DE69426299T2

DE69426299T2 - Mehrschichtige papiergewebe aus weichmachenden chemischen zusammensetzungen und bindmaterialien und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69426299T2
Application number: DE69426299T
Authority: DE
Inventors: Van Phan; Dennis Trokhan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: HUT74722A; EP0708860B1; WO1995001478A1; EG20541A; DE69426299D1; JPH08512103A; CZ351395A3; FI956335A0; SG52420A1; MY111603A; AU698063B2; PE23895A1; NO955344L; AU7209794A; KR100336446B1; DK0708860T3; HU9503969D0; PH31144A; KR960703447A; NO308142B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft mehrschichtige Tissue-Papierbahnen. Insbesondere betrifft sie eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn, welche chemische Weichmacherzusammensetzungen und Bindermaterialien enthält. Die behandelten Tissue- Bahnen können dazu verwendet werden, weiche, absorbierende (saugfähige) und fusselfeste Papierprodukte, wie etwa Kosmetik-Tissue-, und Toilette-Tissue- Produkte herzustellen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Papierbahnen oder -blätter, die manchmal als Tissue- oder Papiertissue- Bahnen oder -Blätter bezeichnet werden, finden in der modernen Gesellschaft ausgedehnte Anwendung. Solche Gegenstände, wie etwa Kosmetik- und Toilette- Tissues sind Stapelwaren des Handels. Es ist seit langem anerkannt, daß vier wichtige physikalische Eigenschaften dieser Produkte deren Festigkeit, deren Weichheit, deren Absorptionsfähigkeit (Saugfähigkeit), insbesondere deren Absorptionsfähigkeit für wässerige Systeme, und deren Fusselfestigkeit, insbesondere deren Fusselfestigkeit im nassen Zustand, sind. Die Anstrengungen in Forschung und Entwicklung wurden auf die Verbesserung jeder dieser Eigenschaften gerichtet, ohne die anderen stark zu beeinflussen, ebenso wie auf die Verbesserung von zwei oder drei Eigenschaften gleichzeitig.
Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und der dieses aufbauenden Bahnen, den physikalischen Zusammenhalt beizubehalten und einem Zerreißen, Brechen und Zerteilen unter Gebrauchsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, zu widerstehen.
Weichheit ist der taktile Gefühlseindruck, der vom Konsumenten wahrgenommen wird, wenn er/sie ein spezielles Produkt hält, es auf seiner/ihrer Haut reibt oder in seiner/ihrer Hand zusammendrückt. Dieser taktile Gefühlseindruck wird durch eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften hervorgerufen. Von den Fachleuten auf diesem Gebiet wird im allgemeinen die Steifheit der Papierbahn, aus welcher das Produkt hergestellt ist, als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften im Zusammenhang mit der Weichheit angesehen. Steifheit wird ihrerseits als direkt abhängig von der Trockenreißfestigkeit der Bahn und der Steifheit der Fasern angesehen, aus denen die Bahn besteht.
Absorptionsfähigkeit ist das Maß für die Fähigkeit eines Produkts und der es aufbauenden Bahnen, Mengen von Flüssigkeit, insbesondere wässerige Lösungen oder Dispersionen, zu absorbieren (aufzusaugenil. Die Gesamtabsorptionsfähigkeit, wie sie vom Konsumenten wahrgenommen wird, wird im allgemeinen als eine Kombination der Gesamtmenge von Flüssigkeit, die eine gegebene Masse von mehrschichtigem Tissue-Papier bei der Sättigung absorbieren wird, ebenso wie der Geschwindigkeit, mit welcher die Masse die Flüssigkeit absorbiert, angesehen.
Fussel- (Lint-)festigkeit ist die Fähigkeit des faserigen Produkts und der es aufbauenden Bahnen, unter Gebrauchsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, aneinander zu binden. Mit anderen Worten ist die Fusselfestigkeit umso höher, je niedriger die Neigung die Bahn zur Fusselbildung sein wird.
Die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Erhöhung der Festigkeit einer Papierbahn ist allgemein bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Reihe solcher Materialien und diskutierte deren Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Band 13, auf den Seiten 813-825 (1979). Freimark et al. erwähnen in der US- A- 3,755.220, die am 28. August 1973 erteilt wurde, daß bestimmte chemische Additive, die als Debondermittel bekannt sind, die natürliche Bindung von Faser an Faser, die während der Blattbildung bei dem Prozess der Papierherstellung auftritt, stören. Diese Herabsetzung der Bindung führt zu einem weicheren oder weniger groben Papierblatt. Freimark et al. lehren weiters die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen in Kombination mit der Verwendung von Debondermitteln, um die unerwünschten Wirkungen der Debondermittel auszugleichen. Diese Debondermittel setzen sowohl die Trockenreißfestigkeit als auch die Naßreißfestigkeit herab.
Shaw lehrt auch in der US-A- 3,821.068, die am 28. Juni 1974 erteilt würde, daß chemische Debonder zur Herabsetzung der Steifheit verwendet werden können und somit die Weichheit einer Tissue-Papierbahn erhöhen.
Chemische Debondermittel wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart, wie etwa in der US-A- 3,554.862, die an Hervey et al. am 12. Jänner 1971 erteilt wurde. Diese Materialien inkludieren quaternäre Ammoniumsalze, wie etwa Cocotrimethylammoniumchlorid, Oleyltrimethylammoniumchlorid, Di-(hydrierter)- Talg-dimethylammoniumchlorid und Stearyltrimethylammoniumchlorid.
Emanuelsson et al. lehren in der US-A- 4,144.122, die am 13. März 1979 erteilt wurde, die Verwendung von komplexen quaternären Ammoniumverbindungen, wie etwa von Bis-(alkoxy(2-hydroxy)-propylen)-quaternären Ammoniumchloriden, zum Weichmachen von Bahnen. Diese Autoren versuchen auch, jede durch die Debonder hervorgerufene Abnahme der Absorptionsfähgkeit durch die Verwendung nichtionischer Tenside, wie etwa von Ethylenoxid- und Propoylenoxidaddukten von Fettalkoholen, auszugleichen.
Die Armak Company in Chicago, Illinois, offenbart in ihrem Bulletin 76-17 (1977) die Verwendung von Dimethyl-di-(hydrierter)-Talg-ammoniumchlorid in Kombination mit Fettsäureestern von Polyoxyethylenglykolen, um Tissue- Papierbahnen Weichheit und Saugfähigkeit zu verleihen.
Ein beispielhaftes Ergebnis der Forschung, die auf verbesserte Papierbahnen gerichtet ist, ist in der US-A- 3,301.746, die am 31. Jänner 1967 an Sanford und Sisson erteilt wurde, beschrieben. Trotz der hohen Qualität der Papierbahnen, die gemäß dem in diesem Patent beschriebenen Verfahren hergestellt sind, und trotz des kommerziellen Erfolgs der aus diesen Bahnen gebildeten Produkte wurden nach wie vor Forschungsanstrengungen darauf gerichtet, verbesserte Produkte zu entwickeln.
Zum Beispiel beschreiben Becker et al. in der US-A- 4,158.594, die am 19.
Jänner 1979 erteilt wurde, ein Verfahren, von dem sie angeben, daß es ein kräftiges, weiches faseriges Blatt ergibt. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissue-Papierbahn (die durch die Zugabe von chemischen Debondermitteln weich gemacht sein kann) dadurch verstärkt werden kann, daß, während der Bearbeitung, eine Oberfläche der Bahn an eine Kreppoberfläche in einer fein gemusterten Anordnung mit Hilfe eines Bindematerials (wie etwa einer Acryllatex-Gummi-Emulsion, eines wasserlöslichen Harzes oder eines elastomeren Bindematerials), das an einer Oberfläche der Bahn und an der Kreppoberfläche in der fein gemusterten Anordnung angebracht wurde, angeklebt wird, worauf die Bahn von der Kreppoberfläche zur Bildung eines Blattmaterials abgekreppt wird.
Übliche 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. Jedoch sind diese quaternären Ammoniumverbindungen hydrophob und können die Absorptionsfähigkeit der behandelten Papierbahnen nachteilig beeinflussen. Die Anmelder haben herausgefunden, daß das Mischen der quaternären Ammoniumverbindung mit einer Polyhydroxyverbindung (z. B. Glyzerin, Sorbitole, Polyglyzerine oder Polyethylenglykole) sowohl die Weichheit als auch die Absorptionsrate von faserigen Zellulosematerialien verbessert.
Leider kann die Verwendung chemischer Weichmacherzusammensetzungen, die eine quaternäre Ammoniumverbindung und eine Polyhydroxyverbindung umfassen, die Fusselfestigkeit der behandelten Papierbahnen vermindern. Die Fusselfestigkeit (Lint-Festigkeit) kann durch die Verwendung geeigneter Bindermaterialien, wie etwa von Naß- und Trockenfestigkeitsharzen und Retentionshilfeharzen, die auf dem Fachgebiet der Papierherstellung bekannt sind, verbessert werden.
Dementsprechend offenbaren sowohl die WO-A-93/09287 als auch die WO-A- 93/09288 eine Tissue-Papierbahn, die Papiermacherfasern, eine quaternäre Ammoniumverbindung, eine Polyhydroxyverbindung und ein Harz, das permanente und/oder temporäre Naßfestigkeit verleiht, enthält. Die Anmelder haben herausgefunden, daß die selektive Zugabe der Hauptmenge der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung zu den äußeren Schichten oder Lagen eines mehrschichtigen oder mehrlagigen Tissue-Papiers dessen Wirksamkeit erhöht.
Die vorliegende Erfindung ist auf Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, ist jedoch speziell anwendbar auf mehrschichtige Tissue-Papierprodukte, wie etwa jene, die in der US-A- 3,994.771, die am 30. November 1976 an Morgan Jr. et al. erteilt wurde, beschrieben sind.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, weiche, absorbierende und fusselfeste mehrschichtige Tissue-Papierprodukte zur Verfügung zu stellen.
Es ist auch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von weichen, absorbierenden, fusselfesten mehrschichtigen Tissue-Papierprodukten zur Verfügung zu stellen.
Diese und andere Ziele werden durch Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht, wie leicht durch das Studium der folgenden Offenbarung ersichtlich wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft weiche, absorbierende, fusselfeste mehrschichtige Tissue-Papierprodukte, die Papiermacherfasern, chemische weichmachende Zusammensetzungen und Bindermaterialien enthalten. Kurz gesagt umfaßt die chemische weichmachende Zusammensetzung eine Mischung aus:
(a) etwa 0,01% bis etwa 3,0% quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel
worin jeder R&sub2;-Substituent eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe oder eine Mischung hievon ist; jeder R&sub1;-Substituent eine C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon ist; und X ein geeignetes Anion ist; sowie
(b) etwa 0,01% bis etwa 3,0% Polyhydroxyverbindung, die vorzugsweise aus der aus Glyzerin, Sorbitolen, Polyglyzerinen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 800 und Polyoxyethylenglykolen und Polyoxypropylenglykolen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis 4000 bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung im Bereich von etwa 1,0 : 0,1 bis 0,1 : 1,0. Es wurde herausgefunden, daß die chemische weichmachende Zusammensetzung wirksamer ist, wenn die Polyhydroxyverbindung und die quaternäre Ammoniumverbindung zuerst, vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 40ºC vorgemischt werden, bevor sie zu dem Papiereintrag zugesetzt werden.
Beispiele von quaternären Ammoniumverbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie etwa Di-Talg-dimethylammoniumchlorid (DTDMAC), Di-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DTDMAMS), Di-(hydrierter)- Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS), Di-(hydrierter)-Talg-dimethylamoniumchlorid (DHTDMAC).
Beispiele von Polyhydroxyverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, inkludieren Glyzerin, Sorbitole, Polyglyzerine mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 800 und Polyoxyethylenglykole mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 4000, wobei Polyoxyethylenglykole mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 bevorzugt sind.
Der Ausdruck Binder bezieht sich auf die verschiedenen Naß- und Trockenfestigkeitsadditive sowie die Retentionshilfen, die in der Fachwelt bekannt sind. Diese Materialien verbessern die Fusselfestigkeit der erfindungsgemäßen Tissue- Papierbahnen wie sie auch jeder durch chemische weichmachende Zusammensetzungen verursachten Abnahme der Reißfestigkeit entgegenwirken. Beispiele geeigneter Bindermaterialien inkludieren Harze, die permanente Naßfestigkeit verleihen (d. h. Kymene® 557H, das von der Hercules Incorporated in Wilmington, DE auf den Markt gebracht wird), Harze, die temporäre Naßfestigkeit verleihen (d. h. National Starch 78-0080, das von der National and Chemical Corporation in New York, NY, auf den Markt gebracht wird), Trockenfestigkeitsharze (d. h. Acco® 514, Acco® 711, die von der American Cyanamid Company in Wayne, New Jersey, auf den Markt gebracht werden) und Retentionshilfeharze (d. h. Percol® 175, das von der Allied Colloids in Suffolk, Virginia, auf den Markt gebracht wird).
Kurz gesagt, umfaßt das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahnen die Schritte der Bildung eines mehrschichtigen Papiereintrags aus den zuvor erwähnten Bestandteilen, das Ablegen des mehrschichtigen Papiereintrags auf eine durchlässige Oberfläche, wie etwa ein Fourdrinier-Sieb, und die Abtrennung des Wassers aus dem abgelegten Eintrag.
Die mehrschichtige Bahn umfaßt eine innere Schichte und mindestens eine äußere Schichte, wobei die innere Schichte innerhalb der genannten mindestens einen äußeren Schichte im Fall der Vereinigung zweier mehrschichtiger Bahnen zu einer mehrlagigen Bahn angeordnet ist, und worin die Hauptmenge der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung in mindestens einer äußeren Schichte enthalten ist.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die die vorliegende Erfindung speziell herausarbeiten und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung besser aus der folgenden Beschreibung verstanden werden wird, die gemeinsam mit den angeschlossenen Zeichnungen zu nehmen ist, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines dreischichtigen einlagigen Toilette-Tissues gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines zweischichtigen zweilagigen Kosmetik-Tissues gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter im folgenden beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, speziell herausarbeiten und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung durch ein Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der angeschlossenen Beispiele besser verstanden werden kann.
Wie der Ausdruck "Fusselfestigkeit" hierin verwendet wird, bedeutet er die Fähigkeit des faserigen Produkts und der daraus aufgebauten Bahnen unter Gebrauchsbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, aneinander zu binden. Mit anderen Worten wird die Fusselfestigkeit umso höher, je niedriger die Neigung der Bahn zur Fusselbildung sein wird.
Wie der Ausdruck "Binder" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf die verschiedenen Naß- und Trockenfestigkeitsharze sowie auf die Retentionshilfeharze, die auf dem Fachgebiet der Papierherstellung bekannt sind.
Wie der Ausdruck "wasserlöslich" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf Materialien, die bei 25ºC in Wasser zu mindestens 3% löslich sind.
Wie die Ausdrücke "Tissue-Papierbahn, Papierbahn, Bahn, Papierblatt und Papierprodukt" hierin verwendet werden, beziehen sie sich alle auf Papierblätter, die nach einem Verfahren hergestellt sind, welches die Schritte der Bildung eines wässerigen Papiereintrags, des Ablegens dieses Eintrags auf einer durchlässigen Oberfläche, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, und der Abtrennung des Wassers aus dem Eintrag, etwa durch Schwerkraft oder vakuumunterstütztes Ablaufen mit oder ohne Pressen, und durch Verdampfen umfaßt.
Wie ein "wässeriger Papiereintrag" hierin verwendet wird, ist er eine wässerige Aufschlämmung von Papiermacherfasern und den im folgenden beschriebenen Chemikalien.
Wie die Ausdrücke "mehrschichtige Tissue-Papierbahn, mehrschichtige Papierbahn, mehrschichtige Bahn, mehrschichtiges Papierblatt und mehrschichtiges Papierprodukt" hierin verwendet werden, beziehen sie sich alle auf Blätter aus Papier, die aus zwei oder mehr Schichten wässerigen Papiereintrags gebildet sind, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Faserarten bestehen, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von Tissue-Papier verwendet werden. Die Schichten werden vorzugsweise durch Ablegen getrennter Ströme verdünnter Faseraufschlämmungen auf einem oder mehreren endlosen durchlässigen Sieben hergestellt. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten Sieben gebildet werden, werden die Schichten anschließend (im nassen Zustand) vereinigt, um eine geschichtete Verbundbahn zu bilden.
Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Bildung eines wässerigen Papiereintrags. Der Eintrag enthält Papiermacherfasern (die im folgenden manchmal als Holzzellstoff bezeichnet werden) und eine Mischung von mindestens einer quaternären Ammoniumverbindung, einer Polyhydroxyverbindung und Bindermaterialien, die alle im folgenden beschrieben werden.
Es sei vorweggenommen, daß Holzzellstoff in allen seinen Varietäten normalerweise die in dieser Erfindung verwendeten Papiermacherfasern ausmachen wird. Jedoch können auch andere faserige Zellulose-Zellstoffe, wie etwa Baumwoll- Linters, Bagasse, Rayon, etc., verwendet werden und keiner soll hier ausgeschlossen sein. Hierin verwendbare Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Kraft-, Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe, ebenso wie mechanische Zellstoffe, inklusive zum Beispiel Holzschliff, thermomechanische Zellstoffe und chemithermomechanische Zellstoffe (CTMP). Es können Zellstoffe sowohl von Laubbäumen als auch von Nadelbäumen verwendet werden.
Es können sowohl Hartholz-Zellstoffe als auch Weichholz-Zellstoffe ebenso wie Mischungen der beiden eingesetzt werden. Die Ausdrücke Hartholz-Zellstoffe, wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich auf faserigen Zellstoff, der von der Holzsubstanz von Laubbäumen (Angiosperme) stammt: wobei Weichholz-Zellstoffe die faserigen Zellstoffe sind, die von der Holzsubstanz von Nadelbäumen (Gymnosperme) stammen. Hartholz-Zellstoffe, wie etwa Eukalyptus, sind für die äußeren Schichten der hierin beschriebenen mehrschichtigen Tissue-Papierbahnen besonders gut geeignet, wogegen nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe für die innere(n) Schichte(n) oder Lage(n) bevorzugt sind. Auch für die vorliegende Erfindung einsetzbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen, die beliebige oder alle der zuvor genannten Kategorien sowie andere nicht faserige Materialien, wie etwa Füllstoffe und Klebstoffe, die zur Erleichterung der ursprünglichen Papierherstellung verwendet worden waren, enthalten können.

