DE69231255T2

DE69231255T2 - Weiches, saugfähiges Seidenpapier, das ein biologisch abbauerbares quaterniertes dimethyliertes Amine-Ester Mittel und ein zeitweiliges Nassfestharz enthält

Info

Publication number: DE69231255T2
Application number: DE69231255T
Authority: DE
Inventors: Dean Van Phan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2012-10-28
Also published as: ES2090700T3; AU2877592A; EP0711870A1; PT101224A; DE69212494D1; ATE194672T1; ES2147866T3; GR3021276T3; WO1993009288A1; ATE140740T1; DE69231255D1; DE69212494T2; DK0610340T3; DK0711870T3; EP0711870B1; US5217576A; MX9206290A; GR3034090T3; EP0610340A1; EP0610340B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Tissue-Papierbahnen. Insbesondere betrifft sie weiche absorbierende Tissue-Papierbahnen, die in Hygiene-Tissue-, Kosmetik-Tissue- Produkten und Papierservietten verwendet werden können.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Papierbahnen oder -blätter, die manchmal Tissue- oder Papier-Tissuebahnen oder -blätter genannt werden, finden eine weitgehende Verwendung in der modernen Gesellschaft. Solche Gegenstände, wie Papiertücher, Servietten und Kosmetik- Tissue, sind als Stapelware im Handel. Seit langem ist es anerkannt, daß drei wesentliche physikalische Eigenschaften dieser Produkte deren Weichheit; deren Absorptionsfähigkeit, insbesondere deren Absorptionsfähigkeit für wässerige Systeme; und deren Festigkeit, insbesondere deren Festigkeit im nassen Zustand, sind. Es wurden Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen auf die Verbesserung jeder dieser drei Eigenschaften, ohne die anderen nachteilig zu beeinflussen, sowie auf die gleichzeitige Verbesserung von zwei oder drei Eigenschaften gerichtet.
Weichheit ist das taktile vom Konsumenten empfundene Gefühl, wenn er/sie ein spezielles Produkt hält, es auf seiner/ihrer Haut reibt oder es in seiner/ihrer Hand zusammendrückt. Dieses taktile Gefühl ist eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften. Als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften im Zusammenhang mit der Weichheit wird von Fachleuten auf diesem Gebiet im allgemeinen die Steifheit der Papierbahn angesehen, aus welcher das Produkt hergestellt ist. Steifheit wird ihrerseits üblicherweise als direkt abhängig von der Trockenreißfestigkeit der Bahn angesehen.
Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und der es aufbauenden Bahnen, physische Unversehrtheit aufrechtzuerhalten und unter Gebrauchsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, einem Reißen, Brechen und Zerfallen zu widerstehen.
Absorptionsfähigkeit ist das Maß für die Fähigkeit eines Produkts und der es aufbauenden Bahnen, Mengen an Flüssigkeit, insbesondere wässeriger Lösungen oder Dispersionen, zu absorbieren. Die Gesamtabsorptionsfähigkeit, wie sie von dem menschlichen Konsumenten wahrgenommen wird, wird im allgemeinen als eine Kombination der Gesamtmenge Flüssigkeit, die eine gegebene Masse Tissue- Papier bei der Sättigung absorbieren wird, sowie der Geschwindigkeit, mit welcher die Masse die Flüssigkeit absorbiert, angesehen.
Die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Verbesserung der Festigkeit einer Papierbahn ist allgemein bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Reihe solcher Materialien und diskutierte ihre Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Band 13, auf den Seiten 813-825 (1979).
Freimark et al. erwähnen im US-Patent 3,755.220, das am 28. August 1973 erteilt wurde, daß bestimmte chemische Additive, die als Debondermittel bekannt sind, die natürliche Bindung von Faser an Faser, die während der Blattbildung im Papierherstellungsverfahren stattfindet, stören. Diese Herabsetzung der Bindung führt zu einem weicheren oder weniger groben Papierblatt. Freimark et al. lehren weiters die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Steigerung der Naßfestigkeit des Blattes gemeinsam mit der Verwendung von Debondermitteln zum Ausgleich unerwünschter Wirkungen des Naßfestigkeitsharzes. Diese Debondermittel reduzieren tatsächlich die Trockenreißfestigkeit, jedoch liegt im allgemeinen auch eine Verminderung der Naßreißfestigkeit vor.
Shaw lehrt im US-Patent 3,821.068, das am 28. Juni 1974 erteilt wurde, daß auch chemische Debonder zur Herabsetzung der Steifheit verwendet werden können und dadurch die Weichheit einer Tissue-Papierbahn erhöhen können.
Chemische Debondermittel wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart, wie etwa im US-Patent 3,554.862, das an Hervey et al. am 12. Jänner 1971 erteilt wurde. Diese Materialien umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie etwa Trimethylcocosammoniumchlorid, Trimethyloleylammoniumchlorid, Dimethyldi(hydrierter Talg)-ammoniumchlorid und Trimethylstearylammoniumchlorid.
Emanuelsson et al. lehren im US-Patent 4,144.122, das am 13. März 1979 erteilt wurde, die Verwendung von komplexen quaternären Ammoniumverbindungen, wie etwa von bis-(alkoxy-(2-hydroxy)-propylen)-quaternären Ammoniumchloriden, zum Weichmachen von Bahnen. Diese Autoren versuchen auch, jede Abnahme der Absorptionsfähigkeit aufgrund der Debondermittel durch die Verwendung von nicht-ionischen Tensiden, wie etwa Ethylenoxid- und Propylenoxid- Addukten von Fettalkoholen, zu überwinden.
Die Armak Company in Chicago, Illinois, offenbart in ihrem Bulletin 76-17 (1977), daß die Verwendung von Dimethyldi-(hydrierter Talg)-ammoniumchlorid in Kombination mit Fettsäureestern von Polyoxyethylenglykolen Tissue-Papierbahnen sowohl Weichheit als auch Absorptionsfähigkeit verleihen kann.
Ein beispielhaftes Forschungsergebnis, das auf die Verbesserung von Papierbahnen gerichtet ist, ist im US-Patent 3,301.746 beschrieben, das am 31. Jänner 1967 an Sanford und Sisson erteilt wurde. Trotz der hohen Qualität von Papierbahnen, die nach dem in diesem Patent beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, und trotz des kommerziellen Erfolgs von Produkten, welche aus diesen Bahnen gebildet wurden, wurden weitere Forschungsanstrengungen auf das Herausfinden verbesserter Produkte unternommen.
