DE69202704T2

DE69202704T2 - Verbessertes verfahren zur anbringung von polysiloxanen auf seidepapier.

Info

Publication number: DE69202704T2
Application number: DE69202704T
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Fairfield Oh 45014 Ampulski; Albert Heskel Cincinnati Oh 45240 Sawdai; Paul Dennis Hamilton Oh 45013 Trokhan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2012-06-30
Also published as: PL169946B1; CZ10794A3; US5215626A; HU9400144D0; EP0595994A1; BR9206298A; AU2377192A; DE69202704D1; JPH06509148A; CZ283401B6; CA2113541C; NO940158L; FI940241A0; WO1993002252A1; CA2113541A1; DK0595994T3; HUT73578A; JP3194951B2; AU670537B2; FI940241A

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier; und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von hochbauschigem Tissue-Papier, das sich weich, seidig, flanellartig anfühlt; und verstärkte mit dem Tastsinn erfaßbare Bauschigkeit sowie physiologische Oberflächenglätte aufweist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Weiches Tissue-Papier ist im allgemeinen für wegwerfbare Papierhandtücher sowie Gesichts- und Toiletten-Tissue bevorzugt. Bekannte Verfahren und Mittel zur Erhöhung der Weichheit von Tissue-Papier beeinflussen jedoch im allgemeinen die Reißfestigkeit in nachteiliger Weise. Der Aufbau eines Tissue-Papierprodukts ist daher im allgemeinen ein Akt der Einstellung des Gleichgewichts zwischen Weichheit und Reißfestigkeit.
Es wurden sowohl mechanische als auch chemische Mittel zur Erreichung des Ziels der Herstellung von weichem Tissue-Papier eingeführt: nämlich Tissue-Papier, das von den Benützern über deren Tastsinn als weich empfunden wird. Eine solche mit dem Tastsinn erfaßbare Weichheit kann durch Reibung, Flexibilität und Glätte gekennzeichnet werden, ist jedoch nicht auf diese beschränkt; ebenso dienen subjektive Beschreibungen wie etwa ein Gefühl von Seide oder Flanell zur Kennzeichnung. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der mit dem Tastsinn erfaßbaren Weichheit von Tissue-Papier - insbesondere von hochbauschigem, gekrepptem Tissue-Papier - durch Einbau chemischer Additive: insbesondere von Polysiloxanmaterialien, die dem Tissue-Papier einen seidigen oder flanellartigen Griff verleihen, ohne es für den Tastsinn der Benützer von Produkten, die solches Tissue-Papier umfassen, fettig oder ölig erscheinen zu lassen. Zusätzlich dazu kann oberflächenaktives Material zugesetzt werden, um Weichheit und/oder Oberflächenglätte weiter zu steigern und/oder mindestens teilweise jede Herabsetzung der Benetzbarkeit, die durch das Polysiloxan hervorgerufen wird, wettzumachen; und es kann Bindematerial, wie etwa Stärke, zugesetzt werden, um mindestens teilweise Verminderungen der Festigkeit und/oder eine Steigerung der Neigung zu Fusselbildung, die durch das Polysiloxan und, sofern verwendet, durch das oberflächenaktive Additiv hervorgerufen wird, wettzumachen.
Repräsentative hochbauschige, gekreppte Tissue-Papiere, die nach derzeitigen Standards ziemlich weich und der Steigerung der Weichheit durch die vorliegende Erfindung zugänglich sind, sind in den folgenden Schriften geoffenbart: US-A-3,301.746, ausgegeben am 31. Jänner 1967 an Lawrence H. Sanford und James B. Sisson; 3,974.025, ausgegeben am 10. August 1976 an Peter G. Ayers; 3,994.771, ausgegeben am 30. November 1976 an George Morgan Jr. und Thomas F. Rich; 4,191.609, ausgegeben am 4. März 1980 an Paul D. Trokhan; und 4,637.859, ausgegeben am 20. Jänner 1987 an Paul D. Trokhan. Jedes dieser Papiere ist durch ein Muster dichter Bereiche gekennzeichnet: Bereiche, die dichter sind als die jeweiligen übrigen Bereiche, wobei solche dichten Bereiche daher stammen, daß sie während der Papierherstellung, wie etwa durch die Überkreuzungsbuckel von Prägeträgergeweben, verdichtet wurden. Andere hochbauschige, weiche Tissue-Papiere sind geoffenbart in der US-A-4,300.981, ausgegeben am 17. November 1981 an Jerry E. Carstens; und 4,440.597, ausgegeben am 3. April 1984 an Edward R. Wells und Thomas A. Hensler. Zusätzlich dazu ist das Erreichen von hochbauschigem Tissue- Papier durch das Vermeiden einer Gesamtverdichtung vor dem endgültigen Trocknen in der US-A-3,821.068, die am 28. Juni 1974 an D. L. Shaw ausgegeben wurde, geoffenbart; und Vermeiden einer Gesamtverdichtung in Kombination mit der Verwendung von Debondern und elastomeren Bindern im Papiermachereintrag ist in der US-A-3,812.000, die am 21. Mai 1974 an J. L. Salvucci, Jr. ausgegeben wurde, geoffenbart.
Chemische Debonder wie jene, die von Salvucci, siehe oben, in Betracht gezogen wurden, sowie die Theorie ihrer Wirkungsweise sind geoffenbart in repräsentativen Schriften wie in der US-A-3,755.220, ausgegeben am 28. August 1973 an Friemark et al.; 3,844.880, ausgegeben am 29. Oktober 1974 an Meisel et al.; und 4,158.594, ausgegeben am 19. Jänner 1979 an Becker et al. Andere chemische Behandlungen, die zur Verbessung von Tissue-Papier vorgeschlagen wurden, umfassen zum Beispiel jene, die geoffenbart ist in der DE-A-3,420.940, Kenji Hara et al., welche angibt: die Imprägnierung von Toiletten-Tissue-Papier mit einer Kombination eines pflanzlichen, tierischen oder synthetischen Kohlenwasserstofföls mit einem Silikonöl, wie etwa Dimethylsilikonöl, um dessen Verwendung zum Reinigen und zum Abwischen zu erleichtern.
Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung von weichem Tissue-Papier in dem Dokument EP-A-0347153 geoffenbart. Bei diesem Verfahren wird das Polysiloxan vor dem Trocknungsschritt und nicht nachher, wie in der vorliegenden Erfindung, auf die Bahn aufgebracht.
Zusätzlich dazu besteht ein allgemein bekanntes mechanisches Verfahren zur Steigerung der Reißfestigkeit von Papier, das aus Zellstoff auf Zellulosebasis hergestellt ist, in der mechanischen Mahlung des Zellstoffs vor der Papierherstellung. Im allgemeinen führt eine stärkere Mahlung zu einer größeren Reißfestigkeit. In Ubereinstimrnung mit der obigen Diskussion über Reißfestigkeit und Weichheit von Tissue beeinflußt jedoch die mechanische Mahlung von Zellstoff auf Zellulosebasis die Weichheit des Tissue-Papiers in negativer Weise, wenn alle anderen Aspekte des Papiereintrags und des Verfahrens unverändert bleiben. Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Reißfestigkeit gesteigert werden, ohne die Weichheit negativ zu beeinflussen; oder andererseits kann die Weichheit verbessert werden, ohne die Reißfestigkeit negativ zu beeinflussen.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier, das eine gesteigerte, mit dem Tastsinn fühlbare Weichheit aufweist, zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier zur Verfügung zu stellen, das einen seidigen, flanellartigen Griff aufweist.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier zur Verfügung zu stellen, das gesteigerte fühlbare Weichheit bei einem speziellen Grad von Reißfestigkeit im Verhältnis zu Tissue-Papier, das durch übliche Verfahren weich gemacht wurde, aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel, ein Verfahren zur Herstellung eines weichen Tissue-Papiers zur Verfügung zu stellen, indem niedrige Mengen einer Polysiloxanverbindung auf eine heiße Tissue-Bahn, die vorzugsweise übertrocknet ist, aufgebracht werden.
Diese und andere Ziele werden durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erreicht, wie aus der folgenden Beschreibung zu ersehen sein wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung von weichem Tissue-Papier. Dieses Verfahren schließt die Schritte des Naßlegens von Fasern auf Zellulosebasis zur Bildung einer Bahn, des Trocknens der genannten Bahn und des Erhöhens der Bahntemperatur auf mindestens 43ºC, des Kreppens der heißen Bahn und des Aufbringens einer ausreichenden Menge eines Polysiloxans auf die heiße gekreppte Bahn ein, sodaß zwischen etwa 0,004 % und etwa 0,75 % genanntes Polysiloxan, bezogen auf das Trockenfasergewicht, von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden. Die heiße Bahn wird auf einen Feuchtigkeitsgrad unterhalb ihres Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalts (bei Standardbedingung) getrocknet, bevor das Polysiloxan aufgebracht wird.
Die von dem Tissue-Papier zurückgehaltene Menge Polysiloxan beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 % und etwa 0,3 %, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers. Das entstehende Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von etwa 10 bis etwa 65 g/m² und eine Faserdichte von weniger als etwa 0,6 g/cm³.