Chemische Weichmacherzusammensetzungen

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil eine Mischung einer quaternären Ammoniumverbindung und einer Polyhydroxyverbindung. Das Verhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung liegt im Bereich von etwa 1,0 : 0,1 bis 0,1 : 1,0; vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung im Bereich von etwa 1,0 : 0,3 bis 0,3 : 1,0; bevorzugter beträgt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung etwa 1,0 : 0,7 bis 0,7 : 1,0, wobei dieses Verhältnis in Abhängigkeit vom Molekulargewicht der speziellen verwendeten Polyhydroxyverbindung und/oder quaternären Ammoniumverbindung variieren wird.
Alle diese Arten von Verbindungen werden nachstehend detaillierter beschrieben.

A. Quaternäre Ammoniumverbindung

Die chemische weichmachende Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,00 Gew.-%, vorzugsweise zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,00 Gew.-%, eine quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel
In der zuvor genannten Struktur ist jedes R&sub1; eine C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub2;- Kohlenwasserstoffgruppe, vorzugsweise Talg, ist R&sub2; eine C&sub1;,-C&sub6;-Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe, vorzugsweise C&sub1;-C&sub3;-Alkyl, ist X ein geeignetes Anion, wie etwa ein Halogenid (z. B. Chlorid oder Bromid) oder Methylsulfat. Wie in Swern, Hg., in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3. Auflage, John Wiley and Sons (New York 1964) diskutiert wird, ist Talg ein natürlich vorkommendes Material mit einer variablen Zusammensetzung. Tabelle 6.13 in der zuvor genannten Literaturstelle, die von Swern herausgegeben wurde, gibt an, daß in der Regel 78% oder mehr der Fettsäuren des Talgs 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. In der Regel ist die Hälfte der im Talg vorliegenden Fettsäuren ungesättigt, in erster Linie in der Form von Ölsäure. Synthetische ebenso wie natürliche "Talge" fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist jedes R&sub1; ein C&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, am bevorzugtesten ist jedes R, ein geradkettiges C&sub1;&sub8;-Alkyl. Vorzugsweise ist jedes R&sub2; Methyl und ist X Chlorid oder Methylsulfat.
Beispiele von quaternären Ammoniumverbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, inkludieren die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie etwa Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di- Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniumchlorid; wobei Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat bevorzugt ist. Dieses spezielle Material ist im Handel von der Sherex Chemical Company Inc. in Dublin, Ohio, unter dem Handelsnamen "Varisoft® 137" erhältlich.

