TECHNISCHES GEBIET
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Diese Anmeldung betrifft Tissue-Papiere, insbesondere musterverdichtete
Tissue-Papiere, die eine verstärkte mit dem Tastsinn fühlbare Weichheit aufweisen.
Diese Anmeldung betrifft insbesondere Tissue-Papiere, die mit bestimmten
biologisch abbaubaren Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachern behandelt sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Papierbahnen oder -blätter, die manchmal als Tissue- oder Papiertissue-
Bahnen oder -Blätter bezeichnet werden, finden in der modernen Gesellschaft
verbreitete Verwendung. Diese umfaßt Stapelwaren, wie Papiertücher, Kosmetik-
Tissues und Hygiene- (oder Toiletten-) Tissues. Diese Papierprodukte können
verschiedene wünschenswerte Eigenschaften, inklusive Naß- und Trockenreißfestigkeit,
Absorptionsfähigkeit für wässerige Fluide (z. B. Benetzbarkeit), geringe Neigung zu
Fusselbildung, wünschenswerten Bausch und Weichheit, einschließen. Die
besondere Herausforderung bei der Papierherstellung war es, diese verschiedenen
Eigenschaften zweckmäßig auszugleichen, um ein hochwertiges Tissue-Papier zur
Verfügung zu stellen.
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Obwohl Weichheit für Tuchprodukte eine besonders wünschenswerte
Eigenschaft ist, ist sie doch für Kosmetik- und Toiletten-Tissue ganz besonders wichtig.
Weichheit ist das mit dem Tastsinn erfaßbare Gefühl, das der Konsument erfährt,
wenn er ein spezielles Papierprodukt hält, es über die Haut reibt und mit der Hand
zerknüllt. Eine solche mit dem Tastsinn erfaßbare Weichheit kann, ohne
Beschränkung auf diese Eigenschaften, durch Reibung, Flexibilität und Glätte
gekennzeichnet werden, sowie durch subjektive Beschreibung, wie etwa als ein samtartiges,
seidenartiges oder flanellartiges Gefühl. Diese mit dem Tastsinn erfaßbare
Wahrnehmung ist eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften, inklusive
der Flexibilität oder Steifheit des Papierblattes wie der Textur der Papieroberfläche.
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Die Steifheit von Papier wird in der Regel durch Maßnahmen beeinflußt, um
die Trocken- und/oder Naßreißfestigkeit der Bahn zu erhöhen. Steigerungen der
Trockenreißfestigkeit können entweder durch mechanische Verfahren zur
Gewährleistung einer entsprechenden Bildung von Wasserstoffbindungen zwischen den
Hydroxylgruppen aneinanderliegender Papierfasern oder durch den Einschluß
bestimmter Naßfestigkeitsharze erreicht werden, die, da sie in der Regel kationisch
sind, leicht an den anionischen Carboxylgruppen der Papierfasern abgelagert und
von diesen zurückgehalten werden. Jedoch kann die Verwendung sowohl
mechanischer als auch chemischer Mittel, die zur Verbesserung der Trocken- und
Naßreißfestigkeit verwendet werden, zu steiferen, sich rauher anfühlenden, weniger
weichen Tissue-Papieren führen.
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Bestimmte chemische Additive, die im allgemeinen als Debonder-Mittel
bezeichnet werden, können zu Papierfasern zugesetzt werden, um die natürliche
Faser-Faser-Bindung zu stören, die während der Blattbildung und -trocknung
stattfindet, und können somit zu weicheren Papieren führen. Diese Debonder-Mittel sind in
der Regel kationisch und haben bestimmte Nachteile im Zusammenhang mit ihrer
Verwendung zur Weichmachung von Tissue-Papieren. Manche kationische
Debonder-Mittel mit niedrigem Molekulargewicht können beim Kontakt mit der
menschlichen Haut eine übermäßige Irritation hervorrufen. Kationische Debonder-Mittel mit
höherem Molekulargewicht können schwieriger in geringen Mengen auf das Tissue-
Papier aufzubringen sein und können auch dazu neigen, unerwünschte hydrophobe
Wirkungen auf dem Tissue-Papier hervorzurufen, z. B. können sie zu herabgesetzter
Absorptionsfähigkeit und insbesondere Benetzbarkeit führen. Da diese kationischen
Debonder-Mittel durch Zerreißen der Interfaser-Bindung wirken, können sie auch
die Reißfestigkeit in einem solchen Ausmaß vermindern, daß Harze, Latex oder
andere Trockenfestigkeitsadditive erforderlich sein können, um annehmbare Grade
der Reißfestigkeit zu ergeben. Diese Trockenfestigkeitsadditive steigern nicht nur
die Kosten des Tissue-Papiers, sondern sie können auch andere nachteilige
Wirkungen auf die Weichheit des Tissues ausüben. Zusätzlich dazu sind viele
kationische Debonder-Mittel biologisch nicht abbaubar und können daher die
Umweltqualität nachteilig beeinflussen.
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Mechanische Preßvorgänge werden in der Regel auf Tissue-Papierbahnen
ausgeübt, um diese zu entwässern und/oder deren Reißfestigkeit zu erhöhen. Der
mechanische Preßvorgang kann an der gesamten Fläche der Papierbahn ausgeübt
werden, wie es für übliches filzgepreßtes Papier der Fall ist. Bevorzugter wird die
Entwässerung jedoch in einer solchen Form durchgeführt, daß das Papier
musterverdichtet wird. Musterverdichtetes Papier hat bestimmte verdichtete Bereiche von
relativ hoher Faserdichte sowie Bereiche von relativ niedriger Faserdichte, nämlich
hochbauschige Bereiche. Solche hochbauschigen musterverdichteten Papiere
werden in der Regel aus einer teilweise getrockneten Papierbahn hergestellt, die
verdichtete Bereiche aufweist, die ihr von einem durchlässigen Material mit einer
gemusterten Versetzung von Erhebungen verliehen wurden. Vgl. zum Beispiel das
US-Patent 3,301.746 (Sanford et al.), das am 31. Jänner 1967 erteilt wurde; das US-
Patent 3,994.771 (Morgan et al.), das am 30. November 1976 erteilt wurde; und das
US-Patent 4,529.480 (Trokhan), das am 16. Juli 1985 erteilt wurde.
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Neben der Reißfestigkeit und dem Bausch ist ein weiterer Vorteil solcher
Musterverdichtungsverfahren, daß auf dem Tissue-Papier ornamentale Muster
aufgedruckt werden können. Ein inhärentes Problem der Musterverdichtungsverfahren
liegt jedoch darin, daß die Materialseite des Tissue-Papiers, d. h. die während der
Papierherstellung mit dem durchlässigen Material in Kontakt stehende
Papierober
fläche, sich rauher anfühlt als die Seite, die nicht mit dem Material in Kontakt ist.
Das ist darauf zurückzuführen, daß die hochbauschigen Felder im wesentlichen
Vorsprünge bilden, die aus der Oberfläche des Papiers herausragen. Es sind diese
Vorsprünge, die eine mit dem Tastsinn erfaßbare Wahrnehmung der Rauhheit
verleihen können.
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Die Weichheit dieser komprimierten und insbesondere musterverdichteten
Tissue-Papiere kann verbessert werden, indem dieselben mit verschiedenen Mitteln,
wie etwa pflanzlichen, tierischen oder synthetischen Kohlenwasserstoffölen und
insbesondere mit Polysiloxanmaterialien, die meist als Silikonöle bezeichnet
werden, behandelt werden. Vgl. Spalte 1, Zeilen 30-45 des US-Patentes 4,959.125
(Spendel), das am 25. September 1990 erteilt wurde. Diese Silikonöle verleihen dem
Tissue-Papier einen seidigen weichen Griff. Jedoch sind manche Silikonöle
hydrophob und können die Oberflächenbenetzbarkeit des behandelten Tissue-Papiers
nachteilig beeinflussen, d. h. das behandelte Tissue-Papier kann aufschwimmen
und kann daher in Abflußsystemen nach dem Herunterlassen des Wassers
Probleme bei der Entsorgung verursachen. Tatsächlich können manche mit Silikon
weichgemachte Papiere eine Behandlung mit anderen oberflächenaktiven Mitteln
erfordern, um diese von dem Silikon hervorgerufene Herabsetzung der
Benetzbarkeit auszugleichen. Vgl. das US-Patent 5,059.282 (Ampulski et al.), das am
22. Oktober 1991 erteilt wurde.
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Außer mit Silikonen wurde Tissue-Papier auch mit kationischen sowie mit
nicht-kationischen Tensiden behandelt, um die Weichheit zu erhöhen. Vgl. zum
Beispiel das US-Patent 4,959.125 (Spendel), erteilt am 25. September 1990, und
das US-Patent 4,940.513 (Spendel), erteilt am 10. Juli 1990, welche Patente
Verfahren zur Erhöhung der Weichheit von Tissue-Papier durch Behandlung mit
nichtkationischen, vorzugsweise nichtionischen Tensiden offenbaren. Das Patent '125
lehrt, daß größere Vorteile hinsichtlich der Weichheit durch den Zusatz von
nichtkationischen Tensiden zu der nassen Papierbahn erreichbar sind; das Patent '513
offenbart auch den Zusatz von nicht-kationischen Tensiden zu einer nassen Bahn.
Bei "Naßbahn"-Zugabeverfahren können die nicht-kationischen Tenside, wie etwa
solche, die in den Patenten '125 und '513 gelehrt werden, möglicherweise in das
Innere der Papierbahn wandern und die Fasern vollständig überziehen. Dies kann
die Ursache für eine Vielzahl von Problemen sein, inklusive einer
Faserauftrennung, die zu einer Herabsetzung der Reißfestigkeit des Papiers führt, sowie
nachteiligen Wirkungen auf die Benetzbarkeit des Papiers, wenn das
nichtkationische Tensid hydrophob oder nicht sehr hydrophil ist.
