DE19963835C2 - Verfahren zur Applikation von Behandlungschemikalien auf flächige Erzeugnisse auf Faserbasis, insbesondere Tissue, und damit hergestellte Produkte - Google Patents
Verfahren zur Applikation von Behandlungschemikalien auf flächige Erzeugnisse auf Faserbasis, insbesondere Tissue, und damit hergestellte ProdukteInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Applikation von Behandlungschemikalien auf flächige
Erzeugnisse auf Faserbasis, insbesondere Tissue,
und die danach
erhältlichen Produkte. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
umfasst der Begriff "Tissue" insbesondere "Tissuepapier" oder
"Rohtissue", wie es üblicherweise als einlagige Tissuebahn in
der Tissue-(Papier-)maschine erzeugt wird, als auch
mehrlagige (Zwischen-)Produkte, z. B. in Form von mehrlagig
doublierten Bahnen oder in Form von Mutterrollen für die
Weiterverarbeitung sowie fertig konfektionierte ein- und
mehrlagige Tissueprodukte, wie z. B., Papiertaschentücher,
Gesichtstücher, Toilettenpapier, Haushaltstücher, wie etwa
Küchentücher, Handtücher und andere Wischtücher etc.
Die "Tissue"-Erzeugung zählt aufgrund der grundlegenden
Übereinstimmung der Herstellungsverfahren (Nasslegen) zu den
Verfahren der Papiererzeugung. Die Tissue- oder besser die
Rohtissueerzeugung, wenn das auf einer speziellen
Papiermaschine der Tissue- oder Tissuepapiermaschine
hergestellte einlagige (Zwischen-)Produkt gemeint ist, grenzt
sich gegenüber der Papiererzeugung durch das extrem geringe
Flächengewicht, üblicherweise unter 40 g/m2, und das im
Vergleich zu Papier sehr viel höhere spezifische
Arbeitsaufnahmevermögen ab. Das spezifische
Arbeitsaufnahmevermögen ergibt sich aus dem
Arbeitsaufnahmevermögen, in dem das Arbeitsaufnahmevermögen
auf das Testprobenvolumen vor der Prüfung bezogen wird
(Länge, Breite, Dicke der Probe zwischen den Klemmen vor
Zugbeanspruchung).
Darüber hinaus unterscheiden sich Papier und Tissuepapier
generell hinsichtlich des E-Moduls, der das Spannungs-
Dehnungsverhalten dieser flächigen Produkte als
Materialkenngrösse charakterisiert, abhängig von den
Herstellbedingungen, den verwendeten Rohstoffen und den
chemischen Zusatzstoffen.
Das hohe spezifische Arbeitsaufnahmevermögen eines
Tissuepapiers resultiert aus der äusseren und/oder inneren
Kreppung. Die erstere wird durch Stauchung der auf einem
Trockenzylinder haftenden Tissue-Papierbahn durch die
Einwirkung eines Kreppschabers oder im letzteren Fall durch
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Sieben oder beispielsweise zwischen einem Blattbildungs-Sieb
und einem sogenannten Fabric oder zwischen zwei Fabrics
erzeugt.
So kann etwa bei der Anwendung der Durchström-Vortrocknungs-
Verfahrenstechnik (TAD-Verfahren) zur Rohtissue-Herstellung
und der üblichen Doppelsieb-Blattbildung in C-Wrap
Konfiguration das sogenannte innere Blattbildungssieb mit
einer bis zu 40% höheren Geschwindigkeit gegenüber der des
nächst folgenden Fabrics oder der des nächst folgenden Filzes
betrieben werden, wobei die initial gebildete und bereits
vorentwässerte Papierbahn an das nachfolgende TAD-Fabric
übergeben wird. Hierdurch wird die noch feuchte und dadurch
plastisch deformierbare Papierbahn durch Stauchung und
Scherung innerlich aufgelockert und damit bei Beanspruchung
dehnfähiger als ein Papier, das weder eine "innere" noch eine
äussere Kreppung erfahren hat.
Diese Übergabe (Transfer) einer noch plastisch deformierbaren
Papierbahn bei gleichzeitig wirkender Differenz-
Geschwindigkeit kann in anderen Ausführungsformen auch
zwischen einem Transfer-Fabric und dem sogenannten TAD-
Imprinting-Fabric oder zwischen zwei Transfer-Fabrics
erfolgen.
Der Begriff "Fabric" entstammt dem englischen Sprachraum und
hat sich eingebürgert für Papiermaschinen-Bespannungen mit
siebartigem Gewebeaufbau, bei denen als Fadenmaterial
anstelle metallischer Drähte Fäden aus Kunststoff verwendet
werden.
Aus dem hohen spezifischen Arbeitsaufnahmevermögen (s. DIN EN
12625-4 und DIN EN 12625-5) resultieren die meisten der für
Tissue und Tissueprodukte üblichen Gebrauchseigenschaften.
Ein Beispiel sind Tissueprodukte für hygienische Anwendungen
(Hygieneprodukte, insbesondere Hygiene-Papierprodukte), die
z. B. bei der Körperpflege und -hygiene, im Haushalt, der
Industrie, im institutionellen Bereich bei den
unterschiedlichsten Reinigungsvorgängen zum Einsatz kommen.
Sie dienen zur Aufnahme von Flüssigkeiten, zur Dekoration,
zur Verpackung oder auch nur als Unterlagematerial, wie etwa
in der ärztlichen Praxis oder einem Krankenhaus üblich.
Hygiene-Papierprodukte in ihrer breiten Vielfalt zählen heute
zu den Produkten des täglichen Bedarfs.
Zu den Hygienepapieren zählt man vorrangig sämtliche
trockengekreppte Tissuepapiere aber auch nassgekreppte
Papiere.
Als "Tissuepapiere" oder besser als Rohtissuepapiere
beschreibt man im allgemeinen die von der Papiermaschine
kommenden einlagigen Zwischenprodukte aus leichten, d. h. mit
niedrigem Flächengewicht erzeugten Papieren, die in der Regel
auf einem sogenannten Yankee-Zylinder mit Hilfe eines
Kreppschabers trockengekreppt wurden. Dabei kann das
einlagige Rohtissue aus jeweils einer oder aus mehreren
Schichten aufgebaut sein.
Als "Tissueprodukte" bezeichnet man sämtliche aus Rohtissue
hergestellten ein- oder mehrlagigen Endprodukte, die auf die
Bedürfnisse des Endverbrauchers ausgerichtet, d. h. mit
unterschiedlichstem Anforderungsprofil konfektioniert sind.
Typische Eigenschaften von Tissuepapieren sind die gute
Fähigkeit Zugspannungsenergie zu absorbieren, ihre
Drapierbarkeit, eine gute textilartige Flexibilität,
Eigenschaften, die oft als Knüllweichheit bezeichnet werden,
eine hohe Oberflächenweichheit, ein hohes spezifisches
Volumen mit einer fühlbaren Dicke, eine möglichst hohe
Flüssigkeits-Absorptionsfähigkeit und je nach Anwendung eine
geeignete Nass- und Trockenfestigkeit sowie ein interessantes
optisches Erscheinungsbild der äusseren Produktoberfläche.
Aufgrund dieser Eigenschaften werden Tissuepapiere zu
Tissueprodukten (Tissue-Papierprodukten) verarbeitet und
stehen dann dem Endverbraucher in unterschiedlichster Form
und Konfektionierung zur Verfügung, beispielsweise als
Wischtücher, Handtücher, Haushaltstücher, insbesondere als
Küchentücher, als Sanitärprodukte (z. B. Toilettenpapiere),
als Papiertaschentücher, Kosmetiktücher oder Servietten.
