DE60006404T2

DE60006404T2 - Absorbierendes papier und methode zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60006404T2
Application number: DE60006404T
Authority: DE
Inventors: Jeanette Annergren; Holger Hollmark; Ulrika Strandlund
Original assignee: SCA Hygiene Products AB
Current assignee: Essity Hygiene and Health AB
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: HUP0200348A2; SE9900997L; JP2002540310A; US6494989B2; AU4155900A; SE9900997D0; EP1210479A1; ES2209865T3; PL350821A1; ZA200106822B; EP1210479B1; DE60006404D1; ATE253663T1; WO2000056977A1; SE513918C2; BR0009013A; US20020060013A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein absorbierendes naßgelegtes Papier und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Solch ein Papier wird beispielsweise in Küchenrollen, Handtüchern, Toilettenpapier, Wischmaterial und in absorbierenden Gegenständen verschiedener Art, z.B. für Windeln, Damenbinden, Slipeinlagen, Inkontinenzschutz und Bettschutz verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Es war zuvor bekannt, das Absorptionsvermögen von Papier durch das Beimengen verschiedener Arten von stark absorbierenden Materialien zu dem Halb/Zellstoff ("pulp") zu erhöhen. Auf diese Weise ist es möglich, ein Absorptionsvermögen von Papier zu erhalten, welches jenes übersteigt, das man erhält, wenn man nur herkömmliche Papiermacherfasern verwendet. Ein Problem bei diesem Beimengen in einem Naßlegeverfahren ist es jedoch, das Quellen des Polymers während des Papierherstellungsverfahrens zu vermeiden. In EP 0 408 128 ist beispielsweise die Verwendung eines polymermodifizierten Zell/Halbstoffs, der in alkalischen Zustand quillt und Flüssigkeit absorbiert, in einem Naßlegeverfahren offenbart. Man führt das Naßlegeverfahren ohne die Gegenwart störender Alkalimetallionen durch und verwendet das Polymer in seiner protonierten Form, wobei das partiell entwässerte Papiergewebe mit den Alkalimetallionen in Kontakt gebracht wird, um das Polymer zu aktivieren. Dies beinhaltet ein kompliziertes und empfindliches Verfahren.
Die Aufgabe und die charakteristischsten Merkmale der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein naßgelegtes Papier mit verbesserten Absorptionseigenschaften bereitzustellen, das auf einfache Weise in einem herkömmlichen Naßlegeverfahren ohne komplizierte zusätzliche Verfahrensschritte hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wurde dies durch die Tatsache gelöst, daß das Papier mindestens 1 Gew.%, berechnet nach dem Trockengewicht des Papiers, eines absorbierenden polymeren Materials mit thermoreversiblem Flüssigkeitsaufnahmevermögen enthält, das einen Trübungspunkt Cp in Wasser innerhalb des Temperaturintervalls von 30 bis 60°C, vorzugsweise 35 bis 55°C, aufweist, wobei das Polymer ein wesentlich höheres Flüssigkeitsaufnahmevermögen bei Temperaturen unterhalb des Trübungspunkts im Vergleich zu Temperaturen oberhalb des Trübungspunkts aufweist.
Da das Papierherstellungsverfahren am nassen Ende normalerweise bei Temperaturen oberhalb von etwa 45 bis 60°C durchgeführt wird, wird das thermo-reversible Polymer während des Papierherstellungsverfahrens inaktiv sein und zu seiner quellenden und absorbierenden Form aktiviert, wenn man es mit einer Flüssigkeit in Kontakt bringt, deren Temperatur unterhalb des Trübungspunkts Cp des Polymers liegt.
Ein Polymer mit einem thermo-reversiblen Flüssigkeitsaufnahmevermögen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer bei einer gewissen Temperatur seine geometrische Konfiguration ändert, wobei die hydrophilen und hydrophoben Gruppen des Polymers eine andere Position einnehmen, was dazu führt, daß sich das Flüssigkeitsaufnahmevermögen des Polymers erheblich ändert. Thermo-reversible Polymere weisen somit bei einer speziellen Temperatur einen Trübungspunkt Cp auf, bei dem sich das Flüssigkeitsaufnahmevermögen des Polymers ändert. Der Trübungspunkt Cp liegt im Intervall von 30 bis 60°C, vorzugsweise 35 bis 55°C, für die Polymere, die sich zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung als geeignet erwiesen haben.
Das Papier enthält vorzugsweise mindestens 3 Gew.% und vorzugsweise mindestens 4 Gew.% des thermo-reversiblen polymeren Materials.
Das absorbierende thermo-reversible polymere Material liegt vorzugsweise in Form von Fasern vor, um das Beimengen in die Halb/Zellstoffstruktur zu vereinfachen. Es ist jedoch auch möglich, daß das Material in einer anderen partikulären Form, z.B. als Flocken, Pulver oder dergleichen, vorliegt.
