CZ114696A3

CZ114696A3 - Article made of a multilayer thin paper for disposable handkerchiefs containing chemical softening compositions and binding agents

Info

Publication number: CZ114696A3
Application number: CZ961146A
Authority: CZ
Inventors: Ward William Ostendorf; Stephen Robert Kelly; Paul Dennis Trokhan; Dean Van Phan
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-17
Publication date: 1996-12-11
Also published as: NO961556D0; MY111615A; KR100336065B1; EP0724665A1; SG52689A1; HUT77995A; KR960705987A; WO1995011344A1; US5397435A; FI961712A; CN1138356A; EG20517A; NZ275262A; AU698951B2; TW305003B; NO961556L; CA2173715A1; JPH09504581A; TR27852A; HU9601032D0

Description

Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru : na papíroVS* -kapesníky., obsahující chemické změkčovací kompozice ja /pojivaTý j

Oblast techniky '___ ~ ž

Tento vynález se týká výrobků z vícevrstvého tenkého papíru papíru na papírové kapesníky. Tento vynález se zvláště týká výrobků z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky, obsahujícího chemické změkčovací kompozice a kombinaci dlouhodobě a krátkodobě působících pojiv, zvyšujících pevnost za mokra a pojiv zvyšujících pevnost za sucha.

Dosavadní stav techniky

Pásy nebo listy papíru, který je někdy označován jako tenký papír na papírové kapesníky nalézají významné upotřebení v moderní společnosti. Papírové kapesníky a toaletní papír jsou v moderní společnosti běžným spotřebním zbožím. Je známo, že existují čtyři důležité fyzikální vlastnosti těchto výrobků, kterými jsou jejich pevnost, měkkost, absorpční schopnost včetně schopnosti absorbovat vodné systémy a a odolnosti proti uvolňování vláken, včetně odolnosti proti uvolňování vláken za mokra. Cílem výzkumu a vývoje je zlepšení těchto čtyř vlastností bez toho, že by byly ovlivněny vlastnosti jiné, jakož i současné zlepšení dvou nebo tří z těchto vlastností zároveň.

Pevnost je schopnost výrobku a materiálu ze kterého zhotoven, zachovávat celistvost a odolávat přetržení, prasknutí a rozpadu za podmínek užívání, zvláště za mokra.

Měkkost je vlastnost vnímaná uživatelem nebo uživatelkou při uchopení určitého výrobku a tření pokožky tímto výrobkem nebo mačkání tohoto výrobku v dlani. Tento pocit při dotyku je vyvoláván kombinací několika fyzikálních vlastností. Za důležité fyzikální vlastnostmi, které mají vztah k měkkosti, jsou odborníky v dané oblasti považovány tuhost a hladkost povrchu papíru, ze kterého je příslušný výrobek zhotoven. Tuhost je

1973, jehož autory chemická aditiva, naopak považována za přímo závislou na pevnosti vláken tohoto materiálu za sucha.

Nasáklivost je mírou schopnosti výrobku a materiálu, ze kterého je tento výrobek zhotoven, absorbovat určité množství kapaliny, zvláště kapalných roztoků a disperzí. Celková nasáklivost vnímaná spotřebitelem je zpravidla kombinací celkového množství kapaliny, která je absorbována vícevrstvým tenkým papírem na papírové kapesníky do jeho nasycení kapalinou a rychlosti, kterou tento materiál tuto kapalinu absorbuje.

Odolnost proti uvolňování vláken je vlastnost vláknitého výrobku materiálu, ze kterého je vyroben, spočívající ve schopnosti vláken udržovat vzájemné spojení za podmínek, při kterých je výrobek používán. Vyjádřeno jinými slovy, čím je vyšší odolnost proti uvolňování celulózových vláken, tím nižší je stupeň desintegrace celulózového vláknitého materiálu na jednotlivá vlákna.

Použití pryskyřic zvyšujících pevnost za mokra ke zvýšení pevnosti papíru je všeobecně známo. Tak například popisuje Westfeld řadu takových materiálů a jejich chemické složení v publikaci Cellulose Chemistry and Technology, sv. 13, str. 813 až 825 (1979) V patentu USA č. 3 755 220, vydaném 28. srpna jsou Freimark a kol. se uvádí, že určitá nazývaná aditivy snižujícími soudržnost vláken, snižují přirozenou soudržnost vláken, vznikající při tvorbě papírového pásu.

Toto snížení soudržnosti má za následek vznik měkčího, resp. méně drsného papíru. Freimark a spoluautoři shora zmíněného patentu popisují dále použití pryskyřic zvyšujících pevnost za mokra v souvislosti s použitím aditiv, snižujících soudržnost vláken, aby byl eliminován nežádoucí vliv aditiv snižujících soudržnost vláken. Tato aditiva, snižující soudržnost vláken, snižují pevnost za sucha i za mokra.

V patentu USA č. 3 821 068, autor Shaw, vydaném 28. července 1974, je rovněž popsáno snížení tuhosti, resp. zvýšení měkkosti tenkého papíru na papírové kapesníky pomocí chemických aditiv, snižujících soudržnost vláken.

Chemická aditiva snižující soudržnost vláken, jsou popsána v různých publikacích jako např. v patentu USA č 3 554 862, autoři Hervey a kol., vydaném 12. ledna 1971. Těmito aditivy jsou kvartérní amoniové soli jako trimethylalkylamoniumchloridy s alkyly odvozenými od mastných kyselin kokosového oleje, trimethyloktadecenylamonimchlorid, dime thy ldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných kyselin hovězího loje, a trimethyloktadecenylamonimchlorid.

V patentu USA č 4 144 122, autoři Emanuelsson a kol., vydaném 13. března 1979, je popsáno použití komplexních kvartérních amoniových solí, jako bis [ alkoxy ( 2-hydroxypropylen) Jamoniumchloridů ke změkčování papíru. Autoři tohoto patentu se rovněž pokusili zabránit poklesu nasáklivosti, způsobenému aditivy, snižujícími soudržnost vláken použitím neiontových povrchově aktivních látek jako například aduktů mastných alkoholů a ethylenoxidu, příp. propylenoxidu.

V Bulletinu 76-17 (1977) firmy Armac Co., Chicago, Illinois je popsána úprava jak měkkosti, tak nasáklivosti, použitím dimethyldialkylamoniumchloridů s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje v kombinaci s estery mastných kyselin a polyethylenglykolů.

Příklad výzkumů prováděných s cílem zlepšit kvalitu vyráběného papíru je popsán v patentu USA č. 3 301 746, autoři Sanford a Sison, vydaného 31. ledna 1967. Bez ohledu na vysokou kvalitu papíru vyráběného způsobem popsaným v tomto patentu, a bez ohledu na obchodní úspěch produktů vyráběných podle tohoto patentu, pokračují výzkumy zaměřené na získání zlepšených produktů.

Tak například je v patentu USA č. 4 158 594, autoři Becker a kol., vydaném 19. ledna 1979, je popsán způsob, pomocí kterého má být vyroben pevný, měkký vláknitý papír. Přesněji vyjádřeno, autoři tohoto patentu popisují způsob, při kterém může být pevnost tenkého papíru na papírové kapesníky (který byl případně změkčen přídavkem chemického aditiva snižujícího soudržnost vláken), zvýšena během procesu, při kterém je vytvářen krepovaný povrch s jemným profilem, přitisknutím jednoho povrchu papírového pásu na lepivý materiál (jako je akrylátový latex, vodorozpustná pryskyřice nebo elastomerní adhezivum) na krepovacím povrchu, a krepováním tohoto materiálu za vzniku krepovaného materiálu.

Účinnými prostředky snižujícími soudržnost vláken jsou obvyklé kvartérní amoniové soli jako je dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje, dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje, dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje atd. Tyto kvartérní amoniové soli však jsou hydrofobní a mohou nepříznivě ovlivňovat nasáklivost upravovaného papíru.

Podstata vynálezu

Autoři tohoto vynálezu zjistili, že smísením kvartérních amoniových solí s polyhydroxysloučeninami (např. s glycerolem, polyglyceroly nebo s polyethylenglykoly) se zvýší jak měkkost, tak rychlost absorpce vláknitých celulózových materiálů.

Použití chemických změkčovacích kompozic obsahujících kvartérní amoniové soli a polyhydroxysloučeniny však může snižovat pevnost materiálu a jeho odolnost proti uvolňování vláken. Autoři tohoto vynálezu zjistili, že jak pevnost, tak odolnost proti uvolňování vláken může být zlepšena pomocí vhodných pojiv, jako jsou pryskyřice zvyšující pevnost za sucha a za mokra a prostředky ke zvyšování retence, známé v papírenství.

Tento vynález je možno použít obecně pro tenký papír na papírové kapesníky, jeho aplikace je však zvláště výhodná při zhotovování výrobků z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky, jako jsou tyto výrobky popsané v patentu USA č 3 994 771, autoři Morgan Jr. a kol., vydaném 30. listopadu 1976 a v patentu USA č. 4 300 981, autor Carstens, vydaném 17. listopadu 1981.

Výrobky z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu obsahují účinné množství aditiv zlepšujících pevnost za mokra s dočasným nebo dlouhodobým účinkem spolu s aditivy, zlepšujícími pevnost za sucha, jejichž účelem je řídit odolnost proti uvolňování vláken a zabraňovat snižování pevnosti, způsobenému použitím chemických změkčovacích prostředků, pokud k němu dochází. Překvapivě bylo zjištěno, že kombinace aditiv zlepšujících pevnost za mokra s dočasným nebo dlouhodobým účinkem a aditiv zlepšujících pevnost za sucha, zlepšuje retenci chemické změkčovací kompozice v papíru. Tím je zvyšována měkkost vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky. V důsledku tohoto zvýšení měkkosti dochází dále ke zvýšení jedné nebo více těchto vlastností: poddajnosti papíru, slip-stick koeficientu a/nebo fyziologické hladkosti povrchu (viz Ampulski a kol. Proceedings of the International Paper Physics Conference, sv. 1, str. 19 až 30 (1991), zde uvedeno jako odkaz). Zvýšená retence změkčovadla má za následek jen malý nebo žádný dodatečný pokles pevnosti oproti pevnosti tenkého papíru na papírové kapesníky, který neobsahuje kombinaci pojiv. To má za následek maximalizaci změkčujícího účinku s minimálním dodatečným negativním vlivem na výrobek a na způsob jeho výroby.

Předmětem tohoto vynálezu je měkký vícevrstvý nasáklivý tenký papír na papírové kapesníky, který se vyznačuje odolností proti uvolňování vláken.

Předmětem tohoto vynálezu je dále způsob přípravy měkkého vícevrstvého nasáklivého tenkého papíru na papírové kapesníky, který se vyznačuje odolností proti uvolňování vláken.

Stručný popis vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je měkký vícevrstvý nasáklivý tenký papír na papírové kapesníky, který se vyznačuje odolností proti uvolňování vláken a který sestává z celulózových vláken a obsahuje chemické změkčovací kompozice a kombinaci pojiv, za mokra s dlouhodobými nebo dočasnými zvyšujícím pevnost za sucha. Chemická změkčovací kompozice je tvořena směsí

a) 0,01 % až 3 % kvartérní amoniové soli obecného vzorce zvyšujících pevnost účinky, s pojivém

R2 Ri

N*

X'

R2 Ri kde substituenty R₂ jsou alkyly C^-Cg a hydroxyalkyly nebo jejich směsi, substituenty R-j^ jsou uhlovodíkové zbytky C₁₄-C₂₂nebo jejich směsi, X“ je vhodný anion, a

b) 0,01 až 3,0 % vodorozpustné polyhydroxysloučeniny, zvolené s výhodou ze skupiny, sestávající z glycerolu, polyglycerolů s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 150 až 800 a polyethylenglykolů a polylpropylenglykolů s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 200 až 1000.

