CZ321295A3 - Anhydrous self-emulsifiable biodegradable chemical softening agent - Google Patents

Description

Tento vynález se týká v podstatě bezvodého samoemulgovatelného biodegradovatelného chemického změkčovacího prostředku. Podrobněji se tento vynález týká v podstatě bezvodých samoemulgovatelných biodegradovatelných chemických změkčovacích prostředků, které se používají při zpracování vláknitých celulosových materiálů, jako jsou pásy hedvábného papíru. Takto zpracované pásy hedvábného papíru se mohou použít k výrobě měkkých absorbujících papírových produktů, jako jsou ručníky, ubrousky, hedvábný odličovací papír a toaletní produkty z hedvábného papíru.

Dosavadní stav techniky

Papírové pásy nebo archy, někdy nazývané také jemné pásy a archy nebo pásy a archy hedvábného papíru, nacházejí rozsáhlé použití v moderní společnosti. Položky, jako jsou papírové ručníky, ubrousky, odličovací a toaletní hedvábné papíry jsou obchodními položkami. Dlouhou dobu je známo, že třemi důležitými fyzikálními vlastnostmi těchto produktů jsou jejich měkkost, absorbční schopnost, zvláště jejich absorbční schopnost vodných systémů, a jejich pevnost, zvláště pevnost za mokra. Výzkumné a vývojové úsilí směřovalo ke zlepšení každé z těchto vlastností, aniž by byly vážně ovlivněny jiné vlastnosti a současně aby se zlepšovaly dvě nebo tři tyto vlastnosti.

Měkkost je hmatovým pocitem, který má zákazník, když drží příslušný produkt, tře ho o svoji kůži nebo ho mačká svou rukou. Tento hmatový pocit je kombinací několika fyzikálních vlastností. Za jednu z nejdůležitějších fyzikálních vlastností, která souvisí s měkkostí, je obvykle odborníky z oblasti techniky považována tuhost papírového pásu, ze kterého se produkty vyrábějí. Tuhost je považována za přímo závislou na pevnosti pásu v tahu za sucha a na tuhosti vláken, která tvoří pás.

Pevnost je schopností produktu a tedy pásů uchovávat si fyzikální celistvost a odolávat přetržení, praskání a trhání za podmínek používání, zvláště za mokra.

Absorbovatelnost je mírou schopnosti produktu a pásů tohoto produktu absorbovat množství kapaliny, zvláště vodné roztoky nebo disperze. Celková absorbovatelnost, jak je chápana zákazníkem, je obvykle považována za kombinaci celkového množství kapaliny, kterou daná hmotnost hedvábného papíru absorbuje při nasyceni, a rychlosti, kterou tato hmota kapalinu absorbuje.

Použití pryskyřic, které zvyšují pevnost papírového pásu za mokra, je široce známa. Například Westfelt popisuje četné takové materiály a diskutuje jejich chemii v Cellulose Chemistry and Technology 13, 813 (1979). Freimark a spol.: USA patent č. 3 755 220, vydaný 28. srpna 1973, se zmiňuje o tom, že některé chemické přísady, známé jako oddělovací činidla, interferují s přirozenou vazbou vlákna s vláknem, ke které dochází během tvorby archu při výrobě papíru. Toto snižování vazeb vede k měkčímu nebo méně hrubému archu papíru. Freimark a spol. dále popisují použití pryskyřic s pevností za mokra pro zvyšování pevnosti archu za mokra společně s odstraněním nežádoucích účinků oddělovacích činidel. Tato oddělovací činidla snižují jak pevnost v tahu za sucha tak pevnost v tahu za mokra.

Shaw v USA patentu č. 3 821 068, vydaném 28. června 1974, popisuje také to, že chemická oddělující činidla se mohou používat ke snížení tuhosti a tedy zvýšení měkkosti role hedvábného papíru.

Chemická oddělovací činidla jsou popsána v různých odkazech, jako je USA patent č. 3 554 862 Herveye a spol. z 12. ledna 1971. Mezi tyto materiály patří kvarterní amoniové soli s jedním dlouhým řetězcem, jako je kokotrimethylamoniumchlorid, oleyltrimethylamoniumchlorid, di(hydrogenovaný)lojový dimethylamoniumchlorid a stearyltrimethylamoniumchlorid.

Emanuelsson a spol. v USA patentu č. 4. 144 122, vydaném 13. března 1979, popisují použití komplexních kvarterních amoniových sloučenin, jako jsou bis(alkoxy(2-hydroxy)propylen)kvarterní amoniumchloridy, pro změkčováni pásů. Tito autoři se také pokoušejí překonat jakékoliv snížení absorbčni schopnosti způsobené oddělovacími činidly použitím neiontových povrchově aktivních činidel, jako jsou adukty mastných alkoholů s ethylenoxidem a propylenoxidem.

Armak Company, Chicago, Illinois, v jejich bulletinu 76-17 (1977) popisuje použití dimethyldi(hydrogenovaného)lojového amoniumchloridu v kombinaci s estery mastných kyselin s polyoxyethylenglykoly pro dosažení jak měkkosti tak absorbčni schopnosti pásů hedvábného papíru.

Jeden příklad výsledků výzkumu směřující ke zlepšení papírových pásů je popsán v USA patentu č. 3 301 746 Sanforda a Sissona z 31. ledna 1967. Přes vysokou kvalitu papírových pásů vyrobených způsobem popsaným v tomto patentu a přes komerční úspěch produktů vyrobených z těchto pásů, pokračuje výzkumné úsilí směřující k nalezení zlepšených produktů.

Například Becker a spol., v USA patentu č. 4 158 594, vydaném 19. ledna 1979, popisují způsob výroby pevného, měkkého vláknitého—archu—Podrobněji =_popis.ují .že—pevnost—pásu-hedvábnéno papíru (který může být změkčen přidáním chemických oddělovacích činidel) lze zvýšit adhezi, během procesu výroby, jednoho povrchu pásu na krepový povrch jemně tvarovaného provedení vazebným materiálem (jako je emulze akrylového latexu, ve vodě rozpustné pryskyřice nebo elastomerní vazebný materiál), který přilne na jeden povrch pásu a na krepovaný povrch jemně tvarovaného provedení, pás se na krepovacím povrchu zkrepuje a vyrobí se tak materiál ve tvaru archů.

Konvenční kvarterní amoniové sloučeniny, jako jsou dobře známé dialkyldimethylamonioyésoli (např. dilojový dimethyla-____ moniumchlorid, dilojový dimethylamoniummethylsulfát, di(hydrogenovaný)lojový dimethylamoniumchlorid atd. ...) jsou účinnými chemickými oddělovacími činidly. Naneštěstí tyto kvarterní amoniové sloučeniny nejsou biodegradovatelné. Přihlašovatelé objevili, že biodegradovatelné mono- a di-esterové variace těchto kvart,ernich amoniových solí efektivně fungují také jako chemická oddělovací činidla a zvyšují měkkost vláknitých celulosových materiálů.

Získání chemických změkčovacích prostředků obsahujících tyto biodegradovatelné sloučeniny v v podstatě bezvodých formách vede k úspoře ceny při zasílání produktu (menší hmotnost), k úspoře balícího materiálu a k úspoře na zařízení, kterého je potřeba pro výrobu chemických změkčovacích prostředků (méně zařízení potřebného k výrobě vodných disperzí). Dále pak tento vynález poskytuje také výhody týkající se ekologické bezpečnosti, protože odstraňuje organická rozpouštědla, zvláště těkavá organická rozpouštědla typicky používaná při výrobě koncentrovaných změkčovacích prostředků.

Předmětem tohoto vynálezu je získat v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegardovatelný chemický změkčovací prostředek použitelný pro zpracování vláknitých celulosových materiálů.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je získání měkkých, absorbujících produktů z hedvábného papíru.

Další předmětem tohoto vynálezu je také získání způsobu výroby měkkých aborbujících produktů z hedvábného papíru.

Tyto a další předměty, které lze získat použitím tohoto vynálezu, budou okamžitě zřejmé po přečtení následujícího popisu.

Podstata vynálezu

Tento vynález poskytuje v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek užitečný pro zpracování vláknitých celulosových materiálů. Ve stručnosti

- bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek obsahuje směs

a) biodegradovatelné kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí, s výhodou obecného vzorce I

R₂

I

R₂ - N⁺ — (CH₂)„ - Y - R₃ X- (I),

I (CH₂)_n - y - r₃ obecného vzorce II

R₂

I

R₂ - N⁺ - (CH₂)_n - Y - R₃ X- (II)

I

Rx nebo obecného vzorce III

R₃ - Y - CH₂

I

CH - CH₂ - N* - (R₂)₃ X- (III),

I

R₃ - Y v nichž každý substituent R₂ namená alkylovou nebo hydroxyalkvlovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, benzylovou skupinu nebo jejich směsi, každý substituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 12 až 22 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, každý substituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, Y znamená skupinu -0-C(0)-, skupinu -C(0)-0-, -NH-C(O)- nebo skupinu -C(O)-NH- a jejich směsi, n znamená číslo 1 až 4 a X“ znamená vhodný anion, například chlorid, bromid, methylsulfát, ethylsulfát, dusičnan a podobné, a

_____________b) polyhydroxysloučeniny, která je vybrána ze skupiny sestávající z glycerolu, polyglycerolů s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 150 do 800, polyoxyethylengykolů a polyoxypropylenglykolů s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 200 do 4000 a jejich směsí, při čemž poměr hmotnosti kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k polyhydroxysloučenině je v rozmezí od 1:0,1 do 0,1:1, polyhydroxysloučenina se smíchá s kvartérní amoniovou sloučeninou s esterovou funkcí za takové teploty, při niž je kvartérní amoniová sloučeninaou s esterovou funkcí mísitelná s polyhydroxysloučeninou.

Chemický změkčovací_ prostředek podle tohoto vynálezu je stabilní, homogenní, pevný produkt nebo viskózní kapalina za teploty 20 nebo více °C. Kapalina může mít strukturu buď fáze kapaliny nebo fáze kapalných krystalů. Obsah vlhkosti v podstatě samoemulgovatelného chemického změkčovacího prostředku je menší než 20 % hmotn., s výhodou je obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku menší než 10 % hmotn., výhodněji je obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku menší než 5 % hmotn.

Mezi příklady výhodných kvarterních amoniových sloučenin s esterovou funkční skupinou vhodných pro použití podle tohoto vynálezu patří sloučeniny následujících obecných vzorců

O

II (CH₃)₂ - N⁺ - ((CH_a)_a - O - C - R₃)₂ Cl- ,

II (CH₃)₂ - N⁺ - (CH₂)₂ - O - C - R₃ Cl- ,

O

II

H0-(CH₂)₂ - N⁺ - ( (CH₂)₂ - o - c - R₃)₂ CH₃S0₄------------------I ch₃ a

o

II r₃ - c - o - ch₂ I

CH - CH₂ - N⁺ - (R₂)₃ χ- ,

I r₃ - c - o

II o

v nichž každý substituent R₂ znamená alkylovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, hydroxya lky lovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, benzylovou skupinu nebo jejich směsi, každý substituent R_x znamená uhlovodíkovou skupinu s 12 až 22 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi a každý substituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi.