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Tissue-Papier wurde auch mit Weichmachern in "Trockenbahn"-
Zugabeverfahren behandelt. Bei einem dieser Verfahren wird das trockene Papier
über eine Seite eines geformten Blocks aus wachsartigem Weichmacher bewegt,
wobei der Weichmacher dann durch eine Reibwirkung an der Papieroberfläche
abgelegt wird. Vgl. das US-Patent 3,305.392 (Britt), das am 21. Februar 1967 erteilt
wurde (die Weichmacher inkludieren Stearatseifen, wie etwa Zinkstearat,
Stearinsäureester, Stearylalkohol, Polyethylenglykole, wie etwa Carbowax, und
Polyethylenglykolester von Stearin- und Laurinsäuren). Bei einem anderen solchen
Verfahren wird das trockene Papier in eine den Weichmacher enthaltende Lösung
oder Emulsion eingetaucht. Vgl. das US-Patent 3,296.065 (O'Brien et al.), erteilt am
3. Jänner 1967 aliphatische Ester bestimmter aliphatischer oder aromatischer
Carbonsäuren (als der Weichmacher). Ein mögliches Problem dieser zuvor genannten
"Trockenbahn"-Zugabeverfahren liegt darin, daß das Weichmachermittel weniger
wirksam aufgebracht werden kann, oder daß es in einer Weise aufgebracht wird,
die möglicherweise die Absorptionsfähigkeit des Tissue-Papiers beeinträchtigt.
Tatsächlich lehrt das Patent '392 eine wünschenswerte Modifizierung mit bestimmten
kationischen Materialien, um die Migrationstendenz des Weichmachers
hintanzuhalten. Die Aufbringung von Weichmachern entweder durch eine Reibwirkung oder
durch Eintauchen des Papiers wäre auch schwierig auf industrielle
Papierherstellungssysteme anzuwenden, die mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten.
Weiters sind manche Weichmacher (z. B. die Pyromellitatester des Patentes '065)
ebenso wie manche der Co-Additive (z. B. das Dimethyldistearylammoniumchlorid
des Patentes '532), von denen gelehrt wird, daß sie bei den zuvor genannten
"Trockenbahn"-Verfahren verwendbar sind, biologisch nicht abbaubar.
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Demzufolge wäre es wünschenswert, Tissue-Papier, insbesondere
hochbauschiges, musterverdichtetes Tissue-Papier; durch ein Verfahren weichmachen zu
können, welches: (1) "Naßend"-, "Naßbahn"- und/oder "Trockenbahn"-Verfahren
zur Zugabe von Weichmachern verwenden kann; (2) in einem industriellen
Papierherstellungssystem durchgeführt werden kann, ohne den Betrieb der Maschine
deutlich zu beeinflussen; (3) Weichmacher verwendet, die nicht-toxisch und
biologisch abbaubar sind; und (4) in einer Weise durchgeführt werden kann, bei welcher
die gewünschte Reißfestigkeit, Absorptionsfähigkeit und die geringe Neigung zur
Fusselbildung des Tissue-Papiers aufrechterhalten werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft weichgemachtes Tissue-Papier, welches auf
mindestens an einer seiner Oberflächen bestimmte Weichmachersysteme aufweist.
Diese Weichmachersysteme umfassen Polyhydroxyfettsäureamide der Formel:
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worin R¹ für H, C&sub1;-C&sub6;-Hydrocarbyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl,
Methoxyethyl, Methoxypropyl oder eine Mischung hievon steht; R² für eine C&sub5;-C31-
Kohlenwasserstoffgruppe steht und Z eine
Polyhydroxykohlenwasserstoffgruppierung mit einer linearen Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 3 direkt an
die Kette gebundenen Hydroxylgruppen ist. Das Polyhydroxyfettsäureamid-
Weichmachersystem liegt in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 3%, bezogen auf
das Gewicht des trockenen Tissue-Papiers, vor.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung dieser
weichgemachten Tissue-Papiere. Dieses Verfahren umfaßt den Schritt der
Behandlung einer Tissue-Papierbahn mit dem Weichmachersystem, welches das
Polyhydroxyfettsäureamid umfaßt. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
kann ein "Naßend"-, "Naßbahn"- oder ein "Trockenbahn"-Zugabeverfahren sein.
Dieses Verfahren wird in einer Weise durchgeführt, daß die Tissue-Papierbahn mit
etwa 0,1% bis etwa 3% von Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem
behandelt wird.
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Erfindungsgemäß weichgemachtes Tissue-Papier fühlt sich weich und
samtartig an. Es ist besonders gut verwendbar zur Weichmachung von hochbauschigen,
musterverdichteten Tissue-Papieren, inklusive Tissue-Papieren mit gemustertem
Design. Überraschenderweise wird das behandelte Papier, selbst wenn der
Weichmacher nur auf die glattere Seite (d. h. Siebseite) von solchen musterverdichteten
Papieren aufgebracht ist, immer noch als weich empfunden. Die in der
vorliegenden Erfindung verwendeten Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersysteme sind
im Hinblick auf die Umwelt sicher (d. h. sind nicht-toxisch und biologisch abbaubar)
und haben kostenmäßige Vorteile, insbesondere im Vergleich zu den früher für die
Behandlung von Tissue-Papier verwendeten Weichmachermitteln. Die Vorteile der
verbesserten Weichheit gemäß der vorliegenden Erfindung können auch erreicht
werden, wenn die wünschenswerte Reißfestigkeit, die Absorptionsfähigkeit (z. B.
Benetzbarkeit) und die niedrige Neigung zur Fusselbildung des Papiers beibehalten
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei einem industriellen
Papierherstellungssystem eingesetzt werden, ohne den Betrieb der Maschine, inklusive
der Geschwindigkeit, deutlich nachteilig zu beeinflussen. Außerdem ist es ein
besonderer Vorteil bestimmter in der vorliegenden Erfindung verwendeter
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersysteme (z. B. solcher
Polyhydroxyfettsäureamide, bei welchen R² für eine C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe steht), daß
diese auf die Tissue-Papierbahn nicht nur durch "Naßbahn"- und
"Trockenbahn"-Methoden aufgebracht werden können, sondern auch durch "Naßend"-Methoden.
Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß diese speziellen
Weichmachersy
steme
auf Basis Polyhydroxyfettsäureamid für die Papierfasern, wenn sie während
der Papierherstellung eingebracht werden, substantiv sind. Die Möglichkeit, eine
"Naßzugabe" vorzunehmen, kann das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur
einfacher machen, sondern kann auch Vorteile hinsichtlich der Reißfestigkeit sowie
wünschenswerte Unterschiede von Weichheitseigenschaften, die der behandelten
Papierbahn verliehen werden, hervorrufen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Figur ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Weichmachung von Tissue-Bahnen erläutert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
A. Tissue-Papiere
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Die vorliegende Erfindung ist für Tissue-Papier im allgemeinen verwendbar,
welches auf übliche Weise filzgepreßtes Tissue-Papier, hochbauschiges
musterverdichtetes Tissue-Papier und hochbauschiges, unkompaktiertes Tissue-Papier
einschließt, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Das Tissue-Papier kann von einem
homogenen oder mehrschichtigen Aufbau sein; und daraus hergestellte
Tissuepapierprodukte können von einem einlagigen oder mehrlagigen Aufbau sein. Das
Tissue-Papier hat vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen etwa 10 g/m² und etwa
65 g/m² sowie eine Dichte von etwa 0,6 g/cm³ oder weniger. Bevorzugter wird das
Flächengewicht bei etwa 40 g/m² oder weniger liegen und die Dichte wird etwa
0,3 g/cm³ oder weniger betragen. Am bevorzugtesten wird die Dichte zwischen
etwa 0,04 g/cm³ und etwa 0,2 g/cm³ liegen. Vgl. Spalte 13, Zeilen 61-67 des US-
Patentes 5,059.282 (Ampulski et al.), das am 22. Oktober 1991 erteilt wurde und
wo beschrieben ist, wie die Dichte von Tissue-Papier gemessen wird. (Wenn nicht
anders angegeben, beziehen sich alle Mengen und Gewichte hinsichtlich des
Papiers auf eine Trockenbasis.)
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Ein auf übliche Weise gepreßtes Tissue-Papier und Verfahren zur Herstellung
eines solchen Papiers sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Ein solches Papier
wird in der Regel durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem porösen
Formungssieb, welches in der Fachwelt oft als ein Fourdrinier-Sieb bezeichnet wird,
hergestellt. Sobald der Eintrag auf dem Formungssieb abgelegt ist, wird er als eine
Bahn bezeichnet. Die Bahn wird entwässert, indem die Bahn gepreßt und bei
erhöhter Temperatur getrocknet wird. Die speziellen Verfahren und die typische
Einrichtung zur Herstellung von Bahnen gemäß dem soeben beschriebenen Verfahren
sind den Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen
Verfahren wird ein Zellstoffeintrag mit niedriger Konsistenz aus einem unter Druck
stehenden Stoffauflaufkasten zur Verfügung gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat
eine Öffnung zur Abgabe eines dünnen Auftrags von Zellstoffeintrag auf das
Fourdrinier-Sieb zur Bildung einer nassen Bahn. Die Bahn wird dann in der Regel auf
eine Faserkonsistenz zwischen etwa 7% und etwa 25% (auf Basis des Gewichts
der gesamten Bahn) durch Vakuum-Entwässerung entwässert und weiter durch
Druckvorgänge getrocknet, bei welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der
von einander gegenüberliegenden mechanischen Bauteilen, zum Beispiel
zylindrischen Walzen, entwickelt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und
getrocknet in einer Dampftrommelvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-
Trockner bekannt ist. In dem Yankee-Trockner kann der Druck durch mechanische
Mittel entwickelt werden, wie etwa durch den Druck von einander
gegenüberliegenden zylindrischen Trommeln auf die Bahn. Es können mehrfache Yankee-
Trocknertrommeln verwendet werden, wobei eine zusätzliche Pressung
gegebenenfalls zwischen den Trommeln stattfindet. Die Tissuepapierstrukturen, die gebildet
werden, werden anschließend als übliche gepreßte Tissuepapierstrukturen
bezeichnet. Solche Blätter werden als kompaktiert angesehen, da die gesamte Bahn
beträchtlichen mechanischen Kompressionskräften ausgesetzt ist, während die
Fasern in feuchtem Zustand vorliegen, worauf sie dann in einem komprimierten
Zustand getrocknet werden.
