DE69609708T2

DE69609708T2 - Sanftes, gekrepptes seidenpapier

Info

Publication number: DE69609708T2
Application number: DE69609708T
Authority: DE
Inventors: Van Phan; Douglas Vinson; Thomas Weisman
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: KR100264041B1; TW336264B; DE69609708D1; WO1996033310A1; ES2148751T3; KR19990007866A; AU5426396A; CZ331197A3; US5635028A; EP0821750B1; CN1082590C; ZA963101B; CA2218557C; TR199701208T1; JPH11504080A; CN1184516A; NO974809D0; BR9608104A; CA2218557A1; ATE195359T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft gekreppte Tissue-Papierprodukte sowie Papierherstellungsverfahren. Insbesondere betrifft sie gekrepptes Tissuepapier, das nach dem Trockenkreppverfahren hergestellt ist, bei welchem eine embryonale Bahn auf einem Fourdrinier gebildet, von überschüssigem Wasser befreit, in einem halbtrockenen Zustand mit Klebstoff an einem Yankee-Trockner befestigt und nach Erreichen eines im wesentlichen trockenen Zustands von dem Yankee abgekreppt wird. Die gekreppten Tissue-Papierprodukte können als kräftige weiche Papierprodukte, wie etwa Toiletten-Tissue und Kosmetik-Tissueprodukte, verwendet werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Hygienepapier-Tissueprodukte für einmaligen Gebrauch sind allgemein in Verwendung. Solche Artikel werden im Handel in Formaten angeboten, die für eine Vielzahl von Verwendungszwecken ausgerichtet sind, wie etwa als Kosmetik-Tissue, Toiletten-Tissue und Küchenrollen-Tücher. Die Formate, d. h. Flächengewicht, Dicke, Festigkeit, Blattgröße, Abgabemedium etc. dieser Produkte, unterscheiden sich oft weitgehend, sind jedoch durch das gemeinsame Verfahren verbunden, durch welches sie im allgemeinen hergestellt werden, nämlich das sogenannte Trockenkreppverfahren. Sie sind weiters verbunden durch den allgemeinen Wunsch des Konsumenten nach einem angenehmen taktilen Eindruck, d. h. Weichheit.
Weichheit ist das taktile Gefühl, das vom Konsumenten empfunden wird, wenn er ein spezielles Produkt hält, es auf seiner Haut reibt oder in seiner Hand zusammendrückt. Dieses taktile Gefühl wird durch eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften hervorgerufen. Als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften im Zusammenhang mit Weichheit wird im allgemeinen von den Fachleuten auf diesem Gebiet die Steifheit der Papierbahn angesehen, aus welcher das Produkt hergestellt wird. Steifheit ihrerseits wird in der Regel als direkt abhängig von der Festigkeit der Bahn angesehen.
Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und der sie aufbauenden Bahnen, physikalischen Zusammenhalt zu bewahren und einem Zerreißen, Brechen und Shreddern unter Gebrauchsbedingungen zu widerstehen.
Die Papierherstellung im allgemeinen und insbesondere die Gewinnung von gekrepptem Tissue-Papier ist eine alte Kunst. Als solche hat es viele Jahre gebraucht, um eine Entwicklung zu erreichen, die den fortgesetzten Wünschen der Konsumenten nach mehr und mehr Verbrauch bei größerer und größerer Wirtschaftlichkeit zu entsprechen. Diese lange Geschichte gestattete es, Papiermaschinen zu entwickeln, die in ihrer Größe größer sind und eine höhere Geschwindigkeit erlauben. Die Größe und der Maßstab dieser Verfahren begrenzen nun oft die Fähigkeit des Produkt-Designers, dem zuvor erwähnten Bedürfnis des Konsumenten nach taktilem Eindruck und Produktfestigkeit wirkungsvoll zu entsprechen, ohne einige der bei der Maschinenkapazität erzielten Gewinne zu opfern. Die Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß der Grund hiefür der ist, daß viele der Faktoren, von denen es bekannt ist, daß sie den taktilen Eindruck des Produkts positiv beeinflussen, dazu neigen, durch Größe und insbesondere Geschwindigkeit des Papierherstellungs- und des Krepp-Prozesses nachteilig beeinflußt zu werden.
Anstrengungen in Forschung und Entwicklung wurden in Richtung auf die Verbesserung der Weichheit oder zumindest der Beibehaltung der Weichheitsqualität gerichtet, wobei gleichzeitig weiter eine Steigerung der Produktionskapazität der Papierherstellungsanlagen angestrebt wurde.
Das Kreppen ist ein Mittel, um Papier in der Maschinenrichtung mechanisch zu kompaktieren. Das Ergebnis ist eine Steigerung des Flächengewichts (Masse pro Flächeneinheit) ebenso wie dramatische Änderungen in vielen physikalischen Eigenschaften, insbesondere wenn diese in Maschinenrichtung gemessen werden. Das Kreppen wird im allgemeinen mit einer flexiblen Klinge, einer sogenannten Abziehklinge, gegen einen Yankee-Trockner in einer Betriebsweise in der Maschinenrichtung erreicht.
In der Technologie des Kreppens von Papier gestattet die Herabsetzung der Prozente Krepp (des Ausmaßes, um welches die Papierbahn beim Kreppen verkürzt wird) des Verfahrens zur Herstellung von gekrepptem Papier, daß das Flächengewicht der durch das Verfahren bis zur Kreppklinge wandernden Bahn erhöht wird, ohne das Flächengewicht des Endproduktes zu steigern. Der Wirkungsgrad der Papierherstellung steigt im allgemeinen an, wenn das Flächengewicht angehoben wird; daher ist es wünschenswert, einen möglichst geringen Prozentsatz Krepp zu verwenden, wie er sonst durch das Verfahren und das Produkt ermöglicht wird.