B. Polyhydroxyverbindung

Die chemische weichmachende Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,00 Gew.-%, vorzugsweise zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1,00 Gew.-%, eine Polyhydroxyverbindung.
Beispiele von Polyhydroxyverbindungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind u. a. Glyzerin, Sorbitole, Polyglyzerine mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 800 und Polyoxyethylenglykole und Polyoxypropylenglykle mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 4000, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 1000, am bevorzugtesten von etwa 200 bis etwa 600. Polyoxyethylenglykole mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 sind besonders bevorzugt. Mischungen der zuvor beschriebenen Polyhydroxyverbindungen können auch verwendet werden. Zum Beispiel sind Mischungen von Glyzerin und Polyethylenglykolen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 200 bis 1000, bevorzugter von etwa 200 bis etwa 600, in der vorliegenden Erfindung verwendbar. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von Glyzerin zu Polyethylenglykol im Bereich von etwa 10 : 1 bis 1 : 10.
Eine besonders bevorzugte Polyhydroxyverbindung ist Polyoxyethylenglykol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 400. Dieses Material ist von der Union Carbide Company in Danbury, Connecticut, unter dem Handelsnamen "PEG-400" im Handel erhältlich.
Die zuvor beschriebene chemische weichmachende Zusammensetzung, d. h. die Mischung einer quaternären Ammoniumverbindung und einer Polyhydroxyverbindung, wird vorzugsweise auf eine gewünschte Konzentration verdünnt, um eine Dispersion des Quat und der Polyhydroxyverbindungen zu bilden, bevor diese zu der wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern oder zu dem Papiereintrag am nassen Ende der Papiermaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Fourdrinier-Sieb oder der Blattbildungsstufe zugesetzt wird. Jedoch werden auch Anwendungen der zuvor beschriebenen chemischen weichmachenden Zusammensetzung im Anschluß an die Bildung einer nassen Tissue-Bahn und vor der Trocknung der Bahn bis zur Vollständigkeit deutliche Vorteile hinsichtlich Weichheit, Absorptionsfähigkeit und Naßfestigkeit erbringen und sollen ausdrücklich im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Es wurde festgestellt, daß die chemische weichmachende Zusammensetzung wirksamer ist, wenn die quaternäre Ammoniumverbindung und die Polyhydroxyverbindung zuerst miteinander vorgemischt werden, bevor sie zu dem Papiereintrag zugesetzt werden. Ein bevorzugtes Verfahren, wie es detaillierter im folgende Beispiel 1 beschrieben werden wird, besteht daraus, zuerst die Polyhydroxyverbindung auf eine Temperatur von etwa 66ºC (150ºF) zu erhitzen und dann die quaternäre Ammoniumverbindung zu der heißen Polyhydroxyverbindung zur Bildung eines homogenen Fluids zuzusetzen. Das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung liegt im Bereich von etwa 1,0 : 0,1 bis 0,1 : 1,0; vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung bei etwa 1,0 : 0,3 bis 0,3 : 1,0; bevorzugter beträgt das Gewichtsverhältnis der quaternären Ammoniumverbindung zu der Polyhydroxyverbindung etwa 1,0 : 0,7 bis 0,7 : 1,0, obwohl dieses Verhältnis in Abhängigkeit von dem Molekulargewicht der speziellen verwendeten Verbindung und/oder der quaternären Ammoniumverbindung variieren wird.
Es wurde herausgefunden, daß die Adsorption der Polyhydroxyverbindung an Papier deutlich verbessert wird, wenn diese mit der quaternären Ammoniumverbindung vorgemischt und anschließend gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren zu dem Papier zugesetzt wird. Tatsächlich werden mindestens 20% der zu der faserigen Zellulose zugesetzten Polyhydroxyverbindung und der quaternären Ammoniumverbindung zurückgehalten; vorzugsweise liegt das Retentionsausmaß von quaternärer Ammoniumverbindung und Polyhydroxyverbindung bei etwa 50% bis etwa 90% der zugesetzten Mengen.
Wichtig ist, daß bei einer Konzentration und innerhalb eines Zeitrahmens, die für die Verwendung während der Papierherstellung praktisch durchführbar sind, Adsorption stattfindet. In einem Bemühen, die überraschend hohe Retentionsrate der Polyhydroxyverbindung an dem Papier besser zu verstehen, wurden die physikalischen wissenschaftlichen Daten der geschmolzenen Lösung und der wässerigen Dispersion eines Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfats (DHTDMAMS) und von Polyethylenglykol 400 untersucht.
Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen oder auf andere Weise die vorliegende Erfindung einzuschränken, wird die folgende Diskussion als Erklärung dafür angeboten, wie die quaternäre Ammoniumverbindung die Adsorption der Polyhydroxyverbindung an dem Papier begünstigt.
Eine Information über den physikalischen Zustand von DHTDMAMS Di- (hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulat, R&sub2;N&spplus;(CH3)2,CH3OSO&sub3; und von DODMAMS wird durch Röntgen- und NMR- (Nuklearmagnetische Resonanz) Daten an der handelsüblichen Mischung zur Verfügung gestellt. DODMAMS (Dioctadecyldimethylammoniummethylsulfat (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;)2N&spplus;(CH&sub3;)&sub2;,CH&sub3;OSO&sub3;), ist ein Hauptbestandteil von DHTDMAMS und dient als Modellverbindung für die kommerzielle Mischung. Es ist von Vorteil, zuerst das einfachere System DODMAMS zu betrachten und dann die komplexere kommerzielle Mischung von DHTDMAMS.
In Abhängigkeit von der Temperatur kann DODMAMS in einem beliebigen von vier Phasenzuständen vorliegen: zwei polymorphe Kristalle (Xβ und Xα, ein lamellarer (Lam) Flüssigkristall oder eine flüssige Phase. Der Xβ Kristall existiert von unterhalb von Raumtemperatur bis 47ºC. Bei dieser Temperatur wird er in den polymorphen Xα Kristall umgewandelt, welcher bei 72ºC in die Flüssigkristallphase Lam umgewandelt wird. Diese Phase wird ihrerseits bei 150ºC in eine isotrope Flüssigkeit umgewandelt. Von DHTDMAMS wird erwartet, daß es in seinem physikalischen Verhalten DODMAMS ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß die Temperaturen der Phasenübergänge herabgesetzt und verbreitert werden. Zum Beispiel findet der Übergang des Xβ in den Xa Kristall bei DHTDMAMS bei 27ºC anstelle von 47ºC, wie bei DODMAMS, statt. Auch deuten kalorimetrische Werte darauf hin, daß verschiedene Übergänge von Kristall → Lam-Phase bei DHTDMAMS eher stattfinden als bei DODMAMS. Die Anfangstemperatur der höchsten dieser Übergänge liegt bei 56ºC, was in guter Übereinstimmung mit den Röntgen-Daten liegt.
DODMAC (Dioctadecyl-dimethylammoniumchlorid) zeigt ein qualitativ anderes Verhalten als DODMAMS insofern, als die Flüssigkristallphase Lam in dieser Verbindung nicht existiert (Laughlin et al., Journal of Physical Chemistry, Physical Science of the Dioctadecyldimethylammonium Chloride - Water System, 1. Equi- Ilbrium Phase Behauior, 1990, Band 94, Seiten 2546-2552). Es wird jedoch angenommen, daß dieser Unterschied für die Verwendung dieser Verbindung (oder ihres kommerziellen Analogons DHTDMAC) bei der Behandlung von Papier nicht wichtig ist.

Mischungen von DHTDMAMS mit PEG-400.

Es wurde eine Mischung dieser beiden Materialien im Gewichtsverhältnis 1 : 1 untersucht. Es zeigte sich, daß DODMAMS und PEG bei höheren Temperaturen, wo sie als zwei flüssige Phasen koexistieren, unmischbar waren. Beim Abkühlen von Mischungen der beiden Flüssigkeiten innerhalb dieses Bereichs trennt sich eine Lam-Phase von der Mischung ab. Daher zeigt diese Untersuchung, daß diese beiden Materialien, obwohl sie bei höheren Temperaturen unmischbar sind, bei niedrigeren Temperaturen innerhalb der Flüssigkristallphase Lam mischbar werden. Es wird erwartet, daß sich bei noch niedrigeren Temperaturen Kristallphasen von der Lam- Phase abtrennen und die Verbindungen wieder unmischbar werden.
Diese Untersuchungen legen daher nahe, daß zur Bildung guter Dispersionen von DHTDMAMS und PEG-400 in Wasser die Vormischung, die mit Wasser verdünnt ist, innerhalb des dazwischenliegenden Temperaturbereichs gehalten werden sollte, wo diese beiden Verbindungen mischbar sind.

Mischungen von DHTDMAC mit PEG-400.

Phasenuntersuchungen dieser beiden Materialien unter Verwendung der stufenweisen Verdünnungsmethode zeigen, daß sich ihr physikalisches Verhalten beträchtlich von dem von DHTDMAMS unterscheidet. Es wurden keine Flüssigkristallphasen gefunden. Diese Verbindungen sind als flüssige Lösung über einen weiten Temperaturbereich mischbar, was darauf hindeutet, daß Dispersionen aus diesen Mischungen über einen vergleichbaren Temperaturbereich hinweg hergestellt werden können. Insbesondere existiert keine obere Temperaturgrenze der Mischbarkeit.

Herstellung der Dispersionen.

Dispersionen beider dieser Materialien können dadurch hergestellt werden, daß eine Vormischung, die auf einer Temperatur gehalten wird, bei welcher die Polyhydroxyverbindung und das quaternäre Ammoniumsalz mischbar sind, mit Wasser verdünnt wird. Es ist nicht von großer Bedeutung, ob sie als eine flüssigkristalline Phase (wie im Fall von DHTDMAMS) oder als eine flüssige Phase (wie im Fall von DHTDMAC) mischbar sind. Weder DHTDMAMS noch DHTDMAC sind in Wasser löslich, sodaß eine Verdünnung jeder trockenen Phase mit Wasser die quaternäre Ammoniumverbindung als kleine Partikel ausfallen wird. Beide quaternären Ammoniumverbindungen werden bei erhöhten Temperaturen als eine Flüssigkristallphase in verdünnten wässerigen Lösungen ausfallen, unabhängig davon, ob die trockene Lösung flüssig oder flüssigkristallin war. Die Polyhydroxyverbindung ist in allen Verhältnissen in Wasser löslich, sodaß sie nicht ausgefällt wird.
Eine Kryoelektronenmikroskopie zeigt, daß die in der Dispersion vorliegenden Partikel eine Größe von etwa 0,1 bis 1,0 Mikrometer haben und eine sehr unterschiedliche Struktur aufweisen. Manche sind Blättchen (gekrümmt oder flach), während andere geschlossene Vesikel darstellen. Die Membranen aller dieser Partikel sind zweischichtig in den Moleküldimensionen, wobei die Kopfgruppen zum Wasser und die Schwänze zueinander gerichtet sind. Vom PEG wird angenommen, daß es mit diesen Partikeln assoziiert ist. Der Zusatz von Dispersionen, die auf diese Weise hergestellt wurden, zu Papier führt zu einer Bindung des quaternären Ammoniumions an das Papier, fördert die Absorption der Polyhydroxyverbindung an dem Papier in starker Weise und bewirkt die gewünschte Verbesserung der Weichheit bei Beibehaltung der Benetzbarkeit.

Zustand der Dispersionen.

Wenn die zuvor beschriebenen Dispersionen abgekühlt werden, kann eine teilweise Kristallisation des Materials innerhalb der colloidalen Partikel stattfinden. Jedoch ist es wahrscheinlich, daß das Erreichen des Gleichgewichtszustands eine lange Zeit (vielleicht Monate) erfordern wird, sodaß die Membranen innerhalb jener Partikel, die mit dem Papier in Wechselwirkung treten, in ungeordnetem Zustand vorliegen.
Es wird angenommen, daß die Vesikel, die DHTDMAMS und PEG enthalten, beim Trocknen des faserigen, auf Zellulose basierenden Materials auseinanderbrechen. Sobald das Vesikel aufgebrochen ist, kann die Hauptmenge des PEG- Bestandteils in das Innere der Zellulosefasern eindringen, wo es die Flexibilität der Faser verstärkt. Wichtig ist, daß ein gewisser Anteil des PEG an der Oberfläche der Faser zurückgehalten wird, wo er dahingehend wirkt, daß die Absorptionsrate der Zellulosefasern verstärkt wird. Aufgrund ionischer Wechselwirkungen bleibt die Hauptmenge des DHTDMAMS-Bestandteils an der Oberfläche der Zellulosefaser, wo sie das Oberflächengefühl und die Weichheit des Papierprodukts verbessert.

