DE69305647T2

DE69305647T2 - Verfahren zum aufbringen von chemischen papierherstellunghilfsmitteln aus einem dünnen film zum tissue papier

Info

Publication number: DE69305647T2
Application number: DE69305647T
Authority: DE
Inventors: Robert Stanley Cincinnati Oh 45014 Ampulski; Paul Dennis Hamilton Oh 45013 Trokhan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-08-21
Also published as: NO950699L; JP3188464B2; CZ284239B6; NO950699D0; KR950703102A; CZ50795A3; HU214780B; KR100284677B1; AU666409B2; ATE144568T1; EP0656971B1; EP0656971A1; WO1994005857A1; CA2143340A1; FI950863A0; DK0656971T3; FI950863A; HUT72350A; DE69305647D1; NO305565B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen geringer Mengen von chemischen Papieradditiven auf die Oberfläche von Tissue-Papier zur Verbesserung der Eigenschaften des Papiers, z.B. von Festigkeit, Weichheit, Saugfähigkeit und/oder ästhetischen Eigenschaften.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Konsumprodukte, wie etwa Toilette-Tissue, Papierhandtücher und Kosmetik-Tissue, die aus Bahnen auf Zellulosebasis hergestellt sind, sind in der modernen Gesellschaft überall anzutreffen. Im allgemeinen müssen diese Produkte bestimmte physikalische Schlüsseleigenschaften aufweisen, um von den Konsumenten als annehmbar erachtet zu werden. Obwohl die exakte Kombination von Schlüsseleigenschaften und dem Absolutwert der einzelnen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Natur des Produktes variieren wird, sind nichtsdestoweniger Weichheit, Naß- und Trockenfestigkeit, Saugvermögen und angenehmes ästhetisches Äußeres allgemein wünschenswerte Eigenschaften. Weichheit ist jener Aspekt der faserigen Bahn, der eine angenehme Berührungsreaktion hervorruft und gewährleistet, daß das Produkt nicht rauh oder kratzend ist, wenn es mit der menschlichen Haut oder anderen empfindlichen Oberflächen in Kontakt kommt. Festigkeit ist die Fähigkeit der Struktur, während des Gebrauchs ihre physikalische Integrität beizubehalten. Saugvermögen ist die Eigenschaft der faserigen Struktur, die es ihr ermöglicht, Fluide, mit denen sie in Kontakt kommt, innerhalb eines vernünftigen Zeitraums zu erfassen und zurückzuhalten. Das ästhetische Äußere bezieht sich auf die psycho-visuelle Reaktion, die entweder allein oder in Verbindung mit der Umgebung des Produktes auftritt, wenn der Konsument das Produkt betrachtet.
Die üblichste Methode zur Herstellung von Tissue-Produkten ist das Naßlege-Papiermacherverfahren. Bei einem solchen Verfahren werden einzelne Fasern zuerst in einer verdünnten Aufschlämmung mit Wasser suspendiert. Diese Aufschlämmung wird dann auf ein mit Öffnungen versehenes Sieb abgelegt, um einen großen Anteil des Wassers abzutrennen und eine dünne embryonale Bahn mit relativ gleichmäßigem Gewicht zu bilden. Diese embryonale Bahn wird dann in einer Vielzahl von Arten in Form hergestellt und/oder getrocknet, um die endgültige Tissue-Bahn zu bilden. Als Teil dieses Verfahrens wird die in Form hergestellte und/oder getrocknete Bahn in der Regel an eine Trockentrommel geklebt und im Anschluß daran von der Oberfläche des Trockners gekreppt, um wünschenswerte Eigenschaften zu verleihen.
Produkte, welche durch viele bestehende Naßlegeverfahren hergestellt sind, fallen unter die obige Beschreibung. Beispiele solcher Bahnen, die weich, fest und saugfähig sind und mindestens zwei Mikro-Dichteregionen enthalten, können in der US-A-3,301,746, ausgegeben am 31. Jänner 1967 an Lawrence H. Sanford und James B. Sisson; US-A-3,974.025, ausgegeben am 10. August 1976 an Peter G. Ayers; US-A-3,994.771, ausgegeben am 30. November 1976 an George Morgan, Jr. und Thomas F. Rich; US- A-4,191.609, ausgegeben am 4. März 1980 an Paul D. Trokhan; und US-A-4,637.859, ausgegeben am 20. Jänner 1987 an Paul D. Trokhan, gefunden werden. Jedes dieser Papiere ist durch ein sich wiederholendes Muster von dichten Zonen und weniger dichten Zonen gekennzeichnet. Die dichten Zonen können entweder diskret oder kontinuierlich sein. Diese dichten Zonen resultieren aus einer lokalen Kompaktierung der Bahn während der Papierherstellung durch erhabene Bereiche einer Prägeträgerstruktur oder eines Prägegurts.
Die EP-A-0,253.596, ausgegeben am 11. März 1987 an B. G. Stokes, offenbart eine flexible, dauerhafte, dehnbare Papierbahn, die insbesondere für Anwendungen, wie als Etikettenmaterial für flexible Behälter, geeignet ist.
Andere hochbauschige, weiche Tissue-Papiere sind in der US-A-4,300.981, ausgegeben am 17. November 1981 an Jerry E. Carstens; und in der US-A-4,440.597, ausgegeben am 3. April 1984 an Edward R. Wells und Thomas A. Hensler, geoffenbart.
Zusätzlich dazu ist das Erzielen von hochbauschigem, weichem und absorbierendem Tissue-Papier durch das Vermeiden von Gesamtkompaktierung vor der endgültigen Trocknung in der US-A- 3,821.068 geoffenbart, die am 28. Juni 1974 an D. L. Shaw ausgegeben wurde; und das Vermeiden von Gesamtkompaktierung 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 werden, sowie die Theorie über ihre Wirkungsweise sind in solchen repräsentativen Patenten, wie etwa in der US-A-3,755.220, ausgegeben am 28. August 1973 an Friemark et al.; US-A-3,844.880, ausgegeben am 29. Oktober 1974 an Meisel et al.; und US-A-4,158.594, ausgegeben am 19. Jänner 1979 an Becker et al, geoffenbart.
Tissue-Papier wurde zur Steigerung der Weichheit auch mit kationischen Surfactants sowie mit nicht-kationischen Surfactants behandelt. Vgl. zum Beispiel die US-A-4,959.125, ausgegeben am 25. September 1990 an Spendel; und die US-A- 4,940.513, ausgegeben am 10. Juli 1990 an Spendel, die Verfahren zur Steigerung der Weichheit von Tissue-Papier durch Behandlung mit nicht-kationischen, vorzugsweise nicht-ionischen Surfactants offenbaren.
Es hat sich gezeigt, daß die Weichheit von Tissue-Papier, insbesondere von hochbauschigem musterverdichteten Tissue- Papier, durch Behandlung mit verschiedenen Mitteln verbessert werden kann, wie etwa mit pflanzlichen, tierischen oder synthetischen Ölen und insbesondere mit Polysiloxanmaterialien, die in der Regel als Silikonöle bezeichnet werden. Vgl. zum Beispiel die US-A-5,059.282, die am 22. Oktober 1991 an Ampulski et al. ausgegeben wurde. Das Patent von Ampulski offenbart ein Verfahren zum Zugeben einer Polysiloxanverbindung zu einer wässerigen Tissue-Bahn (vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen etwa 20 % und etwa 35 %). Diese Polysiloxanverbindungen verleihen dem Tissue-Papier einen seidigen weichen Griff.
Obwohl die oben beschriebenen Verfahren im allgemeinen annehmbare Produkteigenschaften ergeben, können die Produkteigenschaften noch weiter verbessert werden. Jedoch leiden Verfahren zur Herstellung derzeitiger Produkte und möglicherweise verbesserter Produkte an verschiedenen Nachteilen. Zum Beispiel werden die zur Verfestigung von Tissue-Bahnen verwendeten Chemikalien der verdünnten Aufschlämmung aus Wasser und Fasern vor der anfänglichen Ablegung am Formungssieb zugesetzt. Das ist ein relativ praktischer und kostenwirksamer Weg, Additive zuzuführen. Jedoch werden üblicherweise auch andere Chemikalien zur Unterstützung der Saugfähigkeit oder zur Verbesserung der Weichheit am sogenannten nassen Ende des Tissue-Herstellungsverfahrens zugesetzt. Wegen der komplexen Natur der einzelnen Chemikalien, die zur Schaffung der Schlüsseleigenschaften verwendet werden, reagieren diese oft in einer nachteiligen Weise miteinander. Sie können miteinander um die gewünschte Retention an den Zellulosefasern konkurrieren und ebenso Eigenschaften zerstören, die den Fasern inhärent sind. Zum Beispiel setzen weichmachende Chemikalien oft die natürliche Tendenz von Fasern zur Bindung an andere Fasern herab und reduzieren somit die funktionelle Festigkeit der entstehenden Bahn. Sowohl das Verfahren als auch das Produkt profitieren davon, wenn die chemischen Papieradditive, die am nassen Ende zugeführt werden, auf einem Minimum gehalten werden.
Wie zuvor erwähnt, wird bei der Mehrzahl der bestehenden Tissue-Herstellungsverfahren die Bahn an die Oberfläche einer Trockentrommel geklebt und anschließend die Bahn von der Trockneroberfläche abgekreppt. Das Kreppen bewirkt im allgemeinen eine Bahn mit verbesserter Weichheit und verursacht, was wichtig ist, eine Verbesserung der Dehnbarkeit der Bahn. Damit ein richtiges Kreppen stattfindet, ist es unumgänglich, daß die Bahn sicher an der Oberfläche der Trommel befestigt wird. Viele jener Chemikalien, die am Naßende der Maschine zugesetzt werden, um angeblich Schlüsseleigenschaften zu verbessern, führen dazu, daß die Haftung der Bahn an der Trockentrommel gestört wird, und beeinflussen somit das Kreppverfahren und die Qualität des entstehenden Tissue nachteilig. Der Kreppvorgang läuft optimal ab, wenn das zum Anheften der Bahn an der Kreppoberfläche verwendete Klebemittel nicht durch nicht-kreppende verwandte Chemikalien gestört wird, wie etwa solche, die am nassen Ende des gesamten Tissue- Herstellungsverfahrens zugesetzt werden.
Additive, die am nassen Ende des Verfahrens eingeführt werden, müssen von den Zellulosefasern zurückgehalten werden, wenn die Chemikalien ihre Wirkung erfüllen sollen. Das erfolgt in der Regel dadurch, daß Chemikalien verwendet werden, die eine ionische Ladung aufweisen; am bevorzugtesten eine positive ionische Ladung, die von der inhärenten negativen ionischen Ladung der Zellulose angezogen wird. Viele Additive, die die Eigenschaften der Bahn verbessern könnten, sind nicht geladen. Die Einführung solcher Chemikalien in die verdünnte Faseraufschlämmung am nassen Ende des Verfahrens führt zu geringer Retention und verstärkt die zuvor beschriebenen Störprobleme.
Ein anderer Nachteil für das Zugeben irgendeines Chemikals am nassen Ende des Verfahrens ist der, daß das Chemikal, wenn es zurückgehalten wird, durch die Bahn hindurch verteilt wird. In vielen Fällen ist es wünschenswert, einen aktiven Bestandteil oder aktive Bestandteile nur auf die Oberfläche der Bahn aufzubringen. Das kann zum Beispiel bei weichmachenden Materialien mit Schmierwirkung wünschenswert sein. Ein Aufbringen nur auf die Oberfläche gewährleistet einen wirksamen Einsatz des Materials, da die Konsumenten nur bei Berührung mit der Oberfläche aufeinandertreffen. Das Aufbringen auf die Oberfläche vermeidet auch die Wechselwirkung mit anderen Materialien, wie etwa Festigkeitsadditiven, die am besten im Zentrum des Blattes eingeschlossen sind. Die vorliegende Erfindung überwindet alle oben genannten Nachteile und schafft wünschenswerte zusätzliche Vorteile.