Tyto sloučeniny lze považovat za mono nebo di-esterové variace dobře známých dialkyldimethylamoniových solí, jako je diester dilojového dimethylamoniumchloridu, diester distearyldimethylamoniumchloridu, monoester dilojového dimethylamoniumchloridu, diester di (hydrogenovaného) lojového dimethylamoniummethy lsul fátu, diester di( hydrogenovaného) lojového dimethylaraoi niumchloridu, monoester di(hydrogenovaného)lojového dimethyl_amoni.umchloridu_a__jej .i.ch_sm.ě.si^_a_tím ,ževýhodnýmij ,s.au_di.e=. sterové variace di(nohydrogenovaného) lojového dimethylamoniumchloridu, di( poněkudhydrogenovanéhb) lojového dimethylamoniumchloridu (DEDTHTDMAC) a di (hydrogenovaného) lojového dimethylamoniumchloridu (DEDHTDMAC) a jejich směsi. Podle požadavků kladených na produkt může být stupeň nasycení dilojové skupiny upraven od nehydrogenované (měkká) na poněkud, částečně nebo úplně hydrogenovanou (tvrdá).

Bez ohledu na teorii se předpokládá, že esterový (esterové) zbytek (zbytky) způsobuje (způsobují) biodegradovatelnost těchto sloučenin. Je důležitéže kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí, které se zde používají, jsou biodegradovány rychleji než konvenční dialkyldimethylamoniová chemická změkčovací činidla.

Mezi příklady polyhydroxysloučenin užitečných podle tohoto vynálezu patři glycerol, polyglyceroly s váženým průměrem molekulových hmotnosti od 150 do 800 a polyoxyethylenglykoly s váženým průměrem molekulových hmotností od 200 do 4000, výhodnými jsou polyoxyethylenglykoly s váženým průměrem molekulových hmotností od 200 do 600.

Ve stručnosti - způsob výroby jemných pásů podle tohoto vynálezu zahrnuje stupně přípravy základu pro výrobu papíru ze shora uvedených složek, uložení tohoto materiálu pro výrobu papíru na perforovaný povrch, jako je podélné síto papírenského stroje, a odstranění vody z tohoto uloženého materiálu.

Všechna procenta, poměry a díly jsou hmotnostní, pokud není jinak uvedeno.

V další části popisu jsou stručně popsány připojené obrázky. I když tento popis ukončený nároky podrobně ukazuje a zřetelně nárokuje tento vynález, předpokládá se, že tomuto vynálezu bude lépe porozuměno z následujícího popisu společně s připojenými obrázky.

Obrázek 1 je fázový diagram systému DEDTHTDMAC a PEG-400.

Obrázek 2 je fázový diagram systému DEDTHDMAC/PEG-400.

Obrázek 3 je kryotransmisní mikrofotografie při zvětšení 63 000 x 2% (hmotn.) disperze DEDTHTDMAC vytvořené zředěním pevné předběžné směsi systému diesteru di(poněkud ztvrzený)lojový dimethylamoniumchlorid a PEG-400 v hmotnostním poměru 1:1.

Obrázek 4 je kryotransmisní mikrofotografie při zvětšení

000 x 2% (hmotn.) disperze DEDTHTDMAC vytvořené zředěním kapalné předběžné směsi diesteru di(poněkud ztvrzený)lojový dime9 thylamoniumchlorid systému a PEG-400 v hmotnostním poměru 1:1.

Obrázek 5 je kryotransmisní mikrofotografie při zvětšení 63 000 x 2% (hmotn.) disperze DEDTHTDMAC vytvořené zředěním kapalné předběžné směsi diesteru di (poněkud ztvrzený) lojový dime™ thylamoniumchlorid systému a směsi glycerolu a PEG-400 v hmotnostním poměru 1:1.

Tento vynález je podrobněji popsán v další části spisu.

I když tento spis končí nároky, které podrobně ukazují a jasně nárokují předmět považovaný za vynález, předpokládá se, že tomuto vynálezu lze lépe porozumět přečtením následujícího podrobného popisu a připojených příkladů.

Pojem viskozní kapalina tak, jak je zde používán, znamená takovou kapalinu, která má viskozitu > 10 000 centipoise při 20 °C.

Pojem homogenní směs tak, jak se zde používá, znamená prostředky, v nichž jsou kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a polyhydroxysloučeniny navzájem rozpuštěny nebo dispergovány.

Pojem samoemulgovatelný tak, jak se zde používá, znamená prostředky, které tvoří jednotnou koloidní disperzi s minimálním použitím střihu, tepla, dispergačních činidel atd., jestliže se přidají ke kapalnému nosiči, jako je voda.

Pojem kvartérní amOniuvá sloučenina s tak, jak se zde používá, znamená kvartérní obsahuje jednu nebo více esterových skupin.

esterovou funkcí sloučeninu, která

Pojmy pás nebo role hedvábného papíru, papírový pás nebo role, pás nebo role, papírový arch a papírový produkt znamenají archy papíru vyrobené podle postupu, který obsahuje stupně přípravy vodného základu pro výrobu papíru, uložení tohoto základu na perforovaný povrch, jako je podélné síto papírenského stroje, a odstranění vody z tohoto základu gravitací nebo vysušením pomocí vakua, s použitím tlaku nebo bez použití tlaku a odpařením.

Pojem vodný základ pro výrobu papíru znamená vodnou kaši vláken tvořících papír a dále zde popsaných chemikálií.

Prvním stupněm způsobu podle tohoto vynálezu je příprava vodného základu pro výrobu papíru. Tento základ obsahuje vlákna tvořící papír (někdy zde uváděná jako papírovina) a směs alespoň jedné kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a alespň jedné polyhydroxysloučeniny, které budou popsány níže.

Předpokládá se, že papírovina používaná podle toho vynálezu ve všech svých formách bude normálně obsahovat vlákna pro výrobu papíru. Vyloučeny však nejsou a mohou se používat jiné celulosové vláknové papiroviny, jako jsou bavlněné kartony, bagasová buničina, tkanina na bázi celulosy atd. Mezi papírovinu, která se zde používá, patří chemické papiroviny, jako je sulfátová buničina, sulfitová a sulfátová papírovina, a také mechanické papiroviny zahrnující například dřevovinu, termomechanické papiroviny a chemicky modifikovanou termomechanickou papírovinu (CTMP). Používat se může papírovina jak z listnatých tak z jehličnatých stromů. Podle tohoto vynálezu jsou použitelná také vlákna z recyklovaného papíru, která mohou obsahovat kteroukoliv nebo všechny shora uvedené kategorie a také nevláknité materiály, jako jsou plnidla a adhezivní složky, které se užívají pro usnadnění výroby původního papíru. S výhodou se podle tohoto vynálezu používají vlákna pro výrobu papíru obsahující sulfátovou buničinu pocházející ze severských měkkých dřevin.

Tento vynález obsahuje jako podstatnou složku směs kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a polyhydroxysloučeniny. Poměr kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k polyhydroxysloučenině je v rozmezí od 1:0,1 do 0,1:1, s výhodou je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k polyhydroxysloučenině 1:0,3 až 0,3:1, výhodněji je hmotnostní poměr kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k-polyhydroxysloučenině 1:0,7 až 0,7:1, i když se tento poměr mění podle molekulové hmotnosti použité příslušné polyhydroxysloučeniny a/nebo kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkci.

Všechny tyto typy sloučenin zde budou podrobně popsány níže.

Chemický změkčující prostředek obsahuje jako podstatnou složku kvartérní amoniovou sloučeninu s esterovou funkcí obecného vzorce I

R₂

I

R₂ - N⁺ - (CH₂)„ - Y - R₃ Χ' (I), (CH₂)_n - Y - R₃ obecného vzorce II

R₂

I

R₂ - N* - (CH₂)_n - Y - R₃ Χ’ (II),

I

Ri nebo obecného vzorce IV

O

II r₃ - c - o - ch₂ I

CH - CH₂ - N* - (R₂)₃ Χ’ (IV),

P - ’ Γ» - o *‘3 ** -wII o

v nichž každý súbstituent R₂ znamená alkylovou nebo hydroxyalky lovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, benzylovou skupinu nebo jejich směsi, každý súbstituent R_x znamená uhlovodíkovou skupinu s 12 až 22 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, každý súbstituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, Y znamená skupinu -O-C(O)-, sku12 pinu -0(0)-0-, -NH-C(O)- nebo -C(O)-NH- nebo jejich směsi, n znamená číslo 1 až 4 a X znamená vhodný anion,například chlorid, bromid, methylsulfát, ethylsulfát, dusičnan a podobné.

Lůj, podle toho, jak je to uvedeno v Swern (red.): Bailey's Industrial Oil and Fat Products”, třetí vydání, John Wiley and Sons, New York 1964, je přirozeně se vyskytující materiál, který má proměnlivé složení. Tabulka 6.13 ve shora uvedeném odkazu redigovaném Swernem udává, Že typicky 78 nebo více % hmotn. mastných kyselin loje obsahuje 16 nebo 18 atomů uhlíku. Typicky je polovina mastných kyselin přítomna v loji jako nenasycené, primárně jako kyselina olejová. Do rozsahu tohoto vynálezu spadají jak syntetické tak přírodní ”loje. Je také známo, že podle charakteristických požadavků kladených na produkt, může být stupeň hydrogenace dilojové skupiny upraven od nehydrogenované (měkké) na poněkud, částečně nebo úplně hydrogenovanou (tvrdé). Všechny shora uvedené stupně nasycenosti jsou vysloveně míněny tak, že jsou zahrnuty v rozsahu tohoto vynálezu.

Substituenty R_1Z R₂ a R₃ mohou být popřípadě substituovány různými skupinami, jako je alkoxylová skupina a hydroxylová skupina, nebo mohou být větveny, ale tyto materiály nejsou v tomto vynálezu výhodné. S výhodou každá skupina R_x znamená alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s 12 až 18 atomy uhlíku, nejvýhodněji každá skupina R_x znamená alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s 16 až 18 atomy uhlíku. S výhodou každá R₂ znamená methylovou nebo hydroxymethylovou skupinu. S výhodou R₃ znamená alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s 13 až 17 atomy uhlíku, nejvýhodněji R₃ znamená alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s přímým řetězcem s 15 až 17 atomy uhlíku a X znamená chlorid nebo methylsulfát. Kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí mohou popřípadě obsahovat až 10 % hmotn. derivátů s monoalkylovou skupinou s dlouhým řetězcem, např. sloučeninu obecného vzorce (R₂)₂ - N⁺ - ((CH₂)₂0H).

. ((CH₂)₂OC(O)R₃)X‘, jako minoritní složky. Tyto minoritní složky mohou působit jako emulga'ční činidla a jsou užitečná v tomto vynálezu.

Mezi specifické příklady kvarterních amoniových sloučenin s esterovou funkcí shora uvedených struktur vhodných pro použití podle tohoto vynálezu patří dobře známé dialkyldimethylamoniové soli s esterovou funkcí, jako je dilojový dimethylamoniumchlorid s diesterovou funkcí, dílojový dimethylamoniumchlorid s monoesterovou funkcí, dilojový dimethylamoniummethylsulfát s diestereovou funkcí, di(hydrogenovaný)lo jový dimethylamoniummethylsulfát s diesterovou funkci, di(hydrogenovaný)lojový dimethylamoniumchlorid s diesterovou funkcí a jejich směsi. Zvláště výhodný je dilojový dimethylamoniumchlorid s diesterovou funkcí a di (hydrogenovaný) lojový dimethylamoniumchlorid s diesterovou funkcí. Tyto materiály jsou dostupné od firmy Sherex Chemical Company lne., Dublin, Ohio, pod obchodním názvem ADOGEN DDMC^(R>.