Wie oben erwähnt, wird das Polysiloxan auf die Bahn aufgebracht, während sich die Bahn auf einer erhöhten Temperatur befindet und nachdem die Bahn auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalts getrocknet wurde. Durch Zusatz des Polysiloxans zu der Bahn nach dem Trocknen und Kreppen erfolgt keine gegenseitige Beeinflussung mit dem Leim am Yankee-Trockner, wodurch Inselbildung beim Kreppen und/oder Verlust der Blattkontrolle hervorgerufen werden könnte. Vorzugsweise wird die Polysiloxanverbindung auf eine heiße gekreppte Bahn aufgebracht, nachdem diese das Abstreichmesser verläßt und bevor sie auf der Hauptwalze aufgerollt wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß das Aufbringen des Polysiloxans auf die heiße übertrocknete Bahn mit anschließender Kalandrierung zu verbesserten Ergebnissen hinsichtlich der Weichheit führt. Zusätzlich dazu hat sich herausgestellt, daß bedeutende Vorteile hinsichtlich der Tissue-Weichmachung durch niedrige Mengen von Polysiloxanen erreicht werden können, wenn das Polysiloxan auf eine heiße Bahn aufgebracht wird, bevor der Umwandlungsvorgang stattfindet. Tatsächlich ist es ein wichtiges Merkmal des hierin geoffenbarten Verfahrens, daß die Silikonmenge niedrig genug ist, um wirtschaftlich zu sein. Ein mit niedrigen Mengen Polysiloxan behandeltes Tissue-Papier behält auch einen hohen Grad an Benetzbarkeit bei, was ein wesentliches Merkmal für ein Tissue-Produkt ist.
Bevorzugte Polysiloxane zur Verwendung im Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen ein Amino-funktionelles Polydimethylpolysiloxan, in welchem weniger als etwa 10 Molprozent der Seitenketten an dem Polymer eine Amino-funktionelle Gruppe enthalten. Da es schwierig ist, Molekulargewichte von Polysiloxanen eindeutig festzustellen, wird die Viskosität eines Polysiloxans hierin als objektiv feststellbarer Hinweis für das Molekulargewicht herangezogen. Dementsprechend zeigte sich zum Beispiel, daß etwa 2 % Substitution sehr wirksam für Polysiloxane mit einer Viskosität von etwa einhundertfünfundzwanzig (125) 10&supmin; 6m²/s war; und Viskositäten von etwa fünf Millionen (5,000.000) 10&supmin;&sup6;m²/s oder höher sind mit oder ohne Substitution wirksam. Zusätzlich zu einer solchen Substitution mit Amino-funktionellen Gruppen kann eine wirkungsvolle Substitution mit Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester- und Thiolgruppen erfolgen. Von diesen wirksamen Substituentengruppen sind die Familien der Gruppen, die die Amino-, Carboxyl- und Hydroxylgruppen umfassen, bevorzugter als die anderen; und am bevorzugtesten sind Amino-funktionelle Gruppen.
Beispiele für im Handel erhältliche Polysiloxane umfassen DOW 8075 und DOW 200, die von Dow Corning erhältlich sind; sowie Silwet 720 und Ucarsil EPS, die von Union Carbide erhältlich sind.
Das Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einem Polysiloxan behandelt wird, kann weiters den Schritt der Zugabe einer wirksamen Menge eines Surfactants umfassen, um die durch den Tastsinn fühlbare Oberflächenglätte des Tissue-Papiers zu steigern und/oder mindestens teilweise jede Herabsetzung von Benetzbarkeit des Tissue-Papiers wettzumachen, die sonst aus dem Einbau des Polysiloxans herrührt. Die wirksame Menge Surfactant ist derart, daß vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 2 Prozent, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers; und bevorzugter von etwa 0,05 bis etwa 1,0 Prozent von dem Tissue- Papier zurückgehalten werden. Ebenso bevorzugt ist das Surfactant nicht-kationisch; und ist im wesentlichen in situ nicht-wandernd, nachdem das Tissue-Papier hergestellt wurde, um Veränderungen in den Eigenschaften des Tissue-Papiers nach der Herstellung, die sonst durch den Einschluß von Surfactant zustande kommen könnten, im wesentlichen zu vermeiden. Das kann zum Beispiel durch die Verwendung von Surfactants erreicht werden, die Schmelztemperaturen oberhalb der üblicherweise während der Lagerung, des Transports, des Verkaufs und der Verwendung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Tissue-Papierprodukts angetroffen werden, aufweisen: zum Beispiel Schmelztemperaturen von etwa 50ºC oder höher.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Tissue- Papier kann weiters den Schritt der Zugabe einer wirksamen Menge eines Bindematerials, wie etwa von Stärke, umfassen, um mindestens teilweise jede Herabsetzung der Reißfestigkeit und/oder Steigerung der Neigung zu Fusselbildung, die sonst aus dem Einbau des Polysiloxans und, sofern anwesend, des oberflächenaktiven Materials herrühren könnte, wettzumachen. Die wirksame Menge Bindematerial ist derart, daß vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 2 Prozent, bezogen auf Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers, von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden.
Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin auf das Gewicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zugabe von Polysiloxanverbindungen zu einer Tissue-Bahn erläutert.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Kurz gesagt, stellt die vorliegende Erfindung Tissue-Papier mit einem seidigen, flanellartigen Griff sowie verbesserter mit dem Tastsinn erfaßbarer Weichheit durch die Zugabe eines Polysiloxan-Additivs zu einer heißen Tissue-Bahn zur Verfügung. Vorzugsweise wird die heiße Bahn auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalts getrocknet, bevor das Polysiloxanmaterial auf die Bahn aufgebracht wird. Dieses Verfahren kann auch die Zugabe einer wirksamen Menge von oberflächenaktivem Material und/oder einem Bindematerial, wie etwa Stärke, zu der nassen Bahn umfassen. Allgemein gesprochen kann Surfactant zur Verbesserung mit dem Tastsinn erfaßbarer physiologischer Oberflächenglätte und/oder zur Gewährleistung ausreichender Benetzbarkeit für die beabsichtigten Verwendungszwecke des Tissue-Papiers (z.B. als Toiletten-Tissue) enthalten sein; und es kann ein Bindematerial, wie etwa Stärke, enthalten sein, um mindestens teilweise jede Herabsetzung der Reißfestigkeit des Tissue-Papiers und/oder jedes Überhandnehmen der Neigung zu Fusselbildung, was sonst durch die Zugabe des Polysiloxans und, sofern verwendet, des Surfactants entstehen würde, wettzumachen. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß sehr niedrige Mengen Polysiloxan einen signifikanten Effekt der Weichmachung des Tissue hervorrufen, wenn sie in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auf heiße, übertrocknete Tissue- Bahnen aufgebracht werden, im Vergleich zur Aufbringung von Polysiloxanen auf trockene Tissue-Bahnen, die an ihrem Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt bei Raumtemperatur vorliegen in den Umwandlungsvorgängen). Wichtig ist, daß herausgefunden wurde, daß die zur Weichmachung des Tissue-Papiers verwendeten Polysiloxanmengen niedrig genug sind, damit das Tissue-Papier seine hohe Benetzbarkeit beibehält. Außerdem muß, weil die Tissue-Bahn übertrocknet ist und bei einer erhöhten Temperatur vorliegt, wenn die Polysiloxanverbindung aufgebracht wird, jegliches mit der Polysiloxanlösung zugegebene Wasser anschließend nicht entfernt werden. Dadurch fällt die Notwendigkeit zur weiteren Trocknung des Tissue weg, die sonst erforderlich wäre, wenn das Polysiloxan auf eine Tissue-Bahn bei deren Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt zugesetzt würde.
Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck heiße Tissue-Bahn auf eine Tissue-Bahn, die bei einer erhöhten Temperatur vorliegt, die höher als Raumtemperatur ist. Vorzugsweise liegt die erhöhte Temperatur der Bahn bei mindestens 43ºC, und bevorzugter bei mindestens 65ºC.
Der Feuchtigkeitsgehalt einer Tissue-Bahn hängt mit der Temperatur der Bahn und der relativen Feuchtigkeit der Umgebung, in welcher sich die Bahn befindet, zusammen. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "übertrocknete Tissue- Bahn" auf eine Tissue-Bahn, die bei Standard-Testbedingungen von 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit zu einem Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalts getrocknet wurde. Der Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt einer Tissue-Bahn, die sich unter Standard-Testbedingungen von 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit befindet, liegt bei etwa 7 %. Die Tissue-Bahn wird in der vorliegenden Erfindung durch Steigerung ihrer Temperatur auf eine erhöhte Temperatur durch Verwendung einer üblichen Trockeneinrichtung, wie etwa eines Yankee-Trockners, übertrocknet. Vorzugsweise wird eine übertrocknete Tissue-Bahn einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 7 Gew.-%, bevorzugter von etwa 0 bis etwa 6 Gew.-%, und am bevorzugtesten einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etwa 3 Gew.% aufweisen.
Papier, das der normalen Umgebung ausgesetzt ist, hat in der Regel einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 5 bis 8 %. Wenn Papier getrocknet und gekreppt ist, beträgt der Feuchtigkeitsgehalt in dem Blatt in der Regel weniger als 3 %. Nach der Herstellung absorbiert das Papier Wasser aus der Atmosphäre. Bei der vorliegenden Erfindung bedient man sich des niedrigen Feuchtigkeitsgehalts in dem Papier, wenn dieses das Abstreichmesser verläßt. Beim Aufsprühen einer verdünnten Polysiloxanlösung auf das übertrocknete Papier wird dem Papier weniger Wasser zugesetzt, als normalerweise aus der Atmosphäre aufgenomen würde. Somit ist keine weitere Trocknung erforderlich und es ist kein anderer Verlust an Reißfestigkeit zu beobachten als der, der normalerweise auftreten würde, wenn das Papier Feuchtigkeit aus der Luft absorbiert.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, wobei auf übliche Weise Filz-gepreßtes Tissue- Papier; Muster-verdichtetes Tissue-Papier, wie es durch Sanford- Sisson beispielhaft dargestellt ist, und seine Abkömmlinge; und hochbauschiges, nicht-verdichtetes Tissue-Papier, wie es durch Salvucci beispielhaft dargestellt ist, ohne Beschränkung auf dieselben umfaßt sind. Das Tissue-Papier kann eine homogene oder mehrschichtige Konstruktion aufweisen; und Tissue-Papierprodukte, die daraus hergestellt sind, können eine einlagige oder mehrlagige Konstruktion aufweisen. Das Tissue-Papier hat vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,6 g/m³ oder weniger. Vorzugsweise wird das Flächengewicht unter etwa 35 g/m² oder weniger liegen; und die Dichte wird bei etwa 0,30 g/cm³ oder weniger liegen. Am bevorzugtesten wird eine Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und etwa 0,20 g/cm³ sein.
