DE69312919T2

DE69312919T2 - Weiches, saugfähiges tissuepapier, das ein biologisch abbaubares, quaterniertes amine-ester-weichmachungsmittel und ein zeitweiliges nassfestharz enthalt

Info

Publication number: DE69312919T2
Application number: DE69312919T
Authority: DE
Inventors: Dean Van West Chester Oh 45069 Phan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: DE69312919D1; AU3937893A; FI944721A; ES2107017T3; US5262007A; GR3024374T3; KR100256982B1; EP0633963B1; CA2133067C; NO943778D0; BR9306234A; FI944721A0; NO302378B1; NO943778L; WO1993021383A1; CA2133067A1; JPH07505686A; KR950701028A; DK0633963T3; NZ251623A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

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

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Papierbahnen oder -blätter, die manchmal Tissue- oder Papiertissuebahnen oder -blätter genannt werden, finden in der modernen Gesellschaft verbreitet Verwendung. Solche Produkte, wie Papiertücher, Servietten und Kosmetik-Tissues sind im Handel als Massenware erhältlich. Es wurde seit langem erkannt, daß drei wichtige physikalische Attribute dieser Produkte deren Weichheit; deren Absorptionsfähigkeit, insbesondere deren Absorptionsfähigkeit für wässerige Systeme; und deren Festigkeit, insbesondere deren Festigkeit im nassen Zustand, sind. Die Anstrengungen in Forschung und Entwicklung haben sich auf die Verbesserung jedes dieser drei Attribute gerichtet, ohne die anderen in nachteiliger Weise zu beeinflussen, ebenso wie auf die Verbesserung von zwei oder drei Eigenschaften gleichzeitig.
Weichheit ist die vom Konsumenten mit dem Tastsinn wahrnehmbare Empfindung, wenn er/sie ein besonderes Produkt hält, es auf seiner/ihrer Haut reibt oder in seiner/ihrer Hand zerknittert. Diese mit dem Tastsinn wahrnehmbare Empfindung ist eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften. Eine der bedeutenderen physikalischen Eigenschaften, die mit Weichheit zusammenhängen, wird von den Fachleuten auf diesem Gebiet im allgemeinen als die Steifheit der Papierbahn angesehen, aus welcher das Produkt hergestellt ist. Von der Steifheit wird ihrerseits üblicherweise angenommen, daß sie direkt von der Trockenreißfestigkeit der Bahn abhängt.
Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und der Bahnen, aus denen es aufgebaut ist, den physikalischen Zusammenhalt aufrechtzuhalten und einem Zerreissen, Brechen und Shreddern unter Gebrauchsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, zu widerstehen.
Absorptionsfähigkeit ist das Maß für die Fähigkeit eines Produkts und der Bahnen, aus denen es aufgebaut ist, Flüssigkeitsmengen, insbesondere wässerige Lösungen oder Dispersionen, zu absorbieren. Die Gesamtabsorptionsfähigkeit, wie sie von dem menschlichen Konsumenten wahrgenommen wird, wird im allgemeinen als eine Kombination aus der Gesamtmenge der Flüssigkeit, die eine gegebene Masse Tissuepapier bei der Sättigung absorbiert, und der Geschwindigkeit, mit welcher diese Masse die Flüssigkeit absorbiert, angesehen.
Die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Verbesserung der Festigkeit einer Papierbahn ist allgemein bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Anzahl solcher Materialien und diskutierte deren Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Band 13, auf den Seiten 813-825 (1979).
Freimark et al. in der US-A-3,755.220, ausgegeben am 28. August 1973, erwähnen, daß bestimmte chemische Additive, die als Debondermittel bekannt sind, die natürliche Faser-an-Faser-Bindung, die während der Blattbildung bei Papierherstellungsverfahren auftritt, stören. Diese Herabsetzung der Bindung führt zu einem weicheren oder weniger rauhen Papierblatt. Freimark et al. lehren weiters die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Steigerung der Naßfestigkeit des Blattes in Verbindung mit der Verwendung von Debondermitteln, um unerwünschte Wirkungen der Debondermittel auszugleichen. Diese Debondermittel reduzieren die Trokkenreißfestigkeit, jedoch besteht im allgemeinen auch eine Herabsetzung der Naßreißfestigkeit.
Shaw lehrt in der US-A-3,821.068, ausgegeben am 28. Juni 1974, daß chemische Debonder zur Herabsetzung der Steifheit verwendet werden können und auf diese Weise die Weichheit einer Tissuepapierbahn verbessern.
Chemische Debondermittel wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart, wie etwa in der US-A-3,554.862, ausgegeben an Hervey et al. am 12. Jänner 1971. Diese Materialien umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie etwa Trimethylcocoammoniumchlorid, Trimethyloleylammoniumchlorid, Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid und Trimethylstearylammoniumchlorid.
Emanuelsson et al. lehren in der US-A-4,144.122, ausgegeben am 13. März 1979, die Verwendung von komplexen quaternären Ammoniumverbindungen, wie etwa quaternären bis-(Alkoxy-(2-hydroxy)-propylen)- ammoniumchloriden, zum Zweck der Weichmachung von Bahnen. Diese Autoren versuchen auch, jede Abnahme der Absorptionsfähigkeit, die durch Debonder verursacht wird, durch die Verwendung von nichtionischen Tensiden, wie etwa Ethylenoxid- und Propylenoxid-Addukten von Fettalkoholen, auszugleichen.
Die Armak Company in Chicago, Illinois, offenbart in ihrem Bulletin 76-17 (1977), daß die Verwendung von Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid in Kombination mit Fettsäureestern von Polyoxyethylenglykolen Tissuepapierbahnen Weichheit und Absorptionsfähigkeit verleihen kann.
Ein beispielhaftes Ergebnis der in Richtung verbesserter Papierbahnen unternommenen Forschung ist in der US-A-3,301.746, ausgegeben an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, beschrieben. Trotz der hohen Qualität von Papierbahnen, die durch das in diesem Patent beschriebene Verfahren hergestellt wurden, und trotz des kommerziellen Erfolgs der aus diesen Bahnen hergestellten Produkte wurden die Forschungsanstrengungen mit dem Ziel der Entwicklung verbesserter Produkte fortgesetzt.
Zum Beispiel beschreiben Becker et al. in der US-A-4,158.594, ausgegeben am 19. Jänner 1979, ein Verfahren, von dem sie angeben, daß es ein starkes, weiches, faseriges Blatt ergibt. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissuepapierbahn (die gegebenenfalls durch Zugabe chemischer Debondermittel weichgemacht wurde) dadurch gesteigert werden kann, daß während der Bearbeitung eine Oberfläche der Bahn an eine kreppende Oberfläche in einer feingemusterten Anordnung mit Hilfe eines Bindematerials (wie etwa einer Acryllatex-Gummi-Emulsion, eines wasserlöslichen Harzes oder eines elastomeren Bindematerials), welches an eine Oberfläche der Bahn und an die kreppende Oberfläche in der feingemusterten Anordnung aufgebracht wurde, angeklebt und die Bahn von der kreppenden Oberfläche abgekreppt wird, um ein Blattmaterial zu bilden.
Konventionelle quaternäre Ammoniumverbindungen, wie etwa die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z.B. Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di-Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid etc.) sind wirksame chemische Debondermittel. Leider sind diese quaternären Ammoniumverbindungen nicht biologisch abbaubar. Die Anmelderin hat herausgefunden, daß biologisch abbaubare Mono- und Diester-Variationen dieser quaternären Ammoniumsalze auch wirkungsvoll als chemische Debondermittel fungieren und die Weichheit von Tissuepapierbahnen verstärken.
Quaternisierte Ester-Amin-Weichmacherverbindungen sind in der EP-A-0 309 052 zur Verwendung als biologisch abbaubare Textilweichmacher und zur Kontrolle der statischen Aufladung bei Anwendungen in der Textilbehandlung geoffenbart.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, weiche absorbierende Tissuepapierblätter mit hoher temporärer Naßfestigkeit, die biologisch abbaubar sind, zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, weiche, absorbierende Papiertücherprodukte mit hoher permanenter Naßfestigkeit, die biologisch abbaubar sind, zur Verfügung zu stellen.
Diese und andere Ziele werden durch Einsatz der vorliegenden Erfindung erreicht, wie leicht beim Studium der folgenden Offenbarung klar werden wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, stellt weiche, absorbierende Tissuepapierbahnen mit hoher permanenter Naßfestigkeit zur Verfügung. Kurz gesagt umfassen die Tissuepapierbahnen:
(a) Papierfasern;
(b) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% eine quaternisierte Aminester-Verbindung der Formel
und Mischungen hievon; wobei jeder Substituent R für eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe oder Mischungen hievon steht; R¹
oder eine C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub9;-Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon ist; R² eine C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub1;-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon ist; und X&supmin; ein kompatibles Anion ist;
(c) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% ein Netzmittel;
und
(d) zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% ein wasserlösliches Harz zur Verleihung von permanenter Naßfestigkeit.
Beispiele quaternisierter Aminester-Weichmacherverbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Verbindungen der Formeln
Diese Verbindungen können als Mono- und Diester-Variationen der allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden, wie etwa Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di-Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid, wobei die Diester-Variationen von Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniummethylsulfat und Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid bevorzugt sind. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Estergruppierung(en) die biologische Abbaubarkeit dieser Produkte verursacht(en).
Beispiele von Netzmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Polyhydroxyverbindungen, wie etwa Glyzerin und Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 bevorzugt sind. Andere Beispiele von geeigneten Netzmitteln umfassen alkoxylierte Alkohole, wobei lineare alkoxylierte Alkohole und lineare alkylphenoxylierte Alkohole bevorzugt sind.
Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung brauchbaren Permanentnaßfestigkeitsharze inkludieren alle diesbezüglich in der Papierherstellung allgemein bekannten Produkte. Beispiele von bevorzugten Temporärnaßfestigkeitsharzen inkludieren auf kationischer Stärke basierende Harze und die kationischen Polymeren, die in der US-A-4,981.557, Bjorkquist, ausgegeben am 1. Jänner 1991, beschrieben sind.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Tissuepapiers gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% die quaternisierte Aminester-Weichmacherverbindung, zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% das Netzmittel und zu etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% das wasserlösliche Permanentnaßfestigkeitsharz, wobei sich alle Mengenangaben dieser Additive auf die Basis des trockenen Fasergewichts des Tissuepapiers beziehen.
Kurz gesagt, umfaßt das Verfahren zur Herstellung der Tissuepapierbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte der Bildung eines Papiereintrags aus den zuvor erwähnten Komponenten, des Aufbringens des Papiereintrags auf eine durchlässige Oberfläche, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, und der Abtrennung des Wassers aus dem aufgebrachten Eintrag.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen abschließt, die den als Erfindung angesehenen Gegenstand speziell herausarbeiten und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung durch das Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der angeschlossenen Beispiele besser verstanden werden wird.
Wie die Ausdrücke hierin verwendet werden, beziehen sich die Begriffe Tissuepapierbahn, Papierbahn, Bahn und Papierblatt alle auf Blätter aus einem Papier, das durch ein Verfahren hergestellt wurde, bei welchem die Schritte der Bildung eines wässerigen Papiereintrags, des Ablegens dieses Eintrags an einer durchlässigen Oberfläche, wie etwa einem Fourdrinier- Sieb, und der Abtrennung des Wassers aus dem Eintrag durch Schwerkraft oder Vakuum-unterstütztes Ablaufen mit oder ohne Pressen und durch Verdampfen umfaßt sind.
Wie der Ausdruck hierin verwendet wird, ist ein wässeriger Papiereintrag eine wässerige Aufschlämmung oder ein Brei aus Papierfasern und den im folgenden beschriebenen Chemikalien.
Der erste Schritt in dem Verfahren, welches zu dem erfindungsgemäßen Tissuepapier führt, ist die Bildung eines wässerigen Papiereintrags. Der Eintrag umfaßt Papierfasern (die im folgenden manchmal als Holzzellstoff bezeichnet werden), mindestens ein Naßfestigkeitsharz, mindestens ein quaternäres Ammonium sowie mindestens ein Netzmittel, die alle im folgenden beschrieben sind.
Es sei vorweggenommen, daß Holzzellstoff in allen seinen Variationen normalerweise die in dieser Erfindung verwendeten Papierfasern ausmacht. Jedoch können andere faserige Pulpen auf Zellulosebasis, wie etwa Baumwoll-Linters, Bagasse, Rayon etc. auch verwendet werden und sollen nicht ausgeschlossen sein. Hierin verwendbare Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-, Sulfit- und Sulfatzellstoffe sowie mechanische Zellstoffe, die zum Beispiel Holzschliff inkludieren, thermomechanische Zellstoffe und chemisch modffizierten thermomechanischen Zellstoff (CTMP). Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen (z.B. Eukalyptus-Zellstoff) als auch von Nadelbäumen (z.B. Fichte) stammen, können verwendet werden. Ebenso für die vorliegende Erfindung verwendbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen und die beliebige oder alle der oben genannten Kategorien sowie andere nicht-faserige Materialien umfassen können, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen Papierherstellung eingesetzt worden waren. Bevorzugt umfassen die in dieser Erfindung verwendeten Papierfasern Kraft-Zellstoff, der von nördlichen Weichhölzern stammt.