Používat se mohou také dikvarterní variace kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí. Takové sloučeniny jsou v rozsahu tohoto vynálezu. Jsou to sloučeniny obecného vzorce

O (R₂)₂ (R₂)₂ O

II I I II

R₃ ^—C—O—(CH2).-N^—(CH.) N* — ( CHa).—0—C—R₃ 2 X^-

Ve shora uvedené struktuře R₂ znamená alkylovou nebo hydroxyalkylovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku, n znamená-čialo_-2znamená vhodný anion, jako je halogenid (např. chlorid nebo bromid) nebo methylsulfát. R₃ s výhodou znamená alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s 13 až 17 atomy uhlíku, nejvýhodněji alkylovou a/nebo alkenylovou skupinu s 15 až 17 atomy uhlíku, a R₂ znamená methylovou skupinu.

Chemický změkčující prostředek obsahuje jako podstatnou složku polyhydroxysloučeninu.

Mezi příklady polyhydroxysloučenin použitelných podle tohoto vynálezu patří glycerol, polyglyceroly s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 150 do 800 (např. 2 až 10 glycerolových jednotek) a polyoxyethylenglykoly a polyoxypropylenglykoly s váženým průměrem molekulových hmotností od 200 do 4000, s výhodou od 200 do 1000, nejvýhodněji oď 200 do 600. Zvláště výhodnými jsou polyoxyethylenglykoly s váženým průměrem molekulové hmotnosti do 200 do 600. Mohou se používat také směsi shora popsaných polyhydroxysloučenin. Podle tohoto vynálezu se používají například směsi glycerolu a polyoxyethylenglykolů s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 200 do 1000, výhodněji od 200 do 600. Hmotnostní poměr glycerolu k polyoxyethylenglykolů je s výhodou od 10:1 do 1:10.

Zvláště výhodnou polyhydroxysloučeninou je polyoxyethylenglykol s váženým průměrem molekulové hmotnosti 400. Tento materiál je komerčně dostupný od Union Carbide Company, Danbury, Connecticut, pod obchodním označením PEG-400.

Shora popsaný samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek, tj. směs kvarterních amoniových sloučenin s esterovou funkcí a polyhydroxysloučeniny, se s výhodou zředí na žádanou koncentraci, takže vytvoří disperzi kvarterní sloučeniny a polyhydroxysloučenin před tím, než se přidá k vodné suspenzi vláken nebo základu pro výrobu papíru na mokrém konci papírenského stroje v některém vhodném místě podélného síta papírenského stroje nebo ve stupni výroby archů. Použití shora popsaného chemického změkčovacího prostředku po výrobě mokrého pásu hedvábného papíru a před vysušením tohoto pásu však také poskytuje významnou měkkost, absorbovatelnost a pevnost za mokra a je výslovně zahrnuto v rozsahu tohoto vynálezu.

Bylo objeveno, že chemický změkčovací prostředek je účinnější, jestliže se kvarterní amoniová sloučenina s esterovou funkcí a polyhydroxysloučenina nejdříve spolu smíchají a pak se přidají k základu pro výrobu papíru. Výhodný způsob, který zde bude dále podrobněji popsán v příkladu 1, sestává ze zahřá15 tí polyhydroxysloučeniny na teplotu kolem 66 °C a následného přidání kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k horké polyhydroxysloučenině. Vytvoří se tak homogenní kapalina. Hmotnostní poměr kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k polyhydroxysloučenině je v rozmezí od 1:0,1 do 0,1:1, s výhodou je hmotnostní poměr kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k této sloučenině 1:0,3 až 0,3:1, výhodněji je hmotnostní poměr kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k této sloučenině 1:0,7 až 0,7:1, i když tento poměr se mění podle molekulové hmotnosti příslušné sloučeniny a/nebo použité kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí. Obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku je menší než 20 % hmotn., s výhodou je obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku menší než 10 % hmotn., výhodněji je obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku menší než 5 % hmotn. Je důležité, aby chemický změkčovací prostředek byl stabilní, homogenní, pevná látka nebo viskozní kapalina za teploty nad nebo kolem 20 °C.

V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek může být předem promíchán u dodavatele chemikálií (např. Sherex Company, Dublin, Ohio). Získání chemických změkčovacích prostředků obsahujících tyto biodegradovatelné sloučeniny v v podstatě bezvodých formách, vede k úspoře ceny při dodávání produktu (menší hmotnost), k úspoře ceny na balícím materiálu a k úspoře ceny na zařízení pro zpracování chemických změkčovacích prostředků (pro výrobu vodné ___disperze je potřeba méně zařízeni-)_.__TentO—vynález—má—také-vÝ-hody, pokud jde o ekologickou bezpečnost, protože odstraňuje organická rozpouštědla, zvláště těkavá organická rozpouštědla. Koneční uživatelé chemického změkčovacího prostředku jednoduše zředí směs kapalným nosičem (tj. vodou). Vznikne tak vodná disperze směsi kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí/ /polyhydroxysloučeniny, která se pak přidává k základu pro výrobu papíru. Homogenní směs kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkci a polyhydroxysloučeniny může před dispergováním ve vodném prostředí existovat bučí v pevném stavu nebo v kapal16 ném stavu. S výhodou se směs kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a polyhydroxysloučeniny zředí kapalným nosičem, jako je voda, na koncentarci od 0,01 do 25 % hmotn. změkčujícího prostředku před přidáním k základu pro výrobu papíru. pH kapalného nosiče je s výhodou v rozmezí od 2 do 6. Teplota kapalného nosiče je v době výroby s výhodou v rozmezí od 20 °C do 60 °C. Po smíchání jsou kvartérní amoniová sloučenina s esterovou funkcí a polyhydroxysloučenina přítomny jako částice dispergované v kapalném nosiči. Průměrná velikost částic je s výhodou v rozmezí od 0,01 do 10 pm, nejvýhodněji od 0,1 do 1,0 pm. Jak je vidět na obrázcích 3 až 5, dispergované částice jsou buá ve formě uzavřených váčků nebo otevřených částic.

Neočekávaně bylo zjištěno, že adsorpce polyhydroxysloučeniny na papíře se významně zvýší, jestliže se předem smíchá s kvartérní amoniovou sloučeninou s esterovou funkcí a jestlliže se přidá k papíru shora uvedeným způsobem. Ve skutečnosti se zadrží alespoň 20 % hmotn. polyhydroxysloučeniny a kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí přidaných k vláknité celulose. Zadržené množství kvartérní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a polyhydroxysloučeniny je s výhodou od 50 do 90' % hmotn. z přidaného množství.

Je důležité, že k adsorpci dochází při koncentraci a v době, které jsou praktické pro použití během výroby papíru. Při úsilí lépe porozumět překvapivě vysokému zadržení polyhydroxysloučeniny na papíru byly studovány fyzikální vlastnosti roztaveného roztoku a vodné disperze diesteru di(poněkud ztvrzeného) lojového dimethylamoniumchloridu (DEDTHTDMAC) a polyoxyethylenglykolu 400.

Aniž bychom se vázali na teorii nebo jinak omezovali rozsah tohoto vynálezu, je uvedena následující diskuse, která nabízí vysvětlení toho, jak kvartérní amoniová sloučenina s esterovou funkcí podporuje adsorpci polyhydroxysloučeniny na papíru.

DEDTHTDMAC (diester di(částečně ztvrzeného)lojového dime____: thylamoniumchloridu) existuje v rovnováze jako směs fáze kapalných krystalů a krystalické fáze. Rentgenová data ukazují, že komerční DEDTHTDMAC je ve skutečnosti fází kapalných krystalů bez jakéhokoliv průkazu krystalických stavů.

Fázové studie (obrázek 1) směsí DEDTHTDMAC s PEG-400 způsobem poostupného zřeďování ukázaly, že jejich fyzikální chování je podobné di (hydrogenovanému) lojovému dimethylamoniumchloridu. Tyto sloučeniny jsou mísitelné v širokém rozmezí teplot (50 °C), což ukazuje na to, že se ve srovnatelném rozmezí teplot mohou z těchto směsí připravovat disperze. Neexistuje žádný horní tepelný limit mísitelnosti. Rentgenová data ukazují, že směs krystalu a kapalné fáze skutečně u směsí DEDTHDMAC/ /PEG-400 existuje.

Podle přímého pozorování a podle rentgenových dat se zdá, že směs DEDTHTDMAC a glycerolu v hmotnostním poměru 1:1 kapalnou fází. I když glycerol je schopen tvořit kapalné krystaly v kombinaci s jinými povrchově aktivními činidly, zdá, že.’tomu tak není v tomto systému.

Fázové studie DEDHTDMAC s PEG-400 (obrázek 2) způsobem postupného zřeďování ukazují, že jejich fyzikální chování je podobné DEDTHTDMAC. Tyto sloučeniny jsou mísitelné v širokém rozmezí teplot (> 67°C). To ukazuje, že tyto disperze se mohou připravovat z těchto směsí připravovat ve srovnatelném rozmezí _teplot. Neexistuje žádná horní mez teplotv-misitelnosti--Disperze směsí kvarterní sloučeniny/polyhydroxysloučeniny/voda se mohou připravovat zředěním směsi, která se uchovává za takové teploty, při níž jsou polyhydroxysloučenina a kvarterní amoniová sůl s esterovou funkcí mísitelné s vodou. Ani DEDTHTDMAC ani DEDHTDMAC nejsou rozpustné ve vodě, takže zředění kterékoliv suché fáze vodou vysráží kvarterní amoniovou sloučeninu s esterovou funkcí jako malé částice. Polyhydroxysloučenina je ve vodě rozpustná v jakémkoliv poměru, takže se nesráží.

Přidání směsí stejných hmotostních dílů DEDTHTDMAC a polyhydroxylových sloučenin (např. glycerol, PEG-4000 atd. ...) k vodě tak, aby se vytvořila směs obsahující 1 % hmotn. DEDTHTDMAC, vysráží DEDTHTDMAC. Nejpravděpodobněji budě DEDTHTDMAC fáze blízko teploty místnosti ve formě lamelárních kapalných krystalů.

Fáze kapalných krystalů ve zředěných směsích existuje jako váčky, které jsou z větší části uzavřené a sférické. Ke vzniku této disperze dochází pravděpodobně důsledkem velkých gradientů osmotických tlaků, které momentálně existují během tohoto procesu. Původcem těchto tlakových gradientů jsou prostorové gradienty ve složení (a termodynamické aktivitě) vody, která se tvoří. Jelikož kapalná fáze směsí DEDTHTDMAC/glycerol může existovat v širokém rozmezí teplot, lze disperze vyrábět také v širokém rozmezí teplot.

Kryoelektronová mikroskopie ukazuje, že přítomné částice mají velikost 0,1 až 1,0 μπι a že jejich struktura je velice různorodá. Některé jsou destičky (zakřivené nebo ploché), zatímco jiné jsou uzavřené váčky. Membrány všech těchto částic jsou v molekulárních rozměrech dvojvrstvé, při čemž čelní skupiny jsou otočeny směrem k vodě, ocasní skupiny směřují k sobě navzájem. Předpokládá se, že PEG je s těmito částicemi asociován. Aplikace disperzí, připravených tímto způsobem, na papír vede k připojení kvarterního amoniového iontu s esterovou funkcí na papír, silně podporuje adsorpci polyhydroxysloučeniny na papír a poskytuje žádoucí úpravu měkkosti a zachování nasákavosti.