Bindermaterialien

Die vorliegende Erfindung enthält als einen wesentlichen Bestandteil zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, vorzugsweise zu etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, ein Bindermaterial, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Harzen, die permanente Naßfestigkeit oder temporäre Naßfestigkeit bewirken, aus Trockenfestigkeitsharzen, Retentionshilfeharzen und Mischungen hievon besteht. Die Bindermaterialien wirken zur Steuerung der Fusselbildung und gleichen auch den Verlust an Reißfestigkeit aus, wenn ein solcher, aufgrund der Wirkung der chemischen Weichmacherzusammensetzungen, stattgefunden hat.
Wenn permanente Naßfestigkeit gewünscht wird, können die Bindermaterialien aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyamid- Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien-Latices; unlöslich gemachter Polyvinylalkohol; Harnstoff-Formaldehyd; Polyethylenimin; Chitosan-Polymere und Mischungen hievon. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, von denen herausgefunden wurde, daß sie besonders gut verwendbar sind. Geeignete Arten solcher Harze sind beschrieben in der US-A- 3,700.623, die am 24. Oktober 1972 erteilt wurde, und in der US-A- 3,772.076, die am 13. November 1973, beide an Keim, erteilt wurden. Eine handelsübliche Quelle eines verwendbaren Polyamid-Epichlorhydrin-Harzes ist Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter dem Markennamen Kymene® 557H in den Handel bringt.
Es zeigte sich auch, daß Polyacrylamid-Harze als Naßfestigkeitsharze oder Retentionshilfen gut verwendbar waren. Diese Harze sind in der US-A- 3,556.932, die am 19. Jänner 1971 an Coscia et al. erteilt wurde, und in der US-A- 3,556.933, die am 19. Jänner 1971 an Williams et al. erteilt wurde, beschrieben. Eine handelsübliche Quelle solcher Polyacrylamid-Harze ist die American Cyanamid Co. in Stanford, Connecticut, die ein solches Harz unter der Marke Parez® 631 NC in den Handel bringt. Andere Handelsquellen kationischer Polyacrylamid-Harze sind Allied Colloids of Sulfolk, Virginia, und Hercules, Inc., in Wilmington, Delaware, die solche Harze unter den Marken Percol® 175 und Reten® 1232 in den Handel bringen.
Noch andere wasserlösliche kationische Harze, die in dieser Erfindung Verwendung finden, sind Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Harze. Die üblicheren funktionellen Gruppen dieser polyfunktionellen Harze sind stickstoffhaltige Gruppen, wie etwa Aminogruppen und an Stickstoff gebundene Methylolgruppen. Harze vom Typ Polyethylenimin können ebenso in der vorliegenden Erfindung Anwendung finden.
Wenn temporäre Naßfestigkeit gewünscht wird, können die Bindermaterialien aus der folgenden Gruppe von auf Stärke basierenden Harzen zur Bewirkung temporärer Naßfestigkeit ausgewählt werden: Harz auf der Basis von kationischer Dialdehyd-Stärke (wie etwa Caldas, hergestellt von Japan Carlet, oder Cobond 1000, hergestellt von National Starch); Dialdehyd-Stärke; und/oder das Harz, das in der US-A- 4,981.557 beschrieben ist, die am 1. Jänner 1991 an Bjorkquist erteilt wurde.
Wenn Trockenfestigkeit gewünscht wird, können die Bindermaterialien aus der folgenden Gruppe von Materialien ausgewählt werden: Polyacrylamid (wie etwa Kombinationen von Cypro 514 und Accostrength 711, hergestellt von der American Cyanamid in Wayne, N. J.); Stärke (wie etwa Maisstärke oder Kartoffelstärke); 1%- lyvinylalkohol (wie etwa Airvol 540, hergestellt von Air Products Inc. in Allentown, PA); Guar- oder Locustbohnen-Gummi; Polyacrylat-Latices; und/oder Carboxymethylzellulose (wie etwa Aqualon CMC-T der Aqualon Co., Wilmington, DE). Im allgemeinen ist eine zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignete Stärke durch Wasserlöslichkeit und Hydrophilie gekennzeichnet. Beispielhafte Stärkematerialien sind u. a. Maisstärke und Kartoffelstärke, obwohl es hiebei nicht beabsichtigt ist, den Rahmen geeigneter Stärkematerialien einzuschränken; und Wachsmaisstärke, die technisch als Amioca-Stärke bekannt ist, ist besonders bevorzugt. Amioca-Stärke unterscheidet sich von üblicher Maisstärke dadurch, daß sie zur Gänze aus Amylopektin besteht, während übliche Maisstärke sowohl Amylopektin als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Merkmale der Amioca- Stärke sind weiters beschrieben in "Amioca - The Starch from Waxy Corn", H. H. Schopmeyer, Food Industries, Dezember 1945, S. 106-108 (Bd. S. 1476-1478). Die Stärke kann in körniger oder dispergierter Form vorliegen, wobei körnige Form bevorzugt ist. Die Stärke wird vorzugsweise ausreichend gekocht, um ein Quellen der Körner zu bewirken. Bevorzugter sind die Stärkekörner, etwa durch Kochen, bis zu einem Punkt gequollen, der knapp vor der Dispergierung des Stärkekorns liegt. Solche stark gequollene Stärkekörner werden als "vollständig gekocht" bezeichnet. Die Bedingungen für die Dispergierung im allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärkekörner, dem Kristallinitätsgrad der Körner und der Menge der vorliegenden Amylose variieren. Vollständig gekochte Amioca-Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen Aufschlämmung mit etwa 4X Konsistenz von Stärkekörnern auf etwa 190º F (etwa 88ºC) während etwa 30 bis etwa 40 Minuten hergestellt werden. Andere beispielhafte Stärkematerialien, die verwendet werden können, inkludieren modifizierte kationische Stärken, wie solche, die dahingehend modifiziert sind, daß sie stickstoffhaltige Gruppen enthalten, wie etwa Aminogruppen und an Stickstoff gebundene Methylolgruppen, und sind von National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) erhältlich. Solche modifizierte Stärkematerialien werden in erster Linie als ein Additiv zum Zellstoffeintrag verwendet, um die Naß- und/oder Trockenfestigkeit zu erhöhen. Unter Berücksichtigung dessen, daß solche modifizierte Stärkematerialien teurer sind als unmodifizierte Stärken, waren die letztgenannten im allgemeinen bevorzugt.
Anwendungsmethoden inkludieren die gleichen, die zuvor unter Bezugnahme auf die Zugabe anderer chemischer Additive beschrieben wurden, vorzugsweise durch Zugabe am nassen Ende, durch Aufsprühen und, weniger bevorzugt, durch Aufdrucken. Der Binder kann auf die Tissue-Papierbahn allein, gleichzeitig mit, vor oder anschließend an die Zugabe des Weichmachers, der Absorptionsadditive und/oder der ästhetischen Additive zugefügt werden. Es wird vorzugsweise mindestens eine wirksame Menge eines Binders, vorzugsweise von Stärke, auf das Blatt aufgebracht, um Fusselkontrolle und gleichzeitig eine Steigerung der Festigkeit beim Trocknen im Verhältnis zu einem nicht mit Binder behandelten, aber sonst identischen Blatt zu ergeben. Vorzugsweise werden zwischen etwa 0,01 % und etwa 3,0% Binder in dem getrockneten Blatt, berechnet auf das Trockengewicht der Faser, zurückgehalten; und bevorzugter werden zwischen etwa 0,1% und etwa 1,0% Bindermaterial, vorzugsweise auf Stärkebasis, zurückgehalten.
Der zweite Schritt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Ablegen eines mehrschichtigen Papiereintrags unter Verwendung der zuvor beschriebenen chemischen Weichmacherzusammensetzung und der Bindermaterialien als Additive auf einer durchlässigen Oberfläche und der dritte Schritt ist die Abtrennung des Wassers aus dem derart abgelegten Eintrag. Techniken und Geräte, die zur Erzielung dieser beiden Verfahrensschritte verwendet werden können, sind für Fachleute auf dem Gebiet der Papierherstellung leicht ersichtlich. Bevorzugte Ausführungsformen mehrschichtiger Tissue-Papiere gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bevorzugter etwa 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, an chemischer weichmachender Zusammensetzung und Bindermaterialien, die hierin beschrieben sind.
Die vorliegende Erfindung ist auf mehrschichtiges Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, wobei auf übliche Weise filzgepresstes mehrschichtiges Tissue- Papier; hochbauschiges musterverdichtetes mehrschichtiges Tissue-Papier und hochbauschiges unkompaktiertes mehrschichtiges Tissue-Papier umfaßt sind, ohne daß eine Beschränkung auf dieselben vorliegt. Die mehrschichtigen Tissue- Papierprodukte, die daraus hergestellt sind, können einen einlagigen oder mehrlagigen Aufbau haben. Tissue-Strukturen, die aus geschichteten Papierbahnen gebildet sind, werden in der US-A- 3,994.771, die an Morgan Jr. et al. am 30. November 1976 erteilt wurde, beschrieben. Im allgemeinen wird eine naßgelegte weiche bauschige und absorbierende Verbund-Papierstruktur aus zwei oder mehreren Eintragsschichten hergestellt, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Faserarten aufgebaut sind. Die Schichten werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß getrennte Ströme verdünnter Faseraufschlämmungen auf ein oder mehr endlose durchlässige Siebe abgelegt werden, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von mehrschichtigem Tissue-Papier verwendet werden. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten Sieben hergestellt werden, werden die Schichten anschließend zur Bildung einer geschichteten Verbundbahn (noch im nassen Zustand) vereinigt. Die geschichtete Bahn wird anschließend dazu gebracht, sich an die Oberfläche eines offenmaschigen Trocknungs-/Prägungs-Textilmaterials durch Anlegen einer Fluidkraft an die Bahn anzulegen, worauf die Bahn auf diesem Textilmaterial in einem Teil eines niedrigdichten Papierherstellungsverfahrens thermisch vorgetrocknet wird. Die geschichtete Bahn kann im Hinblick auf die Faserart geschichtet sein oder der Fasergehalt der jeweiligen Schichten kann im wesentlichen der gleiche sein. Das mehrschichtige Tissue-Papier hat vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder darunter. Vorzugsweise wird das Flächengewicht unter etwa 35 g/m² oder darunter liegen; und die Dichte wird bei etwa 0,30 g/cm³ oder darunter liegen. Am bevorzugtesten wird die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und 0,20 g/cm³ betragen.
Die erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahnen umfassen mindestens zwei übereinanderliegende Schichten, eine erste Schichte und mindestens eine zweite Schichte, die an der ersten Schichte anliegt. Vorzugsweise umfassen die mehrschichtigen Tissue-Papiere drei übereinander liegende Schichten, eine innere oder mittlere Schichte und zwei äußere Schichten, wobei die innere Schichte zwischen den beiden äußeren Schichten angeordnet ist. Die beiden äußeren Schichten enthalten vorzugsweise einen primären faserigen Bestandteil von etwa 60% oder mehr, bezogen auf das Gewicht, an relativ kurzen Papiermacherfasern mit einer mittleren Faser zwischen etwa 0,2 und etwa 1,5 mm. Diese kurzen Papiermacherfasern sind in der Regel Hartholzfasern, vorzugsweise Eukalyptusfasern. Andererseits können kurze Fasern aus Billigquellen, wie etwa Sulfitfasern, thermomechanischer Zellstoff, chemithermomechanischer Zellstoff (CTMP), rezyklierte Fasern, inklusive Fasern, die aus rezyklierten Fasern fraktioniert wurden, und Mischungen hievon in einer oder beiden der äußeren Schichten verwendet werden oder gewünschtenfalls in der inneren Schichte eingemischt sein. Die innere Schichte umfaßt vorzugsweise einen primären Faserbestandteil von etwa 60% oder mehr, bezogen auf das Gewicht, an relativ langen Papiermacherfasern mit einer mittleren Faserlänge von mindestens etwa 2,0 mm. Diese langen Papiermacherfasern sind in der Regel Weichholzfasern, vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern. Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines dreischichtigen einlagigen Toilette-Tissue gemäß der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt die dreischichtige einlagige Bahn 10 drei übereinanderliegende Schichten, eine innere Schichte 12 und zwei äußere Schichten 11. Die äußeren Schichten 11 bestehen in erster Linie aus kurzen Papiermacherfasern 16; wogegen die innere Schichte 12 in erster Linie aus langen Papiermacherfasern 17 besteht.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden mehrlagige Tissue-Papierprodukte dadurch hergestellt, daß mindestens zwei mehrschichtige Tissue-Papierbahnen in Juxtaposition aneinandergelegt werden. Zum Beispiel kann ein zweilagiges Tissue-Papierprodukt so hergestellt werden, daß es eine erste zweischichtige Tissue-Papierbahn und eine zweite zweischichtige Tissue-Papierbahn in Juxtaposition zueinander umfaßt. In diesem Beispiel ist jede Lage ein zweischichtiges Tissue-Blatt, das eine erste Schichte und eine zweite Schichte umfaßt. Die erste Schichte enthält vorzugsweise die kurzen Hartholzfasern und die zweite Schichte enthält vorzugsweise die langen Weichholzfasern. Die beiden Lagen werden in einer Weise kombiniert, daß die kurzen Hartholzfasern jeder Lage nach außen gerichtet sind, und die die langen Weichholzfasern enthaltenden Schichten nach innen gerichtet sind. Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines zweischichtigen zweilagigen Kosmetik-Tissues in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 enthält die zweischichtige zweilagige Bahn 20 zwei Lagen 15 in Juxtaposition zueinander. Jede Lage 15 besteht aus einer inneren Schichte 19 und einer äußeren Schichte 18. Die äußeren Schichten 18 bestehen in erster Linie aus kurzen Papiermacherfasern 16, wogegen die inneren Schichten 19 in erster Linie aus langen Papiermacherfasern 17 bestehen. In ähnlicher Weise können dreilagige Tissue- Papierprodukte dadurch hergestellt werden, daß drei mehrschichtige Tissue- Papierbahnen in Juxtaposition zueinander angeordnet werden.