Naßfestigkeitsharze

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, ein wasserlösliches Permanentnaßfestigkeitsharz.
Naßfestigkeitsharze, die hierin verwendbar sind, können unterschiedlicher Natur sein. Im allgemeinen werden solche Harze, die bereits früher in der Papierherstellung Anwendung fanden und auch im folgenden Anwendung finden werden, hierin einsetzbar sein. Zahlreiche Beispiele sind in der zuvor erwähnten Schrift von Westfelt, die hierin als Referenz aufgenommen ist, angegeben.
Im üblichen Fall sind die Naßfestigkeitsharze wasserlösliche, kationische Materialien. Das heißt, daß die Harze zu dem Zeitpunkt, wo sie dem Papiereintrag zugesetzt werden, wasserlöslich sind. Es ist gut möglich, und kann sogar erwartet werden, daß anschließende Ereignisse, wie etwa Vernetzung, diese Harze in Wasser unlöslich machen. Weiters sind manche Harze nur unter speziellen Bedingungen, wie in einem begrenzten pH-Bereich, löslich.
Von Naßfestigkeitsharzen wird im allgemeinen angenommen, daß sie eine Vernetzung oder eine andere Härtungsreaktion erfahren, nachdem sie auf, innerhalb oder zwischen den Papierfasern aufgebracht wurden. Vernetzung oder Härtung tritt normalerweise solange nicht auf, als deutliche Wassermengen vorliegen.
Von besonderer Verwendbarkeit sind die verschiedenen Polyamid- Epichlorhydrin-Harze. Diese Materialien sind Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, die mit reaktiven funktionellen Gruppen ausgestattet sind, wie etwa mit Amino-, Epoxy- und Azetidinium-Gruppen. Es gibt eine umfangreiche Patentliteratur mit Beschreibungen von Verfahren zur Herstellung solcher Materialien. Die US-A-3,700.623, ausgegeben an Keim am 24. Oktober 1972, und die US-A-3,772.076, ausgegeben an Keim am 13. November 1973, sind Beispiele solcher Patente.
Polyamid-Epichlorhydrin-Harze, die unter den Handelsmarken Kymene 557H und Kymene LX von Hercules Incorporated in Wilmington, Delaware, verkauft werden, sind für diese Erfindung besonders wertvoll. Diese Harze sind allgemein in den zuvor erwähnten Patenten von Keim beschrieben.
Basen-aktivierte Polyamid-Epichlorhydrin-Harze, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, werden unter der Handelsmarke Santo Res, wie etwa Santo Res 31, von Monsanto Company in St. Louis, Missouri, verkauft. Diese Arten von Materialien sind allgemein in der US-A-3,855.158, ausgegeben an Petrovich am 17. Dezember 1974; 3,899.388, ausgegeben an Petrovich am 12 August 1975; 4,129.528, ausgegeben an Petrovich am 12 Dezember 1978; 4,147.586, ausgegeben an Petrovich am 3. April 1979; und 4,222.921, ausgegeben an Van Eenam am 16. September 1980, beschrieben.
Andere hierin verwendbare wasserlösliche kationische Harze sind die Polyacrylamid-Harze, wie jene, die unter der Handelsmarke Parez, wie etwa Parez 631NC, von der American Cyanamid Company in Stanford, Connecticut, verkauft werden. Diese Stoffe sind allgemein in der US-A-3,556.932, ausgegeben an Coscia et al. am 19. Jänner 1971, und in der US-A-3,556.933, ausgegeben an Williams et al. am 19. Jänner 1971, beschrieben.
Andere Arten wasserlöslicher Harze, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, inkludieren Acrylemulsionen und anionische Styrol-Butadien-Latices. Zahlreiche Beispiele dieser Arten von Harzen werden in der US-A-3,844.880, Meisel Jr. et al., ausgegeben am 29. Oktober 1974, angegeben.
Noch weitere wasserlösliche kationische Harze, die in dieser Erfindung Verwendung finden, sind die Harnstoff-Formaldehyd- und die Melamin- Formaldehyd-Harze. Diese polyfunktionellen, reaktiven Polymeren haben Molekulargewichte in der Größenordnung von wenigen Tausend. Die üblicheren funktionellen Gruppen sind u.a. stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und Methylolgruppen, die am Stickstoff hängen.
Obwohl sie weniger bevorzugt sind, finden auch Harze vom Typ Polyethylenimin in der vorliegenden Erfindung Anwendung.
Vollständigere Beschreibungen der zuvor genannten wasserlöslichen Harze inklusive deren Herstellung können in der TAPPI-Monografienreihe Nr.29, Wet Strength In Paper and Paperboard (Naßfestigkeit in Papier und Pappe), Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York; 1965), gefunden werden.
Die zuvor erwähnten Naßfestigkeitsadditive führen in der Regel zu Papierprodukten mit permanenter Naßfestigkeit, d.h. Papier, das beim Einbringen in ein wässeriges Medium einen beträchtlichen Anteil seiner anfänglichen Naßfestigkeit über die Zeit hinweg beibehält. Jedoch kann permanente Naßfestigkeit bei manchen Arten von Papierprodukten eine unnotwendige und unerwünschte Eigenschaft darstellen. Papierprodukte, wie etwa Toiletten-Tissues etc., werden im allgemeinen nach kurzer Gebrauchszeit in Abwassersysteme und dergleichen entsorgt. Ein Verstopfen dieser Systeme kann die Folge davon sein, daß das Papierprodukt seine hydrolyseresistenten Festigkeitseigenschaften permanent beibehält.
In der letzten Zeit haben die Hersteller Additive zur Erlangung temporärer Naßfestigkeit zu Papierprodukten zugesetzt, bei welchen Naßfestigkeit für den beabsichtigten Zweck ausreicht, diese jedoch beim Eintauchen in Wasser abgebaut wird. Ein Abbau der Naßfestigkeit erleichtert das Abfließen des Papierprodukts durch die Abwassersysteme. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "Temporärnaßfestigkeitsharz" auf ein Harz, das es dem Tissuepapier ermöglicht, wenn dieses in ein wässeriges Medium eingebracht wird, einen Großteil seiner ursprünglichen Naßfestigkeit innerhalb eines kurzen Zeitraums, von z.B. 2 Minuten oder weniger, bevorzugter 30 Sekunden oder weniger, zu verlieren.
Beispiele von geeigneten Temporärnaßfestigkeitsharzen sind u.a. auf modifizierte Stärke-basierende Temporärnaßfestigkeitsmittel, wie etwa National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation (New York, N.Y.) auf den Markt gebracht wird. Diese Art von Naßfestigkeitsmittel kann durch Umsetzung von Dimethoxyethyl-N-methylchloracetamid mit kationischen Stärkepolymeren hergestellt werden. Temporärnaßfestigkeitsmittel auf der Basis von modifizierter Stärke sind auch in der US-A-4,675.394, Solarek et al., ausgegeben am 23. Juni 1987, beschrieben. Bevorzugte Temporärnaßfestigkeitsharze sind u.a. jene, die in der US-A-4,981.557, Bjorkquist, ausgegeben am 1. Jänner 1991, beschrieben sind. Die in der US-A-4,981.557 beschriebenen Temporärnaßfestigkeitsharze umfassen ein Polymer, das durch im wesentlichen vollständiges Fehlen von nukleophilen Funktionalitäten gekennzeichnet ist und folgende Formel aufweist:
worin A für
X für -O-, -NCH&sub3;- steht und R für eine substituierte oder unsubstituierte aliphatische Gruppe steht; Y&sub1; und Y&sub2; unabhängig voneinander -H, -CH&sub3; oder ein Halogen sind; W eine nicht-nukleophile, wasserlösliche stickstoffheterozyklische Gruppierung ist; C eine kationische monomere Einheit ist; die Molprozent von a etwa 30 % bis etwa 70 %, betragen die Molprozent von b etwa 30 % bis etwa 70 % betragen und die Molprozent von c etwa 1 % bis etwa 40 % betragen und das genannte Polymer ein mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 30.000 und etwa 200.000 hat.
Im Hinblick auf die Klassen und speziellen Beispiele sowohl von Permanent- als auch Temporärnaßfestigkeitsharzen, die zuvor aufgezählt sind, sei es verstanden, daß die aufgelisteten Harze in ihrer Natur beispielhaft sind und den Rahmen dieser Erfindung keinesfalls einschränken sollen.
Mischungen kompatibler Naßfestigkeitsharze, wie der in der US-A- 4,981.557 beschriebenen Temporärnaßfestigkeitsharze und der oben beschriebenen auf modifizierter Stärke basierenden Temporärnaßfestigkeitsharze können bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung ebenso verwendet werden.