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, um chemische Papieradditive in die Tissue-Bahn einzubauen, welche Weichheit, Festigkeit, Saugfähigkeit und die ästhetischen Merkmale oder Kombinationen dieser Eigenschaften verbessern.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Einbau chemischer Papieradditive in die Tissue-Bahn zur Verfügung zu stellen, die Weichheit, Festigkeit, Saugfähigkeit und ästhetische Merkmale oder Kombinationen dieser Merkmale verbessern, ohne Störung des Kreppvorgangs oder Kippen des empfindlichen Gleichgewichts des Wassersystems oder Verlust vorteilhafter Eigenschaften, die durch andere Mittel hervorgerufen sind.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Einbau solcher chemischer Papieradditive in die Tissue-Bahn zur Verfügung zu stellen, die in der Regel schlecht zurückgehalten werden, wenn sie am nassen Ende des Papierherstellungsverfahrens zugesetzt werden.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum Zugeben chemischer Papieradditive zum trockenen Ende an der Kalanderanordnung zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, um verdünnte chemische Papieradditive (verdünnt, um eine kontrollierte Aufbringung kleiner Additivmengen zu gewährleisten) auf eine erhitzte Übertragungsfläche aufzubringen, um das Lösungsmittel oder Trägermaterial, während sich die Mischung an der Übertragungsfläche befindet, jedoch vor dem Aufbringen auf die trockene Bahn, vorzugsweise abzudampfen und um anschließend eine konzentriertere Mischung von Additiv und Lösungsmittel auf die Oberfläche der Tissue-Bahn aufzubringen, als ursprünglich auf die Übertragungsfläche aufgebracht worden war.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, um chemische Papieradditive auf die Tissue-Bahn durch das zuvor beschriebene Verfahren aufzubringen, wobei der Dampfdruck des Träger- oder Lösungsmittelmaterials höher ist als der des Additivmaterials, sodaß der Träger nach dem Aufbringen auf die erhitzte Übertragungsfläche vorzugsweise abgereichert wird. Vorzugsweise findet diese Träger-Abreicherung auch vor dem Aufbringen auf die Tissue-Bahn statt.
Diese und andere Ziele werden unter Einsatz der vorliegenden Erfindung erreicht, wie aus der folgenden, detaillierteren Offenbarung zu ersehen ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schließt ein Verfahren zur Herstellung von weichem, festem, saugfähigem und ästhetisch ansprechendem Tissue-Papier ein. Dieses Verfahren inkludiert die Schritte des Bereitstellens einer trockenen Tissue-Papierbahn und anschließend des Aufbringens einer ausreichenden Menge eines chemischen Papieradditivs auf die trockene Bahn. Im spezielleren inkludiert das Verfahren zum Aufbringen eines Weichmachers die Schritte des Verdünnens einer chemischen Papieradditiv- Verbindung mit einem geeigneten Lösungsmittel zur Bildung einer verdünnten Lösung des Papieradditivs; des Aufbringens der verdünnten Papieradditivlösung auf eine erhitzte Übertragungsfläche durch zum Beispiel Aufsprühen; und des Verdampfens eines Teils des Lösungsmittels von der erhitzten Übertragungsfläche zur Bildung eines Films, der das Papieradditiv enthält. Als nächstes wird mindestens eine nach außen gerichtete Oberfläche der trockenen Tissue-Papierbahn mit der erhitzten Übertragungsfläche in Kontakt gebracht, was zu einer Übertragung einer ausreichenden Menge des Papieradditivs führt, sodaß zwischen 0,004 % bis etwa 2 % Papieraddititv durch das Tissue-Papier zurückgehalten werden. Unter Lösungsmittel versteht man ein Fluid, das ein chemisches Papieradditiv vollständig auflöst, oder ein Fluid, das zur Emulgierung eines chemischen Papieradditivs verwendet wird, oder ein Fluid, das zur Suspendierung eines chemischen Papieradditivs verwendet wird. Das Lösungsmittel kann auch ein Träger- oder ein Anlieferungsvehikel sein, das das chemische Additiv enthält oder bei der Anlieferung eines chemischen Papieradditivs unterstützt. Alle Bezugnahmen sollen untereinander austauschbar und nicht begrenzend sein. Die Lösung ist das Fluid, das das chemische Papieradditiv enthält. Unter Lösung wird eine echte Lösung, eine Emulsion und/oder Suspension verstanden. Für Zwecke dieser Erfindung sind alle Ausdrücke untereinander austauschbar und nicht begrenzend. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, dann wird die heiße Bahn vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalts (bei Standardbedingungen) getrocknet, bevor sie mit dem Papieradditiv-Film in Kontakt gebracht wird, jedoch ist dieses Verfahren auch auf Tissue-Papier bei dessen Feuchtigkeitsgleichgewicht und auch dann anwendbar, wenn der größte Teil des Wassers von der Übertragungsfläche abgedampft ist.
Die von dem Tissue-Papier zurückgehaltene Menge Papieradditiv beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 % und etwa 1,0 %, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers. Das entstehende Tissue-Papier hat vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 10 bis etwa 80 g/m² und eine Faserdichte von weniger als etwa 0,6 g/cm³.
Wie oben erwähnt, wird das Papieradditiv auf die Bahn aufgebracht, nachdem die Bahn getrocknet und gekreppt wurde. Durch Zusetzen des Papieradditivs zu der Bahn nach dem Trocknen und Kreppen besteht keine Störwirkung mit dem Klebstoff an dem Yankee-Trockner, die eine Inselbildung beim Kreppen und/oder Verlust der Blattkontrolle verursachen könnte. Außerdem stören Papieradditive, die mit Hilfe des in dieser Erfindung beschriebenen Verfahrens aufgebracht werden, das Wassersystem der Papierherstellung nicht, da sie nicht am nassen Ende der Papiermaschine zugesetzt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist der, daß die Additive für das Papier nicht substantiv sein müssen. Das heißt, daß sie keine kationische Ladung zur Bindung mit der anionischen Ladung auf den Papierfasern auf Zellulosebasis enthalten müssen. Vorzugsweise wird das Papieradditiv auf eine heiße gekreppte Bahn aufgebracht, nachdem dieselbe die Abzugsklinge verläßt und bevor sie auf die Hauptwalze aufgerollt wird.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß signifikante Vorteile hinsichtlich Weichmachung, Festigkeit, Saugvermögen und/oder ästhetischer Vorteile des Tissue durch niedrige Gehalte eines chemischen Papieradditivs erreicht werden können, wenn das Papieradditiv mit einem Lösungsmittel verdünnt wird, auf eine erhitzte Übertragungsfläche aufgebracht wird, die das Trägerlösungsmittel verdampft und dann das Papieradditiv auf eine heiße Bahn überträgt, bevor der Umwandlungsvorgang stattfindet. Ein Vorteil des hierin geoffenbarten Verfahrens liegt darin, daß die Menge an restlichem Lösungsmittel, die auf die Papierbahn übertragen wird, ausreichend gering ist, sodaß sie nicht andere Produkteigenschaften herabsetzt. Zusätzlich dazu ist die Menge an verwendetem Papieradditiv gering genug, um wirtschaftlich zu sein. Auch behält Tissue-Papier, das mit niedrigen Mengen chemischer Weichmacher behandelt ist, wie etwa mit Polysiloxanen, ein hohes Ausmaß an Benetzbarkeit, ein wesentliches Merkmal für ein Tissue-Produkt, bei.
Bevorzugte weichmachende Additive zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren inkludieren ein aminofunktionelles Polydimethylpolysiloxan, in welchem weniger als etwa 10 Mol% der Seitenketten an dem Polymer eine aminofunktionelle Gruppe enthalten. Zusätzlich zu einer solchen Substitution mit aminofunktionellen Gruppen kann eine wirksame Substitution mit Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester- und Thiolgruppen erfolgen. Von diesen wirksamen substituierenden Gruppen ist die Familie der Gruppen, die Amino-, Carboxyl- und Hydroxylgruppen umfassen, bevorzugter als die anderen; und aminofunktionelle Gruppen sind am meisten bevorzugt.
Beispiele für im Handel erhältliche Polysiloxane sind u.a. DOW 8075 und DOW 200, die von Dow Corning erhältlich sind; sowie Silwet L720 und Ucarsil EPS, die von Union Carbide erhältlich sind.
Andere bevorzugte weichmachende Additive, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, inkludieren nicht-ionische Surfactants, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern, propoxylierten Sorbitanestern, gemischt-ethoxylierten/propoxylierten Sorbitanestern und Mischungen hievon ausgewählt sind.
Das Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papier, das mit einem chemischen weichmachenden Additiv, wie etwa den oben besprochenen Polysiloxan- und/oder nicht-ionischen Surfactants, behandelt wurde, kann außerdem die Schritte des Zusetzens einer wirksamen Menge eines Saugfähigkeitsadditivs umfassen, um die mit dem Tastsinn erfaßbaren Oberflächenglätte des Tissue-Papiers zu verstärken und/oder mindestens teilweise jede Herabsetzung der Benetzbarkeit des Tissue-Papiers, die sonst von dem Einbau des Polysiloxans oder anderer chemischer Weichmacher herrühren würde, wettzumachen. Selbstverständlich kann die Benetzbarkeit des Papiers ohne das chemische weichmachende Additiv durch den Zusatz eines geeigneten Saugfähigkeitsadditivs, wie etwa eines Surfactants, verbessert werden. Die wirksame Menge des Surfactants ist so, daß vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 2 %, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers; und bevorzugter von etwa 0,05 bis etwa 1,0 %, von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden. Ebenso bevorzugt ist das Surfactant nicht-kationisch; und ist im wesentlichen in situ, nachdem das Tissue-Papier hergestellt worden ist, nicht migrierend, damit Veränderungen in den Eigenschaften des Tissue-Papiers im Anschluß an die Herstellung, die sonst durch den Einschluß von Surfactant hervorgerufen werden können, im wesentlichen vermieden werden. Das kann zum Beispiel durch den Einsatz von Surfactants erreicht werden, die Schmelztemperaturen haben, die höher als die im allgemeinen während der Lagerung, des Transports, des Verkaufs und der Verwendung von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Tissue-Papierprodukts angetroffenen Temperaturen sind: zum Beispiel Schmelztemperaturen von etwa 50ºC oder höher.
Auch kann das Verfahren zum Herstellen von Tissue-Papier gemäß der vorliegenden Erfindung weiters den Schritt des Zusetzens einer wirksamen Menge eines Festigkeitsadditivs umfassen, wie etwa eines Materials auf Stärkebasis, um mindestens teilweise jede Herabsetzung der Reißfestigkeit und/oder jede Steigerung der Neigung zur Fusselbildung, die sonst aus dem Einbau von chemischem weichmachenden Additiv und, sofern vorliegend, von Saugfähigkeitsadditiv herrühren würden, wettzumachen. Die wirksame Menge des Festigkeitsadditivs ist so, daß vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 2 %, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers, von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens des Zugebens chemischer Papieradditiv-Verbindungen zu einer Tissue-Bahn darstellt.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Kurz gesagt, stellt die vorliegende Erfindung Tissue- Papier mit verbesserter mit dem Tastsinn fühlbarer Weichheit durch den Zusatz eines chemischen weichmachenden Additivs, mit verbesserter Festigkeit durch den Zusatz eines Festigkeitsadditivs, mit verbesserter Saugfähigkeit durch den Zusatz eines Saugfähigkeitsadditivs und/oder mit verbesserten ästhetischen Eigenschaften durch den Einbau von ästhetisch wirkenden Additiven, wie etwa Tinten, Farbstoffen und Parfums, zu einer trockenen Tissue-Bahn zur Verfügung. Diese Eigenschaften können durch Aufbringen dieser und anderer chemischer Papieradditive allein oder in Kombination miteinander auf eine trockene Tissue-Bahn verstärkt werden. Vorzugsweise wird die Tissue-Bahn auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalts getrocknet, bevor das chemische Papieradditiv auf die Bahn aufgebracht wird.
Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß sehr niedrige Mengen chemischer Additive, z.B. von Polysiloxan-Weichmachern, eine signifikante Weichmacherwirkung für das Tissue ausüben, wenn sie in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auf trockene Tissue-Bahnen aufgebracht werden. Als wichtige Tatsache wurde gefunden, daß die Mengen an weichmachenden Additiven, die zur Weichmachung des Tissue-Papiers verwendet werden, gering genug sind, sodaß das Tissue-Papier hohe Benetzbarkeit beibehält. Da außerdem die Tissue-Bahn vorzugsweise übertrocknet ist und sich auf einer erhöhten Temperatur befindet, wenn das Papieradditiv aufgebracht wird, und da das Trägerwasser auf der heißen Übertragungsfläche abgereichert wird, ist eine weitere Trocknung nicht erforderlich.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck heiße Tissue-Bahn auf eine Tissue-Bahn, die sich auf einer höheren Temperatur als der Raumtemperatur befindet. 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 auf einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb ihres Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalts bei Standardtestbedingungen von 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit getrocknet wurde. Der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt einer Tissue-Bahn, die sich unter Standard-Testbedingungen von 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit befindet, liegt bei etwa 7 %. Die Tissue-Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung kann übertrocknet werden, indem sie durch Einsatz üblicher Trocknungsmittel, wie etwa eines Yankee-Trockners, auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird. Vorzugsweise wird eine übertrocknete Tissue-Bahn einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 7 %, bevorzugter von etwa 0 bis etwa 6 % und am bevorzugtesten einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etwa 3 %, bezogen auf das Gewicht, aufweisen.
Papier, das der normalen Umgebung ausgesetzt ist, hat in der Regel einen Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt im Bereich von 5 % bis 8 %. Wenn das Papier getrocknet und gekreppt ist, wird der Feuchtigkeitsgehalt in dem Blatt im allgemeinen weniger als 3 % betragen. Nach der Herstellung absorbiert das Papier Wasser aus der Atmosphäre. In dem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zieht man einen Vorteil aus der Tatsache des niedrigen Feuchtigkeitsgehalts in dem Papier, wenn dieses die Abstreifklinge verläßt. Durch Aufbringen einer Lösung eines chemischen Papieradditivs auf das Papier, wenn dieses übertrocknet ist, ist jedes restliche Wasser, das auf das Papier aufgebracht wird, geringer als jenes, das normalerweise aus der Atmosphäre aufgenommen würde. Daher ist keine weitere Trocknung erforderlich und es wird kein anderer Verlust an Reißfestigkeit beobachtet als jener, der normalerweise auftreten würde, wenn das Papier Feuchtigkeit aus der Luft absorbiert.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, wobei in üblicher Weise filzgepreßtes Tissue-Papier, musterverdichtetes Tissue-Papier, wie es beispielhaft durch Sanford-Sisson und dessen Nachfolge dargestellt ist, und hochbauschiges, nicht-kompaktiertes Tissue-Papier, wie es beispielhaft durch Salvucci dargestellt ist, umfaßt ist, jedoch keine Beschränkung darauf erfolgen soll. Das Tissue- Papier kann einen homogenen oder einen mehrschichtigen Aufbau haben; 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 80 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder weniger. Vorzugsweise wird das Flächengewicht unterhalb von etwa 35 g/m² oder weniger liegen; und die Dichte wird bei etwa 0,30 g/cm³ oder weniger liegen. Am bevorzugtesten ist es, wenn die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und etwa 0,20 g/cm³ liegt.
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 Ablegen von Papiermachereintrag auf einem durchlässigen 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 spezielle Einrichtung zur Herstellung von Bahnen gemäß dem soeben beschriebenen Verfahren sind für die Fachleute auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten bereitgestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zur Abgabe einer dünnen Auflage von Zellstoffeintrag auf dem Fourdrinier-Sieb, um eine nasse Bahn zu bilden. In der Regel wird die Bahn dann auf eine Faserkonsistenz zwischen etwa 7 % und etwa 45 % (bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn) Entwässerung im Vakuum entwässert und weiter durch Preßvorgänge getrocknet, bei welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt ist, der durch einander gegenüberliegende mechanische Bauteile, zum Beispiel zylindrische Walzen, entwickelt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter durch eine Dampftrockenvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-Trockner bekannt ist, gepreßt und getrocknet. Der Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die sich gegen die Bahn preßt. Mehrfache Yankee-Trockentrommeln können verwendet werden, wobei zusätzliches Pressen gegebenenfalls zwischen den Trommeln stattfindet Die gebildeten Tissue-Papierstrukturen werden im folgenden als übliche, gepreßte Tissue-Papierstrukturen bezeichnet. Solche Blätter werden als kompaktiert erachtet, da die Bahn deutlichen allgemeinen mechanischen Kömpressionskräften ausgesetzt ist, solange die Fasern feucht sind, und werden dann getrocknet, während sie sich in einem komprimierten Zustand befinden.
Musterverdichtetes Tissue-Papier ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Feld mit relativ hohem Bausch und relativ niedriger Faserdichte und eine Gruppe verdichteter Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das Feld mit hohem Bausch ist andererseits auch als ein Feld von Polsterregionen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits auch als Einbuchtungsregionen bezeichnet. Die verdichteten Zonen können in diskreten Abständen innerhalb des hochbauschigen Feldes vorgesehen sein oder sie können innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander gänzlich oder teilweise in Verbindung stehen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissue-Bahnen sind in der US-PS 3,301.746, ausgegeben an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, in der US- PS 3,974.025, ausgegeben an Peter G. Ayers am 10. August 1976, und in der US-PS 4,191.609, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 4. März 1980 sowie in der US-PS 4,637.859, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, geoffenbart.
Im allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise dadurch hergestellt, daß ein Papiermachereintrag auf einem Öffnungen aufweisenden Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn abgelegt wird und anschließend die Bahn gegen eine Gruppe von Auflagern angelegt wird. Die Bahn wird gegen die Gruppe von Auflagern gepreßt, wodurch in der Bahn verdichtete Zonen an jenen Stellen entstehen, die geographisch den Kontaktpunkten zwischen der Gruppe von Auflagern und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht gepreßt wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann weiters durch Aufbringen von Fluiddruck, wie etwa mit einer Vakuumvorrichtung oder einem Durchblasetrockner, oder durch mechanisches Pressen der Bahn gegen die Gruppe von Auflagern in seiner Dichte vermindert werden. Die Bahn wird in einer solchen Weise entwässert und gegebenenfalls vorgetrocknet, daß eine Kompression des hochbauschigen Feldes in wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch Fluiddruck erreicht, wie etwa mit einer Vakuumvorrichtung oder einem Durchblasetrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Gruppe 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, an die Entwässerung und wahlweise Vortrocknung wird die Bahn bis zur Vollständigkeit getrocknet, wobei vorzugsweise immer noch die Einwirkung von mechanischem Druck vermieden wird. Vorzugsweise umfassen etwa 8 % bis etwa 65 % der Tissue-Papieroberfläche verdichtete Einbuchtungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125 % der Dichte des hochbauschigen Feldes.
Die Gruppe von Auflagern ist vorzugsweise ein Prägeträgergewebe mit einer musterartigen Versetzung von Überkreuzungen, die als die Gruppe von Auflagern wirken und durch welche die Bildung der verdichteten Zonen bei Druckanwendung erleichtert wird. Das Muster der Überkreuzungen stellt die oben erwähnte Gruppe von Auflagern dar. Prägeträgergewebe sind in der US-A-3,301.746, Sanford und Sisson, ausgegeben am 31. Jänner 1987, in der US-A-3,821.068, Salvucci Jr. et al., ausgegeben am 21. Mai 1974, in der US-A- 3,974.025, Ayers, ausgegeben am 10. August 1976, in der US-A- 3,573.164, Friedberg et al., ausgegeben am 30. März 1971, in der US-A-3,473.576, Amneus, ausgegeben am 21. Oktober 1969, in der US-A-4,239.065, Trokhan, ausgegeben am 16. Dezember 1980 und in der US-A-4,528.239, Trokhan, ausgegeben am 9. Juli 1985, geoffenbart, von denen alle hierin als Referenz aufgenommen sind.
Vorzugsweise wird der Eintrag zuerst auf einem Öffnungen aufweisenden Formungsträger, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zu einer nassen Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf ein Prägegewebe übertragen. Der Eintrag kann andererseits anfänglich auf einem Öffnungen aufweisenden stützenden Träger abgelegt werden, der auch als ein Prägegewebe wirkt. Sobald sie einmal gebildet ist, wird die nasse Bahn entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz zwischen etwa 40 % und etwa 80 % vorgetrocknet. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise mit Saugkästen oder anderen Vakuumvorrichtungen oder mit Durchblasetrocknern. Der Eindruck der Überkreuzungen des Prägegewebes wird, wie oben besprochen, in die Bahn eingedrückt, bevor diese bis zur Vollständigkeit getrocknet ist. Ein Verfahren zur Erzielung dieses Effekts ist die Anwendung von mechanischem Druck. Das kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß eine Quetschwalze, die das Prägegewebe trägt, gegen die Oberfläche der Trockentrommel, wie etwa einen Yankee-Trockner, drückt, wobei die Bahn zwischen der Quetschwalze und der Trockentrommel angeordnet ist. Ebenso bevorzugt ist es, wenn die Bahn vor der vollständigen Trocknung durch Aufbringen von Fluid- Druck mit einer Vakuumvorrichtung, wie etwa einem Saugkasten, oder mit einem Durchblasetrockner, gegen das Prägegewebe in Form hergestellt wird. Zur Hervorrufung des Eindrucks von verdichteten Zonen während der anfänglichen Entwässerung kann Fluid-Druck in einer getrennten anschließenden Verfahrensstufe oder in einer Kombination hievon aufgebracht werden.
Unkompaktierte, nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen sind 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, beschrieben. Im allgemeinen werden unkompaktierte, nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen dadurch hergestellt, daß ein Papiermachereintrag auf einem Öffnungen aufweisenden Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, abgelegt wird, um eine nasse Bahn zu bilden, daß die Bahn entwässert wird und zusätzliches Wasser ohne mechanische Druckeinwirkung entfernt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80 % aufweist, worauf die Bahn gekreppt wird. Wasser wird aus der Bahn durch Entwässerung im Vakuum 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-musterverdichtete Tissue-Strukturen sind in der Fachwelt allgemein als übliche Tissue-Strukturen bekannt. Im allgemeinen werden kompaktierte, nicht- musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiermachereintrags auf ein Öffnungen aufweisendes Sieb, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, Ablaufenlassen der Flüssigkeit aus der Bahn und Entfernen von zusätzlichem Wasser mit Hilfe einer gleichmäßigen 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 Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanische Druckanwendung und thermische Mittel entfernt. Die entstehende Struktur ist fest und im allgemeinen von einzigartiger Dichte, hat jedoch einen sehr niedrigen Bausch, geringe Saugfähigkeit und eine geringe Weichheit.