S výhodou je hmotnostní poměr kvartérních amoniových a polyhydroxysloučenin 1,0:0,1 až 0,1:1,0. Bylo zjištěno, že chemická změkčovací kompozice je účinnější, jsou-li polyhydroxysloučenina a kvartérní amoniová sloučenina před přidáním do zanášky nejdříve navzájem smíseny při teplotě alespoň 56 °C.

Příklady kvartérních amoniových sloučenin, vhodných pro použití podle tohoto vynálezu, jsou známé dialkyldimethylamoniové soli jako dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje (DiTallow DiMethyl Ammonium Chloride - DTDMAC), dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje (DiTallow DiMethyl Ammoniu Methyl Sulfáte

- DTDMAMS), dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje (Di(Hydorgenated)Tallow DiMethyl Ammonium Methyl Sulfáte

- DHTDMAMS), dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje (Di(Hydorgenated)Tallow DiMethyl Ammonium Chloride - DHTDMAC).

Příklady polyhydroxysloučenin, vhodných pro použití podle tohoto vynálezu, jsou glycerol, polyglyceroly s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 150 až 800 a polyethylenglykoly s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 200 až 1000, přičemž jsou preferovány polyethylenglykoly s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 200 až 600.

Termín pojivo se týká různých aditiv, zvyšujících pevnost za sucha a za mokra a aditiv zvyšujících nasáklivost, používaných v příslušné oblasti techniky. Tyto materiály zvyšují odolnost proti uvolňování vláken tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu a působí proti snížení pevnosti v tahu, způsobeného chemickými změkčovacími kompozicemi. Příklady vhodných pojiv jsou pojivá dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra (např. karboxymethylcelulóza dodávaná firmou Hercules lne. Wilmington DE, a přípravek Redibond 5320, dodávaný National Starch and Chemical Corporation, Bridgewater NJ).

Výrobky z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu obsahují 0,01 až 3,0 % pojivá, zvyšujícího pevnost za mokra s krátkodobými a/nebo dlouhodobými účinky a 0,01 až 3,0 % pojivá, zvyšujícího pevnost za sucha.

Bez zkoumání fyzikální podstaty příslušného jevu je možno kvartérní amoniové sloučeniny, používané jako změkčovadla, považovat za účinné prostředky snižující které způsobují zánik vodíkových vazeb tvořícími jednotlivá vlákna. Současně vodíkových vazeb působením změkčovadla a vznik chemických vazeb působením pojiv zvyšujících pevnost za mokra a za sucha, snižuje celkovou hustotu vazeb v materiálu tenkého papíru na papírové kapesníky bez toho, že by docházelo ke snížení pevnosti a odolnosti proti uvolňování vláken. Snížená hustota vazeb způsobuje, že materiál je celkově méně tuhý a jeho povrch je měkčí. Důležitými veličinami, charakterizujícími změny těchto fyzikálních vlastností jsou FFE-index (Carstens), celková poddajnost papíru, slip-stick koeficient a/nebo fyziologická hladkost povrchu (viz Ampulski a kol. Proceedings of the International Paper Physics Conference, sv. 1, str. 19 až 30 (1991), zde uvedeno jako odkaz).

Stručně vyjádřeno jsou jednotlivými stupni způsobu výroby soudržnost vláken, mezi molekulami, probíhající zánik vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu příprava jednovrstvé nebo vícevrstvé zanášky ze zmíněných komponent, nanesení této zanášky na děrovaný povrch jako je podélné síto papírenského stroje a odstranění vody z z takto nanesené zanášky. Výsledný jemný jednovrstvý nebo vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky je kombinován s další vrstvou nebo s dalšími vrstvami tenkého papíru na papírové kapesníky za vzniku vícevrstvé struktury

Podrobný popis vynálezu

Přestože po tomto popisu následují patentové nároky, ve kterých je přesně vyjádřen a definován předmět tohoto vynálezu, lze předpokládat, že tento vynález je možno lépe pochopit z následujícího podrobného popisu a připojených příkladů provedení vynálezu.

Slovní spojení odolnost proti uvlolňování vláken, jak je užíváno v tomto dokumentu, znamená schopnost produktu zhotoveného z vláken, udržovat soudržnost, a to i za mokra. Vyjádřeno jinými slovy, čím je vyšší soudržnost vláken, tím je nižší náchylnost výrobku k uvolňování vláken.

Termín pojivo, jak je užíván v tomto dokumentu, se týká různých aditiv, zvyšujících pevnost za sucha a za mokra a aditiv pro zvýšení nasáklivosti, používaných při výrobě papíru.

Termín vodorozpustný, jak je používán v tomto dokumentu, se týká materiálů, jejichž rozpustnost ve vodě je alespoň 3 % při 25 °C.

Slovní spojení tenký papír na papírové kapesníky, papírový pás, list papíru a výrobek z papíru se týkají papíru vytvářeného postupem, spočívajícím v přípravě jednovrstvé nebo vícevrstvé vodné zanášky ze zmíněných komponent, nanesení této zanášky na děrovaný povrch jako je podélné síto papírenského stroje a odstranění vody z takto nanesené zanášky působením gravitace nebo odsátím pomocí sníženého tlaku se současným stlačováním nebo bez něj a odpařením vody.

Slovní spojení vodná zanáška, jak je používáno v tomto dokumentu, znamená vodnou suspenzi vláken, ze kterých je vytvářen papír a dále uvedených látek.

Slovní spojení vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky, vícevrstvý papírový pás, vícevrstvý list papíru a vícevrstvý výrobek z papíru se týkají papíru vytvářeného postupem, spočívajícím v přípravě jednovrstvé nebo vícevrstvé vodné zanášky, s výhodou obsahující různé typy vláken, kterými obvykle jsou dlouhá vlákna z měkkého dřeva a poměrně krátká vlákna ze dřeva tvrdého, přičemž každá z vrstev je s s výhodou vytvářena nanesením zředěné suspenze vláken o určitém složení na jedno nebo více děrovaných sít papírenského stroje. Po vytvoření vrstev na jednotlivých sítech jsou tyto vrstvy (za mokra) kombinovány a tím je vytvářen vrstvený pás.

Slovní spojení výrobky z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky se týká tenkého papíru, sestávajícího alespoň ze dvou vrstev. Každá z těchto hlavních vrstev je vytvářena z papírového pásu, složeného z jedné nebo více elementárních vrstev. Tyto vícevrstvé struktury jsou vyráběny spojováním jednotlivých papírových pásů lepením nebo vtlačováním vzorů.

Prvním krokem způsobu popsaného v tomto dokumentu je příprava vodné zanášky. Tato zanáška je složena z vláken buničiny (dále občas zmiňovaných jako dřevná buničina) a ze směsi alespoň jedné kvartérní amoniové soli, jedné polyhydroxysloučeniny a kombinace aditiva zvyšujícího pevnost za mokra a aditiva zvyšujícího pevnost za sucha. Všechny tyto látky jsou dále popsány.

Předpokládá se, že dřevná buničina o různém složení bude obsahovat různá vlákna buničiny, používaná v postupech podle tohoto vynálezu. Je však možné rovněž použít jiné vláknité buničiny jako je bavlněný lintr, bagasa, umělé hedvábí atd. Dřevnými buničinami, používanými při postupech podle tohoto vynálezu, mohou být chemické buničiny jako sulfátová a sulfitová buničina, mechanické buničiny včetně mletého dřeva, themomechanické vlákniny, chemicko-thermomechanické vlákniny (Chemi-ThermoMechanical Pulp - CTMP). Mohou být použity buničiny získané z listnatých i jehličnatých stromů.

Lze použít buničin z tvrdého i měkkého dřeva, jakož i jejich směsí. Slovní spojení buničina z tvrdého dřeva je používáno v tomto dokumentu pro označení vláknitých buničin, získaných z dřevné substance z listnatých dřevin (angiosperms), zatímco buničinami z měkkého dřeva se rozumí buničiny získané z jehličnatých stromů (gymnosperms). Buničiny z tvrdého dřeva, jako například z eukalyptu, jsou zvláště vhodné jako materiál vnějších vrstev dále popsaného vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky, zatímco severní sulfátová buničina z měkkého dřeva je s výhodou používána pro vnitřní vrstvu (vrstvy) vícevrstvého systému. Pro použití při postupech podle tohoto vynálezu jsou rovněž vhodná vlákna z recyklovaného papíru, která mohou obsahovat všechny shora popsané druhy vláken, jakož i složky, které nemají vláknitý charakter, jako jsou plniva a adheziva, používané jako pomocné látky při výrobě papíru.

Chemické zmékčovací kompozice

Podstatnými složkami při provádění postupů podle tohoto vynálezu jsou smési kvartérních amoniových sloučeniny a polyhydroxysloučenin. Poměr kvartérní amoniové látky k polyhydroxysloučenině je 1,0:0,1 až 0,1:1,0, s výhodou je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny 1,0:0,3 až 0,3:1,0, výhodněji je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny 1,0:0,7 až 0,7:1,0, tento poměr však může být proměnlivý v závislosti na molekulové hmotnosti příslušné polyhydroxysloučeniny a/nebo kvartérní amoniové soli.

Dále jsou podrobně popsány jednotlivé typy těchto látek.

Kvartérní amonivé sloučeniny

Chemická zmékčovací kompozice je tvořena směsí 0,01 hmot. % až 3,00 hmot. %, s výhodou 0,01 hmot. % až 1,00 hmot. % kvartérní amoniové soli obecného vzorce (viz další strana):

R2 Ri

N*

X'

R2 Ri kde R-j_ jsou uhlovodíkové zbytky C₁₄~C₂₂ ^s výhodou uhlovodíkové zbytky, odvozené od mastných kyselin hovězího loje, substituenty R₂ jsou alkyly nebo hydroxyalkyly C₁-C₆ nebo jejich směsi, X“ je vhodný anion, kterým může být halogenidový anion (např. chlorid nebo bromid), nebo methylsulfátový anion. Jak je popsáno v kompendiu Industrial Oil and Fat Products (Bailey), Ed. Swern, 3. vydání, John Wiley and Sons, New York 1994, je hovězí lůj přírodní materiál s proměnlivým složením. Z tabulky 6.13 ve shora uvedené publikaci vyplývá, že 78 % nebo více mastných kyselin hovězího loje obsahuje 16 nebo 18 uhlíkových atomů. Obvykle jsou mastné kyseliny, obsažené v hovězím loji, z více než poloviny nenasycené mastné kyseliny, především se jedná postupech podle tohoto vynálezu jsou o kyselinu olejovou. Při použitelné syntetické a přírodní loje. R-]_ jsou s výhodou uhlovodíkové zbytky C₁₆-C_lg, nejvýhodněji je nerozvětvený alkyl C_lg. Substituenty R₂ jsou s výhodou methyly, X~ je chlorid nebo methylsulfátový anion.