Quaternisierte Amin-Ester-Weichmacherverbindungen

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, eine quaternisierte Aminester-Weichmacherverbindung mit der Formel
und Mischungen hievon aufweist; wobei jeder Substituent R eine kurzkettige (C&sub1;-C&sub6;, vorzugsweise C&sub1;-&sub3;)-, -Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, z.B. Methyl (am bevorzugtesten), Ethyl, Propyl, Hydroxyethyl und dergleichen, oder Mischungen hievon darstellt; R¹
oder ein langkettiger C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub9;-Kohlenwasserstoff-Substituent, vorzugsweise C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, am bevorzugtesten geradkettiges C&sub1;&sub8;-Alkyl ist; R² ein langkettiger C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub1;-Kohlenwasserstoff-Substituent, vorzugsweise C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub7;- Alkyl, am bevorzugtesten geradkettiges C&sub1;&sub5;-Alkyl ist. Das Gegenion X&supmin; ist hierin nicht kritisch und kann jedes Anion sein, das mit einem Weichmacher kompatibel ist, wie etwa ein Halogenid (z.B. Chlorid oder Bromid) oder Methylsulfat. Vorzugsweise steht X&supmin; für Methylsulfat oder Chlorid. Es versteht sich, daß die Substituenten R, R¹ und R² gegebenenfalls mit verschiedenen Gruppen, wie etwa Alkoxyl, Hydroxyl, substituiert oder verzweigt sein können, jedoch sind solche Stoffe hierin nicht bevorzugt. Als bevorzugte Verbindungen können die Mono- und Diester-Varianten der allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden, wie etwa Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di-Talg-dimethylam-moniummethylsulfat, Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid, wobei die Diester-Varianten von Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniummethylsulfat oder Di-(hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid bevorzugt sind.
Talg ist ein natürlich vorkommender Stoff mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Swern, Hg. in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964) gibt in Tabelle 6.13 an, daß in der Regel 78 % oder mehr der Fettsäuren des Talgs 16 oder 18 Kohlenstoffatome aufweisen. In der Regel ist die Hälfte der im Talg vorliegenden Fettsäuren ungesättigt, in erster Linie in der Form von Ölsäure. Synthetischer sowie natürlicher "Talg" fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Die zuvor angegebenen Verbindungen, die als der aktive Weichmacherbestandteil bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung verwendet werden, werden unter Einsatz von chemischen Standardreaktionen hergestellt. Zum Beispiel wird bei einer typischen Synthese einer Monoester-Variante eines Dialkyldimethylammoniumsalzes ein Amin der Formel RR¹NCH&sub2;CH&sub2;OH an der Hydroxylgruppe mit einem Säurechlorid der Formel R²C(O)Cl verestert, dann mit einem Alkylhalogenid RX quaternisiert, um das gewünschte Reaktionsprodukt (worin R, R¹ und R² wie in der vorliegenden Anmeldung definiert sind) zu ergeben. Ein Verfahren zur Synthese einer bevorzugten Monoester-Weichmacherverbindung wird im folgenden detailliert beschrieben. Es ist jedoch vom Fachmann auf chemischem Gebiet anerkannt, daß diese Reaktionssequenz eine breite Auswahl von herzustellenden Verbindungen gestattet. Als illustrative nicht-einschränkende Beispiele können die folgenden quaternisierten Amin- Monoester (worin alle langkettigen Alkylsubstituenten geradkettig sind) erwähnt werden:
[CH&sub3;]&sub2;(CH&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;Br&supmin;
[CH&sub3;]&sub2;[CH&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;[C&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;Cl&supmin;
[C&sub2;H&sub5;][CH&sub3;][C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub4;H&sub2;&sub9;CH&sub3;SO&sub4;&supmin;
[C&sub3;H&sub7;][C&sub2;H&sub5;][C&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;Cl&supmin;
[iso-C&sub3;H&sub7;][CH&sub3;][C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;]+NCH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;Cl&supmin;
In ähnlicher Weise wird in einer typischen Synthese einer Diester-Variante eines Dialkyldimethylammoniumsalzes ein Amin der Formel RN(CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub2; an beiden Hydroxylgruppen mit einem Säurechlorid der Formel R²C(O)Cl verestert, dann mit einem Alkylhalogenid RX quaternisiert, um das gewünschte Reaktionsprodukt (worin R und R² wie in der vorliegenden Anmeldung definiert sind) zu ergeben. Ein Verfahren zur Synthese einer bevorzugten Diester-Weichmacherverbindung wird im folgenden detailliert geoffenbart. Es ist jedoch vom Fachmann auf dem chemischen Gebiet anerkannt, daß diese Reaktionssequenz eine breite Auswahl von herzustellenden Verbindungen gestattet. Als illustrative nicht-einschränkende Beispiele können die folgenden erwähnt werden (wobei alle langkettigen Alkylsubstituenten geradkettig sind):
[HO-CH(CH&sub3;)CH&sub2;][CH&sub3;]+N[CH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;]&sub2;Br&supmin;
[C&sub2;H&sub5;]&sub2;+N[CH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;]&sub2;Cl&supmin;
[CH&sub3;][C&sub2;H&sub5;]+N[CH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;]&sub2;Cl&supmin;
[C&sub3;H&sub7;][C&sub2;H&sub5;]+N[CH&sub2;CH&sub2;OC(O)C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;]&sub2;SO&sub4;&supmin;CH&sub3;