Zum Beispiel beschreiben Becker et al. im US-Patent 4,158.594, das am 19. Jänner 1979 erteilt wurde, ein Verfahren, von dem sie angeben, daß es ein kräftiges, weiches, faseriges Blatt ergibt. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissue-Papierbahn (die durch die Zugabe chemischer Debondermittel weich gemacht sein kann) dadurch verbessert werden kann, daß während der Bearbeitung eine Oberfläche der Bahn an eine kreppende Oberfläche in einer fein gemusterten Anordnung durch ein Bindemittel angeheftet werden kann (wie etwa mit einer Acryllatex-Gummi-Emulsion, einem wasserlöslichen Harz oder einem elastomeren Bindematerial), welches an eine Oberfläche der Bahn und auf die kreppende Oberfläche in der feingemusterten Anordnung aufgebracht wurde, worauf die Bahn von der kreppenden Oberfläche zur Bildung eines Blattmaterials abgekreppt wird.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um weiche, absorbierende Tissue-Papierbahnen mit hoher temporärer Naßfestigkeit herzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, weiche absorbierende Tissue- Papierblätter mit hoher temporärer Naßfestigkeit zur Verfügung zu stellen.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, weiche, absorbierende Papiertuchprodukte mit hoher temporärer Naßfestigkeit zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung, daß diese Ziele durch Verwendung einer quaternären Ammoniumverbindung, die biologisch abbaubar ist, erreicht werden.
Diese und andere Ziele werden durch Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht, wie leicht durch ein Studium der folgenden Offenbarung zu ersehen ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt weiche, absorbierende Tissue-Papierbahnen mit hoher Naßfestigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung der Bahnen zur Verfügung. Kurz gesagt, enthalten die Tissue-Papierbahnen:
(a) Papiermacherfasern;
(b) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel
und
worin jeder Substituent R&sub1; ein aliphatischer C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub8;-Kohlenwasserstoffrest ist und X&supmin; ein kompatibles Anion ist;
(c) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% einen Polyhydroxy- Weichmacher; und
(d) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% ein wasserlösliches Harz für temporäre Naßfestigkeit.
Beispiele von Polyhydroxy-Weichmachern, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Glycerin und Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 bevorzugt sind.
Die Harze für temporäre Naßfestigkeit, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, inkludieren alle jene, die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendet werden. Beispiele von bevorzugten Harzen für temporäre Naßfestigkeit inkludieren kationische, auf Stärke basierende Harze sowie die kationischen Polymeren, die im US-Patent 4,981.557, Bjorkquist, das am 1. Jänner 1981 erteilt wurde, beschrieben sind.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tissue- Papiers enthält zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% die quaternäre Ammoniumverbindung; zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% den Polyhydroxy- Weichmacher und zu etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% das wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit, wobei alle Mengen dieser Additive auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers bezogen sind.
Kurz gesagt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Tissue-Papierbahnen die Schritte der Bildung eines Papiereintrags aus den zuvor erwähnten Bestandteilen, das Ablegen des Papiereintrags auf eine durchlässige Oberfläche, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, und die Abtrennung des Wassers aus dem abgelegten Eintrag.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf Gewicht.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, speziell herausarbeiten und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung durch das Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und des beigegebenen Beispiels besser verstanden werden kann.
Wie die Ausdrücke Tissue-Papierbahn, Papierbahn, Bahn und Papierblatt hierin verwendet werden, beziehen sie sich alle auf Blätter aus Papier, das nach einem Verfahren hergestellt ist, welches die Schritte der Bildung eines wässerigen Pa piereintrags, des Ablegens dieses Eintrags auf eine durchlässige Oberfläche, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, und das Abtrennen des Wassers aus dem Eintrag sowohl durch Schwerkraft als auch durch vakuumunterstütztes Abziehen mit oder ohne Pressen und durch Verdampfen umfaßt.
Wie der Ausdruck hierin verwendet wird, ist ein wässeriger Papiereintrag eine wässerige Aufschlämmung aus Papiermacherfasern und den hierin später beschriebenen Chemikalien.
Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Bildung eines wässerigen Papiereintrags. Der Eintrag enthält Papiermacherfasern (hierin manchmal als Holzzellstoff bezeichnet), mindestens ein Naßfestigkeitsharz, mindestens eine quaternäre Ammoniumverbindung und mindestens einen Polyhydroxy- Weichmacher, die alle hierin später beschrieben werden.
Es sei vorweggenommen, daß Holzzellstoff in allen seinen Varianten normalerweise die in dieser Erfindung verwendeten Papierfasern ausmachen wird. Jedoch können auch andere faserige Papiermassen auf Zellulosebasis, wie etwa Baumwoll- Linters, Bagasse, Rayon, etc., verwendet werden und keine soll ausgeschlossen sein. Holzzellstoffe, die hierin verwendbar sind; umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-, Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe, sowie mechanische Zellstoffe, inklusive zum Beispiel Holzschliff, thermomechanische Zellstoffe und chemisch modifizierte thermomechanische Zellstoffe (CTMP). Es können Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen als auch von Nadelbäumen stammen, verwendet werden. Ebenso in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind Fasern, die aus wiederverwertetem Papier stammen, die beliebige oder alle der zuvor genannten Kategorien ebenso wie andere nicht-faserige Materialien, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen Papierherstellung verwendet wurden, enthalten können. Vorzugsweise umfassen die in dieser Erfindung verwendeten Papierfasern Kraftzellstoff, der von nördlichen Weichhölzern stammt.