Ein Yankee-Trockner ist eine Trommel mit großem Durchmesser, im allgemeinen 8-20 Fuß, die dahingehend ausgerichtet ist, daß sie mit Dampf unter Druck gesetzt werden kann, um eine heiße Oberfläche zur Vervollständigung der Trocknung der Papierbahnen am Ende des Papierherstellungsverfahrens zu bieten. Die Papierbahn, die zuerst auf einem durchlässigen Formungsträger, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, gebildet wird, wo sie von den Wassermassen befreit wird, die zur Dispergierung der faserigen Aufschlämmung notwendig sind, wird im allgemeinen in dem sogenannten Preßabschnitt auf einen Filz oder ein Textilmaterial übertragen, wo die Entwässerung entweder durch mechanisches Kompaktieren des Papiers oder durch ein anderes Entwässerungsverfahren, wie etwa durch Durchblasen mit heißer Luft, fortgesetzt wird, bevor die Papierbahn endgültig in halbtrockenem Zustand auf die Oberfläche des Yankee übertragen wird, bevor sie vollständig getrocknet wird.
Die nasse Bahn hat eine natürliche Haftung an der Oberfläche des Yankee- Trockners. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, daß die Haftung in erster Linie aus der Wirkung des Wassers und der Beschichtung auf dem Yankee re sultiert, da die Beschichtung lösliche und restliche Bestandteile der Papierherstellungszusammensetzung aufweist, die sich bei fortgesetztem Betrieb an der Trockneroberfläche aufbauen.
Oft ist die von der halbtrockenen Bahn an dem Yankee erreichte Haftung, die auf diese natürliche Beschichtung zurückzuführen ist, unzureichend. Das Ergebnis ist, daß das Produkt durch Bereiche von unvollständigem Krepp beeinträchtigt wird, was ein unansehnliches Produktaussehen und geringere Leistung ergibt und den Betrieb durch niedrige Zugspannung in dem Blatt beeinträchtigt, was seinerseits Verwindungen und Flattern hervorruft und es schwierig macht, eine faltenfreie Rolle sauber genug aufzuwickeln, um in den anschließenden Betriebsvorgängen, die zur Umwandlung des Produkts in seine endgültige Form erforderlich sind, verwendet werden zu können.
Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß die Schwierigkeit beim Erreichen einer ausreichenden Haftung der wandernden halbtrockenen Bahn an dem Yankee ausgeprägter sein wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn niedrig ist. Ein anderer Faktor ist der Anteil der Bahnoberfläche, der an der Yankee-Oberfläche haftet. Insbesondere ist das Papierherstellungsverfahren zur Herstellung von musterverdichtetem Papier, wie es von Sanford und Sisson in der US-A-3,301.746, die am 31. Jänner 1967 erteilt wurde, und in dessen Weiterentwicklungen beschrieben ist, ganz besonders anfällig für das zuvor erwähnte Defizit an natürlicher Haftung. Das Verfahren '746 und seine Weiterentwicklungen schaffen eine Bahn mit relativ niedrigem Feuchtigkeitsgehalt bei der Übertragung und es haftet nur ein Bruchteil der Oberfläche der Bahn an dem Yankee-Trockner.
Wenn die natürliche Haftung zu gering ist, wird sie manchmal durch den Zusatz von Haftungspromotoren ergänzt. Solche Haftungspromotoren können der Papierzusammensetzung vor dem Erreichen des Fourdrinier-Siebs zugesetzt werden oder sie können durch Aufsprühen derselben auf die Oberfläche der Bahn oder auf die Oberfläche des Yankee zugegeben werden.
Ein Beispiel für einen ergänzenden Haftungspromotor, der als Zugabe zu der Papiermasse empfohlen wird, wird von Latimer in der US-A-4,406.737 angeboten, in welcher ein Verfahren zum Kreppen von Papier beschrieben ist, bei welchem in eine Papierbahn oder Papiermasse, die anschließend zu einer Papierbahn verformt wird, ein kationisches wasserlösliches Zusatzpolymer zugegeben wird.
Ein Beispiel einer Zusammensetzung, die zum Aufsprühen auf die Oberfläche der Bahn oder auf den Yankee empfohlen wird, wird von Bates in der US-A- 3,926.716 zur Verfügung gestellt, worin ein Verfahren zur Herstellung einer weichen und absorbierenden (saugenden) Tissue-Papierbahn beschrieben ist, bei welchem eine wässerige Polyvinylalkohol-Lösung aufgebracht wird, um ein Haften der Bahn an einer rotierenden Zylinderoberfläche zu bewirken.
Haftungshilfen dieser Art sind erfolgreich beim Anheben des Ausmaßes der Haftung an dem Trockner, das für das Verfahren zur Herstellung von kräftigem und weichem gekreppten Tissue-Papier, insbesondere vom Typ musterverdichtetes Papier, ganz wesentlich sein kann. Jedoch haben sie keinerlei nennenswerten Effekt im Hinblick auf die Möglichkeit, eine Herabsetzung der Prozente zu gestatten. Tatsächlich ist die Verbesserung der Haftung oft die Ursache dafür, daß die Zugspannung in der Bahn zwischen der Kreppklinge und der Aufwickelrolle fester wird, was es notwendig macht, die Prozente Krepp zu steigern, um häufige Brüche aufgrund der Überspannung bei Verwendung dieser Materialien zu verhindern.
Chemische Debonder-Mittel wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart, wie etwa in der US-A-3,554.862, die am 12. Jänner 1971 an Hervey et al. erteilt wurde. Diese Materialien umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie etwa Cocotrimethylammoniumchlorid, Oleyltrimethylammoniumchlorid, Di-(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid und Stearyltrimethylammoniumchlorid.
Shaw lehrt auch in der US-A-3,821.068, die am 28. Juni 1974 erteilt wurde, daß chemische Debonder verwendet werden können, um die Steifheit einer Tissue- Papierbahn zu vermindern und somit ihre Weichheit zu erhöhen.
