen
eines Musters, das ein Wasserzeichen simuliert, auf eine Bahn, die
aus wenigstens einer Lage Zellulosewatte besteht, welches darin
besteht, die Bahn zwischen einer ersten starren Walze mit glatter
Oberfläche
und wenigstens einer zweiten starren Walze, die mit erhabenen Elementen
versehen ist, unter Last zu verformen, ist dadurch gekennzeichnet,
daß während des
Arbeitsgangs der Prägung
auf wenigstens eine der Oberflächen
der Bahn ein dünner
Film eines Additivs auf Mineralölbasis, der
die Bildung des Wasserzeichens fördert,
kalt aufgebracht wird.
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Das
Additiv wird auf die Oberfläche
aufgebracht und dringt in die Dicke der Bahn ein, während diese verformt
wird. Es wird kalt, das heißt
ohne Zufuhr von äußerer Wärme, bei
Umgebungstemperatur aufgebracht. Man erhält so mit einfachen Mitteln
ein optimales Ergebnis.
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Vorzugsweise
wird das Additiv auf die erste Walze, auf die erhabenen Elemente
der zweiten Walze oder auch auf beide Walzen aufgebracht. Im diesem
letzteren Fall stellt man fest, daß sich das Muster sowohl auf
der beprägten
Seite als auch auf der gegenüberliegenden
Seite ausgezeichnet hervorhebt.
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Verschiedene
Mittel zum Auftragen des Additivs sind denkbar: insbesondere Beschichten,
Sprühen, Zerstäuben. Im
Fall eines Versprühens
kann das Additiv beim Arbeitsgang des Prägens direkt auf die Walze(n) aufgebracht
werden. Gemäß einer
vorteilhaften Art der Ausführung
wird jedoch das Additiv durch Beschichten aufgebracht. Das Beschichten
kann mittels einer Vorrichtung erfolgen, die eine Rasterwalze umfaßt. In der
folgenden Beschreibung wird das Additiv durch Kontakt der zu beschichtenden
Oberfläche,
hier die Walze(n), mit einem saugfähigen Hilfsmittel, das mit
dem Additiv getränkt
ist, aufgebracht. Das Additiv wird dann während des Arbeitsgangs der
Prägung
von der Oberfläche
der Walze(n) auf die Oberfläche(n)
der Bahn übertragen.
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Es
genügt,
eine recht geringe Additivmenge aufzubringen, so daß das Endprodukt
weniger als 1% Massen-%, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 Massen-%
und noch bevorzugter zwischen 0,2 und 0,5 Massen-% Additiv bezogen
auf die Masse der Bahn enthält.
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Vorzugsweise
ist das Additiv ein weißes
Mineralöl,
das sich für
medizinische Anwendungen oder Lebensmittelanwendungen eignet. Seine
dynamische Viskosität
gemäß der Norm
NFT60-100 liegt bei Umgebungstemperatur in der Größenordnung
von 25°C
zwischen 15 und 80, vorzugsweise zwischen 20 und 30 mPa·s.
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Dieses
Verfahren ermöglicht
die Schaffung von Mustern mit unterschiedlichsten Formen. Insbesondere
bilden die erhabenen Elemente auf der zweiten Walze Mustereinheiten
mit einer Oberfläche
zwischen 20 und 50 mm2 und vorzugsweise
zwischen 30 und 40 mm2. Insbesondere umfassen
die erhabenen Elemente Teile von durchgehender, vorzugsweise linearer
Form. Das Verhältnis
der geprägten
Oberfläche
zur Gesamtoberfläche
der Bahn beträgt
vorzugsweise weniger als 20%.
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Außerdem wird
eine Kraft auf die zweite Walze ausgeübt, die einem linearen Druck
auf die Bahn zwischen etwa 20 und etwa 100 kg/cml und vorzugsweise
zwischen 40 und 90 kg/cml entspricht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
wird zum Beprägen
einer Bahn mit einer Maschinenbreite zwischen insbesondere 250 und
3200 mm die Bahn zwischen einer ersten Walze, die sich über die
Maschinenbreite der Bahn erstreckt, und wenigstens einer zweiten
Walze mit einer Breite zwischen 15 und 90 mm verformt.
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Es
werden insbesondere eine Vielzahl zweiter Walzen verteilt über die
Länge der
ersten Walze angeordnet. Jede Walze kann aus einer Verbindung mehrerer
Scheiben bestehen.