Es soll aus der vorigen Diskussion nicht abgeleitet werden, daß die vorliegende Erfindung auf Tissue-Papierprodukte mit drei Schichten - einlagig oder zweilagig - zwei Schichten etc. beschränkt sein soll. Tissue-Papierprodukte, die aus drei oder mehr Lagen bestehen, in Kombination mit jeder Lage, die aus einer oder mehreren Schichten besteht, sind ausdrücklich dazu gedacht, vom Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt zu sein.
Die Hauptmenge der quaternären Ammoniumverbindung und der Hydroxyverbindung ist in mindestens einer der äußeren Schichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahn enthalten. Bevorzugter ist die Hauptmenge der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung in beiden äußeren Schichten enthalten. Es wurde herausgefunden, daß die chemische weichmachende Zusammensetzung am wirkungsvollsten ist, wenn sie zu den äußeren Schichten oder Lagen der Tissue-Papierprodukte zugesetzt wird. Hier wirkt die Mischung der quaternären Verbindung und der Polyhydroxyverbindung zur Verstärkung sowohl der Weichheit als auch der Absorptionsfähigkeit des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Produkts. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist die chemische weichmachende Zusammensetzung, die eine Mischung der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung darstellt, schematisch durch dunkle Kreise 14 dargestellt. Es kann aus den Fig. 1 und 2 ersehen werden, daß die Hauptmenge der chemischen weichmachenden Zusammensetzung 14 in den äußeren Schichten 11 bzw. 18 enthalten ist.
Es wurde jedoch auch entdeckt, daß die Fusselfestigkeit der mehrschichtigen Tissue-Papierprodukte mit der Aufnahme der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung abnimmt. Daher werden Bindermaterialien zur Fusselkontrolle und zur Steigerung der Reißfestigkeit verwendet. Vorzugsweise ist der Binder in der inneren Schichte und mindestens einer der äußeren Schichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahnen enthalten. Bevorzugter ist der Binder in dem mehrschichtigen Produkt durchwegs enthalten, d. h. in der inneren und in den äußeren Schichten. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 sind die Bindermaterialien schematisch durch weiße Kreise 13 dargestellt. Es kann aus den Fig. 1 und 2 ersehen werden, daß die Hauptmenge der Bindermaterialien 13 in den inneren Schichten 12 bzw. 19 enthalten ist. Bei einem anderen (nicht gezeigten) bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hauptmenge des Binders in mindestens einer der äußeren Schichten, bevorzugter in beiden äußeren Schichten des mehrschichtigen Produkts enthalten.
Die Kombination der chemischen weichmachenden Zusammensetzung, die eine quaternäre Ammoniumverbindung und eine Polyhydroxyverbindung in Verbindung mit einem Bindermaterial umfaßt, führt zu einem Tissue-Papierprodukt mit überlegenen Eigenschaften hinsichtlich Weichheit, Absorptionsfähigkeit und Fusselfestigkeit. Die selektive Zugabe der Hauptmenge der chemischen weichmachenden Zusammensetzung zu den äußeren Schichten oder Lagen des Tissue-Papiers erhöht deren Wirksamkeit. In der Regel sind die Bindermaterialien zur Steuerung der Fusselbildung über das Tissue-Blatt hin verteilt. Jedoch wie die chemische weichmachende Zusammensetzung können auch die Bindermaterialien selektiv dort zugesetzt werden, wo sie am meisten gebraucht werden.
Auf übliche Weise gepresstes mehrschichtiges Tissue-Papier und Verfahren zur Herstellung von solchem Papier sind in der Fachwelt bekannt. 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 entwässert, indem sie auf einen Entwässerungsfilz übertragen, gepreßt und bei erhöhter Temperatur getrocknet wird. Die speziellen Techniken und die typische Vorrichtung 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 in einem unter Druck stehenden Stoffaullaufkasten bereitgestellt. Der Stoffauflauikasten hat eine Öffnung, um einen dünnen Auftrag des Zellstoffeintrags auf das Fourdrinier-Sieb zur Bildung einer nassen Bahn abzulegen. 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 Druckvorgänge entwässert, bei welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der durch einander gegenüberliegende mechanische Bauteile, zum Beispiel zylindrische Walzen, entwickelt wird.
Die entwässerte Bahn wird dann während der Übertragung und Trocknung mit Hilfe einer Dampftrommelvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee- Trockner bekannt ist, weiter gepresst. Der Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die gegen die Bahn gepresst wird. Es kann auch Vakuum an die Bahn angelegt werden, während diese gegen die Yankee-Oberfläche gepresst wird. Es können auch mehrere Yankee-Trockentrommeln verwendet werden, wobei gegebenenfalls zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln stattfindet. Die gebildeten mehrschichtigen Tissue-Papierstrukturen werden im folgenden als übliche gepresste mehrschichtige Tissue-Papierstrukturen bezeichnet. Solche Blätter werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn deutlichen mechanischen Kompressionskräften unterworfen wird, während die Fasern feucht sind, worauf die Bahn in einem komprimierten Zustand getrocknet wird.
Musterverdichtetes mehrschichtiges Tissue-Papier ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Feld mit relativ hohem Bausch und relativ niedriger Faserdichte und eine Anordnung verdichteter Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hochbauschige Feld ist andererseits auch als ein Feld von Polsterbereichen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits auch als Überkreuzungsbereiche bezeichnet. Die verdichteten Zonen können innerhalb des hochbauschigen Feldes in diskreten Abständen vorliegen oder sie können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander in Kontakt stehen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissue-Bahnen sind in US-A- 3,301.746, erteilt an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, US-A- 3,974.025, erteilt an Peter G. Ayers am 10. August 1976, und US-A- 4,191.601, erteilt an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, sowie US-A- 4,637.859, erteilt an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, geoffenbart
Im allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise dadurch hergestellt, daß ein Papiereintrag auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn abgelegt wird und die Bahn dann in Juxtaposition gegen eine Anordnung von Auflagern angelegt wird. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Auflagern gepresst, was zu verdichteten Zonen in der Bahn an jenen Stellen, die geografisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung von Auflagern und der nassen Bahn entsprechen, führt. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann weiters durch Anwendung von Fluiddruck, wie etwa mit einer Vorrichtung vom Vakuum-Typ, oder einem Durchblasetrockner, in seiner Dichte vermindert werden. Die Bahn wird entwässert und gegebenenfalls in einer solchen Weise vorgetrocknet, daß Kompression des hochbauschigen Feldes im wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch Fluiddruck erreicht, wie etwa mit einem Gerät vom Vakuumtyp oder einem Durchblasetrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern, wobei das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird.
Die Arbeitsvorgänge der Entwässerung, wahlweisen Vortrocknung und Bildung der verdichteten Zonen können integriert oder teilweise integriert werden, um die Gesamtzahl der durchgeführten Prozessstufen herabzusetzen. Anschließend an die Bildung der verdichteten Zonen, die Entwässerung und wahlweise Vortrocknung wird die Bahn vollständig getrocknet, wobei vorzugsweise mechanisches Pressen immer noch vermieden wird. Vorzugsweise machen etwa 8% bis etwa 55% der mehrschichtigen Tissue-Papieroberfläche die verdichteten Überkreuzungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125% der Dichte des hochbauschigen Feldes aus.
Die Anordnung von Auflagern ist vorzugsweise ein prägendes Träger- Textilmaterial mit einer gemusterten Versetzung von Überkreuzungen, die als die Anordnung von Auflagern wirken, wodurch die Bildung der verdichteten Zonen bei Anwendung von Druck erleichtert wird. Das Muster der Überkreuzungen stellt die Anordnung von Auflagern dar, auf die vorher Bezug genommen wurde. Prägende Träger-Textilmaterialien sind geoffenbart in US-A- 3,301.746, Sanford und Sisson, erteilt am 31. Jänner 1967, US-A- 3,821.068, Salvucci Jr. et al., erteilt am 21. Mai 1974, US-A- 3,974.025, Ayers, erteilt am 10. August 1976, US-A- 3,573.164, Friedberg et al., erteilt am 30. März 1971, US-A- 3,473.576, Amneus, erteilt am 21. Oktober 1969, US-A- 4,239fl65, Trokhan, erteilt am 16. Dezember 1980, und US-A- 4,528.239, Trokhan, erteilt am 9. Juli 1985.
Vorzugsweise wird der Eintrag zuerst auf einem durchlässigen Formungsträger, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zu einer nassen Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf ein Präge-Textilmaterial übertragen. Der Eintrag kann andererseits anfänglich auf einem durchlässigen Auflagerträger abgelegt werden, der auch als ein Präge-Textilmaterial wirkt. Sobald die nasse Bahn gebildet ist, wird sie entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz zwischen etwa 40% und etwa 80% vorgetrocknet. Die Entwässerung kann mit Saugkästen oder anderen Vakuumvorrichtungen oder mit Durchblasetrocknern vorgenommen werden. Die Überkreuzungsprägung des Präge-Textilmaterials wird, wie zuvor besprochen wurde, in die Bahn eingedrückt, bevor die Bahn bis zur Vollständigkeit getrocknet ist. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Anwendung von mechanischem Druck. Diese kann zum Beispiel durch Pressen einer Quetschwalze erfolgen, die das Präge-Textilmaterial gegen die Fläche einer Trocknungstrommel, wie etwa einen Yankee-Trockner, drückt, wobei die Bahn zwischen der Quetschwalze und der Trocknungstrommel angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Bahn auch vor der vollständigen Trocknung durch Anwendung von Fluiddruck mit einem Vakuumgerät, wie etwa einem Saugkasten, oder mit einem Durchblasetrockner gegen das Präge-Textilmaterial geformt. Fluiddruck kann angelegt werden, um ein Eindrücken der verdichteten Zonen während der anfänglichen Entwässerung in einem getrennten anschließenden Verfahrensschritt oder in einer Kombination hievon hervorzurufen.
Unkompaktierte nicht-musterverdichtete mehrschichtige Tissue-Papierstrukturen sind in der US-A- 3,812.000, erteilt an Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974, und in der US-A- 4,208.459, erteilt an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980, beschrieben. Im allgemeinen werden unkompaktierte nicht-musterverdichtete mehrschichtige Tissue- Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, Ablaufenlassen der Flüssigkeit durch die Bahn und Entfernen von zusätzlichem Wasser ohne mechanische Kompression, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80% hat, sowie Kreppen der Bahn, hergestellt. Das Wasser wird aus der Bahn durch Vakuum-Entwässerung und thermische Trocknung abgetrennt. Die entstehende Struktur ist ein weiches, jedoch schwaches hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten Fasern. Vorzugsweise wird vor dem Kreppen ein Bindematerial auf Abschnitte der Bahn aufgebracht.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige Tissue-Papierbahn kann für beliebige Anwendungen eingesetzt werden, wo weiche absorbierende mehrschichtige Tissue- Papierbahnen erforderlich sind. Besonders vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahn sind Toilette-Tissue- und Kosmetik-Tissue-Produkte. Zum Beispiel können erfindungsgemäße zweischichtige Tissue-Papierbahnen zur Bildung von zweilagigen Kosmetik- oder Toilette-Tissue- Produkten lagengebunden werden.