Für den erfolgreichen Einsatz von Tissueprodukten in den
unterschiedlichsten Anwendungs-Bereichen sind, abhängig vom
Verwendungszweck, häufig unterschiedliche und zum Teil
einander entgegenlaufende Eigenschaften erforderlich.
Hierzu wird das flächige Erzeugnis auf Faserbasis,
insbesondere Tissue, häufig mit Substanzen, Additiven,
Hilfsstoffen und anderen Behandlungschemikalien versehen.
Erfindungsgemäss werden alle allgemein als
Behandlungschemikalien bezeichneten Substanzen und
Substanzgemische, die üblicherweise nach dem Trocknungs- und
Kreppungsschritt am Yankee-Zylinder auf das Tissue
aufgebracht werden, von diesem Begriff mit umfasst.
Behandlungschemikalien können einen Einfluss auf die
physikalischen Eigenschaften, z. B. die Weichheit,
insbesondere die Knüllweichheit, die Festigkeit im trockenen
und im nassen Zustand, die Absorptionsgeschwindigkeit von
Flüssigkeiten, insbesondere die von Wasser oder Öl oder die
Gefügefestigkeit des Tissues/Tissueprodukts selbst haben
und/oder zu deren unterschiedlichen Verwendung, z. B. im
Bereich von Pflege und Schutz der Haut, Healthcare etc.,
beitragen. Im letzteren Fall spricht man auch speziell von
"Lotionen".
Beispielsweise bei Haushaltstüchern, insbesondere bei
Küchentüchern und in noch höherem Masse bei
Papierhandtüchern, ist eine Festigkeit, vor allem im nassen
Zustand, und hohe Saugleistung erforderlich, um den
Ansprüchen des Verbrauchers zu genügen. Bei Toilettenpapieren
bestimmt eher eine Kombination von Trockenfestigkeit neben
guter Weichheit die Gebrauchseignung und die
Verbraucherakzeptanz. Bei anderen Tissueprodukten, wie
Taschentüchern oder Gesichtstüchern, sind Weichheit der
Oberfläche und sehr gute Anschmiegsamkeit hervorstechende
Eigenschaften, die neben Festigkeit den Gebrauchswert dieser
Produkte bestimmen.
Bei den letztgenannten Tissueprodukten spielen auch in dem
Produkt, insbesondere jedoch auf seinen äusseren Oberflächen
enthaltene, kosmetische Komponenten eine wichtige Rolle.
Diese kosmetischen Komponenten umfassen unter anderem
Duftstoffe, Feuchtigkeitsmittel, Hautpflegemittel,
Healthcare-Substanzen, wie Panthenol oder der
Kamillenwirkstoff Bisabolol.
Bei kosmetischen Komponenten ist es wichtig, eine optimale,
d. h. in Bezug auf deren Menge ausreichende Übertragung der
Komponenten, wie Pflegemittel oder Feuchtigkeitsmittel, vom
Tissueprodukt auf die Haut zu erreichen, um die gewünschte
Wirkung zu entfalten. Hierfür sind hohe Auftragsmengen der
kosmetischen Substanzen auf das Tissue erforderlich.
Andererseits darf sich das Tissue selbst nicht unangenehm
anfühlen oder beispielsweise ein Nässegefühl auf der Haut
zurücklassen.
Für die Hersteller von Tissueprodukten ist es daher eine
besondere Herausforderung, die verschiedenen, einander oft
widersprechenden Einflussfaktoren in eine besondere Balance
zu bringen, um hieraus die vom Verbraucher geforderten
optimalen Eigenschaftskombinationen für die angestrebten
Endprodukte zu erreichen. In dem Artikel "Weichheit und
Weichmachung von Hygiene-Tissue" im Wochenblatt für
Papierfabrikation, Heft 11/12, 1988, Seite 435 ff., werden
die Eigenschaften von Hygiene-Tissue ausführlich beschrieben
und deren Bedeutung für Tissueprodukte bei verschiedenen
Anwendungen diskutiert.
So ist, vom Markt her, als Reaktion auf einen Trend des
Verbraucherverhaltens, der ausgehend von USA inzwischen auch
auf Europa übergegriffen hat, eine generelle Verbesserung der
Weichheit quer über alle Bereiche der Tissueprodukte eine der
wichtigsten Forderungen an den Hersteller. Eigenschaften, wie
die Weichheit eines Tissueproduktes, werden in ihrer
Grundausbildung durch den Herstellungsprozess, insbesondere
durch eine TAD-Vortrocknung und die Auswahl der Roh- und
Hilfsstoffe bestimmt.
Weichheit ist eine wichtige Eigenschaft von Tissueprodukten
wie Taschentüchern, Kosmetiktüchern, Toilettenpapier,
Servietten aber auch Hand- oder Küchentüchern, und beschreibt
einen charakteristischen taktilen Sinneseindruck, welches das
Tissueprodukt bei Berührung der Haut erzeugt.
Der Begriff "Weichheit" ist zwar allgemein verständlich, aber
äusserst schwierig zu definieren, da keine physikalische
Bestimmungsmethode und deshalb auch keine anerkannte
Industrienorm als Standard zur Einstufung verschiedener
Weichheitsgrade vorhanden ist.
Um die Weichheit zumindest halbquantitativ erfassen zu
können, wird sie in der Praxis durch eine subjektive Methode
ermittelt. Hierzu wendet man einen sogenannten "Panel-Test"
an, bei dem mehrere geschulte Testpersonen ein vergleichendes
Urteil abgeben.
Weichheit lässt sich vereinfachend in ihre
Hauptcharakteristika, die Oberflächenweichheit und die
Knüllweichheit, untergliedern:
Oberflächenweichheit beschreibt das Gefühl, das man empfindet, wenn man beispielsweise mit den Fingerkuppen leicht über die Oberfläche des Tissueblattes fährt. Unter Knüllweichheit versteht man den sensorischen Eindruck des Widerstandes gegen mechanische Deformation, den ein mit den Händen durch knittern, falten oder knüllen und/oder durch Kompression deformiertes Tissue oder Tissue-Produkt während des Vorgangs der Deformation erzeugt.
Oberflächenweichheit beschreibt das Gefühl, das man empfindet, wenn man beispielsweise mit den Fingerkuppen leicht über die Oberfläche des Tissueblattes fährt. Unter Knüllweichheit versteht man den sensorischen Eindruck des Widerstandes gegen mechanische Deformation, den ein mit den Händen durch knittern, falten oder knüllen und/oder durch Kompression deformiertes Tissue oder Tissue-Produkt während des Vorgangs der Deformation erzeugt.
Das Auftragen der oben beschriebenen Behandlungschemikalien,
mit denen beispielsweise die gewünschten Weichheits-
Charakteristika oder andere Eigenschaften erreicht werden
sollen, erfolgt im Stand der Technik durch verschiedene
Walzen- und Sprühauftragungsverfahren. Andere Methoden
umfassen Imprägnierverfahren.
Die WO 94/05857 beschreibt ein Verfahren zur Applikation eines
chemischen Papierherstellungsadditivs auf ein trockenes
Tissuepapiervlies (Tissuepapiervliesstoff, Rohtissue). Das
Aufbringungsverfahren zeichnet sich durch die folgenden
Schritte aus: Bereitstellung eines trockenen
Tissuepapiervliesstoffs, das Verdünnen eines chemischen
Papierherstellungsadditivs mit einem geeigneten Lösungsmittel
zur Bildung einer verdünnten chemischen Lösung, die
Applikation dieser verdünnten chemischen Lösung auf einer
erhitzten Transferoberfläche, das teilweise Verdampfen des
Lösungsmittels durch die Transferoberfläche unter Bildung
eines dieses Papierherstellungsadditiv enthaltenden Films und
die Übertragung des Films von der erhitzten
Transferoberfläche auf die Oberfläche des Tissuevliesstoffs.