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 von bis-(Alkoxy-(2-hydroxy)propylen)-quaternären Ammoniumchloriden, zum Weichmachen von Bahnen.
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 den Tissue- Papierbahnen sowohl Weichheit als auch Absorptionsfähigkeit zu verleihen.
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 Mittel zur Inhibierung von Bindungen.
Während sie die Weichheit von Bahnen begünstigen, wird von allen diesen Materialien erwartet, daß sie auf das Papierprodukt nachteilige Wirkungen haben, insbesondere was eine Herabsetzung der Festigkeit der sie enthaltenden Papierbahnen betrifft, da sie die Tendenz haben, die Bildung von Bindungen von Faser an Faser zu inhibieren.
Becker et al. beschreiben in der US-A-4,158.594, die am 19. Jänner 1979 erteilt wurde, ein Verfahren, von dem sie angeben, daß es ein festes, weiches, faseriges Blatt ergibt. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissue-Papierbahn (die durch Zugabe von chemischen Debonder-Mitteln erweicht worden sein kann) verbessert werden kann, indem während des Verfahrens eine Oberfläche der Bahn in einer fein gemusterten Anordnung mit einem Bindematerial (wie etwa einer Acryllatex-Gummiemulsion, einem wasserlöslichen Harz oder einem elastomeren Bindematerial), welches an eine Oberfläche der Bahn und an die Kreppoberfläche in der fein gemusterten Anordnung aufgebracht wurde, an eine Kreppoberfläche angeklebt werden kann, worauf die Bahn von der Kreppoberfläche zur Bildung eines Blattmaterials abgekreppt wird.
Die Verwendung von Harzen zur Steigerung der Festigkeit einer Papierbahn ist allgemein bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Reihe solcher Materialien und diskutierte deren Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Bd. 13, auf den Seiten 813-825 (1979).
Die WO-A-93/21383, die am 28. Oktober 1993 veröffentlicht wurde, betrifft ein weiches absorbierendes Tissue-Papier mit einem Harz, das temporäre Naßfestigkeit hervorruft. Manche modifizierte Stärken sind als Harze zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit geoffenbart.
Die WO-A-93/09287, die am 13. Mai 1993 veröffentlicht wurde, betrifft ein weiches absorbierendes Tissue-Papier mit hoher permanenter Naßfestigkeit. Carboxymethylzellulose ist in den Beispielen zur Erhöhung der Trockenfestigkeit des Tissue geoffenbart.
Freimark et al. erwähnen in der US-A-3,755.220, die am 28. August 1973 erteilt wurde, daß bestimmte chemische Additive, die als chemische Bindemittel bekannt sind, die natürliche Faser-an-Faser-Bindung stören, die beim Papierherstellungsverfahren während der Blattbildung stattfindet. Die Herabsetzung der Bindung führt zu einem weicheren oder weniger hartgriffigen Papierblatt. Freimark et al. lehren weiters auch die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen gemeinsam mit der Verwendung von Debonder-Mitteln, um die unerwünschten Wirkungen der Debonder-Mittel auszugleichen.
Leider ist das Ausmaß des Festigkeitsverlustes, das auf diese Weisen ausgeglichen werden kann, begrenzt. Ein Grund hiefür ist der, daß die Wirkungen der Festigkeitsharze in Tissue-Strukturen mit niedriger Dichte rasch weniger werden, wenn deren Substantivität verloren geht.
Zusätzlich dazu muß die Zugabe von Festigkeitsharzen zum Ausgleich der nachteiligen Wirkung der Bindungsinhibitoren nicht unbedingt die anderen Nebenwirkungen der Debonder auf das Verfahren ausgleichen, insbesondere nicht die Abnahme der Haftung an dem Yankee-Trockner, die die zuvor erwähnten Betriebsschwierigkeiten verursacht.
Dementsprechend wurde die Verwendung chemischer Bindungsinhibitoren der zuvor erwähnten Arten auf relativ niedrige Zusatzmengen und somit relativ niedrigen Einfluß auf das Produkt reduziert.
Daher ist es ein Ziel dieser Erfindung, eine Papiermasse zur Verfügung zu stellen, die in gekreppte Papierprodukte übergeführt werden kann, die sowohl fest als auch weich sind.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Papiermasse zur Verfügung zu stellen, die den Wirkungsgrad des Trockenkreppverfahrens verbessert.
Diese und andere Ziele werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht, wie leicht durch ein Studium der folgenden Offenbarung ersichtlich sein wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert feste und weiche gekreppte Tissue- Papierprodukte und ein Verfahren zur Herstellung derselben durch Verwendung einer krepp-erleichterenden Zusammensetzung. Kurz gesagt umfaßt das feste und weiche gekreppte Tissue-Papier:
a) Papiermacherfasern; und
b) eine krepp-erleichternde Zusammensetzung, welche enthält:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen Bindungsinhibitor; wobei der genannte Bindungsinhibitor eine quaternäre Ammoniumverbindung ist;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzelluose; und
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke;
wobei der genannte Bindungsinhibitor vorzugsweise in einem Verhältnis relativ zu der Carboxymethylzellulose von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt, bevorzugter der genannte Bindungsinhibitor in einem Verhältnis relativ zur Carboxymethylzellulose von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1 vorliegt.
Der erfindungsgemäße Bindungsinhibitor ist eine quaternäre Ammoniumverbindung, bevorzugter eine quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel:
[R&sub1;]4-mN&spplus; - [R&sub2;]mX&supmin;
worin
m für 1 bis 3 steht;
jedes R&sub1; eine C&sub1;-C&sub8;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon bedeutet;
jedes R&sub2; eine C&sub9;-C&sub4;&sub1;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon bedeutet; und
X ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion ist.