Auf übliche Weise gepreßtes Tissue-Papier und Verfahren zur Herstellung eines solchen Papiers sind in der Fachwelt bekannt. Ein solches Papier wird in der Regel durch Aufbringen von Papiermachereintrag auf einem Öffnungen aufweisenden Formungssieb hergestellt. Dieses Formungssieb wird in der Fachwelt oft als ein Fourdrinier-Sieb bezeichnet. Sobald der Eintrag auf das Formungssieb aufgebracht ist, wird er als eine Bahn bezeichnet. Die Bahn wird durch Pressen der Bahn und Trocknen bei erhöhter Temperatur entwässert. Die speziellen Verfahren und die typische Einrichtung zur Herstellung von Bahnen gemäß dem soeben beschriebenen Verfahren sind den Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten vorgesehen. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zur Abgabe einer dünnen Auflage von Zellstoffeintrag auf das Fourdrinier-Sieb zur Bildung einer nassen Bahn. Die Bahn wird dann in der Regel auf eine Faserkonsistenz zwischen etwa 7 % und etwa 25 % (bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn) durch Vakuum-Entwässerung entwässert und durch Preßvorgänge getrocknet, bei welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der von einander gegenüberliegenden mechanischen Bauteilen, zum Beispiel zylindrischen Walzen, entwickelt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und getrocknet in einer Dampftrommeleinrichtung, die in der Fachwelt als Yankee-Trockner bekannt ist. Der Druck kann auf dem Yankee-Trockner durch mechanische Einrichtungen, wie etwa einander gegenüberliegende zylindrische Trommeln, die gegen die Bahn pressen, entwickelt werden. Mehrfache Yankee-Trockentrommeln können verwendet werden, wobei zusätzliches Abpressen gegebenenfalls zwischen den Trommeln stattfinden kann. Die Tissue-Papierstrukturen, die gebildet werden, werden im folgenden als übliche gepreßte Tissue- Papierstrukturen bezeichnet. Derartige Blätter werden als kompaktiert betrachtet, da die Bahn deutlichen mechanischen Kompressionskräften ausgesetzt ist, während die Fasern noch feucht sind und dann in komprimiertem Zustand getrocknet werden.
Muster-verdichtetes Tissue-Papier ist gekennzeichnet durch ein relativ hochbauschiges Feld mit relativ niedriger Faserdichte und einen Raster von verdichteten Zonen mit relativ hoher Faserdichte. Das hochbauschige Feld ist andererseits als ein Feld von Polsterregionen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits auch als Buckelbereiche bezeichnet. Die verdichteten Zonen können getrennt im Abstand voneinander innerhalb des hochbauschigen Feldes vorliegen oder sie können innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander entweder vollständig oder teilweise in Verbindung stehen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Muster-verdichteten Tissue-Bahnen sind geoffenbart in der US-A-3,301.746, ausgegeben an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, US-A-3,974.025, ausgegeben an Peter G. Ayers am 10. August 1976, US-A-4,191.609, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, und US-A-4,637.859, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987; auf diese alle wird hierin als Referenz bezug genommen.
Im allgemeinen werden Muster-verdichtete Bahnen vorzugsweise durch Ablegen eines Papiermacher-Eintrags auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, unter Bildung einer nassen Bahn und anschließendes Anlegen der Bahn gegen einen Raster von Auflagern hergestellt. Die Bahn wird gegen den Auflagerraster gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an jenen Stellen entstehen, die geographisch den Berührungspunkten zwischen dem Auflagerraster und der nassen Bahn entsprechen. Der während dieses Verfahrens nicht komprimierte Rest der Bahn wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann eine weitere Dichteverringerung durch Anwendung von Fluid-Druck, wie etwa durch eine Art Vakuum- Vorrichtung oder einen Durchströmungstrockner, oder durch mechanisches Pressen der Bahn gegen die Auflageranordnung erfahren. Die Bahn wird entwässert und gegebenenfalls vorgetrocknet in einer solchen Weise, daß im wesentlichen Kompression des hochbauschigen Feldes vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch Fluid-Druck erreicht, wie etwa mit einer Vorrichtung vom Typ Vakuum-Gerät oder mit einem Durchströmungstrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen einen Auflagerraster, wodurch das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung, gegebenenfalls Vortrocknung und Bildung der verdichteten Zonen kann integriert oder teilweise integriert erfolgen, um die Gesamtzahl der durchgeführten Verfahrensschritte herabzusetzen. Im Anschluß an die Bildung der verdichteten Bereiche, die Entwässerung und gegebenenfalls Vortrocknung wird die Bahn bis zur Vollständigkeit getrocknet, wobei vorzugsweise immer noch mechanisches Pressen vermieden wird. Vorzugsweise umfassen etwa 8 % bis etwa 55 % der Oberfläche des Tissue-Papiers verdichtete Einbuchtungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125 % der Dichte des hochbauschigen Feldes.
Der Auflagerraster besteht vorzugsweise aus einer Prägeträgerstruktur mit gemusterter Verteilung von Buckeln, die als Auflagerraster wirken und dadurch die Bildung der verdichteten Zonen bei Druckanwendung erleichtern. Das Buckelmuster stellt den Raster der Auflager, auf die vorher bezug genommen wurde, dar. Prägeträgerstrukturen sind geoffenbart in der US-A-3,301.746, Sanford und Sisson, ausgegeben am 31. Jänner 1967, US-A-3,821.068, Salvucci, Jr. et al., ausgegeben am 21. Mai 1974, US-A-3,974.025, Ayers, ausgegeben am 10. August 1976, US-A-3,573.164, Friedberg et al., ausgegeben am 30. März 1971, US-A-3,473.576, Amneus, ausgegeben am 21. Oktober 1969, US-A-4,239.065, Trokhan, ausgegeben am 16. Dezember 1980, und US-A-4,528.239, Trokhan, ausgegeben am 9. Juli 1985, auf die alle hierin als Referenz Bezug genommen wird.
Vorzugsweise wird der Eintrag zuerst auf einem durchlässigen Formungsträger, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zu einer nassen Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf eine Prägestruktur übertragen. Andererseits kann der Eintrag anfänglich auf einem durchlässigen Auflagerträger abgelegt werden, der ebenfalls als eine Prägestruktur wirkt. Sobald sie einmal gebildet ist, wird die nasse Bahn entwässert und vorzugsweise thermisch bis zu einer ausgewählten Faserkonsistenz zwischen etwa 40 % und etwa 80 % vorgetrocknet. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise mit Saugboxen oder anderen Vakuum-Vorrichtungen oder mit Durchströmungstrocknern. Die Buckelprägung der Prägestruktur preßt sich, wie oben besprochen, in die Bahn ein, bevor die Bahn vollständig getrocknet ist. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Anwendung von mechanischem Druck. Dies kann zum Beispiel durch Anpressen einer Quetschwalze erfolgen, die die Prägestruktur gegen die Fläche einer Trockentrommel, wie etwa einen Yankee-Trockner, hält, wobei die Bahn zwischen der Quetschwalze und der Trockentrommel angeordnet ist. Ebenso bevorzugt ist es, wenn die Bahn gegen die Prägestruktur vor dem Abschluß der Trocknung durch Anwendung von Fluid-Druck mit einer Vakuumvorrichtung, wie etwa einer Saugbox, oder mit einem Durchströmungstrockner geformt wird. Fluid-Druck kann dazu verwendet werden, ein Eindrücken verdichteter Zonen während der anfänglichen Entwässerung in einem eigenen anschließenden Verfahrensschritt oder in einer Kombination derselben hervorzurufen.
Nicht-kompaktierte, nicht-Muster-verdichtete Tissue-Papierstrukturen sind beschrieben in der US-A-3,812.000, ausgegeben an Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974, und in der US-A-4,208.459, ausgegeben an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980, die beide hierin als Referenz angegeben sind. Im allgemeinen werden nicht- kompaktierte, nicht-Muster-verdichtete Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiermacher-Eintrags auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, durch Flüssigkeitsablauf aus der Bahn und Entfernen zusätzlichen Wassers ohne mechanische Druckanwendung, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80 % aufweist, und durch Kreppen der Bahn hergestellt. Aus der Bahn wird das Wasser durch Vakuum-Entwässerung und thermische Trocknung entfernt. Die entstehende Struktur ist ein weiches, jedoch schwaches hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten Fasern. Vorzugsweise wird vor dem Kreppen Bindematerial auf Abschnitte der Bahn aufgebracht.