Jestliže se shora uvedené disperze ochladí, může uvnitř koloidních částic dojít k částečné krystalizaci materiálu. Je však pravděpodobné, že dosažení rovnovážného stavu bude vyžadovat dlouhou dobu (možná měsíce), takže neuspořádané částice, jejichž membrány jsou ve fázi buď kapalného krystalu nebo neuspořádaného krystalu, interagují s papírem. Zde popsané chemie19 ké změkčovací prostředky se s výhodou používají před dosažením rovnovážného stavu.

Předpokládá se, že tyto váčky, obsahující kvartérní amoniové sloučeniny a polyhydroxysloučeniny (např. glycerol, PEG-400 atd. ...), se vysušením vláknitého celulosového materiálu rozpadnou. Jakmile se jednou váček rozpadne, většina PEG složky může proniknout dovnitř celulosových vláken, kde zvyšuje flexibilitu vláken. Důležité je, že jisté množství PEG se na povrchu vlákna zachová a působí tam zvýšení absorpční schopnosti celulosových vláken. Díky iontovým interakcím zůstává kationtová část kvartérní složky na povrchu celulosového vlákna, kde zvyšuje pocit povrchu a měkkosti papírového produktu.

Druhým stupněm způsobu podle tohoto vynálezu je ukládání základu pro výrobu papíru, použitím shora popsaného chemického změkčovacího prostředku jako přísady, na perforovaný povrch. Třetím stupněm je odstranění vody z takto uloženého základu. Způsoby a zařízení, které se mohou použít v těchto dvou stupních, jsou zřejmá pro odborníky z oblasti výroby papíru. Výhodná provedení hedvábného papíru podle tohoto vynálezu obsahují od 0,005 do 5,0, s výhodou od 0,03 do 0,5 % hmotn. (vztaženo na suché vlákno) zde popsaného chemického změkčovacího prostředku.

Tento vynález je obecně použitelný pro hedvábný papír včetně, ale bez omezení, pro konvenčně plstí lisovaný hedvábný papír-^-zahuš-těný-velkoobjemový-v-zo-rovan-ý-hedvábný-pap-l-F-a-ve-lm-iobjemný nekompaktní hedvábný papír. Hedvábný papír může mít homogenní nebo vícevrstvou strukturu. Produkty vyrobené z hedvábného papíru mohu mít tedy jednovrstvou nebo vícevrstvou strukturu. Jemné struktury vyrobené z vrstvených papírových pásů jsou popsány v USA patentu 3 994 771 Morgana Jr. a spol., vydaném 30. listopadu 1976, který je zde zařazen jako citace. Obecně se za mokra nanesený kompozit, měkká, objemná a absorbující papírová struktura vyrábí ze dvou nebo více vrstev základu, který s výhodou obsahuje různé typy vláken. Tyto vrstvy se předem vytvoří uložením oddělených proudů zředěných vláknových kaší, tato vlákna jsou typicky relativně dlouhávlákna z měkkých dřevin a relativně krátká vlákna z tvrdých dřevin, která se používají při výrobě hedvábného papíru, na jedno nebo více nekonečných perforovaných sít. Tyto vrstvy se dále spojí za vzniku vrstveného složeného pásu. Takto vrstvený pás se pak přizpůsobí tak, aby odpovídal povrchu sušení na otevřeném sítu/tisknutí látky aplikací hydrostatického tlaku na pás a potom se tepelně předsuší na uvedené látce jako část způsobu výroby papíru o nízké hustotě. Vrstvený pás se může vrstvit, pokud jde o typ vlákna nebo obsah vlákna případných vrstev mohou být v podstatě stejné. Hedvábný papír má s výhodou základní hmotnost mezi 10 a 65 g/m² a hustotu 0,60 nebo méně g/cm³. Základní hmotnost bude s výhodou pod 35 nebo méně g/m² a hustota 0,30 nebo méně g/cm³. Hustota bude nejvýhodněji 0,04 až 0,20 g/cm³.

Konvenční lisovaný hedvábný papír a způsoby výroby takového papíru jsou známy odborníkům z oblasti techniky. Takový papír se typicky vyrábí uložením základu pro výrobu papíru na perforované síto papírenského stroje. Toto síto je často v oblasti tečhniky nazýváno Fourdnier wire. Jakmile se základ uloží na síto, označuje se jako pás. Z tohoto pásu se odstraní voda přenesením na odvodňovací plsti, lisováním pásu a sušením za zvýšené teploty. Zvláštní způsoby a typická zařízení pro výrobu pásů podle právě popsaného způsobu jsou dobře známy odborníkům z oblasti techniky. Při typickém způsobu se základ papíroviny s nízkou soudržnosti připraví v tlakové nátokové skříni. Tato nátoková skříň má otvor pro dodávání tenké vrstvy základu papíroviny na podélné síto papírenského stroje. Vznikne tak mokrý pás. Z tohoto pásu se typicky odstraňuje voda na obsah vláken 7 až 25 % (z celkové hmotnosti pásu) odstraněním vody ve vakuu a dalším odstraněním vody lisováními, při čemž je pás vystaven tlaku vyvinutému proti sobě působícími mechanickými členy, například válci.

Odvodněný pás se pak dále během pohybu lisuje a suší se proudovými bubnovými zařízeními, známými v oblasti techniky jako sušící buben Yankee. V tomto zařízení se mechanickými _________ zařízeními, jako jsou proti sobě postavené válcovité bubny lisující mezi sebou pás, může vyvíjet tlak. Při lisování pásu mezi povrchem sušících bubnů Yankee lze pás vystavit také působení vakua. Může se použít více těchto sušících bubnů Yankee, při čemž mezi tyto bubny lze vložit další lisování. Struktura hedvábného papíru, který se zde vyrábí, se zde dále označuje jako struktura konvenčního, lisovaného hedvábného papíru. Takové struktury jsou považovány za kompaktní, protože pás je podroben značným mechanickým kompresním silám, zatímco vlákna jsou vlhká a jsou pak sušena ve stlačeném stavu.

Vzorovaný zahuštěný hedvábný papír je charaterizován relativně velmi objemnou oblastí s relativně nízkou hustotou vláken a mřížkou zahuštěných zon s relativně vysokou hustotou vláken. Velmi objemnou oblast lze jinak popsat také jako polštářová oblasti. Zahuštěné zóny jsou někdy označovány také jako kloubové oblasti. Zahuštěné zóny mohou být nespojitě umístěny ve velmi objemné oblasti nebo mohou být spojeny, bučí úplně nebo částečně, s velmi objemnou oblastí. Výhodný způsob výroby pásů vzorovaného zahuštěného hedvábného papíru je popsán v USA patentu č. 3 301 746 Sanforda a Sissona z 31. ledna 1967, USA patentu č. 3 974 025 Petera G. Ayerse z 10. srpna 1976, USA patentu č. 4 191 609 Paula D. Trokhana ze 4. března 1980 a USA patentu č. 4 637 859 Paula D. Trokhana z 20. ledna 1987. Všechny tyto patenty jsou zde uvedeny jako odkazy.

______Qhecně_se_v_zoro_v_ané_zahuštěné-pásy—s—výhodou—vy-ráběgí—uk= ládáním základu pro výrobu papíru na perforované síto, jako je podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak mokrý pás, který se pak umístí proti mříži nosičů. Pás se pak lisuje proti mříži nosičů, což vede k zahuštěným zónám v pásu v místech, která odpovídají bodům kontaktu mezi mřížkou nosiče a mokrým pásem. Zbytek pásu, který není během této operace stlačen, se označuje jako velmi objemná oblast. Tato velmi objemná oblast se může dále zahustit hydrostatickým tlakem, jako je zařízení s vakuem nebo sušičem profoukáváním vzduchem. Z pásu se odstra22 ní voda, popřípadě se pás předsuší tak, aby se v podstatě obešla komprese velmi objemné oblasti. To se s výhodou provádí hydrostatickým tlakem, jako je zařízeni s vakuem nebo sušičem profoukáváním vzduchem nebo také mechanickým lisováním pásu mezi mřížkou nosičů, při čemž velmi objemné oblasti nejsou lisovány. Operace odstraňování vody, popřipádného předsušení a tvor-by zahuštěných zón mohou být integrovány nebo částečně integrovány, aby se snížil celkový počet stupňů výroby. Po vytvoření zahuštěných zón, odvodnění a případném předsušení se pás úplně dosuší, s výhodou bez použití mechanického lisování. S výhodou od asi 8 do 55 % povrchu hedvábného papíru obsahuje zahuštěné klouby s relativní hustotou alespoň 125 % hustoty velmi objemné oblasti.

Mřížkou nosičů je s výhodou nosná látka se sestavou kloubů,· které při použití tlaku fungují jako mřížka nosičů, které usnadňují tvorbu zahuštěných zón. Sestava kloubů dává vznik mřížce nosičů, na kterou je shora odkazováno. Nosné látky jsou popsány v USA patentu č. 3 301 746 Sanforda a Sissona z 31. ledna 1967, USA patentu č. 3 821 068 Salvucciho Jr. a spol., vydaném 21. května 1974, USA patentu č. 3 974 025 Ayerse a spol., vydaném 10. srpna 1976, USA patentu 3 573 164 Friedberga a spol., vydaném 30. března 1971, USA patentu číslo 3 473 576 Amneuse, vydaném 21. října 1969, USA patentu číslo 4 239 065 Trokhana, vydaném 16. prosince 1980, a USA patentu č. 4 528 239 Trokhana, vydaném 9. července 1985. Všechny tyto patenty jsou zde uvedeny jako odkazy.

S výhodou se základ pro výrobu papíru nejdříve nanese jako mokrý pás na perforovaný nosič, jako je podélné síto papírenského stroje. Z pásu se pak odstraní voda a přenese se na nosnou látkou. Základ pro výrobu papíru může být nejdříve uložen ná perforovaný nosíc, který funguje také jako nosná látka. Jakmile se jednou mokrý pás vyrobí, odstraní se z něj voda. S výhodou se předsuší teplem na zvolenou soudržnost vlákna mezi 40 a 80 % hmotn. Odstranění vody se může provádět v odsávacích boxech nebo jiných zařízeních s vakuem nebo v sušičích sušících profukováním vzduchem. Vzorek kloubů nosné látky se nanese na -pásy- jak shora -uvedeno, před úplným vysušením pásu. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je použití mechanického tlaku. To se může provést například lisováním válcem s mezerami, který nese nosnou látku proti povrchu sušícího bubnu, jako je sušící buben Yankee, při čemž pás se ukládá mezi válec s mezerami a sušící buben. S výhodou se pás také á proti nosné látce před úplným vysušením aplikací hydrostatického tlaku s vakuovým zařízením, jako je odsávací box, nebo sušičem profukováním vzduchem. Hydrostatický tlak se může použít pro vtisknutí zahuštěných zón během počátečního odstraňování vody, v odděleném, následujícím stupni výroby, nebo může jít o jejich kombinace.