Beispiele von quaternären Ammoniumverbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie etwa Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di-Talgdimethylammoniummethylsulfat, Di-(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid; wobei Di-(hydrierter)Talg-dimethylarnmoniummethylsulfat bevorzugt ist. Dieses spezielle Material ist im Handel von der Witco Company Inc. in Dublin, Ohio, unter dem Handelsnamen "Varisoft 137" erhältlich.
Bevorzugt liegt der quaternäre Ammonium-Bindungsinhibitor in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 im Verhältnis zur Carboxymethylzellulose vor, bevorzugter liegt der quaternäre Ammonium-Bindungsinhibitor in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1 im Verhältnis zur Carboxymethylzellulose vor.
Kurz gesagt umfaßt das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen festen und weichen gekreppten Tissue-Papierbahnen folgende Schritte:
a) Bilden einer wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern;
b) Zusetzen einer krepp-erleichternden Zusammensetzung, welche enthält:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen Bindungsinhibitor;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzellulose; und
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke;
wobei der genannte Bindungsinhibitor in einem Verhältnis, bezogen auf die Carboxymethylzellulose, von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1, vorliegt;
c) Ablegen der Papiermacherfasern auf einer löchrigen Oberfläche, sodaß das überschüssige Wasser, das zur Bildung der Dispersion verwendet wurde, entfernt wird, wobei eine embryonale Bahn gebildet wird;
d) Übertragen der embryonalen Bahn auf eine Trägeroberfläche, auf welcher sich die Wasserabtrennung unter Bildung einer halbtrockenen Bahn fortsetzt, wobei die genannte Trägeroberfläche aus der Gruppe, die aus Papiermacherfilzen und formgebenden Geweben besteht, ausgewählt ist;
e) Übertragen der halbtrockenen Bahn auf die Oberfläche eines Yankee- Trockners, auf welcher die Trocknung fortgesetzt wird, bis die Bahn einen im wesentlichen trockenen Zustand erreicht;
f) Abnehmen der getrockneten Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Kreppklinge; und
g) Aufwickeln der gekreppten Bahn auf einer Rolle.
Es wurde herausgefunden, daß die Bestandteile der krepp-erleichternden Verbindung der Papieraufschlämmung am besten getrennt zugesetzt werden, während sich diese in verdünnter Suspension befindet, bevor die Fasern abgelegt werden.
Es wurde auch herausgefunden, daß die Leistungsfähigkeit der krepperleichternden Zusammensetzung optimal ist, wenn der chemische Bindungsinhibitor vor der kationischen Stärke zugesetzt wird.
Alle Prozente, Verhältnisse und Proportionen hierin sind, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Papierherstellungsverfahrens zur Gewinnung eines kräftigen und weichen gekreppten Tissue-Papiers durch den Einsatz einer krepperleichternden Zusammensetzung erläutert.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verfahrensschritte zur Einverleibung der krepp-erleichternden Zusammensetzung erläutert.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, speziell herausarbeiten und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung durch ein Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der angeschlossenen Beispiele besser verstanden werden kann.
Wie der Ausdruck "umfassend" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß die verschiedenen Komponenten, Bestandteile oder Schritte bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung gleichzeitig verwendet werden können. Dementsprechend umfaßt der Ausdruck "umfassend" die restriktiveren Ausdrücke "im wesentlichen bestehend aus" und "bestehend aus".
Wie der Ausdruck "krepp-erleichternde Verbindungen" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf eine oder mehrere Bestandteile, die zu einem Papiereintrag, während sich dieser in verdünnter Form einer Aufschlämmung befindet, oder anschließend zu der embryonalen Bahn zugesetzt wird (werden), um das Krepp-Verfahren oder das entstehende Produkt günstig zu beeinflussen, indem die Haftung an dem Yankee-Trockner verändert, der stabile Prozentsatz (%) Krepp in dem Verfahren verändert oder die Weichheit des entstehenden Produkts verbessert wird.
Wie der Ausdruck "wasserlöslich" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf Materialien, die mindestens zu 3% bei 25ºC in Wasser löslich sind.
Wie die Ausdrücke "Tissue-Papierbahn, Papierbahn, Bahn, Papierblatt und Papierprodukt" hierin verwendet werden, beziehen sie sich alle auf Blätter aus einem Papier, das nach einem Verfahren hergestellt wurde, welches die Schritte des Bildens eines wässerigen Papiereintrags, des Ablegens dieses Eintrags auf einer löchrigen Oberfläche, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, und der Abtrennung des Wassers aus dem Eintrag entweder durch Schwerkraft oder Vakuum-unterstütztes Ablaufen mit oder ohne Pressen und durch Verdampfen umfaßt, wobei die endgültigen Schritte des Anklebens des Blattes in einem halbtrockenen Zustand an der Oberfläche eines Yankee-Trockners, der Vervollständigung der Wasserabtrennung durch Verdampfung bis zu einem im wesentlichen trockenen Zustand, des Abnehmens der Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer flexiblen Kreppklinge und des Aufwickelns des entstehenden Blatts auf einer Rolle umfaßt sind.
Wie "wässeriger Papiereintrag" hierin verwendet wird, ist dieser eine wässerige Aufschlämmung aus Papiermacherfasern, die gegebenenfalls modifizierende Chemikalien, wie sie später beschrieben werden, enthält.
Die Ausdrücke "mehrschichtige Tissue-Papierbahn, mehrschichtige Papierbahn, mehrschichtige Bahn, mehrschichtiges Papierblatt und mehrschichtiges Papierprodukt" werden alle in der Fachwelt gegeneinander austauschbar verwendet, um Papierblätter zu bezeichnen, die aus zwei oder mehr Schichten wässerigen Papiereintrags hergestellt sind, welche vorzugsweise aus verschiedenen Faserarten aufgebaut sind, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie dies bei der Herstellung von Tissue-Papier verwendet wird. Die Schichten werden vorzugsweise durch das Ablegen getrennter Ströme verdünnter Faseraufschlämmungen auf einer oder mehreren endlosen löchrigen Oberflächen gebildet. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf verschiedenen löchrigen Oberflächen gebildet wurden, können die Schichten anschließend im nassen Zustand vereinigt werden, um eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn zu bilden.