Bestimmung des Molekulargewichts

A. Einleitung

Das wesentliche unterscheidende Merkmal von polymeren Materialien ist deren Molekülgröße. Die Eigenschaften, die es den Polymeren ermöglicht haben, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt zu werden, beruhen fast zur Gänze auf deren makromolekularer Struktur. Um diese Materialien vollständig zu kennzeichnen, ist es wesentlich, einige Mittel zur Definition und Bestimmung ihrer Molekulargewichte und Molekuargewichtsverteilungen zur Verfügung zu haben. Es ist korrekter, den Ausdruck relative Molekularmasse anstelle von Molekuargewicht zu verwenden, jedoch wird das letztere in der Polymertechnologie häufiger eingesetzt. Es ist nicht immer praktisch durchführbar, Molekulargewichtsverteilungen zu bestimmen. Jedoch wird dies eine immer üblichere Praxis unter Verwendung chromatografischer Techniken. Eher wird noch zum Ausdrücken der Molekülgröße auf Mittelwerte des Molekulargewichts Bezug genommen.

B. Mittelwerte des Molekulargewichts

Wenn wir eine einfache Molekülgewichtsverteilung betrachten, die den Gewichtsanteil (w; ) von Molekülen mit der relativen Molekularmasse (Mi) darstellt, ist es möglich, mehrere brauchbare Mittelwerte zu definieren. Die Mittelwertbildung auf Basis der Anzahl der Moleküle (Nj) einer speziellen Größe (Mi) ergibt das zahlengemittelte Molekulargewicht
Eine wesentliche Konsequenz dieser Definition ist die, daß das zahlengemittelte Molekuargewicht in Gramm die Avogadro-Zahl der Moleküle enthält.
Diese Definition des Molekulargewichts stimmt mit der einer monodispersen Molekülspezies überein, d. h. mit Molekülen, die das gleiche Molekulargewicht haben. Von größerer Bedeutung ist die Erkenntnis, daß, wenn die Anzahl der Moleküle in einer gegebenen Masse eines polydispersen Polymers in gewisser Weise bestimmt werden kann, dann M~ leicht berechnet werden kann. Das ist die Basis von kolligativen Eigenschaftsmessungen.
Die Mittelwertbildung auf der Basis der Gewichtsfraktionen (Wi) von Molekülen einer gegebenen Masse (M; ) führt zu der Definition der gewichtsgemittelten Molekulargewichte
w ist ein brauchbareres Mittel zum Ausdrücken der Molekulargewichte des Polymers als n, da es solche Eigenschaften, wie Schmelzviskosität und mechanische Eigenschaften der Polymeren deutlicher wiedergibt, weshalb es auch in der vorliegenden Erfindung so verwendet wird.

Analytische Verfahren und Testverfahren

Die Analyse der Menge der hierin verwendeten Behandlungschemikalien oder der auf den mehrschichtigen Papierbahnen zurückgehaltenen Chemikalien kann durch jede beliebige Methode vorgenommen werden, die in der Fachwelt anerkannt ist.

A. Quantitative Analyse von quaternären Ammonium- und Polyhydroxy-Verbindungen

Zum Beispiel kann die Menge der quaternären Ammoniumverbindung, wie etwa von Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS), die von dem mehrschichtigen Tissue-Papier zurückgehalten wird, durch Lösungsmittelextraktion des DHTDMAMS mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende anionische/kationische Titration unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator bestimmt werden; die Menge der Polyhydroxyverbindung, wie etwa von PEG- 400, kann durch Extraktion in einem wässerigen Lösungsmittel, wie etwa Wasser, und anschließende Gaschromatografie- oder Kolorimetrie-Verfahren bestimmt werden, um die Menge PEG-400 in dem Extrakt festzustellen. Diese Methoden sind beispielhaft und sind nicht dazu gedacht, andere Methoden auszuschließen, die zur Bestimmung von Gehalten spezieller, von dem mehrschichtigen Tissue-Papier zurückgehaltener Bestandteile verwendbar sein können.

B. Hydrophilie (Absorptionsfähigkeit/Saugfähigkeit)

Hydrophilie von mehrschichtigem Tissue-Papier bezieht sich im allgemeinen auf die Neigung des mehrschichtigen Tissue-Papiers, mit Wasser benetzt zu werden. Die Hydrophilie von mehrschichtigem Tissue-Papier kann einigermaßen quantitativ bestimmt werden, indem der Zeitraum festgestellt wird, der dafür erforderlich ist, damit trockenes mehrschichtiges Tissue-Papier vollständig mit Wasser benetzt wird. Dieser Zeitraum wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen übereinstimmenden und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zur Verfügung zu stellen, kann das folgende Verfahren zur Bestimmung der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird ein konditioniertes Probeneinheitsblatt (die Umweltbedingungen zur Untersuchung von Papierproben sind 23 + 1ºC und 50 + 2% R. H., wie in TAPPI Methode T402 angegeben ist) von etwa 4 3/8 Inch · 4 3/4 Inch (etwa 11,1 em x 12 em) einer mehrschichtigen Tissue-Papierstruktur bereitgestellt; zweitens wird das Blatt zu vier (4) übereinanderliegenden Vierteln gefaltet und dann zu einer Kugel von etwa 0,5 Inch (etwa 1,9 em) bis etwa 1 Inch (etwa 2,5 em) Durchmesser zusammengedrückt; drittens wird das zu einer Kugel zusammengedrückte Blatt auf die Oberfläche eines Körpers aus destilliertem Wasser bei 23 ± 1ºC aufgelegt und gleichzeitig ein Zeitmesser eingeschaltet; viertens wird der Zeitmesser gestoppt und abgelesen, wenn die Benetzung des zur Kugel geformten Blattes vollständig ist. Die vollständige Benetzung wird visueil beobachtet.
Die Hydrophilie-Eigenschaften von mehrschichtigen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Tissue-Papiere können selbstverständlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Jedoch ist es möglich, daß deutliche Steigerungen der Hydrophobie während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des mehrschichtigen Tissue-Papiers auftreten: d. h., nachdem das Papier zwei (2) Wochen im Anschluß an seine Herstellung gealtert ist. Somit werden die Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende einer solchen zweiwöchigen Periode gemessen. Dementsprechend werden die Benetzungszeiten, die am Ende einer zweiwöchigen Alterungszeit bei Raumtemperatur gemessen werden, als "Zweiwochen-Benetzungszeiten" bezeichnet.

C. Dichte

Die Dichte von mehrschichtigem Tissue-Papier, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die als das Flächengewicht dieses Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, berechnet wird, wobei geeignete Umwandlungen der Einheiten hierin enthalten sind. Die Abgreifhöhe des mehrschichtigen Tissue- Papiers, wie sie hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer komprimierenden Belastung von 95 g/in = (15,5 g/em²) ausgesetzt ist.

D. Fusselbildung

Trockene Fusseln

Trockene Fusseln (trockener Lint) können durch Verwendung eines Sutherland-Reibtesters gemessen werden, nämlich mit einem Stück schwarzen Filzes, einem Gewicht von vier Pfund und einem Hunter-Colormeter. Der Sutherland-Tester ist ein durch einen Motor angetriebenes Instrument, das eine beschwerte Probe über eine stationäre Probe hin und her streichen lassen kann. Das Stück schwarzer Filz wird an dem Vier-Pfund-Gewicht befestigt. Der Tester reibt oder bewegt dann fünf Hübe lang den beschwerten Filz über einer stationären Probe. Der Hunter-Color-L- Wert des schwarzen Filzes wird vor und nach dem Reiben bestimmt. Der Unterschied in den beiden Hunter-Color-Ablesungen stellt ein Maß für den trockenen Lint dar. Andere Verfahren, die im Stand der Technik für die Messung von trockenem Lint bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.

Nasse Fusseln (nasser Lint)

Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Nasslint-Eigenschaft von Tissue- Proben ist in der US-A- 4,950.545, die am 21. August 1990 an Walter et al. erteilt wurde, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird im wesentlichen eine Tissue-Probe durch zwei Stahlwalzen passieren gelassen, von denen eine teilweise in einem Wasserbad eingetaucht ist. Fusseln von der Tissue-Probe werden auf die Stahlwalze übertragen, die durch das Wasserbad befeuchtet wird. Die kontinuierliche Rotation der Stahlwalze gibt die Fusseln in das Wasserbad ab. Die Fusseln werden gewonnen und dann ausgezählt. Siehe Spalte 5, Zeile 45 bis Spalte 6, Zeile 27 des Patentes von Walter et al. Andere Methoden, die im Stand der Technik zur Messung von nassem Lint bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.