Die für die vorliegende Erfindung verwendeten Papiermacherfasern werden normalerweise Fasern umfassen, die von Holz-Zellstoff 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 ebenso in Kombination mit natürlichen Fasern auf Zellulosebasis verwendet werden. Eine beispielhafte Polyethylen-Faser, die verwendet werden kann, ist Pulpex , erhältlich von Hercules, Inc. (Wilmington, Delaware).
Verwendbare Holz-Zellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-, Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe, ebenso wie mechanische Zellstoffe, inklusive zum Beispiel Holzschliff, thermomechanischen Zellstoff und chemisch modifizierten thermomechanischen Zellstoff. Chemische Zellstoffe sind jedoch bevorzugt, da sie den daraus hergestellten Tissue-Blättern eine höhere fühlbare Weichheit verleihen. Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen (im folgenden auch als "Hartholz" bezeichnet) als auch von Nadelbäumen (im folgenden auch als "Weichholz" bezeichnet) stammen, können verwendet werden. Ebenso für die vorliegende Erfindung verwendbar sind Fasern, die von rezykliertem Papier stammen, wobei diese beliebige oder alle der oben genannten Kategorien sowie auch andere nicht-faserige Materialien, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen Papierherstellung verwendet worden sind, enthalten können.
Zusätzlich zu Papiermacherfasern kann der zur Herstellung der Tissue-Papierstrukturen verwendete Papiermachereintrag andere zugesetzte Bestandteile oder Materialien enthalten, wie sie derzeit bekannt sind oder später in der Fachwelt bekannt sein werden. Die Arten wünschenswerter Additive werden von der speziellen endgültigen Verwendung des in Betracht gezogenen Tissue-Blattes abhängen. Zum Beispiel ist bei Produkten, wie etwa bei Toilette-Papier, Papierhandtüchern, Kosmetik-Tissue und anderen ähnlichen Produkten, eine hohe Naßfestigkeit eine wünschenswerte Eigenschaft. Somit ist es oft erwünscht, dem Papiermachereintrag chemische Substanzen zuzusetzen, die in der Fachwelt als "Naßfestigkeits"-Harze bekannt sind.
Eine allgemeine Abhandlung über die Arten von Naßfestigkeitsharzen, die in der Papierindustrie verwendet werden, kann in der TAPPI Monograph Serie Nr. 29, Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965) gefunden werden. Die am meisten eingesetzten Naßfestigkeitsharze haben im allgemeinen kationischen Charakter. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, von denen sich ergeben hat, daß sie von besonderer Verwendbarkeit sind. Geeignete Arten solcher Harze sind 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, beschrieben. Eine Handelsquelle für verwendbare Polyamid-Epichlorhydrin-Harze ist Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware, die solche Harze unter der Marke Kymene 557H auf den Markt bringt.
Auch Polyacrylamid-Harze erwiesen sich als verwendbare Naßfestigkeitsharze. Diese Harze sind 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., beschrieben. Eine Handelsquelle für Polyacrylamid-Harze ist American Cyanamid Co. in Stanford, Connecticut, die ein solches Harz unter der Marke Parez 631 NC auf den Markt bringt.
Noch weitere wasserlösliche kationische Harze, die ihren Einsatz in dieser Erfindung finden, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Die üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und an Stickstoff gebundene Methylolgruppen. Harze vom Polyethylenimin-Typ können ebenso in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Zusätzlich dazu können Temporärnaßfestigkeitsharze, wie etwa Caldas (hergestellt von Japan Carlit) und CoBond 1000 (hergestellt von der National Starch and Chemical Company) in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es versteht sich, daß der Zusatz chemischer Verbindungen, wie der oben besprochenen Naßfestigkeits- und Temporärnaßfestigkeitsharze, zu dem Zellstoffeintrag wahlweise erfolgt und für die Umsetzung der vorliegenden Entwicklung in die Praxis nicht notwendig ist.
Im Verfahren der derzeitigen Erfindung werden die chemischen Papieradditive aufgebracht, nachdem die Tissue-Bahn getrocknet und gekreppt worden ist und sich vorzugsweise noch auf einer erhöhten Temperatur befindet. Es hat sich herausgestellt, daß der Zusatz mancher chemischer Papieradditive zu der Tissue-Bahn, bevor die Bahn getrocknet und gekreppt ist, zu einer Störung der Beschichtung des Trockners (d.h. Klebstoffbeschichtung auf dem Yankee-Trockner) führen kann und auch Inselbildung im Krepp und einen Verlust in der Blattkontrolle bewirken kann. Diese Probleme werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, bei welchem die chemischen Papieradditive auf die Bahn aufgebracht werden, nachdem die Bahn getrocknet und gekreppt worden ist. Vorzugsweise werden die chemischen Papieradditive auf die getrocknete und gekreppte Tissue-Bahn aufgebracht, bevor die Bahn auf eine Hauptwalze aufgerollt wird. Daher werden in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die chemischen Papieradditive auf eine heiße übertrocknete Tissue-Bahn aufgebracht, nachdem die Bahn gekreppt wurde, jedoch bevor sie durch die Kalanderwalzen wandert.
Die chemischen Papieradditive werden vorzugsweise aus einer wässerigen Lösung, Emulsion oder Suspension auf die heiße Übertragungsfläche aufgebracht. Die chemischen Papieradditive können auch in einer Lösung aufgebracht werden, die ein geeignetes, nicht-wässeriges Lösungsmittel enthält, in welcher sich das chemische Papieradditiv auflöst oder mit welcher das chemische Papieradditiv mischbar ist: zum Beispiel Hexan. Das chemische Papieradditiv kann in reiner Form oder, bevorzugter, emulgiert mit einem geeigneten oberflächenaktiven Emulgator angeliefert werden. Emulgierte chemische Papieradditive sind wegen der Einfachheit ihrer Aufbringung bevorzugt, da ein reines chemisches Papieradditiv in wässeriger Lösung gerührt werden muß, um eine Auftrennung in wässerige Phase und chemische Papieradditiv-Phase zu verhindern.
Das chemische Papieradditiv sollte auf die erhitzte Übertragungsfläche in einer makroskopisch gleichmäßigen Weise zum anschließenden Übertragen auf die Tissue-Papierbahn aufgebracht werden, sodaß im wesentlichen das ganze Blatt von der Wirkung des chemischen Papieradditivs profitiert. Im Anschluß an die Aufbringung auf die erhitzte Übertragungsfläche verdampft das Lösungsmittel vorzugsweise, indem es einan dünnen Film zurückläßt, der das chemische Papieradditiv enthält. Unter dünnem Film wird jede dünne Beschichtung, jeder Schleier oder Nebel auf der Übertragungsfläche verstanden. Dieser dünne Film kann in mikroskopischer Ansicht kontinuierlich, diskret oder gemustert sein, sollte jedoch makroskopisch gleichmäßig sein. In mikroskopischem Maßstab kann das chemische Papieradditiv in einer gleichmäßigen, zufälligen, diskreten, gemusterten, kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Weise verteilt sein. Das Aufbringen des chemischen Papieradditivs auf die Tissue-Papierbahn sowohl in kontinuierlicher als auch in gemusterter Verteilung liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung und entspricht den obigen Kriterien. In gleicher Weise kann das Papieradditiv an einer Seite der Tissue-Bahn allein oder an beiden Seiten aufgebracht werden.
Verfahren des makroskopisch gleichmäßigen Aufbringens des chemischen Papieradditivs auf die heiße Übertragungsfläche umfassen Sprühen und Tiefdruck. Das Sprühen erwies sich als wirtschaftlich und für eine genaue Kontrolle hinsichtlich Quantität und Verteilung des chemischen Papieradditivs geeignet, weshalb es am meisten bevorzugt wird. Vorzugsweise wird eine wässerige Mischung, die ein emulgiertes chemisches Papieradditiv enthält, von der Übertragungsfläche auf die getrocknete, gekreppte Tissue-Bahn hinter dem Yankee-Trockner und vor der Hauptwalze aufgebracht.
Fig. 1 erläutert ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen des chemischen Papieradditivs auf die Tissue-Bahn. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wandert eine nasse Tissue-Bahn 1 auf einem Trägergewebe 14 an der Umkehrwalze 2 vorbei und wird durch die Wirkung der Druckwalze 3 auf den Yankee-Trockner 5 übertragen, während das Trägergewebe 14 bis jenseits der Umkehrwalze 16 weiterwandert. Die Papierbahn wird klebend an der zylindrischen Oberfläche des Yankee-Trockners 5 mit Hilfe eines Klebemittels befestigt, das durch einen Sprühapplikator 4 aufgebracht wird. Die Trocknung wird durch den dampfbeheizten Yankee-Trockner 5 und durch heiße Luft vervollständigt, die durch nicht dargestellte Mittel erhitzt und durch eine Trockenhaube 6 zirkulieren gelassen wird. Die Bahn wird dann trocken von dem Yankee- Trockner 5 mit Hilfe einer Abstreifklinge 7 gekreppt, worauf sie als gekrepptes Papierblatt 15 bezeichnet wird. Eine wässerige Mischung, die eine emulgierte chemische Papieradditiv-Verbindung enthält, wird auf eine obere erhitzte Übertragungsfläche, die als obere Kalanderwalze 10 bezeichnet wird, und/oder auf eine untere erhitzte Übertragungsfläche, die als untere Kalanderwalze 11 bezeichnet, mittels Sprühapplikatoren 8 und 9 besprüht, in Abhängigkeit davon, ob das chemische Papieradditiv an beiden Seiten der Tissue-Bahn oder nur an einer Seite aufgebracht werden soll. Das Papierblatt 15 kommt dann mit den heißen Übertragungsflächen 10 und 11 in Kontakt, nachdem ein Teil des Lösungsmittels abgedampft wurde. Die behandelte Bahn wandert dann über einen Teil des Umfangs einer Haspel 12 und wird dann auf die Hauptwalze 13 aufgerollt. Eine Einrichtung, die zum Aufsprühen von Flüssigkeiten, die chemische Papieradditive enthalten, auf heiße Übertragungsflächen geeignet ist, umfaßt Luftzerstäubungsdüsen mit Außenmischer, wie etwa die 2 mm-Düse, die von V.I.B. Systems, Inc., Tucker, Georgia, erhältlich ist. Eine Einrichtung, die zum Aufdrucken von Flüssigkeiten, die chemische Papieradditive enthalten, auf heiße Übertragungsflächen geeignet ist, umfaßt Rotations- oder flexographische Drucker.
