DE69633229T2

DE69633229T2 - Produkte aus chemisch weichgemachtem seidenpapier, die ein polysiloxan und eine ammoniumverbindung mit funktionellen estergruppen enthalten

Info

Publication number: DE69633229T2
Application number: DE69633229T
Authority: DE
Inventors: Dennis Paul TROKHAN; Van Dean PHAN; William Ward OSTENDORF; Kent Joel MONTEITH; Steven Bart HERSKO; Stanley Robert AMPULSKI
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: TW420740B; WO1996036768A1; MX9708829A; KR100235287B1; AU718999B2; MY112970A; CA2220299A1; ATE274617T1; EP0826089B1; JPH11506502A; CN1083515C; AU5865096A; KR19990014811A; ZA963916B; US5538595A; CA2220299C; EP0826089A1; CN1184515A; BR9609117A; DE69633229D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Tissuepapierprodukte. Insbesondere bezieht sie sich auf Tissuepapierprodukte mit einer chemischen Zweikomponenten-Weichmacherzusammensetzung, einer Ester-funktionellen Ammoniumverbindung und einer Polysiloxanverbindung. Bindematerialien, entweder dauerhafte oder temporäre nassfeste Binder und/oder trockenfeste Binder, können auch verwendet werden. Das behandelte Tissuepapier kann dazu verwendet werden, weiche, absorbierende und lintresistente Papierprodukte herzustellen, wie beispielsweise Gesichtstissue-Papierprodukte oder Toilettentissue-Papierprodukte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Papierbahnen oder -lagen, die manchmal Tissue- oder Papiertissuebahnen oder -lagen genannt werden, finden in der modernen Gesellschaft sehr weite Anwendung. Solche Waren, wie Gesicht- und Toilettentissues, sind Stapelwaren im Handel. Es ist seit langem bekannt, dass vier wichtige physikalische Attribute dieser Produkte ihre Festigkeit, ihre Weichheit, ihre Absorptionsfähigkeit, einschließlich ihrer Absorptionsfähigkeit für wässrige Systeme, und ihre Lintresistenz, einschließlich ihrer Lintresistenz im nassen Zustand, sind. Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen wurden gerichtet auf die Verbesserung jedes dieser Attribute, ohne die anderen ernsthaft zu beeinflussen, sowie auf eine Verbesserung von zwei oder drei Attributen gleichzeitig.
Die Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und ihrer Bestandteilsbahnen, eine physische Integrität beizubehalten und einem Reißen, Bersten und Zerfetzen unter Benutzungsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, zu widerstehen.
Die Weichheit ist die taktile Empfindung, die vom Verbraucher wahr genommen wird, wenn er/sie ein spezielles Produkt hält, dieses über seine/ihre Haut reibt oder dieses in seiner/ihrer Hand zusammenknüllt. Diese taktile Empfindung wird durch eine Kombination von mehreren physikalischen Eigenschaften bereit gestellt. Wichtige physikalische Eigenschaften in Bezug auf die Weichheit werden im Allgemenen als durch die von den Fachleuten als die Steifigkeit, die Oberflächenglätte und die Schmierfähigkeit der Papierbahn, aus welchem das Produkt hergestellt ist, angesehen. Die Steifigkeit wiederum wird gewöhnlich als direkt abhängig von der Trockenzugfestigkeit der Bahn und der Steifigkeit der Fasern, welche die Bahn bilden, angesehen.
Die Absorptionsfähigkeit ist das Maß der Fähigkeit eines Produkts und ihrer Bestandteilsbahnen, Mengen einer Flüssigkeit, insbesondere von wässrigen Lösungen oder Dispersionen, zu absorbieren. Die gesamte Absorptionsfähigkeit, wie sie vom Verbraucher wahr genommen wird, wird im Allgemeinen als eine Kombination der gesamten Flüssigkeitsmenge angesehen, die eine gegebene Masse eines Tissuepapiers bei Sättigung absorbieren wird, sowie die Rate, mit welcher die Masse die Flüssigkeit absorbiert.
Die Lintresistenz ist die Fähigkeit des faserigen Produkts und seiner Bestandteilsbahnen, unter Benutzungsbindung, einschließlich im nassen Zustand, sich zusammen zu binden. Mit anderen Worten, je höher die Lintresistenz ist, desto geringer wird die Neigung der Bahn zur Lintbildung sein.
Die Verwendung von nassfesten Harzen, um die Festigkeit einer Papierbahn zu verbessern, ist weit bekannt. Zum Beispiel beschreibt Westvelt eine Anzahl solcher Materialien und diskutiert ihre Chemie in ZELLULOSE CHEMISTRY AND TECHNOLOGY, Band 13, auf Seiten 813–825 (1979). Freimark et al. erwähnt in US Patent Nr. 3,755,220, veröffentlicht am 28. August 1973, dass bestimmte chemische Additive, die als Entbindungsmittel bekannt sind, die natürliche Faser-an-Faser-Bindung stören, die während der Lagenformation in Papierherstellungsver fahren auftritt. Diese Reduktion der Bindung führt zu einer weicheren oder weniger rauen Papierlage. Freimark et al. geht weiter und beschreibt die Verwendung von nassfesten Harzen in Verbindung mit der Verwendung von Entbindungsmitteln, um die unerwünschten Effekte der Entbindungsmittel zu beseitigen. Diese Entbindungsmittel reduzieren sowohl die Trocken-Zugfestigkeit als auch die Nass-Zugfestigkeit.
Shaw beschreibt in US Patent Nr. 3,821,068, veröffentlicht am 28. Juni 1974 auch, dass chemische Entbinder verwendet werden können, um die Steifigkeit zu reduzieren und somit die Weichheit einer Tissuepapierbahn zu verbessern.
Chemische Entbindungsmittel wurden offenbart in verschiedenen Druckschriften, wie beispielsweise US Patent Nr. 3,554,862, veröffentlicht für Herwey et al. am 12. Januar 1971. Diese Materialien umfassen Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindungssalze, wie Cocotrimethylammoniumchlorid, Oleyltrimethylammoniumchlorid, Di(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Stearyltrimethylammoniumchlorid.
Emanuelsson et al. in US Patent Nr. 4,144,122, veröffentlicht am 13. März 1979 und Hellsten et al. in US Patent 4,476,323, veröffentlicht am 09. Oktober 1984 beschreiben die Verwendung von komplexen Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen, wie Bis(alkoxy(2-hydroxy)propylen) Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindungschloride, um Bahnen weich zu machen. Diese Autoren versuchen auch, eine Abnahme der Absorptionsfähigkeit zu überwinden, die durch die Entbinder verursacht wird, und zwar durch die Verwendung von nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffen, wie Ethylenoxid- und Propylenoxidadukte von Fettalkoholen. Die WO 95/01479 offenbart die Verwendung von biologisch abbaubarem quartärnären Ammonium, Polyhydroxy und Bindermaterialien in mehrlagigen Tissuepapieren.
Armac Company aus Chicago, Illinois in ihrer Veröffentlichung 76-17 (1977) offenbaren die Verwendung von Dimethyldi(hydriertes)tallowammoniumchlorid in Kombination mit Fettsäureestern aus Polyethylenglycolen, um den Tissuepapierbahnen sowohl Weichheit als auch Absorptionsfähigkeit zu verleihen.
Ein beispielhaftes Ergebnis der auf verbesserten Papierbahnen gerichteten Forschung ist beschrieben in US Patent Nr. 3,301,746, veröffentlicht für Sanfort und Sisson am 31. Januar 1967. Trotz der hohen Qualität der Papierbahnen, die durch das in diesem Patent beschriebene Verfahren hergestellt werden und trotz des wirtschaftlichen Erfolges der aus diesen Bahnen gebildeten Produkte wurden Forschungsleistungen fortgesetzt, die auf die Findung verbesserter Produkte gerichtet waren.
Zum Beispiel beschreiben Becker et al. in US Patent Nr. 4,158,594, veröffentlicht am 19. Januar 1979, ein Verfahren, von dem sie sagen, dass es eine starke, weiche, faserige Lage bilden wird. Sie beschreiben insbesondere, dass die Festigkeit einer Tissuepapierbahn (welche durch die Hinzufügung chemischer Entbindungsmittel weich gemacht worden sein kann) verbessert werden kann, indem während der Verarbeitung eine Oberfläche der Bahn in einer fein gemusterten Anordnung an einer Kreppoberfläche angehaftet wird, und zwar durch ein Bindematerial (wie eine Acryl-Latex-Gummiemulsion, einem wasserlöslichen Harz oder einem elastomeren Bindematerial), welches an einer Oberfläche der Bahn und an der Kreppoberfläche in der fein gemusterten Anordnung angehaftet wurde, und durch Kreppen der Bahn von der Kreppoberfläche, um ein Flächenmaterial zu bilden.
Die chemischen Zweikomponenten-Weichmacherzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindung und eine Polysiloxanverbindung. Es hat sich unerwartet heraus gestellt, dass die chemische Zweikomponenten-Weichmacherzusammensetzung die Weichheit des behandelten Tissuepapiers im Vergleich zu der aus der Verwendung beider Komponenten einzeln erhaltenen Weichheit verbessert. Zudem wird die Lint/Weichheits-Beziehung des behandelten Tissues auch erheblich verbessert.
Leider kann die Verwendung chemischer Weichmacherzusammensetzungen mit einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und einer Polysiloxanverbindung die Festigkeit und die Lintresistenz der behandelten Papierbahnen vermindern. Die Anmelder haben entdeckt, dass sowohl die Festigkeit als auch die Lintresistenz durch die Verwendung geeigneter Bindermaterialien, wie nass- und trockenfeste Harze und Retentionshilfe-Harzen, wie dies in der Papierherstellungstechnik bekannt ist, verbessert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf ein Tissuepapier im Allgemeinen, aber insbesondere anwendbar auf mehrlagige, mehrschichtige Tissuepapierprodukte, wie solche, die beschrieben sind in US Patent 3,994,771, veröffentlicht für Morgan Jr. et al. am 30. November 1976 und in US Patent 4,300,981, Carstens, veröffentlicht am 17. November 1981.
Die Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung enthalten eine effektive Menge von Bindermaterialien, entweder dauerhafte oder temporäre nassfeste Binder und/oder trockenfeste Binder, um eine Lintbildung zu regulieren und/oder den Verlust der Zugfestigkeit, falls vorhanden, die aus der Benutzung der chemischen Zweikomponenten-Weichmacherverbindungen, zu vermeiden.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, weiche, absorbierende und lintresistente Tissuepapierprodukte bereitzustellen.
Es ist auch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen weicher, absorbierender, lintresistenter Tissuepapierprodukte bereitzustellen.
Diese und weitere Aufgaben werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erhalten, wie dies ohne Weiteres aus dem Studium der folgenden Offenbarung offensichtlich wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung liefert weiche, absorbierende, lintresistente Tissuepapierprodukte, mit:

a) Papier-Herstellungsfasern;
b) von etwa 0,01 bis 3,0% einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung;
c) von etwa 0,015 bis etwa 3,0% einer Polysiloxanverbindung; und
d) von etwa 0,01% bis etwa 3,0% Bindermaterialien, entweder nassfeste Binder und/oder trockenfeste Binder.

Beispiele bevorzugter Ester-funktioneller quartärnärer Ammoniumverbindungen, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Verbindungen mit der Formeln:
In welchen jeder R₁ Substituent eine C₁₂-C₂₂ Hydrocarbylgruppe oder eine substituierte Hydrocarbylgruppe oder Mischungen davon ist; jeder R₂ Substituent eine C₁-C₆ Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Gemische davon ist; jeder R₃ Substituent eine C₁₁-C₂₁ Hydrocarbylgruppe oder substituiertes Hydrocarbyl oder Gemische davon ist.
Diese Verbindung können als Mono- oder Di-Estervariationen der allgemein bekannten Dialkyldimehtylammioniumsalze angesehen werden, wie beispielsweise Di-Esterdi(tallow)dimethylammoniumchlorid, Di-Esterdi(stearyl)dimethylammoniumchlorid, Mono-Esterdi(tallow)dimethylammoniumchlorid, Di-Esterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniummethylsulfat, Di-Esterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid, Mono-Esterdi(hydriertes)tallwodimehtylammoniumchlorid und Gemische davon, wobei die Di-Estervariationen des Di(nicht hydrierten)tallowdimethylammoniumchlorids, Di-(berührungshydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und Di(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDHTDMAC) und Gemische davon bevorzugt werden. In Abhängigkeit von den Anforderungen an die Produkt eigenschaften kann der Sättigungsgrad des Ditallow von nicht hydriert (weich) bis berührungsfest, teilweise oder vollständig hydriert (hart) sein.
Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass der/die Esteranteil(e) diesen Verbindungen biologische Abbaubarkeit verleiht. Es ist wichtig, dass die Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen, die hier verwendet werden, schneller als herkömmliche Dialkyldimethylammonium-Weichmacher biodegradieren.
Beispiele von Polysiloxanmaterialien für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen ein Amino-funktionelles Polydimethylpolysiloxan, wobei weniger als etwa 10 Mol Prozent der Seitenketten auf dem Polymer eine Amino-funktionelle Gruppe enthalten. Weil Molekulargewichte von Polysiloxanen schwer festzulegen sind, wird die Viskosität eines Polysiloxans hier als ein objektiv festlegbares Indiz für das Molekulargewicht verwendet. Demgemäß haben sich zum Beispiel etwa 2 Mol Prozent Substitution als sehr effektiv für Polysiloxane mit einer Viskosität von etwa (einfünfundzwanzig) 125 × 10^–6 m²/s (Centistokes) und Viskositäten von etwa fünf Millionen 5 m²/s (5.000.000 Centistokes) oder mehr als wirksam mit oder ohne Substitution heraus gestellt. Zusätzlich zu einer solchen Substitution mit Amino-funktionellen Gruppen kann eine effektive Substitution getroffen werden mit Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester- und Thiolgruppen. Von diesen effektiven Substituent-Gruppen wird die Familie von Gruppen mit Amino-, Carboxyl- und Hydroxylgruppen mehr bevorzugt als die anderen, und Amino-funktionelle Gruppen werden am meisten bevorzugt.
Beispielhafte, im Handel erhältliche Polysiloxane umfassen DOW 8075 und DOW 200, welche erhältlich sind von Dow Corning; und Silwet 720 und Ucarsil EPS, welche erhältlich sind von Union Carbide.
Der Ausdruck Binder bezieht sich auf verschiedene nass- und trockenfeste Additive und Retentionshilfen, die im Stand der Technik bekannt sind. Diese Materialien produzieren die funktionale Festigkeit, die von dem Produkt gefordert wird, verbessern die Lintresistenz der Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung und wirken einer Abnahme der Zugfestigkeit entgegen, die durch chemische weich machende Zusammensetzungen verursacht werden. Beispiele geeigneter Bindermaterialien umfassen: dauerhaft nassfeste Binder (das heißt, Kymene^® 557H, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE), temporär nassfeste Harze: auf Stärke basierendes kationisches Dialdehydharz (wie Caldas, hergestellt durch Japan Carlet oder Cobond 1000, hergestellt durch National Starch) und trockenfeste Binder (das heißt, Carboxymethylzellulose, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE, und Redibond 5320, vermarktet durch National Starch and Chemical Corporation aus Bridgewater, NJ).
Die Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise von etwa 0,01% bis etwa 3,0% Bindermaterialien, entweder dauerhaft oder temporär nassfeste Binder und/oder von etwa 0,01% bis etwa 3,0% eines trockenfesten Binders.
Ohne durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Ester-funktionellen quartärnären Ammonium-Weichmacherverbindungen effektive Entbindungsmittel sind, die dahin gehend wirken, die Faser-an-Faser-Wasserstoffbindungen in der Tissuelage zu entbinden. Die Kombination des Entbindens von Wasserstoffbindungen vom Polysiloxan-Weichmacher zusammen mit der Hinzufügung von chemischen Bindungen mit den nass- und trockenfesten Bindern vermindert die gesamte Bindungsdichte der Tissuelage, ohne die Festigkeit und die Lintresistenz zu verschlechtern. Eine verringerte Bindungsdichte wird insgesamt eine flexiblere Lage mit verbesserter Oberflächenweichheit erzeugt. Wichtige Maße dieser physikalischen Eigenschaftsänderungen sind der FFE-Index (Carstens) und die Volumenflexibilität, der Schlupf- und -Haft-Reibungskoeffizient und die physiologische Oberflächenglätte, wie sie beschrieben sind in Ampulski et al., 1991, International Paper Physics Conference Proceedings, Buch 1, Seite 19–30.