Wie der Ausdruck "mehrlagiges Tissue-Produkt" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß dieses aus mehr als einer Lage von gekrepptem Tissue besteht. Die Lagen eines mehrlagigen Produkts können im wesentlichen in ihrer Natur homogen sein oder sie können mehrschichtige Tissue-Papierbahnen sein.
Wie der Ausdruck "Prozente (%) Krepp" hierin verwendet wird, ist er in einem Verfahren zur Herstellung von gekrepptem Papier definiert als der Unterschied der Geschwindigkeit zwischen dem Yankee-Trockner und der Aufwickelrolle in Prozenten der Yankee-Geschwindigkeit. Mit anderen Worten sind die Prozente Krepp die Netto-Prozente, um welche die wandernde Bahn, während sie sich auf dem Yankee- Trockner befindet, im Verhältnis zu ihrer Länge verkürzt wird.
Wie der Ausdruck "Auftreffwinkel" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf den Winkel, der zwischen der Kreppklingenoberfläche und der Tangente des Yankee-Trockners am Kontaktpunkt mit der Kreppklinge gebildet wird. In der Praxis ist es ein Wunsch des Papierherstellers, den Auftreffwinkel minimal zu halten, was jedoch durch die Tendenz der Bahn, eine Bewegung über die Kreppklinge hinaus zu versuchen, eingeschränkt wird. Eine solche Tendenz ist oft der Grund dafür, daß die Bahn zerreißt, und wird manchmal als ein "Verstopfen" an der Abziehklinge bezeichnet.
Wie der Ausdruck "Bindungsinhibitor" hierin verwendet wird, ist er ein Additiv, welches dahingehend wirkt, daß die natürliche Bindung von Faser an Faser, die in einer Papierbahn stattfindet, wenn diese in einem Papierherstellungsverfahren getrocknet wird, verzögert wird.
Der erste Schritt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Bilden eines Eintrags aus wässerigen Papiermacherfasern (im folgenden manchmal als Holzzellstoff bezeichnet).
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 es soll keiner ausgeschlossen sein. Holzzellstoffe, die hierin verwendbar sind, umfassen chemische Zellstoffe, wie etwa Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe (manchmal auch Kraft-Zellstoffe genannt), ebenso wie mechanische Zellstoffe, inklusive beispielsweise Holzschliff, thermomechanischer Zellstoff (TMP) und chemithermomechanischer Zellstoff (CTMP). Es können sowohl Zellstoffe von Laubbäumen als auch von Nadelbäumen verwendet werden.
Sowohl Hartholzzellstoffe als auch Weichholzzellstoffe sowie Mischungen der beiden können als Papiermacherfasern für das erfindungsgemäße Tissue-Papier verwendet werden. Der Ausdruck "Hartholzzellstoffe", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf faserigen Zellstoff, der aus der Holzsubstanz von Laubbäumen (Angiosperme) stammt, während "Weichholzzellstoffe" faserige Zellstoffe sind, die von der Holzsubstanz von Nadelbäumen (Gymnosperme) stammen. Mischungen von Hartholz-Kraft-Zellstoffen, insbesondere Eukalyptus, und nördlichen Kraft- (NSK) Zellstoffen sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tissue-Bahnen besonders gut geeignet. Ebenso von der vorliegenden Erfindung umfaßt sind geschichtete Tissue-Bahnen, in welchen besonders bevorzugt Hartholzzellstoffe, wie etwa Eukalyptus, für die äußere(n) Schichte(n) verwendet werden, wogegen nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe für die innere(n) Schichte(n) verwendet werden. Ebenso in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen, die einige oder alle der zuvor genannten Faserkategorien enthalten können.

Krepp-erleichternde Zusammensetzung

Ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist die krepperleichternde Zusammensetzung. Die krepp-erleichternde Zusammensetzung umfaßt einen Bindungsinhibitor, Carboxymethylzellulose und kationische Stärke.
Vorzugsweise ist der Bindungsinhibitor eine quaternäre Ammoniumverbindung und liegt in dem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 im Verhältnis zur Carboxymethylzellulose vor. Bevorzugter ist der Bindungsinhibitor eine quaternäre Ammoniumverbindung und liegt im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1 im Verhältnis zur Carboxymethylzellulose vor.

A. Bindungsinhibitor

Die krepp-erleichternde Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil einen Bindungsinhibitor. Der Bindungsinhibitor liegt in einer Menge von 0,02% bis etwa 1,0%, bezogen auf das Trockengewicht der Papierfasern des Eintrags, und bevorzugter in einer Menge von 0,1% bis 0,5% vor. Bevorzugt sind quaternäre Ammoniumverbindungen, bevorzugter quaternäre Ammoniumverbindungen mit der Formel
(R&sub1;)4-mN&spplus; - [R&sub2;]m X&supmin;
worin
m für 1 bis 3 steht;
jedes R&sub1; eine C&sub1;-C&sub8;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon bedeutet;
jedes R&sub2; eine C&sub9;-C&sub4;&sub1;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon bedeutet; und
X ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion ist.
Wie in Swern, Herausg., in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3. Auflage, John Wiley and Sons (New York 1964), besprochen ist, ist Talg ein natürlich vorkommendes Material mit variabler Zusammensetzung. Tabelle 6.13 in der soeben genannten Literaturstelle, die von Swern herausgegeben ist, gibt an, daß in der Regel 78% oder mehr der Fettsäuren von Talg 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. In der Regel ist die Hälfte der in 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&sub2; ein C&sub1;&sub6;- C&sub1;&sub8;-Alkyl, am bevorzugtesten ist jedes R&sub2; ein geradkettiges C&sub8;-Alkyl. Vorzugsweise ist jedes R&sub1; Methyl, X ist Chlorid oder Methylsulfat und m ist 2. Gegebenenfalls kann der Substituent R&sub2; von pflanzlichen Ölquellen abgeleitet sein.