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Die
erhaltene Bahn, welche wenigstens eine Lage Zellulosewatte mit einer
Flächenmasse
zwischen 10 und 45 g/m2 umfaßt und einen
geprägten
Bereich aufweist, der ein Wasserzeichen simuliert, ist dadurch gekennzeichnet,
daß sie
mit einem Additiv, insbesondere Mineralöl, imprägniert ist. Vorteilhafterweise
beträgt die
Menge an Additiv weniger als 1 Massen-% bezogen auf die Masse der
Bahn.
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Die
Erfindung wird besser verstanden werden beim Lesen der folgenden
Beschreibung, die zur Erläuterung
gegeben wird und in keinster Weise einschränkend ist, unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, wobei:
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– 1 eine
perspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung ist,
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– 2 ein
Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgeführte Bahn
ist,
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– 3 eine
Abbildung eines Musters auf einer erfindungsgemäßen Bahn ist.
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Wie
in 1 zu erkennen, wird eine Bahn 8, die
aus wenigstens einer Lage Zellulosewatte besteht, hier zwei, von
wenigstens einer Rolle abgewickelt. Sie wird über mindestens eine Umlenk-
oder Führungsrolle (ohne
Bezugszeichen) geleitet, bis sie zwischen einer ersten Walze 1,
deren Oberfläche
glatt ist, und einer Vielzahl zweiter Walzen 2, die mit
erhabenen Elementen versehen sind, hindurchläuft. Die erste Walze weist eine
Drehachse YY' auf.
Die Walzen 2 sind graviert und sind zum Beispiel auf einer
gemeinsamen Achse XX' montiert,
die parallel zu YY' ist.
Es fällt
ebenfalls in den Rahmen der Erfindung, die zweiten Walzen 2 auf
zwei oder mehreren parallelen Achsen anzuordnen. Sie können also
entlang zwei diametral gegenüberliegenden Achsen
angeordnet sein, mit dem Vorteil, daß eine bessere Ausgewogenheit
der auf die erste Walze 1 ausgeübten Belastungskräfte gewährleistet
ist. Die zweiten Walzen 2 können jeweils eine Breite zwischen
15 und 90 mm, zum Beispiel 80 mm, besitzen. Sie können voneinander
beabstandet sein, um auf der zu behandelnden Bahn Dekorbänder zu
bilden.
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Die
erhabenen Elemente auf den gravierten Rädern 2 sind von komplexer,
durchgehender Form oder werden von durchgehenden Gruppen (offen
oder geschlossen) gebildet. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen,
ist es möglich,
die Rändelräder 2 so
zu verkeilen, daß man
ein Muster erhält,
welches sich über
die gesamte oder einen Teil der Oberfläche der Bahn erstreckt. Zwischen
den Walzen 1 und 2 erfolgt die Pressung der Bahn 8.
Es sind Mittel vorgesehen, die es gestatten, eine Kraft auf die
zweiten Walzen auszuüben,
die einem linearen Druck zwischen etwa 20 und 100 kg/cml, vorzugsweise
zwischen 40 und 90 kg/cml, entspricht.
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Überdies
wird auf dieser Stufe die Bahn 8 auf wenigstens einer ihrer
Oberflächen
mit einem Additiv auf Mineralölbasis
wie Vaseline überzogen.
Gemäß einer
bevorzugten Art der Ausführung
verwendet man ein weißes
Mineralöl
für medizinische
oder Lebensmittelzwecke, das jedenfalls für Anwendungen mit direktem,
indirektem oder gelegentlichem Lebensmittelkontakt geeignet ist.
Zum Beispiel wird ein Öl
verwendet, das unter dem Markennamen Primol oder Marcol von der
Gesellschaft ESSO SAF vertrieben wird. Es handelt sich um eine farblose
Flüssigkeit,
deren dynamische Viskosität
bei 25°C
vorteilhafterweise zwischen 20 und 25 mPa·s liegt.
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Es
sind Mittel 3 und 4 vorgesehen, die zum Aufbringen
des Additivs bestimmt sind. Diese Mittel können entweder die gravierten
Walzen 2 oder die glatte Walze 1 oder beide Arten
von Walzen beschichten. Je nach Fall sind sie mit der einen und/oder
der anderen dieser Walzen in Kontakt.
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Die
Mittel 3 und 4 können von jeder an sich bekannten
Art sein, mit einer Vorratskammer 5 für das Additiv und einem saugfähigen Material,
das ein Übertragen
des Additivs aus der Vorratskammer 5 auf die zugehörige Walze 1 oder 2 gestattet.
Das saugfähige
Material kann Textilfasern mit einer Dichte zwischen 200 und 450
g/m2/mm, zum Beispiel 225 g/m2/mm,
zur Grundlage haben.