Struktury nekompaktního, nevzorovaného, zahuštěného hedvábného papíru jsou popsány v USA patentu č. 3 812 000 Josepha L. Salvucciho Jr. a Petera N. Yiannose z 21. května 1974 a USA patentu č. 4 208 459 Henryho E. Beckera, Alberta L. McConnella a Richarda Schutteho ze 17. června 1980, oba tyto patenty jsou zde uvedeny jako odkazy. Obecně - struktury nekompaktního/; nevzorovaného zahuštěného hedvábného papíru se připravují ukládáním základu pro výrobu papíru na perforované síto, jako je podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak mokrý pás, z pásu se odstraní voda a další voda se odstraňuje bez mechanického lisováni, dokud pás nemá obsah vlákna alespoň 80 % hmotn., a pás se krepuje. Voda se z pásu odstraní odvodněním ve vakuu a tepelným sušením. Výslednou strukturou je měkký, ale slabý arch s vysokým objemem relativně nekompaktních vláken. Vazebný materiál— se—s—výhodou— aplikuje—na— části—pásu—před—zkrepován-í-iiHKompaktní, nevzorované, zahuštěné hedvábné struktury jsou v oblasti techniky obvykle známy jako konvenční hedvábné struktury. Obecně se tyto struktury připravují tak, že se základ pro výrobu papíru uloží na perforovaný pás, jako je podélný pás papírenského stroje. Vytvoří se tak mokrý pás, z něhož se nechá odkapat voda a další voda se odstraní lisováním na konzistenci 25 až 50 % hmotn., pás se přenese do tepelné sušárny, jako je sušící buben Yankee, a nakonec se zkrepuje. Voda se odstraňuje ve vakuu, mechanickým lisováním a tepelně. Výslednou strukturou je pevná s.obvykle stejnoměrná hustota, ale velmi malá objemnost, absorbční schopnost a měkkost.

Pás hedvábného papíru podle vynálezu se může používat při jakékoliv aplikaci, kde jsou vyžadovány pásy měkkého, absorbujícího hedvábného papíru. Zvláště výhodnými použitími role hedvábného papíru podle tohoto vynálezu jsou papírové ručníky, toaletní a odličovací produkty. Například dvě role hedvábného papíru podle vynálezu se mohou válcovat a spojit k sobě tak, jak to popisuje USA patent č. 3 414 459 Wellse, vydaný 3. prosince 1968, který je zde zahrnut jako citace, takže vytvoří dvouvrstvé papírové ručníky.

V následující části spisu bude popsáno stanovení molekulové hmotnosti.

> Podstatnou vlastností, kterou se rozlišují polymerní materiály, je jejich molekulární velikost. Vlastnosti, které umožňují, aby polymery byly používány v různých aplikacích, se odvozují téměř zcela od jejich makromolekulám! povahy. Pro plné charakterizování těchto materiálů je podstatné mít nějaké způsoby definování a stanovování jejich molekulových hmotností a distribucí molekulových hmotnosti. Přesnější je používat pojem relativní molekulová hmotnost než molekulová hmotnost, ale druhý z těchto pojmů je používán v technologii polymerů obvykleji. Vždy není praktické stanovovat distribuce molekulových hmotností. Používáním chromatograf ických technik se však toto stanovení stává obvyklejším. Spíše se však molekulová velikost vyjadřuje v pojmech průměrů molekulových hmotností.

Jestliže jednoduchou distribuci molekulových hmotností představují frakce (w_A) hmotností molekul, které mají relativní molekulovou hmotnost (Μχ), je možné definovat několik užitečných průměrných hodnot. Způměrování se provádí na základě počtu molekul (N₄) příslušné velikosti (M_±) udávající číselný průměr molekulových hmotností η = Σ Ni.Mi / Σ Ν_± .

Důležitým důsledkem této definice je to, že číselný průměr molekulových hmotností v gramech obsahuje Avogadrovo číslo molekul. Tato definice molekulové hmotnosti je v souladu s monodisperzními molekulárními částicemi, tj. molekulami, které mají stejnou molekulovou hmotnost. Významnější je poznáni, že jestliže počet molekul v dané hmotnosti polydisperzního polymeru lze nějakým způsobem stanovit, potom lze snadno vypočítat n. To je základem měření koligativních vlastností.

Průměrování frakcí hmotností (W_x) molekul o dané hmotnosti (M_±) vede k definici čísleného průměru molekulových hmotností w = Σ Wí.Ní / Σ W_A = Σ Ni.Mi² / Σ Ν_Χ.Μ_± .

Hodnota w je užitečnější pro vyjádření molekulových hmotnosti polymerů než n, protože přesněji odráží takové vlastnosti, jako je viskozita při tání a mechanické vlastnosti polymerů a jě tedy užitečná podle tohoto vynálezu.

Analýza množství biodegradovatelných chemikálií použitých v tomto vynálezu nebo zachovaných na pásech hedvábného papíru se provádí jakýmkoliv způsobem, který je přijatelný v příslušné oblasti techniky.

Například množství kvartérní amoniové sloučeniny s estero-vou—funkei-7—-jako—j e-d-i ester—d-i-(-hydrogenovaného-)-lo jového-dimethylamoniumchloridu (DEDHTDMAC) (tj. Adogen DDMC^<R)), zadržené na hedvábném papíru se může stanovit extrakcí DEDHTDMAC organickým rozpouštědlem a následující aniontovou/kationtovou titrací dimidiumbromidem (3,8-diamino-5-methyl-6-fenylfenantridiumbromidem) jako indikátorem. Množství polyhydroxysloučeniny, jako je PEG-400, lze stanovit extrakcí vodným rozpouštědlem, jako je voda, a následující plynovou chromatografií nebo kolorimetrickým stanovením množství PEG-400 v extraktu. Tyto způsoby jsou uvedeny jako příklady a neznamenají, že jsou vyloučeny jiné způsoby, které mohou být užitečné pro stanovení množství příslušných složek zadržených na papíře. _..

Hydrofilnost hedvábného papíru obecně znamená schopnost hedvábného papíru být smáčen vodou. Hydrofilnost hedvábného papíru lze částečně kvantitativně stanovit zjištěním času, kterého je potřeba pro to, aby suchý hedvábný papír byl vodou úplně smáčen. Tato doba se označuje jako doba smáčení. Aby se zajistilo, že tento test doby smáčení je shodný a opakovatelný, používá se pro stanovování doby smáčení následující postup: za prvé se připraví upravený vzorek jednotkového archu (podmínky prostředí pro testováni vzorků papíru jsou: 23 + 1 °C a 50 + 2 % hmotn. relativní vlhkosti podle způsobu TAPPI Method T 402) o velikosti 11,1 krát 12 cm hedvábného papíru. Za druhé se arch složí na čtyři (4) čtvrtiny k sobě a zmačká se do kuličky o průměru 1,9 cm až 2,5 cm. Za třetí se kulička archu položí na povrch destilované vody o teplotě 23 ± 1 °C a současně se začne počítat čas. Za čtvrté se po úplném smočení kuličky archu čas zastaví a odečte. Úplné smáčení se pozoruje vizuálně.

Hydrofilní vlastnosti provedení hedvábného papíru podle tohoto vynálezu se mohou ovšem stanovovat bezprostředně po výrobě. K podstatnému zvýšení hydrofobnosti však může dojít během prvních dvou týdnů po tom, co byl hedvábný papír vyroben, tj. po tom, co je papír starý 2 týdny od jeho výroby. Doby smáčení se proto s výhodou měří na konci těchto dvou týdnů. Podle toho se tedy doby smáčení měřené na konci těchto dvou týdnů stárnutí za teploty místnosti označují jako dvoutýdenní doby smáčení.

V tomto odstavci bude objasněn pojem biodegradovatelnosti. Vhodný v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek pro použití podle tohoto vynálezu je biodegradovatelný. Pojem biodegradovatelný tak, jak je zde používán, znamená úplné rozložení látky mikroorganismy na oxid uhličitý, vodu, biomasu a anorganické materiály. Biodegradační potenciál lze stanovit měřením vyvíjení oxidu uhličitého a odstraňováním rozpuštěného organického uhlíku z pro27 středí obsahujícího testovanou látku jako jediný zdroj uhlíku a energie a zředěné bakteriální, inokulum získané _ze supernatantu aktivovaného kalu. Viz Larson: Estimation of Biodegradation Potential of Xenobiotic Organic Chemicals”, Applied and Environmental Microbiology 38. 1153 (1979), který popisuje vhodný způsob vyhodnocování biodegradovatelnosti. Podle tohoto způsobu je látka snadno biodegradovatelné, jestliže vyvíjení oxidu uhličitého je větší než 70 % hmotn. a jestliže se odstraní více než 90 % hmotn. rozpuštěného organického uhlíku během 28 dnů. Změkčovací činidla použitá v tomto vynálezu vyhovují těmto kriteriím biodegradovatelnosti.

Hustota hedvábného papíru, jak je zde tento pojem používán, znamená průměrnou hustotu vypočtenou na základě hmotnosti papíru dělené kaliprem s příslušnou konverzí jednotek. Kaliper hedvábného papíru tak, jak se zde používá, znamená tlouštku papíru, který je podroben tlaku 15,5 g/cm².

Ke zde popsanému v podstatě bezvodému, samoemulgovatelnému, biodegradovatelnému chemickému změkčovacímu prostředku; nebo k základu pro výrobu papíru se mohou přidat další chemikálie, které se obvykle používají při výrobě papíru, pokud významně a nepříznivě neovlivňují změkčování, absorbční schopnost vláknitého materiálu a účinek chemického změkčovacího prostředku.

Například pro zpracování pásů hedvábného papíru podle tohoto vynálezu se mohou používat povrchově aktivní činidla. Množ stv-í—povrehově—akti-vn-í-hO““č i n-i dlav—j estTi ž e-se~pou ž ívá^—j θ s výhodou od 0,01 do 2,0 % hmotn. vztaženo na suchou hmotnost vláken hedvábného papíru. Povrchově aktivní činidla mají s výhodou alkylové řetězce s osmi nebo více atomy uhlíku. Příklady aniontových povrchově aktivních činidel jsou lineární alkylsulfonáty a alkylbenzensulfonáty. Příklady neiontových povrchově aktivních činidel jsou alkylglykosidy, včetně esterů alkylglykosidů, jako je Crodesta SL-40, který je dostupný od firmy Croda, lne. (New York, N.Y.), ethery alkylglykosidů, jako jsou ty, které jsou popsány v USA patentu č. 4 011 389 W. K. Langdona a spol. z 8. března 1977, a alkylpolyethoxylované estery, jako

----------je pegosperse 200 -ML dostupný od firmy Glyco Chemicals, lne.— (Greenwich, Kt.) a IGEPAL RC-520 dostupný od firmy Rhone Pouleno Corporation (Cranbury, N.J.).

Mezi další typy chemikálií, které se mohou přidávat, patří přísady s pevností za sucha zvyšující pevnost hedvábných pásů v tahu. Mezi příklady těchto přísad s pevností za sucha patří karboxymethylcélulosa a kationtové polymery ze skupiny chemikálií Acco, jako je Acco 711 a Acco 514. Výhodnými jsou chemikálie ze skupiny Acco. Tyto materiály jsou komerčně dostupné od American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey. Množství těchto přísad s pevností za sucha, pokud se používají, je s výhodou od 0,01 do 1,0 % hmotn., vztaženo na hmotnost suchého vlákna hedvábného papíru.

Mezi další typy chemikálii, které se mohou přidávat pro zvýšení pevnosti hedvábných pásu při roztržení za mokra, patří přísady s pevností za mokra. Tento vynález může jako případnou složku obsahovat od 0,01 do 3,0, výhodněji od 0,3 do 1,5 % hmotn., vztaženo na hmotnost suchého vlákna, ve vodě rozpustných pryskyřic se stabilní pevností za mokra.