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 Witco Company Inc. in Dublin, Ohio, unter dem Handelsnamen "Varisoft 137" erhältlich.
Es können auch Variationen der quaternären Ammoniumverbindung auf der Basis von pflanzlichem Öl verwendet werden und sollen auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen. Diese Verbindungen haben die gleichen Formeln wie zuvor beschrieben, wobei der Substituent R&sub2; eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe umfaßt, die von pflanzlichen Ölquellen abgeleitet ist. Vorzugsweise umfaßt die Hauptmenge von R&sub2; fettaliphatische Gruppen, die mindestens zu 90% eine Kettenlänge von C&sub1;&sub8;-C&sub2;&sub4; haben. Bevorzugter ist die Hauptmenge der Substituenten R&sub2; aus der Gruppe ausgewählt, die aus fettaliphatischen Gruppen besteht, die mindestens zu 90% C&sub1;&sub8;, C&sub2;&sub2; und Mischungen hievon enthalten.
Spezielle Beispiele bevorzugter Variationen der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten quaternären Ammoniumverbindung auf der Basis von pflanzlichem Öl umfassen Verbindungen der Formeln:
(CH3)2 - N&spplus; - (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub5;)&sub2; X&supmin;
und
(CH&sub3;)&sub2; - N&spplus; - (C&sub2;&sub2;H&sub4;&sub3;)&sub2; X&supmin;
Diese Verbindungen können als Variationen des Di-(oleyl)-dimethylammoniumchlorids (DODMAC) (d. h. Di-(octadec-z-9-enyl)-dimethylammoniumchlorid bzw. Di-(erucyl)-dimethylammoniumchlorid (DEDMAC) (d. h. Di-(docos-z-13- enyl)-dimethylammoniumchlorid) angesehen werden. Es versteht sich, daß wegen der Tatsache, daß die Oleyl- und die Erucyl-Fettacylgruppen von natürlich vorkommenden pflanzlichen Ölen stammen (z. B. Olivenöl, Rapsöl, etc....), geringere Mengen anderer fettaliphatischer Gruppen ebenfalls enthalten sein können.

B. Carboxymethylzellulose

Die krepp-erleichternde Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil eine Carboxymethylzellulose. Die vorliegende Erfindung enthält etwa 0,01% bis etwa 1,0% und bevorzugter etwa 0,02% bis etwa 0,5% Carboxymethylzellulose.
Der Ausdruck "Carboxymethylzellulose", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Carboxymethylzellulose (CMC) oder ihre zusätzlich substituierten Derivate, wie etwa Carboxymethylmethylzellulose (CMMC), Carboxymethylhydroxyethylzellulose (CMHEC) und Carboxymethylhydroxypropylzellulose (CMHPC). Wenn zusätzliche Substituenten verwendet werden, ist es bevorzugt, daß sie Methyl- oder Hydroxyalkylgruppen sind, wobei die letztgenannte Funktionalität vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatome enthält.
Carboxymethylzellulose, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist wasserlöslich und hat einen Substitutionsgrad bis zu der theoretischen Grenze von 3,0, hat ihn jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 1,4 Carboxymethylsubstituenten pro Anhydroglucoseeinheit der Zellulose.
Das Molekulargewicht der für die vorliegende Erfindung verwendbaren Carboxymethylzellulose kann im Bereich von etwa 10.000 bis etwa 1,000.000 liegen, liegt vorzugsweise jedoch im Bereich von etwa 90.000 bis etwa 700.000.
Eine geeignete Carboxymethylzellulose kann von Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, erhalten werden. Hercules CMC-7MT® ist eine geeignete Qualität.
Vor der Zugabe der Carboxymethylzellulose zu dem Papiereintrag, der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tissue-Papierbahnen verwendet wird, ist es bevorzugt, eine wässerige Lösung der Carboxymethylzellulose, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1% bis etwa 5,0% CMC, herzustellen.

C. Kationische Stärke

Die krepp-erleichternde Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil eine kationische Stärke. Die kationische Stärke ist in einer Menge von 0,05% bis etwa 3,0%, bezogen auf das Trockenfasergewicht der Papierfasern, und bevorzugter von 0,1% bis etwa 2,0%, enthalten.
Wie der Ausdruck "kationische Stärke" hierin verwendet wird, ist er als eine Stärke definiert, die natürlichen Ursprungs ist und die chemisch weiter modifiziert wurde, um eine kationische Aufbaugruppierung zu verleihen. Vorzugsweise stammt die Stärke aus Mais oder Kartoffeln, kann jedoch auch aus anderen Quellen stammen, wie etwa aus Reis, Weizen oder Tapioca. Stärke aus Wachsmais, die in der Technik als Amioca-Stärke bekannt ist, wird besonders bevorzugt. Amioca-Stärke unterscheidet sich von üblicher Dent-Mais-Stärke dadurch, daß sie vollständig 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 Form vorliegen, kann in vorgelatinierter körniger Form oder in dispergierter Form vorliegen. Die dispergierte Form ist bevorzugt. Wenn sie in körniger vorgelatinierter Form vorliegt, muß die Stärke nur vor ihrer Verwendung in kaltem Wasser dispergiert werden, mit der einzigen Vorsichtsmaßnahme, daß eine Einrichtung verwendet wird, bei welcher jede Tendenz zur Gelblockierung bei der Herstellung der Dispersion vermieden wird. Geeignete Dispergiervorrichtungen, die als Eduktoren bekannt sind, sind in der Industrie üblich. Wenn die Stärke in körniger Form vorliegt und nicht vorgelatiniert wurde, ist es notwendig, die Stärke zur Induzierung der Quellung der Körner zu kochen. Vorzugsweise sind solche Stärkekörner etwa durch Kochen gequollen, bis zu einem Punkt knapp vor der Dispersion des Stärkekorns. Solche stark gequollenen Stärkekörner werden im folgenden als "vollständig gekocht" bezeichnet. Die Dispersionsbedingungen im allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärkekörner, dem Kristallinitätsgrad der Körner und der Menge der vorhandenen Amylose abhängen. Vollständig gekochte Amioca- Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen Aufschlämmung von etwa 4% Konsistenz der Stärkekörner auf etwa 190º F (etwa 88ºC) während etwa 30 und etwa 40 Minuten hergestellt werden.