Die EP-A-03 47 177 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Softtissuepapier, welches folgende Schritte aufweist:
Blattbildung aus wässriger Suspension von Zellulosefasern unter Bildung eines Vlieses, Applikation einer ausreichenden Menge eines wasserlöslichen nicht-kationischen Tensids sowie Trocknung und Kreppung des Vlieses, wobei dieses Tissuepapier ein Basisgewicht von 10 bis 65 g/m2 und eine Dichte von weniger als 0,6 g/m3 aufweist.
Blattbildung aus wässriger Suspension von Zellulosefasern unter Bildung eines Vlieses, Applikation einer ausreichenden Menge eines wasserlöslichen nicht-kationischen Tensids sowie Trocknung und Kreppung des Vlieses, wobei dieses Tissuepapier ein Basisgewicht von 10 bis 65 g/m2 und eine Dichte von weniger als 0,6 g/m3 aufweist.
Die Behandlungslösung kann also sowohl im Nassteil einer
Tissuepapiermaschine (Wattemaschine), am Ende der Siebpartie,
vor oder innerhalb der Pressenpartie (mechanische
Entwässerung), d. h. bei Feststoffgehalten zwischen 20 und
50%, sowie in der nach der Pressenpartie angeordneten
Trockenpartie bei Feststoffgehalten von 40 bis 97%
Fasertrockengewicht zugegeben werden.
Stand der Technik sind Aufgabeorte auf dem Transfersieb/Belt,
z. B. vor dem Vliestransfer bei einer TAD-Anordnung sowie die
Zuführung auf das feuchte Faservlies nach dessen Transfer auf
den Transport-(Trocken-)filz vor der oder den Pressen bei
einer konventionellen Ein- oder ZweifilzTissuemaschine.
Weiterhin ist im Stand der Technik die Zuführung von
Behandlungschemikalien durch Sprühauftrag auf den Yankee-
Zylinder bekannt.
Ferner erfolgt die Zugabe des Behandlungsmittels in der
Tissueerzeugungsmaschine durch Sprühauftrag auf den
Pope-Roller unter Erzeugung eines Behandlungsmittelfilms und
dessen anschliessendem Transfer auf die Tissuebahn während
des Aufrollvorgangs. Hierbei weist üblicherweise die bereits
gekreppte "Tissuebahn" als Folge des vorausgegangenen
Trocknungsvorganges auf dem Yankee-Zylinder noch eine
Resttemperatur zwischen 20°C und etwa 70°C auf, was für die
Verteilung des Behandlungsmittels und dessen Eindringen in
das Rohtissue günstig ist.
Neben einem Sprühauftrag über einen Düsenbalken kann auch der
Einsatz von Schleuderrotoren oder Bürstwerken in Frage
kommen. Der Auftrag kann auch direkt auf die Tissuepapierbahn
erfolgen.
Eine Zugabe des Behandlungsmittels innerhalb einer
sogenannten Doubliermaschine bzw. innerhalb der
Verarbeitungsmaschine auf die Aussenlagen der mehrlagig
doublierten Bahn vor oder während der Kalibrierung/Glättung
wird im allgemeinen bevorzugt.
Häufig findet der Auftrag des Behandlungsmittels innerhalb
der Verarbeitungsmaschine auf die Aussenlagen der durch
Verwendung mehrer Abrollungen in der Verarbeitungsmaschine
mehrlagig geführten oder bereits zuvor mehrlagig doublierten
Bahn statt.
In WO 98/41687 wird ein Verfahren zur Herstellung von
Tissueprodukten der vorgenannten Art beschrieben, welches
dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Zusammensetzung der
vorstehenden Art auf das Faservlies oder die Tissuebahn
innerhalb der Siebpartie, Pressenpartie, TAD-Partie, am
Yankee-Zylinder und/oder Trockenpartie, d. h. bei einer
Faserstoffdichte von 20 bis 97%, bezogen auf das
Trockenfasergewicht der Bahn, in einer Menge von 0,1 bis
40%, vorzugsweise 1 bis 20%, kontinuierlich oder
diskontinuierlich auf oder in der Bahn appliziert und die
Bahn gegebenenfalls nach der Applikation einer Nachglättung
unterzieht.
Eine dort genannte alternative Ausführungsform ist ein
Verfahren zur Herstellung von Tissueprodukten, welches
dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Zusammensetzung der
vorgenannten Art auf das Faservlies oder die Tissuebahn nach
der Trockenpartie an der Wattemaschine, der Doubliermaschine
und/oder beim Verarbeitungsautomaten in einer Menge von 0,1
bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, kontinuierlich
oder diskontinuierlich auf oder in der Bahn appliziert und
die Bahn gegebenenfalls nach der Applikation einer
Nachglättung unterzieht.
Die bekannten Verfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf,
die zu einer Beeinträchtigung der Tissueeigenschaften führen.
Durch den ausgeübten Druck auf das Tissue, etwa bei der
Verwendung von Walzenauftragsverfahren zum Auftrag des
Behandlungsmittels, insbesondere bei einer nachfolgenden
Glättung des mit einem Behandlungsmittel behandelten
Produktes treten unerwünschte mechanische Einwirkungen auf
das Tissue auf. Das Tissue wird zusammengedrückt, wodurch
sich beispielsweise seine Dicke (Bulk) verringert, was vom
Verbraucher etwa im Falle eines Papiertaschentuches
üblicherweise als negativ empfunden wird. Durch einen solchen
subjektiven Eindruck des Benutzers im Beispiel einer als
negativ empfundenen Dickenwahrnehmung, kann eine objektive
Verbesserung z. B. der Oberflächenweichheit wieder zunichte
gemacht werden, da der Verbraucher ein solches Produkt nicht
kaufen wird. Dies ist ein Problem insbesondere bei
mehrlagigen Tissueprodukten.
Die Auftragung durch Aufwalzen oder Aufsprühen ist durch die
Viskosität der aufzutragenden Lotion limitiert. Stark viskose
und/oder fettige Lotionen können nur sehr schwer oder gar
nicht mit Hilfe eines Sprühverfahrens auf das Papier
aufgebracht werden. Daher ist es häufig notwendig, die
aufzutragenden Behandlungsmittel z. B. mit Hilfe von Wasser
oder mit Hilfe organischer Lösungsmittel zu verdünnen oder
aufzubereiten. Dieses erfordert einen weiteren
Verfahrensschritt, bei dem das verwendete Lösungsmittel aus
dem Tissue wieder entfernt werden muss.
Die Verteilung der Behandlungschemikalien im Tissue über die
Oberfläche der Papierbahn (des Papierblattes) ebenso wie die
Verteilung in z-Richtung, d. h. senkrecht zur Papierbahn
oberfläche gegebenenfalls über sämtliche Lagen des Tissue-
Produktes, ist von verschiedenen Faktoren abhängig.
Die Zusammensetzung der Behandlungschemikalien, hier vor
allem ihre Viskosität und ihr Fettgehalt, spielen bei der
Eindringtiefe eine wichtige Rolle.
Bei den bekannten Aufbringungsverfahren wie der Sprüh-
Applikation aber auch den unterschiedlichen Verfahren der
Walzen-Applikation ist nur eine ungenügende Steuerung der
Verteilung der Behandlungschemikalien, insbesondere in z-
Richtung, d. h. senkrecht zur Oberfläche des Tissues, gegeben.