Pryskyřice se stabilní pevností za mokra, které jsou zde užitečné, mohou být několika typů. Obvykle se zde používají pryskyřice, které jsou již známy a které nalezly použití v oblasti výroby papíru. Ve shora uvedené práci Westfelta, která je zde zahrnuta jako odkaz, jsou uvedeny četné příklady.

Obvykle jsou těmito pryskyřicemi s pevností za mokra ve vodě rozpustné kationtové materiály. To znamená, že tyto pryskyřice jsou rozpuštěny ve vodě v době, kdy se přidávají k základu pro výrobu papíru. Je zcela možné, a dokonce je očekáváno, že následující události, jako je zesilováni, způsobuji, že tyto pryskyřice jsou nerozpustné ve vodě. A dále, některé pryskyřice jsou rozpustné pouze za specifických podmínek, jako je omezené rozmezí pH.

O pryskyřicích s pevností za mokra se obvykle předpokládá, že-po uložení na, do_nebo_mezi-vlákna při výrobě papi ra podléhají zesítování nebo jiným vytvrzovacím reakcím. K zesítování nebo k vytvrzování normálně nedochází, pokud jsou přítomna podstatná množství vody.

Zvláště užitečné jsou různé polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice. Tyto materiály jsou polymery s malou molekulovou hmotností s reaktivními funkčními skupinami, jako' je aminová, epoxidová a azetidiniová skupina. Patentová literatura je naplněna popisy způsobů výroby takových materiálů. Příklady jsou patenty, které jsou zde zahrnuty jako odkazy, jako USA patent č. 3 700 623 Keima z 24. října 1972 a USA patent č. 3 772 076 Keima z 13. listopadu 1973.

Zvláště užitečné v tomto vynálezu jsou polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice prodávané pod obchodními značkami Kymene^(R) 557H a Kymene^(R) 2064 firmou Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware. Tyto pryskyřice jsou obecně popsány ve shora uvedených patentech Keima.

Baží aktivované polyamid-epichlorhydrinové pryskyřice užitečné v tomto vynálezu jsou prodávány pod obchodní značkou Santo Res, jako je Santo Res 31, firmou Monsanto Company v St. Louis, Missouri. Tyto typy materiálů jsou obecně popsány v USA patentech č. 3 855 158 Petroviche ze 17. prosince 1974, číslo 3 899 388 Petroviche z.12. srpna 1975, č. 4 129 528 Petroviche z i-2t—prosince—19787—čg—4~147^—586 Petroviche—z“3J~dubna~197 9 ač. 4 222 921 Van Eenama ze 16. září 1980. Všechny jsou zde uvedeny jako odkazy.

Jinými ve vodě rozpustnými kationtovými pryskyřicemi, které jsou zde užitečné, jsou polyakrylamidové pryskyřice, jako jsou ty, které jsou prodávány pod obchodním označením Pařez, jako je Pařez 631NC prodávaná firmou American Cyanamid Company, Stanford, Connecticut. Tyto materiály jsou obecně popsány v USA patentech č. 3 556 932 Coscia a spol. z 19. ledna 1971 a číslo

556 933 Williamse a spol. z 19. ledna 1971, oba jsou zde uvedeny jako odkazy.__________________— — - - -------------------------------------------------------Mezi další ve vodě rozpustné pryskyřice užitečné podle tohoto vynálezu.patří akrylové emulze a aniontové styren-butadienové latexy, četné příklady těchto typů pryskyřic jsou uvedeny v USA patentu 3 844 880 Meisela Jr. a spol, vydaném 29. října 1974, který je zde zahrnut jako odkaz.

Ještě jinými ve vodě rozpustnými kationtovými pryskyřicemi, které mají použití v tomto vynálezu, jsou močovino-formaldehydové pryskyřice a melamin-formaldehydové pryskyřice. Tyto polyfunkční reaktivní polymery mají molekulové hmotnosti řádově několik tisíc. Mezi obvyklejší funkční skupiny patří skupiny obsahující atom dusíku, jako jsou aminové skupiny, a methylolové skupiny připojené na atom dusíku.

V tomto vynálezu mají použití pryskyřice typu polyethyleniminů, i když jsou méně výhodné.

Úplnější popisy shora uvedených ve vodě rozpustných pryskyřic, včetně jejich výroby, lze nalézt v TAPPI Monograph Series č. 29 Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965), která je zde uvedena jako odkaz. Pojem pryskyřice se stálou pevností za mokra tak, jak se zde používá, znamená takovou pryskyřici, která umožňuje, aby si papírový arch, jestliže je ponořen do vodného prostředí, zachoval většinu své původní pevnosti za mokra po dobu přesahující alespoň dvě minuty.

Shora uvedené přísady s pevností za mokra typicky vedou k papírovým produktům se stabilní pevností za mokra, tj. papír, jestliže se umístí do vodného prostředí, si po jistou dobu zachovává podstatnou část své původní pevnosti za mokra. Stabilní pevnost za mokra však u některých typů papírových produktů nemusí být potřebná a může být nežádoucí. Papírové produkty, jako jsou toaletní papíry atd., jsou obvykle po krátké době použití odkládány do septických systémů a podobně. Jestliže si papírový produkt stabilně zachovává svoji odolnost vůči- hydrolýze, může---------------------------to vést k ucpání těchto systémů. Nedávno začali výrobci přidávat k papírovým produktům přísady s dočasnou pevností za mokra, takže pevnost produktů za mokra je dostatečná pro zamýšlené použití, ale ničí se po nasáknutí vodou. Zlikvidování pevnosti za mokra usnadňuje průtok papírových produktů septickými systémy.

Mezi příklady vhodných pryskyřic s dočasnou pevností ža mokra patří modifikovaná škrobová činidla s dočasnou pevností za mokra, jako je National Starch 78-0080 dodávaný na trh firmou National Starch and Chemical Corporation (New York, N.Y.). Tento typ činidla s pevností za mokra se může vyrábět reakcí dimethoxyethyl-N-methyl-chloracetamidu s kationtovými škrobovými polymery. Modifikovaná škrobová činidla s dočasnou pevností za mokra jsou popsána také v USA patentu č. 4 675 394 Solareka a spol., vydaném 23. června 1987 a zahrnutým zde jako odkaz. Mezi výhodné pryskyřice s dočasnou pevností za mokra patří pryskyřice, které jsou popsány v USA patentu č. 4 981 557, Bjorkquist, vydaném 1. ledna 1991, který je zde zahrnut jako odkaz.

Pokud jde o třídy a specifické příklady shora uvedených pryskyřic jak se stálou tak s dočasnou pevností za mokra, mělo by to být chápáno tak, že pryskyřice v seznamu jsou míněny pouze jako příklady a nikoliv jako omezení rozsahu tohoto vynálezu. —

V praktických aplikacích tohoto vynálezu se mohou používat také směsi slučitelných pryskyřic s pevností za mokra.

Shora uvedené seznamy případných chemických přísad jsou zamýšleny pouze jako příklady. Nejsou míněny jako omezení rozsahu tohoto vynálezu.

Následující příklady ilustruji praktické provedení tohoto ³² vynálezu, ale nejsou zamýšleny jako jeho omezení.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob, který se může použít pro výrobu v podstatě bezvodého samoemulgovatelného biodegradovatelného chemického změkčovacího prostředku obsahujícího směs diesteru di(poněkud ztvrzeného) lojového dimethylamoniumchloridu (DEDTHTDMAC) a polyoxyethylenglykolu 400 (PEG-400).

Bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek se připraví podle následujícího postupu: 1. odděleně se odváži ekvivalentní hmotnost DEDTHTDMAC a PEG-400, 2. PEG se zahřeje na 60 °C, 3. DEDTHTDMAC se rozpustí v PEG za vzniku roztaveného roztoku při 66 °C, 4. příslušným mícháním se vytvoří homogenní směs DEDTHTDMAC v PEG a 5. tato homogenní směs se ochladí na teplotu místnosti za vzniku pevné formy.

V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle bodu 5 se může předem promíchat (shora uvedené stupně 1 až 5) u dpdavatele chemikálií (např. Sherex company, Dublin, Ohio) a potom se ekonomicky zašle konečným uživatelům chemického změkčovacího prostředku, kde se ředí na žádanou koncentraci.

Příklad 2

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob, který se může použít pro výrobu v podstatě bezvodého samoemulgovatelného biodegradovatelného chemického změkčovacího prostředku obsahujícího směs diesteru di(poněkud ztvrzeného)lojového dimethylamoniumchloridu (DEDTHTDMAC) a směs glycerolu s PEG-400.

V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek se připraví podle následujícího postupu: 1. připraví se směs glycerolu s PEG-400 v hmotnostním poměru 75:25, 2. odděleně se odváží ekvivalentní hmotnosti—

DEDTHTDMAC a směsi podle bodu 1, 3. směs podle bodu 1 se zahřeje na 60 °C, 4. DEDTHTDMAC se rozpustí ve směsi podle bodu 3 za vzniku roztaveného roztoku při 66 °C, 5. příslušným mícháním se vytvoří homogenní směs DEDTHTDMAC ve směsi podle bodu 3 a 6. homogenní směs podle bodu 5 se ochladí na teplotu místnosti za vzniku pevné látky.

V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle bodu 6 se může předem promíchat (shora uvedené stupně 1 až 6) u dodavatele chemikálií (např. Sherex company, Dublin, Ohio) a potom se ekonomicky zašle konečným uživatelům chemického změkčovacího prostředku, kde se ředí na žádanou koncentraci.

Příklad 3

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob použití foukání během sušení při výrobě papíru tak, aby se vyrobily měkké a absorbující papírové ručníkové archy, které jsou zpracovány s v podstatě bezvodým samoemulgovatelným biodegradovatelným chemickým změkčovacím prostředkem obsahujícím předem připravenou směs diesteru di (poněkud ztvrzeného) lojového dimethylamoniumchloridu (DEDTHTDMAC), polyoxyethylenglykolu 400 (PEG-400) v pevném stavu a pryskyřice še stálou pevností za mokra.

--Pro-praktieké—provedení—tohoto”-vynálezu—se—použije—polO=—-— provozní papírenský stroj s podélným sítem. Za prvé, postupem podle příkladu 1 se připraví v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek, při čemž homogenní předem připravená směs DEDTHTDMAC a PEG-400 v pevném stavu se disperguje v upravené vodní nádrži (pH 3, teplota 66 °C) za vzniku disperze podmikronových váčků. Disperze velikosti částic váčků se stanoví optickým mikroskopem. Částice mají velikost od 0,1 do 1,0 gm. Obrázek 3 ilustruje kryotransmisní mikrofotografii při 63000 x zvětšení 2% disperze váčků systému DEDTHTDMAC s PEG-400 v hmotnostním poměru 1:1. Obrázek 3 ukazuje, že částice měly membrány o tloušťce jedné nebo dvou dvojvrstev, jejichž geometrie se pohybují od zavřených/otevřených váčků až ke strukturám podobným disku a archům.