Kompaktierte nicht-Muster-verdichtete Tissue-Strukturen sind in der Fachwelt allgemein als übliche Tissue-Strukturen bekannt. Im allgemeinen werden kompaktierte, nicht-Muster-verdichtete Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiermacher-Eintrags auf einem durchlässigen Sieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, unter Bildung einer nassen Bahn, Flüssigkeitsablauf aus der Bahn und Abtrennung zusätzlichen Wassers mit Hilfe einer einheitlichen mechanischen Kompaktierung (Pressung), bis die Bahn eine Konsistenz von 25 bis 50 % aufweist, Übertragen der Bahn auf einen thermischen Trockner, wie etwa einen Yankee- Trockner, und Kreppen der Bahn hergestellt. Insgesamt wird das Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanische Pressung und thermische Mittel abgetrennt. Die entstehende Struktur ist stark und im allgemeinen von einzigartiger Dichte, jedoch sehr niedrig in Bausch, Absorptionsfähigkeit und Weichheit.
Die für die vorliegende Erfindung verwendeten Papiermacher- Fasern werden normalerweise Fasern umfassen, die von Holzzellstoff stammen. Andere faserige Zellstoff-Fasern auf Zellulosebasis, wie etwa Baumwoll-Linters, Bagasse, etc., können verwendet werden und es ist beabsichtigt, daß diese innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegen. Synthetische Fasern, wie etwa Rayon, Polyethylen- und Polypropylenfasern, können ebenfalls in Kombination mit natürlichen Fasern auf Zellulosebasis verwendet werden. Eine beispielhafte Polyethylenfaser, die verwendet werden kann, ist Pulpex , die von Hercules Inc. (Wilmington, Delaware) erhältlich ist.
Verwendbare Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-, Sulfit- und Sulfatzellstoffe, sowie auch mechanische Zellstoffe, die zum Beispiel Holzschliff umfassen, thermomechanischen Zellstoff und chemisch modifizierten thermomechanischen Zellstoff. Chemische Zellstoffe sind jedoch bevorzugt, da sie den daraus hergestellten Tissue-Blättern eine erhöhte fühlbare Weichheit verleihen. Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen (die hierin auch als "Hartholz" bezeichnet werden) als auch von Nadelbäumen (die hierin auch als "Weichholz" bezeichnet werden) stammen, können verwendet werden. Für die vorliegende Erfindung auch verwendbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen, die beliebige oder alle der oben genannten Kategorien ebenso wie andere nicht-faserige Materialien, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen Papierherstellung verwendet worden waren, enthalten können.
Zusätzlich zu den Papiermacher-Fasern kann der Papiermacher-Eintrag, der zur Herstellung von Tissue-Papierstrukturen verwendet wird, auch andere Bestandteile oder Materialien zugesetzt enthalten, wie sie in der Fachwelt bekannt sind oder später bekannt sein werden. Die Arten wünschenswerter Zusätze werden von dem speziellen Endzweck des in Betracht gezogenen Tissue-Blattes abhängen. Zum Beispiel ist bei Produkten, wie etwa Toilettepapier, Papierhandtüchern, Gesichts-Tissue und anderen ähnlichen Produkten, eine hohe Naßfestigkeit ein wünschenswertes Merkmal. Daher ist es oft wünschenswert, dem Papiermacher-Eintrag chemische Substanzen zuzusetzen, die in der Fachwelt als "Naßfestigkeits"-Harze bekannt sind.
Eine allgemeine Abhandlung über die auf dem Fachgebiet der Papierherstellung verwendeten Arten von Naßfestigkeitsharzen kann in der TAPPI Monographien-Reihe Nr. 29, Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965) gefunden werden. Die meisten verwendbaren Naßfestigkeitsharze waren im allgemeinen in ihrem Charakter kationisch. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, die sich als besonders gut verwendbar erwiesen haben. Geeignete Arten solcher Harze sind beschrieben in der US-A-3,700.623, ausgegeben am 24. Oktober 1972, und in der US-A-3,772.076, ausgegeben am 13. November 1973, die beide an Keim ausgegeben wurden und die hier beide als Referenz angegeben sind. Eine Handelsguelle für ein verwendbares Polyamid- Epichlorhydrin-Harz ist die Hercules Inc. in Wilmington, Delaware, die dieses Harz unter der Handelsmarke Kymeme 557H auf den Markt bringt.
Polyacrylamidharze erwiesen sich ebenfalls als verwendbare Naßfestigkeitsharze. Diese Harze sind beschrieben in der US-A-3,556.932, ausgegeben am 19. Jänner 1971 an Coscia et al., und in der US-A-3,556.933, ausgegeben am 19. Jänner 1971 an Williams et al., auf welche beiden Patente hierin als Referenz bezug genommen wird. Im Handel erhältlich sind Polyacrylamid- Harze von der American Cyanamid Co. in Stanford, Connecticut, die ein solches Harz unter der Handelsmarke Parez 631 NC auf den Markt bringt.
Noch andere wasserlösliche kationische Harze, die bei dieser Erfindung Anwendung finden können, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Die üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und Methylolgruppen, die an Stickstoff gebunden sind. Harze vom Typ der Polyethylenimine können ebenfalls in der vorliegenden Erfindung Einsatz finden. Zusätzlich dazu können Harze zur Verleihung temporärer Naßfestigkeit, wie etwa Caldas 10 (hergestellt von Japan Carlit) und CoBond (hergestellt von der National Starch and Chemical Company) in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es versteht sich, daß der Zusatz chemischer Verbindungen, wie etwa der oben besprochenen Naßfestigkeitsharze und Harze zur Steigerung der temporären Naßfestigkeit zu dem Zellstoffeintrag wahlweise und für die Umsetzung der vorliegenden Entwicklung in die Praxis nicht notwendig ist.
Arten von Polysiloxan-Materialien, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen polymere, oligomere, copolymere und andere mehrfach-monomere Siloxan-Materialien. Wie er hierin verwendet wird, soll der Ausdruck Polysiloxan alle solchen polymeren, oligomeren, copolymeren und anderen mehrfach-monomeren Siloxan-Materialien umfassen. Zusätzlich dazu kann das Polysiloxan entweder eine geradkettige, eine verzweigtkettige oder eine zyklische Struktur aufweisen.
Bevorzugte Polysiloxan-Materialien umfassen solche, die monomere Siloxan-Einheiten der folgenden Struktur umfassen:
worin R&sub1; und R&sub2; für jede monomere Siloxan-Einheit unabhängig voneinander für einen beliebigen Alkyl-, Aryl-, Alkenyl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Cycloalkyl-, halogenierten Kohlenwasserstoffrest oder anderen Rest stehen können. Beliebige dieser Reste können substituiert oder unsubstituiert sein. Die Reste R&sub1; und R&sub2; einer beliebigen speziellen monomeren Einheit können sich von den entsprechenden Funktionalitäten der nächsten angrenzenden monomeren Einheit unterscheiden. Zusätzlich dazu können die Reste entweder eine geradkettige, eine verzweigtkettige oder eine zyklische Struktur aufweisen. Die Reste R&sub1; und R&sub2; können, zusätzlich und unabhängig, andere Silikon-Funktionen darstellen, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Siloxane, Polysiloxane und Polysilane. Die Reste R&sub1; und R&sub2; können auch beliebige einer Vielzahl organischer Funktionen, inklusive zum Beispiel Alkohol-, Carbonsäure- und Amin-Funktionen, enthalten.
Das Ausmaß der Substitution und die Art des Substituenten erwiesen sich als Faktoren, die das relative Ausmaß an der Tissue-Papierstruktur verliehenem weichen, seidigem Gefühl und Hydrophilität beeinflussen. Im allgemeinen steigt das Ausmaß an weichem, seidigem Gefühl, das vom Polysiloxan verliehen wird, in dem Maß, als die Hydrophilität des substituierten Polysiloxans abnimmt. Amino-funktionelle Polysiloxane sind in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.
Bevorzugte Polysiloxane umfassen geradkettige Organopolysiloxan-Materialien der folgenden allgemeinen Formel:
worin jeder der Reste R&sub1; - R&sub9; unabhängig für einen beliebigen unsubstituierten C&sub1; - C&sub1;&sub0;-Alkyl- oder Arylrest stehen kann und R&sub1;&sub0; ein beliebiger substituierter C&sub1; - C&sub1;&sub0;-Alkyl- oder Arylrest ist. Vorzugsweise ist jeder der Reste R&sub1; - R&sub9; unabhängig voneinander eine beliebige unsubstituierte C&sub1; - C&sub4;-Alkylgruppe. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, daß hier technisch kein Unterschied besteht, ob zum Beispiel R&sub9; oder R&sub1;&sub0; der substituierte Rest ist. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis von b zu (a + b) zwischen 0 und etwa 20 %, bevorzugter zwischen 0 und etwa 10 % und am bevorzugtesten zwischen etwa 1 % und etwa 5 %.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind R&sub1; - R&sub9; Methylgruppen und R&sub1;&sub0; ist eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aryl- oder Alkenylgruppe. Derartiges Material wird allgemein hierin als Polydimethylsiloxan beschrieben, das eine spezielle Funktionalität aufweist, wie sie für diesen speziellen Fall geeignet ist. Beispiele von Polydimethylsiloxanen umfassen zum Beispiel Polydimethylsiloxan, Polydimethylsiloxan mit einem Alkyl-Kohlenwasserstoffrest R&sub1;&sub0; und Polydimethylsiloxan mit einer oder mehreren Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester-, Thiol- und/oder anderen R&sub1;&sub0; Funktionalitäten, inklusive Alkyl- und Alkenyl- Analoga solcher Funktionalitäten. Zum Beispiel könnte eine Aminofunktionelle Alkylgruppe als R&sub1;&sub0; ein Amino-funktionelles oder ein Aminoalkyl-funktionelles Polydimethylsiloxan sein. Die beispielhafte Zusammenstellung dieser Polydimethylsiloxane ist nicht dafür gedacht, dadurch andere, nicht speziell angegebene, auszuschließen.