Ohne daß gewünscht wird, die vorliegende Erfindung durch eine Theorie oder auf andere Weise einzuschränken, wird die folgende Beschreibung von typischen Verfahrensbedingungen, die während des Papiermachervorgangs angetroffen werden, sowie deren Einwirkung auf das in dieser Erfindung beschriebene Verfahren angegeben. Der Yankee-Trockner hebt die Temperatur des Tissue- Blattes an und entfernt die Feuchtigkeit. Der Dampfdruck im Yankee ist in der Größenordnung von 750 kPa (110 PSI). Dieser Druck reicht aus, um die Temperatur des Zylinders auf etwa 173ºC anzuheben. Die Temperatur des Papiers am Zylinder wird angehoben, wenn das Wasser in dem Blatt entfernt wird. Die Temperatur des Blattes, wenn es die Abstreifklinge verläßt, kann höher als 120ºC sein. Das Blatt wandert durch den Raum zum Kalander und zur Haspel und verliert einen Teil seiner Wärme. Die Temperatur des Papiers, das auf die Haspel aufgerollt wurde, wird gemessen, um in der Größenordnung von 65ºC zu sein. Gegebenenfalls kühlt das Papierblatt auf Raumtemperatur ab. Das kann, in Abhängigkeit von der Größe der Papierrolle, einen Zeitraum von Stunden bis zu Tagen erfordern. Wenn das Papier abkühlt, absorbiert es auch Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Wie zuvor erwähnt, hängt der Feuchtigkeitsgehalt in dem Blatt mit der Blatt-Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Umgebung zusammen, in der sich das Papier befindet. Zum Beispiel beträgt der Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt eines unter Standard- Testbedingungen von 23ºC und 50 % RH befindlichen Blattes etwa 7 %. Ein Anheben des Feuchtigkeitsgehalts des Blattes auf über 7 % kann eine schädliche Wirkung auf die Reißfestigkeit des Papiers haben. Zum Beispiel kann ein Feuchtigkeitsanstieg auf 9 % die Ursache dafür sein, daß die Reißfestigkeit des Papiers um bis zu 15 % absinkt.
Ein sehr überraschendes Merkmal von chemischen Weichmachern, wie etwa Polysiloxan, ist deren Fähigkeit, die Weichheit bei sehr niedrigen Mengen an der Oberfläche des Papiers zu verbessern. Der chemische Weichmacher muß jedoch ziemlich gleichmäßig auf der Papieroberfläche verteilt sein, damit der Konsument die verbesserte Weichheit wahrnimmt. Vom Standpunkt des Verfahrens her gab es früher keine zufriedenstellende Methode zum gleichmäßigen Aufbringen geringer Mengen eines chemischen Weichmachers auf eine Papierbahn, die mit einer hohen Geschwindigkeit wanderte. Gurtgeschwindigkeiten von 700 bis 1000 Metern/Minute (25 bis 40 Meilen/Stunde) sind in modernen Hochgeschwindigkeits-Papiermaschinen an der Tagesordnung. Bahnen, die mit diesen Geschwindigkeiten wandern, haben im allgemeinen an ihrer Oberfläche eine Luftgrenzschichte. Ein Verfahren zum Aufbringen geringer Mengen von Flüssigkeiten besteht darin, ein Sprühsystem zu verwenden und die Drücke von Luft und/oder Flüssigkeit einzustellen. Zum Beispiel könnte man durch Verwendung von hohen Luftdrücken auf niedrige Strömungsraten gehen. Das bewirkt im allgemeinen extrem kleine Teilchen. Es ist schwierig, diesen kleinen Teilchen ein ausreichendes Moment zu verleihen, damit sie die Luftgrenzschichte, die an der Oberfläche der sich schnell bewegenden Papierbahn wandert, durchdringen können. Wenn man weiters die Teilchengröße des Sprühfluids anhebt, sodaß es die Luftgrenzschichte bei niedrigen Strömungsraten durchdringen kann, wird die Oberflächenbeschichtung ungleichmäßig.
Ein allgemein verwendetes Verfahren zum Aufbringen geringer Mengen eines aktiven Materials besteht darin, dieses Material zuerst mit einem Lösungsmittel zu verdünnen. Die Sprühsysteme können dann so eingestellt werden, daß sie größere Teilchengrößen bei höheren Strömungsraten liefern. Die größeren Teilchen können die Luftgrenzschichte durchdringen. Jedoch ist man nun mit dem Problem konfrontiert, das Lösungsmittel aus dem Papier entfernen zu müssen. Im allgemeinen werden in der Papierherstellung keine flüchtigen organischen Lösungsmittel verwendet, da sie die Gefahr von Feuer und Umweltproblemen ergeben können. Wasser kann als ein Lösungsmittel für wasserlösliche Papieradditive verwendet werden. Wasser kann auch als ein Lösungsmittel oder noch besser als ein Verdünnungsmittel für die nicht-wasserlöslichen Papieradditive, wie etwa organische Öle, Polymere und Polysiloxane, verwendet werden, wenn das nicht-wasserlösliche Papieradditiv, wie etwa ein Polysiloxan, zuerst mit einem geeigneten oberflächenaktiven System emulgiert wird. Wasser stellt zwar nicht die gleichen Verfahrensrisken dar wie ein organisches Lösungsmittel, es kann jedoch das Produkt abbauen und einen Verlust in Krepp- und/oder Reißfestigkeit bewirken. Außerdem muß das Wasser aus dem Papier abgetrennt werden.
Eine Abhilfe für das Wasserproblem ist es, auf das Papier ein verdünntes chemisches Papieradditiv aufzubringen, während dieses übertrocknet ist. Die dem Papier gleichzeitig mit dem chemischen Papieradditiv bei diesem Verfahren zugesetzte Menge Wasser ist in der Regel geringer als die Wassermenge, die das Papier normalerweise beim Abkühlen auf Raumtemperatur aus der Atmosphäre aufnehmen würde. Somit ist keine weitere Trocknung erforderlich und es tritt durch den Zusatz des Wassers kein Verlust an Reißfestigkeit auf. Jedoch ist die wässerige Lösung imstande, das gesamte Blatt zu durchdringen, wodurch der Wirkstoff sich in das Innere des Blattes verteilt, statt an der Oberfläche des Papiers zu bleiben, wo er am wirkungsvollsten ist. Außerdem ist dieses Verfahren auf ein übertrocknetes Blatt beschränkt, was die Anwendung auf das Papier während eines Umwandlungsverfahrens (ein Verfahren außerhalb der Papiermaschine) schwierig macht, ohne daß ein zusätzlicher Trocknungsschritt bei dem Verfahren durchgeführt wird. Eine weitere Einschränkung dieses Verfahrens besteht in dem begrenzten Verdünnungsbereich und dem begrenzten Anwendungsbereich der Emulsion des chemischen Papieradditivs, die durch die Eigenschaften der Emulsion auferlegt werden (d.h. hohe Konzentrationen neigen zu hohen Viskositäten, während niedrige Konzentrationen die auf das Blatt aufgesprühte Wassermenge erhöhen).
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor beschriebenen Probleme, indem zuerst eine verdünnte Lösung von wasserlöslichem chemischen Papieradditiv oder emulgiertem nicht-wasserlöslichen chemischen Papieradditiv auf eine heiße Übertragungsfläche aufgesprüht und das Lösungsmittel aus der Lösung des chemischen Papieradditivs vor der Übertragung auf die trockene Bahn abgedampft wird.
Für beispielhafte Zwecke ist eine typische im Handel erhältliche Silikonemulsion als chemischer Weichmacher das Konditioniermittel Dow Corning Q2-7224, das von der Dow Corning Corporation auf den Markt gebracht wird. Dieses Material enthält im allgemeinen etwa 35 Gew.% eines aminofunktionellen Polysiloxans in Wasser emulgiert. Diese Zusammensetzung einer Silikonemulsion wird mit Wasser auf weniger als etwa 20 % Konzentration, bezogen auf Gewicht, verdünnt, bevor sie auf die erhitzte Übertragungsfläche aufgebracht wird. Bevorzugter werden Emulsionen von chemischen Papieradditiven, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zuerst mit Wasser auf weniger als etwa 15 % Konzentration, bezogen auf das Gewicht, verdünnt, bevor sie auf die Übertragungsfläche aufgebracht werden.
Beispielhafte Materialien, die für die erhitzten Übertragungsflächen geeignet sind, sind u.a. Metall (z.B. Stahl, rostfreier Stahl und Chrom), Nicht-Metall (z.B. geeignete Polymere, Keramik, Glas) und Gummi.
Wenn eine verdünnte Silikonemulsion des oben beschriebenen Typs auf die heiße Übertragungsfläche, in diesem Fall auf eine Kalanderwalze aus Stahl, aufgesprüht wurde, war es besonders überraschend zu entdecken, daß wenig oder kein Wasser durch dieses Verfahren auf die Papierbahn übertragen wurde. Tatsächlich wurde bei einem Satz von Verfahrensbedingungen erwartet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Blattes von einem Grundwert von 4 % nach dem Sprühen auf 5 % ansteigen würde. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Feuchtigkeitsgehalt überhaupt nicht anstieg, während der Silikongehalt in der Bahn auf seine erwartete Konzentration anstieg. Es war weiters überraschend herauszufinden, daß ein Versuch zur Steigerung der Blattfeuchtigkeit um 3,5 % (d.h. Anhebung der Blattfeuchtigkeit von 4 auf 7,5 %) nur zu einem Anstieg der Feuchtigkeit um 0,7 % führte, das heißt, daß der gemessene Feuchtigkeitsgehalt nur 4,7 % betrug.
Das ist besonders überraschend, da die Walzentemperatur in der Größenordnung von 80ºC liegt (20ºC unterhalb des Siedepunkts von Wasser) und die Zeit zwischen dem Punkt der Aufbringung und dem Punkt der Übertragung in der Größenordnung von 0,1 Sekunden liegt. Es war überraschend festzustellen, daß unter diesen Bedingungen mehr als 50 % des Wassers von der Walze abgedampft wurden, wobei ein dünner Film einer Polysiloxanemulsion zurückblieb. Es wurde berechnet, daß dieser dünne Film eine Dicke in der Größenordnung von 0,25 x 10&supmin;&sup6; Metern (10&supmin;&sup6; Meter = 1 Mikron) hatte. Die Filme der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine Dicke von weniger als etwa 10 x 10&supmin;&sup6; Meter (10 Mikron) und bevorzugter von weniger als etwa 1 x 10&supmin;&sup6; Meter (1 Mikron).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn mindestens etwa 50 %, bevorzugter mindestens etwa 80 %, des Wassers von der verdünnten Lösung des chemischen Papieradditivs, das auf die erhitzte Übertragungsfläche aufgebracht wurde, verdampft werden, bevor sie auf die trockene Tissue-Bahn übertragen wird. Dadurch bleibt ein Film mit einer berechneten Dicke von etwa 0,075 x 10&supmin;&sup6; Metern (0,075 Mikron) zurück. Am bevorzugtesten werden mehr als etwa 95 % des Wassers aus der Lösung auf der erhitzten Übertragungsfläche verdampft, wodurch ein Film mit einer berechneten Dicke von etwa 0,05 x 10&supmin;&sup6; Metern (0,05 Mikron) zur Übertragung auf die Papierbahn zurückbleibt.
Die Temperatur der erhitzten Übertragungsfläche liegt vorzugsweise unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels. Wenn somit das Lösungsmittel Wasser ist, sollte die Temperatur der erhitzten Übertragungsfläche unterhalb von 100ºC liegen. Vorzugsweise liegt die Temperatur zwischen 50ºC und 90ºC, bevorzugter zwischen 70ºC und 90ºC, wenn Wasser als das Lösungsmittel verwendet wird.
Die Hitze an der Übertragungsfläche kann auch eine Herabsetzung der Viskosität des chemischen Papieradditivs verursachen, wodurch dessen Fähigkeit, sich zu einem dünnen Film auf der Übertragungsfläche zu verteilen, gesteigert wird. Dieser Film wird dann auf die Oberfläche der Papierbahn übertragen, indem die Bahn mit der Übertragungsfläche in Kontakt gebracht wird. Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß die Wirksamkeit der Übertragung des chemischen Papieradditivs auf die Bahn ziemlich hoch ist. Wirkungsgrade im Bereich von 40 % bis 80 % sind die Regel, bezogen auf den Ausstoß der Sprühdüsen auf die Übertragungsfläche und die an der Papierbahn gemessene Menge. Außerdem ist dieses Verfahren nicht auf übertrocknetes Papier beschränkt. In Abhängigkeit von der durch die heiße Übertragungsfläche aus der Sprühmischung entfernten Wassermenge ist das hierin beschriebene Verfahren dazu imstande, chemische Papieradditive in gleicher Weise auf äquilibriertes trockenes Papier zu übertragen. Jedoch ist die Aufbringung auf eine heiße übertrocknete Bahn bevorzugt, um sicherzustellen, daß nicht irgendein Restwasser in dem Film irgendwelche Papiereigenschaften stört.
Ein zusätzlicher Vorteil beim Aufbringen der Lösung des chemischen Papieradditivs auf eine heiße übertrocknete Bahn liegt darin, daß die herabgesetzte Viskosität der Lösung dazu beiträgt sicherzustellen, daß die Lösung gleichmäßig über die Oberfläche der Bahn aufgebracht wird. (Es wird angenommen, daß die Lösung mit der niedrigen Viskosität beweglicher ist).