Kurz gesagt, umfasst das Verfahren zum Herstellen von Tissuepapierprodukten der vorliegenden Erfindung die Schritte der Bildung eines einlagigen oder mehrlagigen Papier machenden Stoffes aus den vorerwähnten Komponenten, mit Ausnahme der Polysiloxanverbindung, eine Abscheidung des Papier machenden Stoffes auf einer foraminösen Oberfläche, wie einem Fourdrinier-Sieb, und der Entfernung von Wasser aus dem abgeschiedenen Stoff. Die Polysiloxanverbindung wird vorzugsweise auf wenigstens einer Oberfläche der getrockneten Tissuepapierbahn hinzu gegeben. Die resultierenden einschichtigen oder mehrschichtigen Tissuebahnen können mit ein oder mehreren weiteren Tissuebahnen kombiniert werden, um ein mehrlagiges Tissue zu bilden.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen werden hier in Bezug auf das Gewicht angegeben, sofern dies nicht anders spezifiziert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen zusammenpasst, welche die vorliegende Erfindung besonders heraus stellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, dass die Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser verstanden wird, in welchen:
1 eine schematische Schnittansicht eines zweilagigen, zweischichtigen Tissuepapiers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Schnittansicht eines dreilagigen, einschichtigen Tissuepapiers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine schematische Schnittansicht eines einlagigen, dreischichtigen Tissuepapiers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine schematische Darstellung einer Papiermachermaschine ist, die zum Herstellen eines weichen Tissuepapiers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
Die vorliegende Erfindung wird unten in größerem Detail beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen zusammenpasst, welche den Gegenstand, welcher als die Erfindung angesehen wird, besonders heraus stellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, dass die Erfindung aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der angehängten Beispiele besser verständlich wird.
Wie hier verwendet, ist der Ausdruck "Lintresistenz" die Fähigkeit des faserigen Produkts und seiner Bestandteilsbahnen, sich unter Benutzungsbedingungen miteinander zu verbinden, einschließlich im nassen Zustand. Mit anderen Worten, je höher die Lintresistenz ist, desto geringer wird die Neigung der Bahn zur Lintbildung sein.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Binder" auf verschiedene nass- und trockenfeste Harze und auf Retentionshilfe-Harze, die in der Papiermachertechnik bekannt sind.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "wasserlöslich" auf Materialien, die im Wasser bis auf wenigstens 3% bei 25°C löslich sind.
Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke "Tissuepapierbahn, Bahn, Papierlage und Papierprodukt" alle auf Flächengebilde eines Papiers, die durch ein Verfahren mit den Schritten der Bildung eines wässrigen Papiermacherstoffes, dem Abscheiden dieses Stoffes auf einer foraminösen Oberfläche, wie einem Fourdrinier-Sieb, und das Entfernen des Wassers aus dem Stoff, wie beispielsweise durch Schwerkraft oder durch eine vakuumunterstützte Drainage, mit oder ohne Pressvorgang, und durch Verdunstung, hergestellt werden.
Wie hier verwendet, ist ein "wässeriger Papiermacherstoff" ein wässriger Brei aus Papier machenden Fasern und den hier nach beschriebenen Chemikalien.
Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke "mehrschichtige Tissuepapierbahn, mehrschichtige Papierbahn, mehrschichtige Bahn, mehrschichtige Papierlage und mehrschichtiges Papierprodukt" alle auf Flächengebildes eines Papiers, die aus zwei oder mehr Schichten eines wässrigen Papier machenden Stoffes präpariert werden, welche vorzugsweise aus unterschiedlichen Wassertypen zusammengesetzt sind, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relative kurze Hartholzfasern sind, wie sie in der Tissuepapierherstellung verwendet werden. Die Schichten werden vorzugsweise aus der Abscheidung separater Ströme verdünnter Faserbreie auf ein oder mehrere foraminöse Endlossiebe gebildet. Falls die einzelnen Schichten anfänglich auf separaten Sieben geformt werden, werden die Schichten nachfolgend (während sie nass sind) kombiniert, um eine geschichtete Verbundbahn zu bilden.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "mehrlagiges Tissuepapierprodukt" auf ein Tissuepapier bestehend aus wenigstens zwei Lagen. Jede einzelne Lage wiederum kann aus einschichten oder mehrschichtigen Tissuepapierbahnen bestehen. Die mehrlagigen Strukturen werden gebildet, indem zwei oder mehr Tissuebahnen miteinander verbunden werden, wie beispielsweise durch Kleben oder Prägen.
Es liegt nahe, dass Holzzellstoff in all seinen Varietäten normalerweise die Papier machenden Fasern aufweisen wird, die in dieser Erfindung verwendet werden. Jedoch können andere Zellulose-Faserzellstoffe, wie Baumwollfasern, Bagasse, Rayon, etc., verwendet werden und es wird ausgeschlossen. Hier nützliche Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie Kraft-, Sulfit- und Sulfatzellstoffe sowie mechanische Zellstoffe, einschließlich zum Beispiel Holzmehl, thermomechanische Zellstoffe und chemo-thermomechanischen Zellstoff (DTMP). Zellstoffe, die so wohl von Laub- als auch von Nadelbäumen abgeleitet werden, können verwendet werden.
Synthetische Fasern, wie Rayon-, Polyethylen- und Polypropylenfasern, können auch in Kombination mit den oben genannten natürlichen Zellulosefasern verwendet werden. Eine beispielhafte Polyethylenfaser, welche verwendet werden kann, ist Pulpex^®, erhältlich von Hercules, Inc. (Wilmington, Del.).
Beide Hartholz-Zellstoffe und Weichholz-Zellstoffe sowie Gemenge der zwei können verwendet werden. Die Ausdrücke Hartholz-Zellstoffe, wie hier verwendet, beziehen sich auf einen faserigen Zellstoff, der aus der Holzsubstanz von Laubbäumen (Angiospermen) abgeleitet wird: während Weichholz-Zellstoffe Faserzellstoffe sind, die von der Holzsubstanz von Nadelbäumen (Gymnospermen) abgeleitet werden. Harzholz-Zellstoffe, wie beispielsweise Eukalyptus, sind besonders geeignet für die äußeren Schichten der mehrschichtigen Tissuebahnen, wie dies nachfolgend beschrieben wird, während nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe bevorzugt sind für die innere(n) Schicht(en) oder Lage(n). Auch anwendbar für die vorliegende Erfindung sind preiswerte Fasern, die von wieder aufbereitetem Papier abgeleitet werden, welches einige oder alle der obigen Kategorien enthalten kann sowie weitere nicht faserige Materialien, wie Füllstoffe und Haftmittel, die verwendet wurden, um die ursprüngliche Papierherstellung zu erleichtern.
Chemische Zweikomponenten-Weichmacherzusammensetzungen
Die vorliegende Erfindung enthält als eine wesentliche Komponente eine chemische Weichmacherzusammensetzung mit einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und einer Polysiloxanverbindung. Das Verhältnis der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung zu der Polysiloxanverbindung liegt im Bereich von etwa 3,0 : 0,01 bis 0,01 : 3,0; vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung zur Polysiloxanverbindung bei etwa 1,0 : 0,3 bis 0,3 : 1,0; ganz bevorzugt liegt das Ge wichtsverhältnis der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung zu der Polysiloxanverbindung bei etwa 1,0 : 0,7 bis 0,7 : 1,0. Jeder dieser Typen von Verbindungen wird unten im Detail beschrieben.
A. Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindungen
Die chemische Ester-funktionelle Weichmacherzusammensetzung enthält als eine wesentliche Komponente von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,00 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,00 Gew.-% einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung, vorzugsweise von Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen mit der Formel:
in welchen jeder R1-Substituent eine C12-C22 Hydrocarbylgruppe oder eine substituierte Hydrocarbylgruppe oder Gemische davon ist; jeder N2-Substituent eine C1-C6 Alkyl- oder Hydroxialkylgruppe, Benzylgruppe oder Gemische davon ist; jeder R3-Substituent eine C11-C21 Hydrocarbylgruppe oder substituiertes Hydrocarbyl oder Gemische davon ist; Y ist -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O) oder -C(O)-NH- oder Gemische davon; n ist 1 bis 4 und X– ist ein geeignetes Anion, zum Beispiel Chlorid, Bromid, Methylsulfat, Ethylsulfat, Nitrat und dergleichen.
Wie in Swern, Ed. in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964) ist Tallow (Talg) ein natürlich auftretendes Material mit einer variablen Zusammensetzung. Die Tabelle 6.13 in der oben genannten, von Swern heraus gegebenen Druckschrift gibt an, dass typischerweise 78% oder mehr der Fettsäuren von Talg 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. Typischerweise sind die Hälfte in Talg vorhandenen Fettsäuren ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische wie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, dass in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Produkteigenschaften der Sättigungsgrad des Ditallow von nicht hydriert (weich) bis berührungsfest, teilweise oder vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein kann. Alle oben beschriebenen Sättigungsgrade sollen ausdrücklich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Es ist klar, dass die Substituenten R₁, R₂ und R₃ optional mit verschiedenen Gruppen substituiert werden können, wie Alkoxyl, Hydroxyl oder verzweigt sein können, auch solche Materialien sind nicht bevorzugt. Vorzugsweise ist jedes R₁ ein C₁₂-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₁ ein geradkettiges C₁₆-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein Methyl oder Hydroxyethyl. Vorzugsweise ist R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, und X^– ist ein Chlorid oder Methylsulfat. Ferner können die Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen optional bis zu etwa 10% von Mono(langkettigen Alkyl)-Derivaten enthalten, zum Beispiel (R₂)₂-N⁺-((CH₂)₂OH)((CH₂)₂OC(O)R₃)X^– als untergeord nete Inhaltsstoffe. Diese untergeordneten Inhaltsstoffe können als Emulgatoren wirken und sind in der vorliegenden Erfindung nützlich.
Spezifische Beispiele von Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen mit den oben genannten Strukturen und geeignet für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen die allgemein bekannten Di-Esterdi(alkyl)dimethylammoniumsalze, wie Di-Esterditallowdimethylammoniumchlorid, Mono-Esterditallowdimethylammoniumchlorid, Di-Esterditallwodimethylammoniummethylsulfat, Di-Esterdi(hydriertes)tallwodimethylammoniummethylsulfat, Di-Esterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Gemische davon. Di-Esterditallowdimethylammoniumchlorid und Di-Esterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid werden besonders bevorzugt. Diese speziellen Materialien sind erhältlich im Handel von Witco Chemical Company Inc. aus Dublin, Ohio unter dem Markennamen "ADOGEN DDMC^®".
Di-Quat-Variationen der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung können auch verwendet werden und sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Diese Verbindungen haben die Formel:
In der oben genannten Struktur ist jedes R₂ eine C₁-C₆ Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe, R₃ ist eine C₁₁-C₂₁ Hydrocarbylgruppe, n ist gleich 2 bis 4 und X^– ist ein geeignetes Anion, wie ein Halid (z. B. Chlorid oder Bromid) oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl und ist R₂ ein Methyl.
B. Polysiloxanverbindung
Im Allgemeinen umfassen geeignete Polysiloxanmaterialien für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung solche mit monomeren Siloxaneinheiten der folgenden Struktur:
in welcher R₁ und R₂ für jede unabhängige Siloxan-Monomereinheit jeweils unabhängig ein Wasserstoff oder ein Alkyl, Aryl, Alkenyl, Alkaryl, Arakyl, Cycloalkyl, halogenierter Kohlenwasserstoff oder ein anderes Radikal sein kann. Jedes solcher Radikale kann substituiert oder nicht substituiert sein. R₁ und R₂-Radikale jeder speziellen Monomereinheit können sich von den entsprechenden Funktionalitäten der nächsten anhängenden Monomereinheit unterscheiden. Zudem kann das Polysiloxan entweder eine gerade Kette, eine verzweigte Kette sein oder eine zyklische Struktur haben. Die Radikale R₁ und R₂ können zudem unabhängig voneinander andere silaciöse Funktionalitäten haben, wie, aber nicht beschränkt darauf, Siloxane, Polysiloxane, Silane und Polysilane. Die Radikale R₁ und R₂ können beliebige von einer Vielfalt von organischen Funktionalitäten enthalten, einschließlich zum Beispiel Alkohol-, Carboxylsäure-, Aldehyd-, Keton- und Amin-, Amid-Funktionalitäten.
Beispielhafte Alkylradikale sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Octadecyl und dergleichen. Beispielhafte Alkenylradikale sind Vinyl, Allyl und dergleichen. Beispielhafte Arylradikale sind Phenyl, Diphenyl, Naphthyl und dergleichen. Beispielhafte Alkarylradikale sind Toyl, Xylyl, Ethylphenyl und dergleichen. Beispielhafte Arakylradikale sind Benzyl, Alpha-Phenylethyl, Betaphenylethyl, Alpha-Phenylbutyl und dergleichen. Beispielhafte Cycloalkylradikale sind Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und dergleichen. Beispielhafte halogenierte Kohlenwasserstoffradikale sind Chlormethyl, Bromethyl, Tetrafluorethyl, Fluorethyl Trifluorethyl, Trifluortoyl, Hexafluorxylyl und dergleichen.
Die Viskosität von nützlichen Polysiloxanen kann in so weit variieren, wie die Viskosität der Polysiloxane im Allgemeinen variieren kann, solange das Polysiloxan fließfähig ist oder für die Aufbringung auf das Tissuepapier fließfähig gemacht werden kann. Vorzugsweise hat das Polysiloxan intrinsische Viskosität im Bereich von etwa 100 bis etwa 1000 mPa·s (Centipoise). Druckschriften, welche Polysiloxane offenbaren, umfassen US Patent Nr. 2,826,551, veröffentlicht am 11. März 1958 für Geen; US Patent Nr. 3,964,500, veröffentlicht am 22. Juni 1976 für Drakoff; US Patent Nr. 4,364,837, veröffentlicht am 21. Dezember 1982, Pader, US Patent Nr. 5,059,282, veröffentlicht am 22. Oktober 1991 für Ampulski et al.; und britisches Patent Nr. 849,433, veröffentlicht am 28. September 1960 für Woolston. Auch erwähnt wird Silicon Compounds, Seiten 181–217, vertrieben durch Petrarch Systems, Inc., 1984, welche eine ausführliche Auflistung und Beschreibung von Polysiloxanen im Allgemeinen enthält.
Das Polysiloxan kann auf das Tissuepapier durch eine nasse Bahnauftragung oder durch eine trockene Bahnauftragung aufgebracht werden. Wenigstens eine Oberfläche der Bahn sollte mit dem Polysiloxan in Kontakt gebracht werden. Das Polysiloxan wird vorzugsweise auf eine trockne Bahn in einer wässrigen Lösung aufgebracht, entweder in einer reinen Form oder emulgiert mit einem geeigneten grenzflächenaktiven Emulgatorstoff. Emulgiertes Silicon wird die Vereinfachung der Auftragung am meisten bevorzugt, da eine reine wässrige Siliconlösung dazu neigen wird, sich schnell in Wasser- und Siliconphasen zu trennen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Silicons auf der Bahn beeinträchtigt wird. Das Polysiloxan wird vorzugsweise auf die trockene Bahn aufgebracht, nachdem die Bahn gekreppt worden ist.
Bevorzugte Verfahren zum Aufbringen der Polysiloxanverbindung auf eine trockene Tissuebahn sind beschrieben in US Patent Nrn. 5,246,546, veröffentlicht für Ampulski am 21. September 1993 und 5,215,626, veröffentlicht für Ampulski et al. am 01. Juni 1993. In dem bevorzugten Verfahren, das in dem '546 Patent beschrieben wird, wird die Polysiloxanverbindung vorzugsweise auf die Kalanderrollen gesprüht.
Es wird kommt auch in Betracht, das Polysiloxan auf Papierbahnen aufzubringen, bevor die Papierbahnen getrocknet und/oder gekreppt werden, obwohl in den meisten Fällen die getrocknete Bahn vor der Polysiloxanbehandlung als Teil des Papierherstellungsverfahrens gekreppt worden sein wird. Es wird vorgezogen, das Polysiloxan auf trockene Bahnen aufzubringen, indem so wenig Wasser wie möglich wird, da angenommen wird, dass eine wasserhaltige Benetzung der trockenen Lage die Lagenfestigkeit reduziert, die sich dann beim Trocknen nur teilweise wieder erholen kann. Die Aufbringung von Polysiloxan in einer Lösung, welche ein geeignetes Lösungsmittel enthält, wie Hexan, in welcher sich das Polysiloxan löst oder mischbar ist, wird somit in Betracht gezogen.
Vorzugsweise wird eine Menge von Polysiloxan, die ausreicht, um ein taktiles Empfinden von Weichheit zu verleihen, auf beide Oberflächen des Tissuepapiers aufgebracht. Wenn Polysiloxan auf eine Oberfläche des Tissuepapiers aufgebracht wird, wird ein Teil desselben wenigstens teilweise in das Innere des Tissuepapiers eindringen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Polysiloxan in einer Lösung aufgebracht wird. Ein Verfahren, das sich als nützlich zum Erleichtern der Polysiloxaneindringung bis zur entgegen gesetzten Oberfläche herausgestellt hat, wenn das Polysiloxan auf eine nasse Tissuepapierbahn aufgebracht wird, besteht darin, das Tissuepapier nach dem Aufbringungen durch Vakuum zu entwässern. Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen der Polysiloxanverbindung auf eine nasse Tissuebahn ist beschrieben in US Patent Nr. 5,164,046, veröffentlicht für Ampulski et al. am 17. November 1992.