Die Viskosität der für diese Erfindung verwendbaren Polysiloxane kann ebenso wie die Viskosität von Polysiloxanen im allgemeinen variieren, solange das Polysiloxan fließfähig ist oder zur Aufbringung auf das Tissue-Papier fließfähig gemacht werden kann. Das umfaßt, ist jedoch nicht beschränkt darauf, eine Viskosität, die so niedrig ist wie etwa 25 10&supmin;&sup6;m²/s bis etwa 20,000.000 10&supmin;&sup6;m²/s oder sogar noch höher. Hochviskose Polysiloxane, die selbst nicht fließfähig sind, können auf den Tissue-Papierbahnen in wirksamer Weise durch Verfahren, wie zum Beispiel Emulgierung des Polysiloxans in Surfactant oder Bereitstellung des Polysiloxans in Lösung mit Hilfe eines Lösungsmittels, wie etwa Hexan, was nur zum Zweck der beispielhaften Erläuterung angegeben ist, aufgebracht werden. Spezielle Verfahren zur Aufbringung von Polysiloxanen auf Tissue-Papierbahnen werden detaillierter im folgenden besprochen.
Unabhängig davon und ohne zu wünschen, durch eine Theorie der Wirkungsweise gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Wirksamkeit der spürbaren Verbesserung durch das Polysiloxan in direktem Zusammenhang mit dessen durchschnittlichem Molekulargewicht steht; und daß die Viskosität in direktem Zusammenhang mit dem Molekulargewicht steht. Demzufolge wird, wegen der relativen Schwierigkeit der direkten Bestimmung der Molekulargewichte von Polysiloxanen im Vergleich zur Bestimmung von deren Viskositäten, die Viskosität hierin als offensichtlicher Arbeitsparameter in bezug auf die Verleihung einer verbesserten fühlbaren Reaktion an das Tissue-Papier verwendet: d.h. in bezug auf Weichheit, Seidigkeit und Flanellartigkeit.
Literaturstellen, die Polysiloxane offenbaren, umfassen die US-A-2,826.551, ausgegeben am 11. März 1958 an Geen; die US-A-3,964.500, ausgegeben am 22. Juni 1976 an Drakoff; US-A-4,364.837, ausgegeben am 21. Dezember 1982 an Pader; und die GB-PS 849.433, veröffentlicht am 28. September 1960 für Woolston. Auch Silicon Compounds, S. 181-217, ausgegeben von Petrarch Systems, Inc., 1984, enthält eine ausführliche Zusammenstellung und Beschreibung von Polysiloxanen im allgemeinen.
Das Polysiloxan wird aufgebracht, nachdem die Tissue-Bahn getrocknet wurde und sich auf einer erhöhten Temperatur befindet. Es hat sich herausgestellt, daß der Zusatz des Polysiloxans zu der Tissue-Bahn, bevor die Bahn gekreppt ist, zu einer gegenseitigen Beeinflussung mit der Beschichtung auf dem Trockner (d.h. Leim-Beschichtung auf dem Yankee-Trockner) führen und auch Inselbildung beim Kreppen und einen Verlust der Blattkontrolle verursachen kann. Diese Probleme werden durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung vermieden, bei dem die Polysiloxanverbindungen auf die Bahn aufgebracht werden, nachdem die Bahn getrocknet und gekreppt wurde. Weiters sollte die Polysiloxanverbindung auf die Tissue-Bahn aufgebracht werden, bevor die Bahn auf der Hauptwalze aufgerollt wird.
Es wurde auch herausgefunden, daß Aufbringung von Polysiloxan mit anschließender Kalandrierung der Tissue-Bahn die Weichheit des Produkts weiter steigert. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß der Kalander bei der Verteilung des Silikons durch Bearbeiten des Blattes und Herumbewegen des Polysiloxans an den Faseroberflächen beiträgt. Somit wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Polysiloxanverbindung auf eine heiße, übertrocknete Tissue-Bahn aufgebracht, nachdem die Bahn gekreppt wurde, jedoch bevor die Bahn durch die Kalanderwalzen gelangt.
Das Polysiloxan wird vorzugsweise in einer wässerigen Lösung, Emulsion oder Suspension auf die heiße, übertrocknete, gekreppte Bahn aufgebracht. Das Polysiloxan kann auch in einer Lösung aufgebracht werden, die ein geeignetes nicht-wässeriges Lösungsmittel enthält, in dem sich das Polysiloxan löst oder mit dem das Polysiloxan mischbar ist: zum Beispiel Hexan. Das Polysiloxan kann in reiner Form oder vorzugsweise als Emulsion mit einem geeigneten oberflächenaktiven Emulgiermittel zur Verfügung gestellt werden. Emulgiertes Polysiloxan ist wegen der leichteren Aufbringung bevorzugt, da eine wässerige Lösung von Polysiloxan allein gerührt werden muß, um eine Auftrennung in Wasser- und Polysiloxanphasen zu verhindern.
Das Polysiloxan sollte gleichmäßig auf die heiße, übertrocknete Tissue-Papierbahn aufgebracht werden, sodaß im wesentlichen das gesamte Blatt von dem fühlbaren Effekt des Polysiloxans profitiert. Das Aufbringen des Polysiloxans auf die heiße, übertrocknete Tissue-Papierbahn in kontinuierlichen und gemusterten Verteilungen liegt beides innerhalb des Rahmens der Erfindung und entspricht den obigen Kriterien. In gleicher Weise kann das Polysiloxan an einer Seite der Tissue-Bahn allein oder an beiden Seiten aufgebracht werden.
Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen des Polysiloxans auf die heiße, übertrocknete Tissue-Bahn umfassen Aufsprühen und Tiefdruck. Es zeigte sich, daß das Aufsprühen wirtschaftlich ist und einer genauen Kontrolle hinsichtlich Quantität und Verteilung des Polysiloxans zugänglich ist, weshalb es am meisten bevorzugt ist. Vorzugsweise wird eine wässerige Mischung, die ein emulgiertes Polysiloxan enthält, auf die übertrocknete, gekreppte Tissue-Bahn nach dem Yankee-Trockner und vor der Hauptwalze aufgebracht. Figur 1 erläutert ein bevorzugtes Verfahren zur Aufbringung des Polysiloxans auf die Tissue-Bahn. Unter Bezugnahme auf Figur 1 befindet sich eine nasse Tissue-Bahn 1 auf einer Trägerstruktur 14 nach einer Umlenkwalze 2 und wird durch die Wirkung einer Druckwalze 3 auf einen Yankee-Trockner 5 übertragen, während die Trägerstruktur 14 zu einer Umlenkwalze 16 weiterwandert. Die Papierbahn wird durch Haftung an der zylindrischen Oberfläche des Yankee-Trockners 5 durch ein Klebemittel fixiert, das durch einen Sprüher 4 aufgebracht wird. Die Trocknung wird durch den dampfbeheizten Yankee-Trockner 5 sowie durch heiße Luft vervollständigt, die erhitzt und durch eine Trockenhaube 6 durch nicht gezeigte Mittel zirkulieren gelassen wird. Dann wird die Bahn von dem Yankee-Trockner 5 mit Hilfe eines Abstreichmessers 7 trocken gekreppt, worauf sie als gekrepptes Papierblatt 15 bezeichnet wird. Eine Polysiloxanverbindung wird auf beide Seiten des Papierblattes durch Sprüher 8 und 9 aufgesprüht. Das behandelte Papierblatt 15 gelangt dann zwischen Kalanderwalzen 10 und 12 über einen Abschnitt des Umfangs der Walze 12 und wird von dort auf eine Hauptwalze 13 aufgewickelt. Geeignete Einrichtungen zum Aufsprühen von Polysiloxan-enthaltenden Flüssigkeiten auf heiße, übertrocknete Bahnen umfassen einen äußeren Mischer, Luftsprühdüsen, wie etwa die 2 mm-Düse, die von V.I.B. Systems, Inc., Tucker, Georgia, erhältlich ist. Geeignete Einrichtungen zum Aufdrucken von Polysiloxan-enthaltenden Flüssigkeiten auf heiße, übertrocknete Bahnen umfassen Rotationsdruckmaschinen.
Ohne zu wünschen, durch eine Theorie gebunden zu sein oder auf andere Weise die vorliegende Erfindung zu beschränken, ist die folgende Beschreibung typischer Verfahrensbedingungen, die während des Papierherstellungsverfahrens angetroffen werden, und deren Wirkung auf das in dieser Erfindung beschriebene Verfahren angegeben. Der Yankee-Trockner erhöht die Temperatur des Tissue- Blattes und entfernt die Feuchtigkeit. Der Dampfdruck in dem Yankee ist in der Größenordnung von 110 PSI (750 kPa). Dieser Druck reicht aus, um die Temperatur des Zylinders auf etwa 173ºC anzuheben. Die Temperatur des Papiers an dem Zylinder wird erhöht, während das Wasser in dem Blatt abgetrennt wird. Die Temperatur des Blattes, wenn es das Abstreichmesser verläßt, kann bei über 120ºC liegen. Das Blatt wandert durch den Raum zu dem Kalander und der Rolle und verliert einen gewissen Teil dieser Wärme. Die Temperatur des um die Rolle gewundenen Papiers wird gemessen und ist in der Größenordnung von 65ºC. In der Folge kühlt das Papierblatt auf Raumtemperatur ab. Das kann in Abhängigkeit von der Größe der Papierrolle einige Stunden bis Tage dauern. Wenn das Papier abkühlt, absorbiert es auch Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Wie vorher erwähnt, hängt der Feuchtigkeitsgehalt in dem Blatt mit der Blatt-Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Umgebung, in welcher sich das Papier befindet, ab. Zum Beispiel liegt der Gleichgewichts- Feuchtigkeitsgehalt eines unter Standard-Testbedingungen von 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit befindlichen Blattes bei etwa 7 %. Ein Anheben des Feuchtigkeitsgehalts des Blattes auf über 7 % kann einen nachteiligen Effekt auf die Reißfestigkeit des Papiers ausüben. Zum Beispiel kann ein Feuchtigkeitsanstieg auf 9 % die Ursache dafür sein, daß die Reißfestigkeit des Papiers um bis zu 15 % abnimmt. Durch Aufbringen einer verdünnten Polysiloxanlösung auf das Papier, während dieses übertrocknet ist, ist der Wasserzusatz zu dem Papier durch die Lösung in der Regel geringer als die Wassermenge, die das Papier normalerweise aus der Atmosphäre beim Abkühlen auf Raumtemperatur aufnimmt. Somit ist keine weitere Trocknung erforderlich und es tritt kein Verlust an Reißfestigkeit durch den Zusatz des Wasser auf.