Příklady kvartérních amoniových sloučenin, vhodných pro použití podle tohoto vynálezu, jsou známé dialkyldimethylamoniové soli jako dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje, dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od karboxylových kyselin hovězího loje, dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje a dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje, který je preferovanou látkou používanou pro tyto účely. Tuto ' TM možno získat pod obchodním názvem Varisoft 137 látku je od firmy

Witco Comp. Inc., Dublin, Ohio. Chemická změkčovací kompozice obsahuje jako podstatnou složku 0,01 hmot. % až 3,00 hmot. %, s výhodou 0,001 hmot. % až 1,00 hmot. %, vodorozpustné polyhydroxysloučeniny .

Příklady polyhydroxysloučenin, vhodných pro použití při postupech podle tohoto vynálezu, jsou glycerol, polyglyceroly s hmotnostními průměry molekulových hmotností 150 až 800 a polyethylengylkoly a polypropylenglykoly s průměry molekulových hmotností 200 až 4000, s výhodou 200 až 1000, nejvýhodněji 200 až 600. Mohou být rovněž použity směsi uvedených polyhydroxysloučenin. Takovými směsmi jsou například směsi glycerolu a polyethylenglykolu s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 200 až 1000, výhodněji 200 až 600. S výhodou je poměr glycerolu k polyethylenglykolu v těchto směsích 10:1 až 1:10.

Zvláště výhodnou polyhydroxysloučeninou je polyoxyethylen s hmotnostním průměrem molekulových hmotností blízkým 4000. Tuto látku je možno získat od firmy Union Carbide Company of Danbury, Connecticut, pod obchodním označením PEG-400.

Zde popsané chemické změkčovací kompozice, t.j. směsi kvartérních amoniových sloučenin a polyhydroxysloučenin, jsou před přidáním do suspenze vláken pro výrobu papíru s výhodou zředěny na vhodnou koncentraci za tvorby disperze směsi kvartérní amoniové soli a polyhydroxysloučeniny. Zředěné změkčovací kompozice mohou být rovněž přidávány na vhodném místě mokrého konce papírenského stroje před podélným sítem nebo před tvorbou listu. Případné přidání shora popsané chemické změkčovací kompozice, následující až po vytvoření papírového pásu a před sušením tohoto pásu, rovněž dodávají materiálu výraznou měrou měkkost a zlepšují pevnost za mokra, a jsou tedy bezpochyby rovněž součástí předmětu tohoto vynálezu.

Bylo zjištěno, že chemická změkčovací kompozice je účinnější, jsou-li kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny nejdříve smíseny a poté přidány do zanášky. S výhodou používanou metodou, která je dále podrobně popsána v příkladu 1, je zahřátí polyhydroxysloučeniny na teplotu 88 °C a následující přidání kvartérní amoniové sloučeniny k horké polyhydroxysloučeniné za sloučeniny proměnlivý alkyly, vzniku homogenní kapaliny. Hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny k polyhydroxysloučenině je 1,0:0,1 až 0,1:1,0, s výhodou je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny 1,0:0,3 až 0,3:1,0, výhodněji je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxy1,0:0,7 až 0,7:1,0 Tento poměr však může být v závislosti na molekulové hmotnosti příslušné polyhydroxysloučeniny a/nebo kvartérní amoniové soli. Překvapivě bylo zjištěno, že adsorpce polyhydroxysloučeniny na papír se podstatně zvyšuje, je-li polyhydroxysloučenina předem smísena s kvartérní amoniovou solí a přidána k papíru shora popsaným způsobem.

Důležité je, že adsorpce nastává při koncentracích a v časových intervalech, které jsou použitelné v technologickém procesu výroby papíru. Aby bylo možno lépe pochopit překvapivé vysokou retenci polyhydroxysloučeniny na papír, byly za pomoci fyzikálních metod studovány kapalné směsi a dimethyldialkylamoniummethylsulfátu s hydrogenovaných karboxylových kyselin a polyethylenglykolu 400.

Bez teoretických úvah, týkajících se fyzikální podstaty příslušných jevů a bez jakéhokoliv omezování předmětu tohoto vynálezu, je v dalším textu poskytnuto vysvětlení zvýšené adsorpce polyhydroxysloučenin v přítomnosti kvartérních amoniových sloučenin.

Informace o fyzikálním stavu komerčně dostupné směsi DHTDMAMS R₂N⁺(CH₃)₂CH₃OSO₃“ (dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje) a DODMAMS je získávána rentgenoskopickou analýzou a pomocí NMR (nukleární magnetická rezonance). Hlavní složkou DHTDMAMS je dioktadecyldimethylamoniummethylsulfát (CygH₃₇)₂N⁺(CH₃)₂CH₃OSO₃”, (DiOctadecyl DiMethyl Ammonium Methyl

Sulfáte - DODMAMS) a ve vztahu ke komerčně dostupné směsi je modelovou sloučeninou. Vhodné je studovat nejprve DODMAMS a teprve poté složitější komerčně dostupnou směs DHTDMAMS.

V závislosti na teplotě může DODMAMS existovat ve kterémkoliv ze dvou fázových stavů, kterými jsou polymerní krystalické stavy vodné disperze odvozenými od hovězího loje (DHTDMAMS) (Xa a Χβ). Krystalická fáze Χβ existuje v od teplot nižších než než je teplota místnosti do 47 °C. Při této teplotě přechází do na polymorfní krystalickou fázi Xa, která při 72 °C přechází na kapalně krystalickou fázi. Ta je při 150 °C transformována na izotropní kapalinu. Lze předpokládat, že vlastnosti DHTDMAMS budou analogické vlastnostem DODMAMS s tím rozdílem, že teploty fázových přechodů budou nižší a příslušné teplotní intervaly budou širší. Tak například nastává přechod krystalické fáze Χβ na krystalickou fázi Xa u DHDTMAMS při 47 °C, místo 27 °C pro DODMAMS. Kalorimetrická data nasvědčují dále tomu, že u DHTDMAMS probíhá na rozdíl od DODMAMS několik přechodů mezi kapalně-krystalickými fázemi. Nejvyšší teplotní interval těchto přechodů začíná při 56 °C, což je v dobrém souladu s krystalografickými údaji.

Vlastnosti dioktadecyldimethylamoniumchloridu (DiOctadecyl DiMethyl Ammonium Chlorid - DODMAC) se výrazně liší od vlastností DODMAMS v tom, že tato sloučenina neexistuje ve formě kapalně-krystalické fáze (viz Laughlin a j., Physical Science of the Dioctadecyldimethylammonium Chloride - Water System, Equilibrium Phase Behaviour, Journal of Physical Chemistry, sv. 94, str. 2546-2552, 1990). Lze vsak předpokládat, že tento rozdíl nemá výrazný vliv na použití této sloučeniny (nebo z komerčního hlediska analogické sloučeniny DHTDMAC) při popisovaném použití pro úpravu papíru.

Směsi DHTDMAMS s PEG-400

Byla studována směs těchto látek v poměru 1:1. Bylo zjištěno, že DODMAMS a PEG jsou nemísitelné při vyšších teplotách, při kterých existují ve formě dvou kapalných fází. Po ochlazení této kapalné směsi dojde k separaci kapalně-krystalické fáze. Tato studie prokázala, že ačkoliv jsou studované materiály nemísitelné při vyšších teplotách, stávají se mísitelnými ve formě kapalně-krystalické fáze fáze při teplotách nižších. Lze předpokládat, že při dalším ochlazování systému dochází k separaci krystalických fází z kapalně krystalické fáze a sloučeniny se znovu stávají nemísitelnými.

Na základě této studie lze tedy učinit závěr, že pro tvorbu dobrých disperzí DHTDMAMS a PEG-400 ve vodě je třeba, aby směs, která je zřeďována vodou, byla udržována v oblasti středních teplot, ve které jsou tyto dvě látky mísitelné.

Směsi DHTDMAC s PEG-400

Studie fázových stavů těchto dvou látek za použití metody postupného zřeďování ukazují, že jejich fyzikální chování je podstatně odlišné od DHTDMAMS. Nebyly zjištěny kapalné krystaly. Tyto látky jsou mísitelné jako kapaliny v širokém intervalu teplot, což ukazuje, že z těchto směsí mohou být v v odpovídajících teplotních intervalech připraveny disperze. Neexistuje horní a dolní mez mísitelnosti.

Příprava disperzí

Disperze kteréhokoliv z těchto materiálů mohou být připravovány zředěním jejich směsi, udržované při teplotě, při které jsou polyhydroxysloučenina a kvartérní amoniová sloučenina vzájemně mísitelné, vodou. Není podstatné, zda tyto látky jsou mísitelné jako kapalně-krystalická fáze (jako v případě DHTDMAC), nebo jako kapalná fáze (jako v případě DHTDMAC). DHTDMAMS ani DHTDMAC nejsou rozpustné ve vodě, takže separátní rozpuštění jednotlivých látek by vedlo k vysrážení kvartérních amoniových solí. Obě kvartérní amoniové soli by se při vyšších teplotách vysrážely jako kapalně-krystalická fáze, bez ohledu na to, zda příslušné látky existují ve formě kapalné nebo kapalně-krystalické fáze. Polyhydroxysloučenina je rozpustná ve vodě ve všech poměrech a nedochází tedy k jejímu vysrážení.

Zkoumáním pomocí elektronové mikroskopie bylo zjištěno, že velikost částeček, přítomných v disperzích, je 0,1 až 1,0 mikrometrů a že tyto částečky se navzájem značně liší svou strukturou. Tvar některých z nich je plochý, zatímco jiné existují ve formě váčků. Stěny všech těchto částeček jsou tvořeny membránami ve formě molekulárních dvojvrstev. Molekuly v těchto molekulárních dvojvrstvách jsou uspořádány tak, že jedním koncem jsou orientovány směrem k vodné fázi, opačné konce jsou obráceny k sobě navzájem.

Předpokládá se, že PEG je s těmito částečkami asociován. Aplikací takto připravených disperzí na papír dochází k navázání kvartérních amoniových solí na papír, které silně podporuje adsorpci polyhydroxysloučenin na papír a způsobuje žádané zvýšení měkkosti při zachování smáčenlivosti.

Fyzikální stav disperzí

Jsou-li shora popsané disperze ochlazeny, může docházet k částečné krystalizací materiálu uvnitř těchto koloidních částic. Je však pravděpodobné, že k dosažení rovnovážného stavu je třeba dlouhého času (může se jednat i o měsíce), takže membrány těchto částeček, které přicházejí do styku s papírem, jsou v neuspořádaném stavu.

Předpokládá se, že váčky obsahující DHTDMAMS a PEG jsou při sušení vláknitého celulozového materiálu rozrušovány. Jakmile dojde k rozrušení váčku, může většina PEG proniknout dovnitř celulózových vláken, což způsobí zvýšení poddajnosti vláken. Důležité je, že část PEG zůstane na povrchu vláken a tím zvyšuje rychlost absorpce do materiálu vláken. V důsledku iontových interakcí zůstává větší část DHTDMAMS na povrchu celulózových vláken a tím zlepšuje pocit při styku s papírem a jeho měkkost.

Pojivá zvyšující pevnost za mokra

V postupech podle tohoto patentu jsou používána pojivá dlouhodobě a/nebo dočasně zlepšující pevnost za mokra v koncentracích 0,01 až 3,0 hmot. %, s výhodou v koncentracích 0,01 až 1,0 hmot. %.