Nassfeste Bindermaterialien
Die vorliegende Erfindung enthält als eine wesentliche Komponente von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-% an nassfesten, entweder dauerhaft oder temporär, Bindermaterialien.
A. Dauerhaft nassfeste Bindermaterialien
Die dauerhaft nassfesten Bindermaterialien werden ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Chemikalien: Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien-Latexe; ungelöster Polyvinylalkohol; Urea-Formaldehyd; Polyethylenimin; Chitosanpolymere und Mischungen davon. Vorzugsweise werden dauerhaft nassfeste Bindermaterialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamid-Epichlorhydrinharzen, Polyacrylamidharzen und Mischungen davon. Die dauerhaft nassfesten Bindermaterialien wirken dahin gehend, den Lintvorgang zu regulieren und auch den Verlust an Zugfestigkeit, falls überhaupt vorhanden, der sich aus den chemischen Weichmacherzusammensetzungen ergibt, auszugleichen.
Polyamid-Epichlorhydrinharze sind kationische nassfeste Harze, welche sich besonders nützlich heraus gestellt haben. Geeignete Typen solcher Harze sind beschrieben in US Patent Nr. 3,700,623, veröffentlicht am 24. Oktober 1972 und 3,772,076, veröffentlicht am 13. November 1973, beide veröffentlicht für Keim. Eine wirtschaftliche Quelle eines nützlichen Polyamid-Epichlorhydrinharzes ist Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware, welche ein solches Harz unter dem Handelsnamen Kymene^® 557H vermarktet.
Polyacrylamidharze haben sich auch nützlich als nassfeste Harze herausgestellt. Diese Harze sind beschrieben in US Patent Nr. 3,556,932, veröffentlicht am 19. Januar 1971 für Coscia et al. und 3,556,933, veröffentlicht am 19. Januar 1971 für Williams et al. Eine wirtschaftliche Quelle von Polyamidharzen ist American Cyanamid Co. aus Stanford, Connecticut, welche ein solches Harz unter dem Markennamen Parez^® 631 NC vermarktet.
Noch weitere wasserlösliche kationische Harze, die in dieser Erfindung Nutzen finden, sind Urea-Formaldehyd- und Melaminformaldehydharze. Die häufigsten funktionalen Gruppen dieser polyfunktionalen Harze sind Stickstoff enthaltende Gruppen, wie Aminogruppen und Methylgruppen, die an Stickstoff angehängt sind. Polyethylenimin-Harze können sich in der vorliegenden Erfindung auch als nützlich heraus stellen.
B. Temporär nassfeste Bindermaterialien
Die oben erwähnten nassfesten Additive führen typischerweise zu Papierprodukten mit einer dauerhafter Nassfestigkeit, das heißt, einem Papier, welches, wenn es in ein wässriges Medium gelegt wird, einen wesentlichen Teil seiner anfänglichen Nassfestigkeit über Zeit beibehält. Dauerhaft nassfeste Harze können jedoch in einigen Typen von Papierprodukten eine unnötige und unerwünschte Eigenschaft darstellen. Papierprodukte, wie Toilettentissues, etc., werden im Allgemeinen nach kurzen Benutzungsdauern in Abwassersystemen und dergleichen entsorgt. Ein Verstopfen dieser Systeme kann sich ergeben, wenn das Papierprodukt seine hydrolyseresistenten Festigkeitseigenschaften dauerhaft beibehält. In jüngster Zeit haben Hersteller Papierprodukten temporär nassfeste Additive hinzu gefügt, für welche eine Nassfestigkeit für die gedachte Verwendung ausreichend ist, welche sich dann aber beim Vollsaugen Wasser abbaut. Der Abbau der Nassfestigkeit erleichtert den Fluss des Papierprodukts durch die Abwassersysteme.
Beispiele geeigneter temporär nassfester Harze umfassen temporär nassfeste Mittel mit modifizierter Stärke, wie National Starch 78-0080, vermarktet durch die National Starch and Chemical Corporation (New York, New York). Dieser Typ eines nassfesten Mittels kann hergestellt werden indem Dimethoxyethyl-N-Methyl-Chloracetamid mit kationischen Stärkepolymeren in Reaktion gebracht wird. Temporär nassfeste Mittel aus modifizierter Stärke sind auch beschrieben in US Patent Nr. 4,675,394, Solaced et al., veröffentlicht am 23. Juni 1987. Bevorzugte temporär nassfeste Harze umfassen solche, die beschrieben sind in US Patent Nr. 4,981,557, Bjorkquist, veröffentlicht am 01. Januar 1991.
Im Hinblick auf die Klassen und spezifischen Beispiele der oben aufgelisteten dauerhaften und temporären naßfesten Harze, sollte es so verstanden werden, dass die aufgelisteten Harze beispielhaft genannt sind und damit nicht gemeint ist, den Schutzbereich dieser Erfindung zu beschränken.
Mischungen kompatibler nassfester Harze können auch in der praktischen Umsetzung dieser Erfindung Verwendung finden.
Trockenfeste Bindermaterialien
Die vorliegende Erfindung enthält als eine optionale Komponente von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-% eines trockenfesten Bindermaterials, ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Materialien: Polyacrylamid (wie Kombinationen von Cypro 514 und Accostrength 711, hergestellt durch American Cyanamid aus Wayne, N.J.); Stärke (wie Redibond 5320 und 2005), erhältlich von National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey; Polyvinylalkohol (wie Airvol 540, hergestellt durch Air Products Inc. aus Allentown, PA); Guar- oder Johannisbrotkerngummis; und/oder Carboxymethylzellulose (wie CMC von Hercules, Inc. aus Wilmington, DE). Vorzugsweise werden die trockenfesten Bindermaterialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carboxymethylzellulosharzen und unmodifizierten, auf Stärke basierenden Harzen und Mischungen davon. Trockenfeste Bindermaterialien wirken dahin gehend, einen Lintvorgang zu regulieren und auch den Verlust an Zugfestigkeit, falls vorhanden, der sich aus den chemischen Weichmacherzusammensetzungen ergibt, auszugleichen.
Im Allgemeinen ist eine geeignete Stärke zum praktischen Umsetzen der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch eine Wasserlöslichkeit und Hydrophilizität.
Beispielhafte Stärkematerialien umfassen Maisstärke und Kartoffelstärke, obgleich nicht vorgesehen ist, dadurch der Schutzbereich der geeigneten Stärkematerialien zu beschränken; und wachshaltige Maisstärke, die industriell als Amiocastärke bekannt ist, wird besonders bevorzugt. Amiocastärke unterscheidet sich von herkömmlicher Maisstärke darin, dass sie vollständig aus Amylopektin besteht, während herkömmliche Maisstärke sowohl Amplopektin als auch Amylose enthält. Verschiedene einheitliche Eigenschaften von Amiocastärke sind weiter beschrieben in "Amioca – The Starch from Waxy Corn", H. H. Schopmeyer, Food Industries, Dezember 1945, Seiten 106–108 (Band Seiten 1476–1478). Die Stärke kann in granularer oder dispergierter Form vorliegen, obgleich eine granulare Form bevorzugt wird. Die Stärke wird vorzugsweise ausreichend gekocht, um ein Quellen der Körnchen einzuleiten. Ganz bevorzugt werden die Stärkekörnchen, wie beispielsweise durch Kochen, bis zu einem Punkt kurz vor der Dispersion des Stärkekörnchens gequollen. Solche stark gequollenen Stärkekörnchen sollen als "voll gekocht" bezeichnet werden. Die Bedingungen für eine Dispersion im Allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärkekörnchen, dem Grad der Kristallinität der Körnchen und der Menge der vorhandenen Amylose variieren. Voll gekochte Amiocastärke zum Beispiel kann präpariert werden, indem ein wässriger Brei von etwa 4 × Konsistenz aus Stärkekörnchen auf etwa 190°F (etwa 88°C) über zwischen etwa 30 und etwa 40 Minuten erhitzt wird. Weitere beispielhafte Stärkematerialien, welche verwendet werden können, umfassen modifizierte kationische Stärken, wie solche, die so modifiziert wurden, dass sie Stickstoff enthaltende Gruppen aufweisen, wie Aminogruppen und Methylgruppen, die an Stickstoff angehängt sind, erhältlich von National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey). Solche modifizierten Stärkematerialien werden primär als Zellstoffadditiv verwendet, um die Nass- und/oder Trockenfestigkeit zu erhöhen. Unter Berücksichtigung dessen, dass solche modifizierten Stärkematerialien teurer sind als unmodifizierte Stärken, wurden die letzteren im Allgemeinen bevorzugt.
Verfahren zum Aufbringen umfassen die gleichen, wie sie vorher mit Bezug auf die Aufbringung anderer chemischer Additive beschrieben wurden, vorzugsweise durch einer nasseitrigen Hinzufügung, einem Besprühen, und, weniger bevorzugt, einem Drucken. Das Bindermaterial kann auf die Tissuepapierbahn alleine aufgebracht werden, simultan mit vor oder nach der Hinzufügung der chemisch Weichmachezusammensetzung. Wenigstens eine effektive Menge von Bindermaterialien, entweder dauerhaft oder temporäre nassfeste Binder, und/oder trockenfeste Binder, vorzugsweise eine Kombination aus dauerhaft nassfestem Harz, wie Kymene^® 557H und trockenfestem Harz, wie CMC, wird auf das Flächengebilde aufgebracht, um eine Lintregulierung und gleichzeitige Festigkeitszunahme beim Trocknen relativ zu einem nicht mit Binder behandelten aber ansonsten identischen Flächengebilde bereit zu stellen. Vorzugsweise werden zwischen etwa 0,01 Gew.-% und etwa 3,0 Gew.-% der Bindermaterialien in dem getrockneten Zustand behalten, berechnet auf einer Trockenfaser-Gewichtsbasis; und ganz bevorzugt, werden zwischen etwa 0,1 Gew.-% und 1,0 Gew.-% Bindermaterialien zurück behalten.
Der zweite Schritt in dem Verfahren dieser Erfindung ist das Abscheiden des einschichtigen oder mehrschichtigen Papier machenden Stoffes unter Verwendung der oben beschriebenen chemischen Weichmacherzusammensetzung und Bindermaterialien als Additive auf einer foraminösen Oberfläche, und der dritte Schritt ist das Entfernen von Wasser aus dem so abgeschiedenen Stoff. Die Techniken und die Einrichtung, welche verwendet werden kann, um diese zwei Verarbeitungsschritte durchzuführen, wird für die Fachleute des Standes der Technik ohne Weiteres klar sein. Bevorzugte ehrschichtige Tissuepapier-Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, ganz bevorzugt von etwa 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% auf Trockenfaserbasis die hier beschriebene chemische Weichmacherzusammensetzung und Bindermaterialien. Die resultierenden einschichtigen oder mehrschichtigen Tissuebahnen können mit einer oder mehreren anderen Tissuebahnen kombiniert werden, um ein mehrlagiges Tissue zu bilden.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Tissuepapier im Allgemeinen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, herkömmliches, filzgepresstes Tissuepapier; verdichtetes Tissuepapier mit hoch fülligem Muster; und hochfülliges, unkom paktiertes Tissuepapier. Die Tissuepapierprodukte, die daraus hergestellt werden, können eine einschichtige oder mehrschichtige Konstruktion haben. Tissuestrukturen, die aus geschichteten Papierbahnen gebildet werden, sind beschrieben in US Patent 3,994,771, Morgan, Jr. et al., veröffentlicht am 30. November 1976; US Patent Nr. 4,300,981, Carstens, veröffentlicht am 17. November 1981, US Patent Nr. 4,166,001, Dunning et al., veröffentlicht am 28. August 1979 und europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 613 979, Edwards et al., veröffentlicht am 07. September 1994. Im Allgemeinen wird eine nassgelegte zusammengesetzte, weiche, füllige und absorbierende Papierstruktur aus zwei oder mehr Schichten eines Stoffes präpariert, welche vorzugsweise aus unterschiedlichen Fasertypen zusammengesetzt sind. Die Schichten werden vorzugsweise aus der Abscheidung separater Ströme verdünnter Faserbreie auf ein oder mehrere endlose foraminöse Siebe gebildet, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie in der mehrschichtigen Tissuepapierherstellung verwendet werden. Falls einzelne Schichten auf separaten Sieben geformt werden, werden die Schichten nachfolgend kombiniert (während sie nass sind), um eine geschichtete Verbundbahn zu bilden. Die geschichtete Bahn wird nachfolgend dazu veranlasst, sich an die Oberfläche eines offenmaschigen, Trocknungs/Präge-Stoffes anzuschmiegen, und zwar durch die Aufbringung einer Fluidkraft auf die Bahn, und werden danach auf dem Stoff thermisch vorgetrocknet, als Teil eines Papierherstellungsverfahrens für gering dichtes Papier. Die Bahn kann im Hinblick auf den Fasertyp beschichtet sein, oder der Fasergehalt der jeweiligen Schichten kann im Wesentlichen der gleiche sein. Das mehrschichtige Tissuepapier hat vorzugsweise eine Flächenmasse von zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder weniger. Vorzugsweise wird die Flächenmasse unter etwa 35 g/m² oder weniger betragen; und wird die Dichte etwa 0,30 g/cm³ oder weniger betragen. Ganz bevorzugt wird die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und etwa 0,20 g/cm³.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung werden Tissuestrukturen aus mehrschichtigen Papierbahnen gebildet, wie dies beschrieben ist in US Patent 4,300,981, Carstens, veröffentlicht am 17. November 1981. Gemäß Carstens hat ein solches Papier einen hohen Grad an subjektiv wahrnehmbarer Weichheit, weil es: mehrschichtig ist; eine obere Oberflächenschicht mit wenigstens etwa 60% und vorzugsweise etwa 85% oder mehr kurzer Hartholzfasern hat; eine HTR(Mensch-Textur-Reaktion)-Textur der oberen Oberflächenschicht von etwa 1,0 oder weniger aufweist, und ganz bevorzugt von etwa 0,7 oder weniger, und äußerst bevorzugt etwa 0,1 oder weniger hat; einen FFE(Freies Faser Ende)-Index der oberen Oberfläche von etwa 60 oder mehr, und vorzugsweise etwa 90 oder mehr hat. Das Verfahren zum Herstellen eines solchen Papiers umfasst den Schritt des Aufbrechens genügender Interfaserbindungen zwischen den seine obere Oberfläche bildenden kurzen Hartholzfasern, um genügend freie Endabschnitte derselben bereit zu stellen, um den benötigten FFE-Index der oberen Oberfläche des Tissuepapiers zu erhalten. Ein solches Bindungs-Aufbrechen wird erreicht durch ein trockenes Kreppen des Tissuepapiers von einer Kreppoberfläche, auf welcher die obere Oberflächenschicht (Kurzfaserschicht) mit Haftmittel befestigt worden war, und das Kreppen sollte bei einer Konsistenz (Trockenheit) von wenigstens etwa 80% und vorzugsweise wenigstens etwa 95% Konsistenz durchgeführt werden. Ein solches Tissuepapier kann durch die Verwendung von herkömmlichen Filzen oder foraminösen Trägerstoffen hergestellt werden. Ein solches Tissuepapier kann eine relativ hoch füllige Dichte haben, was aber nicht notwendigerweise sein muss.
Die einzelnen in dem Tissuepapierprodukten enthaltenen Lagen umfassen wenigstens zwei übereinander angeordnete Schichten, eine innere Schicht und eine äußere Schicht, die mit der inneren Schicht kontinuierlich ist. Die äußeren Schichten umfassen vorzugsweise einen primären Filamentbestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr der relativ kurzen Papier machenden Fasern mit einer mittleren Faser zwischen etwa 0,2 mm und etwa 1,5 mm. Diese kurzen Papier machenden Fasern sind typischerweise Hartholzfasern, vorzugsweise Eukalyptusfasern. Alternativ können kostengünstige Quellen kurzer Fasern, wie Sulfitfasern, thermomechanischer Zellstoff, chemo-thermomechanischer Zellstofffasern (CTMP), wieder aufbereitete Fasern und Mischungen davon in den äußeren Schichten oder vermengt in der inneren Schicht, verwendet werden, je nach Bedarf. Die innere Schicht umfasst vorzugswei se einen primären Filamentbestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr der relativ langen Papier machenden Fasern mit einer mittleren Faserlänge von wenigstens etwa 2,0 mm. Diese langen Papier machenden Fasern sind typischerweise Weichholzfasern, vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraftfasern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Gesichtstissue-Papierprodukte gebildet durch Anordnen von wenigstens zwei mehrschichtigen Tissuepapierbahnen in einer nebeneinander angeordneten Beziehung. Zum Beispiel kann ein zweischichtiges, zweilagiges Tissuepapierprodukt hergestellt werden, indem eine erste zweischichtige Tissuepapierbahn und eine zweite zweischichtige Tissuepapierbahn in einer nebeneinander angeordneten Beziehung verbunden werden. In diesem Beispiel ist jede Lage ein zweischichtiges Tissue-Flächengebilde mit einer inneren Schicht und einer äußeren Schicht. Die äußere Schicht umfasst vorzugsweise die kurzen Hartholzfasern und die innere Schicht umfasst vorzugsweise die langen Weichholzfasern. Die zwei Lagen werden in einer Weise kombiniert, derart, dass die kurzen Hartholzfasern in den äußeren Schichten jeder Lage nach außen gerichtet sind und die inneren Schichten, welche die langen Weichholzfasern enthalten, nach innen gerichtet sind. Mit anderen Worten, bildet die äußere Schicht jeder Lage eine frei liegende Oberfläche des Tissues und jede der Innenschichten jeder Lage ist zum Inneren der Gesichtstissuebahn ausgeordnet.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines zweischichtigen, zweilagigen Gesichtstissues in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 ist die zweischichtige, zweilagige Bahn 10 zusammengesetzt aus zwei Lagen 15 in einer nebeneinander liegenden Beziehung. Jede Lage 15 ist zusammengesetzt aus eine inneren Schicht 19 und einer äußeren Schicht 18. Die äußeren Schichten 18 sind primär kurze Papier machenden Fasern 16 zusammengesetzt; während die inneren Schichten 19 primär aus langen Papier machenden Fasern 17 zusammengesetzt sind.