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Was
die glatte Walze 1 betrifft, so wird das Additiv vorzugsweise
auf ihrer gesamten Kontaktfläche
aufgebracht und entlang der Mantellinie ausgerichtet.
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Bei
den gravierten Walzen 2 werden unter Verwendung der obigen
Beschichtungsmittel die Scheitel der erhabenen Muster mit Additiv
beschichtet. Das Verfahren der Erfindung ist besonders vorteilhaft
bei Anlagen, die eine Stillstandszeit nach dem Aufwickeln einer
Charge oder von Rollen verzeichnen, auf dem Gebiet unter der Bezeichnung "stop & go" bekannt.
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Wenn
beide Oberflächen
einer Bahn 8 völlig
oder teilweise mit Additiv imprägniert
werden, kann man zum Beispiel ein Produkt erhalten, wie es im Schnitt
in 2 schematisch dargestellt ist, mit zwei Additivschichten 6 und 7.
Vorteilhafterweise ermöglicht
dieser doppelte Auftrag von Additiv eine Verstärkung des visuellen Kontrasts
der geprägten
Muster. Der visuelle Eindruck und die Ästhetik werden durch die mechanische Druckeinwirkung
des zweiten Mittels 2 auf die zu behandelnde Bahn verstärkt, die
bei diesem Schritt mit Additiv auf Mineralölbasis imprägniert wird und an der ersten
Walze (glatten Walze 1) anliegt.
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Überdies
ist neuartiger- und überraschenderweise
die visuelle Kontrastwirkung tatsächlich verschärft, wenn
die auf der Bahn aufgebrachte und meßbare Additivmenge weniger
als 1 Massen-% bezogen
auf die Gesamtmasse der Bahn beträgt.
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Diese
Menge ermöglicht
nicht nur die Erzielung einer verstärkten visuellen Kontrastwirkung,
sondern auch, daß keine
Spuren oder Flecke um die Grenzen des Musters erzeugt werden. Man
erhält
ein Produkt, dessen Muster von ausgezeichneter Qualität ist.
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Zur
Erläuterung:
Der Anpreßdruck
des Mittels 2 an das Mittel 1 beträgt wenigstens
60 kg/cml (kg pro linearem cm, gemessen entlang der Kontakt-Mantellinie).
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Vorteilhafterweise
weisen die erhabenen Elemente auf den Walzen 2 Oberflächen in
der Größenordnung
von 20 bis 50 mm2 und vorzugsweise von 30
bis 40 mm2 auf. Sie sind so auf der zweiten
Walze 2 angeordnet, daß diese
ständig
auf der glatten Walze 1 aufliegt, um Vibrationen zu vermeiden.
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Die
Muster sind von jeder Form, linear oder nicht; ein Beispiel ist
in 3 gegeben, wo die federartigen Muster 9 dunkel
auf hellem Grund erscheinen. Auf einer Bahn aus Zellulosewatte bilden
nämlich
die Muster einen Kontrast gegenüber
dem Hintergrund der Bahn 8.
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Die
Bahn 8 kann von einer oder mehreren Lagen gebildet werden.
In diesem letzteren Fall stellt man in den Zonen, die das Muster
aufweisen, eine Verbindung der Lagen untereinander fest. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren
können
Bahnen großer
Breite verziert werden. Ein Beispiel für ein Dekor ist in 3 gegeben.
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Eine
geeignete Durchführung
der Erfindung besteht also darin, wenigstens eine erste Gruppe von
gravierten Mitteln 2 vorzusehen, die entlang einer ersten
Achse XX' angeordnet
sind, sowie eine zweite Gruppe von gravierten Mitteln, die entlang
einer zweiten, anderen Achse angeordnet sind, die parallel zu ersten
(XX') ist, wobei
die Achsen parallel zur Achse YY' der
glatten Walze 1 sind. Die erste und die zweite Achse der
gravierten zweiten Mittel können
zum Beispiel in Bezug auf die glatte Walze 1 diametral
gegenüberliegend
angeordnet sein. Auf jeder der ersten Achsen (XX') sind die gravierten Mittel wie zum
Beispiel Rändelräder in einem bestimmten
Abstand voneinander angeordnet. So ist im Falle von Beschädigungen
oder Abnutzung der Austausch eines Rades einfach. Wenn sie entlang
zwei Achsen angeordnet sind, sind die gravierten Walzen 2 vorzugsweise
versetzt angeordnet.