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Musterverdichtetes Tissue-Papier ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein
relativ hochbauschiges Feld mit relativ niedriger Faserdichte und eine Anordnung
verdichteter Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hochbauschige Feld ist
andererseits als ein Feld von Polsterbereichen gekennzeichnet. Die verdichteten
Zonen werden andererseits auch als Einbuchtungsbereiche bezeichnet. Die
verdichteten Zonen können in diskreten Abständen innerhalb des hochbauschigen Feldes
vorliegen oder sie können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des
hochbauschigen Feldes miteinander in Verbindung stehen. Die Muster können in einer
nicht-ornamentalen Konfiguration vorliegen oder sie können so gebildet werden,
daß sie (ein) ornamentale(s) Muster in dem Tissue-Papier bewirken. Bevorzugte
Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissue-Bahnen sind im US-Patent
3,301.746 (Sanford et al.), erteilt am 31. Jänner 1967; im US-Patent 3,974.025
(Ayers), erteilt am 10. August 1976; im US-Patent 4,191.609 (Trokhan), erteilt am
4. März 1980; und im US-Patent 4,637.859 (Trokhan), erteilt am 20. Jänner 1987,
geoffenbart; von diesen sind alle hierin als Referenz angegeben.
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Im allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise durch
Ablegen eines Papiereintrags auf einem porösen Formungssieb, wie etwa einem
Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn und dann Anlegen der Bahn an eine
Anordnung von Auflagern hergestellt. Die Bahn wird gegen die Auflageranordnung
gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an jenen Stellen hervorgerufen
werden, die geografisch den Berührungspunkten zwischen der Auflageranordnung
und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses
Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses
hochbauschige Feld kann weiters durch Aufbringen von Fluiddruck verdichtet
werden, wie etwa mit einer Vakuum-Vorrichtung oder einem Durchblasetrockner,
oder durch mechanisches Pressen der Bahn gegen die Auflageranordnung. Die
Bahn wird entwässert und gegebenenfalls vorgetrocknet, was in einer solchen
Weise geschieht, daß eine Kompression des hochbauschigen Feldes im wesentlichen
vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch Fluiddruck, wie etwa in einer
Vorrichtung mit einer Art Vakuum, oder mit einem Durchblasetrockner, oder
andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Auflageranordnung, wobei
das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung,
wahlweisen Vortrocknung und Bildung der verdichteten Zonen können integriert
oder teilweise integriert sein, um die Gesamtzahl der durchzuführenden
Verfahrensstufen herabzusetzen. Anschließend an die Bildung der verdichteten Zonen, an
das Entwässern und gegebenenfalls Vortrocknen wird die Bahn vollständig
getrocknet, wobei immer noch mechanische Druckeinwirkung vermieden wird.
Vorzugsweise umfassen etwa 8% bis etwa 55% der Oberfläche des Tissue-Papiers
verdichtete Einbuchtungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125% der
Dichte des hochbauschigen Feldes.
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Die Auflageranordnung besteht vorzugsweise aus einem prägenden
Trägertextilmaterial mit einer gemusterten Versetzung von Überkreuzungserhebungen, die
als die Auflageranordnung wirken, sodaß die Bildung der verdichteten Zonen bei
Einwirkung von Druck erleichtert wird. Das Überkreuzungsmuster stellt die zuvor
erwähnte Auflageranordnung dar. Geeignete prägende Trägertextilmaterialien sind
im US-Patent 3,301.746 (Sanford et al.), erteilt am 31. Jänner 1967; im US-Patent
3,821.068 (Salvucci et al.), erteilt am 21. Mai 1974; im US-Patent 3,974.025
(Ayers), erteilt am 10. August 1976; im US-Patent 3,573.164 (Friedberg et al.),
erteilt am 30. März 1971; im US-Patent 3,473.576 (Amneus), erteilt am 21. Oktober
1969; im US-Patent 4,239.065 (Trokhan), erteilt am 16. Dezember 1980; und im
US-Patent 4,528.239 (Trokhan), erteilt am 9. Juli 1985 geoffenbart, von denen alle
hierin als Referenz aufgenommen sind.
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Vorzugsweise wird der Eintrag zuerst auf einem porösen Formungsträger, wie
etwa einem Fourdrinier-Sieb, zu einer nassen Bahn geformt. Die Bahn wird
entwässert und auf ein prägendes Textilmaterial übertragen. Der Eintrag kann
andererseits auch anfänglich auf einem porösen Auflageträger abgelegt werden, der auch
als ein prägendes Textilmaterial wirkt. Gleich nach der Bildung 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 Vakuum-Vorrichtungen oder mit Hilfe
von Durchblasetrocknern. Das Überkreuzungsprägemuster des prägenden
Textilmaterials wird, wie zuvor besprochen, in die Bahn eingepreßt, bevor die Bahn
vollständig getrocknet ist. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Anwendung von
mechanischem Druck. Diese kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß eine
Quetschwalze, die das prägende Textilmaterial trägt, gegen die Oberfläche einer
Trocknertrommel, wie etwa einen Yankee-Trockner, gepreßt wird, wobei die Bahn
zwischen der Quetschwalze und der Trocknertrommel angeordnet ist. Bevorzugt
wird die Bahn auch gegen das prägende Textilmaterial geformt, bevor die
Trocknung durch Anwendung von Fluiddruck mit einer Vakuum-Vorrichtung, wie
etwa einem Saugkasten, oder mit einem Durchblasetrockner, vollständig
getrocknet ist. Fluiddruck kann aufgebracht werden, um die Einprägung verdichteter
Zonen während des anfänglichen Entwässerns in einem getrennten, anschließenden
Verfahrensschritt zu induzieren, oder es kann eine Kombination dieser
Verfahrensschritte vorgenommen werden.
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Unkompaktierte nicht-musterverdichtete Tissuepapierstrukturen sind im US-
Patent 3,812.000 (Salvucci et al.), erteilt am 21. Mai 1974, und im US-Patent
4,208.459 (Becker et al.), erteilt am 17. Juni 1980 beschrieben, die beide als
Referenz aufgenommen sind. Im allgemeinen werden unkompaktierte,
nichtmusterverdichtete Tissuepapierstrukturen dadurch hergestellt, daß ein
Papiereintrag auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur
Bildung einer nassen Bahn abgelegt wird, die Flüssigkeit aus der Bahn ablaufen
gelassen und zusätzliches Wasser entfernt wird, ohne daß mechanischer Druck
stattfindet, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens etwa 80% erreicht
hat, worauf die Bahn gekreppt wird. Wasser wird aus der Bahn durch Vakuum-
Entwässerung und thermische Trocknung entfernt. Die entstehende Struktur ist
ein weiches, jedoch schwaches, hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten
Fasern. Vorzugsweise wird Bindematerial auf Abschnitte der Bahn aufgebracht,
bevor sie gekreppt wird.
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Kompaktierte nicht-musterverdichtete Tissue-Strukturen sind in der Fachwelt
allgemein als übliche Tissue-Strukturen bekannt. Im allgemeinen werden
kompaktierte, nicht-musterverdichtete Tissue-Papierstrukturen dadurch hergestellt, daß
ein Papiereintrag auf einem durchlässigen Sieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb,
zur Bildung einer nassen Bahn aufgebracht wird, die Bahn entwässert und
zusätzliches Wasser mit Hilfe einer gleichmäßigen mechanischen Kompaktierung
(Pressung) abgezogen wird, bis die Bahn eine Konsistenz von 25-50% aufweist,
worauf die Bahn auf einen thermischen Trockner, wie etwa einen Yankee,
übertragen und anschließend gekreppt wird. Insgesamt wird das Wasser aus der Bahn
durch Vakuum-Vorrichtungen, mechanisches Pressen und auf thermische Weise
entfernt. Die entstehende Struktur ist fest und im allgemeinen von einzigartiger
Dichte, hat jedoch einen sehr geringen Bausch, geringe Absorptionsfähigkeit und
Weichheit.
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Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Papierfasern
werden normalerweise aus Holzzellstoff stammende Fasern inkludieren. Andere
Zellstoff-Fasern auf Zellulosebasis, wie etwa Baumwoll-Linters, Bagasse, etc.,
können ebenso verwendet werden und sind gedacht, innerhalb des Rahmens dieser
Erfindung zu liegen. Synthetische Fasern, wie etwa Rayon-, Polyethylen- und
Polypropylenfasern, können in Kombination mit natürlichen Fasern auf Zellulosebasis
ebenso verwendet werden. Eine beispielhafte Polyethylenfaser, die verwendet
werden kann, ist PulpexR, erhältlich von Hercules, Inc. (Wilmington, Delaware).
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Verwendbare Holz-Zellstoffe inkludieren chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-,
Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe, sowie mechanische Zellstoffe, die zum Beispiel
Holzschliff, thermomechanischen Zellstoff und chemisch modifizierten
thermomechanischen Zellstoff umfassen. Chemische Zellstoffe sind jedoch bevorzugt, da sie den
daraus hergestellten Tissue-Blättern eine ausgezeichnete fühlbare Weichheit
verleihen. Es können Zellstoffe sowohl von Laubbäumen (die im folgenden auch als
"Hartholz" bezeichnet werden) als auch von Nadelbäumen (die im folgenden auch
als "Weichholz" bezeichnet werden) verwendet werden. In der vorliegenden
Erfindung auch verwendbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen, die
einige oder alle der zuvor genannten Kategorien ebenso wie andere nicht-faserige
Materialien, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen
Papierherstellung verwendet wurden, enthalten können.