Dieses Problem tritt besonders deutlich bei mehrlagigen
Tissuegeweben hervor.
Die auf der Oberfläche aufgetragenen Behandlungschemikalien
dringen nur in einem geringen Ausmaß in das Tissue ein, und
verbleiben häufig nur auf der obersten Schicht. Nur ein
geringerer Teil geht in den inneren Bereich über. Dies
bedeutet einen grossen Nachteil gerade bei Tissueprodukten,
die weichheitsverbessernde Behandlungschemikalien (manchmal
auch als weichheitsfördernde "Lotionen" bezeichnet),
enthalten, da die inneren Lagen des mehrlagigen
Tissueproduktes nur ungenügend mit diesen Behandlungsmitteln
beaufschlagt werden. Der gewünschte Effekt einer Verbesserung
der Knüllweichheit als Folge der Behandlung (Lotions-
Applikation) des Tissue-Produktes kann sich so nur
ungenügend entfalten.
Andererseits ist bei Tissueprodukten, die kosmetische
Behandlungschemikalien (manchmal auch als "kosmetische
Lotionen" bezeichnet), enthalten, die gleichmäßige
Verteilung der kosmetischen Komponenten des
Behandlungsmittels auf den äußeren Oberflächen der Außenlagen
des behandelten Tissue-Produktes das Problem.
Dies gilt, weil einerseits das Aufbringen einer grossen Menge
an kosmetischen Komponenten erforderlich ist, um die
gewünschte Wirkung der kosmetischen Substanzen bei
Übertragung auf die Haut des Verwenders (Healthcare) bei der
Benutzung des Tissue-Produktes sicherzustellen, zusätzlich
die Gleichmäßigkeit der Auftragsmenge des Behandlungsmittels
auf den äußeren Oberflächen der Außenlagen des Tissue-
Produktes aus rechtlichen, beispielsweise
wettbewerbsrechtlichen, Gründen garantieren zu können und
andererseits, da die kosmetischen Komponenten einer Lotion
gleichzeitig sehr bedeutsame Kostenfaktoren darstellen, deren
Auftrags-Menge aus Wirtschaftlichkeitsgründen in engen
Grenzen zu steuern
Dieses Verteilungsproblem der Behandlungschemikalien, die
z. B. Weichmacher und/oder kosmetische Behandlungschemikalien
umfassen, spielt bei Tissues eine wichtige Rolle.
GB-1 143 571 betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Substraten mit einem
Klebstoff, wobei die Temperatur des Klebstoffs soweit herabgesetzt wird, dass dieser
brüchig wird und zu einem feinen Pulver gemahlen werden kann, z. B. in flüssigem
Stickstoff. Das Klebstoffpulver wird auf ein Substrat appliziert, z. B. durch Aufsprühen,
worauf man die Temperatur erhöht, bis die Teilchen zusammenschmelzen und eine im
wesentlichen gleichmäßige Beschichtung mit Klebstoff auf dem Substrat bilden. Beispiele
für das Substrat sind Papiere, Pappe, Metallfolien, dünne Plastiklagen und textile
Materialien. Nach dem Beschichten mit dem Klebstoff wird das Substrat direkt mit einem
anderen Material verklebt.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine für die
jeweilige Verwendung optimierte und gesteuerte Verteilung von
Lotionen in flächigen Erzeugnissen auf Faserbasis,
insbesondere Tissue, in allen Dimensionen ermöglicht, um
bestimmte Behandlungschemikalien, falls erforderlich auch in
großen Mengen, einzubringen und die Eigenschaften der
Tissueprodukte, wie z. B. die Knüllweichheit, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zur Applikation von mindestens einer
Behandlungschemikalie, die aus Feuchthaltemitteln,
Hautpflegemitteln, Duftstoffen, kosmetischen
Wirkstoffen, Mitteln zur Erhöhung der Festigkeit des
flächigen Erzeugnisses, die Weichheit des flächigen
Erzeugnis fördernden Mitteln, und Tensiden ausgewählt
wird, auf ein flächiges Erzeugnis auf Faserbasis,
insbesondere Tissue, umfassend die Schritte:
- a) Herstellung einer Suspension gefrorener Partikel aus einer Behandlungszusammensetzung, die mindestens eine der besagten Behandlungschemikalien enthält, in einem fluiden, inerten Medium bei einer Temperatur, bei der die Behandlungszusammensetzung in einem gefrorenen Zustand vorliegt
- b) Applikation der in a) hergestellten Suspension auf das flächige Erzeugnis,
- c) Entfernen des in dem flächigen Erzeugnis verbliebenen fluiden Mediums unter Verbleib der gefrorenen Partikel im flächigen Erzeugnis, und
- d) Erhöhen der Temperatur auf oberhalb des Schmelzpunkts der Partikel aus der Behandlungszusammensetzung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Tissue
beschrieben, ist jedoch allgemein auf alle üblichen flächigen
Erzeugnisse auf Faserbasis anwendbar. Gemäss dem
erfindungsgemässen Verfahren liegen die aufzutragenden
Behandlungschemikalie oder der Mischung aus mehreren
Behandlungschemikalien als Suspension gefrorener, d. h. fester
Partikel mit einer kontrollierten Größenverteilung in einem
fluiden und inerten Medium vor. Inert bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass das Medium nicht mit der
Behandlungschemikalie reagiert und insbesondere die
Behandlungschemikalie nicht oder nur im geringen Maße löst.
Daher kommt flüssiges Kohlendioxid, welches ein
ausgezeichnetes Lösungsvermögen für organische Substanzen
aufweist, als inertes Medium normalerweise nicht in Frage.
Das fluide Medium regiert auch nicht in chemischer oder
physikalischer Weise mit den Fasern des Tissueprodukts.
Ferner muss das fluide Medium leicht wieder aus dem Tissue
entfernbar sein. Das fluide Medium ist bevorzugt
verflüssigter Stickstoff oder flüssige Luft. Bei Verwendung
von flüssiger Luft muß eine sichere Handhabung gewährleistet
sein. Aber auch andere Gefriermittel, wie z. B. Freon, können
verwendet werden, solange es inert gegenüber den
aufzubrigenden Behandlungschemikalien und dem
Cellulosematerial ist, leicht aus dem Tissue entfernt werden
kann und umweltverträglich zu handhaben ist.
Die Behandlungszusammensetzung kann aus einer einzelnen
Behandlungschemikalien oder einer Mischung von mindestens
zwei Behandlungschemikalien bestehen. Sie kann ferner
Verbindungen enthalten, die keinen oder nur einen geringen
Einfluss auf die Eigenschaften des behandelten flächigen
Erzeugnis, insbesondere des Tissues, ausüben, z. B.