A. Pojivá dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra

Pojivá dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra jsou zvolena ze skupiny těchto látek: polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice, polyakrylamidy, styren-butadienové latexy, desolubilizovaný polyvinylalkohol, močovinoformaldehydové pryskyřice, polyethyleniminy, chitosanové polymery a směsi uvedených látek.

S výhodou jsou pojivá dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra zvolena ze skupiny těchto látek: polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice, polyakrylamidové pryskyřice a jejich směsi. Pojivá dlouhodobě zvyšující pevnost zvyšují odolnost proti uvolňování vláken a rovněž působí proti ztrátě pevnosti, pokud by tato τ důsledku přítomnosti chemických ztráta pevnosti nastávala v změkčovacích kompozic.

Polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice, zvyšující pevnost pryskyřice jsou za mokra, které se kationtové ukázaly být obzvlášť dobře použitelnými. Vhodné typy těchto pryskyřic jsou popsány v patentu USA č. 3 700 623, vydaném 24. října 1972, a v patentu USA č. 3 772 076, vydaném 13. listopadu 1973, jejichž autorem je v obou případech Keim a které jsou zde uvedeny jako odkaz. Polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice mohou být získány od firmy Herkules Inc., Wilmington, Delaware, která je dodává pod obchodním názvem Kymene 557H.

Jako pryskyřice zlepšující pevnost za mokra nalezly rovněž uplatnění polyakrylamidové pryskyřice. Tyto pryskyřice jsou popsány v patentech USA č. 3 556 932, autor Coscia a kol., vydaném 19. ledna 1971 ač. 3 556 933, autor Williams a kol., vydaném rovněž 19. ledna 1971, které jsou zde uvedeny jako odkaz. Polyakrylamidové pryskyřice mohou být získány od firmy Cyanamid Co, Stanford, Connecticut, která jednu z těchto pryskyřic dodává pod obchodním názvem Pařez™ 631 NC.

Dalšími vodorozpustnými kationtovými pryskyřicemi, které nacházejí uplatnění při postupu podle tohoto vynálezu jako pryskyřice zvyšující pevnost za mokra, jsou močovinoformaldehydové pryskyřice a melaminoformaldehydové pryskyřice. Běžnými funkčními skupinami těchto pryskyřic jsou funkční skupiny, obsahující dusík jako jsou aminoskupiny a methylolové skupiny vázané na dusík. V postupech podle tohoto vynálezu mohou být rovněž použity polyethyleniminové pryskyřice.

B. Pojivá krátkodobě zvyšující pevnost za mokra

Pokud je třeba krátkodobé zvýšení pevnosti za mokra, může být pojivo zvoleno ze skupiny pryskyřic krátkodobě zvyšujících pevnost za mokra na bázi škrobu, sestávající z kationtových dialdehydových pryskyřic na bázi škrobu (jako je Caldas vyráběný japonskou firmou Carlet, nebo Cobond 1000 vyráběný firmou National Starch) a/nebo pryskyřice popsané v patentu USA č. 4 981 557, autor Bjorkquist, vydaném 1. ledna 1991 a zde uvedeném jako odkaz.

Pojivá zvyšující pevnost za sucha

V postupu podle tohoto vynálezu je používáno 0,01 až 3,0 hmot. %, s výhodou 0,01 až 1,0 hmot. % aditiva zvyšujícího pevnost za sucha, zvoleného z této skupiny látek: polyakrylamid (jako např. kombinace přípravků Cypro 514 a Accostrength 711, vyráběných firmou American Cyanamid, Wayne, NJ), škrob (jako např. Redibond 5320 a 2005, vyráběné National Starch and Chemical Company, Bridgewater, NJ), polyvinylalkohol (jako např. Airvol 540, vyráběný firmou Air Products lne Allentown, PA), guarová pryskyřice nebo karubová guma a/nebo karboxymethylcelulóza (jako například CMC, výrobce Herkules lne., Wilmington, DE). S výhodou jsou aditiva zvyšující pevnost za sucha vybrána ze skupiny sestávající z karboxymethylcelulózových pryskyřic, nemodifikovaných pryskyřic na bázi škrobu a jejich směsí. Aditiva zvyšující pevnost za sucha, zvyšují odolnost proti uvolňování vláken a působí proti snížení pevnosti, pokud by nastala v důsledku použití chemických změkčovacích kompozic.

Škrob vhodný pro použití při postupu podle tohoto vynálezu se obecně vyznačuje rozpustností ve vodě a hydrofilitou. Příklady škrobových materiálů jsou škrob získávaný z kukuřice a bramborový škrob. Tímto však nemá být omezen předmět tohoto vynálezu, týkající se použití vhodných škrobových materiálů. Zvláště vhodným je voskovítý kukuřičný škrob, který je znám pod názvem amiokový škrob. Amiokový škrob se liší od běžných kukuřičných škrobů tím, že je to v podstatě amylopektin, zatímco běžný kukuřičný škrob obsahuje vedle amylopekttinu amylózu. Různé specifické vlastnsti amiokového škrobu jsou popsány v článku Η.H.Shopmeyer, Amioca - The Starch from Waxy Corn, Food Industries, prosinec 1945, str. 106-108, (odpovídá str. 1476-1478 příslušného ročníku). Škrob může být v granulované nebo práškovité formě, granulovaná forma je však preferována. Škrob je s výhodou dostatečně vařen, aby se dosáhlo zbotnání granulí. Ještě výhodněji jsou granule škrobu zbotnány bezprostředně před dispergací. Tyto vysoce zbotnalé granule jsou označovány jako zcela vařené. Podmínky pro dispergaci se obecně liší v závislosti na velikosti granulí škrobu, na krystalinitě granulí, a na množství amylózy, obsažené ve škrobu. Zcela vařený amiokový škrob může být například připraven zahřátím vodné suspenze granulí škrobu na přibližně 88 °C po dobu 30 až 40 minut. Jinými příklady látek na bázi škrobu, které mohou být užity, jsou modifikiované kationtové škroby, například škroby obsahující aminoskupiny a methylolové skupiny vázané na dusík, které jsou dodávány National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey). Tyto modifikované škroby jsou používány hlavně jako látky přidávané do zanášky pro zvýšení pevnosti za sucha a za mokra. Vzhledem k tomu, že tyto modifikované škroby jsou dražší než škroby nemodifikované, je preferováno použití nemodifikovaných škrobů.

Způsoby použití jsou stejné jako v předchozím případě, kdy byla popsáno použití jiných aditiv s výhodou přidáním k zanášce před jejím vysoušením, sprejováním a případně i potiskováním, které je však méně výhodné. Pojivo může být přidáváno k pásu tenkého papíru na papírové kapesníky separátně, zároveň s chemickou změkčovací kompozicí, před přidáním této kompozice nebo po něm.

Je třeba, aby bylo přidáno účinné množství kombinace prostředku zvyšujícího pevnost za mokra s dlouhodobými a/nebo krátkodobými účinky a prostředku zvyšujícho pevnost za sucha, s výhodou kombinace prostředku zvyšujícho pevnost za mokra, jako p

je Kymene 557H a prostředku zvyšujícího pevnost za sucha, jako je karboxymethylcelulóza, a tím byla zvýšena odolnost proti uvolňování vláken a soudržnost vláken ve srovnání s jinak stejným pásem tenkého papíru na papírové kapesníky, který však nebyl upravován. S výhodou je obsah pojiv v suchém pásu tenkého papíru na papírové kapesníky 0,01 až 3,0 hmot. %, s výhodou je tento obsah 0,1 až 1,0 hmot. %..

Druhým stupněm postupu podle tohoto vynálezu je nanášení jednovrstvé nebo vícevrstvé zanášky, obsahující jako aditiva shora uvedené chemické změkčovací kompozice a pojivá, na děrovaný povrch a třetím stupněm je odstranění vody z této zanášky. Způsob, kterým mohou být provedeny tyto dva kroky, je odborníkům v příslušné oblasti dobře znám. Preferovaná provedení vícevrstvých tenkých papírů na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu obsahují 0,01 až 3,0 hmot. %, s výhodou 0,1 až 1,0 hmot. %. chemické změkčovací kompozice a pojivá. Získaný jednovrstvý nebo vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky se kombinuje s jedním nebo dvěma dalšími tenkými papíry z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky.

Postup podle tohoto vynálezu je obecné použitelný pro vícevrstvé papíry na papírové kapesníky upravované stlačováním pomocí plstěnců, vícevrstvé tenké papíry na papírové kapesníky se vlačovaným profilem a vícevrstvé nestlačované tenké papíry na papírové kapesníky. Vrstvené tenké papíry na papírové kapesníky, připravované postupem podle tohoto vynálezu, mohou sestávat z jedné nebo více hlavních vrstev. Konstrukce výrobků z tenkého papíru na papírové kapesníky jsou popsány v patentu USA č. 3 994 771, autor Morgan Jr. a kol., vydaném 30. listopadu 1976, který je zde uveden jako připravovaná kompozitní struktura dvěma nebo třemi vrstvami zanášky, které obvykle obsahují různé druhy vláken. Tyto vrstvy jsou obvykle vytvářeny nanášením oddělených proudů zředěných suspenzí vláken, přičemž těmito vlákna jsou zpravidla poměrně dlouhá vlákna měkkého dřeva a poměrně krátká vlákna tvrdého dřeva a je použit postup pro výrobu vícevtrstvých tenkých papírů na papírové kapesníky na jednom nebo více nekonečných děrovaných sítech. Jsou-li jednotlivé pásy papíru nejprve vyrobeny na oddělených sítech, zkombinují se (za mokra) tyto jednotlivé pásy za vzniku vícevrstvého kompozitního papírového pásu. Povrch takto získané vrstvené struktury je poté dále upravován přitisknutím na sušicí odkaz. Obecně je za mokra absorbčního papíru tvořena a potiskovací tkaninu s otvory, načež je tato struktura na zmíněné tkanině předsušena způsobem, který je součástí výroby papíru s malou hustotou. Vrstvená struktura může mít oddělené části s různým typem vlákniny, nebo může být obsah vláken v příslušných vrstvách v podstatě stejný. Vrstvený tenký papír na papírové kapesníky má s výhodou plošnou hmotnost 10 g/m² až

O *5 g/m , hustotu 0,60 g/cm^J nebo nižší. Nejvýhodnější je hustota v rozmezí 0,04 až 0,20 g/cm³.

V preferovaném provedení tohoto vynálezu jsou tenké papíry na papírové kapesníky vyráběny z vícevrstvého papírového pásu způsobem popsaným v patentu USA č. 4 300 981, autor Carstens, vydaném 17 listopadu 1981, který je zde uveden jako odkaz. Podle Carstense má takový papír vysoký stupeň subjektivně pociťované měkkosti v důsledku toho, že je vícevrstvý a jeho vrchní vrstva osahuje alespoň 60 %, s výhodou alespoň 85 % nebo více krátkých vláken z tvrdého dřeva, že má hodnotu HTR-textury (HTR - Human Textuře Response) povrchové vrstvy 1,0 nebo nižší, s výhodou 0,7 nebo nižší a nejvýhodněji 0,1 nebo nižší, že má hodnotu FFE-indexu (FFE - Free Fiber End) povrchové vrstvy 60 a vyšší, s výhodou 90 a výšší. Součástí způsobu výroby takového papíru je krok, při kterém je rozrušováno dostatečné množství vazeb mezi krátkými vlákny tvrdého dřeva, čímž je způsobeno, že vrchní vrstva obsahuje dostatečné množství volných konců vláken a dosáhne se požadovaního FFE-indexu vrchní vrstvy tenkého papíru na papírové kapesníky. Toto přerušení vazeb je dosaženo pomocí krepování za sucha tenkého papíru na papírové kapesníky z krepovacího povrchu, na který byla spolehlivě připevněna horní vrchní vrstva, přičemž toto krepování má být prováděno při suchosti obsahu sušiny (suchosti) alespoň 80 % s výhodou alespoň 95 %, Takovýto tenký papír na papírové kapesníky může být vyráběn za pomoci běžných plstěnců děrovaných nosných tkanin. Takový tenký papír na papírové kapesníky může mít relativně vysokou celkovou hustotu, to však není bezpodmínečně nutné.