Synthese einer quaternisierten Amin-Monoester-Weichmacherverbindung

Die Synthese der bevorzugten biologisch abbaubaren quaternisierten Amin-Monoester-Weichmacherverbindung, die hierin verwendet wird, wird durch das folgende zweistufige Verfahren erreicht: Stufe A. Synthese des Amins
0,6 Mol Octadecylethanolmethylamin werden in einen 3-Liter Dreihalskolben, der mit Rückflußkühler, Argon- (oder Stickstoff-) Einlaß und zwei Zugabetrichtern ausgestattet ist, eingebracht. In einen Zugabetrichter werden 0,4 Mol Triethylamin und in den zweiten Zugabetrichter 0,6 Mol Palmitoylchlorid in einer 1:1-Lösung mit Methylenchlorid eingebracht. Methylenchlorid (750 ml) wird in den das Amin enthaltenden Reaktionskolben eingebracht und die Reaktionsmischung auf 35ºC erhitzt (Wasserbad). Das Triethylamin wird zugetropft und die Temperatur unter Rühren eine halbe Stunde auf 40-45ºC angehoben. Die Lösung von Palmitoylchlorid/Methylenchlorid wird tropfenweise zugesetzt und über Nacht (12-16 h) unter Inertatmosphäre auf 40-45ºC erhitzen gelassen.
Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Chloroform (1500 ml) verdünnt. Die Chloroformlösung des Produkts wird in einen Scheidetrichter (4 Liter) eingebracht und mit gesättigtem NaCl, verdünntem Ca(OH)&sub2;, 50 % K&sub2;CO&sub3; (dreimal)* und schließlich mit gesättigtem NaCl gewaschen. Die organische Schichte wird vereinigt und über MgSO&sub4; getrocknet, filtriert und Lösungsmittel werden durch Rotationsverdampfung abgetrennt. Die endgültige Trocknung erfolgt unter Hochvakuum (0,25 mm Hg oder 33,33 Pa).
*Anmerkung: Die 50%ige K&sub2;CO&sub3;-Schichte wird sich unterhalb der Chloroformschichte befinden.

ANALYSE

TLC (Dünnschicht-Chromatographie)**: Lösungsmittelsystem (75 % Diethylether: 25 % Hexan) Rf = 0,7.
IR (CCl&sub4;): 2910, 2850, 2810, 2760, 1722, 1450, 1370 cm&supmin;¹
¹H-NMR (CDCl&sub3;): δ2,1-2,5 (8H), 2,1 (3H), 1,20 (58H), 0,9 (6H) ppm (bezogen auf Tetramethylsilan = 0 ppm).
**10X20 cm vorgekerbte Glasplatten, 250 Mikrometer Silicagel; Sichtbarmachung durch PMA-Färbung (Phosphomolybdänsäure - 5 % in Ethanol). Stufe B: Quaternisierung
0,5 Mol Octadecyl-Palmitoyloxyethylmethylamin, hergestellt in Stufe A, werden gemeinsam mit 200-300 ml Acetonitril (wasserfrei) in eine Autoklavenbuchse eingegeben. Dann wird die Probe in den Autoklaven eingebracht und dreimal mit He (16275 mm Hg/21,4 ATM oder 2,17 MPa) und einmal mit CH&sub3;Cl gespült. Die Reaktionsmischung wird auf 80ºC unter einem Druck von 3604 mm Hg/4,7 ATM oder 0,48 MPa erhitzt. CH&sub3;Cl und Lösungsmittel werden aus der Reaktionsmischung abgezogen. Die Probe wird in Chloroform gelöst und Lösungsmittel durch Rotationsverdampfung abgetrennt, worauf Trocknung im Hochvakuum (0,25 mm Hg oder 33,33 Pa) anschließt. Sowohl die C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;- als auch die C&sub1;&sub5;H&sub3;&sub1;- Substituenten bei dieser äußerst bevorzugten Verbindung sind n-Alkyl.

ANALYSE

TLC (5:1 Chloroform:Methanol)*: Rf = 0,25.
IR (CCl&sub4;): 2910, 2832, 1730, 1540 cm&supmin;¹.
¹H-NMR (CDCl&sub3;): δ4,0-4,5 (2H), 3,5 (6H), 2,0-2,7 (6H), 1,2-1,5 (58H), 0,9 (6H) ppm (im Verhältnis zu Tetramethylsilan = 0 ppm).
¹³C-NMR (CDCl&sub3;): δ172,5, 65,3, 62,1, 57,4, 51,8, 33,9, 31,8, 29,5, 28,7, 26,2, 22,8, 22,5, 14,0 (im Verhältnis zu Tetramethylsilan = 0 ppm).
*10X20 cm vorgekerbte Glasplatten, 250 Mikrometer Silicagel; Sichtbarmachung durch PMA-Färbung.

Synthese einer quaternisierten Amin-Diester-Weichmacherverbindung

Die bevorzugte in der vorliegenden Erfindung verwendete biologisch abbaubare quaternisierte Amin-Diester-Textilweichmacherverbindung kann durch Verwendung des folgenden zweistufigen Verfahrens synthetisiert werden: Stufe A. Synthese des Amins
0,6 Mol Methyldiethanolamin werden in einen 3-Liter Dreihalskolben, der mit Rückflußkühler, Argon- (oder Stickstoff-) Einlaß und zwei Zugabetrichtern ausgestattet ist, eingebracht. In einen Zugabetrichter werden 0,8 Mol Triethylamin und in den zweiten Zugabetrichter 1,2 Mol Palmitoylchlorid in einer 1:1 Lösung mit Methylenchlorid eingebracht. Methylenchlorid (750 ml) wird dem das Amin enthaltenden Reaktionskolben zugesetzt und die Reaktionsmischung wird auf 35ºC (Wasserbad) erhitzt. Das Triethylamin wird tropfenweise zugesetzt und die Temperatur unter Rühren während einer halben Stunde auf 40-45ºC angehoben. Die Lösung von Palmitoylchlorid/Methylenchlorid wird tropfenweise zugesetzt und unter Inertatmosphäre über Nacht (12-16 h) auf 40-45ºC erhitzen gelassen.
Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Chloroform (1500 ml) verdünnt. Die Chloroformlösung des Produkts wird in einen Scheidetrichter (4 Liter) eingebracht und mit gesättigtem NaCl, verdünntem Ca(OH)&sub2;, 50 % K&sub2;CO&sub3; (dreimal)* und schließlich gesättigtem NaCl gewaschen. Die organische Schichte wird aufgefangen und über MgSO&sub4; getrocknet und filtriert. Lösungsmittel werden durch Rotationsverdampfung abgetrennt. Die endgültige Trocknung erfolgt unter Hochvakuum (0,25 mm Hg oder 33,33 Pa).
*Anmerkung: die 50%ige K&sub2;CO&sub3;-Schichte wird sich unterhalb der Chloroformschichte befinden.

ANALYSE

TLC (Dünnschicht-Chromatographie)**: Lösungsmittelsystem (75 % Diethylether: 25 % Hexan) Rf = 0,75.
IR (CCl&sub4;): 2920, 2850, 1735, 1450, 1155, 1100 cm&supmin;¹.
¹H-NMR (CDCl&sub3;): δ3,9-4,1 (2H), 2,1-2,8 (8H), 2,3 (3H), 1,25 (52H), 1,1 (6H), 0,8 (6H) ppm (im Verhältnis zu Tetramethylsilan = 0 ppm).
**10X20 cm vorgekerbte Glasplatten, 250 Mikrometer Silicagel; Sichtbarmachung durch PMA-Färbung (Phosphomolybdänsäure - 5 % in Ethanol). Stufe B: Quaternisierung
0,5 Mol des Methyldiethanol-Palmitatamins von Stufe A wird gemeinsam mit 200 bis 300 ml Acetonitril (wasserfrei) in eine Autoklavenbuchse eingebracht. Dann wird die Probe in den Autoklaven eingesetzt und dreimal mit He (16275 mm Hg/21,4 ATM oder 2,17 MPa) und einmal mit CH&sub3;Cl gespült. Die Reaktionsmischung wird unter einem Druck von 3604 mm Hg/4,7 ATM oder 0,48 MPa CH&sub3;Cl während 24 Stunden auf 80ºC erhitzt. Die Autoklavenbuchse wird dann von der Reaktionsmischung abgenommen. Die Probe wird in Chloroform gelöst und Lösungsmittel durch Rotationsverdampfung abgetrennt, worauf Trocknung im Hochvakuum (0,25 mm Hg oder 33,33 Pa) anschließt.

