DE3536878A1

DE3536878A1 - Waessrige mischung zur verwendung als kreppklebemittel

Info

Publication number: DE3536878A1
Application number: DE19853536878
Authority: DE
Inventors: Dave Allen Neenah Wis. Soerens
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1986-04-24
Also published as: IT1184659B; FR2572021B1; KR860003314A; PH21492A; PT81326B; PT81326A; CN85108585A; US4528316A; BR8505147A; JPS61179279A; GB2165847A; GB8525328D0; IT8548681A0; ZA857768B; FR2572021A1; AU4850685A

Description

Beschreibung

Bei der Herstellung von naß gelegten (wet

laid) Geweben bzw. Stoffen zur Gesichts- oder Badverwendung oder von Papiertüchern ist es notwendig, die getrocknete, faserige Bahn zu kreppen bzw. zu kräuseln, um der Bahn die gewünschten angenehmen Eigenschaften zu verleihen, wie Weichheit und Masse bzw. Volumen. Das Kreppverfahren (creping process) beinhaltet das Haften bzw. Kleben der Bahn an einem rotierenden Kreppzylinder, wie einem Glättzylinder bzw. Yankeezylinder (Yankee

dryer) und das anschließende Entfernen der anhaftenden 15

Bahn mit einem Abstreifmesser bzw. Schaber. Der Schlag bzw. Stoß der Bahn gegen das Abstreifmesser verursacht, daß die Bahn sich verzieht oder knickt und einige der Faser-zu-Faser-Bindungen innerhalb der Bahn zerreißen bzw. brechen. Die Heftigkeit dieser Kreppwirkung hängt von

einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich dem Grad der Haftung zwischen der Bahn und der Oberfläche des Kreppzylinders. Eine größere Haftung verursacht eine erhöhte Weichheit, obwohl dies im allgemeinen mit einem Verlust an Festigkeit einhergeht. Um die Haftung zu erhöhen, wird im allgemeinen ein Kreppklebemittel bzw, -haftmittel auf die Oberfläche des Kreppzylinders gesprüht, um jedwede natürlich auftretende Haftung, die die Bahn haben kann aufgrund ihres Wassergehalts, wenn sie auf den Kreppzylinder aufgebracht wird, zu verstär-

ken. Der Wassergehalt variiert in breitem Umfang in Abhängigkeit von dem Ausmaß, auf das die Bahn vorher getrocknet worden ist.

Es ist eine Vielzahl von Kreppklebemitteln bzw. -haftmitteln bekannt, wie Polyvinylalkohol, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Tierleim und Polyvinylacetat. Die

Ir , £J.

Gewebehersteller sind jedoch weiterhin bemüht, neue und bessere Kreppklebemittel zu finden.

Es wurde nun festgestellt, daß ein Kreppklebemittel, welches eine wässrige Lösung aus Polyvinylalkohol und einem wasserlöslichen, wärmehärtbaren kationischen Polyamidharz umfaßt,eine erhöhte Haftung der Cellulosebahn an dem Kreppzylinder zur Verfugung stellt, verglichen mit jeder Komponente alleine und daß sich dadurch ein weicheres Produkt ergibt. Es kann zur Herstellung von Geweben bzw. stoffen und Papiertüchern verwendet werden. Die Polyvinylalkoholkomponente kann jedes Molekulargewicht besitzen, das ausreichend zur Bildung eines Klebebzw. Haftfilms ist. Im allgemeinen ist ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von etwa 90 000 bis etwa 140 000 bevorzugt. Polyvinylalkohol in fester Form ist im Handel erhältlich unter verschiedenen Warenzeichen, wie GELVATOL ®(Monsanto)^VINOL^(Air Products) und POVAL®(KURARAY). Geeignete, im Handel erhältliche

2® Grade bzw, Qualitäten besitzen eine Viskosität von etwa 0,021 bis etwa 0,05 Pa.s (21 bis 50 cp) für eine 4%ige wässrige Lösung bei 20 ⁰C. Diese Qualitäten besitzen einen Hydrolysegrad von etwa 80 bis etwa 90 %. Es ist bekannt, daß eine Verringerung des Hydrolysegrades und des Molekulargewichts die Wasserlöslichkeit verbessert, die Haftung jedoch reduziert . Deshalb müssen die Eigenschaften des Polyvinylalkohole für die spezielle Anwendung optimiert werden.