Kationische Stärken können in die folgenden allgemeinen Klassifikationen unterteilt werden: (1) tertiäre Aminoalkylether, (2) Onium-Stärkeether inklusive quaternärer Amine, Phosphonium- und Sulfonium-Derivate, (3) primäre und sekundäre Aminoalkylstärken und (4) gemischte (z. B. Iminostärken). Neue kationische Produkte werden weiter entwickelt, jedoch sind die tertiären Aminoalkylether und die quaternären Ammoniumalkylether die hauptsächlichen kommerziellen Typen. Vorzugsweise hat die Stärke einen Substitutionsgrad im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,1 kationischer Substituent pro Anhydroglucoseeinheit der Stärke; die Substituenten werden vorzugsweise aus den zuvor genannten Arten ausgewählt. Geeignete Stärken werden von der National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) unter dem Handelsnamen RediBOND® hergestellt. Qualitäten mit nur kationischen Gruppierungen, wie etwa RediBOND 5320® und RediBOND 5327®, sind geeignet, und Qualitäten mit zusätzlicher anionischer Funktionalität, wie etwa RediBOND 2005®, sind auch geeignet.
Die vorliegende Erfindung ist auf gekrepptes Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, wobei ein auf übliche Weise filzgepreßtes gekrepptes Tissue-Papier; hochbauschiges musterverdichtetes gekrepptes Tissue-Papier; und hochbauschiges nicht-kompaktiertes gekrepptes Tissue-Papier umfaßt sind, ohne darauf beschränkt zu sein.
Gekreppte Tissue-Papierbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, haben 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 unterhalb von 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 liegen.
Die vorliegende Erfindung ist weiters auf mehrschichtige Tissue-Papierbahnen anwendbar. Tissue-Strukturen aus geschichteten Papierbahnen sind in US-A-3,994.771, Morgan Jr. et al., erteilt am 30. November 1976, US-A-4,300.981, Carstens, erteilt am 17. November 1981, US-A-4,166.001, Dunning et al., erteilt am 28. August 1979, und EP-A-0 613 979 A1, Edwards et al., veröffentlicht am 7. September 1994, beschrieben, von denen alle hierin als Literaturstellen aufgenommen sind. Die Schichten bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Fasertypen, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholzfasern und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von mehrschichtigem Tissue-Papier verwendet werden. Mehrschichtige Tissue-Papierbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen mindestens zwei übereinandergelegte Schichten, eine innere Schichte und mindestens eine äußere Schichte, die an der inneren Schichte anliegt. Vorzugsweise umfassen die mehrschichtigen Tissue-Papiere drei übereinanderliegende Schichten, eine innere oder mittlere Schichte und zwei äußeren Schichten, wobei die innere Schichte zwischen den beiden äußeren Schichten angeordnet ist. Die beiden äußeren Schichten umfassen vorzugsweise einen primären Filament- Bestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr an relativ kurzen Papierfasern mit einer mittleren Faser zwischen etwa 0,2 und etwa 1,5 mm. Diese kurzen Papierfasern sind in der Regel Hartholzfasern, vorzugsweise Harzholz Kraft-Fasern, und am bevorzugtesten stammen sie von Eukalyptus. Die innere Schichte umfaßt vorzugsweise einen primären Filament-Bestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr an relativ langen Papierfasern mit einer mittleren Faserlänge von mindestens etwa 2,0 mm. Diese langen Papierfasern sind in der Regel Weichholzfasern, vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern. Vorzugsweise ist die Hauptmenge der krepperleichternden erfindungsgemäßen Zusammensetzung in mindestens einer der äußeren Schichten der mehrschichtigen Tissue-Papierbahn gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten. Bevorzugter ist die Hauptmenge der erfindungsgemäßen krepp-erleichterenden Zusammensetzung in beiden äußeren Schichten enthalten.