Wahlweise Bestandteile

Andere Chemikalien, die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendet werden, können zu den chemischen weichmachenden Zusammensetzungen der vorliegenden Beschreibung oder zu dem Papiereintrag zugesetzt werden, solange sie die verstärkenden Wirkungen der chemischen weichmachenden Zusammensetzung hinsichtlich Weichmachen und Absorptionsfähigkeit des faserigen Materials nicht nachteilig beeinflussen.
Zum Beispiel können Tenside zur Behandlung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahnen verwendet werden. Die Menge des Tensids, wenn ein solches verwendet wird, liegt vorzugsweise bei etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Trockenfaser des mehrschichtigen Tissue- Papiers. Die Tenside haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische Tenside sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispielhafte nicht-ionische 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 beschrieben sind, die am 8. März 1977 an W. K. Langdon erteilt wurde; und alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa Pegosperse 200 ML, die von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) erhältlich sind, und IGEPAL RC-520, das von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N. J.) erhältlich ist.
Die obigen Zusammenstellungen wahlweiser chemischer Additive sollen nur beispielhafter Natur sein und sind nicht zur Beschränkung des Rahmens der Erfindung gedacht.
Die folgenden Beispiele erläutern die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung, sind jedoch nicht zur Beschränkung derselben gedacht.

BEISPIEL 1

Der Zweck dieses Beispiels ist es, eine Methode zu erläutern, die zur Erstellung einer chemischen Weichmacherzusammensetzung verwendet werden kann, die eine Mischung von Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400) enthält.
Eine chemische Weichmacherzusammensetzung wird gemäß der folgenden Vorschrift hergestellt: 1. Ein Äquivalent-Gewicht von DHTDMAMS und PEG-400 wird getrennt gewogen; 2. PEG wird auf 66ºC (150º F) erhitzt; 3. DHTDMAMS wird in dem PEG zur Bildung einer geschmolzenen Lösung bei 66ºC (150º F) aufgelöst; 4. Entsprechendes Mischen wird vorgenommen, um eine homogene Mischung von DHTDMAMS in PEG zu bilden; 5. Die homogene Mischung von (4) wird zu einer bei Raumtemperatur festen Form abgekühlt.
Die chemische Weichmacherzusammensetzung von (5) kann bei einem Chemikalienhersteller (z. B. Sherex Company in Dublin, Ohio) vorgemischt werden (vorangehende Stufen 1-5) und kann dann in wirtschaftlicher Weise zu den endgültigen Verbrauchern der chemischen weichmachenden Zusammensetzung transportiert werden, wo sie dann auf die gewünschte Konzentration verdünnt werden kann.

BEISPIEL 2

Der Zweck dieses Beispiels ist es, eine Methode zu erläutern, die zur Erstellung einer chemischen Weichmacherzusammensetzung verwendet werden kann, die eine Mischung von Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und eine Mischung von Glycerin und PEG-400 enthält.
Eine chemische Weichmacherzusammensetzung wird nach der folgenden Vorschrift hergestellt: 1. Eine Mischung von Glycerin und PEG-400 wird mit einem Gewichtsverhältnis von 75 : 25 gemischt; 2. Äquivalente Gewichte von DHTDMAMS und der Mischung von (1) werden getrennt gewogen; 3. Die Mischung von (1) wird auf etwa 66ºC (150º F) erhitzt; 4. DHTDMAMS wird in (3) aufgelöst, um eine geschmolzene Lösung bei 66ºC (150º F) zu bilden; 5. Entsprechendes Mischen wird vorgenommen, um eine homogene Mischung von DHTDMAMS in (3) zu bilden; 6.
Die homogene Mischung von (5) wird dann auf eine bei Raumtemperatur feste Form abgekühlt.
Die chemische Weichmacherzusammensetzung von (6) kann beim Chemikalienhersteller (z. B. Sherex Company in Dublin, Ohio) vorgemischt werden (vorangehende Stufen 1-6) und kann dann zu den endgültigen Verbrauchern der chemischen weichmachenden Zusammensetzung in wirtschaftlicher Weise transportiert werden, wo sie dann auf die gewünschte Konzentration verdünnt werden kann.

BEISPIEL 3

Der Zweck dieses Beispiels ist es, eine Methode zu erläutern, die Durchblasetrocknung und Schichtpapierherstellungstechniken verwendet, um weiches absorbierendes und fusselfestes mehrschichtiges Toilette-Tissue-Papier herzustellen, das mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung behandelt ist, die Di- (hydrierter)- Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und ein Polyethylenglycol 400 (PEG-400) sowie ein Harz zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit enthält.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wird die chemische Weichmacherzusammensetzung nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, wobei die homogene Vormischung von DHTDMAMS und den Polyhydroxyverbindungen in festem Zustand bei einer Temperatur von etwa 66ºC (150º F) aufgeschmolzen wird. Die geschmolzene Mischung wird dann in einem konditionierten Wassertank (Temperatur 66ºC) dispergiert, um eine Sub-Mikrometer- Vesikeldispersion zu bilden. Die Partikelgröße der Vesikeldispersion wird unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik bestimmt. Der Bereich der Partikelgröße liegt bei etwa 0,1 bis 1,0 Mikrometer.
Zweitens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von NSK in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Die NSK-Aufschlämmung wird sanft gemahlen und eine 2%ige Lösung des Harzes zum Verleihen von temporärer Naßfestigkeit (d. h. National Starch 78-0080, im Handel von National Starch and Chemical Corporation in New York, NY) wird zu der NSK-Papierstoffleitung in einer Menge von 0,75 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Adsorption des Harzes für temporäre Naßfestigkeit an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Die NSK-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Drittens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von Eukalyptusfasern in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Eine 2%ige Lösung des Harzes für temporäre Naßfestigkeit (d. h. National Starch 78-0080, im Handel von der National Starch and Chemical Corporation in New York, NYJ wird zu der Eukalyptus-Papierstoffleitung vor der Stoffpumpe in einer Menge von 0,1 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt; und eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung wird zu der Eukalyptus-Papierstoffleitung vor dem Inline-Mischer in einer Menge von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Eukalyptus- Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Die behandelte Eintragsmischung (30% NSK/70% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf ein Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine embryonale Bahn zu bilden. Die Entwässerung findet durch das Fourdrinier-Sieb statt und wird durch einen Deflektor und durch Vakuum-Kästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-Fach-Satinbindungs-Konfiguration mit 84 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fotopolymer-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein Fotopolymer- Gewebe übertragen, welches 562 lineare Idaho-Zellen pro Quadratinch, 40 Prozent Überkreuzungsbereich und 9 mil Fotopolymertiefe hat. Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstützten Ablauf erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Luftdurchblasen bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an die Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der 0,25% wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) enthält, angeklebt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% gesteigert, bevor die Bahn mit einer Abziehklinge trocken abgekreppt wird. Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25º und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen 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.
Die Bahn wird zu einem einlagigen mehrschichtigen Tissue-Papierprodukt verarbeitet. Das mehrschichtige Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von etwa 18#/3M Sq Ft, enthält etwa 0,2% chemische Weichmachermischung und etwa 0,3% Harz zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit. Wichtig ist, daß das entstehende mehrschichtige Tissue-Papier weich ist, saugfähig ist, gute Fusselfestigkeit hat und zur Verwendung als Kosmetik- und/oder Toilette-Tissue geeignet ist.

BEISPIEL 4

(Beispiel für die Herstellung eines zweilagigen mehrschichtigen Tissue- Papierprodukts; nicht gemäß der Erfindung)

Der Zweck dieses Beispiels ist es, eine Methode zu erläutern, welche ein Papierherstellungsverfahren mit Durchblasetrocknung verwendet, um weiches absorbierendes und fusselfestes mehrschichtiges Toilette-Tissue-Papier herzustellen, das mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung behandelt ist, die Di- (hydrierter)-Talg-dimethylammoniumchlorid (DHTDMAMS) und eine Mischung von Polyhydroxyverbindung (Glycerin/PEG-400) sowie ein Additivharz, das Trockenfestigkeit hervorruft, enthält.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wird eine chemische Weichmacherzusammensetzung nach dem Verfahren von Beispiel 2 hergestellt, wobei die homogene Vormischung von DHTDMAMS und Polyhyxdroxyverbindungen in festem Zustand bei einer Temperatur von etwa 66ºC (150º F) aufgeschmolzen wird. Die geschmolzene Mischung wird dann in einem konditionierten Wassertank (Temperatur etwa 66ºC) zur Bildung einer Submikrometer-Vesikeldispersion dispergiert. Die Partikelgröße der Vesikeldispersion wird unter Verwendung einer optischen Mikroskoptechnik bestimmt. Der Bereich der Partikelgröße reicht von etwa 0,1 bis 1,0 Mikrometer.
Zweitens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von NSK in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Die NSK-Aufschlämmung wird sanft gemahlen und eine 2%ige Lösung des Trockenfestigkeitsharzes (d. h. Acco®514, Acco®71 1, im Handel von der American Cyanamid Company in Fairfield, OH) wird zu der NSK-Papierstoffleitung in einer Menge von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Adsorption des Trockenfestigkeitsharzes an den NSK- Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Die NSK-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Drittens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern in einer üblichen Aufschlußvorrichtung erstellt. Eine 2%ige Lösung des Trockenfestigkeitsharzes (d. h. Acco®514, Acco®711, im Handel von der American Cyanamid in Fairfield, OH) wird vor der Stoffpumpe zu der Eukalyptus- Stoffleitung in einer Menge von 0,1 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt; und eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung wird vor dem Inline- Mischer zu der Eukalyptus-Stoffleitung in einer Menge von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Eukalyptus-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Die behandelte Eintragsmischung (30% NSK/70% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf ein Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine embryonale Bahn zu bilden. Die Entwässerung findet durch das Fourdrinier-Sieb statt und wird von einem Deflektor und von Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier- Sieb hat eine 5-Fach Satinbindungskonfiguration mit 84 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fotopolymer-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein Fotopolymer-Gewebe mit 562 linearen Idaho-Zellen pro Quadratinch, 40% Überkreuzungsbereich und 9 mil Fotopolymertiefe übertragen. Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstütztes Ablaufen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Luftdurchblasen bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Dann wird die Bahn an die Oberfläche eines Yankee- Trockners mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der 0,25% wäserige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) enthält, angeklebt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% angehoben, bevor die Bahn mit einer Abziehklinge trocken abgekreppt wird. Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen 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.
Zwei Lagen der Bahn werden zu mehrschichtigen Tissue-Papierprodukten verarbeitet und sie werden unter Verwendung einer Lagenbindetechnik aneinander laminiert. Das mehrschichtige Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von etwa 23#/3M Sq Ft, enthält etwa 0,1% chemische Weichmachermischung und etwa 0,2% Trockenfestigkeitsharz. Wichtig ist, daß das entstehende mehrschichtige Tissue-Papier weich, absorbierend (saugfähig) ist, gute Fusselfestigkeit hat und zur Verwendung als Kosmetik- und/oder Toiletten-Tissue geeignet ist.