Naßfestigkeitsharze

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser, ein wasserlösliches Harz zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit.
Naßfestigkeitsharze, die hierin verwendbar sind, können unterschiedlicher Art sein. Im allgemeinen sind jene Harze, die bereits früher gefunden und in Zukunft Verwendbarkeit in der Papierherstellung finden werden, hierin verwendbar. Zahlreiche Beispiele sind in der zuvor angegebenen Schrift von Westfelt, die hierin als Literaturstelle aufgenommen ist, angegeben.
Im üblichen Fall sind die Naßfestigkeitsharze wasserlösliche kationische Materialien. Das heißt, daß die Harze zu dem Zeitpunkt, wo sie zu dem Papiereintrag zugesetzt werden, wasserlöslich sind. Es ist gut möglich, und kann sogar angenommen werden, daß anschließende Ereignisse, wie etwa Vernetzen, die Harze in Wasser unlöslich machen werden. Weiters sind einige Harze nur unter speziellen Bedingungen, wie etwa über einen begrenzten pH-Bereich, löslich.
Von den Naßfestigkeitsharzen wird im allgemeinen angenommen, daß sie eine Vernetzung oder andere Härtungsreaktionen durchmachen werden, nachdem sie an den Papierfasern, innerhalb derselben oder über sie hinweg aufgetragen wurden. Die Vernetzung oder Härtung tritt normalerweise solange nicht auf, als deutliche Wassermengen vorliegen.
Von besonderer Verwendbarkeit sind die verschiedenen Polyamid-Epichlorhydrin-Harze. Diese Materialien sind Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, die mit reaktiven funktionellen Gruppen, wie etwa Amino-, Epoxy- und Azetidiniumgruppen, ausgestattet sind. Die Patentliteratur ist voll von Beschreibungen von Verfahren zur Herstellung solcher Materialien. Das US-Patent 3,700.623, erteilt an Keim am 24. Oktober 1972, und das US-Patent 3,772.076, erteilt an Keim am 13. November 1973, sind Beispiele solcher Patente und beide sind hierin als Literaturstellen aufgenommen.
Polyamid-Epichlorhydrin-Harze, die unter den Handelsmarken Kymene 557H und Kymene 2064 von Hercules Incorporated in Wilmington, Delaware, verkauft werden, sind für diese Erfindung besonders gut verwendbar. Diese Harze sind allgemein in den zuvor erwähnten Patenten von Keim beschrieben.
Basenaktivierte Polyamid-Epichlorhydrin-Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, werden unter der Handelsmarke Santo Res, wie etwa Santo Res 31, von der Monsanto Company in St. Louis, Missouri, verkauft. Diese Arten von Materialien sind allgemein in den US-Patenten 3,855.158, erteilt an Petrovich am 17. Dezember 1974; 3,899.388, erteilt an Petrovich am 12. August 1975; 4,129. 528, erteilt an Petrovich am 12. Dezember 1978; 4,147.586, erteilt an Petrovich am 3. April 1979; und 4,222.921, erteilt an Van Eenam am 16. September 1980, beschrieben.
Andere wasserlösliche kationische Harze, die hierin verwendbar sind, sind die Polyacrylamid-Harze, wie etwa jene, die unter der Handelsmarke Parez, wie etwa Parez 631 NC, von der American Cyanamid Company in Stanford, Connecticut, verkauft werden. Diese Materialien sind allgemein im US-Patent 3,556.932, erteilt an Coscia et al. am 19. Jänner 1971; und im US-Patent 3,556.933, erteilt an Williams et al. am 19. Jänner 1971; die alle hierin als Literaturstelle aufgenommen sind, beschrieben.
Andere Arten von wasserlöslichen Harzen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, inkludieren Acrylemulsionen und anionische Styrol-Butadien- Latices. Zahlreiche Beispiele dieser Arten von Harzen sind im US-Patent 3,844.880, Meisel Jr. et al., erteilt am 29. Oktober 1974, vorgesehen.
Noch andere wasserlösliche kationische Harze, die ihre Verwendung in dieser Erfindung finden, sind die Harnstoff-Formaldehyd- und die Melamin-Formaldehyd- Harze. Diese polyfunktionellen reaktiven Polymeren haben Molekulargewichte in der Größenordnung von wenigen Tausend. Die üblicheren funktionellen Gruppen inkludieren stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und an Stickstoff gebundene Methylolgruppen.
Obwohl Harze vom Typ Polyethylenimin weniger bevorzugt sind, finden sie auch in der vorliegenden Erfindung Anwendung.
Vollständigere Beschreibungen der zuvor erwähnten wasserlöslichen Harze, inklusive deren Herstellung, können in der TAPPI Monografienreihe Nr. 29, Wet Strength In Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965), gefunden werden.
Die zuvor erwähnten Naßfestigkeitsadditive führen in der Regel zu Papierprodukten mit permanenter Naßfestigkeit, d. h. Papier, das beim Einbringen in ein wässeriges Medium einen deutlichen Anteil seiner ursprünglichen Naßfestigkeit über die Zeit hinweg beibehält. Jedoch kann permanente Naßfestigkeit bei manchen Arten von Papierprodukten eine unnotwendige und unerwünschte Eigenschaft sein. Papierprodukte, wie etwa Toilettepapiere, etc., werden im allgemeinen nach kurzen Verwendungsperioden in septische Systeme und dergleichen entsorgt. Ein Verstopfen dieser Systeme kann die Folge sein, wenn das Papierprodukt seine hydrolyseresistenten Festigkeitseigeschaften permanent beibehält.
In letzter Zeit haben die Hersteller Additive zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit solchen Papierprodukten zugesetzt, für welche Naßfestigkeit für den beabsichtigten Verwendungszweck ausreicht, diese jedoch beim Eintauchen in Wasser dann abnehmen soll. Die Abnahme der Naßfestigkeit erleichtert das Fließen des Papierprodukts durch die septischen Systeme. Wie der Ausdruck "Harz für temporäre Naßfestigkeit" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf ein Harz, das es dem Tissue-Papier ermöglicht, beim Einbringen in ein wässeriges Medium die Hauptmenge seiner anfänglichen Naßfestigkeit in einem kurzen Zeitraum von z. B. 2 Minuten oder weniger, bevorzugter von 30 Sekunden oder weniger, zu verlieren.
Beispiele von geeigneten Harzen zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit umfassen Mittel für temporäre Naßfestigkeit auf der Basis von modifizierter Stärke, wie etwa National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation (New York, New York) auf den Markt gebracht wird. Diese Art von Naßfestigkeitsmittel kann durch Umsetzung von Dimethoxyethyl-N-methylchloracetamid mit kationischen Stärkepolymeren hergestellt werden. Mittel zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit auf der Basis von modifizierter Stärke sind auch im US- Patent 4,675.394, Solarek et al., das am 23. Juni 1987 erteilt wurde und hierin als Literaturstelle aufgenommen ist, beschrieben.
Bevorzugte Harze für temporäre Naßfestigkeit umfassen jene, die im US- Patent 4,981.557, Bjorkquist, das am 1. Jänner 1991 erteilt wurde und hierin als Literaturstelle aufgenommen ist, beschrieben sind. Die Harze zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit, die im US-Patent 4,981.557 beschrieben sind, enthalten ein Polymer, das durch praktisch vollständiges Fehlen von nukleophilen Funktionalitäten gekennzeichnet ist und die Formel
hat, worin A für
steht und X für -O-, -NCH&sub3;- steht und R eine substituierte oder unsubstituierte aliphatische Gruppe bedeutet; Y&sub1; und Y&sub2; unabhängig voneinander -H, -CH&sub3; oder ein Halogen bedeuten; W eine nicht-nukleophile wasserlösliche stickstoffheterozyklische Gruppierung darstellt; C eine kationische monomere Einheit ist; die Molprozente von a etwa 30% bis etwa 70%, die Molprozente von b etwa 30% bis etwa 70% und die Molprozente von c etwa 1% bis etwa 40% betragen; und das genannte Polymer ein mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 30.000 und etwa 200.000 hat.
Im Hinblick auf die Klassen und speziellen Beispiele von Harzen sowohl zur Bewirkung permanenter als auch temporärer Naßfestigkeit, die zuvor angegeben wurden, soll es verstanden werden, daß die angegebenen Harze beispielhafter Natur sind und nicht dazu gedacht sind, den Rahmen dieser Erfindung einzuschränken.
Mischungen kompatibler Naßfestigkeitsharze, wie etwa die im US-Patent 4,981.557 beschriebenen Harze zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit, und die zuvor beschriebenen Harze zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit auf der Basis von modifizierter Stärke können ebenso bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung verwendet werden.