Jednotlivé hlavní vrstvy výrobků z tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu jsou obvykle tvořeny alespoň dvěma superponovanými elementárními vrstvami, kterými jsou vnitřní vrstva a k ní přiléhájícící vnější vrstva. Vnější vrstvy jsou obvykle tvořeny základním vláknitým materiálem s vlákny o délce 0,2 mm až 1,5 mm. Těmito krátkými vlákny jsou obvykle vlákna z tvrdého dřeva, s výhodou eukalyptová vlákna. Jako materiál vnější vrstvy nebo jako příměs do vnitřní vrstvy mohou být použity rovněž levnější zdroje krátkých vláken jako vlákna sulfitové vlákniny thermomechanické vlákniny nebo chemothermomechanické vlákniny (CTMP), recyklovaná vlákna a směsi těchto vláknitých materiálů. Vnitřní vrstva s výhodou sestává z primárního vláknitého materiálu, obsahujícího 60 hmot.% a více relativně dlouhých vláken, o délce alespoň 2,0 mm. Těmito dlouhými vlákny jsou obvykle vlákna z měkkého dřeva, s výhodou vlákna severní sulfátové buničiny.

V preferovaném provedení tohoto vynálezu jsou výrobky z vícevrstvého jemného papíru vyráběny alespoň ze dvou navzájem se překrývajících hlavních vrstev, z nichž každá je dále tvořena více elementárními vrstvami. Tak například může být dvouvrstvý tenký papír na papírové kapesníky, jehož jednotlivé hlavní vrstvy jsou složeny vždy ze dvou elementárních vrstev, být vyroben překrytím prvé hlavní vrstvy, složené ze dvou elementárních vrstev, druhou vrstvou, složenou rovněž ze dvou elementárních vrstev. Vnější vrstva je s výhodou tvořena krátkými vlákny ze tvrdého dřeva, vnitřní vrstva je s výhodou tvořena dlouhými vlákny z měkkého dřeva. Tyto dvě vrstvy jsou kombinovány tak, že krátká vlákna v obou vrstvách jsou na vnější straně těchto vrstev a dlouhá vlákna na jejich vnitřní straně. Vyjádřeno jinými slovy, vytvářejí vnější elementární vrstvy každé z vrstev výrobku vnější povrch tenkého papíru, zatímco vnitřní vrstvy se nacházejí uvnitř tototo výrobku, obráceny k sobě navzájem.

Obrázek 1 je schematickým výrobku z tenkého papíru na znázorněním řezu dvouvrstvého papírové kapesníky podle tohoto vynálezu, jehož každá hlavní vrstva je tvořena dvěma elementárními vrstvami. U dvouvrstvého papírového pásu 20, znázorněného na obr. 1, je každá z jeho dvou překrývajících se hlavních vrstev 15 dále složena z jedné vnitřní elementární vrstvy 19 a z jedné vnější elementární vrstvy 18. Vnější elementární vrstvy 18 jsou složeny převážně z krátkých papírotvorných vláken 16., zatímco vnitřní elementární vrstvy 19 jsou složeny převážně z dlouhých papírotvorných vláken.

V alternativním preferovaném provedení tohoto vynálezu jsou vícevrstvé výrobky z jemného papíru tvořeny třemi překrývájícícmi se hlavními vrstvami, které již žádné elemntární vrstvy neobsahují. Každá z těchto vrstev je tvořena vlákny měkkého nebo tvrdého dřeva. S výhodou jsou materiálem vnějších vrstev krátká vlákna a materiálem vnitřních vrstvev vlákna dlouhá. Na obr. 2 je schematicky znázorněn řez třívrstvého výrobku z jemného papíru 10 podle tohoto vynálezu, jehož jednotlivé vzájemně se překrývající hlavní vrstvy nejsou již dále tvořeny vrstvami elementárními. Vnější hlavní vrstvy 11 jsou tvořeny převážně krátkými papírotvornými vlákny 16, zatímco vnitřní hlavní vrstva 12 je tvořena převážně dlouhými papírotvornými vlákny 17. Variace tohoto provedení (není znázorněna) spočívá v konstrukci, ve které obě vnější hlavní vrstvy jsou složeny vždy ze dvou elementárních superponovaných vrstev.

Z předchozího popisu by nemělo být vyvozováno, že tento vynález je omezen na dvouvrstvý tenký papír na papírové kapesníky, jehož každá vrstva je složena ze elementárních, případně na trojvrstvý papír kapesníky, jehož jednotlivé hlavní vrstvy již tvořeny elementárními vrstvami, a pod. Předětem tohoto vanálezu jsou všechny výrobky z tenkého papíru na papírové kapesníky, sestávajcí z jedné nebo více hlavních vrstev, přičemž každá z těchto vrstev může být dále složena z vrstev elementárních.

S výhodou je většina kvartérních amoniových sloučenin a polyhydroxysloučenin obsažena v alespoň z jedné z vnějších elementárních vrstev výrobku (nebo v jedné z vnějších hlavních vrstev třívrstvého výrobku), zhotoveného z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu. Výhodněji je většina kvartérních amonivých sloučenin a polyhydroxysloučenin obsažena v obou vnějších elementárních vrstvách výrobku podle tohoto vynálezu (nebo ve vnějších hlavních vrstvách třívrstvého výrobku). Bylo zjištěno, že chemická změkčovací kompozice je nejúčinnější, je-li přidána do vnějších elementárích vrstev nebo dvou vrstev na papírové nejsou dále do vnějších hlavních vrstev. Zde působí směs kvartérních amoniových sloučenin a polyhydroxysloučenin tak, že zvyšuje jak měkkost, tak absorpční schopnosti vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky. Na kompozice složená ze a polyhydroxysloučeniny obr. 1 a 2 je směsi kvartérní schematicky kroužky 14.. Z obr. 1 a 2 vyplývá, že většina chemické změkčovací kompozice 14 je obsažena ve vnějších elementárních vrstvách 18. a ve vnějších hlavních vrstvách 11.

Bylo však rovněž zjištěno, že odolnost proti uvolňování vláken vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky v důsledku přítomnosti kvartérních amoniových sloučenin a polyhydroxysloučenin klesá. Proto jsou pro snížení náchylnosti k uvolňování vláken a ke zvýšení pevnosti používána pojivá. S výhodou jsou pojivá obsažena ve vnitřní elementární vrstvě (nebo ve vnitřní hlavní vrstvě trojvrstvého materiálu) a alespoň jedna z těchto vnějších elementárních vrstev (nebo vnějších hlavních vrstev trojvrstvých materiálů) výrobku z tenkého papíru na papírové kapesníky obsahuje tato pojivá. Na obr. 1 a 2 jsou pojivá složící ke zvýšení ke krátkodobému nebo dlouhodobému zvýšení pevnosti za mokra znázorněna bílými kroužky 13 a pojivá sloužící ke zvýšení pevnosti za sucha jsou znázorněna čtverci s úhlopříčkymi 21. Z obr. 1 a 2 je zřejmé, že většina pojiv 13 a 21 je obsažena jak ve vnitřních elementárních vrstvách 19, tak ve vnitřních hlavních vrstvách 12.

Kombinace chemické zněkčující kompozice sestávající z kvartérní amoniové soli a z polyhydroxyloučeniny v kombinaci s pojivém poskytuje výrobky z tenkého papíru na papírové kapesníky, vyznačující se výbornou měkkostí, absorpčními schopnostmi a odolností proti uvolňování vláken. Účinnost zvyšuje selektivní přidání většiny chemické změkčovací kompozice do vnějších elementárních vrstev nebo do vnějších hlavních vrstev tenkého papíru na papírové kapesníky. Obvykle jsou pojivá rozptýlena v celém objemu jemného tenkého papíru, aby bylo dosaženo snížení stupně uvolňování vláken. Podobně jako u chemické změkčovací kompozice je však možné selektivně přidání pojivá do té části výrobku, kde je jeho přítomnost nejvíce chemická změkčovací amniové sloučeniny znázorněna tmavými

Nátoková skříň je vrstva zanášky na potřebná.

Postupy výroby tenkého papíru na papírové kapesníky s obvyklým způsobem ztlačování papírového pásu jsou známy z dosavadního stavu techniky. Tento papír je obvykle vyráběn nanesením zanášky na děrované formovací síto. Toto formovací síto je často nazýváno podélným sítem. Po nanesení zanášky na formovací síto dochází k vytvoření papírového pásu. Tento papírový pás je odvodňován přenesením na odvodňovací plstěnec a jeho stlačováním a sušením za zvýšené teploty. Technologické postupy a zařízení používaná při výrobě papírového pásu tímto způsobem jsou odborníkům v příslušné oblasti dobře známy. Při provádění obvykle používaného způsobu je přítomna zanáška o nízké koncentraci v tlakové nátokové skříni.

opatřena otvorem, kterým je vypouštěna tenká podélné síto a tím je vytvářen mokrý papírový pás. Tento papírový pás je potom obvykle odvodňován do té míry , že koncentrace vláken je 7 až 25 hmot. % (vztaženo k celkové hmotnosti papírového pásu), přičemž odvodnění se provádí pomocí odsávání a dále stlačováním, při kterém je pás vystaven tlaku působícímu proti protilehlým mechanickým prostředkům, například proti otáčejícím se válcům.

Odvodněný papírový pás je dále během jeho transportu stlačován a je sušen na bubnu vyhřívaném parou, který je nazýván sušič Yankee. Pás přecházející přes sušič Yankee může být vystavován tlaku vyvolávánemu mechanickými prostředky jako je protilehlý válcovitý buben. Současně může být na pás rovněž působeno podtlakem. Je možné i použití více sušičů Yankee, přičemž je případně možno papírový pás stlačovat mezi těmito jednotlivými bubnovými sušiči. Vznikající vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky je obvykle nazýván běžným stlačovaným vícevrstvým tenkým papírem na papírové kapesníky. Tento papír je obvykle označován jako stlačovaný, protože je podroben výraznému mechanickému stlačování za mokra a následujícímu sušení stlačených vláken.

Vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky s vytlačovaným vzorem se vyznačuje tím, že obsahuje poměrné velké oblasti s relativně nízkým stupněm stlačení a dále oblasti s vyšší sušicího profukovacího stlačováním pásu proti objemovou hmotností získané stlačováním, vytvářející vzorek. Oblasti s nízkou objemovou hmotností jsou rovněž nazývány polštářky a oblasti s vysokým stupněm stlačení jsou rovněž označovány klouby. Stlačené oblasti mohou být odděleny oblastmi s nízkou objemovou hmotností, nebo mohou být částečně nebo zcela spojeny. Způsoby výroby vícevrstvých tenkých papírů na papírové kapesníky s vytlačovaným vzorem jsou popsány v patentu USA č. 3 301 746, autoři Sanford a Sisson, vydaném 31. ledna 1967, v patentu USA č. 3 974 025, autor Peter G. Ayers, vydaném 10. srpna 1976, a v patentu USA c. 4 191 609, autor Paul D. Trokhan, vydaném 20. ledna 1987, které jsou zde všechny uvedeny jako odkazy.