CHEMISCHE PAPIERADDITIVE

Die chemischen Papieradditive zur Verwendung in dem verbesserten Verfahren der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Festigkeitsadditiven, Saugfähigkeitsadditiven, weichmachenden Additiven, ästhetisch wirkenden Additiven und Mischungen hievon ausgewählt. Jede dieser Additiv-Arten wird nachstehend besprochen.

A) Festigkeitsadditive

Das Festigkeitsadditiv wird aus der aus Dauernaßfestigkeitsharzen, Temporärnaßfestigkeitsharzen, Trockenfestigkeitsharzen und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt.
Wenn Dauernaßfestigkeit gewünscht wird, kann das chemische Papieradditiv aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien-Latices; unlöslich gemachter Polyvinylalkohol; Harnstoff-Formaldehyd; Polyethylenimin; und Chitosan-Polymere. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, die sich als besonders gut verwendbar erwiesen haben. Geeignete Arten solcher Harze sind 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, beide ausgegeben an Keim, beschrieben. Eine Handelsquelle für brauchbare Polyamid- Epichlorhydrin-Harze ist Hercules Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Marke Kymene 557H auf den Markt bringt.
Polyacrylamid-Harze erwiesen sich ebenso als Naßfestigkeitsharze brauchbar. Diese Harze sind 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., beschrieben. Eine Handelsquelle von Polyacrylamid-Harzen ist American Cyanamid Co. in Stanford, Connecticut, die ein. solches Harz unter der Marke Parez 631 NC auf den Markt bringt.
Noch weitere wasserlösliche kationische Harze, die in dieser Erfindung Anwendung finden, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Die üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind stickstoffhaltige Gruppen, wie Aminogruppen und Methylolgruppen, die an Stickstoff gebunden sind. Harze vom Typ Polyethylenimin können auch in der vorliegenden Erfindung Anwendung finden.
Wenn Temporärnaßfestigkeit gewünscht wird, kann das chemische Papieradditiv aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Kationische Harze auf der Basis Dialdehyd- Stärke (wie etwa Caldas, hergestellt von Japan Carlet, oder Cobond 1000, hergestellt von National Starch); Dialdehyd-Stärke; und/oder das in der US-A-4,981.557, ausgegeben am 1. Jänner 1991 an Bjorkquist, beschriebene Harz.
Wenn Trockenfestigkeit gewünscht wird, kann das chemische Papieradditiv aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Polyacrylamid (wie etwa Kombinationen von Cypro 514 und Accostrength 711, hergestellt von American Cyanamid in Wayne, N.J.); Stärke (wie etwa Maisstärke oder Kartoffelstärke); Polyvinylalkohol (wie etwa Airvol 540, hergestellt von Air Products Inc. in Allentown, PA); Guar- oder Locustbohnengummi; Polyacrylat-Latices; und/oder Carboxymethylzellulose (wie etwa Aqualon CMC-T von Aqualon Co.; Wilmington, DE). Im allgemeinen ist eine geeignete Stärke zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis durch Wasserlöslichkeit und Hydrophilie charakterisiert. Beispielhafte Stärkematerialien inkludieren Maisstärke und Kartoffelstärke, wobei Wachsmaisstärke, die industriell als Amioca-Stärke bekannt ist, besonders bevorzugt ist. Amioca-Stärke unterscheidet sich von üblicher Maisstärke dadurch, daß sie vollständig aus Amylopectin besteht, während übliche Maisstärke sowohl Amylopectin als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Merkmale von Amioca-Stärke sind weiters beschrieben in "Amioca - 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, wobei die körnige Form bevorzugt ist. Die Stärke ist vorzugsweise ausreichend gekocht, um ein Quellen der Körner hervorzurufen. Bevorzugter ist es, wenn die Stärkekörner, etwa durch Kochen, bis zu einem Punkt knapp vor der Dispersion des Stärkekorns gequollen sind. Derartig stark gequollene Stärkekörner werden als "vollständig gekocht" bezeichnet. Die Bedingungen für die Dispersion im allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärkekörner, dem Kristallinitätsgrad der Körner und der Menge an vorliegender Amylose variieren. Vollständig gekochte Amioca- Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen Aufschlämmung von Stärkekörnern mit etwa 4 % Konsistenz auf etwa 190ºF (etwa 88ºC) während eines Zeitraums zwischen etwa 30 und etwa 40 Minuten hergestellt werden. Andere beispielhafte Stärkematerialien, die verwendet werden können, umfassen modifizierte kationische Stärken, wie solche, die durch stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und an Stickstoff gebundende Methylolgruppen, modifiziert und von der National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) erhältlich sind. Derartige modifizierte Stärkematerialien wurden bisher in erster Linie als ein Additiv zum Zellstoffeintrag verwendet, um Naß- und/oder Trockenfestigkeit zu steigern. Wenn sie jedoch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durch Aufbringen auf eine übertrocknete Tissue-Bahn aufgebracht werden, können sie eine verminderte Wirkung hinsichtlich der Naßfestigkeit im Verhältnis zur Zugabe der gleichen modifizierten Stärkematerialien am nassen Ende aufweisen. Wenn man bedenkt, daß solche modifizierten Stärkematerialien teurer sind als unmodifizierte Stärken, so sind die letzteren im allgemeinen bevorzugt. Diese Naß- und Trockenfestigkeitsharze können zu dem Zellstoffeintrag, zusätzlich zur Tatsache, daß sie bei dem in dieser Erfindung beschriebenen Verfahren zugegeben werden, zugesetzt werden. Es versteht sich, daß die Zugabe chemischer Verbindungen, wie etwa der oben besprochenen Naßfestigkeits- und Temporärnaßfestigkeitsharze, zu dem Zellstoffeintrag wahlweise erfolgt und für die Umsetzung der vorliegenden Entwicklung in die Praxis nicht notwendig ist.
Für Zwecke dieser Erfindung wird das Festigkeitsadditiv vorzugsweise in einer wässerigen Lösung auf die erhitzte Übertragungswalze aufgebracht. Aufbringungsverfahren umfassen die gleichen, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf die Aufbringung anderer chemischer Additive beschrieben sind, wobei Aufsprühen bevorzugt ist; und Aufdrucken weniger bevorzugt ist. Das Festigkeitsadditiv kann auf die Tissue-Papierbahn allein, gleichzeitig mit, vor oder anschließend an die Zugabe von Weichmacher-, Saugfähigkeits- und/oder ästhetisch wirkenden Additiven aufgebracht werden. Mindestens eine wirksame Menge eines Festigkeitsadditivs, vorzugsweise Stärke, wird auf das Blatt aufgebracht, um Fusselkontrolle und gleichzeitige Festigkeitssteigerung beim Trocknen im Verhältnis zu einem sonst identischen Blatt, das jedoch nicht mit einem Binder behandelt wurde, zu erreichen. Vorzugsweise werden zwischen etwa 0,01 % und etwa 2,0 % Festigkeitsadditiv in dem getrockneten Blatt, berechnet auf der Basis des Trockenfasergewichts, zurückgehalten; und bevorzugter werden zwischen etwa 0,1 % und etwa 1,0 % Festigkeitsadditiv-Material, bevorzugt auf Stärkebasis, zurückgehalten.

B) Weichmacheradditive

Die chemischen Weichmacheradditive werden aus der aus Gleitmitteln, Plastifikatoren, kationischen Debondern, nicht- kationischen Debondern und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt. Debonder, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind, sind nicht-kationisch; und noch bevorzugter sind nicht-ionische Surfactants. Es können jedoch auch kationische Surfactants verwendet werden. Nicht-kationische Surfactants umfassen anionische, nicht-ionische, amphotäre und zwitterionische Surfactants. Bevorzugt ist das Surfactant im wesentlichen in situ nicht migrierend, nachdem das Tissue-Papier hergestellt wurde, damit Veränderungen in den Eigenschaften des Tissue-Papiers nach der Herstellung, die sonst durch den Einschluß von Surfactants bewirkt würden, im wesentlichen vermieden werden. Das kann zum Beispiel durch die Verwendung von Surfactants erreicht werden, deren Schmelztemperaturen höher sind als die Temperaturen, die üblicherweise während der Lagerung, des Transports, des Verkaufs und der Verwendung von Ausführungsformen des erfindungsgemaßen 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 die Tissue-Papierbahnen aufgebracht wird, um die oben erwähnten Vorteile hinsichtlich Weichheit/Griff zu bewirken, reicht, auf der Basis eines konstanten Griffs für das Endprodukt, von der minimal wirksamen Menge, die zur Verleihung eines solchen Vorteils notwendig ist, bis zu etwa 2 %: vorzugsweise werden zwischen etwa 0,01 % und etwa 2 % nicht-kationisches Surfactant von der Bahn zurückgehalten; bevorzugter zwischen etwa 0,05 % und etwa 1,0 %; und am bevorzugtesten zwischen etwa 0,05 % und etwa 0,3 %. Die Surfactants haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische Surfactants sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispielhafte nicht-ionische Surfactants sind Alkylglycoside, inklusive Alkylglycosid-Ester, wie etwa Crodesta SL-40, das von Croda Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglycosid-Ether, wie sie in der US-A-4,011.389, ausgegeben am 8. März 1977 an W. K. Langdon et al., beschrieben sind; alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa Pegosperse 200 ML, erhältlich von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT); alkylpolyethoxylierte Ether und Ester wie etwa Neodol 25-12, erhältlich von Shell Chemical Co.; Sorbitanester, wie etwa Span 60 von ICI America, Inc., ethoxylierte Sorbitanester, propoxylierte Sorbitanester, gemischte ethoxylierte/propoxylierte Sorbitanester und polyethoxylierte Sorbitanalkohole, wie etwa Tween 60, ebenso von ICI America, Inc.. Alkylpolyglycoside sind für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.
Das Surfactant kann auf die heiße Übertragungsfläche durch Aufsprühen, Tiefdruck oder Flexodruck aufgebracht werden. Jedes Surfactant, das sich von dem Surfactant-Material zur Emulgierung des chemischen Papieradditivs unterscheidet, wird hierin im folgenden als "Surfactant" bezeichnet und jedes als Emulgierbestandteil der emulgierten chemischen Papieradditive vorliegende Surfactant wird im folgenden hierin als "Emulgiermittel" bezeichnet. Das Surfactant kann auf das Tissue- Papier allein oder gleichzeitig mit, nach oder vor anderen chemischen Papieradditiven aufgebracht werden. In einem typischen Verfahren, wenn ein anderes Additiv vorliegt, wird das Surfactant auf eine übertrocknete Bahn gleichzeitig mit dem (den) anderen Additiv(en) aufgebracht. Es kann auch wünschenswert sein, ein Debonder-haltiges Tissue-Papier mit einer relativ geringen Menge eines Binders zur Fusselkontrolle und/oder zur Steigerung der Reißfestigkeit zu behandeln. Wie der Ausdruck "Binder" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf die verschiedenen in der Fachwelt bekannten Naß- und Trockenfestigkeitsadditive. Der Binder kann auf das Tissue-Papier gleichzeitig mit, nach oder vor dem Debonder und einer Saughilfe, wenn diese verwendet werden, aufgebracht werden. Vorzugsweise werden die Binder auf die übertrockneten Tissue-Bahnen gleichzeitig mit dem Debonder aufgebracht (d.h. der Binder ist in der verdünnten Debonder-Lösung, die auf die erhitzte Übertragungsfläche aufgebracht wird, enthalten).
Wenn ein chemischer Weichmacher erwunscht ist, der in erster Linie durch Verleihung eines Gleitgefühls wirkt, kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Organische Materialien (wie etwa Mineralöl oder Wachse, wie etwa Paraffin oder Carnauba, oder Lanolin); und Polysiloxane (wie etwa die in der US-A-5,059.282, ausgegeben an Ampulski, beschriebenen Verbindungen). Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß geringe Mengen von auf heiße übertrocknete Tissue-Papierbahnen aufgebrachtem Polysiloxan ein weichgemachtes, seidiges flanellartiges nicht-fettiges Gefühl des Tissue-Papiers ohne Hilfe zusätzlicher Substanzen, wie etwa von Ölen oder Lotionen, bewirken. Wichtig ist, daß diese Vorteile für viele Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit hoher Benetzbarkeit innerhalb der für die Anwendung als Toilette-Papier erwünschten Bereiche erreicht werden können. Vorzugsweise enthält Tissue-Papier, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit Polysiloxan behandelt ist, 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 ist, durch einen derart niedrigen Gehalt an Polysiloxan wesentliche Vorteile hinsichtlich Weichheit und Seidigkeit erhalten kann. Im allgemeinen kann Tissue-Papier mit weniger als etwa 0,75 % Polysiloxan, vorzugsweise weniger als etwa 0,5 %, deutliche Steigerungen in Weichheit und Seidigkeit und flanellartiger Qualität aufweisen und dennoch zur Verwendung als Toilette- Papier ausreichend benetzbar bleiben, ohne daß der Zusatz von Surfactant notwendig wäre, um irgendeine negative Wirkung auf die Benetzbarkeit, die von dem Polysiloxan herrührt, wettzumachen.
Die minimale Menge Polysiloxan, die von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden soll, ist mindestens eine wirksame Menge, um dem Papier einen griffmäßigen Unterschied in Weichheit oder Seidigkeit oder flanellartiger Qualität zu verleihen. Die minimale wirksame Menge kann in Abhängigkeit von der speziellen Art des Blattes, dem Verfahren der Aufbringung, der speziellen Art des Polysiloxans und davon variieren, ob das Polysiloxan durch Stärke, Surfactant oder andere Additive oder Behandlungen ergänzt ist. Ohne den Bereich verwendbarer 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 Tissue-Papier zurückgehalten. Vorzugsweise wird eine Polysiloxanmenge, die zur Verleihung einer mit dem Tastsinn erfaßbaren Weichheit ausreicht, gleichmäßig an beiden Oberflächen des Tissue-Papiers aufgebracht: d.h. an den nach außen gerichteten Oberflächen der Fasern im Oberflächenbereich. Wenn Polysiloxan an einer Oberfläche des Tissue-Papiers aufgebracht wird, wird im allgemeinen ein Teil desselben zumindest teilweise in das Innere des Tissue-Papiers eindringen. Jedoch wird vorzugsweise das Polysiloxan auf beide Seiten des Tissue-Papiers aufgebracht um zu gewährleisten, daß beide Oberflächen die Vorteile des Polysiloxans verliehen bekommen. Zusätzlich zu der Behandlung von Tissue-Papier mit Polysiloxan nach obiger Beschreibung wurde es als wünschenswert befunden, dieses Tissue- Papier auch mit einem Saugfähigkeitsadditiv zu behandeln. Dies erfolgt zusätzlich zu jedem oberflächenaktiven Material, das als Emulgiermittel für das Polysiloxan anwesend sein kann. In manchen Fällen hat es sich auch als wünschenswert erwiesen, das Polysiloxan aus der Additivlösung wegzulassen und das Tissue- Papier mit oberflächenaktivem Material allein zu behandeln, um Benetzung und/oder Weichheit zu verbessern. Tissue-Papier, das mehr als etwa 0,3 % Polysiloxan enthält, wird vorzugsweise mit Surfactant behandelt, wenn es für Verwendungen gedacht ist, bei welchen hohe Benetzbarkeit erwünscht ist. Am bevorzugtesten ist es, wenn ein nicht-kationisches Surfactant auf die heiße übertrocknete Tissue-Papierbahn aufgebracht wird, um einen zusätzlichen Vorteil hinsichtlich der Weichheit, bezogen auf eine konstante Zugfestigkeitsbasis, wie zuvor besprochen, zu erreichen. Die Menge an Surfactant, die erforderlich ist, um die Hydrophilie auf ein gewünschtes Maß zu steigern, hängt von der Art und der Menge des Polysiloxans und der Art des Surfactants ab. Als eine allgemeine Richtlinie wird jedoch angenommen, daß zwischen etwa 0,01 % und etwa 2 % Surfactant, die auf dem Tissue-Papier zurückgehalten werden, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 % und etwa 1,0 %, ausreichen, um genügend hohe Benetzbarkeit für die meisten Anwendungen, inklusive für Toilette-Papier, bei Polysiloxanmengen von etwa 0,75 % oder weniger zu bewirken.
Wenn ein chemischer Weichmacher, der in erster Linie durch Plastifizierung der Struktur wirkt, gewünscht wird, kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyethylenglykol (wie etwa PEG 400); Dimethylamin; und/oder Glyzerin.
Wenn ein kationischer chemischer Weichmacher, der in erster Linie durch Debonding wirkt, gewünscht wird, kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Kationische quaternäre Verbindungen (wie etwa Dihydrierter-Talg- Dimethylammoniummethylsulfat (DTDMAMS) oder Dihydrierter-Talg- Dimethylammoniumchlorid (DTDMAC), die beide von der Sherex Corporation in Dudlin, OH, hergestellt werden; Berocel 579 (hergestellt von Eka Nobel in Stennungsund, Schweden); Materialien, die in der US-A-4,351.699 und in der US-A- 4,447.294, ausgegeben an Osborn, beschrieben sind; und/oder Diester-Derivate von DTDMAMS oder DTDMAC.)