Quaternäre Ammoniumverbindung

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,03 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser, eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung der Formel
und
In der zuvor angegebenen Struktur ist jedes R&sub1; ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest, der aus der aus Alkyl mit etwa 12 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, Kokosnuß und Talg bestehenden Gruppe ausgewählt ist. X&supmin; ist ein kompatibles Anion, wie etwa ein Halogenid (z. B. Chlorid oder Bromid) oder Methylsulfat. Vorzugsweise ist Xl Methylsulfat.
Wie zuvor verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Kokosnuß" auf die von Kokosnußöl abgeleiteten Alkyl- und Alkylengruppierungen. Es wird anerkannt, daß Kokosnußöl eine natürlich vorkommende Mischung ist, die, wie bei allen natürlich vorkommenden Materialien, einen Bereich von Zusammensetzungen aufweist. Kokosnußöl enthält in erster Linie Fettsäuren (aus welchen die Alkyl- und Alkylengruppierungen der quaternären Ammoniumsalze abgeleitet sind) mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, obwohl auch Fettsäuren mit geringerer und größerer Anzahl von Kohlenstoffatomen ebenso vorliegen. Swern, Ed., gibt in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3. Auflage, John Wiley and Sons (New York 1964), Tabelle 6.5, an, daß Kokosnußöl in der Regel etwa 65 bis 82 Gew.-% seiner Fettsäuren im Bereich von 12 bis 16 Kohlenstoffatomen hat, wobei etwa 8% des Gesamtfettsäuregehalts in Form von ungesättigten Molekülen vorliegt. Die hauptsächliche ungesättigte Fettsäure in Kokosnußöl ist Ölsäure. Synthetische sowie natürlich vorkommende "Kokosnuß"-Mischungen fallen in den Rahmen dieser Erfindung.
Talg ist ebenso wie Kokosnuß ein natürlich vorkommendes Material mit einer variablen Zusammensetzung. Tabelle 6.13 in der zuvor genannten Literaturstelle, die von Swern herausgegeben ist, gibt an, daß in der Regel 78% oder mehr der Fettsäuren von Talg 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. In der Regel ist die Hälfte der im Talg vorliegenden Fettsäuren ungesättigt, in erster Linie in der Form von Ölsäure. Synthetische sowie natürliche "Talge" fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise ist jedes R&sub1; ein C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, am bevorzugtesten ist jedes R&sub1; ein geradkettiges C&sub1;&sub8;-Alkyl.