Obecně jsou vícevrstvé tenké papíry na papírové kapesníky s vytlačovaným vzorem vyráběny nanesením zanášky na formovací síto jako je podélné síto, čímž se vytvoří mokrý papírový pás a poté přilačováním tohoto pásu proti výstupkům uspořádaným do vzorku. Tím jsou v mokrém papírovém pásu vytvářeny stlačené oblasti v místech, které odpovídají poloze výstupků. Zbývající část papírového pásu, která nebyla stlačena, se nazývá oblastí s nízkou objemovou hmotností. Objemová hmotnost těchto oblastí s nízkou objemovou hmotností může být dále snížena použitím tlaku kapaliny ve vakuovém zařízení nebo pomocí sušicího profukovacího zařízení. Papírový pás je odvodněn a případně předsušen takovým způsobem, aby v podstatě bylo zabráněno stlačení oblastí s nízkou objemovou hmotností. To se provádí za použití tlaku kapaliny ve vakuovém zařízení, nebo pomocí zařízení nebo případně mechanickým výstupkům tvořícím vzorek, přičemž oblasti s nízkou objemovou hmotností nejsou stlačovány. Operace, při kterých je prováděno odvodnění, případné předsušení a vytvoření oblastí s vyšší objemovou hmotností mohou být navzájem spojeny, nebo mohou být spojeny částečně, aby se snížil celkový počet výrobních operací. Po vytvoření oblastí s vyšší objemovou hmotností, odvodnění a případném předsušení se papírový pás úplně vysuší, s výhodou bez použití mechanického tlaku. S výhodou je 8 až 55 % vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky tvořeno klouby, jejichž objemová hmotnost je

2Ί

Friedberg a kol., vydaném č. 3 473 576, autor Amneus, se vytvoří a s výhodou alespoň 125 % objemové hmotnosti oblastí s nízkou objemovou hmotností.

Výstupky, vytvářející vzorek, jsou s výhodou tvořeny obtiskovací nosnou tkaninou, u které při působení tlaku výstupky jejího povrchu způsobují tvorbu oblastí se zvýšenou objemovou hmotností. Obtiskovací nosné tkaniny jsou popsány v patentu USA č. 3 301 746, autoři Sanford a Sisson, vydaném 31. ledna 1967, v patentu USA č. 3 821 068, autor Salvucci, Jr. a kol., vydaném 21. května 1974, v patentu USA č. 3 974 025, autor Ayers, vydaném 10. srpna 1976, v patentu USA č. 3 573 164, autor 30. března 1971, v patentu USA vydaném 21. října 1969, v patentu

USA č. 4 528 239, autor Trokhan, vydaném 9. července 1985, které jsou zde všechny uvedeny jako odkazy.

S výhodou se postupuje tak, že se nejdříve zanáška přemění na děrovaném nosiči, jakým je například podlouhlé síto, na mokrý papírový pás. Tento pás se odvodní a přenese se na obtiskovací tkaninu. Zanáška může případně být přímo nanesena na děrovaný nosič, který zároveň funguje jako obtiskovací tkanina. Jakmile mokrý papírový pás, započne jeho odvodňování je tento pás tepelně předsušován na určitou koncentraci vláken, která je 40 až 80 %. Odvodňování může být prováděno pomocí sacích skříní nebo jiných vakuových zařízení nebo pomocí profukovacích sušičů. Výstupky na obtiskovací tkanině se před vysušením obtisknou do papírového pásu, jak bylo uvedeno dříve. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je působením mechanického tlaku. To je možno například provádět přetlačováním přítlačného válce, který přetlačuje obtiskovací tkaninu na sušicí buben, jako například na sušič Yankee, přičemž sušený papírový pás prochází mezi přítlačným válcem a sušicím bubnem. S výhodou je rovněž možno použít postup, při kterém je papírový pás přetlačován na obtiskovací tkaninu před dokončením sušené použitím tlaku kapaliny ve vakuovém zařízení jako je sací skříň, nebo pomocí profukovacího sušiče. Tlak kapaliny může být rovněž použit ke vtlačení oblastí s vysokou objemovou hmotností během počátečního odvodňování v odděleném následujícím kroku technologického postupu, nebo v kombinaci zmíněných kroků.

Nezhutněné vícevrstvé tenké papíry na papírové kapesníky bez vtlačeného vzorku jsou popsány v patentu USA č. 3 812 000,

Peter N. Yiannos, vydaném 4 208 458, autoři Henry E. Richard Schutte, vydaném autoři Joseph L. Salvucci Jr. a 21. května 1974 a v patentu USA č Becker, Albert L. McConnel a

17. června 1980, které jsou zde uvedeny jako odkazy. Obecně jsou nezhutněné vícevrstvé tenké papíry na papírové kapesníky bez vtlačeného vzorku vyráběny nanesením zanášky na děrované formovací síto, jako je podlouhlé síto, a vytvořením mokrého papírového pásu, odvodněním tohoto pásu a odstraněním přebytečné vody bez mechanického ztlačování, až je dosaženo koncentrace vláken alespoň 80 % a krepováním takto získaného papírového pásu. Voda je z tohoto papírového pásu odstraňována odvodňováním působením sníženého tlaku a sušením za tepla. Výslednou strukturou je měkký papírový pás o malé objemové hmotnosti, složený z relativně nezhutněných vláken, který však není pevný. Před krepováním tohoto papírového pásu se s výhodou aplikují na některé části tohoto papírového pásu.

Vrstvený tenký papír na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu může být použit k jakémukoliv účelu, při kterém jsou potřebné výrobky z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky. Zvláště výhodné použití nacházejí vícevrstvé tenké papíry na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu jako toaletní papír a jako materiál papírových kapesníků.

Stanovení molekulové hmotnosti

A. Úvod

Podstatnou vlastností polymerních materiálů je velikost jejich molekul. Vlastnosti polymerů, které umožnily jejich uplatnění ve velkém množství, jsou takřka výhradně závislé na jejich makromolekulárním charakteru. Aby bylo možno tyto materiály charakterizovat, je třeba, aby byly k dispozici prostředky pro definování a určování molekulových hmotností a distribucí molekulových hmotností. Správnější je užívat termínu relativní molekulová hmotnost, než molekulová hmotnost, posledně zmíněný termín je však v technologii polymerů běžněji užíván. Není nutno, aby ve všech případech byly stanovovány distribuce molekulových hmotností, při užívání chromatografických metod se to však toto stanovení stalo běžným. Obvyklým způsobem vyjadřování velikosti molekul polymerů je stanovení průměrů molekulových hmotností.

B. Průměry molekulových hmotností

Uvažujeme-li jednoduchou distribuci molekulových hmotností, kterou je závislost hmotnosti (w^) frakce molekul o molekulové hmotnosti na této molekulové hmotnosti (M^), je možno definovat několik průměrných hodnot. Určení průměru na základě počtu molekul (N^) ve frakci o určité molekulové hmotnosti (M^) umožňuje stanovení číselného průměru molekulových hmotností:

Σ N_iM_iM_n = Σ N_i

Důležitým důsledkem této definice je to, že množství polymeru v gramech, které se číselně shoduje s hodnotou číselného průměru molekulových hmotností, obsahuje počet molekul rovný Avogadrovo číslu. Významnější je skutečnost, že je-li znám počet molekul v určitém množství polymeru je li tento počet možno nějakým způsobem určit, je možno snadno stanovit M_R. Na tom jsou založeno měření koligativních vlastností.

Pokud je průměr stanovován na základě hmotnosti (w^) frakce o určité molekulové hmotnosti (M^), získá se hmotnostní průměr molekulových hmotností

M,

Σ w_iN_i

Σ N_iM_i‘

M_w je vhodnějším prostředkem pro vyjádření molekulových hmotností polymerů, protože přesněji obráží takové vlastnosti polymeru, jako je viskozita taveniny a mechanické vlastnosti polymeru, a v tomto dokumentu je proto uváděn tento průměr.

Analytické a zkušební postupy

Analýza množství chemických látek, které jsou použity při postupech popisovaných v tomto dokumentu, nebo které jsou obsaženy ve výrobcích z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky, může být prováděna jakýmkoliv způsobem, který je v dosavadním stavu techniky pro tento účel vhodný.

A. Kvantitativní analýza kvartérních amoniových sloučenin a polyhydroxysloučenin

Koncentrace kvartérní amoniové sloučeniny, jako například dimethyldialkylamoniummethylsulfátu s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje (DHTDMAMS) obsaženého ve vícevrstvém tenkém papíru na papírové kapesníky, může být například provedena extrakcí DHTDMAMS vhodným organickým rozpouštědlem, po které následuje titrace aniontu nebo kationtů za užití dimidiumbronmidu jako indikátoru. Koncentrace polyhydroxysloučeniny jako je PEG-400 může být provedena ve vodném rozpouštědle jako je voda, po které následuje stanovení obsahu PEG-400 v extraktu pomocí plynové chromatografie. Tyto metody jsou uvedeny jako příklady, použití jiných metod, vhodných pro stanovení koncentrací jednotlivých látek, obsažených ve vícevrstvém tenkém papíru na papírové kapesníky není tím vyloučeno.

B. Hydrofilita

Hydrofilitou vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky se obecně rozumí jeho schopnost být smáčen vodou. Hydrofilita vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky může být do určité míry kvantifikována stanovením doby, která je nutná pro to, aby tento suchý vícevrstvý jemný papír byl zcela smočen vodou. Tato doba je nazývána dobou smáčení. Pro provedení konsistentního a reprodukovatelného stanovení doby smáčení je možno použít dále popsaný postup: připraví se kondiciovaný vzorek zkoušeného materiálu (podmínky pro zkoušení vzorků papíru jsou 23±1 °C a 50±2 % relativní vlhkosti, stanovené TAPPI metodou T 402) o velikosti asi 11 x 12 cm, vzorek se dvakrát přeloží, takže jeho čtvrtiny se nacházejí v poloze, ve které se vzájemně překrývají, a poté se tento vzorek zmačká do tvaru koule o průměru 1,9 až 2,5 cm, která se při teplotě 23±1 °C položí na hladinu destilované vody a zároveň se spustí měření času. V okamžiku, kdy nastane úplné smočení vzorku, se měření času ukončí. Smáčení vzorku je hodnoceno vizuálně.

Hydrofilita vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky může být měřena bezprostředně po vyrobení tohoto papíru. Během prvých dvou týdnů po jeho výrobě však může dojít k podstatnému zvýšení jeho hydrofility. Doby smáčení jsou proto s výhodou měřeny na konci této dvojtýdenní doby. Doby smáčení, měřené na konce této dvoj týdenní doby, se proto nazývají dvojtýdenní doby smáčení.

C. Hustota

Hustota vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky je průměrná hustota, vypočtená jako plošná hmotnost dělená tloušřkou, při odpovídajícím přepočtu použitých jednotek. Tloušřkou vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky se pro účely tohoto dokumentu rozumí tlouštka tohoto papíru vystaveného tlaku 1,5 kPa.