Lösungsmittel (z. B. Wasser und/oder Alkohol), Hilfsstoffe
und/oder Additive. Sie kann somit z. B. als wässrige Lösung
oder Dispersion (z. B. Suspension oder Emulsion) vorliegen
oder aus einer oder mehreren Behandlungschemikalien (Wasser
nicht mitgerechnet) bestehen. Wasser kann jedoch auch ein
wesentlicher Wirkbestandteil der Behandlungszusammensetzung
sein, vor allem bei kosmetischen Lotionen, die ein angenehmes
Feuchtegefühl auf der Haut erzielen sollen. Dann setzt man es
vorzugsweise in Verbindung mit hygroskopischen
Verbindungen ein, z. B. den nachstehend beschriebenen
Polyhydroxyverbindungen. Der Anteil von gegebenenfalls
vorhandenen Lösungsmitteln (Wasser eingeschlossen) in der
Behandlungszusammensetzung beträgt, je nach Funktion
derselben, vorzugsweise weniger als 60 Gew.-%, stärker
bevorzugt weniger als 30 Gew.-%, noch stärker bevorzugt
weniger als 10 Gew.-%, insbesondere weniger als 5 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Die Behandlungs-Chemikalie(n) kann (können) aus den folgenden
Verbindungsklassen bzw. Verbindungen ausgewählt werden:
Mittel zur Pflege und zum Schutz der Haut, sog. kosmetische Lotionen, wie
Mittel zur Pflege und zum Schutz der Haut, sog. kosmetische Lotionen, wie
- - Feuchthaltemittel, z. B. Ersatzstoffe für den NMF (natural moisturizing factor) der Haut, die z. B. Spaltprodukte des Kollagens, Glycerin, etc. enthalten;
- - Hautpflegemittel, z. B. langkettige Fettsäureester (wie Sorbitanfettsäureester oder Cetiol®), Lanolin oder Derivate davon;
- - Duftstoffe, z. B. natürliche, naturidentische oder künstliche Riechstoffe; und/oder
- - kosmetische Wirkstoffe, wie D-Panthenol oder den Kamillenwirkstoff α-Bisabolol, oder
Mittel mit anderen Funktionen, z. B.
- - Mittel zur Erhöhung der Festigkeit, insbesondere Nassfestmittel, wie Epichlorhydrinharze oder vernetzte Polyalkylenamine,
- - die Weichheit (z. B. Knüllweichheit oder die Oberflächenweichheit) des flächigen Erzeugnisses, insbesondere des Tissues fördernde Mittel; z. B. eine Polyhydroxy-Verbindung (z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, ein flüssiges Polyethylenglykol(derivat), ein flüssiges Polypropylenglykol(derivat) und/oder Glyzerin), ferner quaternäre Ammoniumverbindungen, wie sie z. B. in US 5,312,522 oder 5 397 435 und dem dort zitierten Stand der Technik beschrieben sind, gegebenenfalls in Kombination mit den in diesen beiden Dokumenten beschriebenen Polyhydroxyverbindungen; oder ein Poly(siloxan), insbesondere die in EP-A-347 153 und EP-A-347 154 beschriebenen (Poly)siloxane, und/oder
- - Tenside, die z. B. als Mittel zur Absorptionsgeschwindigkeitssteuerung eingesetzt werden, z. B. langkettige quaternäre Ammoniumverbindungen, die auch weichheitsfördernde Wirkung aufweisen können.
Eine bevorzugte Basiszusammensetzung zur Verbesserung der
Weichheit, insbesondere der Knüllweichheit, umfasst die
folgende Rezeptur:
Glycerin: 40-45%
Propylenglycol: 28-30%
Lindenextrakt: 2,5-3,5%
Wasser: auf 100%
Glycerin: 40-45%
Propylenglycol: 28-30%
Lindenextrakt: 2,5-3,5%
Wasser: auf 100%
Die Suspension wird bevorzugt durch Einsprühen der
Behandlungschemikalie(n) in das fluide Medium, das bei einer
Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Lotion vorliegt,
hergestellt. Bevorzugt ist die Temperatur des fluiden Mediums
so tief, dass mit Einbringen der Behandlungszusammensetzung diese
sofort zu festen Partikeln gefriert. Die Einbringmenge wird
so niedrig gewählt, daß die Viskosität der Suspension im
wesentlichen von der Viskosität des fluiden Mediums bestimmt
wird. Bevorzugt ist diese niedrig und liegt typischerweise im
Bereich von 1,0 bis 0,1 mPas. Flüssiger Stickstoff als
fluides Medium hat eine Viskosität von 0,2 mPas.
Durch geeignete Wahl der Einsprühdüsen kann die
Partikelgrösse und deren Verteilung nach Belieben gesteuert
werden. Ebenfalls möglich sind Einwirkungen von Scherkräften
(z. B. mittels eines Ultraturrax) zur weiteren Feineinstellung
der Partikelgrösse, oder Größentrennung durch Siebverfahren.
Durch Wahl unterschiedlicher Düsen bzw. Siebgrößen, oder
durch Zusammenmischen von getrennt hergestellten Suspensionen
können bimodale Partikelgrössenverteilungen aus einer oder
mehreren Behandlungschemikalien eingestellt werden. Bei
hochviskosen Behandlungschemikalien können die
Vorratsbehälter und Zuführleitungen sowie die Einsprühdüsen
für die Chemikalien beheizt werden.
Es ist bevorzugt, dass die gefrorenen Partikel im fluiden
Medium gleichmäßig suspendiert vorliegen. Durch Agitation,
z. B. mittels Rührwerken oder geeigneter Strömungsführung und
darauf abgestimmter Form des Applikationssystems, wird ein
Absetzen der gefrorenen Partikel im fluiden Medium vermieden.
Es können mehrere Behandlungszusammensetzungen, mit ggf.
unterschiedlichen Partikelgrössenverteilungen, im fluiden
Medium vorliegen.
Die Behandlungszusammensetzung wird in Form feinstverteilter
Partikel im gefrorenen Zustand appliziert. Diese Partikel
verhalten sich "inert", d. h. sie zeigen nicht die
physikalisch/chemischen Eigenschaften der flüssigen
Behandlungschemikalie(n), insbesondere nicht deren Viskosität.
Dies erlaubt eine gleichförmige, bzw. graduelle Verteilung
der Behandlungschemikalie(n) nicht nur über die
Flächendimension des Tissues, sondern auch über dessen Tiefe,
die sich nach Belieben unabhängig von den
chemisch/physikalischen Eigenschaften der
Behandlungschemikalie(n) steuern lässt. So ermöglicht das
erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung von
Tissueprodukten, die sehr viskose oder fetthaltige
Behandlungschemikalien enthalten.
Die Applikation des fluiden Suspensionsmediums auf das Tissue
kann durch Aufsprühen oder Auftropfen/Aufgiessen auf die sich
bewegende Tissuebahn erfolgen. Die Tissuebahn wird hierbei
über eine poröse feststehende Platte (Schuh) transportiert.
Alternativ wird ein sich bewegendes Sieb als Stützgewebe
verwendet. Die Tissuebahn kann auch durch ein Tauchbad mit
der Suspension geführt werden. Je nach Verhältnis der
Größenverteilung der Partikel aus der Behandlungszusammensetzung
zur Porengrößenverteilung des Tissues verbleiben die Partikel
im wesentlichen an der Oberfläche, oder werden mehr oder
weniger weit in die Z-Richtung der Tissuebahn
mittransportiert und dann erst festgehalten. Ist z. B. die
Größenverteilung der Partikel wesentlich kleiner als die
mittlere Porengröße der Tissuebahn, wird dieses gleichmäßig
von den Partikeln durchdrungen, die auch im wesentlichen
gleichmäßig über die Z-Richtung festgehalten werden.
Partikel, die mit dem fluiden Medium durch die Tissuebahn
hindurchgetreten sind, können wie das Medium selbst einer
Wiederverwertung zugeführt werden. Bei vergleichbarer
Partikelgrößenverteilung und Porengrößenverteilung wird sich
in Durchtrittsrichtung des Mediums durch die Tissuebahn ein
abnehmender Konzentrationsgradient in der Retention der
Partikel einstellen. Es bleibt dem Fachmann überlassen, je
nach gewünschter Applikationsdichte und -tiefe, die
Parameter, hier im wesentlichen die Grössenverteilung der
Partikel, die Konzentration der Partikel im fluiden Medium
und die Durchtrittsgeschwindigkeit der Suspension durch die
Tissuebahn einzustellen. Letztere kann zwischen bloßem
Auftrocken/Aufgiessen und Einsaugen der Suspension bis
aktiven Durchströmenlassen mit geregelter
Durchflussgeschwindigkeit eingestellt werden.