ANALYSE

TLC (5:1 Chloroform:Methanol)*: Rf = 0,35.
IR (CCl&sub4;): 2915, 2855, 1735, 1455, 1150 cm&supmin;¹.
¹H-NMR (CDCl&sub3;): δ4,5-5,0 (2H), 4,0-4,4 (4H), 3,7 (6H), 2,0-2,5 (4H), 1,2-1,5 (52H), 0,9 (6H) ppm (im Verhältnis zu Tetramethylsilan = 0 ppm).
¹³C-NMR (CDCl&sub3;): δ172,8, 63,5, 57,9, 52,3, 33,8, 31,8, 31,4, 29,6, 24,6, 22,6, 14,1 ppm (im Verhältnis zu Tetramethylsilan = 0 ppm).
*10X20 cm vorgekerbte Glasplatten, 250 Mikrometer Silicagel; Sichtbarmachung durch PMA-Färbung.
Während der Fachmann auf diesem Gebiet den aktiven Weichmacherbestandteil unter Einsatz von chemischen Standardreaktionen, wie zuvor erläutert, herstellen kann, sind verschiedene quaternisierte Aminester-Verbindungen auch im Handel unter den Handelsnamen SYNPROLAM FS von ICI und REWOQUAT von REWO erhältlich. Eine bevorzugte quaternisierte Aminester-Weichmacherverbindung, d.h. der Diester von Di- (hydrierter Talg)-dimethylammoniumchlorid, ist im Handel von Sherex Chemical Company Inc. in Dublin, Ohio, unter dem Handelsnamen "Adogen DDMC" erhältlich.

Netzmittel

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bevorzugter zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, ein Netzmittel.
Beispiele von Netzmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen Polyhydroxyverbindungen, wie etwa Glyzerin und Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 bevorzugt sind.
Ein besonders bevorzugtes Polyhydroxy-Netzmittel ist Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 400. Dieses Material ist im Handel von der Union Carbide Company in Danbury, Connecticut, unter dem Handelsnamen "PEG 400" erhältlich.
Andere Arten von Netzmitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, inkludieren alkoxylierte Alkohole. Vorzugsweise werden die Netzmittel auf Basis alkoxylierter Alkohole aus der aus linearen alkoxylierten Alkoholen, linearen alkylphenoxylierten Alkoholen und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt. Am bevorzugtesten ist der alkoxylierte Alkohol ein linearer ethoxylierter Alkohol oder ein linearer Alkylphenoxypoly(ethylenoxy)-alkohol.
Spezielle lineare ethoxylierte Alkohole, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, werden aus der aus den Kondensationsprodukten von linearen C&sub8;-C&sub1;&sub8;-Fettalkoholen mit etwa 1 bis 10 Molen Ethylenoxid und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt. Beispiele linearer ethoxylierter Alkohole dieser Art inkludieren Neodol 23-3 (das Kondensationsprodukt des linearen C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub3; Alkohols mit 3 Molen Ethylenoxid), Neodol 91-2,5 (das Kondensationsprodukt des linearen C&sub9;-C&sub1;&sub1;-Alkohols mit 2,5 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-9 (das Kondensationsprodukt des linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 9 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-7 (das Kondensationsprodukt des linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 7 Molen Ethylenoxid), Neodol 45-4 (das Kondensationsprodukt des linearen C&sub1;&sub4;-C&sub1;&sub5;-Alkohols mit 4 Molen Ethylenoxid), die alle von der Shell Chemical Company auf den Markt gebracht werden. Bevorzugt sind die Kondensationsprodukte linearer C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub5;-Alkohole mit etwa 4 bis 8 Molen Ethylenoxid, am bevorzugtesten sind die Kondensationsprodukte linearer C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub3;-Alkohole mit 7 Molen Ethylenoxid (z.B. Neodol 23-7).
Spezielle lineare Alkylphenoxy-poly-(ethylenoxy)-alkohole, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, werden aus der aus den Kondensationsprodukten von C&sub8;-C&sub1;&sub8;-Alkylphenoxy-Fettalkoholen mit etwa 1 bis 10 Molen Ethylenoxid und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt. Beispiele von Alkylphenoxy-poly-(ethylenoxy)-alkoholen dieser Art inkludieren Igepal RC-520, Igepal RC-620, Igepal DM-530, Igepal CTA-639W, die alle von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N.J.) auf den Markt gebracht werden. Besonders bevorzugt sind Igepal RC-520 und RC-620.