Die wärmehärtbare kationische Polyamidharzkomponente umfaßt ein wasserlösliches Polymerreaktionsprodukt eines Epihalogenhydrins, vorzugsweise Epichlorhydrin, und ein wasserlösliches Polyamid mit sekundären Amingruppen, abgeleitet von einem Polyalkylenpolyamin und einer gesättigten aliphatischen zweibasischen Carbonsäure, enthaltend etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffatome. Das wasserlösliche Polyamid enthält wiederkehrende Gruppen der Formel

, -NH(C_nH,HN) -CORCO-

worin η und χ jeweils 2 oder mehr bedeuten und R das zweiwertige Kohlenwasserstoffradikal der zweibasischen Carbonsäure bedeutet.
5

Harze dieser Art sind im Handel erhältlich unter dem Warenzeichen KYMENE® (Hercules, Inc.) und CASCAMID® (Borden). Eine wesentliche Eigenschaft dieser Harze ist, daß sie mit dem Polyvinylalkohol phasenverträglich sind, d. h. sie bewirken keine Phasentrennung in Gegenwart von wässrigem Polyvinylalkohol.

Die Herstellung der kationischen Polyamidharzkomponente, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, wird in der US-PS 2 926 116 und der US-PS 3 058 873 näher beschrieben, deren Inhalt zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Obwohl beide vorstehenden Patente nur die Verwendung von Epichlorhydrin als Coreaktant mit dem Polyamid offenbaren, wird- angenommen," daß" jedes

halogenhydrin erfindungsgemaß geeignet ist, da alle Epihalogenhydrine eine kationisch aktive Form des Polyamidharzes bei einem geeigneten pH-Wert ergeben sollten, wenn sie mit den sekundären Amingruppen des Polyamids

reagieren.
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Deshalb betrifft die Erfindung in einer Ausführungsform eine wässrige Mischung, welche zur Verwendung als Kreppklebemittel geeignet ist, welche Polyvinylalkohol und ein wasserlösliches, wärmehärtbares kationisches PoIy-

amidharz, welches das Polymerreaktionsprodukt eines Epihalogenhydrins und eines wasserlöslichen Polyamids, wie vorstehend beschrieben, ist, umfaßt. Vorzugsweise enthält die wässrige Mischung etwa 0,1 bis etwa 4 Gew.-% Feststoffe, besonders bevorzugt etwa 0,3 Gew.-% Feststoffe, worin etwa 30 bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% und besonders bevorzugt etwa 80 Gew.-% Polyvinylalkohol ist und etwa 10 bis etwa

70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 30 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 20 Gew.-%, das kationische Polyamidharz ist.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung 5

ein Verfahren zum Kreppen von Cellulosebahnen, die für Gewebe bzw. Stoffe für das Gesicht oder das Bad oder für Papiertücher geeignet sind, das die folgenden Stufen umfaßt:

a) Aufbringen einer wässrigen Mischung aus Polyvinylalkohol und einem wasserlöslichen, wärmehärtbaren kationischen Polyamidharz, welches das Reaktionsprodukt eines Epihalogenhydrins und eines wasserlöslichen Polyamids ist, auf die Oberfläche eines Kreppzylinders;

b) Haften bzw. Kleben einer Cellulosebahn auf die Oberfläche des Kreppzylinders, der von der vorstehenden

Mischung bedeckt ist, und

c) Entfernen der anhaftenden Bahn von dem Kreppzylinder

mit einem Abstreifmesser bzw. Schaber. 25

Der Grund dafür, warum ein großer Prozentsatz an Wasser in der Mischung vorliegt, liegt zum Teil darin, daß nur eine sehr dünne Klebemittelschicht auf dem Kreppzylinder niedergeschlagen wird, was sehr leicht mit Hilfe einer Sprühvorrichtung (spray boom) durchgeführt werden kann.