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Zusätzlich zu Papierfasern kann der Papiereintrag, der zur Herstellung der
Tissuepapierstrukturen verwendet wird, auch andere Bestandteile oder Materialien
hiezu zugesetzt enthalten, wie sie in der Fachwelt bekannt sind oder später
bekannt werden. Die Arten wünschenswerter Additive werden von dem speziellen
Endverwendungszweck des in Betracht gezogenen Tissue-Blattes abhängen. Zum
Beispiel ist eine hohe Naßfestigkeit bei Produkten, wie etwa Toilettepapier,
Papiertüchern, Kosmetik-Tissue und anderen ähnlichen Produkten, ein
wünschenswertes Merkmal. Daher ist es oft wünschenswert, dem Papiereintrag chemische
Substanzen zuzusetzen, die in der Fachwelt als "Naßfestigkeits"-Harze bekannt
sind.
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Eine allgemeine Abhandlung über die Arten von in der Papierindustrie
verwendeten Naßfestigkeitsharzen kann in der TAPPI-Monografienreihe Nr. 29, Wet
Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper
Industry (New York, 1965) gefunden werden. Die am besten verwendbaren
Naßfestigkeitsharze hatten im allgemeinen kationischen Charakter. Polyamid-
Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, die sich als besonders
gut verwendbar erwiesen haben. Geeignete Arten solcher Harze sind im US-Patent
3,700.623 (Keim), erteilt am 24. Oktober 1972, und im US-Patent 3,772.076
(Keim), erteilt am 13. November 1973, beschrieben, die beide als Referenz
aufgenommen sind. Eine handelsübliche Quelle verwendbarer Polyamid-Epichlorhydrin-
Harze ist Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware, die solche Harze unter der Marke
KymeneR 557H in den Handel bringt.
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Auch Polyacrylamid-Harze erwiesen sich als gut verwendbare
Naßfestigkeitsharze. Diese Harze sind im US-Patent 3,556.932 (Coscia et al.), erteilt am
19. Jänner 1971, und im US-Patent 3,556.933 (Williams et al.), erteilt am
19. Jänner 1971, beschrieben, die beide hierin als Referenz aufgenommen sind.
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Eine handelsübliche Quelle für Polyacrylamid-Harze ist die American Cyanamid Co.
in Stamford, Connecticut, die ein solches Harz unter der Marke ParezR 631 NC in
den Handel bringt.
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Noch andere wasserlösliche kationische Harze, die in dieser Erfindung
verwendbar sind, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Die
üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind
stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Amino-Gruppen und Methylol-Gruppen, die am Stickstoff
hängen. Harze vom Typ Polyethylenimin können ebenso in der vorliegenden
Erfindung Verwendung finden. Zusätzlich dazu können Harze zur Bewirkung von
temporärer Naßfestigkeit in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wie etwa
Caldas 10 (hergestellt von Japan Carlit) und CoBond 1000 (hergestellt von der
National Starch and Chemical Company). Es versteht sich, daß die Zugabe
chemischer Verbindungen, wie etwa der zuvor besprochenen Naßfestigkeits- und
temporären Naßfestigkeitsharze, zum Zellstoffeintrag wahlweise und zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist.
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Zusätzlich zu Naßfestigkeitsadditiven kann es auch wünschenswert sein, zu
den Papierfasern bestimmte Trockenfestigkeitsadditive und Additive zur Kontrolle
der Fusselbildung, die in der Fachwelt bekannt sind, zuzusetzen. In dieser Hinsicht
erwiesen sich Stärkebinder als besonders gut geeignet. Zusätzlich zur
Herabsetzung der Fusselbildung des endgültigen Tissue-Papierprodukts können geringe
Mengen von Stärkebindern auch eine mäßige Verbesserung der
Trockenreißfestigkeit verleihen, ohne dabei eine Steifheit zu bewirken, die aus der Zugabe höherer
Stärkemengen resultieren könnte. In der Regel wird der Stärkebinder in einer
solchen Menge inkludiert, daß er in einem Ausmaß von etwa 0,01 bis etwa 2%,
vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 1%, bezogen auf das Gewicht des Tissue-Papiers,
zurückgehalten wird.
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Im allgemeinen sind Stärkebinder, die für die vorliegende Erfindung geeignet
sind, durch Wasserlöslichkeit und Hydrophilie gekennzeichnet. Obwohl der
Rahmen der geeigneten Stärkebinder nicht eingeschränkt werden soll, inkludieren
repräsentative Stärkematerialien Maisstärke und Kartoffelstärke, wobei
Wachsmais
stärke, die industriell als Amioca-Stärke bekannt ist, besonders bevorzugt ist.
Amioca-Stärke unterscheidet sich von üblicher Maisstärke dadurch, daß sie
ausschließlich aus Amylopectin besteht, während übliche Maisstärke sowohl
Amylopectin als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Merkmale der Amioca-
Stärke sind weiters in "Amioca - The Starch From Waxy Corn", H. H. Schopmeyer,
Food Industries, Dezember 1945, S. 106-108 (Bd. S. 1476-1478), beschrieben.
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Der Stärkebinder kann in körniger oder dispergierter Form vorliegen, wobei
die körnige Form besonders bevorzugt ist. Der Stärkebinder wird vorzugsweise
ausreichend gekocht, um eine Quellung der Körner zu induzieren. Bevorzugter sind die
Stärkekörner, etwa durch Kochen, bis zu einem Punkt knapp vor der Dispergierung
des Stärkekorns gequollen. Derartige stark gequollene Stärkekörner werden als
"vollständig gekocht" bezeichnet. Die Bedingungen der Dispergierung können im
allgemeinen von der Größe der Stärkekörner, dem Ausmaß der Kristallinität der
Körner und der Menge der vorliegenden Amylose abhängen, Vollständig gekochte
Amioca-Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen
Aufschlämmung von etwa 4% Konsistenz von Stärkekörnern auf etwa 190º F (etwa 88ºC)
während etwa 30 und etwa 40 Minuten hergestellt werden. Andere beispielhafte
Stärkebinder, die verwendbar sind, inkludieren modifizierte kationische Stärken,
wie etwa solche, die durch stickstoffhaltige Gruppen, inklusive Aminogruppen und
Methylolgruppen, die am Stickstoff hängen, modifiziert sind, welche Stärken von
der National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) erhältlich
sind und die früher als Additive zum Zellstoffeintrag verwendet wurden, um die
Naß- und/oder Trockenfestigkeit zu erhöhen.
B. Weichmachersysteme auf Basis Polyhydroxyfettsäureamid
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Geeignete Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersysteme zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung sind biologisch abbaubar. Wie der Ausdruck hierin
verwendet wird, bezieht sich "biologische Abbaubarkeit" auf die vollständige
Aufspaltung einer Substanz durch Mikroorganismen bis zu Kohlendioxid, Wasser,
Biomasse und anorganischen Materialien. Die Möglichkeit des biologischen Abbaus
kann dadurch abgeschätzt werden, daß die Entwicklung von Kohlendioxid und die
Abscheidung von gelöstem organischen Kohlenstoff aus einem Medium gemessen
wird, welches die zu untersuchende Substanz als die einzige Kohlenstoff- und
Energiequelle sowie ein aus dem Überstand von homogenisiertem Aktivschlamm
gewonnenes bakterielles Inoculum enthält. Vgl. Larson, "Estimation of
Biodegradation Potential of Xenobiotic Organic Chemicals", Applied and Environmental
Microbiology, Band 38 (1979), Seiten 1153-61, wo ein geeignetes Verfahren zur
Abschätzung der biologischen Abbaubarkeit beschrieben ist. Unter Verwendung
dieses Verfahrens wird von einer Substanz gesagt, daß sie leicht biologisch abbaubar
ist, wenn sie eine Entwicklung von 70% Kohlendioxid und eine Abscheidung von
mehr als 90% gelöstem organischen Kohlenstoff innerhalb von 28 Tagen zeigt. Die
in der vorliegenden Erfindung verwendeten Weichmachersysteme entsprechen
diesen Kriterien der biologischen Abbaubarkeit.
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Geeignete Polyhydroxyfettsäureamide zur Verwendung in den
Weichmachersystemen gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Formel:
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worin R¹ für H, eine C&sub1;-C&sub6;-Kohlenwasserstoff-, 2-Hydroxyethyl-, 2-
Hydroxypropyl-, Methoxyethyl-, Methoxypropylgruppe oder eine Mischung hievon,
vorzugsweise für C&sub1;-C&sub4;-Alkyl, Methoxyethyl oder Methoxypropyl, bevorzugter für
C&sub1;- oder C&sub2;-Alkyl oder Methoxypropyl, am bevorzugesten für C&sub1;-Alkyl (d. h.
Methyl) oder Methoxypropyl steht; und R² eine C&sub5;-C&sub3;&sub1;-Kohlenwasserstoffgruppe,
vorzugsweise eine geradkettige C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe, bevorzugter eine
geradkettige C&sub9;-C&sub1;&sub7;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe, am bevorzugtesten eine
geradkettige C&sub1;&sub1;-C&sub1;&sub7;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe oder eine Mischung hievon bedeutet; und
Z eine Polyhydroxykohlenwasserstoffgruppierung darstellt, die eine lineare
Kohlenwasserstoffkette mit mindestens 3 direkt an die Kette gebundenen
Hydroxylgruppen ist. Vgl. das US-Patent 5,174.927 (Honsa), erteilt am 29. Dezember 1992
(hierin als Referenz aufgenommen), welches diese Polyhydroxyfettsäureamide
ebenso wie deren Herstellung offenbart.