C) Saugfähigkeitsadditive

Wenn eine Saughilfe erwünscht ist, die die Sauggeschwindigkeit erhöht, so kann diese aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyethoxylate (wie etwa PEG 400); alkylethoxylierte Ester (wie etwa Pegosperse 200 ML von Lonza Inc.); alkylethoxylierte Alkohole (wie etwa Neodol ); alkylpolyethoxylierte Nonylphenole (wie etwa Igepal CO, hergestellt von Rhone-Poulenc/GAF) und/oder Materialien, die in der US-A-4,959.125 und in der US-A-4,940.513, ausgegeben an Spendel, beschrieben sind. In jenen Fällen, wo der oberflächenaktive Debonder-Weichmacher die Benetzung herabsetzt, kann ein Netzmittel, z.B. ein zweites Surfactant, der Auftragslösung zugesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Sorbitanstearatester mit einem alkylpolyethoxylierten Alkohol gemischt werden, um ein weiches benetzbares Papier herzustellen.
Wenn eine Saughilfe gewünscht wird, die die Sauggeschwindigkeit herabsetzt, so kann diese aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Alkylketendimere (wie etwa Aquapel 360XC Emulsion, hergestellt von Hercules Inc., Wilmington, DE.); Fluorcarbone (wie etwa Scotch Guard von 3M in Minneapolis, MN).
Das Saugfähigkeitsadditiv kann allein oder in Kombination mit einem Festigkeitsadditiv verwendet werden. Festigkeitsadditive auf Stärkebasis erwiesen sich als die bevorzugten Binder zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise wird das Tissue-Papier mit einer wässerigen Stärkelösung behandelt und, wie zuvor erwähnt, wird das Blatt zum Zeitpunkt der Aufbringung übertrocknet. Zusätzlich zur Herabsetzung der Fusselbildung in dem fertigen Tissue- Papierprodukt verleihen geringe Mengen Stärke auch eine bescheidene Verbesserung der Reißfestigkeit des Tissue-Papiers ohne Pappeartigkeit (d.h. Steifheit) zu bewirken, wie sie durch Zugaben hoher Stärkemengen hervorgerufen wird. Dadurch wird auch Tissue-Papier bereitgestellt, das ein verbessertes Verhältnis von Festigkeit/Weichheit im Vergleich zu Tissue-Papier hat, das durch übliche Methoden zur Steigerung der Reißfestigkeit verfestigt wurde: zum Beispiel Blätter mit erhöhter Reißfestigkeit durch erhöhte Mahlung des Zellstoffs; oder durch den Zusatz anderer Trockenfestigkeitsadditive. Dieses Ergebnis ist besonders überraschend, da Stärke üblicherweise zum Aufbau von Festigkeit auf Kosten der Weichheit bei Anwendungen verwendet wurde, wo Weichheit kein wichtiges Merkmal ist: zum Beispiel bei Pappe. Zusätzlich dazu und nebenbei gesagt, wurde Stärke als ein Füllstoff für Druck- und Schreibpapier zur Verbesserung der Oberflächenbedruckbarkeit verwendet.

D) Ästhetisch wirkende Additive

Wenn ein ästhetisch wirkendes Additiv gewünscht wird, kann dieses aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Tinten; Farbstoffe; Parfums; Opazitätsmittel (wie etwa TiO&sub2; oder Kalziumcarbonat), optische Aufheller und Mischungen hievon.
Die ästhetischen Merkmale des Papiers können ebenso durch Verwendung des in dieser Erfindung beschriebenen Verfahrens verbessert werden. Tinten, Farbstoffe und/oder Parfums werden vorzugsweise zu dem Auftragsfluid, das in der Folge auf die heiße Übertragungswalze aufgebracht wird, zugesetzt. Das ästhetisch wirkende Additiv kann allein oder in Kombination mit den Netzmitteln, Weichmachern und/oder Festigkeitsadditiven verwendet werden.

Analytische Verfahren

Eine Analyse der Mengen von hierin auf Tissue-Papierbahnen zurückgehaltenen Behandlungs-Chemikalien kann durch jede in der Anwendungstechnik akzeptierte Methode durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Ausmaß des von dem Tissue-Papier zurückgehaltenen Polysiloxans durch Lösungsmittelextraktion des Polysiloxans mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende Atomabsorptionsspektroskopie bestimmt werden, um den Gehalt an Silizium in dem Extrakt festzustellen; die Menge an nicht-ionischen Surfactants, wie etwa von Alkylglycosiden, kann durch Extraktion in einem organischen Lösungsmittel mit anschließender Gaschromatographie zur Bestimmung der Menge des Surfactants in dem Extrakt festgestellt werden; die Menge an anionischen Surfactants, wie etwa linearen Alkylsulfonaten, kann durch Wasserextraktion und anschließende kolorimetrische Analyse des Extrakts bestimmt werden; die Menge an Stärke kann durch Amylase-Abbau der Stärke zu Glucose und anschließende kolorimetrische Analyse zur Bestimmung des Glucosegehalts festgestellt werden. Diese Methoden sind beispielhaft und sind nicht gedacht, um andere Verfahren, die zur Bestimmung der Gehalte spezieller von dem Tissue-Papier zurückgehaltener Bestandteile verwendbare Methoden auszuschließen.
Hydrophilie von Tissue-Papier bezieht sich allgemein auf die Neigung des Tissue-Papiers, mit Wasser benetzt zu werden. Hydrophilie von Tissue-Papier kann einigermaßen quantitativ bestimmt werden, indem der Zeitraum festgestellt wird, der erforderlich ist, damit trockenes Tissue-Papier vollständig mit Wasser benetzt wird. Dieser Zeitraum wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zur Verfügung zu stellen, kann das folgende Verfahren für Bestimmungen der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird eine konditionierte Probe eines Einheitsblattes (die Umgebungsbedingungen zum Untersuchen von Papierproben sind 23±1ºC und 50±2 % RH, wie in dem TAPPI- Verfahren T 402 spezifiziert ist), mit etwa 11,1 cm x 12 cm (etwa 4 3/8 Inch x 4 3/4 Inch) der Tissue-Papierstruktur bereitgestellt; zweitens wird das Blatt in vier (4) übereinanderliegende Viertel gefaltet und dann zu einer Kugel von etwa 1,9 cm (0,75 Inch) bis etwa 2,5 cm (etwa 1 Inch) Durchmesser zusammengedrückt; drittens wird das zu einer Kugel geformte Blatt auf die Oberfläche eines Körpers aus destilliertem Wasser bei 23 ± 1ºC aufgelegt und es wird gleichzeitig eine Stoppuhr eingeschaltet; viertens wird die Stoppuhr angehalten und abgelesen, wenn die Benetzung des zur Kugel geformten Blattes vollständig ist. Vollständige Benetzung wird visuell festgestellt.
Das bevorzugte Ausmaß an Hydrophilie von Tissue-Papier hängt von dessen beabsichtigter endgültiger Verwendung ab. Für Tissue-Papier, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, z.B. Toilette-Papier, ist es wünschenswert, daß dieses in einer relativ kurzen Zeit vollständig benetzt wird, um ein Verstopfen zu verhindern, sobald das Wasser in der Toilette heruntergelassen 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.
Hydrophilie-Eigenschaften von erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Tissue-Papiers können selbstverständlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Jedoch können deutliche Anstiege in der Hydrophobie 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 zuvor angegebenen Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende eines solchen zweiwöchigen Zeitraums gemessen. Demzufolge werden Benetzungszeiten, die am Ende eines zweiwöchigen Alterungszeitraums bei Raumtemperatur gemessen werden, als "Zweiwochen-Benetzungszeiten" bezeichnet.
Die Dichte von Tissue-Papier, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet aus dem Flächengewicht des Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, wobei geeignete Einheitsumwandlungen hierin aufgenommen werden. Abgreifhöhe des Tissue-Papiers, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer komprimierenden Belastung von 15,5 g/cm² (95 g/in²) unterworfen ist.

BEISPIEL I

Der Zweck dieses Beispiels ist die Illustration eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, die mit einem weichmachenden Additiv in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilot-Maßstab wird bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Papiermaschine hat einen geschichteten Stoffauflaufkasten mit einer oberen Kammer, einer mittleren Kammer und einer Bodenkammer. Wie in den folgenden Beispielen angegeben, gilt das im folgenden beschriebene Verfahren, wenn es anwendbar ist, auch für solche späteren Beispiele. Kurz gesagt, wird zuerst eine faserige Aufschlämmung, die in erster Linie aus kurzen Papierfasern besteht, durch die obere und die untere Kammer des Stoffauflaufkastens gepumpt und gleichzeitig wird eine zweite faserige Aufschlämmung, die in erster Linie aus langen Papierfasern besteht, durch die mittlere Kammer des Stoffauflaufkastens gepumpt und übereinanderliegend 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 von einem Deflektor und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-Fach- Satingewebekonfiguration mit 87 Monofilamenten in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten quer zur Maschinenrichtung pro 2,54 cm (pro Inch). Die embryonale Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb, mit einer Faserkonsistenz von etwa 22 % am Punkt der Übertragung, auf ein Trägergewebe übertragen, das ein 5-Fach-Satingewebe mit 35 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 33 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung aufweist. Die Bahn wird am Trägergewebe am Vakuum-Entwässerungskasten vorbei, durch die Durchblase- Vortrockner getragen, worauf die Bahn auf einen Yankee-Trockner übertragen wird. Die Faserkonsistenz beträgt hinter dem Vakuum- Entwässerungskasten etwa 27 % und, 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 mit Hilfe von Applikatoren aufgesprüht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 99 % angehoben, bevor die Bahn mit einer Abzugsklinge gekreppt wird. Die Abzugsklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 24 Grad und ist in Bezug auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß sie einen Auftreffwinkel von etwa 83 Grad bildet; der Yankee-Trockner wird bei etwa 177ºC (350ºF) betrieben; der Yankee-Trockner wird mit etwa 244 Meter pro Minute (800 fpm - foot per minute) betrieben. Die erhitzten Kalanderwalzen werden mit einer chemischen Weichmacheremulsion, die weiter unten beschrieben ist, unter Verwendung einer 2 mm- Sprühdüse besprüht. Die Bahn wird dann zwischen den beiden erhitzten Kalanderwalzen geführt. Die zwei Kalanderwalzen sind mit Walzengewicht vorgespannt und werden mit Oberflächengeschwindigkeiten von etwa 201 Meter pro Minute (660 fpm) betrieben.
Die Sprühlösung wird durch Verdünnen von Neodol 25-12, Shell Chemical mit Wasser auf 5 Gew.% hergestellt. Die Lösung des Surfactants wird dann auf eine geheizte Stahl-Kalanderwalze aufgesprüht. Die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit der wässerigen Lösung durch die Düse beträgt etwa 25 l/h in Querrichtung (etwa 2 gal/hr-ft).
Es wird mehr als etwa 95 % des Wassers von den Kalanderwalzen abgedampft, wobei ein Film aus chemischem Weichmacher mit einer berechneten Dicke von weniger als 0,07 x 10&supmin;&sup6; Meter (0,07 Mikron) zurückbleibt. Die trockene Bahn, die einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 % hat, kommt mit den heißen Kalanderwalzen in Berührung. Die chemische Weichmacherverbindung wird auf die trockene Bahn durch direkte Druckübertragung übertragen. Der Wirkungsgrad der Übertragung des auf die Bahn aufgebrachten chemischen Weichmachers 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 0,17 Gew.% alkylpolyethoxylierte Alkoholverbindung und hat einen unäquilibrierten anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von 1,2 %. Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier ein verbessertes Gefühl der Weichheit im Verhältnis zu dem unbehandelten Vergleich aufweist.