Optionale Bestandteile

Andere Chemikalien, die üblicherweise bei der Papierherstellung eingesetzt werden, können zum Papiereintrag zugesetzt werden, solange sie die verbessernden Wirkungen hinsichtlich Weichmachung, Absorptionsfähigkeit und Naßfestigkeit der drei erforderlichen Chemikalien nicht in deutlicher und nachtelliger Weise beeinflussen.
Zum Beispiel können Tenside verwendet werden, um die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung zu behandeln. Die Menge an Tensid, wenn ein solches eingesetzt wird, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser des Tissuepapiers. Die Tenside haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispiele für anionische Tenside sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispiele für nichtionische Tenside sind Alkylglycoside, inklusive Alkylglycosidester, wie etwa Crodesta SL-40, das von Croda Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglycosidether, wie sie in der US-A-4,011.389, ausgegeben an W. K. Langdon et al., am 8. März 1977, beschrieben sind.
Andere Arten von Chemikalien, die zugesetzt werden können, inkludieren Trockenfestigkeitsadditive zur Steigerung der Reißfestigkeit der Tissuebahnen. Beispiele von Trockenfestigkeitsadditiven inkludieren kationische Polymere der chemischen Familie ACCO, wie etwa ACCO 771 und ACCO 514. Die Menge an Trockenfestigkeitsadditiv, wenn ein solches verwendet wird, beträgt vorzugweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser des Tissuepapiers.
Die zuvor genannte Zusammenstellung von zusätzlichen chemischen Additiven ist nur beispielhafter Natur und soll in keiner Weise den Rahmen der Erfindung einschränken.
Der Papiereintrag kann leicht durch Mischverfahren und in Einrichtungen gebildet oder hergestellt werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Papierherstellung allgemein bekannt sind.
Die drei Arten der zuvor beschriebenen chemischen Bestandteile, d.h. quaternisierte Aminester-Weichmacherverbindungen, Netzmittel und wasserlösliche Permanentnaßfestigkeitsharze, werden vorzugsweise dem wässerigen Papierfaserbrei oder dem Eintrag am nassen Ende der Papiermaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Fourdrinier-Sieb oder der Stufe der Blattbildung zugesetzt. Jedoch werden auch Anwendungen der obigen chemischen Bestandteile im Anschluß an die Bildung einer nassen Tissuebahn und vor dem Trocknen der Bahn bis zur Vollständigkeit deutliche Vorteile hinsichtlich Weichheit, Absorptionsfähigkeit und Naßfestigkeit liefern und sollen ausdrücklich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen.
Es wurde festgestellt, daß die chemischen Bestandteile wirksamer sind, wenn die quaternisierte Aminester-Verbindung und das Netzmittel zuerst gemeinsam vorgemischt werden, bevor sie dem Papierherstellungseintrag zugesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren, wie es später in Beispiel 1 ausführlicher beschrieben werden wird, besteht darin, das Netzmittel zuerst auf eine Temperatur von etwa 85ºC zu erhitzen und dann die quaternisierte Aminester-Verbindung dem heißen Netzmittel zuzusetzen, um eine fluidisierte "Schmelze" zu bilden. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis von quaternisierter Aminester-Verbindung zu Netzmittel bei etwa 1:1, obwohl dieses Verhältnis je nach dem Molekulargewicht des speziellen Netzmittels und/oder der verwendeten quaternisierten Aminester-Verbindung variieren wird. Die Schmelze aus quaternisierter Aminester-Verbindung und Netzmittel wird dann auf die gewünschte Konzentration verdünnt und gemischt, um eine wässerige Bläschenlösung zu bilden, die dem Papiereintrag zugesetzt wird.
Da die quaternisierten Aminester-Verbindungen (sowohl Mono- als auch Diester) einigermaßen labil gegenüber Hydrolyse sind, sollten sie eher vorsichtig behandelt werden, wenn sie auf die gewünschten Konzentrationen verdünnt werden. Zum Beispiel werden stabile verdünnte flüssige Zusammensetzungen hierin bei einem pH im Bereich von etwa 2,0 bis etwa 5,0, vorzugsweise etwa pH 3,0 ± 0,5, formuliert. Der pH kann durch Zusatz einer Bronsted-Säure eingestellt werden. Beispiele geeigneter Bronsted- Säuren inkludieren die anorganischen Mineralsäuren, Carbonsäuren, insbesondere die (C&sub1;-C&sub5;)-Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht, und Alkylsulfonsäuren. Geeignete anorganische Säuren inkludieren HCl, H&sub2;SO&sub4;, HNO&sub3; und H&sub3;PO&sub4;. Geeignete organische Säuren inkludieren Ameisensäure, Essigsäure, Methylsulfonsäure und Ethylsulfonsäure. Bevorzugte Säuren sind Salzsäure und Phosphorsäure.
Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß das Netzmittel die Flexibilität der Fasern auf Zellulosebasis erhöht, die Absorptionsfähigkeit der Fasern verbessert und zur Stabilisierung der quaternisierten Aminester-Verbindung in der wässerigen Lösung beiträgt. Unabhängig davon werden die Permanentnaßfestigkeitsharze ebenfalls auf die geeignete Konzentration verdünnt und zu dem Papiereintrag zugesetzt. Die chemische Weichmacherzusammensetzung aus quaternisiertem Aminester/Netzmittel wirkt dahingehend, daß sie das Papierprodukt weich und absorptionsfähig macht, wobei das Permanentnaßfestigkeitsharz gewährleistet, daß das entstehende Papierprodukt auch eine hohe Permanentnaßfestigkeit hat. Mit anderen Worten macht es die vorliegende Erfindung möglich, nicht nur sowohl die Weichheit als auch die Absorptionsrate der Tissuebahnen zu verbessern, sondern sie liefert auch einen hohen Grad an temporärer Naßfestigkeit.
Der zweite Schritt in dem Verfahren besteht im Ablegen des Papiereintrags auf einer durchlässigen Oberfläche und der dritte Schritt ist die Abtrennung des Wassers aus dem so aufgebrachten Eintrag. Verfahren und Vorrichtungen, die zur Erreichung dieser beiden Verfahrensschritte verwendet werden können, sind für den Fachmann auf dem Gebiet der Papierherstellung leicht zu ersehen.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tissuepapier im allgemeinen anwendbar, wobei auf übliche Weise filzgepreßtes Tissuepapier, musterverdichtetes Tissuepapier, wie es beispielhaft in dem oben erwähnten US-Patent von Sanford-Sisson genannt ist, und deren Nachkommen umfaßt sind, jedoch keine Beschränkung auf dieselben vorliegt; ebenso gilt sie für hochbauschiges, unkompaktiertes Tissuepapier, wie es beispielhaft in der US-A-3,812.000, Salvucci Jr., ausgegeben am 21. Mai 1974, genannt ist. Das Tissuepapier kann einen homogenen oder mehrschichtigen Aufbau haben und die daraus hergestellten Tissuepapierprodukte können einlagig oder mehrlagig in ihrem Aufbau sein. Das Tissuepapier hat vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder weniger. Bevorzugter wird das Flächengewicht unter etwa 35 g/m² oder weniger betragen; und die Dichte wird bei etwa 0,30 g/cm³ oder weniger liegen. Besonders bevorzugt wird die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und etwa 0,20 g/cm³ liegen.
Tissuepapier, das auf übliche Weise gepreßt ist, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Papiers sind in der Fachwelt bekannt. Ein solches Papier wird in der Regel dadurch hergestellt, daß ein Papiereintrag auf einem durchlässigen Formungssieb abgelegt wird. 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 derselben und Trocknen bei erhöhter Temperatur entwässert. Die besonderen Verfahren und typischen Vorrichtungen zur Herstellung der Bahnen gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren sind den Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag mit niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten bereitgestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zur Abgabe eines dünnen Auftrags von Zellstoffpulpe auf dem Fourdrinier-Sieb zur Bildung einer nassen Bahn. Die Bahn wird dann in der Regel auf eine Faserkonsistenz zwischen etwa 7 % und etwa 25 % (bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn) durch Vakuum- Entwässerung entwässert und weiter durch Preßvorgänge getrocknet, wobei die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der durch einander gegenüberliegende mechanische Bauteile, z.B. zylindrische Walzen, entwickelt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und getrocknet in einer Dampftrommelvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-Trockner bekannt ist. Der Druck an dem Yankee-Trockner kann durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die gegen die Bahn gepreßt wird. Es können auch mehrfache Yankee-Trockentrommeln verwendet werden, wobei gegebenenfalls zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln stattfindet. Die gebildeten Tissuepapierstrukturen werden im folgenden als übliche gepreßte Tissuepapierstrukturen bezeichnet. Solche Blätter werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn beträchtlichen mechanischen Kompressionskräften unterworfen wird, wobei die Fasern in feuchtem Zustand vorliegen, worauf sie in einem komprimierten Zustand getrocknet werden.
Musterverdichtetes Tissuepapier ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Feld relativ hohen Bausches mit relativ niedriger Faserdichte und eine Anordnung verdichteter Bereiche mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hochbauschige Feld ist andererseits als ein Feld von Polsterregionen gekennzeichnet. Die verdichteten Bereiche werden andererseits als Einbuchtungsbereiche bezeichnet. Die verdichteten Bereiche können in diskreten Abständen innerhalb des hochbauschigen Feldes vorliegen oder sie können innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander zusammenhängend sein. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissuebahnen sind in der US-A-3,301.746, ausgegeben an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, US-A-3,974.025, ausgegeben an Peter G. Ayers am 10. August 1976, und US-A-4,191.609, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, sowie US-A-4,637.859, ausgegeben an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, geoffenbart.