Das absorbierende thermo-reversible polymere Material kann eines der folgenden Materialien sein: vernetzte Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), vernetzter Polyvinylmethylether (PVME), vernetzte Polymere des Acrylamids, Stärkederivate, polymere Tenside, Polyethylenglycole und Copolymere davon.
Das vernetzte Polymer des Acrylamids kann ein Poly-nisopropylacrylamid, Poly-n-n-polymethacrylamid und/oder Polyn-n-diethylacrylamid sein.
Das absorbierende thermo-reversible polymere Material beruht vorzugsweise zumindest teilweise auf einem erneuerbaren Rohstoff.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden naßgelegten Papiers durch Zugabe eines absorbierenden thermo-reversiblen polymeren Materials der zuvor beschriebenen Art zu der Halb/Zellstoffsuspension, das Herstellen eines naßgelegten Papiergewebes aus der Halb/Zellstoffsuspension, zu der man das thermo-reversible Material gegeben hat, und dann das Entwässern und Trocknen des naßgelegten Papiergewebes.
Man gibt das thermo-reversible polymere Material zu der Halb/Zellstoffsuspension vorzugsweise in der Form trockener Fasern.
Die Temperatur der Halb/Zellstoffsuspension wird während des nassen Endes des Papierherstellungsverfahrens oberhalb des Trübungspunkts des thermo-reversiblen Materials gehalten.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß sollte das Papier mindestens 3 Gew.% und vorzugsweise mindestens 4 Gew.%, berechnet nach dem Trockengewicht des Papiers, eines absorbierenden polymeren Materials mit einem thermo-reversiblen Wasseraufnahmevermögen enthalten. Das thermo-reversible Material sollte einen Trübungspunkt Cp in Wasser innerhalb des Temperaturintervalls von 30 bis 60°C, vorzugsweise 35 bis 55°C, enthalten und sollte ein wesentlich höheres Wasseraufnahmevermögen bei Temperaturen unterhalb des Trübungspunkts als oberhalb des Trübungspunkts aufweisen. Der Trübungspunkt bezieht sich hier auf den Trübungspunkt in destilliertem Wasser, da der Trübungspunkt sich ändert wenn Elektrolyte und andere Substanzen zum Wasser gegeben werden.
Das thermo-reversible Material kann aus einem Cellulosederivat, wie vernetzter Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), einem vernetzten Polyvinylmethylether (PVME), vernetzten Polymeren des Acrylamids, Stärkederivaten, polymeren Tensiden, Polyethylenglycolen und deren Copolymeren, welche die gewünschte Thermo-Reversibilität aufweisen, bestehen.
Das absorbierende thermo-reversible polymere Material kann aus einem vernetzten Copolymer bestehen, das Acrylamid und ein Carboxy-haltiges Vinylmonomer wie Acrylsäure enthält. Es kann auch aus einem vernetzten Copolymer bestehen, das Acrylamid und ein Sulfonsäure-haltiges Monomer enthält.
Als Vernetzer kann man die meisten Arten üblicher Vernetzer verwenden. Der Grad der Vernetzung wirkt sich auf die Absorptionseigenschaften und die Gelfestigkeit des Materials aus.
Beispiele nützlicher Polymere sind:
A: EHEC (Ethylhydroxyethylcellulose) mit einem Trübungspunkt (Cp) von 36,1°C wurde mit 4 mol% Divinylsulfon vernetzt. Als Trübungspunkt wurde in destilliertem Wasser 40°C und in synthetischem Harn 38°C gemessen.
B: EHEC (Ethylhydroxyethylcellulose) mit einem Trübungspunkt (Cp) von 38,7°C wurde mit 4 mol% DVS (Divinylsulfon) vernetzt. Als Trübungspunkt wurde in destilliertem Wasser 43°C und in synthetischem Harn 40°C gemessen.
C: p(NIPA-co-AANa) 98/2, ein Copolymer aus 98 Gew.% N-Isopropylacrylamid und 2 Gew.% Natriumacrylat wurde mit 0,3 mol% MBA (Methylenbisacrylamid) vernetzt. Als Trübungspunkt wurde in destilliertem Wasser 47°C und in synthetischem Harn 34°C gemessen.
D: p(NIPA-co-AMPSNa) 98/2, ein Copolymer aus 98 Gew.% N-Isopropylacrylamid und 2 Gew.% Natriumacrylamidmethanpropansulfonsäure wurde mit 0,3 mol% MBA (Methylenbisacrylamid) vernetzt. Als Trübungspunkt wurde in destilliertem Wasser 48°C und in synthetischem Harn 35°C gemessen.