Za druhé, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze NSK. NSK suspenze se mírně vyčistí a do zásobovacího potrubí s NSK se přidává 2% (hmotn.) roztok pryskyřice se stálou pevností za mokra (tj. Kymene^(R> 557H dodávaná firmou Hercules Incorporated, Wilmington, De.) rychlostí 1 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce Kymene(R) 557H na NSK se zvýší řadovým mixerem. Za řadovým mixerem se přidává 1% (hmotn.) roztok karboxymethylcelulosy (CMC) rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken, aby se zvýšila pevnost vláknitého substrátu za sucha. Adsorpce CMC na NSK se zvýší řadovým mixerem. Potom se k suspenzi NSK přidává 1% (hmotn.) roztok chemické změkčovací směsi (DEDTHTDMAC/PEG) rychlostí 0,1 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce směsi chemického změkčovadla na NSK se může zvýšit řadovým mixerem. NSK suspenze se ventilátorovou pumpou zředí na 0,2 % hmotn..

Za třetí, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze CTMP. K rozvlákňovači výmětu se přidává neiontové povrchově aktivní činidlo (Pegosperse) rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Do zásobovacího potrubí s CTMP se před zásobovací pumpou přidává 1% (hmotn.) roztoku směsi chemického změkčovadla rychlostí 0,1 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce směsi chemického změkčovadla na CTMP se může zvýšit řadovým mixerem. CTMP suspenze se zředí na 0,2 % hmotn. ventilátorovou pumpou. Předem zpracovaná nanášecí směs (NSK/CTMP) se promíchá v nátokové skříni a uloží se na podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak základní pás. Na podélném sítu papírenského stroje dochází k odvodněni pomocí odvodňovací lišty a vakuových komor. Podélné síto je 5-dílné tkané saténové konfigurace s 84 monofilamenty ve směru stroje a 76 monofilamenty napříč strojem na 2,54 cm. Základní mokrý pás se z podélného síta papírenského stroje přenese, při obsahu ί i

----------vlákna 22 % hmotn. v místě přenosu, na fotopolymerní látkuse37 lineárními Idaho buňkami ma 1 cm², s 34 % plochy kloubů a hloubkou fotopolymeru 0,37 mm. Název lineární Idaho je založen na skutečnosti, že zesilovaná část vedeni, od níž je tat© sestava odvozena, původně tvarem připomíná bramboru. Stěny vé dění na čtyřech stranách jsou však obvykle tvořeny přímými liniemi, takže tato sestava se označuje spíše jako lineární I·· daho než jednoduše jako Idaho sestava. Další odvodnění se pro*vádí sušením ve vakuu, dokud pás nemá obsah vláken 28 % hmotn. Vzorovaný pás se dále předsuší foukáním vzduchem na obsah vlákna 65 % hmotn. Pás se pak nechá přilnout na povrch sušícího bubnu Yankee s rozprášeným krepovacím adhezivním činidlem obsahujícím 0,25% (hmotn.) vodný roztok polyvinylalkoholu (PVA). Obsah vláken se zvýší na očekávaných 96 % před krepováním pásu za sucha škrabákovým nožem, škrabákový nůž má kosý úhel 25

JA.L3 i NiSV' 0Κ3Λ0' s,\wgy _____________α/υα 3 6 . AI '3 l

Ol^OQ

S 9 I. L 3 L •f'o stupňů a je vzhledem k sušícímu bubnu Yankee umístěn tak, aby úhel přístupu byl 81 stupňů. Sušící buben Yankee pracuje rychlostí 244 metrů za minutu. Vysušený pás se navíjí na roli^rychlostí 214 metrů za minutu.

Dvě vrstvy pásu sválcováním a laminováním s PVA adhezním činidlem vytvoří papírové ručníkové produkty. Papírový ručník má základní hmotnost 0,1269 kg/m , obsahuje 0,2 % hmotn. v podstatě bezvodé samoemulgovatelné chemické změkčovací směsi a 1,0 % hmotn. pryskyřice se stálou pevností za mokra. Výsledný papírový ručník je měkký, absorbující a velmi pevný za mokra.

Příklad 4

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob použití foukáni během sušení a při výrobě vrstveného papíru tak, že se vyrobí měkký a absorbující toaletní hedvábný papír, který je zpracován s v podstatě bezvodým samoemulgovatelným biodegradovatelným chemickým změkčovacím prostředkem obsahujícím předem připravenou směs diesteru di(poněkud ztvrzeného)lojového dimethylamoniummethylchloridu (DEDTHTDMAC), polyoxyethylenglykolu 400 (PEG-400) v kapalném stavu a pryskyřice s dočasnou pevností za

mokra

Pro praktické provedení tohoto vynálezu se použije poloprovozní papírenský stroj s podélným sítem. Za prvé, postupem podle příkladu l se.připraví v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek, při čemž homogenní předem připravená směs DEDTHTDMAC a polyhydroxysloučenin v pevném stavu se roztaví při teplotě 66 °C. Roztavená směs se pak disperguje v upravené vodní nádrži (teplota 66 °C) za vzniku disperze podmikr ono vých váčků. Velikost částic disperze váčků se stanoví optickým mikroskopem. Částice mají velikost od 0,1 do 1,0 gm. Obrázek 4 ilustruje kryotransmisní mikrofotografii při 63000 x zvětšení 2% disperze váčků systému DEDTHTDMAC s polyhydroxysloučeninami v hmotnostním poměru 1:1. Obrázek 4 ukazuje, že částice mají membrány o tloušťce jedné nebo dvou dvojvrstev, jejichž geometrie se pohybují od zavřených/otevřených váčků až ke strukturám podobným disku a archům.

Za druhé, v konvenčním rozvlákftovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze NSK. NSK suspenze se mírně vyčistí a do zásobovacího potrubí s NSK se přidává 2% (hmotn.) roztok pryskyřice s dočasnou pevnosti za mokra (tj. National starch 78—0080 dodávaný firmou National Starch and Chemical Corporation, New York, N.Y.) rychlostí 0,75 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce pryskyřice s dočasnou pevností za mokra na NSK vlákna se zvýší řadovým mixerem. NSK suspenze se zředí ventilátorovou pumpou na 0,2 % hmotn. Za třetí, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze eukalyptových vláken. Do zásobovacího potrubí s eukalyptovými vlákny se před zásobovací pumpou přidává 1% (hmotn.) roztok směsi chemického změkčovadla rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce v podstatě bezvodé samoemulgovatelné biodegradovatelné chemické změkčovací směsi na eukalyptová vlákna se může zvýšit řadovým mixerem. Eukalyptová suspenze se zředí na 0,2 % hmotn. ventilátorovou pumpou.

Zpracovaná nanášecí směs (30 % hmotn. NSK/70 % hmotn. eu37 kalyptu) se promíchá v nátokové skříni a uloží se na podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak základní pás. Na podélném sítu papírenského stroje dochází k odvodnění pomocí odvodňovací lišty a vakuových komor. Podélné síto je 5-dílné tkané saténové konfigurace s 84 monofilamenty ve směru stroje a 76 monofilamenty napřič strojem na 2,54 cm. Základní mokrý pás se z podélného síta papírenského stroje přenese, při obsahu vlákna 15 % hmotn. v místě přenosu, na fotopolymerní látku s 87 lineárními Idaho buňkami ma 1 cm², se 40 % plochy kloubů a hloubkou fotopolymeru 0,23 mm. Další odvodnění se provádí sušením ve vakuu, dokud pás nemá obsah vláken 28 % hmotn. Vzorovaný pás se dále předsuší foukáním vzduchem na obsah vlákna 65 % hmotn. Pás se pak nechá přilnout na povrch sušícího bubnu Yankee s rozprášeným krepovacím adhezivním činidlem obsahujícím 0,25% (hmotn.) vodný roztok polyvinylalkoholu (PVA). Obsah vláken se zvýší na očekávaných 96 % před krepováním pásu za sucha škrabákovým nožem. Škrabákový nůž má kosý úhel 25 stupňů a je umístěn vzhledem k sušícímu bubnu Yankee tak, aby úhel přístupu byl 81 stupňů. Sušicí buben Yankee pracuje rychlostí 244 metrů za minutu. Vysušený pás se navíjí na roli rychlostí 214 metrů za minutu.

Z pásu se vytvoří jednovrstvý produkt hedvábného papíru.

Hedvábný papír má základní hmotnost 0,3739 kg/m , obsahuje 0,1 % hmotn. biodegradovatelné chemické změkčovací směsi a 0,2 % hmotn. pryskyřice s dočasnou pevností za mokra. Výsledný hedvábnýpapírje měkký,absorbujícía—je-vhodný— pro použ-i-tijako odličovací a/ /nebo toaletní jemný papír.

Příklad 5

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob použití foukání během sušení při výrobě vrstveného papíru tak, aby se vyrobil měkký a absorbující toaletní hedvábný papír, který je zpracován s v podstatě bezvodým samoemulgovatelným biodegradovatelným chemickým změkčovacím prostředkem obsahujícím předem připravenou směs diesteru di(poněkud ztvrzeného)lojového diraethylamo-

, niumchloridu (DEDTHTDMAC), směs polyhydroxysloučeniny (glycerol/PEG-400) v kapalném stavu a přísady pryskyřice s pevností za sucha.

.....Pro praktické provedení tohoto vynálezu se použije poloprovozní papírenský stroj s podélným sítem. Za prvé, postupem podle příkladu 2 se připraví v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek, při čemž homogenní předem připravená směs DEDTHTDMAC a polyhydroxysloučenin v pevném stavu se roztaví při teplotě 66 °C. Roztavená směs se pak disperguje v upravené vodní nádrži (pH 3, teplota 66 °C) za vzniku disperze podmikronových váčků. Velikost částic disperze váčků se stanoví optickým mikroskopem. Částice mají velikost od 0,1 do 1,0 μτα. Obrázek 5 ilustruje kryotransmisní mikrofotografii při 63000 x zvětšení 2% disperze váčků systému DEDTHTDMAC s polyhydroxysloučeninami v hmotnostním poměru 1:1. Obrázek 5 ukazuje, že částice mají membrány o tloušťce jedné nebo dvou dvoj vrstev, jejichž geometrie se pohybují od zavřených/otevřených váčků až ke strukturám podobným disku a archům.

Za druhé, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze NSK. NSK suspenze se mírně vyčistí a do zásobovacího potrubí s NSK se přidává 2% (hmotn.) roztok pryskyřice s pevností za sucha (tj. Acco 514, Acco 711 dodávané firmou American Cyanamid Company, Fairfield, Oh.) rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce pryskyřice s pevností za sucha na NSK vlákna se zvýší řadovým mixerem. NSK suspenze se ventilátorovou pumpou zředí na 0,2 % hmotn. Za třetí, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze eukalyptových vláken. Do zásobovacího potrubí s eukalyptovými vlákny se před zásobovací pumpou přidává 1% (hmotn.) roztok směsi chemického změkčovadla rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce v podstatě bezvodé samoemulgovatelné biodegradovatelné chemické změkčovací směsi na eukalyptová vlákna se může zvýšit řadovým mixerem. Eukalyptová suspenze se zředí na 0,2 % hmotn. ventilátorovou pumpou.