Beim Tauchbad kann in verschiedener Weise verfahren werden.
Einerseits kann die Tissuebahn einfach nur durch das Tauchbad
durchgeführt werden. Hierbei wird die Bahn zunächst auf die
Temperatur des fluiden Mediums abgekühlt und saugt sich dann
mit dem Medium voll. Hierbei verbleiben in Abhängigkeit von
der Partikelgrösse die Partikel aus der Behandlungszusammensetzung
auf der Oberfläche des Tissues oder dringen bei geringen
Partikelgrössen tiefer in das Fasergefüge des Tissues ein.
Auf diese Weise kann ein Konzentrationsgradient der Partikel
ausgebildet oder eine gleichmässige Verteilung erreicht
werden.
In einer alternativen Ausführungsform lässt man das fluide
Medium aktiv durch die Tissuebahn strömen. Dies kann dadurch
erfolgen, dass man die Bahn über eine Saugsiebwalze führt.
Durch den an der Innenseite der Walze anliegenden Unterdruck
strömt das Medium von aussen durch die Tissuebahn, wobei
diese durch geeignete Massnahmen, z. B. ein auf den Tragkörper
der Saugwalze aufgespanntes Sieb gestützt wird. Durch einen
Verbund aus mehreren Sieblagen mit unterschiedlicher
Feinheit, d. h. der Maschenweite, lässt sich die
Strömungsgeschwindigkeit durch den entsprechenden
Durchtrittswiderstand durch das Sieb zusätzlich steuern
(Perlatorprinzip). Hierbei kann man einen gleichmässigeren
Auftrag der Behandlungschemikalie(n) erreichen. Zusätzlich
können weitere Siebe oder Fabrics aussen auf der Tissuebahn
geführt werden. Durch Wahl der Maschenweite kann die
Grössenverteilung der gefrorenen Partikel zusätzlich
gesteuert werden. Alternativ kann die Strömungsrichtung
umgekehrt werden, indem man das fluide Medium aus dem Inneren
einer grossporigen Walze nach aussen strömen lässt, wobei die
Tissuebahn durch ein an der Aussenseite geführtes Sieb
gestützt wird. Bei entsprechender Wahl der Partikelgrösse im
Bezug zum Gewebegefüge kann sich ein Gradient in der
Absetzung der gefrorenen Partikel ausbilden. Bevorzugt wird
die Tissuebahn über mehrere Walzen in Reihe geführt. Wechselt
man hierbei die Strömungsrichtung, lässt sich der Gradient
wieder ausgleichen und man erhält eine gleichmässige
Verteilung der Partikel im Tissuegewebe in Z-Richtung.
Bevorzugt wird die Tissuebahn vorgekühlt, bevor sie in das
Tauchbad geführt wird.
Die aufzutragenden Behandlungschemikalien können weitere
Hilfsstoffe und Additive enthalten. Die Menge der zu
applizierenden Behandlungszusammensetzung liegt bevorzugt in einem
Bereich von 2 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht
des Tissues (ofentrockene Fasermasse (otro)).
Abschliessend lässt man die Temperatur der behandelten
Tissuebahn auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
der Partikel aus der Behandlungszusammensetzung, bevorzugt auf
Raumtemperatur, ansteigen. Dies kann ggf. durch Zufuhr von
Wärme, z. B. durch Zufuhr von erwärmter Luft oder
Infrarotbestrahlung, erfolgen. Es kann insbesondere dann
notwendig sein, wenn die Schmelztemperatur der
Behandlungszusammensetzung oberhalb der Raumtemperatur liegt. Die
Partikel schmelzen dann, wobei ein eventueller
Konzentrationsgradient im wesentlichen erhalten bleibt.
Hierbei wird auch das fluide Medium entfernt bzw.
ausgetrieben.
Die Tissuebahn kann ein oder mehrlagig geführt werden. So
kann z. B. von einer mehrlagigen, üblicherweise zwei- bis
vier- oder mehrlagigen (doublierten) Mutterrolle ausgegangen
werden, die in einer separaten Doubliermaschine hergestellt
wurde. Alternativ können mehrere einlagige Tissuebahnen
behandelt werden (jeweils eine Abrollung) und anschliessend
gemeinsam über eine Aufrollung zu einem mehrlagigen
Tissueprodukt aufgerollt werden. Hierdurch ergibt sich der
Vorteil dass z. B. die inneren Lagen mit einer anderen
Behandlungschemikalie behandelt werden können als die
äusseren. Z. B. können bei einem vierlagigen Endprodukt die
Innenlagen unbehandelt bleiben, oder mit einem
festigkeitsfördernden Mittel behandelt werden, während die
beiden Aussenlagen mit einer Behandlungschemikalie zur
Verbesserung der Oberflächenweichheit behandelt wurden.
Prinzipiell sind unterschiedlichste Kombinationen aus
verschieden behandelten Tissuelagen denkbar.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein mit einer
Behandlungszusammensetzung versehenes flächiges Erzeugnis auf
Faserbasis, das man nach einem Verfahren erhalten kann, das
die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte umfasst.
Unter dem Begriff "Tissue" im Sinne der vorliegenden
Erfindung versteht man sämtliche Arten von aus wässriger
Dispersion hergestellten, gekreppten Papieren mit einem
Flächengewichtsbereich von typischerweise zwischen 10 und 65 g/m2.
Der Begriff "Tissue" deckt erfindungsgemäss sowohl
- - den gesamten Bereich der gekreppten Rohpapiere, auch "Rohtissue" genannt, insbesondere den Bereich der trockengekreppten Rohtissuepapiere, unabhängig davon ob diese ein- oder mehrschichtig sind,
- - sowie alle aus diesen gekreppten Rohpapieren hergestellten ein- oder mehrlagigen Endprodukte ab.
"Rohtissue" wird üblicherweise als einlagige Tissuebahn in
der Tissue-(Papier-)maschine erzeugt oder als ggf.
mehrlagiges (Zwischen-)Produkte, z. B. in Form von mehrlagig
doublierten Bahnen oder in Form von Mutterrollen für die
Weiterverarbeitung. Der Ausdruck "Schichten" bezieht sich auf
einer Änderung der chemischen und/oder physikalischen
Eigenschaften innerhalb einer Tissuelage, die z. B. durch eine
andere Faserzusammensetzung verursacht werden kann. Schichten
sind im Unterschied zu Lagen in der Regel nicht voneinander
trennbar.
Das Endprodukt ist vorzugsweise
- - ein Wischtuch, z. B. Wischpapier, ein Windschutzscheiben- Wischtuch, ein Wischtuch für industrielle Anwendungen, ein Handtuch, oder ein Wischtuch für den Gebrauch im Haushalt, z. B. Küchenpapier;
- - ein Sanitärprodukt, z. B. Toilettenpapier (auch feucht);
- - ein Papiertaschentuch (auch feucht);
- - ein Haushaltstuch, z. B. Küchentücher;
- - ein Handtuch;
- - ein Tuch für den Gebrauch im Gesicht, z. B. ein Abschminktuch ("Facial") bzw. Kosmetiktuch;
- - eine Serviette;
- - Bettwäsche;
- - ein Kleidungsstück, z. B. Wegwerfkleidung für Krankenhaus- oder Küchenbedienstete.
Besonders bevorzugte Tissueprodukte sind Taschentücher,
Tücher für den Gebrauch im Gesicht, Sanitärprodukte (z. B.