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Die Z-Gruppierung wird vorzugsweise von einem reduzierenden Zucker in
einer reduktiven Aminierungsreaktion abgeleitet und ist am bevorzugtesten Glycityl.
Geeignete reduzierende Zucker sind u. a. Glucose, Fructose, Maltose, Lactose,
Galactose, Mannose und Xylose. Maissirup mit hohem Dextrosegehalt, Maissirup mit
hohem Fructosegehalt und Maissirup mit hohem Maltosegehalt sowie die einzelnen
zuvor angegebenen Zucker können verwendet werden. Diese Maissirupe können
Mischungen von Zuckerkomponenten für die Z-Gruppierung ergeben.
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Die Z-Gruppierung wird vorzugsweise aus der aus -CH&sub2;-(CHOH)n-CH&sub2;OH,
-CH(CH&sub2;OH)-[(CHOH)n-1]-CH&sub2;OH, -CH&sub2;OH-CH&sub2;-(CHOH)&sub2;(CHOR³)(CHOH)-CH&sub2;OH,
worin n eine ganze Zahl von 3 bis 5 darstellt und R³ H oder ein zyklisches oder
aliphatisches Monosaccharid darstellt, bestehenden Gruppe ausgewählt. Am
bevorzugtesten sind die Glycityle, in welchen n für 4 steht, insbesondere -CH&sub2;-(CHOH)&sub4;-
CH&sub2;OH.
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In der obigen Formel kann R¹ zum Beispiel für N-Methyl, N-Ethyl, N-Propyl,
N-Isopropyl, N-Butyl, N-2-Hydroxyethyl, N-Methoxypropyl oder N-2-Hydroxypropyl
stehen. R² kann so ausgewählt werden, daß zum Beispiel Stearamide, Oleamide,
Lauramide, Myristamide, Capricamide, Palmitamide ebenso wie Amide aus
gemischten Fettsäurequellen, wie solche, die zum Beispiel aus Kokosnußöl
(Cocamide), Talgöl (Talgamide), Palmkernöl, Palmöl, Sonnenblumenöl,
Sonnenblumenöl mit hohem Oleinsäureanteil, Rapsöl mit hohem Erucasäureanteil, Rapsöl
mit niedrigem Erucasäureanteil (d. h. Canolaöl) zur Verfügung gestellt werden. Die
Z-Gruppierung kann aus 1-Deoxyglucityl, 2-Deoxyfructityl, 1-Deoxymaltityl, 1-
Deoxylactityl, 1-Deoxygalactityl, 1-Deoxymannityl, 1-Deoxymaltotriotityl etc.
bestehen.
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Die am bevorzugtesten verwendeten Polyhydroxyfettsäureamide haben die
allgemeine Formel:
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worin R¹ für Methyl oder Methoxypropyl steht, R² für eine geradkettige C&sub1;&sub1;-C&sub1;&sub7;-
Alkyl- oder -Alkenylgruppe steht. Diese inkludieren N-Lauryl-N-methylglucamid, N-
Lauryl-N-methoxypropylglucamid, N-Cocoyl-N-methylglucamid, N-Cocoyl-N-
methoxypropylglucamid, N-Palmityl-N-methoxypropylglucamid, N-Palmityl-N-
methylglucamid, N-Oleoyl-N-methylglucamid, N-Oleoyl-N-methoxypropylglucamid,
N-Tallowyl-N-methylglucamid oder N-Tallowyl-N-methoxypropylglucamid. Die
Glucamide, in welchen R² für Palmityl, Oleoyl oder Tallowyl steht, sind als
Weichmachersysteme, die bei "Naßend"-Zugabemethoden verwendet werden, besonders
bevorzugt.
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Neben den Polyhydroxyfettsäureamiden können die in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Weichmachersysteme zusätzlich noch andere Bestandteile
enthalten. Diese anderen Bestandteile sind in der Regel enthalten, um die
Schmelzeigenschaften des Polyhydroxyfettsäureamids zu modifizieren. Zum Beispiel können
Polyhydroxyfettsäureamide mit kürzeren Alkylkettenlängen (z. B. wo R² für eine
Lauryl- oder Cocoylgruppe steht), wie etwa N-Lauryl-N-methoxypropylglucamid
oder N-Cocoyl-N-methoxypropylglucamid, relativ hohe Schmelzpunkte haben. Für
solche Polyhydroxyfettsäureamide ist es in der Regel wünschenswert, daß sie einen
oder mehrere Bestandteile enthalten, die zur Absenkung des Schmelzpunkts des
Weichmachersystems beitragen.
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Geeignete Additive zur Herabsetzung des Schmelzpunkts des
Weichmachersystems inkludieren Kondensationsprodukte von aliphatischen Alkoholen mit etwa
1 bis etwa 25 Molen Ethylenoxid. Die Alkylkette des aliphatischen Alkohols liegt in
der Regel in einer geradkettigen (linearen) Konfiguration vor und enthält etwa 8 bis
etwa 22 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt sind die Kondensationsprodukte
von Alkoholen mit einer Alkylgruppe, die etwa 11 bis etwa 15 Kohlenstoffatome
enthält, mit etwa 3 bis etwa 15 Molen, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 8 Molen,
Ethylenoxid pro Mol Alkohol. Beispiele solcher ethoxylierter Alkohole inkludieren die
Kondensationsprodukte von Myristylalkohol mit 7 Molen Ethylenoxid pro Mol
Alkohol, die Kondensationsprodukte von Kokosnußalkohol (einer Mischung von
Fettalkoholen, die Alkylketten unterschiedlicher Länge von 10 bis 14
Kohlenstoffatomen enthalten) mit etwa 5 Molen Ethylenoxid. Eine Anzahl geeigneter ethoxylierter
Alkohole ist im Handel erhältlich, wie u. a. TERGITOL 15-S-9 (das
Kondensationsprodukt von linearen C&sub1;&sub1;-C&sub1;&sub5;-Alkoholen mit 9 Molen Ethylenoxid), das von
der Union Carbide Corporation auf den Markt gebracht wird; KYRO EOB (das
Kondensationsprodukt von linearen C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub5;-Alkoholen mit 9 Molen Ethylenoxid, das
von The Procter & Gamble Co. auf den Markt gebracht wird, sowie insbesondere die
Tenside mit dem Markennamen NEODOL, die von der Shell Chemical Co. auf den
Markt gebracht werden, insbesondere NEODOL 25-12 (das Kondensationsprodukt
von linearen C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub5;-Alkoholen mit 12 Molen Ethylenoxid), NEODOL 23-6,5T (das
Kondensationsprodukt von linearen C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub3;-Alkoholen mit 6,5 Molen Ethylenoxid,
die destilliert (getoppt) wurden, um bestimmte Verunreinigungen zu entfernen) und
NEODOL 25-12 (das Kondensationsprodukt von linearen C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub5;-Alkoholen mit 12
Molen Ethylenoxid).
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Ein besonders bevorzugtes Weichmachersystem zur Verwendung in der
vorliegenden Erfindung umfaßt eine Mischung von
N-Lauryl-N-methoxypropylglucamid oder N-Cocoyl-N-methoxypropylglucamid mit einem
ethoxylierten linearen C&sub1;&sub1;-C&sub1;&sub5;-Alkohol, wie etwa NEODOL 25-12. Diese bevorzugten
Weichmachersysteme umfassen ein Gewichtsverhältnis von Glucamiden zu
ethoxyliertem Alkohol im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 10 : 1. Vorzugsweise umfassen
diese Weichmachersysteme ein Gewichtsverhältnis von Glucamiden zu ethoxyliertem
Alkohol im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 6 : 1.
C. Die Behandlung des Tissue-Papiers mit dem Weichmachersystem
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Die Papierbahn kann mit dem Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem
an einer Reihe unterschiedlicher Punkte im Papierherstellungsverfahren behandelt
werden. Ein Punkt ist der während der anfänglichen Bildung der Papierbahn, wenn
die Papierfasern als Eintrag abgelegt werden. Dieses Verfahren wird in der Regel als
ein "Naßend"-Zugabeverfahren bezeichnet. Die "Naßend"-Zugabe verwendet in der
Regel den Zusatz des Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystems zu der
wässerigen Aufschlämmung der Papierfasern, bevor diese als ein Eintrag auf dem
Formungssieb abgelegt und dann zur Herstellung des zuvor beschriebenen Tissue-
Papiers weiterverarbeitet werden.
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Die Polyhydroxyfettsäureamide mit den längeren Alkyl- oder
Alkenylkettenlängen (z. B. worin R² für eine C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl- oder -Alkenylgruppe
steht) sind für Papierfasern während der "Naßzugabe" ausreichend substantiv,
sodaß sie an den Fasern haften und somit den gewünschten Vorteil der
Weichmachung liefern. Tatsächlich eröffnet die Möglichkeit, die Papierbahn mit diesen
Weichmachersystemen auf Basis Polyhydroxyfettsäureamid durch "Naßend"-
Zugabemethoden zu behandeln, Vorteile sogar im Vergleich zu "Naßbahn"- und
"Trockenbahn"-Zugabemethoden. Die "Naßend"-Zugabe dieser
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher bedingt eine Trockenreißfestigkeit in der Tissue-Bahn und
führt zu einem geringeren Verlust an Reißfestigkeit im Vergleich zur bekannten
Weichmacherzugabe am "nassen Ende". "Naßend"-Zugabe liefert auch eine andere
Art von Weichheit, insbesondere im Vergleich zur "Trockenbahn"-Zugabe. Die
"Trockenbahn"-Zugabe bedingt eine Oberflächenschlüpfrigkeit. Im Vergleich dazu
liefert die "Naßend"-Zugabe eine Flexibilität des Blattes durch Bindungslösung.