Der Rest der im Papier enthaltenen Materialien sind herkömmliche Halb/Zellstofffasern, je nach gewünschter Art, beispielsweise (chemischer) Zellstoff, Holzstoff, thermo mechanischer Holzstoff, Chemo-Thermo-Refiner Holzstoff (CTMP) und recycelter Halb/Zellstoff. Das Papier kann auch verschiedene Arten von Additiven, wie Füllstoffen, Bindemitteln, Naßfestmitteln, Trockenfestmitteln, Weichmachern und dergleichen enthalten.
Das thermo-reversible polymere Material liegt vorzugsweise in der Form von Fasern vor, kann aber auch in einer anderen partikulären Form, beispielsweise als Flocken oder Pulver vorliegen. Es wird der Halb/Zellstoffsuspension vor dem Formieren des Papiergewebes zugemischt. Die Temperatur der Halb/Zellstoffsuspension in einem Papierherstellungsverfahren beträgt üblicherweise zwischen 45 und 60°C, wobei das thermoreversible polymere Material in seiner inaktiven nichtabsorbierenden Form vorliegt und das Papierherstellungsverfahren nicht stört. Das Papiergewebe wird auf übliche Weise geformt, entwässert und getrocknet.
Es ist natürlich auch möglich in Verbindung mit einem Mehrschichtverfahren das thermo-reversible polymere Material nur zu einer oder mehreren Schichten zu geben.
Wenn man das erfindungsgemäße Papier zur Absorption von Flüssigkeiten bei einer Temperatur unterhalb des Trübungspunkts des thermo-reversiblen polymeren Materials verwendet, wird dieses aktiviert und während der Absorption von Flüssigkeit quellen. Das Absorptionsvermögen des Papiers kann auf diese Art und Weise signifikant erhöht werden, wenn man mit einem Papier vergleicht, das nur Halb/Zellstofffasern enthält.
Das erfindungsgemäße Papier kann in Küchenrollen, Handtüchern, Wischmaterial und als Absorptionsmaterial in einem absorbierenden Gegenstand, wie Windeln, Damenbinden, Slipeinlagen, Inkontinenzschutz, Bettschutz und dergleichen verwendet werden.

Claims

Absorbierendes naßgelegtes Papier, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 1 Gew.%, berechnet nach dem Trockengewicht des Papiers, eines absorbierenden polymeren Materials mit einem thermoreversiblen Flüssigkeitsaufnahmevermögen enthält, das einen Trübungspunkt Cp in Wasser innerhalb des Temperaturintervalls von 30 bis 60°C, vorzugsweise 35 bis 55°C, aufweist, wobei das Polymer ein wesentlich höheres Flüssigkeitsaufnahmevermögen bei Temperaturen unterhalb des Trübungspunkts im Vergleich zu Temperaturen oberhalb des Trübungspunkts aufweist.
Papier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 3 Gew.%, vorzugsweise mindestens 4 Gew.%, des absorbierenden thermo-reversiblen polymeren Materials enthält.
Papier gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende thermo-reversible polymere Material in der Form von Fasern vorliegt.
Papier gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende thermo-reversible polymere Material eines der folgenden Materialien ist: vernetzte Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), vernetzter Polyvinylmethylether (PVME), vernetzte Polymere des Acrylamins, Stärkederivate, polymere Tenside, Polyethylenglycole und Copolymere, welche irgendeines dieser Materialien enthalten.
Papier gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Polymer des Acrylamins ein Poly-n isopropylacrylamid, Poly-n-n-polymethacrylamid und/oder Poly-n-n-diethylacrylamid ist.
Papier gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende thermo-reversible polymere Material zumindest teilweise auf erneuerbaren Rohstoffen beruht.
Verfahren zur Herstellung eines absorbierenden naßgelegten Papiers, dadurch gekennzeichnet, daß man zu der Halb/Zellstoffsuspension ein absorbierendes polymeres Material mit einem thermo-reversiblen Flüssigkeitsaufnahmevermögen gibt, das einen Trübungspunkt Cp in Wasser innerhalb des Temperaturintervalls von 30 bis 60°C, vorzugsweise 35 bis 55°C, aufweist, wobei das Polymer ein wesentlich höheres Flüssigkeitsaufnahmevermögen bei Temperaturen unterhalb des Trübungspunkts im Vergleich zu Temperaturen oberhalb des Trübungspunkts aufweist, die Temperatur der Halb/Zellstoffsuspension während des nassen Endes des Papierherstellungsverfahrens auf einem Niveau oberhalb des Trübungspunkts des thermoreversiblen Materials hält, ein naßgelegtes Papiergewebe aus der Halb/Zellstoffsuspension herstellt, zu der man das thermo-reversible polymere Material gegeben hat und das naßgelegte Papiergewebe entwässert und trocknet.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das thermo-reversible polymere Material zu der Halb/Zellstoffsuspension in der Form trockener Fasern gibt.