Toilettenpapier) und Handtücher, wo insbesondere die
Applikation von kosmetischen und/oder Weichheit vermittelnden
Behandlungszusammensetzungen (Lotionen) eine Rolle spielt.
Der Begriff Tissuepapier ist weiterhin unabhängig vom zu
verwendenden Faserrohstoff zu sehen, insbesondere unabhängig
davon, ob der Faserrohstoff ausschliesslich oder überwiegend
aus nativen Zellstoffen z. B. nach dem Sulfat- oder dem
Sulfitverfahren erzeugt, oder in Abmischung mit chemo-thermo
mechanischen Holzstoffen (z. B. CTMP, oder HTCMP) verwendet
wird, oder ob der verwendete Faserrohstoff einem
Sekundärfaser-Aufbereitungsverfahren entstammt und demnach
der zur Tissueerzeugung benötigte Faserrohstoff ganz oder
teilweise aus "recycled fibers" besteht.
Zur Abgrenzung gegenüber sogenannten Vliesstoffen (Nonwovens)
sei angemerkt, dass zwar für die Tissuepapiererzeugung die
überwiegende Verwendung papiermacherisch aufgeschlossener,
natürlicher (Cellulose-haltiger), also pflanzlicher
Zellstofffasern, charakteristisch ist, eine anteilige
Verwendung durch Veredelung modifizierter Zellstofffasern in
einem Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Fasern, oder sogar eine Verwendung
papiermacherisch geeigneter Kunststofffasern in einem Anteil
von 10 bis 30% unter die vorgenannte Begriffsdefinition von
Tissue fällt. Eine Anwendung des Verfahrens ist über den
Bereich der Tissueerzeugung hinaus auf entsprechende Gebiete
des Nonwoven-Bereichs und des textilen Bereichs in analoger
Übertragung möglich.
Bei der Applikation der Partikel der Behandlungszusammensetzung
kann man z. B. von einer mehrlagigen, üblicherweise zwei- bis
vier- oder mehrlagigen (doublierten) Mutterrolle ausgehen,
die in einer separaten Doubliermaschine hergestellt wurde.
Alternativ können mehrere einlagige Tissuebahnen behandelt
werden (jeweils eine Abrollung) und anschliessend gemeinsam
über eine Aufrollung zu einem mehrlagigen Tissueprodukt
aufgerollt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass
z. B. die inneren Lagen mit einer anderen
Behandlungszusammensetzung behandelt werden können als die
äusseren. Beispielsweise können bei einem vierlagigen
Endprodukt die Innenlagen unbehandelt bleiben, oder mit einem
festigkeitsfördernden Mittel behandelt werden, während die
beiden Aussenlagen mit einer Behandlungszusammensetzung zur
Verbesserung der Oberflächenweichheit behandelt wurden.
Prinzipiell sind die unterschiedlichsten Kombinationen aus
verschieden behandelten Tissuelagen denkbar.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Tissue um
ein vier- oder dreilagig doubliertes Rohtissue für die
Taschentuch- oder die Gesichtstuch-Erzeugung, das in Form
von Mutterrollen für die Applikation einer
Behandlungszusammensetzung in einer dafür geeigneten
Verarbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt wird, wobei die
Verarbeitungsmaschine aus mindestens einer Abroll-
Vorrichtung für die Mutterrollen sowie einer Aufrollung für
das nach Auftrag eines Behandlungsmittels fertiggestellte
Produkt und eine zwischengeschaltete Applikations-
Vorrichtung zur Aufbringung der Behandlungszusammensetzung
besteht.
Tissue enthält normalerweise so wenig Wasser, dass es auch
bei starker Abkühlung, z. B. in flüssiger Luft, immer noch
ausreichend unter Erhalt der Dimensionsstabilität flexibel
bleibt, so dass es über entsprechende Transportvorrichtungen
mit hoher Geschwindigkeit geführt werden kann. Ein durchaus
erwünschter Effekt kann jedoch mit dem partiellen Aufbrechen
der Faser/Faser-Bindung, hervorgerufen durch gefrorene
Restfeuchte des verwendeten Tissues, einhergehen. Dieses
Aufbrechen, das bei Bewegung der gefrorenen Papierbahn
auftreten kann, z. B. durch Walk- und Biegearbeit beim Umlauf
um Umlaufwalzen, bewirkt ein zusätzliches Weichmachen des
Tissues (softener effect).
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht, dass die
erhaltenen Tissueprodukte eine verbesserte Knüllweichheit
aufweisen und eine gleichförmige oder graduelle Verteilung
der eingebrachten Behandlungschemikalien besitzen. Dadurch
können die charakteristischen Eigenschaften der
Tissueprodukte verbessert werden.
Bevorzugt wird das Verfahren im einem soweit abgeschlossen
System durchgeführt, so dass das fluide Medium und nicht
aufgebrachte Partikel aus der Behandlungszusammensetzung
wiederverwertet, bzw. umweltverträglich entsorgt werden
können.
Eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet,
umfasst eine Einheit
zur Herstellung der
Suspension der Behandlungszusammensetzung und dem fluidem
Medium. Hier werden die Partikel aus der
Behandlungszusammensetzung mit einer bestimmten Grösse als
Suspension im fluiden Medium erzeugt. Die Temperatur
innerhalb dieser Einheit sollte dabei zwischen -200 und -
100°C betragen.
Als weitere Einheit enthält die Vorrichtung eine
Applikationseinheit, in der die Behandlungschemikalie(n) auf und
in das Tissue gebracht wird (werden), z. B. ein Tauchbad oder eine
Durchströmeinrichtung.
Die erfindungsgemässen Tissueprodukte finden z. B. in der
Körperpflege und Hygienebereich Anwendung, insbesondere nach
Aufbringung kosmetisch wirksamer Substanzen. Bei Applikation
üblicher Weichmacher weisen die erfindungsgemässen
Tissueprodukte eine gegenüber klassischen
Aufbringungsverfahren verbesserte Knüllweichheit auf und
müssen anschliessend keiner oder nur einer geringer
Nachglättung unterzogen werden (sonst üblicher
Verwellungseffekt). Die gleiche Auftragsmenge an Lotion ist
im erfindungsgemässen Tissueprodukt deutlich weniger im
Vergleich zu herkömmlichen Tissueprodukten zu spüren.
Ferner treten keine Veränderungen der Tissuestruktur auf,
d. h., das erfindungsgemässe Verfahren verändert nicht die
Struktur des Tissueprodukts.
Als aufzutragende Behandlungszusammensetzung wird ein Cream-Lotion
verwendet. Die Lotion wird in dem Vorratsbehälter 1 mittels
einer Heizung 3 und einem Rührer 2 homogen und auf konstanter
Temperatur gehalten. Durch die Leitung 4 wird die mittels
Heizung temperierte Lotion zu dem Bereich 5 mit den
temperierten Einsprühdüsen 6 geführt.
Mit Hilfe dieser Sprühdüsen wird die Lotion in das fluide
Medium, bevorzugt flüssiger Stickstoff, eingesprüht, das in
dem Behälter 9 gekühlt durch die Kühlung 7 vorliegt. Durch
Einstellung der Sprühdüsen kann dabei die
Partikelgrößenverteilung der gefrorenen Lotionspartikel
gesteuert werden. Diese Suspension wird mit Hilfe eines
Rührers 8 homogen suspendiert gehalten.