Polyhydroxy-Weichmacher

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser, einen Polyhydroxy-Weichmacher.
Beispiele von Polyhydroxy-Weichmachern, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Glycerin und Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglykole mit einen Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 bevorzugt sind.
Ein besonders bevorzugter Polyhydroxy-Weichmacher ist Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 400. Dieses Material ist im Handel von der Union Carbide Company in Danbury, Connecticut unter dem Handelsnamen "PEG- 400" erhältlich.

Wahlweise Bestandteile

Andere Chemikalien, die üblicherweise in der Papierherstellung verwendet werden, können dem Papiereintrag zugesetzt werden, solange sie nicht deutlich und nachteilig die Wirkungen der drei erforderlichen Chemikalien hinsichtlich Weichmachung, Absorptionsfestigkeit und Naßfestigkeit beeinflussen.
Zum Beispiel können Tenside zur Behandlung der erfindungsgemäßen Tissue- Papierbahnen verwendet werden. Die Menge von Tensid, wenn es verwendet wird, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser des Tissue-Papiers. Die Tenside haben vorzugsweise Alkylketten mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische Tenside sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispiele für nicht-ionische Tenside sind Alkylglycoside, inklusive Alkylglycosidester, wie etwa CrodestaTM SL- 40, das von Croda, Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglycosidether, wie sie im US-Patent 4,011.389 beschrieben sind, das an W. K. Langdon et al. am 8. März 1977 erteilt wurde; sowie alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa PegosperseTM 200 ML, das von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist; und IGEPAL RC- 520, das von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N. J.) erhältlich ist.
Andere Arten von Chemikalien, die zugesetzt werden können, umfassen Trockenfestigkeitsadditive zur Steigerung der Reißfestigkeit der Tissue-Bahnen. Beispiele von Trockenfestigkeitsadditiven inkludieren kationische Polymere der chemischen Familie ACCO, wie etwa ACCO 771 und ACCO 514. Die Mengen des Trockenfestigkeitsadditivs, wenn dieses verwendet wird, liegen vorzugsweise bei etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissuepapiers.
Die angegebenen Zusammenstellungen zusätzlicher chemischer Additive sollen nur beispielhafter Natur sein und sind nicht dazu gedacht, den Rahmen der Erfindung einzuschränken.
Der Papiereintrag kann leicht hergestellt oder bereitet werden, indem Mischverfahren und Vorrichtungen verwendet werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Papierherstellung allgemein bekannt sind.
Die drei Arten chemischer Bestandteile, die zuvor beschrieben wurden, d. h. quaternäre Ammoniumverbindungen, Polyhydroxy-Weichmacher und wasserlösliche Harze zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit, werden vorzugsweise der wässerigen Aufschlämmung der Papierfasern oder dem Papiereintrag am nassen Ende der Papiermaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Fourdrinier-Sieb oder dem Blattbildungsschritt zugesetzt. Jedoch werden auch Anwendungen der zuvor genannten chemischen Bestandteile im Anschluß an die Bildung einer nassen Tissue-Bahn und vor der vollständigen Trocknung der Bahn ebenfalls deutliche Vorteile hinsichtlich Weichheit, Absorptionsfähigkeit und Naßfestigkeit erbringen und sollen ausdrücklich innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen.
Es wurde herausgefunden, daß die chemischen Bestandteile wirksamer sind, wenn die quaternäre Ammoniumverbindung und der Polyhydroxy-Weichmacher zuerst miteinander vorgemischt werden, bevor sie dem Papiereintrag zugesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren, wie es detaillierter nachstehend in Beispiel 1 beschrieben werden wird, besteht darin, zuerst den Polyhydroxy-Weichmacher auf eine Temperatur von etwa 65,4ºC (etwa 150ºF) zu erhitzen und dann die quaternäre Ammoniumverbindung zu dem heißen Weichmacher zuzusetzen, um eine fluidisierte "Schmelze" zu bilden. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu dem Weichmacher etwa 1 : 1, obwohl dieses Verhältnis in Abhängigkeit vom Molekulargewicht des speziellen Weichmachers und/oder der verwendeten quaternären Ammoniumverbindung variieren wird. Die Schmelze aus quaternärer Ammoniumverbindung und Polyhydroxy-Weichmacher wird dann auf die gewünschte Konzentration verdünnt und gemischt, um eine wässerige Lösung zu bilden, die eine Vesikel-Suspension der Mischung von quaternärer Ammoniumverbindung/Polyhydroxy-Weichmacher enthält, die dann zu dem Papiereintrag zugesetzt wird.
Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß der Weichmacher die Flexibilität der auf Zellulose basierenden Fasern verstärkt, die Absorptionsfähigkeit der Fasern verbessert und dahingehend wirkt, daß die quaternäre Ammoniumverbindung in der wässerigen Lösung stabilisiert wird. Unabhängig davon werden auch die zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit ver wendeten Harze auf die geeignete Konzentration verdünnt und zu dem Papiereintrag zugesetzt. Die chemische Weichmacherzusammensetzung aus quaternärer Ammoniumverbindung/Polyhydroxy-Weichmacher wirkt dahingehend, daß das Papierprodukt weich und absorptionsfähig wird, wobei das Harz für temporäre Naßfestigkeit gewährleistet, daß das entstehende Papierprodukt auch eine hohe temporäre Naßfestigkeit hat. Mit anderen Worten macht es die vorliegende Erfindung möglich, nicht nur sowohl Weichheit als auch Absorptionsrate der Tissue- Bahnen zu verbessern, sondern sie ergibt auch ein hohes Ausmaß an temporärer Naßfestigkeit.
Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Ablegen des Papiereintrags auf eine durchlässige Oberfläche und die dritte Stufe ist das Abtrennen des Wassers aus dem derart abgelegten Eintrag. Verfahren und Anlage, die zur Erzielung dieser beiden Verfahrensschritte verwendet werden können, sind für Fachleute auf dem Gebiet der Papierherstellung leicht ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, wobei auf übliche Weise filzgepreßtes Tissue-Papier; musterverdichtetes Tissue- Papier, wie es beispielhaft in dem zuvor genannten US-Patent von Sanford-Sisson und dessen Nachkommen dargelegt ist; und hochbauschiges, nicht-kompaktiertes Tissue-Papier, wie es beispielhaft durch das US-Patent 3,812.000, Salvucci Jr., das am 21. Mai 1974 erteilt wurde, umfaßt ist, jedoch keine Beschränkung hierauf vorliegt. Das Tissue-Papier kann einen homogenen oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und Tissue-Papierprodukte, die daraus hergestellt sind, können einen einlagigen oder mehrlagigen Aufbau haben. Das Tissue-Papier hat vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² sowie eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder darunter. Vorzugsweise wird das Flächengewicht unter etwa 35 g/m² oder darunter liegen; und die Dichte wird etwa 0,30 g/cm³ oder weniger betragen. Besonders bevorzugt wird die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und etwa 0,20 g/cm³ liegen.