In einer anderen Ausführungsform werden Tissuepapierprodukte gebildet, indem drei einschichtige Tissuepapierbahnen in einer nebeneinander angeordneten Beziehung angeordnet werden. In diesem Beispiel ist jede Lage ein einschichtiges Tissue-Flächengebilde aus Weichholz- oder Hartholzfasern. Die äußeren Lagen umfassen vorzugsweise die kurzen Hartholzfasern und die innere Lage umfasst vorzugsweise lange Weichholzfasern. Die drei Lagen sind in einer Weise kombiniert, derart, dass die kurzen Hartholzfasern nach außen gerichtet sind. 2 ist eine schematischen Schnittansicht eines einschichtigen, dreilagigen Gesichtstissues in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 2 ist die einschichtige, dreilagige Bahn 20 aus drei Lagen in einer nebeneinander angeordneten Beziehung zusammengesetzt. Zwei äußere Lagen 11 sind primär aus kurzen Papier machenden Fasern 16 zusammengesetzt; während die innere Lage 12 primär aus langen Papier machenden Fasern 17 zusammengesetzt ist. In einer Variation dieser Ausführungsform (nicht gezeigt) kann jede der zwei äußeren Lagen zwei übereinander angeordneten Schichten zusammengesetzt sein.
In einer weiteren anderen, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Tissuepapierprodukte durch Kombinieren von drei Schichten von Tissuebahnen in einer einzelnen Lage gebildet. In diesem Beispiel umfasst ein einlagiges Tissuepapierprodukt ein dreischichtiges Tissue-Flächengebilde; das hergestellt ist aus Weichholz- und/oder Hartholzfasern. Die äußeren Schichten umfassen vorzugsweise die kurzen Hartholzfasern und die innere Schicht umfasst vorzugsweise lange Weichholzfasern. Die drei Schichten sind in einer Weise gebildet, derart, dass die kurzen Hartholzfasern nach außen gerichtet sind. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines einlagigen, dreischichtigen Toilettentissues in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 3 ist die einlagige, dreischichtige Bahn 30 aus drei Schichten in einer nebeneinander angeordneten Beziehung zusammengesetzt. Zwei äußere Schichten 18 sind primär aus kurzen Papier machenden Fasern 16 zusammengesetzt; während die innere Schicht 19 primär aus langen Papier machenden Fasern 17 zusammengesetzt ist.
Es sollte aus der obigen Diskussion nicht der Schluss gezogen werden, dass die vorliegende Erfindung auf Tissuepapierprodukte beschränkt ist, die aus drei Lagen – zwei einzelne Schichten oder zwei Lagen – zwei Schichten, eine Lage – drei Schichten, etc. bestehen. Alle geschichteten oder homogenen Tissuepapierprodukte mit einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung, einer Polysiloxanverbindung und Bindermaterialien sollen ausdrücklich in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Vorzugsweise ist der Hauptteil der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und der Polysiloxanverbindung in wenigstens einer der äußeren Schichten (oder äußeren Lagen eines dreilagigen, einschichtigen Produkts) des Tissuepapierprodukts der vorliegenden Erfindung enthalten. Ganz bevorzugt ist der Hauptteil der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und der Polysiloxanverbindung sowohl in den äußeren Schichten (oder äußeren Lagen eines dreilagigen, einschichtigen Produkts) enthalten. Es wurde entdeckt, dass die chemische Weichmacherverbindung am wirksamsten ist, wenn sie den äußeren Schichten oder Lagen der Tissuepapierprodukte hinzu gegeben wird. Dort wirkt das Gemisch der quartären Verbindung und der Polysiloxanverbindung dahin gehend, die Weichheit der mehrlagigen oder mehrschichtigen Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 ist die Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindung dargestellt durch dunkle Kreise 14 und ist die Polysiloxanverbindung dargestellt durch mit "S"-gefüllte Kreise 22. Es ist kann den 1, 2 und 3 gesehen werden, dass der Hauptteil der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung 14 und der Polysiloxanverbindung 22 in den äußeren Schichten 18 bzw. in den äußeren Lagen 11 enthalten ist.
Es wurde jedoch auch entdeckt, dass der Lintresistenz der mehrschichtigen Tissuepapierprodukte mit dem Einschluss der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und der Polysiloxanverbindung abnimmt. Deshalb werden Bindermaterialien zur Lintregulierung verwendet, und um die Zugfestigkeit zu erhöhen. Vorzugsweise sind die Bindematerialien in der inneren Schicht (oder inneren Lage eines dreilagigen Produkts) und in wenigstens einer der äußeren Schichten (oder äußeren Lagen eines dreilagigen, einschichtigen Produkts) der Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung enthalten. Ganz bevorzugt ist der Hauptteil der Bindematerialien in den inneren Schichten (oder in der inneren Lage eines dreilagigen Produkts) des Tissuepapierprodukts enthalten. Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 sind die dauerhaft und/oder temporär nassfeste Bindematerialien schematisch durch weiße Kreise 13 dargestellt, wobei die trockenfesten Bindematerialien schematisch durch sind mit einem Kreuz gefüllte Rauten 21 dargestellt sind. Es ist in den 1, 2 und 3 zu sehen, dass der Hauptteil der Bindematerialien 13 und 21 in beiden inneren Schichten 19 bzw. der Innenlage 12 enthalten sind.
Der Kombination der chemischen Weichmacherzusammensetzung die eine Ester-funktionelle quartärnäre Ammoniumverbindung aufweist, mit einer Polysiloxanverbindung in Verbindung mit Bindematerialien führt zu einem Tissuepapierprodukt mit besseren Weichheits- und Lint-Widerstands-Eigenschaften. Ein wahlweises Hinzufügen des Hauptteils der chemischen Weichmacherzusammensetzung zu den äußeren Schichten oder Lagen des Tissuepapiers verbessert seine Wirksamkeit. Typischerweise sind die Bindematerialien in der Tissuelage dispergiert, um einen Lintvorgang zu regulieren. Jedoch, wie die chemische Weichmacherzusammensetzung können jedoch die Bindematerialien wahlweise dort hinzu gefügt werden, wo sie am meisten benötigt werden.
Ein herkömmlich gepresstes mehrschichtiges Tissuepapier und Verfahren zum Herstellen eines solchen Papiers sind im Stand der Technik bekannt. Ein solches Papier wird typischerweise hergestellt durch Abscheiden eines Papier machenden Stoffes auf einem foraminösen Formungssieb. Dieses Formungssieb wird häufig im Stand der Technik als ein Fourdrinier-Sieb bezeichnet. Sobald der Stoff auf dem Formungssieb abgeschieden worden ist, wird dieser als Bahn bezeichnet. Die Bahn wird durch Übertragen auf ein Entwässerungsfilz, durch Pressen der Bahn und durch Trocken bei erhöhter Temperatur entwässert. Die speziellen Techniken und die typische Einrichtung zum Herstellen von Bahnen gemäß dem gerade beschrie benen Verfahren sind für die Fachleute des Standes der Technik allgemein bekannt. In einem typischen Verfahren wird ein Zellstoff mit geringer Konsistenz in einem mit Druck beaufschlagten Stoffauflaufkasten bereit gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Ausgeben einer dünnen Abscheidung von Zellstoff auf das Fourdrinier-Sieb, um eine nasse Bahn zu formen. Die Bahn wird dann typischerweise auf eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 7% und etwa 25% (auf Basis des gesamten Bahngewichts) durch eine Vakuumentwässerung entwässert und weiter durch Pressvorgänge entwässert, in welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der durch gegenüber liegende mechanische Elemente, zum Beispiel Zylinderwalzen, entwickelt wird.
Die entwässerte Bahn wird dann während der Überführung weiter gepresst und wird durch eine Stromtrommelvorrichtung getrocknet, die im Stand der Technik als Yankee-Trockner bekannt ist. Der Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie eine gegenüber liegende Zylindertrommel, die gegen die Bahn drückt. Auch ein Vakuum kann auf die Bahn aufgebracht werden, wenn diese an die Yankee-Oberfläche gedrückt wird. Mehrere Yankee-Trocknertrommeln können verwendet werden, wodurch ein zusätzliches Pressen optional zwischen den Trommeln eingefügt werden. Die mehrschichtigen Tissuepapierstrukturen, welche gebildet werden, werden nachfolgend als herkömmliche, gepresste, mehrschichtige Tissuepapierstrukturen bezeichnet. Solche Flächengebilde werden als kompaktiert angesehen, da die gesamten Bahn im wesentlichen mechanischen Kompressionskräften ausgesetzt wird, während die Fasern feucht sind und dann getrocknet werden, während sie sich in einem komprimierten Zustand befinden.
Das musterverdichtete Tissuepapier ist gekennzeichnet dadurch, dass es ein relativ hoch bauschiges Feld von relativ geringer Faserdichte und eine Anordnung von verdichteten Zonen von relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hoch bauschige Feld wird alternativ als Feld von Kissenregionen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden alternativ bezeichnet als Höckerregionen. Die verdichteten Zonen können innerhalb des hoch bauschigen Feldes diskret in Abstand zueinander liegen oder können innerhalb des hoch bauschigen Feldes miteinander verbunden sein, entweder vollständig oder teilweise. Bevorzugte Verfahren zum Herstellen von musterverdichtetem Tissuebahnen sind offenbart in US Patent Nr. 3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967; US Patent Nr. 3,974,025, veröffentlicht für Peter G. Ayers am 10. August 1976 und US Patent Nr. 4,191,609, veröffentlicht für Paul D. Trokhan am 04. März 1980 und US Patent Nr. 4,637,859, veröffentlicht für Paul D. Trokhan am 20. Januar 1987, US Patent 4,942,077, veröffentlicht für Wendt et al. am 17. Juli 1990, europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 617 164 A1, Hyland et al., veröffentlicht am 28. September 1994, europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 616,0974, Hermans et al., veröffentlicht am 21. September 1994.
Im Allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise präpariert, indem ein Papier machender Stoff auf einem foraminösen Formungssieb abgeschieden wird, wie beispielsweise einem Fourdrinier-Sieb, um eine nasse Bahn zu bilden, und dann die Bahn an einer Anordnung von Stützen angeordnet wird. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Stützen gepresst, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an den Stellen erzeugt werden, die geographisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung von Stützen und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hoch füllige Feld bezeichnet. Dieses hoch füllige Feld kann weiter entdichtet werden, und zwar durch Anbringung von Fluiddruck, wie beispielsweise mit einer Vakuum-Einrichtung oder einem Durchlufttrockner. Die Bahn wird entwässert in der Weise, dass eine Komprimierung des hoch bauschigen Feldes im Wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch einen Fluiddruck herbei geführt, wie mit einer Vakuumeinrichtung oder einem Durchblastrockner oder alternativ durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Stützen, wobei das hoch füllige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge des Entwässerns, des optionalen Vortrocknens und der Formation der verdichteten Zonen können integriert oder teilweise integriert sein, um die Gesamtzahl von durchgeführten Verarbeitungs schritten zu reduzieren. Nach der Formation der verdichteten Zonen, der Entwässerung und der optionalen Vortrocknung wird die Bahn bis zur Fertigstellung getrocknet, vorzugsweise noch unter Vermeidung eines mechanischen Pressens. Vorzugsweise von etwa 8% bis etwa 55% der mehrschichtigen Tissuepapieroberfläche umfasst verdichtete Höcker mit einer relativen Dichte von wenigstens 125% der Dichte des hoch fülligen Feldes.
Die Anordnung von Stützen ist vorzugsweise ein eindrückender Präge-Trägerstoff mit einer gemusterten Anordnung von Höckern, welche als die Anordnung von Stützen wirken, welche die Formation der verdichteten Zonen bei Aufbringung von Druck erleichtern. Das Muster von Höckern bildet die Anordnung von Stützen, die vorher beschrieben wurde. Präge-Trägerstoffe sind offenbart in US Patent Nr. 3,301,746, Sanford und Sisson, veröffentlicht am 31. Januar 1967, US Patent 3,821,068, Salvcci, Jr. et al., veröffentlicht am 21. Mai 1974; US Patent Nr. 3,974,025, Ayers, veröffentlicht am 10. August 1976, US Patent Nr. 3,573,164, Friedberg et al., veröffentlicht am 30. März 1971, US Patent Nr. 3,473,576, Amneus, veröffentlicht am 21. Oktober 1969, US Patent Nr. 4,239,065, Trokhan, veröffentlicht am 16. Dezember 1980 und US Patent Nr. 4,528,239, Trokhan, veröffentlicht am 09. Juli 1985.
Vorzugsweise wird der Stoff zuerst in eine nasse Bahn auf einem furaminösen Formungsträger geformt, wie einem Fourdrinier-Sieb. Die Bahn wird entwässert und auf einen Prägestoff überführt. Der Stoff kann alternativ anfangs auf einem foraminösen Stützträger abgeschieden werden, welcher auch als ein Prägestoff wirkt. Einmal geformt, wird die Bahn dann entwässert und vorzugsweise thermisch vorgetrocknet, und zwar auf eine gewählte Faserkonsistenz von zwischen etwa 40% und etwa 80%. Das Entwässern kann mit Saugkästen oder anderen Vakuumeinrichtungen oder mit Durchblastrocknern durchgeführt werden. Der Höckereindruck des Prägestoffes wird in die Bahn, wie oben diskutiert, eingedrückt, und zwar vor dem Trocknen der Bahn bis zur Vervollständigung. Ein Verfahren, mit welchem dieses durchgeführt werden kann, ist die Aufbringung von mechanischem Druck. Dies kann zum Beispiel durch Pressen einer Spaltwalze erfolgen, welche den Prägestoff gegen die Fläche einer Trocknungstrommel abstützt, wie einem Yankee-Trockner, wobei die Bahn zwischen der Spaltwalze und der Trocknungstrommel angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Bahn auch am Prägestoff geformt, bevor das Trocknen beendet wird, und zwar durch Aufbringung eines Fluiddruckes mit einer Vakuumeinrichtung, wie einem Saugkasten oder mit einem Durchblastrockner. Der Fluiddruck kann aufgebracht werden, um eine Prägung von verdichteten Zonen zu induzieren, und zwar während der anfänglichen Entwässerung, in einer separaten, nachfolgenden Behandlungsstufe oder in einer Kombination davon.
Unkompaktierte, nicht musterverdichtete, mehrschichtige Tissuepapierstrukturen sind beschrieben in US Patent Nr. 3,812,000, veröffentlicht für Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974 und US Patent Nr. 4,208,459, veröffentlicht für Henry E. Becker, Albert L. McConnel und Richard Schutte am 17. Juni 1980. Im Allgemeinen werden unkompaktierte, nicht musterverdichtete, mehrschichtige Tissuepapierstrukturen präpariert, indem ein Papier machender Stoff auf einem foraminösen Formungssieb, wie einem Fourdrinier-Sieb, abgeschieden wird, um eine nasse Bahn zu bilden, die Bahn drainiert wird und Zusatzwasser ohne mechanische Komprimierung entfernt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 80% aufweist, und die Bahn gekreppt wird. Das Wasser wird aus der Bahn durch eine Vakuumentwässerung und durch thermische Trocknung entfernt. Die resultierende Struktur ist ein weiches aber schwaches hoch fülliges Flächengebilde aus relativ unkompaktierten Fasern. Ein Bindematerial wird vorzugsweise vor dem Kreppen auf Bereiche der Bahn aufgebracht.
Das Tissuepapierprodukt dieser Erfindung kann in irgendeiner Anwendung verwendet werden, bei welcher weiche, absorbierende Tissuepapierprodukte benötigt werden. Besonders vorteilhafte Verwendungen des Tissuepapierprodukts dieser Erfindung sind in Toilettentissue- und Gesichtstissueprodukten.