Die gebildete Suspension aus fluiden Medium und
Lotionspartikeln wird über die Leitung 10 zu der Vakuum-
Absaugeinrichtung 11 geleitet. Mit Hilfe der Vakuum-
Absaugeinrichtung 11 wird die Suspension aus flüssigen
Medium, enthaltend die tiefgefrorenen Lotionspartikel, durch
die Tissuebahn 12 gesaugt, so daß die Lotionspartikel auf und
in dem Tissue verbleiben.
Das Tissue wird anschließend durch Luft auf Raumtemperatur
gebracht 13.
Das flüssige Medium, das auch noch Partikel der
aufzutragenden Lotion enthalten kann, wird durch Leitung 14
dem Behälter 9 wieder zugeführt.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 2 erfolgt die
Applikation der Suspension aus Lotion und flüssigem Medium
mittels einer Saugsiebwalze 16. Die Suspension wird in dieser
Ausführungsform aus dem Tank 9 über die Leitung 10 in ein
Tauchbad 18 geleitet. Durch dieses Tauchbad 18 wird die
Tissuebahn über eine Saugsiebwalze 16 geführt. Die Suspension
wird dabei mit Hilfe des Rührers 17 homogen suspendiert
gehalten. Mittels der Saugsiebwalze wird die Suspension durch
die Tissuebahn gezogen. Dabei verbleiben Lotionspartikel in
der Tissuebahn, während durch die Ableitung 14 das flüssige
Medium, welches noch verbliebene Lotionspartikel enthalten
kann, dem Tank 9 wieder zugeführt. Über die Leitung 15 kann
auch unverbrauchte Suspension dem Tank 9 wieder zugeführt
werden.
Die erhaltene Tissuebahn wird wieder mittels warmer Luft auf
Raumtemperatur gebracht 13, wobei verbliebenes Medium
ausgetrieben wird und die gefrorenen Lotionspartikel im
Tissue schmelzen.
In einem weiteren Beispiel wurde die applizierte Menge einer
Behandlungszusammensetzung zur Verbesserung der Weichheit in einem
mehrlagigen Tissueprodukt in den einzelnen Lagen, d. h. in
Abhängigkeit von der z-Richtung bestimmt. Hierzu wurde eine
Suspension von sehr feinteiligen Partikeln der
Behandlungszusammensetzung, die eine kleinere
Partikelgrößenverteilung als die Porengrößeverteilung des
Tissues aufwies, auf 4-lagige Papiertaschentücher
aufgebracht. Zum Vergleich wurde die Lotion in flüssiger Form
mittels eines üblichen Sprühverfahrens aufgebracht. Nach dem
Auftauen bzw Aufsprühen wurden die Proben zwei Wochen bei
Raumtemperatur aufbewahrt.
Ein Paneltest ergab, daß die mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren behandelten Tissuetücher eine höhere Weichheit
zeigten als solche, die mit dem konventionellen
Sprühverfahren behandelt worden waren.
Zur quantitativen Überprüfung wurden die Taschentücher in die
einzelnen Lagen separiert und diese getrennt auf den Gehalt
an Behandlungschemikalien untersucht. Hierzu wurden
gleichgroße Papierstücke mit Dichlormethan extrahiert und der
Gehalt an extrahierten Chemikalien bestimmt. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Probe A ist das
erfindungsgemäß behandelte Papier, Probe B wurde
konventionell behandelt. Die Numerierung der Lagen erfolgt
derart, daß die 1. Lage ist die äußere Lage auf der
Auftragungseite des Papiers ist. Die 4. Lage ist die
äußerere, der Auftragungseite gegenüberliegende Lage.
Probe | |
Gehalt im Extrakt | |
A - 1.Lage | 3,9 |
A - 2.Lage | 3,9 |
A - 3.Lage | 3,6 |
A - 4.Lage | 3,8 |
B - 1.Lage | 10,3 |
B - 2.Lage | 1,9 |
B - 3.Lage | 2,0 |
B - 4.Lage | 9,5 |
Das Ergebnis zeigt, daß im erfindungsgemäßen Beispiel eine
gleichmäßige Verteilung der Behandlungszusammensetzung über die z-
Richtung, d. h. über alle vier Lagen, erreicht wurde. Im
Vergleichsbeispiel verbleibt dagegen die Behandlungschemikalie(n)
im wesentlichen auf den äußeren Lagen des Taschentuchs.
Claims (15)
1. Verfahren zur Applikation von mindestens einer
Behandlungschemikalie, die aus Feuchthaltemitteln,
Hautpflegemitteln, Duftstoffen, kosmetischen
Wirkstoffen, Mitteln zur Erhöhung der Festigkeit des
flächigen Erzeugnisses, die Weichheit des flächigen
Erzeugnis fördernden Mitteln, und Tensiden ausgewählt
wird, auf ein flächiges Erzeugnis auf Faserbasis,
insbesondere Tissue, umfassend die Schritte:
- a) Herstellung einer Suspension gefrorener Partikel aus einer Behandlungszusammensetzung, die mindestens eine der besagten Behandlungschemikalien enthält, in einem fluiden, inerten Medium bei einer Temperatur, bei der die Behandlungszusammensetzung in einem gefrorenen Zustand vorliegt
- b) Applikation der in a) hergestellten Suspension auf das flächige Erzeugnis,
- c) Entfernen des in dem flächigen Erzeugnis verbliebenen fluiden Mediums unter Verbleib der gefrorenen Partikel im flächigen Erzeugnis, und
- d) Erhöhen der Temperatur auf oberhalb des Schmelzpunkts der Partikel aus der Behandlungszusammensetzung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das fluide Medium
ausgewählt ist aus Freon, flüssigem Stickstoff und
flüssiger Luft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Applikation
(b) nach der Trocknung/Kreppung am Yankee-Zylinder
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
die Behandlungschemikalie enthaltende Zusammensetzung im
Schritt (a) in das fluide Medium unter Erzeugung
gefrorener Partikel mit einer definierten
Größenverteilung eingesprüht, eingetropft oder
suspendiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Applikation (b) durch Aufsprühen auf die Tissuebahn oder
Durchführen der Tissuebahn durch ein Tauchbad erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Behandlungszusammensetzung zusätzliche Hilfsstoffe und
Additive enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Menge an im Tissue verbleibender Partikel in
Abhängigkeit des Verhältnisses der
Partikelgrößenverteilung zur Porengrößenverteilung des
Tissues eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Temperatur während des Aufbringens im Bereich von -200°C
bis unterhalb des Gefrierpunktes der
Behandlungszusammensetzung, vorzugsweise bis -100°C, liegt.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Menge der zu applizierenden Behandlungszusammensetzung
von 2 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Tissue (ofentrocken) ist.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Suspension der gefrorenen Behandlungszusammensetzung auf
ein mehrlagiges Tissue appliziert wird.
11. Flächiges Erzeugnis, erhältlich nach einem Verfahren
gemäss den Ansprüchen 1 bis 10.
12. Flächiges Erzeugnis gemäß Anspruch 11, das ein
Tissueprodukt ist.
13. Tissueprodukt nach Anspruch 12, worin die Konzentration
an Behandlungschemikalie(n) im Tissue in Z-Richtung als
Gradient ausgebildet ist.
14. Tissueprodukt gemäß Anspruch 12, worin die
Behandlungschemikalie(n) im wesentlichen gleichmäßig über
die Z-Richtung verteilt sind.
15. Tissueprodukt gemäß einem der Ansprüche Anspruch 12 bis
14, das aus einem Wischtuch, einem Sanitärprodukt, einem
Papiertaschentuch, einem Haushaltstuch, einem Handtuch,
einem Tuchs für den Gebrauch im Gesicht, einer Serviette,
Bettwäsche und einem Kleidungsstück ausgewählt wird.
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