Im allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn und durch Anlegen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern hergestellt. Die Bahn wird gegen die Anordnung der Auflager gedrückt, wodurch verdichtete Bereiche in der Bahn an jenen Stellen entstehen, die geografisch den Kontaktpunkten zwischen der Reihe der Auflager und der nassen Bahn entsprechen. Die restliche Bahn, die während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann weiters durch Anwendung von Fluiddruck, wie etwa mit einem Vakuumgerät oder einem Durchblasetrockner, oder durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern verdichtet werden. Die Bahn wird entwässert und gegebenenfalls in einer solchen Weise vorgetrocknet, daß Kompression des hochbauschigen Feldes im wesentlichen vermieden wird. Dies geschieht vorzugsweise durch Fluiddruck, wie etwa mit einem Vakuumgerät oder einem Durchblasetrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern, wobei das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung, optionalen Vortrocknung und Bildung der verdichteten Bereiche kann integriert oder teilweise integriert werden, um die Gesamtanzahl der durchgeführten Verfahrensstufen herabzusetzen. Anschließend an die Bildung der verdichteten Bereiche, die Entwässerung und optionale Vortrocknung wird die Bahn vollständig getrocknet, wobei vorzugsweise mechanisches Pressen immer noch vermieden wird. Vorzugsweise umfassen etwa 8 % bis etwa 55 % der Oberfläche des Tissuepapiers verdichtete Einbuchtungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125 % der Dichte des hochbauschigen Feldes.
Die Anordnung der Auflager ist vorzugsweise ein Prägeträgergewebe mit einer gemusterten Anordnung der Buckel, die als die Anordnung der Auflager wirken, wodurch die Bildung der verdichteten Bereiche bei Druckanwendung erleichtert wird. Das Muster der Buckel stellt die oben erwähnte Anordnung der Auflager dar. Prägeträgergewebe sind in der US-A-3,301.746, Sanford und Sisson, ausgegeben am 31. Jänner 1967, US-A-3,821.068, Salvucci Jr. et al., ausgegeben am 21. Mai 1974, US-A-3,974.025, Ayers, ausgegeben am 10. August 1976, US-A-3,573.164, Friedberg et al., ausgegeben am 30. März 1971, US-A-3,473.576, Amneus, ausgegeben am 21. Oktober 1969, US-A-4,239.065, Trokhan, ausgegeben am 16. Dezember 1980, und in der US-A-4,528.239, Trokhan, ausgegeben am 9. Juli 1985, geoffenbart.
Vorzugsweise wird der Eintrag zuerst auf einem durchlässigen Formungsträger, wie etwa auf einem Fourdrinier-Sieb, zu einer nassen Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf ein Prägegewebe übertragen. Der Eintrag kann andererseits anfänglich auf einem durchlässigen Auflagerträger abgelegt werden, der auch als Prägegewebe wirkt. Sobald die Bahn einmal gebildet ist, wird sie entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz zwischen etwa 40 % und etwa 80 % vorgetrocknet. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise mit Saugkästen oder anderen Vakuumeinrichtungen oder mit Durchblasetrocknern. Die Buckelprägung des Prägegewebes wird wie zuvor besprochen in die Bahn eingepreßt, bevor die Bahn vollständig getrocknet wird. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Anwendung von mechanischem Druck. Dies kann zum Beispiel durch Pressen einer Quetschwalze, die das Prägegewebe trägt, gegen die Fläche einer Trockentrommel, wie etwa einen Yankee-Trockner, erfolgen, wobei die Bahn zwischen der Quetschwalze und der Trockentrommel angeordnet ist. Ebenso bevorzugt wird die Bahn gegen das Prägegewebe vor der vollständigen Trocknung durch Aufbringen von Fluiddruck mit einer Vakuumvorrichtung, wie etwa einer Saugbox, oder mit einem Durchblasetrockner verformt. Der Fluiddruck kann aufgebracht werden, um ein Einpressen der verdichteten Bereiche während der anfänglichen Entwässerung, in einem getrennten anschließenden Verfahrensschritt oder in einer Kombination hievon zu erreichen.
Unkompaktierte, nicht-musterverdichtete Tissuepapierstrukturen 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 Tissuepapierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, hergestellt, um eine nasse Bahn zu bilden, worauf die Flüssigkeit aus der Bahn ablaufen gelassen und zusätzliches Wasser ohne mechanische Kompression entfernt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80 % aufweist, worauf die Bahn gekreppt wird. Aus der Bahn wird das Wasser durch Vakuumentwässerung und thermische Trocknung abgetrennt. Die entstehende Struktur ist ein weiches, jedoch schwaches hochbauschiges Blatt von relativ unkompaktierten Fasern. Vorzugsweise wird Bindematerial auf Abschnitte der Bahn vor dem Kreppen aufgebracht.
Kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissuestrukturen sind in der Fachwelt allgemein als übliche Tissuestrukturen bekannt. Im allgemeinen werden kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissuepapierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem durchlässigen Sieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, hergestellt, wobei eine nasse Bahn gebildet wird, die Flüssigkeit aus der Bahn ablaufen gelassen und zusätzliches Wasser mit Hilfe einer gleichmäßigen mechanischen Kompaktierung (Pressen) entfernt wird, bis die Bahn eine Konsistenz von 25 bis 50 % aufweist, worauf die Bahn zu einem thermischen Trockner, wie etwa einem Yankee, übertragen und dann gekreppt wird. Insgesamt wird Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanisches Pressen und durch thermische Mittel entfernt. Die entstehende Struktur ist kräftig und im allgemeinen von einzigartiger Dichte, hat jedoch einen sehr niedrigen Bausch, niedrige Absorptionsfähigkeit und geringe Weichheit.
Die erfindungsgemäße Tissuepapierbahn kann bei jedem Anwendungsbereich verwendet werden, wo weiche absorptionsfähige Tissuepapierbahnen mit hoher Permanentnaßfestigkeit erforderlich sind. Ein besonders vorteilhafter Einsatz der Tissuepapierbahn gemäß dieser Erfindung liegt in der Herstellung von Papiertuchprodukten. Zum Beispiel können zwei Tissuepapierbahnen gemäß dieser Erfindung gebuckelt und durch Klebstoff Schicht an Schicht aneinander gebunden werden, wie dies in der US-A-3,414.459 gelehrt wird, die am 3. Dezember 1968 an Wells ausgegeben wurde, um zweilagige Papiertücher zu bilden.
Eine Analyse der Menge der Behandlungs-Chemikalien hierin, die an den Tissuepapierbahnen zurückgehalten werden, kann mit jedem in der Fachwelt akzeptierten Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Menge der quaternisierten Aminester-Verbindung, wie etwa eine Ester- Variante eines Dialkyldimethylammoniumsalzes, die von dem Tissuepapier zurückgehalten wurde, durch Lösungsmittelextraktion der Verbindung in einem organischen Lösungsmittel mit anschließender Anion/Kation-Titration unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator bestimmt werden; die Menge des Netzmittels, wie etwa von PEG-400, kann durch Extraktion in einem organischen Lösungsmittel mit anschließender Gas- Chromatographie zur Bestimmung der Menge des PEG-400 in dem Extrakt bestimmt werden. Die Menge des Temporärnaßfestigkeitsharzes, wie etwa eines Temporärnaßfestigkeitsharzes mit einer Stickstoff-Gruppierung (z.B. gemäß der Beschreibung in der US-A-4,981.557, D.W. Bjorkquist, ausgegeben am 1. Jänner 1991), kann durch Subtraktion der Menge der quaternisierten Aminester-Verbindung, wie sie durch das obige Titrationsverfahren bestimmt wurde, von dem Gesamtstickstoffgehalt, der durch den Stickstoffanalysator erhalten wurde, bestimmt werden. Diese Verfahren sind beispielhaft und sind nicht dazu gedacht, andere Verfahren, die zur Bestimmung der Gehalte spezieller auf dem Tissuepapier zurückgehaltener Komponenten verwendet werden, auszuschließen.
Hydrophilie von Tissuepapier bezieht sich im allgemeinen auf die Neigung des Tissuepapiers, mit Wasser benetzt zu werden. Hydrophilie von Tissuepapier kann einigermaßen durch Bestimmung des Zeitraums, der erforderlich ist, bis trockenes Tissuepapier vollständig mit Wasser benetzt wird, quantitativ bestimmt werden. Dieser Zeitraum wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zu schaffen, kann die folgende Vorgangsweise zur Bestimmung der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird eine konditionierte Probe eines Einheitsblattes (die Umgebungsbedingungen zur Untersuchung von Papierproben sind 23 ± 1ºC und 50 ± 2 % RH, wie in der TAPPI-Methode T 402 angegeben ist) von etwa 4-3/8 Inch mal 4-3/4 Inch (etwa 11,1 cm x 12 cm) der Tissuepapierstruktur bereitgestellt; zweitens wird das Blatt in vier (4) übereinandergelegte Viertel gefaltet und dann zu einer Kugel von etwa 0,75 Inch (etwa 1,9 cm) bis etwa 1 Inch (etwa 2,5 cm) Durchmesser zusammengedrückt; drittens wird das zu einer Kugel geformte Blatt auf die Oberfläche einer Menge von destilliertem Wasser bei 23 ± 1ºC aufgelegt und gleichzeitig ein Zeitmesser eingeschaltet; viertens wird der Zeitmesser gestoppt und abgelesen, wenn das zu einer Kugel geformte Blatt vollständig durchnässt ist. Die vollständige Durchnässung wird visuell beobachtet.
Die bevorzugte Hydrophilie von Tissuepapier hängt von dessen beabsichtigtem Endverwendungszweck ab. Für Tissuepapier, das in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, zum Beispiel als Toilettenpapier, ist es wünschenswert, in einem relativ kurzen Zeitraum vollständig durchnäßt zu werden, um ein Verstopfen der Toilette zu verhindern, wenn das Wasser abgelassen wird. Vorzugsweise beträgt die Benetzungszeit 2 Minuten oder weniger. Bevorzugter beträgt die Benetzungszeit 30 Sekunden oder weniger. Am bevorzugtesten beträgt die Benetzungszeit 10 Sekunden oder weniger.
Die Hydrophilie-Eigenschaften von erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Tissuepapiers können selbstverständlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Jedoch können deutliche Zunahmen der Hydrophobie während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des Tissuepapiers auftreten: d.h. nachdem das Tissuepapier zwei (2) Wochen im Anschluß an seine Herstellung gealtert ist. Somit werden die oben angegebenen Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende eines solchen zweiwöchigen Zeitraums gemessen. Dementsprechend werden die Benetzungszeiten, die am Ende einer zweiwöchigen Alterungsperiode bei Raumtemperatur gemessen werden, als "Zwei-Wochen-Benetzungszeiten" bezeichnet.
Die Dichte des Tissuepapiers, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die als das Flächengewicht dieses Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, berechnet wurde, wobei geeignete Umwandlungen der Einheiten hierin enthalten sind. Die Abgreifhöhe des Tissuepapiers, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer Kompressionsbelastung von 95 g/in² (14,7 g/cm²) ausgesetzt ist.
Die folgenden Beispiele erläutern die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung, sind jedoch nicht als Begrenzung derselben gedacht.