Der erste Schritt im Verfahren dieser Erfindung ist das Bilden eines wässrigen Papier machenden Stoffes. Der Stoff umfasst Papier machende Fasern (nachfolgend manchmal als Holzzellstoff bezeichnet) und ein Gemisch aus wenigstens einer Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und Bindematerialien, entweder permanent oder temporär nassfeste Binder und/oder optional trockenfeste Binder und ein Benässungsmittel, die alle nachfolgend beschrieben werden. Der zweite Schritt dieser Erfindung ist ein Aufsprühen einer Lösung einer Polysiloxanverbindung und eines grenzflächenaktiven Stoffes auf wenigstens eine Oberfläche der trocknen Tissuebahn nach dem Kreppen.
4 ist eine schematische Darstellung, die bevorzugte Ausführungsform des Papier machenden Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines weichen gekreppten Tissuepapier darstellt. Diese bevorzugten Ausführungsformen sind beschrieben in der folgenden Diskussion, wobei Bezug genommen wird auf 4.
4 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer bevorzugten Papier machenden Maschine 80 zum Herstellen von Papier gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 4 umfasst die Papier machende Maschine 80 einen schichtweisen Stoffauflaufkasten 81 mit einer oberen Kammer 82, einer zentralen Kammer 82b und einer Bodenkammer 83, einem Staudach 84 und einem Fourdrinier-Sieb 85, welches über und um eine Brustwalze 86 herum geschlungen ist, einen Deflektor 90, Vakuum-Saugkästen 91, eine Gautschrolle 92 und eine Mehrzahl von Drehrollen 94. Im Betrieb wird ein Papiermacherstoff durch die obere Kammer 82 gepumpt, ein Förderpapiermacherstoff wird durch die zentrale Kammer 82b gepumpt, während ein dritter Stoff durch die Bodenkammer 83 hindurch gepumpt und dann aus dem Staudach 84 in einer über und untereinander liegenden Beziehung auf ein Flourdrinier-Sieb 85, um darauf eine embryonische Bahn 88 aus Schichten 88a und 88b und 88c zu bilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb 85 hindurch und wird durch den Deflektor 90 und die Vakuum-Kästen 91 unterstützt. Wenn das Fourdrinier-Sieb in die Richtung zurück läuft, wie durch den Pfeil angegeben ist, reinigen Duschen 95 dieses, bevor es einen weiteren Gang über die Brust rolle 86 beginnt. An der Bahnübertragungszone 93 wird die embryonische Bahn 88 auf einen foraminösen Trägerstoff 96 überführt, und zwar durch die Wirkung eines Vakuum-Übertragungskastens 97. Der Trägerstoff 96 trägt die Bahn von der Übertragungszone 93 bis hinter den Vakuum-Entwässerungskasten 98, durch Durchblas-Vortrockner 100 hindurch und über zwei Drehrollen 101 hinweg, wonach die Bahn auf einen Yankee-Trockner 108 übertragen wird, und zwar durch die Wirkung einer Druckwalze 102. Der Trägerstoff 96 wird dann gereinigt und entwässert, wenn dieser an und um zusätzliche Drehrollen 101, Duschen 103 und den Vakuum-Entwässerungskasten 105 vorbei geht. Die vorgetrocknete Papierbahn wird an der zylindrischen Oberfläche des Yankee-Trockners 108 haftend befestigt, und zwar mit Hilfe eines Haftmittels, das durch einen Sprühapplikator 109 aufgebracht wird. Das Trocknen wird auf dem durch Dampf erhitzten Yankee-Trockner 108 und durch heiße Luft beendet, welche erhitzt und durch eine Trocknungshaube 110 hindurch zirkuliert wird, und zwar durch Mittel, die nicht dargestellt sind. Die Bahn wird dann von dem Yankee-Trockner 108 durch eine Abstreichklinge 111 trocken gekreppt, wonach sie als Papierlage 70 bezeichnet wird, und zwar mit einer Yankee-seitigen Schicht 71, einer zentralen Schicht 73 und einer Yankee-abseitigen Schicht 75. Die Papierlage geht dann zwischen Kalandrierwalzen 112 und 113 hindurch, um einen Umfangsabschnitt einer Spule 115 herum und wird dann auf einem Kern 117, der auf einer Welle 118 angeordnet ist, in eine Rolle 116 aufgewickelt.
Die Polysiloxanverbindung wird auf die Papierlage 70 aufgebracht. In der in 4 dargestellten Ausführungsform wird ein wässriges Gemisch, das eine emulgierte Polysiloxanverbindung enthält, auf die Papierlage 70 durch Sprühapplikatoren 124 und 125, je nach dem, ob das Polysiloxan auf beide Seiten der Tissuebahn oder nur auf einer Seite aufgebracht werden soll, aufgesprüht. Obwohl 4 zeigt, wie die Polysiloxanverbindung auf die Kalandrierrollen aufgesprüht ist, könnte die Polysiloxanverbindung auch der trocknen Papierlage 70 hinter den Kalandrierrollen 112 und 113 hinzu gefügt werden.
Noch auf 4 Bezug nehmend, stellt der Ursprung der Yankee-seitigen Schicht 71 der Papierlage 70 der durch die Bodenkammer 83 des Stoffauflaufkastens 81 gepumpte Stoff dar, und dieser Stoff wird direkt auf das Fourdrinier-Sieb 85 aufgebracht, auf welchem dieser zur Schicht 88c der embryonischen Bahn 88 wird. Der Ursprung der zentralen 73 der Papierlage 70 ist der Stoff, der durch die Kammer 82b des Stoffauflaufkastens 81 abgegeben wird, und dieser Stoff bildet die Schicht 88b auf der Oberseite der Schicht 88c. Der Ursprung der Yankee-abseitigen Schicht 75 der Papierlage 70 ist der Stoff, der durch die obere Kammer 82 des Stoffauflaufkastens 81 geliefert wird, und dieser Stoff bildet die Schicht 88a auf der Oberseite der Schicht 88b der embryonischen Bahn 88. Obwohl die 4 eine Papiermaschine 80 mit einem Stoffauflaufkasten 81 zeigt, der so ausgebildet ist, dass eine dreischichtige Bahn herstellt werden kann, kann der Stoffauflaufkasten 81 alternativ so ausgebildet sein, dass dieser ungeschichtete, zweischichtige oder andere mehrschichtige Bahnen herstellt.
Ferner mit Bezug auf das Herstellen einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Papierlage 70 auf der Papier machenden Maschine 80, in 4, muss das Fourdrinier-Sieb 85 eine feine Maschenweite haben, mit relativ kleinen Spannen im Hinblick auf die mittleren Längen der Fasern, welche den Kurzfaserstoff bilden, so dass eine gute Formation auftreten wird; und der foraminöse Trägerstoff 96 sollte eine feine Maschenweite mit relativ kleinen Öffnungsspannen im Hinblick auf die mittleren Längen der Fasern haben, welche den Langfaserstoff bilden, um im Wesentlichen dem Bauschen der Stoffseite der embryonischen Bahn in die Interfilamenträume des Stoffes 96 zu begegnen. Auch mit Bezug auf die Verfahrensbedingungen zum Herstellen einer beispielhaften Papierlage 70, wird die Papierbahn vorzugsweise auf etwa 80% Faserkonsistenz getrocknet und ganz bevorzugt auf etwa 95% Faserkonsistenz, bevor sie gekreppt wird.
Analyse- und Testverfahren
Die Analyse der Mengen der hier auf den Tissuepapierbahnen zurück behaltenen Behandlungschemikalien kann durch ein beliebiges Verfahren durchgeführt werden, das in dem relevanten Stand der Technik akzeptiert wird. Zum Beispiel kann der Anteil der durch das Tissuepapier zurück behaltenen Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindungen, wie Di-Esterdi(oleyl)dimethylammoniumchlorid, Di-Esterdi(tallow)dimethylammoniumchlorid, bestimmt werden durch eine Lösungsmittelextraktion der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung durch ein organisches Lösungsmittel, wie Dichlormethan, gefolgt von einer anionischen/kationischen Titration unter Verwendung eines mit Dimidiumbromiddisulphin Blau gemischten Indikators bestimmt werden, Produkt # 19189, erhältlich von Gallard-Schlesinger Industries aus Carle Place, NY. Der Anteil der Polysiloxanverbindung kann durch eine Lösungsmittelextraktion der Ölkomponente mit einem organischen Lösungsmittel, gefolgt durch eine Atom-Absorptionsspektroskopie bestimmt werden, um den Anteil der Ölkomponente in dem Extrakt zu bestimmen. Ebenso kann der Anteil der durch das Tissuepapier zurück behaltenen Polyhydroxyverbindung bestimmt werden durch eine Lösungsmittelextraktion der Polyhydroxyverbindung mit einem Lösungsmittel. In einigen Fällen können zusätzliche Verfahren notwendig sein, um störende Verbindungen aus der Polyhydroxyspezies von Interesse zu entfernen. Zum Beispiel verwendet das Lösungsmittelextraktionsverfahren nach Weibull eine Salzlösung, um Polyethylenglycole von nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffen zu trennen (Longman, G. F., The Analysis of Detergents and Detergent Products, Wiley Interscience, New York, 1975, Seite 312). Die Polyhydroxyspezies könnte dann durch Spektroskopie- oder Chromatographietechniken analysiert werden. Zum Beispiel können Verbindungen mit wenigstens sechs Ethylenoxideinheiten typischerweise spektroskopisch durch das Ammonium-Kobaltthiozyanatverfahren analysiert werden (Longman, G. F. The Analysis of Detergents and Detergent Products, Wiley Interscience, New York, 1975, Seite 346). Gaschromatographie-Techniken können auch verwendet werden, um Polyhydroxyverbindungen aufzutrennen und zu analysieren. Graphitisierte Poly(2,6-diphenyl-p-phenylenoxid)-Gaschromatographiesäulen wurden ver wendet, um Polyethylenglycole in die Anzahl von Ethylenoxideinheiten im Bereich von 3 bis 9 aufzutrennen (Alltech chromatography catalog, Nr. 300, Seite 158).
Der Anteil nicht ionischer grenzflächenaktiver Stoffe, wie Alkylglycoside, kann bestimmt werden durch Chromatographietechniken. Bruns berichtet von einem Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographieverfahren mit einer Streulichterfassung zur Analyse von Alkylglycosiden (Bruns, A., Waldhoff, H., Winkle, W., Chromatographia, Band 27, 1989, Seite 340). Eine superkritische Fluidchromatographie-Technik (SFC) wurde auch beschrieben in der Analyse von Alkylglycosiden und darauf bezogener Spezies (Lafosse, M., Rollin, P., Elfakir, C., Morin-Allory, L., Martens, M., Dreux, M., Journal of chromatography, Band 505, 1990, Seite 191). Der Anteil von anionischen grenzflächenaktiven Stoffen, wie linearen Alkylsulfonaten, kann bestimmt werden durch eine Wasserextraktion, gefolgt von Titration des anionischen grenzflächenaktiven Stoffes in dem Extrakt. In einigen Fällen kann die Isolierung des linearen Alkylsulfonats vor der zweiphasigen Titratiunsanalyse von Störungen notwendig sein (Cross, J., Anionic Surfactants – Chemical Analysis Dekker, New York, 1977, Seite 18, Seite 222). Der Anteil von Stärke kann bestimmt werden durch Amylaseaufschluss der Stärke nach Glucose, gefolgt durch eine Colorimetrieanalyse, um den Glucoseanteil zu bestimmen. Für diese Stärkeanalyse müssen Hintergrundanalysen des keine Stärke enthaltenden Papiers gefahren werden, um mögliche Einflüsse abziehen zu können, die durch störende Hintergrundspezies erfolgen. Diese Verfahren sind beispielhaft und sollen nicht andere Verfahren ausschließen, welche nützlich sein können, um Anteile spezieller Komponenten, die durch Tissuepapier zurück gehalten werden, zu bestimmen.
A. Feld-Weichheit
Idealerweise sollten die zu testenden Papierproben vor dem Weichheitstest gemäß dem Tappi-Verfahren #T4020M-88 konditioniert werden. Demnach werden die Proben für 24 Stunden bei einem relativen Feuchtigkeitsgrad von 10 bis 35% und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 40°C vorkonditioniert. Nach diesem Vorkonditionierungsschritt sollten die Proben für 24 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 24°C konditioniert werden.
Idealerweise sollte der Weichheits-Feldtest innerhalb der Grenzen eines Konstanttemperatur und Feuchtigkeitsraumes stattfinden. Falls dies nicht möglich ist, sollten alle Proben, einschließlich der Kontrollen, identischen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein.
Der Weichheitstest wird durchgeführt als ein paarweiser Vergleich in einer Form ähnlich demjenigen, der beschrieben ist in "Manual on Sensory Testing Methods", ASTM Special Technical Publication 434, veröffentlicht von der American Society For Testing and Materials 1968, und ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen. Die Weichheit wird bewertet durch ein subjetives Testen unter Verwendung eines sogenannten paarweisen Unterschiedstest. Das Verfahren verwendet einen externen Standard zu dem Testmaterials selbst. Für die taktil wahr genommene Weichheit werden zwei Proben derart präsentiert, dass der Teilnehmer die Proben nicht sehen kann, und der Teilnehmer wird aufgefordert, eine derselben auf der Basis taktiler Weichheit auszuwählen. Das Ergebnis des Testes wird in einer sogenannten als Feld-Treffer-Einheit (PSU) festgehalten. Mit Bezug auf den Weichheitstest wird, um die hier in der PSU fest gehaltenen Weichheitsdaten zu erhalten, eine Anzahl von Weichheits-Feldtests durchgeführt. In jedem Test werden zehnpraktisch erfahrene Weichheits-Juroren gefragt, die relative Weichheit von drei Sätzen paarweiser Proben zu bewerten. Die Probenpaare werden paarweise gleichzeitig von jedem Juroren beurteilt: eine Probe jedes Paares wird mit X und die andere mit Y bezeichnet. Kurz gesagt, wird jede X-Probe abgestuft gegenüber ihrer paarweise zugeordneten Y-Probe, und zwar wie folgt:

1. Eine Note von Plus Eins wird gegeben, falls X so beurteilt wird, dass sie etwas weicher als Y ist, und eine Note von Minus Eins wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie wenig weicher als X ist;
2. Eine Note von Plus Zwei wird gegeben, falls X so beurteilt wird, dass sie sicher etwas weicher als Y ist., und eine Note von Minus Zwei wird gegeben, falls Y so bewertet wird, dass sie sicher etwas weicher als X ist;
3. Eine Note von Plus Drei wird für X gegeben, falls diese so beurteilt wird, das sie viel weicher als Y ist, und eine Note von Minus Drei wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie viel weicher als X ist, und schließlich:
4. Eine Note von Plus Vier wird für X gegeben, falls diese so beurteilt wird, dass sie sehr viel weicher als Y ist, und eine Note von Minus Vier wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie sehr erheblich viel weicher als X ist.

Die Noten werden gemittelt und der resultierende Wert wird in Einheiten PSU angegeben. Die resultierenden Daten werden als die Ergebnisse eines Feldtests angesehen. Falls mehr ein Probenpaar bewertet wird, dann werden alle Probenpaare gemäß ihren Noten durch eine paarweise statistische Analyse in ihre Reihenfolge geordnet. Dann wird der Rang in seinem Wert nach oben oder nach unten verschoben, wenn dies erforderlich ist, um einen Null-PSU-Wert zu ergeben, welche Probe auch immer als der Nullbasis-Standard gewählt wird. Die anderen Proben haben dann Plus- oder Minuswerte, wie sie sich durch ihre jeweiligen Noten in Bezug auf den Nullbasis-Standard bestimmt wurden. Die Anzahl der durchgeführten und gemittelten Feldtests ist derart, dass etwa 0,2 PSU einen signifikante Unterschied in der subjektiv wahrnehmbaren Weichheit darstellt.