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Ein anderer Punkt, an welchem die Papierbahn mit den
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystemen behandelt werden kann, ist der
nach der Ablegung der Papierfasern auf dem Formungssieb; jedoch vor der
vollständigen Trocknung der behandelten Bahn. Dieses Verfahren wird in der Regel als
eine "Naßbahn"-Zugabemethode bezeichnet. Die Papierbahn kann auch behandelt
werden, nachdem sie vollständig oder im wesentlichen vollständig getrocknet
wurde. Das wird in der Regel als eine "Trockenbahn"-Zugabemethode bezeichnet. Bei
der "Trockenbahn"-Methode hat das Tissue-Papier in der Regel einen
Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% oder weniger, vorzugsweise von etwa 6% oder
weniger, am bevorzugtesten von etwa 3% oder weniger, vor der Behandlung mit dem
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher. Bei industriellen
Papierherstellungssystemen findet die Behandlung mit dem Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher
nach einer "Trockenbahn"-Methode in der Regel dann statt, wenn die
Tissuepapierbahn durch den Yankee-Trockner getrocknet und dann von diesem abgekreppt
wurde.
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Bei den erfindungsgemäßen "Naßbahn"- und "Trockenbahn"-Methoden wird
mindestens eine Oberfläche der trockenen Tissuepapierbahn mit dem
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem behandelt. Jede Methode, die zur
Aufbringung von Additiven auf die Oberflächen von Papierbahnen verwendet
werden kann, ist möglich. Geeignete Methoden inkludieren Aufsprühen, Aufdrucken
(z. B. Flexodruck), Beschichten (z. B. Tiefdruckbeschichtung) oder Kombinationen
dieser Aufbringungstechniken, z. B. Aufsprühen des Weichmachersystems auf eine
rotierende Oberfläche, wie etwa eine Kalanderwalze, die dann den Weichmacher
auf die Oberfläche der Papierbahn überträgt. Das Weichmachersystem kann
entweder auf eine Oberfläche der getrockneten Tissue-Papierbahn oder auf beide
Ober
flächen aufgebracht werden. Zum Beispiel kann im Fall von musterverdichteten
Tissue-Papieren das Weichmachersystem auf die rauhere Seite, die Materialseite,
auf die glattere, die Siebseite, oder auf beide Seiten der Tissuepapierbahn
aufgebracht werden. In überraschender Weise wird, auch wenn das
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem nur auf die glattere Siebseite der
Tissuepapierbahn aufgebracht wird, das behandelte Papier immer noch als weich
empfunden.
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Bei "Naßend"-, "Naßbahn"- oder "Trockenbahn"-Zugabemethoden wird das
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem in einer Menge von etwa 0,1 bis
etwa 3%, bezogen auf das Gewicht der Tissue-Papierbahn, aufgebracht.
Vorzugsweise wird das Weichmachersystem in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,8%,
bezogen auf das Gewicht der Tissuepapierbahn, aufgebracht. Das
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem kann in Form einer wässerigen Dispersion oder
Lösung aufgebracht werden. Zum Beispiel wird im Fall der "Naßend"-Zugabe das
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem in der Regel in Form einer
wässerigen Lösung zu der Aufschlämmung zugesetzt, knapp bevor die Aufschlämmung
auf dem Formungssieb als Eintrag abgelegt wird; diese wässerige Lösung könnte
auch direkt dem Aufschlußgefäß oder dem Vorratsbehälter zugesetzt werden. Diese
wässerigen Systeme umfassen in der Regel nur Wasser und den
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher, können jedoch auch andere wahlweise Bestandteile
enthalten. Zum Beispiel bildet eine Mischung von 5% N-Cocoyl-N-methylglucamid,
5% Sorbitanmonostearat und 0,5% Natriumsulfat mit 89,5% Wasser eine stabile
Dispersion, die leicht in einen in-line-Mischer zum Zweck der "Naßend"-Zugabe
zugepumpt werden kann.
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Bei der Formulierung solcher wässeriger Systeme wird das
Polyhydroxyfettsäureamid in dem Wasser in einer wirksamen Menge dispergiert oder
gelöst. Was "eine wirksame Menge" des Polyhydroxyfettsäureamids in dem
wässerigen System darstellt, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, inklusive der Art
des verwendeten Weichmachers, den gewünschten Weichmachereffekten, der Art
der Aufbringung und ähnlichen Faktoren. Im Grunde genommen muß das
Polyhydroxyfettsäureamid in einer ausreichenden Menge vorliegen, um eine
wirksame Weichmachung beizustellen, ohne nachteiliges Beeinträchtigen der Fähigkeit,
den Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher aus dem wässerigen System auf die
Tissuepapierbahn aufzubringen. Zum Beispiel können relativ hohe
Konzentrationen von Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher die Dispersion/Lösung so viskos
machen, daß es schwierig, oder unmöglich, wird, sie mit einer üblichen Sprüh-,
Druck- oder Beschichtungseinrichtung auf die Tissuepapierbahn aufzubringen.
Solche relativ geringe Mengen an Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmacher genügen,
um dem Tissue-Papier eine erhöhte Weichheit zu verleihen, beschichten jedoch die
Oberfläche der Tissuepapierbahn nicht in einem solchen Ausmaß, daß Festigkeit,
Absorptionsfähigkeit und insbesondere Benetzbarkeit deutlich beeinflußt würden.
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Bei den "Naßbahn"- und "Trockenbahn"-Verfahren kann das
Weichmachersystem auf die Oberfläche der Tissuepapierbahn in einer gleichmäßigen oder in
ungleichmäßiger Weise aufgebracht werden. Unter "ungleichmäßig" versteht man,
daß die Menge, das Verteilungsmuster etc. des Weichmachers über die Oberfläche
des Papiers hinweg variieren können. Zum Beispiel können manche Abschnitte der
Oberfläche der Tissuepapierbahn größere oder geringere Mengen an Weichmacher
aufweisen, wobei Abschnitte der Oberfläche, die gar keinen Weichmacher
aufweisen, inkludiert sind. Die Ungleichmäßigkeit des Weichmachers auf der
Tissuepapierbahn ist zum großen Teil auf die Art und Weise zurückzuführen, in welcher das
Weichmachersystem auf die Oberfläche der Papierbahn aufgebracht wird. Zum
Beispiel wird der Weichmacher bei bevorzugten Behandlungsmethoden, wo wässerige
Dispersionen oder Lösungen des Weichmachersystems aufgesprüht werden, als ein
regelmäßiges oder typisch unregelmäßiges Muster von Weichmachertröpfchen auf
die Oberfläche der Tissuepapierbahn aufgebracht. Es wird angenommen, daß diese
ungleichmäßige Aufbringung von Weichmacher auch im wesentlichen nachteilige
Effekte auf die Festigkeit und Absorptionsfähigkeit und insbesondere auf die
Benetzbarkeit des Tissuepapiers vermeidet, sowie sie die Menge des Weichmachers
herabsetzt, die zur Bewirkung einer effektiven Weichmachung des Tissuepapiers
notwendig ist.
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Bei dem "Trockenbahn"-Zugabeverfahren kann das
Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystem auf die Tissuepapierbahn an jedem
beliebigen Punkt aufgebracht werden, nachdem die Bahn getrocknet wurde. Zum
Beispiel kann das Weichmachersystem auf die Tissuepapierbahn aufgebracht
werden, nachdem diese von einem Yankee-Trockner abgekreppt wurde, bevor sie
jedoch kalandriert wird, d. h. bevor sie durch Kalanderwalzen geführt wird. Obwohl
dies in der Regel nicht bevorzugt ist, kann das Weichmachersystem auch auf das
Tissuepapier aufgebracht werden, wenn dieses von einer Hauptwalze abgerollt und
bevor es auf eine kleinere Endproduktwalze aufgerollt wird. Vorzugsweise wird das
Weichmachersystem auf die Papierbahn dann aufgebracht, wenn diese durch
solche Kalanderwalzen hindurchgegangen ist und bevor sie auf die Hauptwalze
aufgerollt wird.
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Die Figur erläutert ein Verfahren zur Aufbringung wässeriger Dispersionen
oder Lösungen von Polyhydroxyfettsäureamid-Weichmachersystemen auf die
trockene Tissuepapierbahn. Unter Bezugnahme auf die Figur wird die nasse
Tissuepapierbahn 1 auf einem prägenden Textilmaterial 14 über eine Umlenkwalze 2
geführt und dann auf einen Yankee-Trockner 5 (der in der durch den Pfeil 5a
angegebenen Richtung rotiert) durch die Wirkung einer Druckwalze 3 übertragen,
wäh
rend das prägende Textilmaterial 14 an einer Umlenkwalze 16 vorbeibewegt. Die
Papierbahn wird klebend an der zylindrischen Oberfläche des Trockners 5 mit Hilfe
eines Klebstoffs befestigt, der von einem Sprüh-Applikator 4 aufgebracht wird. Die
Trocknung wird durch einen Dampf-Heiztrockner 5 und durch heiße Luft, die in
einer Trockenhaube 6 durch nicht dargestellte Mittel erhitzt und zirkuliert wird,
vervollständigt. Dann wird die Bahn trocken durch eine Abziehklinge 7 von dem
Trockner 5 abgekreppt, worauf sie als getrocknetes gekrepptes Papierblatt 15
bezeichnet wird.
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Das Papierblatt 15 gelangt dann zwischen zwei Kalanderwalzen 10 und 11.