Tissue-Papier, das auf übliche Weise gepreßt ist, und Verfahren zur Herstellung von solchem Papier sind in der Fachwelt bekannt. Solches Papier wird in der Regel durch Ablegen eines Papiereintrags auf ein durchlässiges Formungssieb hergestellt. Dieses Formungssieb wird in der Fachwelt oft als ein Fourdrinier-Sieb bezeichnet. Sobald der Eintrag auf dem Formungssieb abgelegt 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 Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag mit niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten beigestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zur Abgabe eines dünnen Auftrags 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% (Basis Gesamtgewicht der Bahn) durch Vakuumentwässerung entwässert und weiter 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 Dampftrommelvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-Trockner bekannt ist. Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die sich gegen die Bahn preßt, entwickelt werden. Es können auch mehrfache Yankee-Trocknertrommeln verwendet werden, wobei gegenbenenfalls zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln stattfindet. Die so gebildeten Papierstrukturen werden anschließend als übliche gepreßte Tissue- Papierstrukturen bezeichnet. Solche Blätter werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn deutlichen mechanischen Kompressionskräften ausgesetzt ist, während die Fasern feucht sind und anschließend in komprimiertem Zustand getrocknet werden.
Musterverdichtetes Tissue-Papier ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein relativ hochbauschiges Feld von relativ niedriger Faserdichte und eine Anordung von verdichteten Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hochbauschige Feld ist andererseits als ein Feld von Polsterbereichen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits auch als Überkreuzungsbereiche bezeichnet. Die verdichteten Zonen können in diskretem Abstand innerhalb des hochbauschigen Feldes vorliegen oder sie können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander in Verbindung stehen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissuebahnen sind im US-Patent 3,301.846, erteilt an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, im US-Patent 3,974.025, erteilt an Peter G. Ayers am 10. August 1976, und im US-Patent 4,191.609, erteilt an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, sowie im US-Patent 4,637.859, erteilt an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, von denen alle hierin als Literaturstellen aufgenommen sind, geoffenbart.
Im allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise dadurch hergestellt, daß ein Papiereintrag auf ein durchlässiges Formungssieb, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn abgelegt wird und die Bahn dann in Juxtaposition gegen eine Anordnung von Auflagern gebracht wird. Die Bahn wird gegen die Anordnung der Auflager gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an jenen Stellen resultieren, die geografisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung der Auflager und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann weiter in seiner Dichte durch Anwendung von Fluiddruck, wie etwa mit einer Vorrichtung vom Vakuum-Typ oder einem Durchblasetrockner, oder durch mechanisches Pressen der Bahn gegen die Anordnung der Auflager in seiner Dichte verringert werden. Die Bahn wird entwässert und gegebenenfalls vorgetrocknet in einer solchen Weise, daß Kompression des hochbauschigen Feldes im wesentlichen vermieden wird. Das erfolgt vorzugsweise durch Fluiddruck, wie etwa mit einem Gerät vom Vakuum-Typ oder mit einem Durchblasestrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern, wobei das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung, wahlweisen Vortrocknung und Bildung der verdichteten Zonen kann integriert oder teilweise integriert werden, um die Gesamtzahl der durchgeführten Verfahrensschritte herabzusetzen. Anschließend an die Bildung der verdichteten Zonen, die Entwässerung und wahlweise Vortrocknung wird die Bahn vollständig getrocknet, wobei immer noch mechanisches Pressen vermieden wird. Vorzugsweise umfassen etwa 8% bis etwa 55% der Tissue-Papieroberfläche verdichtete Überkreuzungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125% der Dichte des hochbauschigen Feldes.
Die Anordnung der Auflager ist vorzugsweise ein prägendes Träger- Textilmaterial mit einer gemusterten Versetzung von Überkreuzungen, die als die Anordnung der Auflager wirken, wodurch die Bildung der verdichteten Zonen bei Druckanwendung erleichtert wird. Das Muster der Überkreuzungen stellt die Anordnung der Auflager dar, die zuvor genannt wurde. Prägende Träger- Textilmaterialien sind geoffenbart im US-Patent 3,301.746, Sanford und Sisson, erteilt am 31. Jänner 1967; im US-Patent 3,821.068, Salvucci Jr. et al., erteilt am 21. Mai 1974; im US-Patent 3,974.025, Ayers, erteilt am 10. August 1976; im US- Patent 3,573.164, Friedberg et al., erteilt am 30. März 1971; im US-Patent 3,473.576, Amneus, erteilt am 21. Oktober 1969; im US-Patent 4,239.065, Trokhan, erteilt am 16. Dezember 1980; und im US-Patent 4,528.239, Trokhan, erteilt am 9. Juli 1985.
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 ein prägendes Textilmaterial übertragen. Der Eintrag kann andererseits auch anfänglich auf einem durchlässigen Auflagerträger abgelegt werden, der auch als ein prägendes Textilmaterial wirkt. Sobald die nasse Bahn gebildet ist, wird sie entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz zwischen etwa 40% und etwa 80% vorgetrocknet. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Saugkästen oder anderen Vakuumvorrichtungen oder mit Durchblasetrocknern. Die Überkreuzungsprägung des prägendes Textilmaterials wird, wie zuvor besprochen, in die Bahn vor deren vollständiger Trocknung eingedrückt. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Anwendung von mechanischem Druck. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß eine Quetschwalze, die das prägende Textilmaterial trägt, gegen die Fläche einer Trocknertrommel, wie etwa eines Yankee-Trockners, drückt, wobei die Bahn zwischen der Quetschwalze und der Trocknertrommel angeordnet ist. Ebenso wird die Bahn vorzugsweise vor der vollständigen Trocknung durch Anwendung von Fluiddruck mit einer Vakuum-Vorrichtung, wie etwa einem Saugkasten, oder mit einem Durchblasetrockner, gegen das prägende Textilmaterial geformt. Fluiddruck kann angelegt werden, um das Einpressen der verdichteten Zonen während der anfänglichen Entwässerung, in einem eigenen anschließenden Verfahrensschritt oder in einer Kombination hievon hervorzurufen.