B. Hydrophilizität (Absorptionsfähigkeit)
Die Hydrophilizität des Tissuepapiers bezieht sich im Allgemeinen auf die Neigung des Tissuepapiers, mit Wasser benässt zu werden. Die Hydrophilizität von Tissuepapier kann in gewissem Maße durch Bestimmen der Zeitspanne quantifiziert werden, die benötigt wird, damit ein trockenes Tissuepapier vollständig mit Wasser benässt wird. Diese Zeitspanne wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen gleich bleibenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit bereit zu stellen, kann die folgende Vorgehensweise für Bestimmungen der Benetzungszeit verwen det werden: Erstens wird eine konditionierte Probeneinheitslage (die Umgebungsbedingungen zum Testen von Papierproben sind 22 bis 24°C und 4.8 bis 52% relative Feuchtigkeit, wie dies spezifiziert ist im TAPPI-Verfahren T 402), von etwa 4 bis 3/8 Inch × 4 3/4 Inch (etwa 11,1 cm × 12 cm) einer Tissuepapierstruktur bereit gestellt; zweitens wird die Lage in vier (4) nebeneinander liegende Viertel gefaltet und dann mit der Hand (entweder mit sauberer Kunststoffhandschuhen oder intensiv mit Fett entfernenden Detergentien, wie beispielsweise Dawn, gewaschen) in eine Kugel von etwa 0,75 Inch (etwa 19 cm) bis etwa bis 1 Inch (etwa 2,5 cm) Durchmesser geknüllt, drittens wird die kugelförmige Lage auf der Oberfläche eines Körpers von 3 Litern destilliertem Wasser bei 22 bis 24°C gelegt, das in einem 3 Liter Pyrex-Glasbecher enthalten ist. Es sollte auch angemerkt werden, dass der gesamte Test des Papiers mit Hilfe dieser Technik innerhalb der Grenzen des temperatur- und feuchtigkeitsgeregelten Raumes bei 22 bis 24°C und 48 bis 52% relativer Feuchtigkeit stattfinden sollte. Die Probenkugel wird dann sorgfältig auf der Oberfläche des Wassers in einem Abstand von nicht mehr als 1 cm über der Wasseroberfläche platziert. An dem genauen, Augenblick, an welchem die Kugel die Wasseroberfläche berührt, wird auch ein Zeitgeber gleichzeitig gestartet; viertens wird die zweite Kugel in dem Wasser platziert, nachdem die erste Kugel vollständig durchnässt ist. Dies wird leicht bemerkt durch den Papier-Farbübergang von seiner trockenen weißen Farbe zu einer dunkleren grauen Färbung bei vollständiger Benässung. Der Zeitgeber wird angehalten und die Zeit wird aufgezeichnet, nachdem der fünfte Ball vollständig durchnässt ist.
Wenigstens 5 Sätze von 5 Bällen (also insgesamt 25 Bälle) sollten für jede Probe gefahren werden. Das endgültig festgehaltene Ergebnis sollte der berechnete Mittelwert und die Standardabweichung aus den 5 Sätze von Daten sein. Die Einheiten der Messung sind Sekunden. Das Wasser muss ausgetauscht werden, nachdem die 5 Sätze von 5 Kugeln (insgesamt = 25 Kugeln) getestet worden sind. Eine intensive Reinigung des Bechers kann notwendig sein, falls ein Film oder ein Rest auf der Innenseite der Wand des Bechers bemerkt wird.
Eine weitere Technik zum Messen der Wasserabsorptionsrate erfolgt durch Pad-Sinkmessungen. Nach dem Konditionieren des Tissuepapiers von Interesse und aller Kontrollen über ein Minimum von 24 Stunden bei 22 bis 24°C und 48 bis 52% relativer Feuchtigkeit (Tappi-Verfahren #T4020M-88), wird ein Stapel von 5 bis 20 Lagen des Tissuepapiers auf Abmessungen von 6,36 bis 7,63 cm (2,5'' bis 3,0'') zugeschnitten. Das Schneiden kann durch die Verwendung einer Düsen-Schneidpresse, einem herkömmlichen Papierschneider, oder Laser-Schneidtechniken erfolgen. Ein herkömmliches Schneiden mit Scheren wird nicht vorgezogen, weil sowohl die Handhabung der Proben nicht reproduzierbar ist als auch ein Potential für die Papierverunreinigung besteht.
Nachdem ein Papierprobenstapel zugeschnitten worden ist, wird dieser sorgfältig auf einen Drahtmaschen-Probenhalter angeordnet. Die Funktion dieses Halters besteht darin, die Probe auf der Oberfläche des Wassers mit minimaler Störung zu positionieren. Dieser Halter hat eine kreisförmige Form und hat einen Durchmesser von etwa (4.2'') 10,7 cm. Er hat fünf gerade und gleichmäßig in Abstand zueinander liegende Metalldrähte, die parallel zueinander verlaufen und über punktgeschweißte Punkte auf dem Umfang des Drahtes. Der Abstand zwischen den Drähten beträgt etwa (0,772'') 1,78 cm. Das Drahtmaschensieb sollte sauber und trocken sein, bevor das Papier auf seiner Oberfläche angeordnet wird. Ein 3-Liter-Becher wird mit etwa 3 Liter destilliertem Wasser gefüllt, das bei einer Temperatur von 22 bis 24°C stabilisiert wurde. Nachdem man sich selbst davon überzeugt hat, dass die Wasseroberfläche frei von Wellen oder Oberflächenbewegung ist, wird das das Papier enthaltende Sieb sorgfältig auf der Oberseite der Wasseroberfläche platziert. Der Siebprobenhalter darf sich nach unten bewegen, bis die Probe auf der Oberfläche schwimmt, so dass der Probenhalter-Siebgriff auf der Seite des Bechers zupackt. Auf diese Weise stört das Sieb nicht die Wasserabsorption auf der Papierprobe. In dem genauen Augenblick, an welchem die Papierprobe die Oberfläche des Wassers berührt, wird ein Zeitnehmer gestartet. Der Zeitnehmer wird angehalten, nachdem der Papierstapel vollständig durchnässt ist. Dies wird leicht optisch beobachtet, indem ein Übergang in der Papierfarbe von seiner trockenen weißen Farbe zu einer dunkleren grauen Färbung bei vollständiger Benässung bemerkt wird. In dem Augenblick einer vollständigen Benässung wird der Zeitnehmer gestoppt und die Gesamtzeit aufgezeichnet. Die Gesamtzeit ist die Zeit, die für das Papierpad benötigt wird, vollständig durchzunässen.
Die Vorgehensweise wird wiederholt für wenigstens 2 zusätzliche Tissuepapierpads. Nicht mehr als 5 Pads von Papier sollten laufen, ohne das Wasser zu entsorgen und Nachreinigen und Neubefüllen des Bechers mit frischen mit einer Temperatur von 22 bis 24°C. Falls auch eine neue und einzelne Probe gelaufen werden soll, sollte das Wasser immer in einen frischen Ausgangszustand ausgewechselt werden. Der endgültig festgehaltene Zeitwert für eine gegebene Probe sollte der Mittelwert und die Standardabweichung für 3 bei 5 gemessene Stapel sein. Die Einheiten der Messung sind Sekunden.
Die Hydrophilizitätseigenschaften der Tissuepapier-Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können natürlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Es können jedoch wesentliche Steigerungen der Hydrophobizität während der ersten zwei Wochen, nachdem das Tissuepapier hergestellt worden ist, auftreten: das heißt, nachdem das Papier nach seiner Herstellung zwei (2) Wochen alt geworden ist. So werden die Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende einer solchen zweiwöchigen Zeitspanne gemessen. Demgemäß werden Benetzungszeiten, die am Ende einer zweiwöchigen Alterungsdauer bei Raumtemperatur gemessen werden, als "Zweiwochen-Benetzungszeiten" bezeichnet. Auch können optional Alterungszustände von Papierproben erforderlich sein, um langzeitige Lagerbedingungen und/oder mögliche ernste Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse auf die Papierprodukte von Interesse untersucht und nachempfunden werden. Zum Beispiel kann ein Aussetzen der Papierproben von Interesse Temperaturen im Bereich von 49 bis 82°C für 1 Stunde bis zu 1 Jahr einige mögliche ernste Beeinflussungszustände nachempfinden, die eine Papierprobe im Handel ausgesetzt sein kann. Auch kann eine Behandlung im Autoklaven der Papierproben starke Alterungszustände nachempfinden, welche Papier im Handel zeigen kann. Es muss wiederholt werden, dass nach einem Testvorgang der starken Temperatur, die Proben bei einer Temperatur von 22 bis 24°C und einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% neu konditioniert werden müssen. Der gesamte Test sollte auch innerhalb der Grenzen des Raumes mit geregelter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
C. Dichte
Die Dichte des Tissuepapier, so wie der Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet als die Flächenmasse des Papiers, geteilt durch die Dicke, wobei die geeigneten Einheitsumwandlungen darin enthalten sind, um nach g/cm³ umzuwandeln. Die Dicke des Tissuepapiers, wie hier verwendet, ist die Dicke des Papiers, wenn es einer Kompressionslast von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt wird. Die Dicke wird gemessen mit einem Thwing-Albert Modell 89-II Dickentester (Thwing-Albert Co. aus Philadelphia, PA). Die Flächenmasse des Papiers wird typischerweise bestimmt an einem (10,2 cm × 10,2 cm) (4'' × 4'') Pad, welches 8 Lagen dick ist. Das Pad wird gemäß dem Tappi-Verfahren #T4020M-88 vorkonditioniert und dann wird das Gewicht in Einheiten von Gramm auf das nächste Zehntausendstel eines Gramms genau gemessen. Geeignete Umwandlungen werden durchgeführt, um die Flächenmasse in Einheiten von 0,454 kg pro 279 m² (Pfund pro 3000 Quadratfuß) festzuhalten.
D. Lint
Trockener Lint
Trockener Lint kann gemessen werden unter Verwendung eines Sutherland Rubbeltesters, einem Stück eines schwarzen Filzes (hergestellt aus Wolle mit einer Dicke von etwa 2,4 mm und einer Dichte von etwa 0,2 g/cm³. Ein solches Filzmaterial ist ohne Weiteres erhältlich von Einzelhandel-Textilläden, wie Hancock Fabric), ein vier Pfund Gewicht und einem Hunter-Color-meter. Der Sutherland-Tester ist ein Motor-getriebenes Gerät, welches eine gewichtbeladene Probe vor zurück und vor über eine stationäre Probe schlagen kann. Das Stück schwarzes Filz ist an dem 1,81 kg (vier Pfund) Gewicht angebracht. Die Tissueprobe ist auf einem Stück eines Pappkartons montiert (Crescent #300, erhältlich von Cordage aus Cincinnati, OH.) Der Tester rubbelt oder bewegt dann das gewichtsbeladene Filz über eine stationäre Tissueprobe mit fünf Stößen. Die auf das Tissue während des Rubbelns aufgebrachte Last beträgt etwa 33,1 g/cm². Der Hunter-Farbwert L des schwarzen Filzes wird bestimmt vor und nach dem Rubbelvorgang. Der Unterschied der zwei Hunter-Farbwertablesungen bildet eine Messung der trockenen Lintbildung. Diese Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind zum Messen eines trockenen Lint können auch verwendet werden.
Nasses Lint
Ein geeignetes Verfahren zum Messen der nassen Lintbildungseigenschaften der Tissueproben ist beschrieben in US Patent Nr. 4,950,545; veröffentlicht für Walter et al. am 21. August 1990. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen das Hindurchbewegen einer Tissueprobe durch zwei Stahlwalzen, von denen eine teilweise in ein Wasserbad eingetaucht ist. Das Lint von der Tissueprobe wird auf die Stahlwalze übertragen, welche durch das Wasserbad befeuchtet ist. Die fortgesetzte Drehung der Stahlwalze lagert das Lint im Wasserbad ab. Das Lint wird wieder gewonnen und dann gezählt. Siehe Spalte 5, Zeile 45 bis Spalte 6, Zeile 27 des Patents von Walter et al. Weitere Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind zum Messen des nassen Lints, können auf verwendet werden.
Optionale Inhaltsstoffe
Weitere Chemikalien, die üblicherweise in der Papierherstellung verwendet werden, können der chemischen Weichmacherzusammensetzung, die hier beschrieben wird, oder dem Papiermacherstoff hinzu gefügt werden, solange sie die Weichmachung, die Absorptionsfähigkeit des faserigen Materials und die weichheitsverbessernden Wirkungen der Ester-funktionellen quartärnären Ammoniumverbindung und der Polysiloxan-Weichmacherverbindungen der vorliegenden Erfindung nicht signifikant und nachteilig beeinflussen.
Benetzungsmittel
Die vorliegende Erfindung kann als einen optionalen Inhaltsstoff von etwa 0,005 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, ganz bevorzugt von etwa 0,03 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% auf einer Trockenfaserbasis ein Benetzungsmittel enthalten.
Polyhydroxyverbindung
Die chemische Weichmacherzusammensetzung enthält als eine optionale Komponente von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,00 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,00 Gew.-% einer wasserlöslichen Polyhydroxyverbindung.
Beispiele von Polyhydroxyverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Glycerol, Polyglycerole mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 800 und Polyethylenglycole und Polyoxypropylenglycole mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 4000, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 1000, äußerst bevorzugt von etwa 200 bis etwa 600. Polyethylenglycole mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 werden besonders bevorzugt. Mischungen der oben beschriebenen Polyhydroxyverbindungen können auch verwendet werden. Zum Beispiel sind Mischungen von Glycerol und Polyethylenglycolen mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 200 bis 1000, ganz bevorzugt von etwa 200 bis 600, nützlich in der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von Glycerol zu Polyethylenglycol im Bereich von etwa 10 : 1 zu 1 : 10.
Eine speziell bevorzugte Polyhydroxyverbindung ist Polyethylenglycol mit einem mittleren Flächengewicht von etwa 400. Dieses Material ist erhältlich im Handel von der Union Carbide Company aus Danbury, Connecticut, unter dem Markennamen "PEG-400".
Nichtionischer grenzflächenaktiver Stoff (alkozylierte Materialien)
Geeignete nicht ionische grenzflächenaktive Stoffe, die als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Zugabeprodukte von Ethylenoxid und, optional, Propylenoxid, mit Fettalkoholen, Fettsäuren, Fettaminen, etc.
Jedes der alkoxylierten Materialien des nachfolgend beschriebenen speziellen Typs kann als nicht ionischer grenzflächenaktiver Stoff verwendet werden. Geeignete Verbindungen sind im Wesentlichen wasserlösliche grenzflächenaktive Stoff der allgemeinen Formel: R₂-Y-(C₂H₄O)_z-C₂H₄OH in welcher R₂ für sowohl feste als auch flüssige Zusammensetzungen ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus primären, sekundären und verzweigten Alkenyl-Hydrocarbylgruppen; und primären, sekundären und verzweigten Alkyl- und Alkenyl-subtituierten Phenol-Hydrocarbylgruppen; wobei die Hydrocarbylgruppen eine Hydrocarbyl-Kettenlänge von etwa 8 bis etwa 20, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 18 Kohlenstoffatome haben. Ganz bevorzugt beträgt die Hydrocarbyl-Kettenlänge für flüssige Zusammensetzungen von etwa 16 bis etwa 18 Kohlenstoffatome und für feste Zusammensetzungen von etwa 10 bis etwa 14 Kohlenstoffatome. In der allgemeinen Formel für die hier vorliegenden ethoxylierten nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffe ist Y typischerweise -O-, -C(O)O-, -C(O)N(R)-, oder -C(O)N(R)R-, in welchem R₂ und R, wenn vorhanden, die hier vorstehend gegebenen Bedeutungen haben, und/oder R ein Wasserstoff sein kann und z wenigstens etwa 8 beträgt, vorzugsweise wenigstens etwa 10 bis 11. Die Leistungsfähig keit und, üblicherweise die Stabilität der Weichmacherzusammensetzung vermindert sich, wenn weniger Ethoxylatgruppen vorhanden sind.
Die hier vorliegenden nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffe sind gekennzeichnet durch ein HLB (hydrophiles/lipophiles Gleichgewicht) von etwa 7 bis etwa 20, vorzugsweise von etwa 8 bis etwa 15. Natürlich wird durch ein Definieren von R₂ und der Anzahl von Ethoxylatgruppen das HLB des grenzflächenaktiven Stoffes im Allgemeinen bestimmt. Es sei jedoch angemerkt, dass die nicht ionischen ethoxylierten grenzflächenaktiven Stoffe, die hier nützlich sind, bei konzentrierten flüssigen Zusammensetzungen relativ langkettige R₂-Gruppen enthalten und relativ hoch ethoxyliert sind. Obwohl grenzflächenaktive Stoffe mit kürzeren Alkylketten, die kurze ethoxylierte Gruppen aufweisen, das nötige HLB besitzen können, sind sie hier nicht so wirksam.
Beispiele von nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffen folgen. Die nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffe dieser Erfindung sind nicht beschränkt auf diese Beispiele. In den Beispielen definiert die ganz Zahl die Zahl von Ethoxylgruppen (EO) in dem Molekül.
Lineare alkoxylierte Alkohole
a. Lineare, primäre Alkohol-Alkoxylate
Die Deca-, Undeca-, Dodeca-, Tetradeca- und Pentadeca-Ethoxylate von n-Hexadecanol und n-Octadecanol mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs sind nützliche Benetzungsmittel im Kontext dieser Erfindung. Beispielhafte ethoxylierte primäre Alkohole, die hier nützlich sind als Viskositäts/Dispersibilitäts-Modifizierer der Zusammensetzungen, sind n-C₁₈EO(10) und n-C₁₀EO(11). Die Ethoxylate von gemischten natürlichen oder synthetischen Alkoholen in dem "Oleyl"-Kettenlängenbereich sind hier auch nützlich. Spezifische Beispiele solcher Materialien umfassen Oleylalkohol-EO(11), Oleylalkohol-EO(18) und Oleylalkohol-EO(25).
b. Lineare, sekundäre Alkohol-Alkoxylate
Die Deca-, Undeca-, Dodeca-, Tetradeca-, Pentadeca-, Octadeca- und Nonadeca-Ethoxylate von 3-hexadecanol, 2-oxtadecanol, 4-eicosanol und 5-eicosanol mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs können als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielhafte ethoxylierte sekundäre Alkohole können als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet und sind: 2-C₁₆EO(11); 2-C₂₀EO(11) und 2-C₁₆EO(14).