Eine wässerige Dispersion oder Lösung von Weichmachersystem wird auf die obere
Kalanderwalze 10 und/oder die untere Kalanderwalze 11 durch Sprüh-Applikatoren
8 bzw. 9 aufgebracht, je nachdem, ob eine oder beide Seiten des Papierblatts 15 mit
Weichmacher behandelt werden sollen. Die wässerige Weichmacherdispersion oder
-lösung wird durch die Sprüher 8 und 9 auf die Oberfläche der oberen
Kalanderwalze 10 und/oder der unteren Kalanderwalze 11 als ein Muster von Tröpfchen
aufgebracht. Diese den Weichmacher enthaltenden Tröpfchen werden dann durch die
obere Kalanderwalze 10 und/oder die untere Kalanderwalze 11 (die in den durch die
Pfeile 10a und 11a angegebenen Richtungen rotieren) auf die obere und/oder untere
Oberfläche des Papierblattes 15 übertragen. Im Fall von musterverdichteten
Papieren entspricht die obere Oberfläche des Papierblattes 15 in der Regel der rauheren
Materialseite des Papiers, während die untere Oberfläche der glatteren Siebseite des
Papiers entspricht. Die obere Kalanderwalze 10 und/oder die untere Kalanderwalze
11 bringt/bringen dieses Muster von Weichmacher-Tröpfchen auf die obere
und/oder untere Oberfläche des Papierblattes 15 auf. Das mit Weichmacher
behandelte Papierblatt 15 gelangt dann über einen Umfangsabschnitt einer Haspel 12
und wird dann auf eine Hauptwalze 13 aufgerollt.
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Ein besonderer Vorteil des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels ist die
Möglichkeit, die obere Kalanderwalze 10 und/oder die untere Kalanderwalze 11 zu
erhitzen. Durch Erhitzen der Kalanderwalzen 10 und/oder 11 wird ein Anteil des
Wassers in der wässerigen Dispersion oder Lösung des Weichmachers verdampft.
Das bedeutet, daß das Tröpfchenmuster konzentriertere Mengen an
Weichmachersystem enthält. Infolgedessen wird eine besonders wirksame Menge des
Weichmachers auf die Oberfläche(n) des Tissuepapiers aufgebracht, neigt jedoch wegen
der herabgesetzten Wassermenge nicht zur Wanderung in das Innere der
Papierbahn.
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Andererseits kann das Weichmachersystem auf das Blatt 15 aufgebracht
werden, nachdem dieses die Kalanderwalzen 10 und 11 passiert hat. Bei diesem
alternativen Ausführungsbeispiel kann der Weichmacher auf das Blatt 15 in Form einer
wässerigen Dispersion oder als Schmelze, z. B. durch Heißschmelzsprühen,
aufge
sprüht werden. Wie zuvor angegeben, kann das Weichmachersystem Materialien,
wie etwa einen ethoxylierten Fettalkohol, zur Herabsetzung des Schmelzpunkts der
Mischung enthalten, um das Heißschmelzsprühen zu erleichtern.
D. Weichgemachtes Tissue-Papier
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Tissue-Papier, das gemäß der vorliegenden Erfindung weichgemacht wurde,
insbesondere Kosmetik- und Toiletten-Tissue, hat einen weichen und samtartigen
Griff durch den Weichmacher, der auf eine oder beide Oberflächen des Papiers
aufgebracht wurde. Diese Weichheit kann durch subjektive Prüfung bewertet werden,
bei welcher eine Bewertung erhalten wird, die als Panel Score Units (PSU)
bezeichnet wird, wo eine Reihe geübter Weichheitsprüfer gebeten werden, die relative
Weichheit einer Vielzahl von paarweisen Proben zu bewerten. Die Daten werden
durch eine statistische Methode analysiert, die als eine paarweise Vergleichsanalyse
bekannt ist. Bei diesem Verfahren werden Paare von Proben zuerst als solche
identifiziert. Dann werden die Paare der Proben jeweils gleichzeitig paarweise von
jedem Prüfer bewertet, wobei eine Probe jedes Paars als X und die andere als Y
bezeichnet wird. Kurz gesagt wird jede X-Probe gegen ihre gepaarte Y-Probe wie folgt
eingestuft:
-
1. Eine Einstufung von Null wird gegeben, wenn X und Y als
gleich weich beurteilt werden;
-
2. eine Einstufung von plus eins wird gegeben, wenn Y eventuell
ein bißchen weicher als Y ist, und eine Einstufung von minus eins wird
gegeben, wenn Y eventuell ein bißchen weicher als X ist;
-
3. eine Einstufung von plus zwei wird gegeben, wenn X deutlich
ein wenig weicher als Y ist, und eine Einstufung von minus zwei wird
gegeben, wenn Y deutlich als ein bißchen weicher als X beurteilt wird;
-
4. eine Einstufung von plus drei wird gegeben, wenn X deutlich
weicher als Y beurteilt wird, und eine Einstufung von minus drei wird
gegeben, wenn Y deutlich weicher als X beurteilt wird; und schließlich
-
5. wird eine Einstufung von plus vier gegeben, wenn X als viel
weicher als Y bezeichnet wird, und wird eine Einstufung von minus vier
gegeben, wenn Y viel weicher als X ist.
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Die resultierenden Daten aller Juroren und aller Probenpaare werden dann
paarweise gemittelt und entsprechend ihren Einstufungen gereiht. Dann wird die
Reihung nach oben oder nach unten so verschoben, daß ein PSU-Wert von Null
entsteht, der jener Probe zugeordnet wird, die als Null-Basisstandard gewählt wird. Die
anderen Proben haben dann Plus- oder Minus-Werte je nach der Bestimmung ihrer
relativen Einstufungen im Hinblick auf den Standard der Null-Basis. Ein
Unterschied von etwa 0,2 PSU stellt in der Regel einen deutlichen Unterschied in der
subjektiv wahrgenommenen Weichheit dar. Bezogen auf nicht-weichgemachtes
Tissue-Papier hat ein Tissue-Papier, das gemäß der vorliegenden Erfindung
weichgemacht wurde, in der Regel eine Weichheit von etwa 0,5 PSU oder mehr.
-
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der, daß diese
Erhöhung der Weichheit erreicht werden kann, obwohl andere gewünschte
Eigenschaften des Tissue-Papiers beibehalten werden, wie etwa durch Kompensierung der
mechanischen Behandlung (z. B. Zellstoffmahlung) und/oder der Verwendung
chemischer Additive (z. B. Stärkebinder). Eine solche Eigenschaft ist die Gesamt-
Trockenreißfestigkeit des Tissue-Papiers. Wie der Ausdruck hierin verwendet wird,
bezieht sich "Gesamtreißfestigkeit" auf die Summe der Bruchfestigkeiten in
Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung in Gramm pro Inch Probenbreite.
Erfindungsgemäß weichgemachte Tissue-Papiere haben in der Regel Gesamt-
Trockenreißfestigkeiten von mindestens etwa 360 g/in, mit typischen Bereichen
von etwa 360 bis etwa 450 g/in für einlagige Kosmetik-/Toiletten-Tissues, von etwa
400 bis etwa 500 g/in für zweilagige Kosmetik-/Toiletten-Tissues und von etwa
1000 bis 1800 g/in für Tuchprodukte.
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Eine weitere Eigenschaft, die für erfindungsgemäß weichgemachtes Tissue-
Papier von Bedeutung ist, ist die Absorptionsfähigkeit oder Benetzbarkeit, wie sie
durch die Hydrophilie wiedergegeben wird. Hydrophilie von Tissue-Papier bezieht
sich im allgemeinen 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, bis trockenes
Tissue-Papier mit Wasser vollständig benetzt ist. Dieser Zeitraum wird als die
"Benetzungs"- (oder "Sink"-) Zeit bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und
wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zu schaffen, kann das folgende
Verfahren zur Bestimmung der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird eine
Papierprobe (die Umgebungsbedingungen zur Untersuchung von Papierproben sind
23 ± 1ºC und 50 ± 2% RH, wie durch die TAPPI-Methode T402 festgelegt ist) von
etwa 2,5 Inch · 3,0 Inch (etwa 6,4 cm · 7,6 cm) aus einem 8 Blatt dicken Stapel
von konditionierten Papierblättern ausgeschnitten; zweitens wird die
ausgeschnittene 8 Blatt dicke Papierprobe auf die Oberfläche von 2500 ml destilliertem
Wasser bei 23 ± 1ºC aufgebracht und gleichzeitig eine Stoppuhr eingeschaltet,
wenn das unterste Blatt der Probe das Wasser berührt; drittens wird die Stoppuhr
abgestellt und abgelesen, wenn die Benetzung der Papierprobe vollständig ist, d. h.
wenn das oberste Blatt der Probe komplett benetzt ist. Die vollständige Benetzung
wird optisch festgestellt.
-
Die bevorzugte Hydrophilie von Tissue-Papier hängt von seinem
beabsichtigten Endverwendungszweck ab. Für Tissue, das bei vielen unterschiedlichen
Anwendungszwecken verwendet wird, z. B. Toilettepapier, ist es wünschenswert, daß
es in relativ kurzer Zeit benetzt wird, um ein Verstopfen der Toilette zu verhindern,
sobald das Wasser heruntergelassen wird. Bevorzugt sind Benetzungszeiten von
zwei Minuten oder weniger. Noch bevorzugter betragen die Benetzungszeiten 30
Sekunden oder weniger. Am bevorzugtesten sind Benetzungszeiten von 10
Sekunden oder weniger.
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Die Hydrophilie von Tissue-Papier kann selbstverständlich unmittelbar nach
der Herstellung bestimmt werden. Jedoch können deutliche Anstiege der
Hydrophobie während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des Tissue-Papiers
auftreten: d. h. nachdem das Papier zwei (2) Wochen nach seiner Herstellung
gealtert ist. Somit werden die zuvor angegebenen Benetzungszeiten vorzugsweise am
Ende einer solchen zweiwöchigen Periode gemessen. Dementsprechend werden die
am Ende einer zweiwöchigen Alterungsperiode bei Raumtemperatur gemessenen
Benetzungszeiten als "Zwei-Wochen-Benetzungszeiten" bezeichnet.