Es wird angenommen, daß die Verwendung dieser speziellen Mischung als Kreppklebemittel aus wenigstens zwei Gründen besonders wirksam ist. Der erste Grund liegt darin, daß Polyvinylalkohol ein wiederbenetzbares Klebemittel

* ist, wohingegen das wärmehärtbare kationische Polyamidharz im wesentlichen weniger wiederbenetzbar ist. Die Wiederbenetzbarkeit ist eine wichtige Eigenschaft des Kreppklebemittels, da nur sehr geringe Mengen des Klebe- ° mittels pro Umdrehung des Kreppzylinders zugegeben werden. Wenn ein Teil der vorher zugegebenen Klebemittelschicht während der Verwendung irreversibel festwerden bzw. erstarren würde, wäre er danach als Klebemittel unwirksam. Andererseits, wenn das neu zugegebene Klebe-

¹^ mittel die vorhandene Klebemittelschicht benetzt, steht das gesamte Klebemittel auf dem Zylinder zum Haften des Gewebes zur Verfügung. Da die kationische Polyamidkomponente wärmehärtbar ist, wenn sie für sich selbst verwendet wird, wird sie gegebenenfalls vernetzen und irreversibel aushärten und deshalb ihre Wirkung als Klebemittel verlieren. Durch Verdünnen dieser Komponente mit Polyvinylalkohol wird die Benetzbarkeit jedoch stark verbessert und die wirksame Lebensdauer der Klebemittelschicht auf dem Kreppzylinder wird verlängert.

Es wird angenommen, daß der zweite Grund, der für den Erfolg der erfindungsgemäßen Klebemittelzusammensetzung verantwortlich ist, darin liegt, daß die kationische Natur der kationischen Polyamidharzkomponente zu einem sehr spezifischen Klebemittel für Cellulosefasern führt, woringegen die Polyvinylalkoholkomponente nicht spezifisch ist. Deshalb ergibt die Kombination der zwei Komponenten eine Kreppklebemittelzusammensetzung, welche die Eigenschaften beider Komponenten kombiniert und zu einer synergistischen Klebewirkung, d. h. Benetzbarkeit und Spezifizität für Cellulosefasern, führt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. 35

• J-

Beispiel 1
Klebedaten

Um die synergistische Klebewirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu zeigen, werden die Klebedaten für Kreppklebemittel, die verschiedene Mengen Polyvinylalkohol und kationisches Polyamidharz enthalten, in den Tabellen I und II gezeigt. Die Polyvinylalkoholkomponente war GELVATOLn-*2060. Die kationische Polyamidkompo- !0 nente war KYMENE ® 557.

Die Daten in Tabelle I wurden erhalten unter Verwendung eines Laborabschäl- bzw. -ablösefestigkeitstestverfahrens (laboratory peel strength test procedure). Die

!5 Testproben wurden durch Aufbringen einer wässrigen Lösung der Testmischung mit 10 % Feststoffen auf eine 5,08 cm χ 12,7 cm (2 inch χ 5 inch) rostfreie Stahlplatte, Ausbreiten des Materials mit einem #26 drahtgewickelten Stab und anschließendem Lufttrocknen hergestellt. Die Platte wurde auf eine Laborheizplatte

gegeben und auf eine Oberflächentemperatur von 93,3 ⁰C (200 ⁰F) erwärmt. Ein naßes Baumwolltuch (5,08 cm χ 20,32 cm, 2 inch χ 8 inch), enthaltend ungefähr das Dreifache seines Gewichts an Wasser, wurde auf

2g die heiße Platte aufgebracht und mit einem 2 kg-Zylinder herabgerollt. Die Platte wurde auf der Heizplatte für zwei weitere min stehengelassen, während das Tuch und das befeuchtete Klebemittel trockneten. Das Tuch/Plattenlaminat wurde zu einem INSTRÜMENTORS ® Gleit/

„Q Abstreif-Tester (Slip/Peel Tester) mit erwärmten Platten von 98,9 ⁰C (210 ⁰F) transportiert. Das Tuch wurde von der Platte abgestreift (180° Abstreifung, 15,24 cm/ min; 6 inch/min) und die durchschnittliche Abstreifkraft wurde in Gramm pro 5,08 cm (g pro 2 inch) Breite aufgezeichnet.