Lineare Alkyl-phenoxylierte Alkohole
Wie in dem Fall der Alkohol-Alkoxylate sind die Hexa- bis Octadeca-Ethoxylate von alkylierten Phenolen, insbesondere einwertige Alkylphenole, mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs nützlich als die Viskositäts-Dispersibilitäts-Modifizierer der gegenwärtigen Zusammensetzungen. Die Hexa- bis Octadeca-Ethoxylate von p-Tridecylphenol, m-Pentadecylphenol und dergleichen, sind hier nützlich. Beispielhafte ethoxylierte Alkylphenole, die als Benetzungsmittel der hier vorliegenden Gemische nützlich sind, sind: p-Tridecylphenol EO(11) und p-Pentadecylphenol EO(18).
Wie hier verwendet und wie im Stand der Technik allgemein erkannt, ist eine Phenylengruppe in der nicht ionischen Formel das Äquivalent einer Alkylengruppe mit von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen. Für gegenwärtige Zwecke werden nicht ionische Stoffe, die eine Phenylengruppe enthalten, so angesehen, als wenn sie eine äquivalente Anzahl von Kohlenstoffatomen enthielten, berechnet als die Summe der Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe plus etwa 3,3 Kohlenstoffatome für jede Phenylengruppe.
Olefin-Alkoxylate
Die Alkenylalkohole, sowohl primäre als auch sekundäre, und Alkenylphenole, die denjenigen entsprechen, die hier unmittelbar vorher offenbart wurden, können auf einen HLB im oben genannten Bereich ethoxyliert sein, und als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Verzweigte Ketten-Alkoxylate
Verzweigte Ketten primärer und sekundärer Alkohole, welche aus dem allgemein bekannten "OXO"-Prozess erhältlich sind, können ethoxyliert werden und können als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die oben ethoxylierten nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffe sind in den vorliegenden Zusammensetzungen alleine oder in Kombination nützlich, und der Ausdruck "nicht ionischer grenzflächenaktiver Stoff" umfasst gemischte nicht ionische oberflächenaktive Mittel.
Der Anteil eines grenzflächenaktiven Stoffes, falls er verwendet wird, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Trockenfasergewicht des Tissuepapiers. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische grenzflächenaktive Stoffe sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzlsulfonate. Beispielhafte nicht ionische grenzflächenaktive Stoffe sind Alkylglycoside. einschließlich Alkylglycosidester, wie Crodesta SL-40, welches erhältlich ist von Croda, Inc. (New York, NY); Alkylglycosidether, wie dies beschrieben ist in US Patent Nr. 4,011,389, veröffentlicht für W. K. Langdon et al. am 08. März 1977; und Alkylpoly-ethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, erhältlich von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) und IGEPAL RC-520, erhältlich von Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N.J.).
Die obigen Auflistungen optional chemischer Additive sollen nur von beispielhafter Natur sein und sind nicht dazu gedacht, den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken.
Die folgenden Beispiele stellen die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung dar, sind aber nicht dazu gedacht, diese zu beschränken.
BEISPIEL 1
Der Zweck dieses Beispiels besteht darin, ein Verfahren darzustellen, das herkömmliche Trocknungs- und Schichtpapier-Herstellungstechniken verwendet, um ein weiches, absorbierendes und lintresistentes, mehrlagiges Gesichtstissuepapier herzustellen, das mit zwei chemischen Weichmacherzusammensetzungen, einem dauerhaft nassfesten Harz und einem trockenfesten Harz, behandelt worden ist. Ein chemisches Weichmachersystem (nachfolgend bezeichnet als der erste chemische Weichmacher) umfasst Di-Ester Di(berührungsfest)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und ein Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400); das andere (nachfolgend als der zweite chemische Weichmacher bezeichnet) umfasst ein Amino-funktionelles, Polysdimethylsiloxan und ein geeignetes Benässungsmittel, um den hydrophoben Charakters des Siloxans auszugleichen.
Eine S-Wickel-Doppelsiebblatt-PapierHerstellungsmaschine im Anlagenmaßstab wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die erste chemische Weichmacherzusammensetzung ist ein homogenes Vorgemisch aus DEDTHTDMAC und PEG-400 in festem Zustand, welches bei einer Temperatur von etwa 88°C (190°F) geschmolzen ist. Das geschmolzene Gemisch wird dann in einem konditionierten Wassertank (Temperatur 66°C) konditioniert, um eine Su-Micron-Bläschendispersion zu bilden. Die Teilchengröße der Bläschendispersion wird bestimmt unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik. Der Teilchengrößenbereich beträgt von etwa 0,1 bis 1,0 μm (Micron). Der zweite chemische Weichmacher wird präpariert durch zuerst ein Mischen einer wässrige Emulsion von Amino-Polydimethylsiloxan (das heißt, CM2266, vermarktet durch GE Silicones aus Waterford, NY) mit Wasser und dann durch Vermengen in einem Benetzungsmittel (das heißt, Acconon, vermarktet durch Karlshamns USA, Inc. aus Columbus, OH) mit einem Gewichtsverhältnis von 2 Siloxan pro ein 1 Benetzungsmittel.
Zweitens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft raffiniert und eine 1%-Lösung des dauerhaft nassfesten Harzes (das heißt, Kymene^® 557LX, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,25 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des dauerhaft nassfesten Harzes an die NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verbessert. Eine 2%-Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, CMC von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorrats vor der Fächerpumpe hinzu gegeben, und zwar mit einer Rate von 0,083 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Der NSK-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Drittens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 2% Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor dem Inline-Mischer mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Der Eukalyptusbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Die einzeln behandelten Stoffströme (Strom 1 = 100% NSK/Strom 2 = 100% Eukalyptus) werden durch den Stoffauflaufkasten separat gehalten und auf einem Sieb abgeschieden, um eine zweilagige embryonische Bahn zu bilden, die gleiche Anteile von NSK und Eukalyptus enthält. Ein Entwässern erfolgt durch das Sieb hindurch. Das Formungssieb ist ein Lindsay, Reihen 2164 (vermarktet durch Lindsay Wire Inc. aus Florence, Miss.) oder eine ähnliche Ausgestaltung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 8% am Übertragungspunkt auf ein herkömmliches Filz übertragen. Ein weiteres Entwässern wird durch Pressen und durch eine vakuumunterstützte Drainage herbei geführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 35% hat. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners angehaftet, wobei die Eukalyptus-Faserschicht den Yankee-Trockner berührt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% gesteigert, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 16 Grad und ist in Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 85 Grad geschaffen wird; Der Yankee-Trockner wird bei etwa 1100 mpm (Meter pro Minute) betrieben – (etwa 3607 Fuß pro Minute). Die trockene Bahn wird durch einen Gummi-an-Stahl-Kalandrierspalt hindurch bewegt. Eine 18% Dispersion der zweiten chemischen Weichmacherzusammensetzung wird gleichförmig auf die untere Stahlrolle des Kalandriersystems aufgesprüht, von welcher sie die Eukalyptusschicht der Papierbahn mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfaser mit einer minimalen Feuchtigkeitsmenge übertragen wird. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 880 mpm (2860 Fuß pro Minute) in eine Rolle geformt.
Die Bahn wird in ein zweischichtiges, zweilagiges Gesichtstissuepapier umgewandelt, wie dies in 1 beschrieben ist. Das mehrlagige Gesichtstissuepapier hat etwa 8,16 kg/279 m² (18 #/3 M Quadratfuß) Flächenmasse und enthält etwa 0,25% des dauerhaft nassfesten Harzes, etwa 0,083% des trockenfesten Harzes, etwa 0,15% des ersten chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,15% des zweiten chemischen Weichmachergemisches. Es ist wichtig, dass das resultierende mehrlagige Tissuepapier weich, absorbierend ist und einen guten Lintwiderstand aufweist und für die Verwendung als Gesichtstissue geeignet ist.
BEISPIEL 2
Der Zweck dieses Beispiels besteht darin, ein Verfahren darzustellen, das herkömmliche Trocknungs- und Schichtpapier-Herstellungstechniken verwendet, um ein weiches, absorbierendes und lintresistentes mehrlagiges Gesichtstissuepapier herzustellen, das mit zwei chemischen Weichmacherzusammensetzungen behandelt wurde, einem dauerhaft nassfesten Harz und einem trockenfesten Harz. Ein chemisches Weichmachersystem (nachfolgend bezeichnet als der erste chemische Weichmacher) umfasst Di-Ester Di(berührungsfest)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und ein Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400); das andere (nachfolgend als der zweite chemische Weichmacher bezeichnet) umfasst ein Amino-funktionelles, Polydimethylsiloxan und ein geeignetes Benässungsmittel, um den hydrophoben Charakters des Siloxans auszugleichen.
Eine Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird verwendet bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die erste chemische Weichmacherzusammensetzung ist ein homogenes Vorgemisch aus DEDTHTDMAC und PEG-400 in festem Zustand, welches bei einer Temperatur von etwa 88°C (190°F) geschmolzen wird. Das geschmolzene Gemisch wird dann in einem herkömmlichen Wassertank (Temperatur 66°C) dispergiert, um eine Sub-Micron-Bläschendispersion zu bilden. Die Teilchengröße der Bläschendispersion wird bestimmt unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik. Der Teilchengrößenbereich beträgt von etwa 0,1 bis 1,0 μm (Micron). Der zweite chemische Weichmacher wird präpariert durch zuerst ein Mischen einer wässrigen Emulsion aus Amino-Polydimethylsiloxan (das heißt, DM2266, vermarktet durch GE Silicones aus Waterford, NY), mit Wasser und dann durch Vermengen in einem Benetzungsmittel (das heißt, Neodol 25-12, vermarktet durch Shell Chemical Co. aus Houston, TX) mit einem Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Siloxan pro 1 Teil Benetzungsmittel.
Zweitens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft raffiniert und eine 1%-Lösung des dau erhaft nassfesten Harzes (das heißt, Kymene^® 557LX, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,2 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des dauerhaft nassfesten Harzes an die NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verbessert. Eine 0,25%-Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, CMC von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorrats vor der Fächerpumpe hinzu gegeben, und zwar mit einer Rate von 0,05 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Der NSK-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Drittens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 1% Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor dem Inline-Mischer mit einer Rate von 0,05 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern, gefolgt durch eine Hinzugabe einer 0,25%-Lösung von CMC mit einer Rate von 0,025 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Eine 2%-Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor der Fächerpumpe mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Der Eukalyptusbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Die einzeln behandelten Stoffströme (Strom 1 = 100% NSK/Strom 2 = 100% Eukalyptus) werden durch den Stoffauflaufkasten separat gehalten und auf einem Sieb abgeschieden, um eine zweilagige embryonische Bahn zu bilden, die gleiche Anteile von NSK und Eukalyptus enthält. Ein Entwässern tritt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch auf und wird unterstützt durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-fachige Seidengewebe-Konfiguration mit 105 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Maschinenrichtung bzw. 107 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Quermaschinenrichtung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 8% am Übertragungspunkt auf ein herkömmliches Filz übertragen. Ein weiteres Entwässern wird durch Pressen und durch eine vakuumunterstützte Drainage herbei geführt, bis die Bahn eine Faser konsistenz von wenigstens 35% hat. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners angehaftet, wobei die Eukalyptus-Faserschicht den Yankee-Trockner berührt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% gesteigert, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist in Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; Der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) betrieben – (etwa 244 Meter pro Minute). Die trockene Bahn wird durch einen Gummi-an-Stahl-Kalandrierspalt hindurch bewegt. Eine 15% Dispersion der zweiten chemischen Weichmacherzusammensetzung wird gleichförmig auf die untere Stahlrolle des Kalandriersystems aufgesprüht, von welcher sie die Eukalyptusschicht der Papierbahn mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfaser mit einer minimalen Feuchtigkeitsmenge übertragen wird. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 650 fpm (198 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Die Bahn wird in ein zweischichtiges, zweilagiges Gesichtstissuepapier umgewandelt, wie dies in 1 beschrieben ist. Das mehrlagige Gesichtstissuepapier hat etwa 8,16 kg/279 m² (18 #/3 M Quadratfuß) Flächenmasse und enthält etwa 0,25% des dauerhaft nassfesten Harzes, etwa 0,075% des trockenfesten Harzes, etwa 0,15% des ersten chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,15% des zweiten chemischen Weichmachergemisches. Es ist wichtig, dass das resultierende mehrlagige Tissuepapier weich, absorbierend ist und einen guten Lintwiderstand aufweist und für die Verwendung als Gesichtstissue geeignet ist.
BEISPIEL 3
Der Zweck dieses Beispiels besteht darin, ein Verfahren darzustellen, das herkömmliche Trocknungs- und Schichtpapier-Herstellungstechniken verwendet, um ein weiches, absorbierendes und lintresistentes, mehrlagiges Gesichtstissuepapier herzustellen, das mit zwei chemischen Weichmacherzusammensetzungen, einem dauerhaft nassfesten Harz und einem trockenfesten Harz, behandelt worden ist. Ein chemisches Weichmachersystem (nachfolgend bezeichnet als der erste chemische Weichmacher) umfasst Di-Ester Di(berührungsfest)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und ein Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400); das andere (nachfolgend als der zweite chemische Weichmacher bezeichnet) umfasst ein Amino-funktionelles, Polydimethylsiloxan und ein geeignetes Benässungsmittel, um den hydrophoben Charakters des Siloxans auszugleichen.
Eine Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird verwendet bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die erste chemische Weichmacherzusammensetzung ist ein homogenes Vorgemisch aus DEDTHTDMAC und PEG-400 in festem Zustand, welches bei einer Temperatur von etwa 88°C (190°F) geschmolzen wird. Das geschmolzene Gemisch wird dann in einem herkömmlichen Wassertank (Temperatur 66°C) dispergiert, um eine Sub-Micron-Bläschendispersion zu bilden. Die Teilchengröße der Bläschendispersion wird bestimmt unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik. Der Teilchengrößenbereich beträgt von etwa 0,1 bis 1,0 μm (Micron). Der zweite chemische Weichmacher wird präpariert durch zuerst ein Mischen einer wässrigen Emulsion aus Amino-Polydimethylsiloxan (das heißt, DM2266, vermarktet durch GE Silicones aus Waterford, NY), mit Wasser und dann durch Vermengen in einem Benetzungsmittel (das heißt, Neodol 25-12, vermarktet durch Shell Chemical Co. aus Houston, TX) mit einem Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Siloxan pro 1 Teil Benetzungsmittel.
Zweitens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus nördlichen Weichholz-Kraftfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft raffiniert und eine 1%-Lösung des dauerhaft nassfesten Harzes (das heißt, Kymene^® 557LX, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,75 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des dauerhaft nassfesten Harzes an die NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verbessert. Eine 1%-Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, CMC von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Vorrat vor der Fächerpumpe hinzu gegeben, und zwar mit einer Rate von 0,2 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Der NSK-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Drittens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 2% Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor dem Inline-Mischer mit einer Rate von 0,2 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern, gefolgt durch eine Hinzugabe einer 1%-Lösung von CMC mit einer Rate von 0,05 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Eine 2%-Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor der Fächerpumpe mit einer Rate von 0,2 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Der Eukalyptusbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Die einzeln behandelten Stoffströme (Strom 1 = 100% NSK/Strom 2 = 100% Eukalyptus) werden durch den Stoffauflaufkasten separat gehalten und auf einem Sieb abgeschieden, um eine zweilagige embryonische Bahn zu bilden, die gleiche Anteile von NSK und Eukalyptus enthält. Ein Entwässern tritt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch auf und wird unterstützt durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-fachige Seidengewebe-Konfiguration mit 105 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Maschinenrichtung bzw. 107 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Quermaschinenrichtung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Übertragungspunkt auf ein Photo-Polymerband übertragen, das in Übereinstimmung mit US Patent Nr. 4,528,239, Trokhan, veröffentlicht am 09. Juli 1985, hergestellt wurde. Ein weiteres Entwässern wird herbei geführt durch eine vakuumunterstützte Drainage, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird vorgetrocknet durch eine Durchblasung auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-%. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel, das 0,25% wässrige Lösung von Polyvi nylalkohol (PVA) aufweist, angehaftet. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% gesteigert, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist in Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; Der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) betrieben – (etwa 244 Meter pro Minute). Die trockene Bahn wird durch einen Gummi-an-Stahl-Kalandrierspalt hindurch bewegt. Eine 15% Dispersion der zweiten chemischen Weichmacherzusammensetzung wird gleichförmig auf die untere Stahlrolle des Kalandriersystems aufgesprüht, von welcher sie die Eukalyptusschicht der Papierbahn mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfaser mit einer minimalen Feuchtigkeitsmenge übertragen wird. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 680 fpm (208 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Die Bahn wird in zweischichtiges, zweilagiges Gesichtstissuepapier umgewandelt, wie dies in 1 beschrieben ist. Das mehrlagige Gesichtstissuepapier hat etwa 9,07 kg/279 m² (20 #/3 M Quadratfuß) Flächenmasse, enthält etwa 0,95% des dauerhaft nassfesten Harzes, etwa 0,125% des trockenfesten Harzes und etwa 0,25% des chemischen Weichmachergemisches. Es ist wichtig, dass das resultierende mehrlagige Tissuepapier weich, absorbierend ist, einen Lintwiderstand aufweist und geeignet ist für die Verwendung als Gesichtstissue.