D. Uvolňování vláken

Uvolňování vláken za sucha

Uvolňování vláken za sucha může být měřeno za použití Sutherlandova měřiče oděru, kousku černé plsti, dvoukilového závaží a Hunterova přípravku pro hodnocení barev. Sutherlandův měřič oděru je motorem poháněný přístroj, který může smýkat zatíženým materiálem tam a nazpět přes vzorek, který se nepohybuje. Na dvoukilové závaží je připevněn kousek černé plsti. Měřič oděru poté smýká zatíženou plst tam a zpět napříč vzorku tak, že zatížená plst přejde přes vzorek celkem pětkrát. Před touto procedurou a po ní je stanovována Hunterova barevná hodnota L černé plsti. Rozdíl těchto dvou naměřených hodnot je hodnota charakterizující uvolňování vláken za sucha. Mohou být použity i jiné známé způsoby měření uvolňování vláken za sucha.

Vhodný způsob měření uvolňování vláken za mokra je popsán v patentu USA č. 4 950 545, autor Walter a kol., vydaném 21. srpna 1990, který je zde uveden jako odkaz. Způsob tohoto měření spočívá v podstatě v průchodu měřeného tenkého papíru na papírové kapesníky přes dva ocelové válce, z nichž jeden je částečně ponořen do vodní lázně. Vlákna uvolněná z měřeného vzorku se přenášejí na ocelový válec, který je zvlhčován vodní lázní. Otáčením tohoto ocelového válce způsobuje, že uvolněná vlákna jsou ukládána ve vodní lázni. Vlákna se izolují a počítají. Bližší viz sloupec 5 ř. 45 a sloupec 6, ř. 27 Walterova patentu. Mohou být použity i jiné známé způsoby měření uvolňování vláken za mokra.

Případné další přísady

Ke změkčovací kompozici popsané v tomto dokumentu nebo k zanášce mohou být přidány i jiné chemické látky, obvykle používané při výrobě papíru, pokud výrazným způsobem nepříznivě neovlivňují změkčující vliv, absorpční schopnost a jiné zlepšení vlastností vyvolávané touto chemickou změkčovací kompozicí.

Pro úpravu vícevrstvých tenkých papírů na papírové kapesníky podle tohoto vynálezu mohou být přidávány například povrchově aktivní látky. Pokud je povrchově aktivní látka používána, je její koncentrace s výhodou 0,01 až 2,0 hmot. %, vztaženo k hmotnosti vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky. Povrchově aktivními látkami jsou s výhodou látky s alkylovými řetězci s osmi a více uhlíkovými atomy. Příkladem aniontových látek jsou lineární alkylsulfonáty Příkladem povrchově aktivních a alkylbenzensulfonáty. aktivních látek jsou neiontových povrchové alkylglykosidy, včetně alkylglykosidesteru jako je přípravek Crodesta SL-40, dodávaný firmou Croda Inc.

(New York, NY), alkylglykosidethery popsané v patentu USA č. 4 011 389, autor W.K. Langdon, vydaném 8. března 1977, a alkylpolyethoxylované estery jako Pegosperse 200 ML, dodávaný firmou Glyco Chemicals lne. (Greenwich CT) a IGEPAL RC-520 dodvaný firmou Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, NJ).

Shora uvedený výčet dalších případných aditiv je míněn pouze jako ilustrativní a jeho účelem není omezit předmět tohoto vynálezu.

Následující příklady jsou ilustrací praktického provedení tohoto vynálezu a neslouží k jeho omezení.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Účelem tohoto příkladu je popsat způsob, kterým může být připravována chemická změkčovací kompozice, sestávající ze směsi dimethyldialkylamoniummethylsulfátu hydrogenovaných karboxylových (Di(Hydorgenated)Tallow DiMethyl

- DHTDMAMS) a polyethylenglykolu 400 (PEG 400) Chemická změkčovací kompozice se připraví s alkyly odvozenými od kyselin hovězího loje Methyl Sulfáte

Ammonium tímto způsobe: 1.

jsou navážena ekvivalentní množství

DHTDMAMS

Separátně a PEG-400.

rozpustí v PEG za tvorby kapalného roztoku. 4. Přiměřeně intenzivním mícháním se připraví homogenní směs DHTDMAMS a PEG. 5. Homogenní směs připravená podle bodu 4 tohoto předpisu se ochlazením na teplotu místnosti ponechá ztuhnout.

Příprava chemické změkčovací kompozice popsaná v předchozích bodech 1 až 5 může být provedena přímo dodavatelem chemických komponent (např. firmou Witco, Dublin, Ohio) a tato kompozice může být zaslána konečným uživatelům, kteří ji mohou zředit na požadovanou koncentraci.

2. PEG se zahřeje na 88 °C. DHTDMAMS se při 88 °C

Příklad 2

Účelem tohoto příkladu je popsat způsob, kterým může být připravována chemická změkčovací kompozice sestávající ze směsi dimethyldialkylamoniumchloridu s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje (Di(Hydorgenated)Tallow DiMethyl Ammonium Chloride - DHTDMAC) a polyethylenglykolu 400 (PEG 400).

Chemická změkčovací kompozice se připraví tímto způsobe: 1. Separátně jsou navážena ekvivalentní množství DHTDMAC a PEG-400. 2. PEG se zahřeje na 88 °C. 3. DHTDMAC se při 88 °C rozpustí v PEG za tvorby kapalného roztoku. 4. Přiměřeně intenzivním mícháním se připraví homogenní směs DHTDMAC a PEG. 5. Homogenní směs, připravená podle bodu 4 tohoto předpisu, se ochlazením na teplotu místnosti ponechá ztuhnout.

Příprava chemické změkčovací kompozice, popsaná v předchozích bodech 1 až 5, může být provedena přímo dodavatelem chemických komponent (např. firmou Witco, Dublin, Ohio) a tato kompozice může být zaslána konečným uživatelům, kteří ji mohou zředit na požadovanou koncentraci.

Příklad 3

Účelem tohoto příkladu je popsat způsob, používající sušení profukováním a technologické postupy výroby vícevrstvých papírů na papírové kapesníky, vyznačujícího se vysokou absorpční schopností a odolností proti chemickou změkčovací kompozicí amoniummethylsulfátu s alkyly karboxylových kyselin hovězího uvolňování vláken, upraveného sestávající z dimethyldialkylodvozenými od hydrogenovaných loje (Di(Hydorgenated)Tallow

DiMethyl Ammonium Methyl Sulfáte - DHTDMAMS), polyethylenglykolu 400 (PEG 400), z pryskyřice zvyšující pevnost za mokra a pryskyřice zvyšující pevnost za sucha.

Pro provedení způsobu podle tohoto vynálezu byl použit poloprovozní papírenský stroj s podélným sítem. Nejdříve se připraví chemická změkčovací kompozice způsobem popsaným v příkladu 1, přičemž homogenní tuhá směs DHTDMAMS a polyhydroxysloučenin se znovu roztaví při teplotě 88 °C. Tato roztavená směs se poté disperguje v nádrži s vodou o teplotě 66 °C za vzniku submikronové disperse. Velikost částeček této disperze, určovaná pomocí optického mikroskopu, se pohybuje v rozmezí od 0,1 do 1 μη.

Dále se v běžném typu rozvlákňovače připraví vodná suspenze severní sulfátové buničiny z jehličnanů (northern softwood Kraft - NSK) o koncentraci 3 hmot. %. Suspenze NSK se mírně defibruje a do této suspenze se přidá 2 % roztok pryskyřice zvyšující pevnost za mokra (např. pryskyřice Kymene557H, vyráběné firmou Hercules lne., Wilmington DE) v množství, odpovídajícím 0,75 hmot. % suchých vláken. Adsorpce této pryskyřice zvyšující pevnost za mokra se zvýší použitím in-line mísiče. Před vstupem do odstředivého čerpadla se k suspenzi NSK přidá 1 % roztok pryskyřice zvyšující pevnost za sucha (např. pryskyřice CMC, vyráběné firmou Herkules lne., Wilmington, DE). V tomto čerpadle se koncentrace suspenze NSK sníží na přibližně 0,2 %

V běžném typu rozvlákňovače se dále připraví suspenze eukalyptových vláken o koncentraci 3 hmot. %. Do této suspenze se přidá 2 % roztok pryskyřice zvyšující pevnost za mokra (např. pryskyřice Kymene™ 557H),., v množství odpovídajícím 0,2 hmot. % suchých vláken a dále se přidá 1 % roztok karboxymethylcelulózy v množství, odpovídajícím 0,05 hmot. % suchých vláken. Před vstupem do in-line mísiče se přidá do této suspenze eukalyptových vláken 1 % roztok směsi chemických změkčovadel v množství odpovídajícím 0,25 hmot. % suchých vláken. V odstředivém čerpadle se koncentrace suspenze eukalyptových vláken zředí na hodnotu přibližně 0,2 %.

Tyto dva odděleně připravené proudy zanášky (proud 1 = 100 % NSK/proud 2 - 100 % eukalyptových vláken) procházejí separátně nátokovou skříní a jsou ukládány na podlouhlé síto, čímž se vytváří dvojvrstvý zárodečný pás, sestávající ze stejných množství NSK a eukalyptových vláken. Odvodňování se provádí na podélném sítu a je urychlováno deflektorem a sacími skříněmi. Vazba podélného síta je pětiprošlupová, saténového typu se 43 vlákny na centimetr ve směru stroje a 37 vlákny na centimetr napříč směru stroje. Zárodečný mokrý papírový pás se při koncentraci asi 15 % přenáší na bodu obratu na fotopolymerový pás vyrobený podle patentu USA č. 4 528 239, autor Trokhan, vydaného 9. července 1985. Tento pás, znázorněný na obr. 3 má 66 oddělených průhybových pásů 31 na centimetr, opakující se vzorek ve formě vlnovek 3 2 , základní pole fotopolymeru 33, zabírající 35 % procent plochy, a tloušťka polymeru nad tkaným zpevňujícím elementem 34 je 0,13 mm. Další odvodnění se provede odvedením vody za pomoci sníženého tlaku, které je prováděno až do dosažení koncentrace vláken rovné 28 %. Papírový pás s profilovým vzorkem se předsuší profukováním vzduchu na koncentraci vláken rovnou 65 hmot. %. Papírový pás se poté přilepí na povrch sušiče Yankee pomocí adheziva nanášeného rozprášením, kterým je 0,25 % roztok polyvinylalkoholu (PVA). Poté, co se koncentrace vláken se zvýší na přibližně 96 %, provádí se krepování za sucha pomocí škrabákového nože. Škrabákový nůž má úhel úkosu přibližně 25° a zaujímá vůči sušiči Yankee takovou polohu, že jeho sklon je asi 81°, obvodová rychlost sušiče Yankee je asi 244 m/min. a suchý papírový pás je navíjen na roli rychlostí 208 m/min.

Z vyrobeného papírového pásu je zhotoven dvojvrstvý tenký papír na papírové kapesníky, jehož každá hlavní vrstva se skládá ze dvou vrstev elementárních. Tento vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky obsahuje přibližně 0,475 % pryskyřice dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra, přibližně 0,125 % pryskyřice zvyšující pevnost za sucha a přibližně 0,125 % chemické zmékčovací kompozice. Získaný vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky je měkký, má vysokou absorpční kapacitu, dobrou odolnost proti uvolňování vláken a je vhodný pro výrobu papírových kapesníků.