Ein weiterer Vorteil durch Aufbringen der Polysiloxanlösung auf die heiße übertrocknete Bahn ist der, daß die herabgesetzte Viskosität der Lösung dazu beiträgt zu gewährleisten, daß die Lösung gleichmäßig über die Oberfläche der Bahn verteilt wird. (Es wird angenommen, daß die Lösung mit niedriger Viskosität mobiler ist.)
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß niedrige Mengen Polysiloxan, wenn sie auf heiße übertrocknete Papierbahnen aufgebracht werden, dem Tissue-Papier einen weichen, seidigen, flanellartigen, nicht-fettigen, durch den Tastsinn spürbaren Griff verleihen, ohne daß zusätzliche Materialien, wie etwa Öle oder Lotionen, zuhilfe genommen werden müssen. Es ist wesentlich, daß diese Vorteile für viele Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit hoher Benetzbarkeit innerhalb der für die Anwendung als Toilettepapier wünschenswerten Bereiche erzielt werden können. Vorzugsweise umfaßt Tissue-Papier, das gemäß der vorliegenden Erfindung mit Polysiloxan behandelt wurde, etwa 0,75 % oder weniger Polysiloxan. Es ist ein unerwarteter Vorteil dieser Erfindung, daß Tissue-Papier, das mit etwa 0,75 % oder weniger Polysiloxan behandelt wurde, mit derart geringen Polysiloxanmengen einen deutlichen Vorteil hinsichtlich Weichheit und Seidigkeit erhalten kann. Im allgemeinen kann Tisue-Papier, das weniger als etwa 0,75 % Polysiloxan, vorzugsweise weniger als etwa 0,5 %, enthält, deutliche Steigerungen in der Qualität der Weichheit und Seidigkeit und Flanellartigkeit bieten und doch ausreichend benetzbar bleiben, um als Toilettepapier verwendbar zu sein, ohne daß ein weiterer Zusatz an oberflächenaktivem Mittel zum Ausgleichen irgendeiner negativen Wirkung auf die Benetzbarkeit, die durch das Polysiloxan hervorgerufen wird, erforderlich wäre.
Die minimale Menge Polysiloxan, die von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden soll, ist mindestens eine wirksame Menge, um dem Papier einen fühlbaren Unterschied in der Qualität der Weichheit oder Seidigkeit oder Flanellartigkeit zu verleihen. Der minimal wirksame Gehalt kann von der speziellen Art des Blattes, dem Verfahren der Aufbringung, der speziellen Art des Polysiloxans und davon abhängen, ob das Polysiloxan durch Stärke, Surfactant oder andere Additive oder Behandlungen ergänzt wurde oder nicht. Ohne den Bereich der verwendbaren Polysiloxan- Retention durch das Tissue-Papier zu begrenzen, werden vorzugsweise mindestens etwa 0,004 %, bevorzugter mindestens etwa 0,01 % und am bevorzugtesten mindestens etwa 0,05 %, Polysiloxan von dem Tisue-Papier zurückgehalten.
Vorzugsweise wird eine zur Verleihung eines fühlbaren weichen Griffs ausreichende Menge Polysiloxan gleichmäßig an beiden Oberflächen des Tissue-Papiers verteilt: d.h. an den nach außen gerichteten Oberflächen der im Oberflächenbereich vorliegenden Fasern angeordnet. Wenn Polysiloxan auf eine Oberfläche des Tissue-Papiers aufgebracht wird, wird etwas davon im allgemeinen mindestens teilweise in das Innere des Tissue-Papiers eindringen. Vorzugsweise wird das Polysiloxan jedoch auf beide Seiten des Tissue-Papiers aufgebracht um zu gewährleisten, daß an beiden Oberflächen die Vorteile des Polysiloxans zur Geltung kommen.
Zusätzlich zur Behandlung des Tissue-Papiers mit Polysiloxan nach obiger Beschreibung wurde es als wünschenswert befunden, derartiges Tissue-Papier auch mit oberflächenaktivem Material zu behandeln. Das gilt zusätzlich zu jedem oberflächenaktiven Material, das als ein Emulgiermittel für das Polysiloxan anwesend sein kann.
Tissue-Papier mit mehr als etwa 0,3 % Polysiloxan wird vorzugsweise mit Surfactant behandelt, wenn Verwendungszwecke in Betracht gezogen werden, bei welchen hohe Benetzbarkeit wünschenswert ist. Besonders bevorzugt wird ein nicht-kationisches Surfactant auf die heiße übertrocknete Tissue-Papierbahn aufgebracht, um einen zusätzlichen Effekt der Weichheit bei einer konstanten Reißfestigkeit zu erzielen, wie zuvor besprochen wurde. Die erforderliche Menge Surfactant, um die Hydrophilität auf ein gewünschtes Ausmaß anzuheben, wird von der Art und dem Gehalt an Polysiloxan sowie von der Art des Surfactants abhängen. Als eine allgemeine Richtlinie kann jedoch gesagt werden, daß zwischen etwa 0,01 % und etwa 2 % Surfactant, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 % und etwa 1,0 %, die auf dem Tissue-Papier zurückgehalten werden, voraussichtlich ausreichen, um eine genügend hohe Benetzbarkeit für die meisten Anwendungszwecke, inklusive als Toilettepapier, bei Polysiloxangehalten von etwa 0,75 % oder weniger zu bewirken.
Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugte Surfactants sind nicht-kationisch; und sind insbesondere nicht- ionisch. Es können jedoch auch kationische Surfactants verwendet werden. Nicht-kationische Surfactants umfassen anionische, nicht- ionische, amphotere und zwitterionische Surfactants. Vorzugsweise ist, wie oben angegeben, das Surfactant in situ nicht wandernd, nachdem das Tissue-Papier hergestellt wurde, um Veränderungen in den Eigenschaften des Tissue-Papiers, die sonst von dem Einschluß des Surfactants herrühren, nach der Herstellung im wesentlichen zu vermeiden. Das kann dadurch erreicht werden, daß zum Beispiel Surfactants mit Schmelztemperaturen eingesetzt werden, die über den Temperaturen liegen, die allgemein während der Lagerung, des Transports, des Verkaufs und der Verwendung von erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Tissue-Papierprodukts angetroffen werden: zum Beispiel Schmelztemperaturen von etwa 50ºC oder höher. Auch ist das Surfactant vorzugsweise wasserlöslich, wenn es auf die nasse Bahn aufgebracht wird.
Die Menge an nicht-kationischem Surfactant, die auf Tissue- Papierbahnen aufgebracht wird, um die oben erwähnten Vorteile hinsichtlich Weichheit/Reißfestigkeit zu schaffen, liegt in den Bereichen von dem mindest wirksamen Ausmaß, das bei gleichbleibender Reißfestigkeit für das Endprodukt zur Verleihung solcher Vorteile erforderlich ist, bis zu etwa zwei (2) Prozent: vorzugsweise zwischen etwa 0,01 % und etwa 1 % nicht-kationisches Surfactant, das von der Bahn zurückgehalten wird; bevorzugter zwischen etwa 0,05 % und etwa 1,0 %, und am bevorzugtesten zwischen etwa 0,05 % und etwa 0,3 %.
Die Surfactants weisen vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen auf. Beispiele für anionische Surfactants sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispiele für nicht-ionische Surfactants sind Alkylglykoside, inklusive Alkylglykosidester, wie etwa Crodesta SL-40, das von Croda Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglykosidether nach der Beschreibung in der US-A-4,011.389, die an W.K. Langdon, et al. am 8. März 1977 ausgegeben wurde; und alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa Pegosperse 200 ML, das von Glyco Chemicals Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist. Alkylpolyglykoside sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt. Die obige Zusammenstellung beispielhafter Surfactants soll ausschließlich beispielhafter Natur sein und ist nicht zur Begrenzung des Rahmens der Erfindung gedacht.
Das Surfactant, das zusätzlich zu jeglichem emulgierenden Surfactant vorliegt, das mit dem Polysiloxan anwesend sein kann, kann auf dieselbe Weise und mit den gleichen Vorrichtungen aufgebracht werden, wie sie zum Aufbringen der Polysiloxane verwendet werden. Diese Verfahren umfassen Aufsprühen und Tiefdruck. Andere Verfahren umfassen das Aufbringen auf ein Formungssieb oder eine Formungsstruktur vor dem Kontakt mit der Bahn. Jedes andere Surfactant als das zur Emulgierung des Polysiloxans verwendete oberflächenaktive Material wird hierin im folgenden als "Surfactant" bezeichnet und jedes Surfactant, das als emulgierender Bestandteil des emulgierten Polysiloxans vorliegt, wird hierin im folgenden als "Emulgiermittel" bezeichnet.
Das Surfactant kann auf das Tissue-Papier gleichzeitig mit, nach oder vor dem Polysiloxan aufgebracht werden. Bei einem typischen Verfahren wird das Surfactant auf eine übertrocknete Bahn gleichzeitig mit dem Polysiloxan aufgebracht, das heißt, im Anschluß an die endgültige Trocknung und Kreppung und vor dem Aufrollen auf die Hauptwalze zur endgültigen Trocknung.
Wie oben angegeben, ist es auch wünschenswert, Polysiloxanenthaltendes Tissue-Papier mit einer relativ geringen Menge eines Binders zur Steuerung der Fusselbildung und/oder zur Steigerung der Reißfestigkeit zu behandeln. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Binder" auf die verschiedenen Additive zur Erhöhung der Naß- und Trockenfestigkeit, die in der Fachwelt bekannt sind. Der Binder kann auf das Tissue-Papier gleichzeitig mit, nach oder vor dem Polysiloxan und dem Surfactant, wenn es verwendet wird, aufgebracht werden. Vorzugsweise werden Binder auf die übertrockneten Tissue-Bahnen gleichzeitig mit dem Polysiloxan aufgebracht (d.h. anschließend an die endgültige Trocknung und Kreppung und vor dem Aufrollen auf die Hauptwalze).