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Die
von der Erfindung angezielten Produkte sind zum Beispiel Rollen
von Toilettenpapier, Tischservietten, Handtücher oder auch Rollen für die gewerbliche
Reinigung. Im Falle von Produkten wie etwa Handtücher oder Tischservietten kann
ein Dekor vorgesehen sein, das zum Beispiel als Produktborte angeordnet
ist.
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Ein
Dekor, das über
die gesamte Oberfläche
des Produkts verteilt ist, kann dagegen für Anwendungen von der Art des
Toilettenpapiers oder gewerblichen Wischpapiers vorgesehen sein.
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Es
wurden Versuche zur Auftragung eines Additivs, dem Öl Marcol 82,
auf einer Anlage, wie sie in 1 dargestellt
ist, mit Beschichtung der Walzen 1 und 2 vorgenommen.
Der Prägedruck
betrug 60 kg/cml. Die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn betrug 100
m/min.
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Es
wurde eine Bildanalyse des Papiers in den beprägten Zonen und den nicht beprägten Zonen
vorgenommen. Man kann auf diese Weise den Kontrast und die Sichtbarkeit
des Wasserzeichens bewerten, indem man den Unterschied zwischen
den gemessenen Grauwerten bestimmt. Dieses Verfahren wird aus dem Patent
EP 0864014 B1 der
Anmelderin übernommen.
Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle angeführt.
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Schließlich wurde
die Additivmenge, mit der die Bahn imprägniert war, gemessen, das heißt die Massenprozent
an Additiv, die in der so durch die beschriebene Vorrichtung erhaltenen
Bahn vorhanden waren. Die Messung bestand darin, das Additiv mittels
der Technik der gravimetrischen Bestimmung mit Chloroform zu extrahieren.
Nachstehend wird dieses Verfahren noch einmal in Erinnerung gebracht.
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Es
wird eine Vergleichsprobe mit Additiv und eine Probe ohne Additiv
hergestellt. Es weiden 4 g Papier entnommen, die man in eine Extraktionshülse einbringt.
Das Additiv wird durch Lösungsmittel
mittels 50 ml Chloroform in einer automatischen Soxhlet-Apparatur
extrahiert. Nach einem halbstündigen
Schritt des Einweichens und einer einstündigen Spülung erfolgt die Verdampfung
des Lösungsmittels,
und es wird der Extraktanteil quantifiziert. Der Additivanteil entspricht
dem Extraktanteil der Probe mit Additiv abzüglich dem Extraktanteil der
Probe ohne Additiv. Die so gemessenen Additivmengen sind in der
untenstehenden Tabelle in % angegeben.
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Die
Dicke einer Bahn wird gemäß der Norm
ENV 12625-3 bestimmt, und sie wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
nicht erhöht.
Die Dicke der nicht beprägten
Grundbahn beträgt
etwa 0,224 mm.
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Die
Unterschiede der auf jeder Seite gemessenen Grauwerte veranschaulichen
die gute Sichtbarkeit des ein Wasserzeichen simulierenden Musters.
Man beobachtet außerdem
Bildung eines Wasserzeichens sowohl auf der Seite, die mit der glatten
Walze in Kontakt kommt, als auch auf der Seite, die mit den gravierten Walzen
in Kontakt kommt.
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Das
in dem Patent EP864014 beschriebene Verfahren besteht darin, die
Bahn mittels einer optischen Faser und eines Lichtdiffusors zu beleuchten
und den Grauwert mittels einer CCD-Kamera und eines Bildanalysators Quantilet
600S Leica zu messen. Die Parameter wie die Helligkeit und der Kontrast
werden eingestellt. Es wird eine Oberfläche abgegrenzt, um ein Bild
zu erhalten. Das Bild wird in Pixel unterteilt. Jedes Pixel dieser Oberfläche besitzt
einen Grauwert. Der Mittelwert aller Pixel des Bildes liefert einen
mittleren Grauwert der Oberfläche.
In der Grauskala besitzt Weiß einen
Wert von 256 und Schwarz 0. Man mißt den mittleren Grauwert einer
beprägten
Oberfläche,
indem man eine kleine geschlossene Zone abgrenzt. Man grenzt eine
entsprechende nicht beprägte
Oberflächenzone
nahe dieser beprägten
Zone ab und mißt
den mittleren Grauwert. Man berechnet die Differenz zwischen den
Mittelwerten der beiden Bilder und trägt sie in die Tabelle ein. Üblicherweise
wird ein Wasserzeichen erhalten, sobald der Wert der Grauwertdifferenz
größer als
20 ist.