Zpracovaná nanášecí směs (30 % hmotn. NSK/70 % hmotn. eukalyptu) sepromíchá v nátokové skříni a uloží se na podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak základní pás. Na podélném sítu papírenského stroje dochází k odvodnění pomocí odvodňovací lišty a vakuových komor. Podélné síto je 5-dílné tkané saténové konfigurace s 84 monofilamenty ve směru stroje a 76 monofilamenty napříč strojem na 2,54 cm. Základní mokrý pás se z podélného síta papírenského stroje přenese, při obsahu vlákna 15 % hmotn. v místě přenosu, na fotopolymerní látku s 87 lineárními Idaho buňkami ma 1 cm², se 40 % plochy kloubů a hloubkou fotopolymeru 0,23 mm. Další odvodnění se provádí sušením ve vakuu, dokud pás nemá obsah vláken 28 % hmotn. Vzorovaný pás se dále předsuší foukáním vzduchem na obsah vlákna 65 % hmotn. Pás se pak nechá přilnout na povrch sušícího bubnu Yankee s rozprášeným krepovacím adhezivnim činidlem, které obsahuje 0,25% (hmotn.) vodný roztok polyvinylalkoholu (PVA). Obsah vláken se zvýší na očekávaných 96 % před krepováním pásu za sucha škrabákovým nožem. Škrabákový nůž má kosý úhel 25 stupňů a je vzhledem k sušícímu bubnu Yankee umístěn tak, aby úhel přístupu byl 81 stupňů. Sušící buben Yankee pracuje rychlostí 244 metrů za minutu. Vysušený pás se navíjí na roli rychlostí 214 metrů za minutu.

Ze dvou vrstev pásu se vyrobí produkty hedvábného papíru, které se laminují způsobem navázání vrstev. Hedvábný papír má základní hmotnost 0,1123 kg/m², obsahuje 0,1 % hmoťn. v podstatě bezvodého samoemulgovatelného biodegradovatelného chemického změkčovacího činidla a 0,1 % hmotn. pryskyřice s pevností za sucha. Výsledný hedvábný papír je měkký, absorbující a je vhodný pro použití jako odličovací a/nebo toaletní jemný papír.

Příklad 6

Účelem tohoto příkladu je ilustrovat způsob použití konvenčního sušení při výrobě měkkého a absorbujícího toaletního hedvábného papíru, který je zpracován s v podstatě bezvodým samoemulgovatelným biodegradovatelným chemickým změkčovacím prostřed2>oXl_ kem obsahujícím předem připravenou směs diesteru di(poněkud ztvrzeného)lajového dimethylamoniumchloridu(DEDTHTDMAC),· polyoxyethylenglykolu 400 (PEG-400) v pevném stavu a přísady pryskyřice s pevností za sucha.

Pro praktické provedení tohoto vynálezu se použije poloprovozní papírenský stroj s podélným sítem. Za prvé, postupem podle příkladu 1 se připraví v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek, při čemž homogenní předem připravená směs DEDTHTDMAC a PEG-400 v pevném stavu se disperguje v upravené vodní nádrži (pH 3, teplota 66 °C) za vzniku disperze podmikronových váčků. Velikost částic disperze váčků se stanoví optickým mikroskopem, částice mají velikost od 0,1 do 1,0 Mm. Obrázek 3 ilustruje kryotransmisní mikrofotografii při 63000 x zvětšení 2% disperze váčků systému DEDTHTDMAC s PEG-400 v hmotnostním poměru 1:1. Obrázek 3 ukazuje, že částice měly membrány o tloušťce jedné nebo dvou dvojvrstev, jejichž geometrie se pohybují od zavřených/otevřených váčků až ke strukturám podobným disku a archům.

Za druhé, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze NSK. NSK suspenze se mírně vyčistí a do zásobovacího potrubí s NSK se přidává 2% (hmotn.) roztok pryskyřice s pevností za sucha (tj. Acco 514, Acco 711 dodávané firmou American Cyanamid company, Wayne, N.J.) rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce pryskyřice s pevností za sucha na NSK vlákna se zvýší řadovým mixerem. NSK suspenze se ventilátorovou pumpou zředí na 0,2 % hmotn. Za třetí, v konvenčním rozvlákňovači výmětu se připraví 3% (hmotn.) vodná suspenze eukalyptových vláken. Do zásobovacího potrubí s eukalyptovými vlákny se před zásobovací pumpou přidává 1% (hmotn.) roztok směsi chemického změkčovadla rychlostí 0,2 % hmotn. na hmotnost suchých vláken. Adsorpce chemické změkčovací směsi na eukalyptová vlákna se může zvýšit řadovým mixerem. Eukalyptová suspenze se zředí na 0,2 % hmotn. ventilátorovou pumpou.

Zpracovaná nanášecí směs (30 % hmotn. NSK/70 % hmotn. eu41 kalyptu) se promíchá v nátokové skříni a uloží se na podélné síto papírenského stroje. Vytvoří se tak základní pás. Na podélném sítu papírenského stroje dochází k odvodnění pomocí odvodňovací lišty a vakuových komor. Podélné síto je 5-dílné tkané saténové konfigurace s 84 monofilamenty ve směru stroje a 76 monofilamenty napříč strojem na 2,54 cm. Základní mokrý pás se z podélného síta papírenského stroje přenese, při obsahu vlákna 15 % hmotn. v místě přenosu, na konvenční plstěnéc. Další odvodnění se provádí sušením ve vakuu, dokud pás nemá obsah vláken 35 % hmotn. Pás se dále nechá přilnout na povrch sušícího bubnu Yankee. Obsah vláken se zvýší na očekávaných 96 % před krepováním pásu za sucha škrabákovým nožem. Škrabákový nůž má kosý úhel 25 stupňů a je vzhledem k sušícímu bubnu Yankee umístěn tak, aby úhel přístupu byl 81 stupňů. Sušící buben Yankee pracuje rychlostí 244 metrů za minutu. Vysušený pás se navíjí na roli rychlostí 214 metrů za minutu.

Ze dvou vrstev pásu se vyrobí produkty hedvábného pap*iru, které se laminují způsobem navázání vrstev. Hedvábný papír má základní hmotnost 0,1123 kg/m² ., obsahuje 0,1 % hmotn. směsi v podstatě bezvodého samoemulgovatelného biodegradovatelného chemického změkčovacího činidla a 0,1 % hmotn. pryskyřice s pevností za sucha. Výsledný hedvábný papír je měkký, absorbující a je vhodný pro použití jako odličovací a/nebo toaletní jemný papír.

J.AÍ3ίΜ1SVL ΟΗ3ΛΩ' 3.>Λ5Η<

GVy Q

6 17 1

Claims (9)

1. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatel””chemický změkčovací prostředek, vyznačujíc tím, že obsahuje směs αι^οα

   a) biodegradovatelné kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí, a

   b) polyhydroxysloučeniny, která je vybrána ze skupiny sestávající z glycerolu, polyglycerolů s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 150 do 800, polyoxyethylenglykolů a polyoxypropylenglykolů s váženým průměrem molekulové hmotnosti od 200 do 4000, s výhodou od 200 do 1000, nejvýhodněji od 200 do 600, a jejich směsí, při čemž poměr hmotností kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí k polyhydroxysloučenině je v rozmezí od 1:0,1 do 0,1:1, s výhodou od 1:0,3 do 3:1, nejvýhodněji od 1:0,7 do 0,7:1, při čemž polyhydroxysloučenina je smíchána s kvarterní amoniovou sloučeninou s esterovou funkcí za takové teploty, při níž je kvarterní amoniová sloučenina s esterovou funkcí mísitelná s polyhydroxysloučeninou, a obsah vlhkosti chemického změkčovacího prostředku je menší než 20 % hmotn., s výhodou menší než 10 % hmotn.

   V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že biodegradovatelný kvarterní amoniová sloučenina s esterovou funkcí znamená sloučeninu obecného vzorce I

   R₂ - N⁺ - (CH₂)_n - Y - R₃ X(I) (CH₂)„ - Y - R, nebo obecného vzorce II r₂ r₂ - n⁺ - (CH₂)_n - Y - r₃ X- (II),

   I

   Ri v nichž každý substituent R₂ znamená alkylovou nebo hydroxyalkylovou skupinu s 1 až 6 atomy uhlíku, benzylovou skupinu nebo jejich směsi, každý substituent R_x znamená uhlovodíkovou skupinu s 12 až 22 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, s výhodou alkylovou skupinu nebo alkenylovou skupinu se 16 až 18 atomy uhlíku, každý substituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku, substituovanou uhlovodíkovou skupinu nebo jejich směsi, s výhodou alkylovou skupinu nebo alkenylovou skupinu s 15 až 17 atomy uhlíku, Y znamená skupinu -O-C(O)-, —C(0)-0-, -NH-C(O)- nebo -C(O)-NH- nebo jejich směsi, n znamená čislo 1 až 4 a X znamená vhodný anion, s výhodou chlorid nebo methylsulfát.
2. 3. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že biodegradovatelná kvarterní amoniová sloučenina s esterovou funkcí znamená sloučeninu obecného vzorce III

   R₃ - Y - CH₂

   I

   CH - CH₂ - N⁺ - (R₂)₃ χ- (III), ____l__2_,_______

   R₃ - Y v němž každý substituent R₂ znamená alkylovou nebo hydroxyalkylovou skupinu s 1 až
3. 4 atomy uhlíku, benzylovou skupinu nebo jejich směsi, s výhodou methylovou skupinu, každý substituent R₃ znamená uhlovodíkovou skupinu nebo substituovanou uhlovodíkovou skupinu s 11 až 21 atomy uhlíku nebo jejich směsi, s výhodou alkylovou nebo alkenylovou skupinu s 15 až 17 atomy uhlíku, Y znamená skupinu -0-C(0)-, —C(0)—O—, -NH-C(O)- nebo -C(O)-NH- nebo jejich

   .......44 .. _a směsi a X^- znamená vhodný anion, s výhodou chlorid nebo methylsulfát. -------------------------- ---------------------------4. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že chemický změkčovací prostředek je stabilní, homogenní pevná látka nebo viskózní kapalina za teploty alespoň 20 °C.
4. 5. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že se jako kvartérní amoniová sloučenina s esterovou funkcí používá sloučenina vybraná za skupiny sestávající z diesteru di(nehydrogenovaného)lojového dimethylamoniumchloridu, diesteru di(poněkud hydrogenovaného) lojového dimethylamoniumchloridu, diesteru di(částečně hydrogenovaného)lojového dimethylamoniumchloridu, diesteru di(hydrogenovaného)lojového dimethy lamoniumchlor idu, diesteru di (nehydrogenovaného) lojového dimethylamoniummethylsulfátu a diesteru di(hydrogenovaného) lojového dimethylamoniummethylsulfátu.
5. 6. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačující se tím, že se kvarterní amoniová sloučenina s esterovou funkcí smíchá s polyhydroxysloučeninou za teploty alespoň 50 °C, s výhodou v rozmezí 50 až 100 °C.
6. 7. V podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemický změkčovací prostředek podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že kvartérní amoniová sloučenina s esterovou funkcí, když se míchá s polyhydroxysloučeninou, je ve stavu kapalných krystalů nebo v kapalném stavu.
7. 8. Vodná disperze, vyznačující se tím, že
8. 9.

   9.
9. 10.

   10.

   obsahuje v podstatě bezvodý samoemulgovatelný biodegradovatelný chemickýzměkčovací prostředek podle kteréhokoliv----------z nároků 1 až 7 a vodné prostředí, při čemž homogenní směs kvarterní amoniové sloučeniny s esterovou funkcí a polyhydroxysloučenin se v tomto vodném prostředí samodisperguje za vzniku disperze submikronových váčků.

   Vodná disperze podle nároku 8, vyznačující se t i m, že teplota vodného prostředí je alespoň 20 °C.

   Vodná disperze podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se t i m, že pH vodného prostředí se udržuje na hodnotě 2 až 6.