Die Daten in Tabelle II wurden unter Verwendung eines direkteren Verfahrens, worin die zur kontinuierlichen

Entfernung einer Bahn von der Oberfläche eines Yankeezylinders notwendige Kraft während der Herstellung auf eine Einrichtung im Versuchsmaßstab mit geringer Geschwindigkeit (9,14 m/min; 30 ft/min) gemessen. Insbesondere wurde eine 38,10 cm (15 inch) breite Cellulosegewebebahn mit einem Grundgewicht von etwa 6,80 kg pro 267,6 m² (15 Pfd. pro 2880 ft.²) kontinuierlich auf übliche Weise durch Naßlegen einer Aufschlämmung von Papierherstellfasern auf einem sich kontinuierlich bewegenden,mit Öffnungen versehenen Stoff (foraminous fabric) gebildet. Die Bahn wurde entwässert und in einen Yankeezylinder durch Pressen der Bahn auf die Oberfläche des Yankeezylinders mit einer Preßrolle transportiert. Der Kreppklebestoff wurde kontierlich auf den Yankeezylinder ge-

!5 sprüht an einem Punkt vor dem Punkt, an dem die Bahn die Oberfläche des Zylinders bei einer Zugaberate von etwa 2,27 kg Feststoffen/1000 kg Trockenfasern (5 Pfd. Feststoffe/to) kontaktiert. Die den Zylinder verlassende Bahn wurde an einem Punkt des Zylinders vor der Position des Abstreifmessers entfernt, so daß ein Kreppen vermieden wurde. Die getrocknete Bahn wurde auf eine Spule gewickelt, welche auf einem frei drehbaren Rahmen bzw. Gehäuse so angebracht war, daß der Rahmen weiter von der Vertikalen (gegen den Zylinder) verschoben wurde, je größer die Kraft war, die benötigt wurde, um die Bahn von dem Zylinder zu entfernen. Diese Tendenz des Rahmens, sich von der vertikalen Position zu dem Zylinder zu verschieben, wurde durch eine variable Gewichts- und Rollen- bzw. Scheibenanordnung ausgeglichen, wodurch Gewichte zuge-

O₀ fügt werden konnten, bis die Menge des zugegebenen Gewichts gleich der Kraft war, die nötig war, um die Bahn von der Oberfläche des Zylinders wegzuziehen, wodurch der Rahmen in die vertikale Position zurückgebracht wurde. Dieses Gewicht stellte die Haftungskraft (g) zwischen der Bahn und der Oberfläche des Zylinders dar.

ORIGINAL

Tabelle I Abstreiffestigkeitstest

Haftung (g/5,08 cm;

g/2 inch) 180 670 750 970 1110 1475 1535 1200

Polyvinylalkohol

(Trockengew.-%) 0 30 40 60 70 80 90 100 Kymene 557
(Trockengew. -%) 100 70 60 40 30 20 10 0

Tabelle II Kontinuierliche Haftungsmessung

Haftung (g/38,10 cm;

g/15 inch) 750 900 910 910 955 1045 750

Polyvinylalkohol

(Trockengew.-%) 0 30 50 60 70 80 100

Kymene 557

(Trockengew.-%) 100 70 50 40 30 20 0

Ein Vergleich der Daten der Tabellen I und II zeigt verschiedene absolute Werte für die Haftung; beide Verfahren ergeben jedoch beständige Ergebnisse insofern, daß in jedem Fall die Haftung größer ist für die Kombination von Kymene und Polyvinylalkohol als vorhergesagt würde,

O₀ bezogen auf die Werte von 100 % Kymene und 100 % Polyvinylalkohol und die Prozentsätze jeder dieser Verbindung in der Zusammensetzung, wenn man eine lineare Beziehung annimmt. Beide Tabellen zeigen eine Spitzenhaftung im Bereich von etwa 70 bis etwa 95 % Polyvinylalkohol, in dem die Haftung größer als für einzelnen Komponenten ist. Obwohl graphisch nicht gezeigt, kann diese synergistische Wirkung klarer dargestellt werden durch eine Auftragung der Adhäsion gegenüber der Zusammensetzung «

_ώι /Αϊ Beispiel 2

Herstellung von Gesichtsgeweben (facial tissue)

Um die Verwendung der erfindungsgemäßen Kreppklebemittel weiter aufzuzeigen, wurden Gewebe für das Gesicht hergestellt durch Naßlegen einer Bahn aus Papierherstellfasern mit einem Trockenbasisgewicht von 3,40 kg/267,6 m² (7,6 Pfd./2880 ft.2). Die Bahn wurde entwässert und auf einen Yankeezylinder gepreßt mit einer