Unkompaktierte nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen sind im US- Patent 3,812.000, erteilt an Joseph L., Salvucci Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974, und im US-Patent 4,208.459, erteilt an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980, beschrieben. Im allgemeinen werden nicht-kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf ein durchlässiges Formungssieb, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, Flüssigkeitsablauf aus der Bahn und Abtrennung von zusätzlichem Wasser ohne mechanische Kompression, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80% hat, und Kreppen der Bahn hergestellt. Das Wasser wird aus der Bahn durch Vakuumentwässerung und thermische Trocknung abgetrennt. Die entstehende Struktur ist ein weiches jedoch schwaches hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten Fasern. Vorzugsweise wird ein Bindematerial auf Abschnitte der Bahn vor dem Kreppen aufgebracht.
Kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissue-Strukturen sind in der Fachwelt allgemein als übliche Tissue-Strukturen bekannt. Im allgemeinen werden kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf ein durchlässiges Sieb, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, Flüssigkeitsablaufen aus der Bahn und Abtrennen von zusätzlichem Wasser mit Hilfe einer gleichmäßigen mechanischen Kompaktierung (Pressen), bis die Bahn eine Konsistenz von 25 bis 50% hat, Übertragen der Bahn auf einen thermischen Trockner, wie etwa einen Yankee, und Kreppen der Bahn hergestellt. Insgesamt wird das Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanisches Pressen und thermische Mittel abgetrennt. Die entstehende Struktur ist kräftig und hat im allgemeinen eine einzigartige Dichte, hat jedoch sehr geringen Bausch, geringe Absorptionsfähigkeit und Weichheit.
Das erfindungsgemäße Tissue-Papier kann bei jeder beliebigen Anwendung eingesetzt werden, wo weiche, absorbierende Tissue-Papierbahnen mit hoher tem porärer Naßfestigkeit erforderlich sind. Ein besonders vorteilhafter Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Tissue-Papierbahn sind Hygiene-Tissueprodukte.
Die Analyse an Menge an Behandlungs-Chemikalien hierin, die an den Tissue- Papierbahnen zurückgehalten werden, kann durch jedes beliebige Verfahren, das in der Anwendungstechnik akzeptiert ist, vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Menge der quaternären Ammoniumverbindung, wie etwa DEDTDMAC, die von dem Tissue-Papier zurückgehalten wird, durch Lösungsmittelextraktion des DEDTDMAC mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende anionische/kationische Titration, unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator, bestimmt werden; die Menge des Polyhydroxy-Weichmachers, wie etwa PEG-400, kann durch Extraktion in einem organischen Lösungsmittel und anschließende Gas-Chromatografie erfolgen, um die Menge des PEG-400 im Extrakt zu bestimmen; die Menge des Harzes zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit, wie etwa eines solchen mit einer Stickstoffgruppierung (z. B. gemäß der Beschreibung in US- Patent 4,981.557, D. W. Bjorkquist, erteilt am 1. Jänner 1991) kann dadurch bestimmt werden, daß vom Gesamtstickstoffgehalt, der durch den Stickstoffanalysator bestimmt wurde, die Menge der durch die zuvor genannte Titrationsmethode bestimmten quaternären Ammoniumverbindung abgezogen wird. Diese Methoden sind beispielhaft und sollen andere Methoden, die zur Bestimmung von Gehalten spezieller Bestandteile, die von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden, verwendbar sein können, nicht ausschließen.
Die Hydrophilie von Tissue-Papier bezieht sich allgemein auf die Fähigkeit des Tissue-Papiers, mit Wasser benetzt zu werden. Hydrophilie von Tissue-Papier kann dadurch einigermaßen quantitativ bestimmt werden, daß der Zeitraum festgestellt wird, der erforderlich ist, bis trockenes Tissue-Papier vollständig mit Wasser benetzt ist. Dieser Zeitraum wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit bereitzustellen, kann der folgende Vorgang verwendet werden, um die Benetzungszeit zu bestimmen: zuerst wird ein konditioniertes Einheitsprobenblatt (die Umgebungsbedingungen zur Untersuchung von Papierproben sind 23±1ºC und 50±2%RH, wie in TAPPI- Methode T 402 angegeben ist) einer Tissue-Papierstruktur mit etwa 11,1 cm · 12 cm (etwa 4 3/8 Inch · 4 3/8 Inch) bereitgestellt; zweitens wird das Blatt in vier (4) übereinandergelegte Viertel gefaltet und dann zu einer Kugel von etwa 1,9 cm (etwa 0,75 Inch) bis etwa 2,5 cm (etwa 1 Inch) Durchmesser zusammengedrückt; drittens wird das zu der Kugel zusammengedrückte Blatt auf die Oberfläche eines Körpers aus destilliertem Wasser mit 23±1ºC aufgelegt und gleichzeitig ein Zeitmesser gestartet; viertens wird der Zeitmesser gestoppt und abgelesen, wenn das zur Kugel geformte Blatt vollständig benetzt ist. Die vollständige Benetzung wird optisch festgestellt.
Die bevorzugte Hydrophilie von Tissue-Papier hängt von dessen beabsichtigem Verwendungszweck ab. Es ist wünschenswert für Tissue-Papier, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, z. B. Toilette-Papier, daß es in einem relativ kurzen Zeitraum vollständig benetzt wird, um ein Verstopfen zu verhindern, sobald die Toilettenspülung betätigt wurde. Vorzugsweise beträgt die Benetzungszeit 2 Minuten oder weniger. Noch bevorzugter beträgt die Benetzungszeit 30 Sekunden oder weniger. Am bevorzugtesten beträgt die Benetzungszeit 10 Sekunden oder weniger.
Die Hydrophilie-Eigenschaften von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Tissue-Papiers können selbstverständlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Jedoch können deutliche Anstiege der Hydrophobie während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des Tissue-Papiers erfolgen: d. h. nachdem das Papier zwei (2) Wochen lang im Anschluß an seine Herstellung gealtert ist. Somit werden die zuvor 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 Dichte von Tissue-Papier, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet als das Flächengewicht dieses Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, mit geeigneten Einheitsumwandlungen, die darin enthalten sind. Die Abgreifhöhe des Tissue-Papiers, wie sie hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer Kompressionsbelastung von 14,7 g/cm² (95 g/in²) ausgesetzt ist.
Ein Beispiel eines Verfahrens, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Papierbahn geeignet ist, ist auf den Seiten 18 und 19 der WO93/09288, die am 13. Mai 1993 veröffentlicht wurde, beschrieben.