BEISPIEL II

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, wobei das Tissue-Papier mit einem Weichmacheradditiv und Stärke behandelt wird.
Ein dreischichtiges Papierblatt wird in Übereinstimmung mit dem hierin zuvor beschriebenen Verfahren von Beispiel I hergestellt. Die Tissue-Bahn wird mit Crodesta SL-40 (einem nicht-ionischen Surfactant auf Basis Alkylglycosid-Polyester, auf dem Markt von Croda Inc.) und mit einer vollständig gekochten Amioca-Stärke, die wie in der Beschreibung beschrieben hergestellt wurde, behandelt. Das Surfactant und die Stärke werden gleichzeitig auf die erhitzte Übertragungswalze als Teil der wässerigen Lösung aufgebracht, die durch die Sprühdüse der Papiermaschine aufgesprüht wird. Die Konzentration des nicht- ionischen Surfactants Crodesta SL-40 in der wässerigen Lösung wird so eingestellt, daß die Menge an zurückgehaltenem Surfactant etwa 0,15 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, beträgt. In gleicher Weise wird die Konzentration der Stärke in der wässerigen Lösung so eingestellt, daß die Menge der zurückgehaltenen Amioca-Stärke etwa 0,2 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, beträgt.
Die Behandlungsmischung wird auf eine obere und eine untere erhitzte Übertragungswalze aufgesprüht. Das Wasser wird von den Walzen abgedampft und das aktive Surfactant sowie der Binder werden auf beide Seiten der Tissue-Bahn übertragen. Die volumetrische Strömungsrate durch die obere und die untere Sprühdüse auf die erhitzten Walzen beträgt etwa 12 l/h in Querrichtung (1 gal/hr-ft). Die kombinierte Strömungsrate durch beide Düsen beträgt 25 l/h in Querrichtung (2 gal/hr-ft).
Das entstehende Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von 30 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält 0,15 Gew.% nicht-ionisches Surfactant Crodesta SL-40 sowie 0,2 Gew.% der gekochten Amioca-Stärke. Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier eine verstärkte fühlbare Weichheit und eine höhere Benetzbarkeit sowie geringere Neigung zur Fusselbildung als unbehandeltes Tissue-Papier aufweist.

BEISPIEL III

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, wobei das Tissue-Papier in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung behandelt und zu einem zweilagigen Produkt umgewandelt wird.
Ein zweischichtiges Papierblatt wird in Übereinstimmung mit dem hierin zuvor beschriebenen Verfahren von Beispiel I mit den folgenden Ausnahmen hergestellt. Die volumetrische Strömungsrate durch die Düse beträgt etwa 13,3 l/h in Querrichtung (etwa 1,05 gal/hr-ft). Die Filmdicke, nachdem 95 % des Wassers abgedampft wurden, wird mit etwa 0,035 x 10&supmin;&sup6; Meter (0,035 Mikron) berechnet. Das entstehende einlagige Tissue- Papier hat ein Flächengewicht von 16 g/m².
Im Anschluß an die Papierherstellung werden zwei Blätter des behandelten Papiers mit den behandelten Oberflächen nach außen gewandt miteinander vereinigt.
Das entstehende zweilagige Tissue-Papierprodukt hat ein Flächengewicht von 32 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält 0,17 Gew.% alkylpolyethoxylierten Alkohol.
Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier eine erhöhte fühlbare Weichheit aufweist.

BEISPIEL IV

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, wobei das Tissue-Papier mit einem gemischten oberflächenaktiven System behandelt wird, das ein Weichmacheradditiv und ein die Saugfähigkeit verstärkendes Mittel enthält. Ein dreischichtiges Papierblatt wird in Übereinstimmung mit dem hierin zuvor in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt. Eine wässerige Weichmacher-Dispersion wird aus 11,9 % GLYCOMUL-S CG (einem gemischten Surfactant auf Basis Sorbitan-Stearatester, hergestellt von Lonza, Inc.), 3,2 % Neodol 23-6.5T (einem dispergierenden Surfactant und Netzmittel auf der Basis von ethoxyliertem linearen C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub3;-Alkohol, das von Shell Chemical Company hergestellt wird), 0,8 % Additiv DOW 65 (einem Schaumunterdrücker auf Basis Silikonpolymer, hergestellt von Dow Corning Coporation) und 84,1 % destilliertem Wasser hergestellt.
Die Behandlungsmischung wird auf eine untere erhitzte Kalander-(Übertragungs)-Walze aufgesprüht. Das Wasser wird von der Walze abgedampft und der aktive Weichmacher und das saugfähigkeitsverstärkende Mittel werden auf eine Seite der Tissue-Bahn übertragen. Die Strömungsrate durch die Sprühdüse wird so eingestellt, daß etwa 0,6 % Weichmacher (Glycomul-S CG) von dem Blatt zurückgehalten werden. Das entstehende Tissue- Papier hat ein Flächengewicht von 30 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält etwa 0,6 Gew.% des Surfactants Glycomul-S CG. Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier eine erhöhte fühlbare Weichheit und hohe Benetzbarkeit aufweist.

BEISPIEL V

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu illustrieren, das zur Herstellung von weichen Tissue-Papierblättern verwendet werden kann, wobei das Tissue-Papier mit einer weichmachenden Verbindung auf der Basis von bioabbaubarem quaternisierten Aminester behandelt wird. Es wird ein dreischichtiges Papierblatt in Übereinstimmung mit dem oben in Beispiel I beschriebenen Verfahren hergestellt. Es wird eine 1%ige wässerige Dispersion des Weichmachers aus einer Mischung von Diester-dihydrierter Talg-Dimethylammoniumchlorid (DEDTDMAC) (d.h. ADOGEN DDMC der Sherex Chemical Company) und einem Netzmittel auf Polyethylenglykol-Basis (d.h. PEG-400 von der Union Carbide Company) hergestellt. Die Lösung wird nach dem folgenden Verfahren gewonnen: 1. Eine äquivalente molare Konzentration von DEDTDMAC und PEG-400 wird abgewogen; 2. PEG wird auf etwa 82ºC (180ºF) erhitzt; 3. DEDTDMAC wird in PEG aufgelöst, um eine Schmelzlösung zu bilden; 4. Scherkräfte werden aufgebracht, um eine homogene Mischung von DEDTDMAC in PEG zu bilden; 5. Der pH des Verdünnungswassers wird durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf etwa 3 eingestellt; 6. Das Verdünnungswasser wird dann auf etwa 82ºC (180ºF) erhitzt; 7. Die geschmolzene Mischung von DEDTDMAC/PEG-400 wird zu einer 1%igen Lösung verdünnt; 8. Scherkräfte werden aufgebracht, um eine wässerige Lösung zu bilden, die eine Vesikel-Suspension der Mischung von DEDTDMAC/PEG-400 enthält.
Die Behandlungsmischung wird auf eine untere erhitzte Kalander-(Übertragungs)-Walze aufgesprüht. Das Wasser wird von der Walze abgedampft und die aktive weichmachende Verbindung und das Saugfähigkeitsmittel werden auf eine Seite der Tissue-Bahn übertragen. Die Strömungsrate durch die Sprühdüsen wird so eingestellt, daß etwa 0,05 % Weichmacher (DEDTDMAC) von dem Blatt zurückgehalten werden. Das entstehende Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von 30 g/m², eine Dichte von 0,10 g/cm³ und enthält etwa 0,05 Gew.% des Weichmachers DEDTDMAC. Wichtig ist, daß das entstehende Tissue-Papier eine verbesserte fühlbare Weichheit und hohe Benetzbarkeit aufweist.

Claims

1. Ein Verfahren zum Aufbringen von chemischen Papieradditiven auf eine trockene Tissue-Papierbahn, wobei das genannte Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Bereitstellen einer trockenen Tissue-Papierbahn;

b) Verdünnen eines chemischen Papieradditivs mit einem geeigneten Lösungsmittel zur Bildung einer verdünnten chemischen Lösung;

c) Aufbringen der genannten verdünnten chemischen Lösung auf eine erhitzte Übertragungsfläche;

d) Verdampfen mindestens eines Teils des genannten Lösungsmittels von der genannten erhitzten Übertragungsfläche zur Bildung eines Films, der das genannte chemische Papieradditiv enthält; und

e) Übertragen des genannten Films von der genannten erhitzten Übertragungsfläche auf mindestens eine nach außen gerichtete Oberfläche der genannten Tissue-Bahn durch In-Kontakt-Bringen der genannten nach außen gerichteten Bahnoberfläche mit der genannten erhitzten Über-tragungsfläche, wodurch eine ausreichende Menge des genannten chemischen Papieradditivs übertragen wird, sodaß 0,004 % bis 2,0 % genanntes chemisches Papieradditiv, bezogen auf das Trockenfasergewicht der genannten Tissue-Bahn, von der genannten Tissue-Bahn zurückgehalten werden.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, in welchem das Lösungsmittel in Schritt (b) Wasser ist.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das genannte chemische Papieradditiv aus Festigkeitsadditiven, Saugfähigkeitsadditiven, Weichmacheradditiven, ästhetisch wirkenden Additiven und Mischungen derselben ausgewählt ist.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, in welchem das genannte Weichmacheradditiv aus Gleitmitteln, Plastifikatoren, kationischen Debondern, nicht-kationischen Debondern und Mischungen derselben ausgewählt ist.

5. Das Verfahren nach Anspruch 4, in welchem die genannten Gleitmittel Polysiloxane sind.

6. Das Verfahren nach Anspruch 4, in welchem der genannte nicht-kationische Debonder aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern, propoxylierten Sorbitanestern, gemischten ethoxylierten/propoxylierten Sorbitanestern und Mischungen derselben ausgewählt ist.

7. Das Verfahren nach Anspruch 3, in welchem das genannte Festigkeitsadditiv aus Dauernaßfestigkeitsharzen, vorzugsweise Polyamid-Epichlorhydrin-Harzen, Polyacrylamid-Harzen und Mischungen derselben, Temporärnaß-festigkeitsharzen, vorzugsweise einem auf Stärke basierenden Temporärnaßfestigkeitsharz, Trockenfestigkeitsadditiven und Mischungen derselben ausgewählt ist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 3, in welchem das genannte Saugfähigkeitsadditiv aus Polyethoxylaten, alkyleth-oxylierten Estern, alkylethoxylierten Alkoholen, alkylpolyethoxylierten Nonylphenolen und Mischungen derselben, vorzugsweise alkylethoxylierten Alkoholen, ausgewählt ist.

9. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, das weiters den Schritt des Aufbringens einer ausreichenden Menge eines Saugfähigkeitsadditivs auf die genannte Bahn umfaßt, sodaß 0,01 % bis 2,0 % genanntes Saugfähigkeitsadditiv, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue- Papiers, von der genannten Bahn zurückgehalten werden.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, in welchem das genannte Saugfähigkeitsadditiv ein nicht-ionisches Surfactant, vorzugsweise ein alkylethoxylierter Alkohol mit einem Schmelzpunkt von mindestens 50ºC, ist.

11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 8 bis 10, das weiters den Schritt des Aufbringens einer ausreichenden Menge eines Festigkeitsadditivs auf die genannte Bahn umfaßt, sodaß 0,01 % bis 2,0 % genanntes Festigkeitsadditiv, bezogen auf das Trockenfasergewicht des genannten Tissue-Papiers, von der genannten Bahn zurückgehalten werden.

12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem die genannte erhitzte Übertragungsfläche eine Kalanderwalze ist.