YQ Preßrolle. Das Klebemittel wurde auf die Oberfläche des Zylinders gesprüht in der 6-ühr-Position bei einer Zugaberate von 2,27 kg/1000 kg (5 Pfd./to) Trockenfaser. Die Zusammensetzung des Kreppklebemittels betrug etwa 0,3 Gew.-% Feststoffe ausschließlich einer geringen Menge (etwa 0,03 %) eines Freisetzungsmittels (Mineralöl). Die Feststoffe bestanden im wesentlichen aus etwa 80 Gew.-% Polyvinylalkohol und 20 Gew.-% KYMENE^ (kationisches Polyamidharz). Die getrocknete Bahn wurde von dem Zylinder (gekreppt) mit einem Abstreifmesser entfernt und auf ein Tambour bzw. eine Bandspule zum Umwandeln gewickelt. Die erhaltene Bahn besaß eine Weichheitsrate von 8,5, bestimmt mit einer erprobten Sensorplatte (trained sensory panel),

Im Vergleich dazu besaß eine Bahn, hergestellt unter „c ähnlichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung eines Klebemittels, welches im wesentlichen alleine aus KYMENE (ohne Polyvinylalkohol) besteht, und einer Zugaberate von 0,91 kg/1000 kg (2 Pfd./to) Trockenfaser, eine Sensorplattenweichheitsrate von 7,8. Höhere Zugabewerte unter

Verwendung alleine von KYMENE waren nicht möglich ohne 30

Entwicklung eines instabilen Klebemittelüberzugs auf dem Zylinder, was Betriebsschwierigkeiten verursachte.

Die Verwendung eines Kreppklebemittels, bestehend im wesentlichen auf Polyvinylalkohol und einem kationischen Polyamidharz, ergibt ein verbessertes Produkt mit einer zuverlässigeren Bearbeitung.

Claims

Patentansprüche

Wässrige Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus Wasser, Polyvinylalkohol und einem wasserlöslichen, wärmehärtbaren kationischen Polyamidharz besteht, welches mit dem Polyvinylalkohol phasenverträglich ist, wobei das kationische Polyamidharz das Reaktionsprodukt eines Epihalogenhydrine und eines Polyamids, enthaltend die wiederkehrende Gruppe

-NH(

)_x-CORCO-

umfaßt, worin η und χ jeweils 2 oder mehr bedeuten und R eine gesättigte aliphatische Kette mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet,

wobei die Mischung etwa 96 bis etwa 99,9 Gew.-% Wasser enthält.

ORIGINAL INSPECTED

™" C. ~
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus etwa 70 bis etwa 95 Trockengew.-% Polyvinylalkohol und etwa 5 bis etwa 30 Trockengew.-% kationischem Polyamidharz besteht.
3. Mischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Epihalogenhydrin Epichlorhydrin ist.
4. Wässrige Mischung zur Verwendung als Kreppklebemittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 96 bis etwa 99,9 % Wasser, etwa 30 bis etwa 90 Gew.-% PoIyvinylalkohol und etwa 10 bis etwa 70 Gew.-% eines wasserlöslichen, wärmehärtbaren, kationischen Polyamidharzes enthält, welches mit dem Polyvinylalkohol phasenverträglich ist, wobei das kationische Polyamidharz das wasserlösliche Reaktionsprodukt eines Epihalogenhydrins und eines Polyamids, enthaltend sekundäre Amingruppen, umfaßt, worin das Verhältnis des Epihalogenhydrins zu den sekundären Amingruppen des Polyamids etwa 0,5:1 bis etwa 1,8:1 beträgt, wobei das Polyamid durch Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 110 ⁰C bis etwa 250 ⁰C einer C₃-C₁₀ gesättigten aliphatischen, zweibasischen Carbonsäure und eines Polyalkylenpolyamins in einem Molverhältnis von Polyalkylenpolyamin zu zweibasischer Säure von etwa 0,8:1 zu etwa 1,4:1 erhalten wurde.
5. Mischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Epihalogenhydrin Epichlorhydrin ist.
6. Mischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,1 bis etwa 4 Gew.-% Feststoffe, von denen etwa 70 bis etwa 95 Gew.-% Polyvinylalkohol und etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% kationisches Polyamidharz ist, enthält.
7. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 99,9 Gew.-% Wasser, etwa 0,08 Gew,-% Polyvinylalkohol und etwa 0,02 Gew.-% kationisches Polyamidharz enthält.
8. Mischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die gesättigte aliphatische zweibasische Carbonsäure Adipinsäure ist.
9. Mischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenpolyamin Diethylentriamin ist.