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Erfindungsgemäß weichgemachte Tissue-Papiere sollten
wünschenswerterweise auch eine relativ geringe Neigung zur Fusselbildung zeigen. Wie
der Ausdruck hierin verwendet wird, bedeutet "Fussel" in der Regel staubartige
Papier-Partikel, die entweder nicht oder nur lose an der Oberfläche des Papiers
haften. Die Bildung von Fusseln ist in der Regel ein Anzeichen für einen bestimmten
Grad an Bindungslösung in den Papierfasern sowie für andere Faktoren, wie etwa
Faserlänge, Schichtung im Stoffauflaufkasten etc. Um die Fusselbildung bei
erfindungsgemäß weichgemachtem Tissue-Papier herabzusetzen, müssen in der Regel
Stärkebinder zu den Papierfasern zugesetzt werden, wie zuvor in Teil A dieser
Anmeldung beschrieben wurde.
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Wie zuvor angegeben, ist die vorliegende Erfindung zur Erhöhung der
Weichheit von musterverdichteten Tissue-Papieren, insbesondere solchen mit Muster-
Designs, besonders wertvoll. Diese musterverdichteten Papiere sind in der Regel
durch eine relativ niedrige Dichte (g/cm³) und ein relativ niedriges Flächengewicht
(g/cm²) gekennzeichnet. Musterverdichtete Tissue-Papiere gemäß der vorliegenden
Erfindung haben in der Regel eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder weniger und
ein Flächengewicht zwischen etwa 10 g/cm² und etwa 65 g/m². Vorzugsweise
haben diese musterverdichteten Papiere eine Dichte von etwa 0,3 g/cm³ oder weniger
(am bevorzugtesten zwischen etwa 0,04 g/cm³ und etwa 0,2 g/cm³), sowie ein
Flächengewicht von etwa 40 g/m² oder weniger. Vgl. Spalte 13, Zeilen 61-67 des US-
Patentes 5,059.282 (Ampulski et al.), erteilt am 22. Oktober 1991, wo beschrieben
ist, wie die Dichte von Papier gemessen wird.
Spezielle Erläuterungen der Herstellung von erfindungsgemäß weichgemachtem
Tissue-Papier
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Im folgenden sind spezielle Erläuterungen der Weichmachung von Tissue-
Papier in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angegeben.
Beispiel 1
A. Herstellung einer wässerigen Dispersion des Weichmachersystems
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Eine wässerige Dispersion eines Glucamid-Weichmachersystems wird dadurch
hergestellt, daß 50 g N-Cocoyl-N-methylglucamid mit 50 g Sorbitanmonostearat
und 5 g Natriumsulfat gemischt und mit destilliertem Wasser auf 1000 g verdünnt
werden. Die Mischung wird auf etwa 180º F (82ºC) erhitzt, bis die Materialien zur
Lösung dispergiert sind, worauf auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
B. Behandlung des Tissue-Papiers mit der wässerigen Dispersion des
Weichmachersystems
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Es wird eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab verwendet. Die
Maschine hat einen geschichteten Stoffauflaufkasten mit einer oberen Kammer, einer
mittleren Kammer und einer unteren Kammer. Eine erste Faseraufschlämmung
aus hauptsächlich kurzen Papierfasern (Eukalyptus-Hartholz-Kraft) wird durch die
obere und die untere Kammer des Stoffauflaufkastens gepumpt. Gleichzeitig wird
eine zweite faserige Aufschlämmung aus hauptsächlich langen Papierfasern
(Nördlicher-Weichholz-Kraft) durch die mittlere Kammer des Stoffauflaufkastens
gepumpt und in übereinanderliegender Beziehung auf dem Fourdrinier-Sieb abgelegt,
um eine dreischichtige embryonale Bahn zu bilden. Die erste Aufschlämmung hat
eine Faserkonsistenz von etwa 0,11%, während die zweite Aufschlämmung eine
Faserkonsistenz von etwa 0,15% hat. Die embryonale Bahn wird durch das
Fourdrinier-Sieb entwässert (5-Fach-Satingewebe, Konfiguration mit 84 Monofilamenten
pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur
Maschinenrichtung), wobei die Entwässerung durch Deflektor- und Vakuumkästen
unterstützt wird.
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Die nasse embryonale Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb auf ein
Trägertextilmaterial übertragen, das ähnlich dem ist, das in Fig. 10 des US-Patentes
4,637.859 gezeigt ist, wobei jedoch ein ästhetisch ansprechendes Makromuster von
Rosenblättern auf einem regelmäßigen Mikromuster des Trägertextilmaterials
vorgesehen ist. An dem Punkt der Übertragung auf das Trägermaterial hat die Bahn
eine Faserkonsistenz von etwa 22%. Die nasse Bahn wird durch das
Trägermaterial über einen Vakuum-Entwässerungskasten durch Durchblase-Vortrockner geführt
und dann auf einen Yankee-Trockner übertragen. Die Bahn hat eine
Faserkonsistenz von etwa 27% nach dem Vakuum-Entwässerungskasten und von
etwa 65% nach den Vortrocknern und vor der Übertragung auf den Yankee-
Trockner.
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Die Bahn wird an der Oberfläche des Yankee-Trockners durch einen Krepp-
Klebstoff befestigt, welcher eine 0,25%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol
enthält und auf die Oberfläche des Trockners aufgebracht ist. Der Yankee-Trockner
wird bei einer Temperatur von etwa 177ºC mit einer Oberflächengeschwindigkeit
von etwa 244 Meter pro Minute betrieben. Die getrocknete Bahn wird dann mit
einer Abziehklinge, die einen Neigungswinkel von etwa 24º aufweist und in bezug
auf den Trockner so angeordnet ist, daß ein Auftreffwinkel von etwa 83º gebildet
wird, abgekreppt. Vor dem Kreppen wird die Faserkonsistenz der getrockneten
Bahn auf geschätzte 99% angehoben.
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Die getrocknete gekreppte Bahn (Feuchtigkeitsgehalt 1%) wird dann zwischen
einem Paar von Kalanderwalzen durchgeführt, welche mit Walzengewicht
zueinander eingestellt sind und mit Oberflächengeschwindigkeiten von 201 Meter pro
Minute betrieben werden. Die untere Hartgummi-Kalanderwalze wird mit der zuvor
bereiteten wässerigen Dispersion des Weichmachersystems durch vier Sprühdüsen
mit 0,71 mm Durchmesser, die in linearer Weise mit einem Abstand von etwa
10 cm zwischen den Düsen angeordnet sind, besprüht. Die volumetrische
Strömungsgeschwindigkeit der wässerigen Dispersion des Weichmachers durch jede
Düse beträgt etwa 0,37 Liter pro Minute pro Meter Querrichtung. Die wässerige
Dispersion des Weichmachersystems wird auf diese untere Kalanderwalze als ein
Muster von Tröpfchen aufgesprüht, welches dann auf die glattere Siebseite der
getrockneten gekreppten Bahn durch direkten Drucktransfer übertragen wird. Die
Retentionsrate des Weichmachers auf der getrockneten Bahn beträgt im allgemeinen
etwa 67%. Das entstehende weichgemachte Tissue-Papier hat ein Flächengewicht
von etwa 30 g/m², eine Dichte von etwa 0,10 g/cm³ und enthält etwa 0,6%
Weichmacher (50% Glucamid und 50% Sorbitanmonstearat), bezogen auf das
Gewicht des Papiers.
Beispiel 2
A. Herstellung einer Weichmacherschmelze
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Eine Mischung von N-Palmityl-N-methoxypropylglcamid mit NeodolR 25-12
(einem Tensid auf Basis eines ethoxylierten verzweigten C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub3;-Alkohols,
hergestellt von Shell Chemical Company) in einem Gewichtsverhältnis von 3 zu 1 wird
durch Abwiegen der Materialien in einen Behälter und Erhitzen auf etwa 150º F
(66ºC) hergestellt.
B. Behandlung des Tissue-Papiers mit der Weichmacherschmelze
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Ein weichgemachtes Tissue-Papier wird unter Verwendung der gleichen
Papiermaschine und des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, daß das Weichmachersystem auf die trockene Bahn aufgebracht wird,
nachdem diese durch die Kalanderwalzen durchgegangen ist. Die
Weichmacherschmelze ist in einem erhitzten, unter Luftdruck stehenden Gefäß, das mit zwei
Sprühdüsen ausgerüstet ist, enthalten. Die Düsen werden so eingestellt, daß sie den
geschmolzenen Weichmacher in Form eines feinen Nebels ziemlich gleichmäßig
über die Breite der Bahn aufsprühen. Die Menge des zugesetzten Weichmachers
beträgt zwischen 0,1% und 0,8%, bezogen auf das Trockengewicht des Papiers.
Beispiel 3
A. Herstellung einer Weichmacherdispersion
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Eine wässerige Dispersion von Glucamid-Weichmacher wird durch Mischen
von 10 g N-Palmityl-N-methoxypropylglucamid mit 990 g destilliertem Wasser
hergestellt. Die Mischung wird auf etwa 180º F (82ºC) erhitzt, bis der Weichmacher zu
einer Lösung dispergiert ist, die dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird.
B. Naßend-Zugabe des Weichmachers
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Die 1%ige Dispersion des Glucamid-Weichmachers wird in den Anteil der
Zellstoffaufschlämmung eingepumpt, der zu der oberen und unteren Kammer des
geschichteten Stoffauflaufkastens vor dem formgebenden Stoffauflaufkasten in
einem in-line-Mischer zugeführt wird. Die wässerige Faseraufschlämmung, die den
Glucamid-Weichmacher enthält, wird dann als Eintrag auf ein Fourdrinier-Sieb
aufgebracht und zu einem weichgemachten Tissue-Papier unter Verwendung der in
Beispiel 1 beschriebenen Papiermaschine verarbeitet.