BEISPIEL 4
Der Zweck dieses Beispiels besteht darin, ein Verfahren darzustellen, das herkömmliche Trocknungs- und Schichtpapier-Herstellungstechniken verwendet, um ein weiches, absorbierendes und lintresistentes, mehrlagiges Gesichtstissuepapier herzustellen, das mit zwei chemischen Weichmacherzusammensetzungen, einem dauerhaft nassfesten Harz und einem trockenfesten Harz, behandelt worden ist. Ein chemisches Weichmachersystem (nachfolgend bezeichnet als der erste chemische Weichmacher) umfasst Di-Ester Di(berührungsfest)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und ein Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400); das andere (nachfolgend als der zweite chemische Weichmacher bezeichnet) umfasst ein Amino-funktionelles, Polydimethylsiloxan und ein geeignetes Benässungsmittel, um den hydrophoben Charakters des Siloxans auszugleichen.
Eine Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird verwendet bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die erste chemische Weichmacherzusammensetzung ist ein homogenes Vorgemisch aus DEDTHTDMAC und PEG-400 in festem Zustand, welches bei einer Temperatur von etwa 88°C (190°F) geschmolzen wird. Das geschmolzene Gemisch wird dann in einem herkömmlichen Wassertank (Temperatur 66°C) dispergiert, um eine Sub-Micron-Bläschendispersion zu bilden. Die Teilchengröße der Bläschendispersion wird bestimmt unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik. Der Teilchengrößenbereich beträgt von etwa 0,1 bis 1,0 μm (Micron). Der zweite chemische Weichmacher wird präpariert durch zuerst ein Mischen einer wässrigen Emulsion aus Amino-Polydimethylsiloxan (das heißt, DM2266, vermarktet durch GE Silicones aus Waterford, NY), mit Wasser und dann durch Vermengen in einem Benetzungsmittel (das heißt, Neodol 25-12, vermarktet durch Shell Chemical Co. aus Houston, TX) mit einem Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Siloxan pro 1 Teil Benetzungsmittel.
Erstens wird ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 1%-Lösung des dauerhaft nassfesten Harzes (das heißt, Kymene^® 557H, vermarktet durch Hercules Incorporated auf Wilmington, DE) wird dem Stoff-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,25 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Eine 0,25%-Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, CMC von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem Stoff-Vorrat vor der Fächerpumpe mit einer Rate von 0,05 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Der Stoffbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt. Der behandelte Stoffstrom wird auf einem Fourdrinier-Sieb abgeschieden, um eine einlagige embryonische Bahn zu bilden. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch und wird durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-fachige, Seidengewebekonfiguration mit 105 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Maschinenrichtung bzw. 107 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Quermaschinenrichtung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 8% am Übertragungspunkt auf ein herkömmliches Filz übertragen. Ein weiteres Entwässern wird herbei geführt durch Pressen und durch eine vakuumunterstützte Drainage, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 35% hat. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners angehaftet, und die Faserkonsistenz wird erhöht auf geschätzte 96%, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird, der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) betrieben – etwa 244 Meter pro Minute.
Zweitens wird ein 3 Gew.-% wässriger Breit aus Eukalyptus hergestellt in einem herkömmlichen Repulper. Eine 1%-Lösung des dauerhaft nassfesten Harzes (das heißt, Kymene^® 557H, vermarktet durch Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem Stoff-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,25 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Eine 0,25%-Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, CMC von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem Stoff-Vorrat vor der Fächerpumpe mit einer Rate von 0,05 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Eine 2%-Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Stoff-Vorratsrohr vor der Fächerpumpe mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Der Stoffbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt. Der behandelte Stoffstrom wird auf einem Fourdrinier-Sieb abgeschieden, um eine einschichtige embryonische Bahn zu bilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch und wird unterstützt durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-fachige Seidengewebekonfiguration mit 105 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Maschinenrichtung bzw. 107 Monofilamenten pro 2,54 cm (1 Inch) in Quermaschinenrichtung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 8% am Übertragungspunkt auf ein herkömmliches Filz übertragen. Ein weiteres Entwässern wird herbei geführt durch Pressen und durch eine vakuumunterstützte Drainage, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 35% hat. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners angehaftet, und die Faserkonsistenz wird erhöht auf geschätzte 96%, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad bereit gestellt wird; der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) betrieben – etwa 244 Meter pro Minute. Die trockne Bahn wird durch einen Gummi-auf-Stahl-Kalandrierspalt hindurch bewegt. Eine 15%-Lösung der zweiten chemischen Weichmacherzusammensetzung wird gleichförmig auf die untere Stahltrommel des Kalandriersystems aufgesprüht, von welcher sie auf die Papierbahn mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfaser mit einer minimalen Feuchtigkeitsmenge übertragen wird. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von 650 fpm (200 Meter pro Minute) in Rollen geformt.
Die Bahnen werden in ein dreilagiges Gesichtstissuepapier umgewandelt, wie dies in 2 beschrieben ist. Die weichen Eukalyptuslagen sind auf der Außenseite und die starke NSK-Lage ist auf der Innenseite. Das mehrlagige Gesichtstissuepapier hat etwa 11,8 kg (26 #/3 M Quadratfuß) Flächenmasse, enthält etwa 0,25% des dauerhaft nassfesten Harzes, etwa 0,33% des trockenfesten Harzes, etwa 0,10% des ersten chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,10% des zweiten chemischen Weichmachergemisches. Es ist wichtig, dass das resultierende mehrlagige Tissuepapier weich ist, absorbierend ist, einen guten Lintwiderstand hat und geeignet ist für die Verwendung als Gesichtstissue.
BEISPIEL 5
Der Zweck dieses Beispiels besteht darin, ein Verfahren darzustellen, das herkömmliche Trocknungs- und Schichtpapier-Herstellungstechniken verwendet, um ein weiches, absorbierendes und lintresistentes, mehrlagiges Gesichtstissuepapier herzustellen, das mit zwei chemischen Weichmacherzusammensetzungen, einem dauerhaft nassfesten Harz und einem trockenfesten Harz, behandelt worden ist. Ein chemisches Weichmachersystem (nachfolgend bezeichnet als der erste chemische Weichmacher) umfasst Di-Ester Di(berührungsfest)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und ein Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400); das andere (nachfolgend als der zweite chemische Weichmacher bezeichnet) umfasst ein Amino-funktionelles, Polydimethylsiloxan und ein geeignetes Benässungsmittel, um den hydrophoben Charakters des Siloxans auszugleichen.
Eine Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird verwendet bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Die erste chemische Weichmacherzusammensetzung ist ein homogenes Vorgemisch aus DEDTHTDMAC und PEG-400 in festem Zustand, welches bei einer Temperatur von etwa 88°C (190°F) geschmolzen wird. Das geschmolzene Gemisch wird dann in einem herkömmlichen Wassertank (Temperatur 66°C) dispergiert, um eine Sub-Micron-Bläschendispersion zu bilden. Die Teilchengröße der Bläschendispersion wird bestimmt unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik. Der Teilchengrößenbereich beträgt von etwa 0,1 bis 1,0 μm (Micron). Der zweite chemische Weichmacher wird präpariert durch zuerst ein Mischen einer wässrigen Emulsion aus Amino-Polydimethylsiloxan (das heißt, DM2266, vermarktet durch GE Silicones aus Waterford, NY), mit Wasser und dann durch Vermengen in einem Benetzungsmittel (das heißt, Neodol 25-12, vermarktet durch Shell Chemical Co. aus Houston, TX) mit einem Gewichtsverhältnis von 2 Teilen Siloxan pro 1 Teil Benetzungsmittel.
Ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus nördlichem Weichholz-Kraftfasern wird hergestellt in einem herkömmlichen Repulper. Der NSK-Brei wird sanft raffiniert und eine 2%-Lösung des temporären nassfesten Harzes (das heißt, National Starch 78-0080, vermarktet durch die National Starch und Chemical Corporation aus New York, NY) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,4 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des temporär nassfesten Harzes an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mixer verbessert. Der NSK-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Drittens, ein 3 Gew.-% wässriger Brei aus Eukalyptusfasern wird hergestellt in einem herkömmlichen Repulper. Eine 2%-Lösung des ersten chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Vorratsrohr vor dem Inline-Mischer mit einer Rate von 0,3 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern hinzu gegeben, gefolgt durch eine Hinzufügung von einer 1%-Lösung von CMC mit einer Rate von 0,25 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern. Der Eukalyptusbreit wird in zwei gleiche Ströme unterteilt und auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Die einzeln behandelten Stoffströme (Strom 1 = 100% NSK/Strom 2 und 3 = 100% Eukalyptus) werden durch den Stoffauflaufkasten separat gehalten und auf einem Fourdrinier-Sieb abgeschieden, um eine dreischichtige embryonische Bahn aus etwa 30% NSK und 70% Eukalyptus zu formen. Die Bahn wird, wie in 3 beschrieben, geformt, wobei das Eukalyptus auf der Außenseite ist und die NSK auf der Innenseite. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch und wird unterstützt durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen. Das Fourdrinier-Sieb ist von einer 5-fachigen, 84 M Gestaltung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb bei einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Übertragungspunkt auf einen 44 × 33 5A Trocknungs/Präge-Stoff übertragen. Ein weiteres Entwässern wird herbei geführt durch eine vakuumunterstützte Drainage, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird vorgetrocknet durch eine Durchblasung auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-%. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel mit 0,25% wässriger Lösung aus Polyvinylalkohol (PVA) angehaftet. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% erhöht, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, dass ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; der Yankee-Trockner wird bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird durch einen Gummi-auf-Stahl-Kalandrierspalt hindurch bewegt. Ein 15%-Lösung der zweiten chemischen Weichmacherzusammensetzung wird gleichförmig auf beide Walzen des Kalandriersystems aufgesprüht, von welchen diese auf die Eukalyptus-Schichten der Papierbahn mit einer Rate von 0,15 Gew.-% der gesamten Lagen-Trockenfasern übertragen wird, und zwar mit einer minimalen Feuchtigkeitsmenge. Die Trockenbahn wird mit einer Geschwindigkeit von 680 fpm (etwa 208 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Die Bahn wird in ein dreischichtiges, einlagiges Toilettentissuepapier umgewandelt. Das einlagige Toilettentissuepapier hat etwa 8,16 kg/279 m² (18 #/3 M Quadratfuß) Flächenmasse, enthält etwa 0,4% des temporären nassfesten Harzes, etwa 0,25% des trockenfesten Harzes, etwa 0,3% des ersten chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,15% des zweiten chemischen Weichmachergemisches. Es ist wichtig, dass das resultierende einlagige Tissuepapier weich ist, absorbierend ist, einen guten Lintwiderstand hat und geeignet ist für die Verwendung als Toilettentissue.

Claims

Tissue-Papier-Produkt, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: a) Papier-Herstellungs-Fasern; b) zwischen 0,01% und 3,0% einer Ester-funktionellen quaternären Ammonium-Verbindung; c) zwischen 0,01% und 3,0% einer Polysiloxan-Verbindung; und d) zwischen 0,01% und 3,0% von Bindestoffen, entweder Nassfestigkeits-Bindemittel und/oder Trockenfestigkeits-Bindemittel, vorzugsweise sowohl ein Nassfestigkeits-Bindemittel als auch ein Trockenfestigkeits-Bindemittel.
Tissue-Papier-Produkt nach Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Lagen, wobei jede der Lagen mindestens zwei übereinanderliegende Schichten umfasst, eine innere Schicht und eine zu der inneren Schicht benachbarte äußere Schicht, wobei das Tissue-Papier-Produkt vorzugsweise zwei Lagen in benachbarter Beziehung aufweist, wobei die Lagen in dem Tissue derart orientiert sind, dass die äußere Schicht von jeder Lage eine freie Oberfläche des mehrschichtigen Tissues bildet und jede der inneren Schichten der Lagen in Richtung auf das Innere der Tissue-Papierbahn angeordnet ist.
Mehrschichtiges Tissue-Papier-Produkt nach Anspruch 2, wobei die Mehrheit der Ester-funktionellen quaternären Ammonium-Verbindung und die Mehrheit der Polysiloxan-Verbindurg in mindestens einer der äußeren Schichten, vorzugsweise in beiden der äußeren Schichten enthalten ist.
Mehrschichtiges Tissue-Papier-Produkt nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Mehrheit der Bindemittel in mindestens einer der inneren Schichten enthalten ist.
Mehrschichtiges Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jede der zwei inneren Schichten relativ lange Papier-Herstellungs-Fasern mit einer durchschnittlichen Länge von mindestens 2,0 mm umfasst, und wobei jede der zwei äußeren Schichten relativ kurze Papier-Herstellungs-Fasern mit einer durchschnittlichen Länge zwischen 0,2 mm und 1,5 mm umfasst, wobei die inneren Schichten vorzugsweise Weichholz-Fasern, am Bevorzugtesten Kraftfasern nordischer Weichhölzer umfassen, und wobei die äußeren Schichten vorzugsweise Hartholz-Fasern, am Bevorzugtesten Eukalyptus-Fasern umfassen.
Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nassfestigkeits-Bindemittel sind bleibende Nassfestigkeits-Bindemittel, gewählt aus Polyamid-Epichlorhydrin-Harzen, Polyacrylamid-Harzen und Gemischen davon, vorzugsweise Polyamid-Epichlorhydrin-Harzen, oder flüchtige Nassfestigkeits-Bindemittel, gewählt aus kationischen, Stärke-basierten Dialdehyd-Harzen, DialdehydStärke-Harzen und Gemischen davon, vorzugsweise kationischen, Stärke-basierten Dialdehyd-Harzen; und wobei das Trockenfestigkeits-Bindemittel gewählt ist aus Carboxymethylzellulose-Harzen, auf Stärke-basierenden Harzen, Polyacrylamid-Harzen, Polyvinylalkohol-Harzen und Gemischen davon, vorzugsweise Carboxymethylzellulose-Harzen.
Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ester-funktionelle quaternäre Ammonium-Verbindung die Formel aufweist
wobei jeder R₂-Substituent eine C1-C6 Alkyl- oder Hydroxyalkyl-Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist, vorzugsweise Methyl; wobei jeder R₁-Substituent eine C12-C22 Hydrocarbyl-Gruppe oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe oder Gemische davon ist, vorzugsweise C16-C18 Alkyl oder Alkenyl; jeder R₃-Substituent eine C11-C21 Hydrocarbyl-Gruppe oder substituiertes Hydrocarbyl oder Gemische davon ist, vorzugsweise C15-C17 Alkyl oder Alkenyl; Y ist -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH- oder Gemische davon, vorzugsweise -O-C(O)- oder -C(O)-O-; n von 1 bis 4 reicht und X^– ein geeignetes Anion ist, vorzugsweise ist X^– Chlorid oder Methylsulfat.
Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ester-funktionelle quaternäre Ammonium-Verbindung die Formel aufweist
wobei jedes R₂ eine C1-C4 Alkyl- oder Hydroxyalkyl-Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist, vorzugsweise Methyl; jedes R₃ eine C11-C21 Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe oder Gemische davon ist, vorzugsweise C15-C17 Alkyl oder Alkenyl; Y ist -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O) oder -C(O)-NH- oder Gemische davon, vorzugsweise -O-C(O)- oder -C(O)-O-, und X^– ein geeignetes Anion ist, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat.
Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Polysiloxan ein Polydimethylsiloxan mit einer Wasserstoff-bindenden funktionellen Gruppe ist, ausgewählt aus Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester- und Thiol-Gruppen, vorzugsweise aus einer Amino-funktionellen Gruppe, wobei die Wasserstoff-bindende funktionelle Gruppe in einem Substitutions-Mol-Prozentsatz von 20% oder weniger, vorzugsweise von 10% oder weniger, am Bevorzugtesten zwischen 1,0% und 5% vorliegt, wobei das Polysiloxan eine Viskosität von 25 mm²/s (Zentistokes) bis ungefähr 20.000.000 mm²/s (Zentistokes) oder mehr aufweist.
Tissue-Papier-Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ester-funktionelle quaternäre Ammonium-Verbindung Di-Ester-Di-(griffgehärtetes)Talg-Dimethyl-Ammonium-Chlorid oder Methylsulfat ist, wobei die Polysiloxan-Verbindung eine Amino-funktionelle Polysiloxan-Verbindung ist, wobei das flüchtige Nassfestigkeits-Bindemittel kationisches Stärke-Harz ist und das Trockenfestigkeits-Bindemittel Carboxymethylzellulose-Harz ist.