Příklad 4

Účelem tohoto příkladu je popsat způsob, používající běžný typ sušení a technologické postupy výroby vícevrstvých papírů a odolností změkčovací pro přípravu měkkého vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky, vyznačujícícho se vysokou absorpční schopností proti uvolňování vláken, upraveného chemickou kompozicí sestávající z dimethyldialkylamoniumchloridu s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje (Di(Hydorgenated)Tallow DiMethyl Ammonium Methyl Chloride - DHTDMAC), polyethylenglykolu 400 (PEG 400), z pryskyřice zvyšující pevnost za mokra a pryskyřice zvyšující pevnost za sucha.

Pro provedení způsobu podle tohoto vynálezu byl použit poloprovozní papírenský stroj s podélným sítem. Nejdříve se připraví chemická změkčovací kompozice způsobem popsaným v příkladu 1, přičemž tuhá homogenní směs DHTDMAMS a polyhydroxysloučenin se znovu roztaví při teplotě 88 °C. Tato roztavená směs se poté disperguje v nádrži s vodou o teplotě 66 °C za vzniku submikronové dispese. Velikost částeček této disperze, určovaná pomocí optického mikroskopu, se pohybuje v rozmezí od 0,1 do 1 μπι.

Dále se v běžném typu rozvlákňovače připraví vodná suspenze NSK o koncentraci 3 hmot. %. Tato suspenze NSK se mírně defibruje a přidá se do ní 2 % roztok pryskyřice zvyšující pevnost za mokra (např. pryskyřice Kymene 557H, vyráběné firmou Hercules lne., Wilmington DE), v množství odpovídajícím 0,3 hmot. % suchých vláken. Adsorpce této pryskyřice zvyšující pevnost za mokra se zvýší použitím in-line mísiče. Před vstupem do odstředivého čerpadla se k suspenzi NSK přidá l % roztok pryskyřice, zvyšující pevnost za sucha (např. pryskyřice CMC, vyráběné firmou Herkules lne., Wilmington, DE). V tomto čerpadle se koncentrace suspenze NSK sníží na přibližné 0,2 %

V běžném typu rozvlákňovače se dále připraví suspenze eukalyptových vláken o koncentraci 3 hmot. %. Do této suspenze se přidá 2 % roztok pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra (např. pryskyřice Kymene^11,1 557H) , . , v množství odpovídajícím .TM jj / n₍

0,2 hmot. % suchých vláken a dále se přidá 1 % roztok karboxymethylcelulózy, v množství odpovídajícím 0,05 hmot. % suchých vláken. Před vstupem do in-line mísiče se přidá do této suspenze eukalyptových vláken 1 % roztok směsi chemických změkčovadel v množství odpovídajícím 0,25 hmot. % suchých vláken. V odstředivém čerpadle se koncentrace suspenze eukalyptových vláken zředí na hodnotu přibližně 0,2 %.

Tyto dva odděleně připravené proudy zanášky (proud 1 = 100 % NSK/proud 2 = 100 % eukalyptových vláken) procházejí separátně nátokovou skříní a jsou ukládány na podlouhlé síto, čímž se vytváří dvojvrstvý zárodečný pás, sestávající ze stejných množství NSK a eukalyptových vláken. Odvodňování se provádí na podélném sítu a je urychlováno deflektorem a sacími skříněmi. Vazba podélného síta je pětiprošlupová, saténového typu se 43 vlákny na centimetr ve směru stroje a 37 vlákny na centimetr napříč směru stroje. Zárodečný mokrý papírový pás se při koncentraci asi 8 % přenáší na bodu obratu na obvyklý plstěný pás. Další odvodnění se provede odvedením vody za pomoci sníženého tlaku, které je prováděno až do dosažení koncentrace vláken rovné 35 %. Papírový pás se poté přilepí na povrch sušiče Yankee. Koncentrace vláken se potom dále zvýší na přibližně 96 % a provádí se krepování za sucha pomocí škrabákového nože. Škrabákový nůž má úhel úkosu přibližně 25° a zaujímá vůči sušiči Yankee takovou polohu, že jeho sklon je asi 81°, obvodová rychlost sušiče Yankee je asi 244 m/min. a suchý papírový pás je navíjen na roli rychlostí 200 m/min.

Z vyrobeného papírového pásu je zhotoven dvojvrstvý tenký buničitý papír na papírové kapesníky, jehož každá vrstva se skládá ze dvou vrstev elementárních. Tento vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky obsahuje přibližně 0,2 % pryskyřice dlouhodobě zvyšující pevnost za mokra, přibližně 0,0375 % pryskyřice zvyšující pevnost za sucha a přibližně 0,125 % chemické změkčovací kompozice. Získaný vícevrstvý tenký papír na papírové kapesníky je měkký, má vysokou absorpční kapacitu, dobrou odolnost proti uvolňování vláken a je vhodný pro výrobu papírových kapesníků.

Claims

PATENTOVÉ

NAROK Y

1. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky vyznačující se tím, že obsahuje

a) papírotvorná vlákna,

b) 0,01 až 3 hmot.% kvartérní amoniové soli obecného vzorce

R2 R1

R2 R·)

150 až 800, s hmotnostním kde substituenty R₂ jsou alkyly nebo hydroxyalkyly ^ci~C₆, nebo jejich směsi, s výhodou alkyly C-^-C-j, nej výhodněji methyly, substituenty R^ jsou uhlovodíkové zbytky C₁₄~C₂₂nebo jejich směsi, s výhodou alkyly C₁₆-C₁₈ a X^- je vhodný anion, s výhodou chlorid nebo methylsulfát,

c) 0,01 až 3,0 hmot.% vodorozpustné polyhydroxysloučeniny, zvolené s výhodou ze skupiny sestávající z glycerolu, polyglycerolů s hmotnostním průměrem molekulových hmotností z polyethylenglykolů a polylpropylenglykolů průměrem molekulových hmotností 200 až 1000, s výhodou 200 až 600 a ze směsí těchto látek,

d) 0,01 až 3,0 hmot. % pojivá zvyšujícího pevnost za mokra s krátkodobými nebo s dlouhodobými účinky, přičemž těmito pojivý zvyšujícími pevnost za mokra s dlouhodobými účinky, jsou s výhodou polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice, polyakrylamidové pryskyřice a jejich směsi, nejvýhodněji polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice, a přičemž těmito pojivý, zvyšujícími pevnost za mokra s krátkodobými účinky jsou s výhodou kationtové dialdehydové pryskyřice na bázi škrobu, dialdehydové pryskyřice na bázi škrobu a jejich směsi, nejvýhodněji kationtové dialdehydové pryskyřice, a

e) 0,01 až 3,0 hmot. % pojivá, zvyšujícího pevnost za sucha, s výhodou zvoleného ze skupiny látek sestávající z karboxymethylcelulózových pryskyřic, pryskyřic na bázi škrobu a jejich směsí, nejvýhodněji z karboxymethylcelulózových pryskyřic.
2. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároku 1,vyznačující se tím, že je složen alespoň ze dvou hlavních vrstev, z nichž každá je dále tvořena alespoň dvěma překrývajícími se elementárními vrstvami, kterými jsou vnitřní vrstva a s ní spojená vnitřní vrstva, přičemž tento výrobek z tenkého papíru na papírové kapesníky je s výhodou tvořen dvěma hlavními vrstvami orientovanými proti sobé tak, že zmíněná vnější elementární vrstva každé z hlavních vrstev tvoří vnější povrch zmíněného vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky a zmíněná vnitřní elementární vrstva každé z hlavních vrstev se nachází uvnitř zmíněného výrobku z tenkého papíru na papírové kapesníky.
3. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároku 2, vyznačující se tím, že větší část zmíněné kvartérní amoniové sloučeniny a zmíněné polyhydroxysloučeniny je obsažena v alespoň jedné ze zmíněných vnějších elementárních vrstev, ze kterých jsou složeny zmíněné hlavní vrstvy, s výhodou v obou těchto vnějších elementárních vrstvách, a že větší část zmíněných pojiv, zvyšujících pevnost za mokra a za sucha je obsažena v alespoň jedné ze zmíněných vnitřních elementárních vrstev, s výhodou v obou těchto vnitřních elementárních vrstvách.
4. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároku 2 nebo 3,vyznačující se tím, že každá ze zmíněných dvou vnitřních elementárních vrstev sestává z relativně dlouhých papírotvorných vláken, s výhodou z vláken z měkkého dřeva, nejvýhodněji z vláken z měkkého dřeva severních jehličnanů s průměrnou délkou vláken alespoň 2,0 mm a tím, že každá ze zmíněných dvou vnějších elementárních vrstev sestává z relativně krátkých papírotvorných vláken, s výhodou z vláken z tvrdého dřeva, nejvýhodněji z vláken eukalyptu s průměrnou délkou 0,2 až 1,5 mm.
5. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že zmíněné vnitřní elementární vrstvy obsahují vlákna z měkkého dřeva nebo směs vláken z měkkého dřeva a levných vláken a že alespoň jedna ze zmíněných vnějších vrstev obsahuje levná vlákna nebo směsi vláken z tvrdého dřeva a levných vláken, přičemž tato levná vlákna jsou zvolena ze skupiny tvořené sulfitovými vlákny, vlákny z thermomechanické vlákniny, vlákny z chemothermomechanické vlákniny, vlákny z recyklovaných vláknin a směsmi těchto materiálů.
6. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že zmíněnou kvartérní amoniovou solí je dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje nebo dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje.
7. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr zmíněné kvartérní amoniové sloučeniny ke zmíněné polyhydroxysloučenině je 1,0 : 0,1 až 0,1 : 1,0.
8. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároku 1,vyznačující se tím, že sestává ze tří k sobě přiléhajících hlavních vrstev, kterými jsou dvě vnější hlavní vrstvy a jedna vnitřní hlavní vrstva, nacházející se mezi zmíněnými dvěma vnějšími hlavními vrstvami, přičemž každá ze zmíněných vnějších hlavních vrstev s výhodou sestává ze dvou elementárních vrstev, všechny tři zmíněné hlavní vrstvy jsou tvořeny jednovrstvým papírovým pásem, zmíněná vnitřní hlavní vrstva je s výhodou tvořena dlouhými vlákny z měkkého dřeva a zmíněná vnější hlavní vrstva je s výhodou tvořena krátkými vlákny z tvrdého dřeva.
9. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle nároku 8, vyznačující se tím, že větší část kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny je obsažena ve dvou vnějších hlavních vrstvách a větší část pojiv zvyšujících pevnost za mokra a pojiv zvyšujících pevnost za sucha, je obsažena ve vnitřní hlavní vrstvě.
10. Výrobek z vícevrstvého tenkého papíru na papírové kapesníky podle kteréhokoliv z nároků laž 9,vyznačující se tím, že zmíněnou kvartérní amoniovou sloučeninou je dimethyldialkylamoniumchlorid s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje nebo dimethyldialkylamoniummethylsulfát s alkyly odvozenými od hydrogenovaných karboxylových kyselin hovězího loje, zmíněnou polyhydroxysloučeninou je polyethylenglykol s hmotnostním průměrem molekulových hmotností 200 až 600, zmíněným pojivém zvyšujícím pevnost za mokra je polyamid-epichlorhydrinová pryskyřice a zmíněným pojivém zvyšujícím pevnost za sucha je karboxymethylcelulózová pryskyřice.