Es zeigte sich, daß Stärke der bevorzugte Binder zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist. Vorzugsweise wird das Tissue-Papier mit einer wässerigen Stärkelösung behandelt und, wie oben erwähnt, ist das Blatt zum Zeitpunkt der Aufbringung übertrocknet. Zusätzlich zur Herabsetzung der Fusselbildung in dem endgültigen Tissue-Papierprodukt verleihen niedrige Stärkemengen auch eine bescheidene Verbesserung in der Reißfestigkeit des Tissue-Papiers, ohne Pappe-Eigenschaft (d.h. Steifheit) zu verleihen, die durch Zusätze höherer Stärkemengen entstehen könnte. Es wird dadurch auch Tissue-Papier geschaffen, das ein verbessertes Verhältnis von Festigkeit/Weichheit im Vergleich zu Tissue-Papier hat, das durch übliche Verfahren zur Steigerung der Reißfestigkeit verfestigt wurde: zum Beispiel Blätter mit höherer Reißfestigkeit durch stärkere Mahlung des Zellstoffs; oder durch Zugabe anderer Trockenfestigkeits-Additive. Dieses Ergebnis ist besonders überraschend, da Stärke üblicherweise zur Steigerung der Festigkeit auf Kosten der Weichheit bei Anwendungen verwendet wurde, bei welchen Weichheit kein wesentliches Merkmal darstellt: zum Beispiel bei Pappe. Zusätzlich dazu und unabhängig davon wurde Stärke als ein Füllstoff für Druck- und Schreibpapier verwendet, um die Oberflächenbedruckbarkeit zu verbessern.
Im allgemeinen ist geeignete Stärke zur Durchführung der vorliegenden Erfindung durch Wasserlöslichkeit und Hydrophilität gekennzeichnet. Beispiele solcher Stärkematerialien umfassen Maisstärke und Kartoffelstärke, obwohl es nicht beabsichtigt ist, den Rahmen verwendbarer Stärkematerialien hiedurch zu begrenzen; und wachsartige Maisstärke, die technisch als Amioka-Stärke bekannt ist, ist besonders bevorzugt. Amioka-Stärke unterscheidet sich von üblicher Maisstärke dadurch, daß sie zur Gänze aus Amylopectin besteht, während übliche Maisstärke sowohl Amplopectin als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Merkmale der Amioka-Stärke sind weiters beschrieben in "Amioka - The Starch From Waxy Corn", H. H. Schopmeyer, Food Industries, Dezember 1945, S. 106-108 (Bd. S. 1476-1478).
Die Stärke kann in körniger oder dispergierter Form vorliegen, obwohl körnige Form bevorzugt ist. Die Stärke wird vorzugsweise ausreichend gekocht, um Quellung der Körner hervorzurufen. Bevorzugter werden die Stärkekörner, wie etwa durch Kochen, bis zu einem Ausmaß knapp vor der Dispergierung der Stärkekörner gequollen. Derartig stark gequollene Stärkekörner werden als "vollständig gekocht" bezeichnet. Die Bedingungen zur Dispergierung im allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärkekörner, dem Ausmaß der Kristallinität der Körner und der Menge der anwesenden Amylose variieren. Vollständig gekochte Amioka-Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen Aufschlämmung mit etwa 4 % Konsistenz Stärkekörner auf etwa 190ºF (etwa 88ºC) während etwa 30 bis etwa 40 Minuten hergestellt werden.
Andere beispielhafte Stärkematerialien, die verwendet werden können, umfassen modifizierte kationische Stärken, wie etwa solche, die modifiziert wurden, um stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen, und Methylolgruppen, die an den Stickstoff gebunden sind, zu enthalten, und die von der National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) erhältlich sind. Derartige modifizierte Stärkematerialien wurden bisher in erster Linie als Additiv für den Zellstoff-Eintrag zur Steigerung der Naß und/oder Trockenfestigkeit verwendet. Wenn sie jedoch in Übereinstimmung mit dieser Erfindung durch Aufbringung auf eine übertrocknete Tissue-Papierbahn eingesetzt werden, können sie eine geringere Wirkung auf die Naßfestigkeit im Verhältnis zum Naßend-Zusatz der gleichen modifizierten Stärkematerialien bewirken. Wenn man berücksichtigt, daß derartige modifizierte Stärkematerialien teurer sind als unmodifizierte Stärken, sind die letzteren im allgemeinen bevorzugt.
Die Stärke wird vorzugsweise auf Tissue-Papierbahnen in einer wässerigen Lösung aufgebracht. Verfahren zum Aufbringen umfassen die gleichen, wie sie unter Bezugnahme auf das Aufbringen des Polysiloxans zuvor beschrieben wurden: vorzugsweise durch Aufsprühen; und, weniger bevorzugt, durch Aufdrucken. Die Stärke kann gleichzeitig mit, vor oder anschließend an die Zugabe von Polysiloxan und/oder Surfactant auf die Tissue-Papierbahn aufgebracht werden.
Mindestens eine wirksame Menge eines Binders, vorzugsweise von Stärke, wird auf das Blatt aufgebracht, um Fusselkontrolle und gleichzeitige Festigkeitssteigerung beim Trocknen im Verhältnis zu einem nicht mit Binder behandelten, sonst aber identischen Blatt, zu erreichen. Vorzugsweise werden zwischen etwa 0,01 % und etwa 2,0 % eines Binders, bezogen auf das Trockenfasergewicht, in dem getrockneten Blatt zurückgehalten; und bevorzugter werden zwischen etwa 0,1 % und etwa 1,0 % eines Bindematerials, vorzugsweise auf Stärkebasis, zurückgehalten.
Die Analyse der Mengen der Behandlungs-Chemikalien hierin, die auf Tissue-Papierbahnen zurückgehalten werden, kann durch ein beliebiges in der Fachwelt akzeptiertes Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Ausmaß an von dem Tissue-Papier zurückgehaltenem Polysiloxan durch Lösungsmittelextraktion des Polysiloxans mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende Atomabsorptions-Spektroskopie zur Feststellung der Siliziummenge in dem Extrakt bestimmt werden; die Menge an nicht- ionischen Surfactants, wie etwa von Alkylglykosiden, kann durch Extraktion in einem organischen Lösungsmittel und anschließende Gas-Chromatographie zur Feststellung der Menge an Surfactant in dem Extrakt bestimmt werden; die Menge an anionischen Surfactant, wie etwa von linearen Alkylsulfonaten, kann durch Wasser- Extraktion und anschließende kolorimetrische Analyse des Extrakts bestimmt werden; die Menge an Stärke kann durch Amylase-Abbau der Stärke zu Glukose und anschließende kolorimetrische Analyse zur Feststellung des Glukosegehalts bestimmt werden. Diese Verfahren sind beispielhaft genannt und sind nicht dazu gedacht, andere Verfahren, die zur Bestimmung der Gehalte spezieller auf dem Tissue-Papier zurückgehaltener Bestandteile verwendet werden können, auszuschließen.
Die Hydrophilität von Tissue-Papier bezieht sich allgemein auf die Neigung des Tissue-Papiers, mit Wasser benetzt zu werden. Hydrophilität von Tissue-Papier kann quantitativ einigermaßen dadurch bestimmt werden, daß der Zeitraum festgestellt wird, der erforderlich ist, bis trockenes Tissue-Papier vollständig mit Wasser benetzt wird. Dieser Zeitraum wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zu schaffen, kann das folgende Verfahren für die Bestimmungen der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird eine konditionierte Probe eines Einheitsblatt (die Umweltbedingungen zur Untersuchung von Papierproben liegen bei 23±1ºC und 50±2 % relative Feuchtigkeit, wie in der TAPPI Methode T 402 angegeben ist) mit etwa 4 3/8 Inch x 4 3/4 Inch (etwa 11,1 cm x 12 cm) der Tissue-Papierstruktur bereitgestellt; zweitens wird das Blatt zu vier (4) übereinandergelegten Vierteln gefaltet und dann zu einer Kugel mit einem Durchmesser von etwa 0,75 Inch (etwa 1,9 cm) bis etwa 1 Inch (etwa 2,5 cm) zusammengedrückt; drittens wird das zur Kugel geformte Blatt auf die Oberfläche eines Körpers aus destilliertem Wasser bei 23 ± 1ºC aufgebracht und gleichzeitig eine Stoppuhr eingestellt; viertens wird die Stoppuhr abgestellt und abgelesen, sobald das zur Kugel geformte Blatt vollständig benetzt ist. Die vollständige Benetzung wird optisch festgestellt.
Die bevorzugte Hydrophilität von Tissue-Papier hängt von dessen beabsichtigtem Verwendungszweck ab. Für Tissue-Papier, das mit einer Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten eingesetzt wird, z.B. Toilett-Papier, ist es wünschenswert, daß es in einem relativ kurzen Zeitraum vollständig benetzt wird, damit ein Verstopfen verhindert wird, sobald das Wasser in der Toilette abgelassen wird. Vorzugsweise beträgt die Benetzungszeit 2 Minuten oder weniger. Bevorzugter beträgt die Benetzungszeit 30 Sekunden oder weniger. Am bevorzugtesten beträgt die Benetzungszeit 10 Sekunden oder weniger.
Die Hydrophilitäts-Eigenschaften von Tissue-Papier-Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Jedoch können deutliche Anstiege in Hydrophobität während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des Tissue-Papiers auftreten: d.h. nachdem das Papier im Anschluß an seine Herstellung zwei (2) Wochen gealtert ist. Somit werden die oben angegebenen Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende eines solchen zweiwöchigen Zeitraums gemessen. Dementsprechend werden die am Ende eines zweiwöchigen Alterungszeitraums bei Raumtemperatur gemessenen Benetzungszeiten als "Zwei-Wochen-Benetzungszeiten" bezeichnet.
Die Tissue-Papier-Dichte, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet als das Flächengewicht dieses Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, wobei die hierin verwendeten Einheiten umgewandelt sind. Die Abgreifhöhe des Tissue-Papiers, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer komprimierenden Belastung von 95 g/In² (15,5 g/cm²) ausgesetzt ist.