Claims

1. Eine kräftige, weiche, absorbierende Tissue-Papierbahn, welche enthält:

(a) Papiermacherfasern;

(b) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% eine quaternäre Ammoniumverbindung der Formel

worin R&sub1; für

steht;

R&sub2; gleich R&sub1; oder R&sub3; ist;

der R&sub3;-Substituent ein aliphatischer C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub8;-Kohlenwasserstoffrest und

X&supmin;&supmin; ein kompatibles Anion ist;

(c) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% einen Polyhydroxy- Weichmacher; und

(d) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% ein wasserlösliches Harz für temporäre Naßfestigkeit.

2. Die Papierbahn nach Anspruch 1, in welcher der genannte Polyhydroxy- Weichmacher aus der aus Glycerin und Polyethylenglykolen mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000 bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Die Papierbahn nach Anspruch 2, in welcher der genannte Polyhydroxy- Weichmacher ein Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 ist.

4. Die Papierbahn nach Anspruch 1, in welcher X&supmin; ein Halogen oder Methylsulfat ist.

5. Die Papierbahn nach Anspruch 4, in welcher jedes R&sub3; aus C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl ausgewählt ist.

6. Die Papierbahn nach Anspruch 5, in welcher X&supmin;&supmin; Methylsulfat ist.

7. Die Papierbahn nach Anspruch 6, in welcher die genannte quaternäre Ammoniumverbindung Di-(hydrierter Talg)-dimethylammonium-Diester ist.

8. Die Papierbahn nach Anspruch 1, in welcher das genannte wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit ein Polymer umfaßt, das durch das im Wesentlichen vollständige Fehlen von nucleophilen Funktionalitäten gekennzeichnet ist und die Formel

hat, worin A für

steht und X für -O-, -NCH&sub3;- steht und R eine substituierte oder unsubstituierte aliphatische Gruppe bedeutet; Y&sub1; und Y&sub2; unabhängig voneinander -H, -CH&sub3; oder ein Halogen bedeuten; W eine nicht-nucleophile, wasserlösliche stickstoffheterozyklische Gruppierung ist; C eine kationische monomere Einheit ist; die Molprozente von a etwa 30% bis etwa 70% betragen, die Molprozente von b etwa 30% bis etwa 70% betragen und die Molprozente von c etwa 1% bis etwa 40% betragen; und das genannte Polymer ein mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 30.000 und etwa 200.000 hat.

9. Die Papierbahn nach Anspruch 1, in welcher das genannte wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit ein kationisches auf Stärke basierendes Harz ist.

10. Die Papierbahn nach Anspruch 5, in welcher der Polyhydroxy-Weichmacher ein Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 ist.

11. Das Tissue-Papier nach Anspruch 10, in welchem die genannte quaternäre Ammoniumverbindung Di-(hydrierter Talg)-dimethylammonium-Diester ist und in welcher X&supmin;&supmin; Methylsulfat ist.

12. Die Papierbahn nach Anspruch 11, in welcher das genannte wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit ein Polymer umfaßt, das durch das im Wesentlichen vollständige Fehlen von nucleophilen Funktionalitäten gekennzeichnet ist und die Formel

hat, worin A für

13. Die Papierbahn nach Anspruch 12, wobei die genannte Papierbahn zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% die genannte quaternäre Ammoniumverbindung, zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% den genannten Polyhydroxy- Weichmacher und zu etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% das genannte wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit enthält.

14. Die Papierbahn nach Anspruch 8, in welcher das genannte wasserlösliche Harz für temporäre Naßfestigkeit weiters ein kationisches auf Stärke basierendes Harz für temporäre Naßfestigkeit umfaßt.