BEISPIEL 5

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zu erläutern, bei welchem eine übliche Papiertrocknungstechnik verwendet wird, um weiches, absorbierendes und fusselfestes mehrschichtiges Toilette-Tissue-Papier herzustellen, das mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung behandelt ist, welche Di-(hydrierter)-Talgdimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und ein Polyethylenglycol 400 (PEG-400), ein Trockenfestigkeitsadditiv und ein kationisches Polyacrylamid- Additivharz (Percol® 175) als Retentionshilfe enthält.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wird die chemische Weichmacherzusammensetzung gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, wobei die homogene Vormischung von DHTDMAMS und PEG-400 in festem Zustand in einem konditionierten Wassertank (Temperatur - 66ºC) dispergiert wird, um eine Submikrometer-Vesikeldispersion zu bilden. Die Partikelgröße der Vesikeldispersion wird unter Einsatz einer optischen Mikroskoptechnik bestimmt. Der Bereich der Partikelgröße liegt bei 0,1 bis 1,0 Mikrometer.
Zweitens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von NSK in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Die NSK-Aufschlämmung wird sanft gemahlen und eine 2%ige Lösung des Trockenfestigkeitsharzes (d. h. Acco 514, Acco 711, im Handel von der American Cyanamid in Wayne, New Jersey) wird zu der NSK-Stoffleitung in einer Menge von 0,2 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Fasern, zugesetzt. Die Adsorption des Trockenfestigkeitsharzes an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Die NSK-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Drittens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung wird zu der Eukalyptus-Stoffleitung vor der Stoffpumpe in einer Menge von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt; und eine 0,05%ige Lösung von Percol® 175 wird vor der Flügelpumpe zu den Eukalyptus-Schichten in einer Menge von 0,05 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Adsorption der chemischen Weiehmaehermischung an den Eukalyptus-Fasern kann durch einen Inline-Mischer verstärkt werden. Die Eukalyptus-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Die behandelte Eintragsmischung (30% NSK/70% Eukalyptus) wird im Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine embryonale Bahn zu bilden. Die Entwässerung findet durch das Fourdrinier-Sieb statt und wird von einem Deflektor und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-Fach Satinbindungskonfiguration mit 84 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf einen üblichen Filz übertragen. Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstütztes Ablaufen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 35% hat. Dann wird die Bahn an die Oberfläche eines Yankee-Trockners angeklebt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% angehoben, bevor die Bahn mit einer Abziehklinge trocken abgekreppt wird. Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad geschaffen 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.
Zwei Lagen der Bahn werden zu mehrschichtigen Tissue-Papierprodukten verarbeitet und werden unter Verwendung einer Lagenbindetechnik aneinander laminiert. Das mehrschichtige Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von etwa 23#/3M Sq. Ft., enthält etwa 0,1% chemische Weichmachermischung, etwa 0,1% Trockenfestigkeitsharz und etwa 0,05% Retentionshilfeharz. Wichtig ist, daß das entstehende mehrschichtige Tissue-Papier weich, absorbierend (saugfähig) ist, gute Fusselfestigkeit hat und zur Verwendung als ein Kosmetik- und/oder Toiletten-Tissue geeignet ist.

BEISPIEL 6

(Beispiel zur Herstellung eines zweilagigen mehrschichtigen Tissue- Papierprodukts; nicht gemäß der Erfindung)

Der Zweck dieses Beispiels ist es, eine Methode zu erläutern, die eine Durchblasetrocknung und Techniken zur Herstellung von geschichtetem Papier verwendet, um weiches, absorbierendes und fusselfestes mehrschichtiges Kosmetik-Tissue- Papier herzustellen, das mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung behandelt ist, die Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und ein Polyethylenglycol 400 (PEG-400), ein Harz zur Bewirkung von permanenter Naßfestigkeit und eine Retentionshilfe (Percol®175) enthält.
Eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab wird für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wird eine chemische Weichmacherzusammensetzung gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 hergestellt, wobei die homogene Vormischung von DHTDMAMS und Polyhydroxyverbindungen in festem Zustand bei einer Temperatur von etwa 66ºC (150º F) aufgeschmolzen wird. Die geschmolzene Mischung wird dann in einem konditionierten Wassertank (Temperatur etwa 66ºC) dispergiert, um eine Submikrometer-Vesikeldispersion zu bilden. Die Partikelgröße der Vesikeldispersion wird unter Einsatz einer optischen Mikroskoptechnik bestimmt. Der Bereich der Partikelgröße liegt bei etwa 0,1 bis 1,0 Mikrometer.
Zweitens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von NSK in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Die NSK-Aufschlämmung wird sanft gemahlen und eine 2%ige Lösung des Harzes zur Bewirkung von permanenter Naßfestigkeit (d. h. Kymene® 557H, im Handel von der Hercules Incorporated in Wilmington, DE) wird zu der NSK-Stoffleitung in einer Menge von 1 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt. Die Adsorption des Harzes für temporäre Naßfestigkeit an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Die NSK- Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Drittens wird eine 3-gewichtsprozentige wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern in einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt. Eine 1%ige Lösung der chemischen Weichmachermischung wird zu der Eukalyptus-Stoffleitung vor dem Inline-Mischer in einer Menge von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern zugesetzt; und eine 0,5%ige Lösung von Percol® 175 wird vor der Flügelpumpe in einer Menge von 0,05 Gew.-% der trockenen Fasern zu den Eukalyptus-Schichten zugesetzt. Die Eukalyptus-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Die behandelte Eintragsmischung (50% NSK/50% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinier-Sieb abgelegt, um eine embryonale Bahn zu bilden. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch und wird von einem Deflektor und von Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-Fach-Satinbindungskonfiguration mit 84 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch quer zur Maschinenrichtung. Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fotopolymer-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein Fotopolymer- Gewebe mit 711 linearen Idaho-Zellen pro Quadratinch, 40% Überkreuzungsbereich und 9 mil Fotopolymer-Tiefe übertragen. Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstütztes Ablaufen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Luftdurchblasen auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an die Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der 0,25% wässerige Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) enthält, angeklebt. Die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 96% angehoben, bevor die Bahn mit einer Abziehklinge trocken abgekreppt wird. Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist im Hinblick auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad 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.
Die Bahn wird zu einem zweilagigen mehrschichtigen Kosmetik-Tissue-Papier verarbeitet. Das mehrschichtige Tissue-Papier hat ein Flächengewicht von etwa 21 #/3M Sq Ft, enthält etwa 1% Harz, das permanente Naßfestigkeit verleiht, etwa 0,2% chemische Weichmachermischung und etwa 0,05% Retentionshilfeharz.
Wichtig ist, daß das entstehende mehrschichtige Tissue-Papier weich ist, absorbierend ist, gute Fusselfestigkeit hat und zur Verwendung als Kosmetik-Tissue geeignet ist.

Claims

1. Eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn, welche mindestens zwei übereinanderliegende Schichten umfaßt, eine erste Schichte und mindestens eine zweite Schichte, die an der genannten ersten Schichte anliegt, wobei die genannte mehrschichtige Bahn umfaßt:

a) Papiermacherfasern;

b) zu 0,01% bis 3,0% eine quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel

worin jeder R&sub2;-Substituent eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxy alkylgruppe oder eine Mischung hievon, vorzugsweise C&sub1;-C&sub3;-Alkyl, am bevorzugtesten Methyl, bedeutet; jeder R&sub1;-Substituent eine C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon, vorzugsweise C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, bedeutet; und X ein geeignetes Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat, bedeutet;

c) zu 0,01% bis 3,0% eine wasserlösliche Polyhydroxyverbindung; wobei die genannte Polyhydroxyverbindung vorzugsweise aus Glyzerin, Sorbitolen, Polyglyzerinen mit einem gewichtsgemittelten Molkulargewicht von 150 bis 800, Polyoxyethylenglykolen und Polyoxypropylenglykolen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 200 bis 4000, vorzugsweise von 200 bis 1000, am bevorzugtesten von 200 bis 600, und Mischungen hievon ausgewählt ist; und

d) zu 0,01% bis 3,0% ein Bindematerial, wobei das genannte Bindematerial vorzugsweise aus Harzen, die permanente Naßfestigkeit verleihen, vorzugsweise Polyamid-Epichlorhydrin, oder Polyacrylamid-Harzen, die permanente Naßfestigkeit verleihen, und Mischungen hievon, Harzen, die temporäre Naßfestigkeit verleihen, vorzugsweise auf Stärke basierenden Harzen, die temporäre Naßfestigkeit verleihen, Trockenfestigkeitsharzen, Retentionshilfeharzen und Mischungen hievon ausgewählt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die genannte mehrschichtige Bahn (10,20) eine innere Schichte (12,19) und mindestens eine äußere Schichte (11,18) umfaßt, wobei im Fall der Kombination von zwei mehrschichtigen Bahnen (15) zu einer zweilagigen Bahn (20) die genannte innere Schichte (12,19) innerhalb der genannten mindestens einen äußeren Schichte (11,18) angeordnet ist, und daß die Hauptmenge der quaternären Ammoniumverbindung und der Polyhydroxyverbindung in der genannten mindestens einen äußeren Schichte (11,18) enthalten ist.

2. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach Anspruch 1, worin die genannte mehrschichtige Bahn (10) drei übereinanderliegende Schichten (11, 12) umfaßt, die eine innere Schichte (12) und zwei äußere Schichten (11) sind, wobei die genannte innere Schichte (12) zwischen zwei genannten äußeren Schichten (11) angeordnet ist.

3. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach Anspruch 1 oder 2, worin die Hauptmenge des Binders in der genannten inneren Schichte (12,19) enthalten ist.

4. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, worin die genannte innere Schichte (12,19) relativ lange Papiermacherfasern, vorzugsweise Weichholzfasern, am bevorzugtesten nördliche Weichholzfasern, umfaßt, die genannten langen Papiermacherfasern eine mittlere Länge von mindestens 2,0 mm haben und worin die genannte mindestens eine äußere Schichte (11,18) relativ kurze Papiermacherfasern, vorzugsweise Hartholzfasern, am bevorzugtesten Eukalyptusfasern, umfaßt, wobei die genannten kurzen Papiermacherfasern eine mittlere Länge zwischen 0,2 und 1,5 mm haben.

5. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach Anspruch 4, worin die genannte innere Schichte (12,19) Mischungen von Weichholzfasern und kostengünstige Fasern umfaßt, und die genannte mindestens eine äußere Schichte (11,18) kostengünstige Fasern oder Mischungen von Hartholzfasern und kostengünstigen Fasern umfaßt, wobei die genannten kostengünstigen Fasern aus Sulfitfasern, thermomechanischen Zellstofffasern, chemithermomechanischen Zellstofffasern, wiederverwerteten Fasern und Mischungen hievon ausgewählt sind.

6. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die quaternäre Ammoniumverbindung Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniumchlorid oder Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat ist.

7. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Gewichtsverhältnis des quaternären Ammoniums zu der Polyhydroxyverbindung im Bereich von 1,0 : 0,3 bis 0,3 : 1,0, vorzugsweise von 1,0 : 0,7 bis 0,7 : 1,0, liegt.

8. Ein mehrlagiges Tissue-Papierprodukt, das mindestens zwei in Juxtaposition angeordnete mehrschichtige Papierbahnen nach Anspruch 1 umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte quaternäre Ammoniumverbindung Di-(hydrierter)- Talg-dimethylammoniumchlorid oder -methylsulfat ist, wobei die genannte Polyhydroxyverbindung Polyoxyethylenglykol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 200 bis 600 ist, und die genannten Bindermaterialien Harze zur Verleihung von permanenter Naßfestigkeit und Harze zur Verleihung von temporärer Naßfestigkeit sind, wobei die Hauptmenge der genannten quaternären Ammoniumverbindung und der genannten Polyhydroxyverbindung in der genannten mindestens einen äußeren Schichte (11, 18) enthalten ist und wobei die Hauptmenge des genannten Bindermaterials in der (den) genannten inneren Schichte(n) (12,19) enthalten ist.

9. Die mehrschichtige Tissue-Papierbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die genannte Tissue-Papierbahn ein Toiletten-Tissue oder ein Kosmetik- Tissue ist.