BEISPIEL I

Der Zweck dieses Beispiels ist die Erläuterung eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern, die mit einem Polysiloxan in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, eingesetzt werden kann.
Eine Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine im Pilot-Maßstab wird zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis eingesetzt. Die Papiermaschine hat einen geschichteten Stoffauflaufkasten mit einer oberen Kammer, einer mittleren Kammer und einer unteren Kammer. Wo es möglich ist, wird, wie in den folgenden Beispielen angegeben, das im folgenden beschriebene Verfahren auch in diesen späteren Beispielen angewendet. Kurz gesagt, wird eine erste faserige Aufschlämmung, die hauptsächlich kurze Papiermacherfasern enthält, durch die obere und die untere Kammer des Stoffauflaufkastens gepumpt und gleichzeitig wird eine zweite faserige Aufschlämmung, die in erster Linie lange Papiermacherfasern enthält, durch die mittlere Kammer des Stoffauflaufkastens gepumpt und werden übereinandergeschichtet auf das Fourdrinier-Sieb abgelegt, um darauf eine dreischichtige embryonale Bahn zu bilden. Die erste Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,11 % und ihr Fasergehalt besteht aus Eukalyptus-Hartholz-Kraft. Die zweite Aufschlämmung hat eine Faserkonsistenz von etwa 0,15 % und ihr Fasergehalt besteht aus Nördlichem-Weichholz-Kraft. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb und wird durch einen Deflektor und Vakuum-Boxen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat die Konfiguration eines 5-Fach-Satin-Gewebes mit 87 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz zum Zeitpunkt der Übertragung von etwa 22 % auf eine Trägerstruktur mit 5-Fach-Satin-Gewebe, die 35 Monofilamente pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 33 Monofilamente pro Inch quer zur Maschinenrichtung aufweist, übertragen. Die Bahn wird auf der Trägerstruktur über die Vakuum-Entwässerungsbox hinaus, durch die Durchströmungs-Vortrockner transportiert, worauf die Bahn auf einen Yankee-Trockner übertragen wird. Die Faserkonsistenz liegt bei etwa 27 % nach der Vakuum- Entwässerungsbox und erreicht durch die Wirkung der Vortrockner etwa 65 % vor der Übertragung auf den Yankee-Trockner; Kreppender Klebstoff, der eine 0,25%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol umfaßt, wird durch Sprühen mit Hilfe von Applikatoren aufgebracht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 99 % gesteigert, bevor die Bahn mit einem Abstreichmesser gekreppt wird. Das Abstreichmesser hat einen Stellwinkel von etwa 24 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 83 Grad geschaffen wird; der Yankee-Trockner wird mit etwa 350ºF (177ºC) betrieben; der Yankee-Trockner arbeitet mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute). Die trockene gekreppte Bahn, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 % aufweist, wird an beiden Seiten mit einer wässerigen Lösung, die eine emulgierte Polysiloxan- Zusammensetzung enthält, wie nachstehend detaillierter beschrieben, durch eine 2 mm Sprühdüse besprüht. Die mit Polysiloxan besprühte Bahn wird dann zwischen zwei Kalanderwalzen hindurchgeschickt. Die beiden Kalanderwalzen sind mit Walzengewicht schräg zueinander und werden mit Oberflächengeschwindigkeiten von 660 fpm (etwa 210 Meter pro Minute) betrieben.
Die durch die Sprühdüse auf die nasse Bahn aufgesprühte wässerige Lösung enthält 3,0 Gew.% Dow Corning Q2-7224 (eine 35%ige nicht-ionische Emulsion eines Amino-funktionellen Polydimethylpolysiloxans, das von Dow Corning Corp. auf den Markt gebracht wird). Die volumetrische Strömungsrate der wässerigen Lösung durch die Düse liegt bei etwa 2 Gal./h.ft Querrichtung (etwa 25 Liter/h.Meter). Die Retentionsrate des auf die Bahn aufgebrachten Polysiloxans beträgt im allgemeinen etwa 45 %.
Das entstehende Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von 30 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält 0,10 Gew.% der Amino-funktionellen Polydimethylpolysiloxan-Verbindung.
Es ist wichtig festzuhalten, daß das entstehende Tissue- Papier einen seidigen, flanellartigen Griff und eine gesteigerte fühlbare Weichheit hat.

BEISPIEL II

Der Zweck dieses Beispiels ist die Erläuterung eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, in welchen das Tissue-Papier mit Polysiloxan, Surfactant und Stärke behandelt wird.
Es wird ein dreischichtiges Papierblatt in Übereinstimmung mit dem hierin zuvor in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Tissue-Bahn wird zusätzlich zu der Behandlung mit einer Polysiloxan-Verbindung nach obiger Beschreibung auch mit Crodesta SL-40 (einem nicht-ionischen Surfactant aus Alkylglykosid-Polyester, das von Croda Inc. auf den Markt gebracht wird) und mit einer vollständig gekochten Amioka-Stärke, die nach der obigen Beschreibung hergestellt wurde, behandelt. Das Surfactant und die Stärke werden gleichzeitig mit der emulgierten Polysiloxan-Zusammensetzung als Teil der wässerigen Lösung, die durch die Sprühdüse der Papiermaschine aufgesprüht wird, aufgebracht. Die Konzentration des nicht-ionischen Surfactants Crodesta SL-40 in der wässerigen Lösung wird so eingestellt, daß der Gehalt an zurückgehaltenem Surfactant, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, bei etwa 0,15 % liegt. In gleicher Weise wird die Konzentration der Stärke in der wässerigen Lösung so eingestellt, daß der Gehalt an zurückgehaltener Amioka-Stärke bei etwa 0,2 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, liegt.
Das entstehende Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von 30 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält 0,25 Gew.% des Polydimethylpolysiloxans Dow Q2-7224, 0,15 Gew.% des nicht-ionischen Surfactants Crodesta SL-40 und 0,2 Gew.% der gekochten Amioka-Stärke. Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier einen seidigen flanellartigen Griff, eine erhöhte fühlbare Weichheit und eine höhere Benetzbarkeit und geringere Neigung zur Fusselbildung hat als Tissue-Papier, das nur mit der Polysiloxan- Zusammensetzung behandelt wurde.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung von weichem Tissue-Papier (15), welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Schritte umfaßt:

a) Naßlegen von Fasern auf Zellulose-Basis zur Bildung einer Bahn (1);

b) Trocknen der genannten Bahn (1) und Erhöhen der Bahn-(1)- Temperatur auf mindestens 43ºC;

c) Kreppen der genannten Bahn (1), während sich die genannte Bahn (1) auf einer erhöhten Temperatur von mindestens 43ºC befindet;

d) Aufbringen auf die genannte gekreppte Bahn (15), während die genannte gekreppte Bahn (15) sich auf einer erhöhten Temperatur von mindestens 43ºC befindet und einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 7 Gew.-% aufweist, einer ausreichenden Menge einer Polysiloxanverbindung, sodaß 0,004 % bis 0,75 % genanntes Polysiloxan, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn zurückgehalten werden, wobei das genannte Tissue-Papier (15) ein Flächengewicht von 10 bis 65 g/m² und eine Dichte von weniger als 0,60 g/cm³ aufweist.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

- in Schritt (b) die Bahntemperatur auf mindestens 65ºC erhöht wird;

- in einem Schritt (c) die Bahn (1) gekreppt wird, während sie sich auf einer erhöhten Temperatur von mindestens 65ºC befindet;

- in Schritt (d) die genannte Polysiloxanverbindung auf die genannte gekreppte Bahn (15) aufgebracht wird, während sich die genannte gekreppte Bahn (15) auf einer erhöhten Temperatur von mindestens 65ºC befindet.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der gekreppten Bahn (15) in Schritt (d) 0 Gew.-% bis 6,0 Gew.-% beträgt, wenn die genannte Polysiloxanverbindung auf die genannte gekreppte Bahn (15) aufgebracht wird und/oder die genannte Polysiloxanverbindung auf die genannte gekreppte Bahn (15) so aufgebracht wird, daß 0,01 % bis 0,3 % genanntes Polysiloxan, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn (15) zurückgehalten werden.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der gekreppten Bahn (15) in Stufe (d) 0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% beträgt, wenn das genannte Polysiloxan auf die genannte gekreppte Bahn (15) aufgebracht wird.

5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Polysiloxan ein Polydimethylpolysiloxan mit einer funktionellen Wasserstoffbindungsgruppe, ausgewählt aus Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester- und Thiolgruppen ist, wobei die genannte funktionelle Wasserstoffbindungsgruppe in einem molaren Prozentsatz der Substitution von 20 % oder weniger vorliegt.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionelle Wasserstoffbindungsgruppe eine Aminofunktionsgruppe ist.

7. Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet1 daß das genannte Polysiloxan einen molaren Prozentsatz der Substitution von 10 % oder weniger und eine Viskosität von 25.10 6m²/s oder mehr aufweist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Polysiloxan einen molaren Prozentsatz der Substitution von 1,0 % bis 5 % und/oder eine Viskosität von 25.10&supmin;&sup6; m²/s bis 20 m²/s aufweist.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Polysiloxan einen molaren Prozentsatz der Substitution von 2 % und/oder eine Viskosität von 125.10&supmin;&sup6; m²/s aufweist.

10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Aufbringung des Polysiloxans auf die genannte gekreppte Bahn in Stufe (d) eine Kalandrierung der genannten gekreppten Bahn anschließt.

11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiters den Schritt des Aufbringens einer ausreichenden Menge von wasserlöslichem Surfactant auf die genannte Bahn (15) umfaßt, sodaß von 0,01 % bis 2,0 % genanntes Surfactant, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn (15) zurückgehalten werden.

12. Das Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 0,05 % bis 1 % des genannten Surfactants, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn (15) zurückgehalten werden.

13. Das Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Surfactant nichtkationisch ist.

14. Das Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Surfactant nichtionisch ist.

15. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Surfactant einen Schmelzpunkt von mindestens 50ºC hat.

16. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schritt des Aufbringens einer ausreichenden Menge eines Binders auf die genannte Bahn (15) umfaßt, sodaß von 0,01 % bis 2,0 % genannter Binder, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn (15) zurückgehalten werden.

17. Das Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 % bis 1,0 % genannter Binder, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn (15) zurückgehalten werden.

18. Das Verfahren nach Anspruch 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Binder Stärke ist.

19. Das Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Binder Amioka-Stärke ist.