BEISPIEL 1

Der Zweck dieses Beispiels ist die Erläuterung eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen absorbierenden Papiertuchblättern verwendet werden kann, die mit einer Mischung von Diester-dihydrierter Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDTDMAC) (d.h. ADOGEN DDMC der Sherex Chemical Company) und einem Polyethylenglykol-Netzmittel (d.h. PEG-400 der Union Carbide Company) in Anwesenheit eines Permanentnaßfestigkeitsharzes gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.
Es wurde eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wurde eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmacherzusammensetzung, die DEDTDMAC und PEG-400 enthielt, gemäß der folgenden Vorgangsweise hergestellt: 1. Es wird eine äquivalente molare Konzentration von DEDTDMAC und PEG-400 gewogen; 2. PEG wird auf etwa 85ºC erhitzt; 3. DEDTDMAC wird in PEG aufgelöst, um eine geschmolzene Lösung zu bilden; 4. Scherbeanspruchung wird eingesetzt, um eine homogene Mischung von DEDTDMAC in PEG zu bilden; 5. Der pH des Verdünnungswassers wird auf etwa 3 durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure eingestellt. 6. Das Verdünnungswasser wird dann auf etwa 85ºC erhitzt; 7. Die geschmolzene Mischung von DEDTDMAC/PEG-400 wird auf eine 1%ige Lösung verdünnt; und 8. Scherbeanspruchung wird aufgebracht, um eine wässerige Lösung zu bilden, die eine Bläschensuspension der Mischung von DEDTDMAC/PEG-400 enthält.
Zweitens wird ein 3 Gew.-%-iger wässeriger NSK-Brei in einem üblichen Holländer hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft gemahlen und es wird eine 2%ige Lösung des Temporärnaßfestigkeitsharzes (nach der Beschreibung in der US-A-4,981.557, D. W. Bjorkquist, ausgegeben am 1. Jänner 1991) in die NSK-Papierstoffleitung mit einer Geschwindigkeit von 0,75 Gew.-%, bezogen auf trockene Fasern, zugesetzt. Die Absorption des Temporärnaßfestigkeitsharzes an den NSK-Fasern wird durch einen In-line- Mischer verstärkt. Der NSK-Brei wird an der Fächerpumpe auf eine Konsistenz von 0,2 % verdünnt.
Drittens wird ein 3 Gew.%-iger wässeriger Eukalyptus-Faserbrei in einem üblichen Einstampfer hergestellt. Es wird eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung in die Eukalyptus-Papierstoff-Leitung vor der Papierstoffpumpe mit einer Geschwindigkeit von 0,2 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, zugesetzt. Die Adsorption der chemischen Weichmachermischung an den Eukalyptus-Fasern kann durch einen In-line-Mischer verbessert werden. Der Eukalyptus-Brei wird an der Fächerpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2 % verdünnt.
Die behandelte Eintragsmischung (30 % NSK/70 % Eukalyptus) wird im Stoffauflaufkasten gemischt und zur Bildung einer embryonalen Bahn auf einem Fourdrinier-Sieb abgelegt. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb und wird durch einen Deflektor und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb weist eine 5-Fach-Satingewebe-Konfiguration mit 87 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung oder 221 bzw. 193 Monofilamenten pro cm auf. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15 % am Punkt der Übertragung auf einen Fotopolymer-Riemen übertragen, welcher 562 lineare Idaho-Zellen pro Quadratinch oder 36 pro Quadratzentimeter, 32 % Bukkelbereiche und 6 mil oder 0,015 cm Fotopolymertiefe aufweist. Die weitere Entwässerung erfolgt durch Vakuum-unterstützten Abzug, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28 % hat. Die gemusterte Bahn wird durch Durchblasen von Luft auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an die Oberfläche eines Yankee-Trockners mit Hilfe eines aufgesprühten kreppenden Klebers angeklebt, der 0,25 % wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) enthält. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 98 % erhöht, bevor die Bahn mit einer Abzugsklinge trocken gekreppt wird. Die Abzugsklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 24º und ist in bezug auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 89º erreicht wird; der Yankee-Trockner wird mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) zu einer Rolle geformt.
Es werden zwei Lagen der Bahn zu Tissuepapierprodukten geformt und aneinander laminiert, wobei eine übliche Lagenbindetechnik verwendet wird, die in der Papierindustrie allgemein bekannt ist. Das Tissuepapier hat ein Flächengewicht von etwa 23 lbs/1000 sq.ft oder 0,97 g/m², enthält etwa 0,05 % DEDTDMAC, 0,5 % PEG-400 und etwa 0,5 % des Temporärnaßfestigkeitsharzes. Wichtig ist, daß das entstehende Tissuepapier weich und absorbierend ist und Temporärnaßfestigkeit aufweist.

BEISPIEL 2

Der Zweck dieses Beispiels ist die Erläuterung eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen, absorbierenden faserigen Tissuestrukturen mit hoher temporärer Naßfestigkeit verwendet werden kann, die mit einer Mischung von Diester-dihydrierter Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDTDMAC) und einem Netzmittel auf der Basis eines linearen ethoxylierten Alkohols (d.h. Neodol 23-7 der Shell Chemical Company) in Gegenwart eines Temporärnaßfestigkeitsharzes gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.
Die Tissuestruktur wird gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine äquivalente molare Konzentration von Neodol 23-7 als Netzmittel anstelle von PEG-400 verwendet wird. Das entstehende Tissuepapier enthält 0,05 % DEDTDMAC, 0,05 % Neodol 23-7 und etwa 0,5 % des Temporärnaßfestigkeitsharzes. Wichtig ist, daß das Tissuepapier weich und absorbierend ist und eine hohe temporäre Naßfestigkeit aufweist.

BEISPIEL 3

Der Zweck dieses Beispiels ist die Erläuterung eines Verfahrens, das zur Herstellung von weichen, absorbierenden faseriger Tissuestrukturen mit hoher temporärer Naßfestigkeit verwendet werden kann, die mit einer Mischung von Diester-dihydrierter Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDTDMAC) und einem linearen Alkylphenoxy-poly-(ethylenoxy)-Alkohol (Igepal RC-520) in Anwesenheit eines Temporärnaßfestigkeitsharzes in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.
Die Tissuestruktur wird gemäß dem zuvor in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine äquivalente molare Konzentration von Igepal RC-520 (ein linearer Dodecylphenoxy-poly- (ethylenoxy)-Alkohol mit etwa 5 Molen Ethylenoxid pro Mol Dodecylphenol) als Netzmittel anstelle von PEG-400 verwendet wird. Das entstehende Tissuepapier enthält 0,05 % DEDTDMAC, 0,05 Gew.-% Igepal RC-520 und etwa 0,5 % des Temporärnaßfestigkeitsharzes. Wichtig ist, daß das Tissuepapier weich und absorbierend ist und eine hohe temporäre Naßfestigkeit aufweist.

Claims

1. Eine kräftige, weiche, absorbierende Tissuepapierbahn, die Papierfasern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters umfaßt:

(a) zu 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise zu 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, eine quaternisierte Aminester-Weichmacherverbindung der Formel

und Mischungen hievon; wobei jeder Substituent R eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe oder Mischungen hievon ist, vorzugsweise R aus C&sub1;- C&sub6;-Alkyl ausgewählt ist; R¹

oder eine C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub9;-Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon ist, vorzugsweise R¹ aus C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl ausgewählt ist; R² eine C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub1;- Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon ist, vorzugsweise R² aus C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub7;-Alkyl ausgewählt ist; und X&supmin; ein kompatibles Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsuffat, ist, jedoch eine Verbindung der Formel

ausgeschlossen ist, in welcher jedes R¹ ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, der aus der aus C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, Kokos und Talg bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und X&supmin; für ein kompatibles Anion steht;

(b) zu 0,01 Gew.-% bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise zu 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, ein Netzmittel; und

(c) zu 0,01 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, vorzugsweise zu 0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, ein wasserlösliches Harz zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit.

2. Die Papierbahn nach Anspruch 1, wobei das genannte Netzmittel eine Polyhydroxyverbindung ist, die aus Glycerin und Polyethylenglykolen mit einem Molekulargewicht von 200 bis 2000, vorzugsweise Polyethylenglykolen mit einem Molekulargewicht von 200 bis 600, ausgewählt ist.

3. Die Papierbahn nach Anspruch 1, wobei das genannte Netzmittel ein alkoxylierter Alkohol ist, der aus linearen alkoxylierten Alkoholen, vorzugsweise linearen ethoxylierten Alkoholen, linearen alkyl-phenoxylierten Alkoholen, vorzugsweise linearen Alkyl-phenoxypoly-(ethylenoxy)- Alkoholen, und Mischungen hievon, ausgewählt ist.

4. Die Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes R Methyl ist.

5. Die Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das genannte wasserlösliche Harz zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit ein Polymer umfaßt, das durch im wesentlichen vollständiges Fehlen von nukleophilen Funktionalitäten gekennzeichnet ist und die Formel

hat, in welcher A für

steht und X --0--, --NCH&sub3;-- bedeutet und R eine substituierte oder unsubstituierte aliphatische Gruppe darstellt; Y&sub1; und Y&sub2; unabhängig voneinander --H, --CH&sub3; oder ein Halogen sind; W eine nichtnukleophile, wasserlösliche Stickstoff-heterozyklische Gruppierung ist; C eine kationische monomere Einheit ist; die Molprozent von a von 30 % bis 70 % betragen, die Molprozent von b von etwa 30 % bis 70 % betragen und die Molprozent von c von 1 % bis 40 % betragen; und das genannte Polymer ein mittleres Molekulargewicht zwischen 30 000 und 200 000 hat.

6. Die Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das genannte wasserlösliche Harz zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit ein auf Stärke basierendes Harz ist.

7. Die Papierbahn nach Anspruch 5, wobei das genannte wasserlösliche Harz zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit weiters ein kationisches auf Stärke basierendes Harz zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit umfaßt.