Die gekreppten Tissue-Papierprodukte, die aus einschichtigen oder mehrschichtigen gekreppten Tissue-Papierbahnen hergestellt sind, können einen einlagigen oder einen mehrlagigen Aufbau aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung der kräftigen und weichen gekreppten Tissue- Papierbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt folgende Schritte:
a) Bilden einer wässerigen Aufschlämmung von Papiermacherfasern;
b) Zusetzen einer krepp-erleichternden Zusammensetzung, welche enthält:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen Bindungsinhibitor;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzellulose; und
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke;
wobei der genannte Bindungsinhibitor in einem Verhältnis, bezogen auf die Carboxymethylzellulose, von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt;
c) Ablegen der Papiermacherfasern auf einer löchrigen Oberfläche, sodaß das überschüssige Wasser, das zur Bildung der Dispersion verwendet wurde, entfernt wird, wobei eine embryonale Bahn gebildet wird;
d) Übertragen der embryonalen Bahn auf eine Trägeroberfläche, auf welcher sich die Wasserabtrennung unter Bildung einer halbtrockenen Bahn fortsetzt, wobei die genannte Trägeroberfläche aus der Gruppe, die aus Papiermacherfilzen und formgebenden Geweben besteht, ausgewählt ist;
e) Übertragen der halbtrockenen Bahn auf die Oberfläche eines Yankee- Trockners, auf welcher die Trocknung fortgesetzt wird, bis die Bahn einen im wesentlichen trockenen Zustand erreicht;
f) Abnehmen der getrockneten Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Kreppklinge; und
g) Aufwickeln der gekreppten Bahn auf einer Rolle.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Papiermacherfasern auf einer löchrigen Oberfläche abgelegt werden, sind Ausrüstung und Verfahren für die Fachleute auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag mit niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten vorgesehen. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zur Abgabe einer dünnen Auflage aus Zellstoffeintrag auf dem Fourdrinier- Sieb zur Bildung einer nassen Bahn. Die Bahn wird dann in der Regel auf eine Faserkonsistenz zwischen etwa 7% und etwa 25% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Bahn) durch Vakuum-Entwässerung entwässert.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die krepperleichternde Zusammensetzung zugegeben wird, werden der Bindungsinhibitor, die Carboxymethylzellulose und die kationische Stärke vorzugsweise zu wässerigen Lösungen formuliert, auf eine gewünschte Konzentration verdünnt und zu der wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern oder dem Eintrag am nassen Ende der Papiermaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Fourdrinier-Sieb oder dem Blattbildungsschritt zugesetzt. Jedoch wird auch das Aufbringen der zuvor beschriebenen krepp-erleichternden Zusammensetzung im Anschluß an die Bildung einer nassen Tissue-Bahn und vor der vollständigen Trocknung der Bahn deutliche Vorteile ergeben und ist ausdrücklich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Bevorzugter werden der Bindungsinhibitor, die Carboxymethylzellulose und die kationische Stärke zu getrennten wässerigen Dispersionen formuliert und wer den getrennt der wässerigen Dispersion der Papiermacherfasern zu einem geeigneten Zeitpunkt vor der Stufe der Blattbildung zugesetzt und die wässerige Dispersion des Bindungsinhibitors wird zu der wässerigen Dispersion der Papiermacherfasern vor der kationischen Stärke zugesetzt.
Besonders bevorzugt werden die Bestandteile der genannten krepperleichternden Zusammensetzung getrennt als wässerige Dispersionen zu der genannten wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern vor dem Ablegen der Fasern auf der genannten löchrigen Oberfläche zugesetzt, die Carboxymethylzellulose wird der wässerigen Aufschlämmung vor dem quaternären Ammonium- Bindungsinhibitor zugesetzt und die quaternäre Ammoniumverbindung wird vor der kationischen Stärke zugesetzt.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Papiermacherfasern auf einer löchrigen Oberfläche zur Bildung einer embryonalen Bahn abgelegt werden, umfaßt der Rahmen der Erfindung auch die Bildung von mehrfachen Papierschichten, in welchen zwei oder mehr Eintragsschichten vorzugsweise durch Ablegen von getrennten Strömen verdünnter Faseraufschlämmungen hergestellt werden. Die Schichten enthalten vorzugsweise verschiedene Fasertypen, 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 vereinigt, wenn sie im nassen Zustand sind, um eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn zu bilden. Die Papiermacherfasern bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Faserarten, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind. Bevorzugter machen die Hartholzfasern mindestens etwa 50% aus und die genannten Weichholzfasern machen mindestens etwa 10% der genannten Papiermacherfasern aus.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Übertragung der Bahn auf einen Filz oder ein Gewebe stattfindet, ist der Verfahrensschritt der üblichen Filzpressung von Tissue-Papier, der in der Fachwelt allgemein bekannt ist, ausdrücklich innerhalb des Rahmens dieser Erfindung vorgesehen. Bei diesem Verfahrensschritt wird die Bahn durch Übertragen auf einen Entwässerungsfilz und Pressen der Bahn entwässert, sodaß Wasser aus der Bahn in den Filz durch Preßvorgänge abgegeben wird, wobei die Bahn einem Druck ausgesetzt ist, der durch einander gegenüberliegende mechanische Bauteile, zum Beispiel zylindrische Walzen, entwickelt wird. Da die Drücke, die zur Entwässerung der Bahn auf diese Weise notwendig sind, beträchtlich sind, sind die durch übliches Filzpressen hergestellten resultierenden Bahnen relativ hoch in ihrer Dichte und sind durch eine gleichmäßige Dichte über die gesamte Bahnstruktur hin gekennzeichnet.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, welcher die Übertragung der halbtrockenen Bahn auf einen Yankee-Trockner umfaßt, wird die Bahn während der Übertragung auf die zylindrische Dampftrommelvorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-Trockner bekannt ist, gepreßt. Die Übertragung erfolgt durch mechanische Mittel, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die sich gegen die Bahn preßt. Es kann auch Vakuum an die Bahn angelegt werden, während sie gegen die Yankee-Oberfläche gepreßt wird. Es können auch mehrfache Yankee-Trockner-Trommeln verwendet werden.
Bevorzugtere Variationen der Verfahrensschritte umfassen die sogenannten musterverdichteten Methoden, bei welchen die entstehende Struktur dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Feld mit relativ hohem Bausch und relativ niedriger Faserdichte und eine Anordnung von verdichteten Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hochbauschige Feld ist andererseits auch als ein Feld von Polsterbereichen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits als Überkreuzungsbereiche bezeichnet. Die verdichteten Zonen können in diskreten Abständen innerhalb des hochbauschigen Feldes vorliegen oder sie können, entweder vollständig oder teilweise, innerhalb des hochbauschigen Feldes miteinander in Verbindung stehen. 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- 4,191.609, erteilt an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, sowie US-A-4,637.859, erteilt an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, US-A-4,942.077, erteilt an Wendt et al. am 17. Juli 1990, EP-A-0 617 164 A1, Hyland et al., veröffentlicht am 28. September 1994, EP-A-0 616 974 A1, Hermans et al., veröffentlicht am 21. September 1994, geoffenbart, von denen alle hierin als Literaturstellen aufgenommen sind.
Zur Bildung von musterverdichteten Bahnen erfolgt der Bahnübertragungsschritt unmittelbar nach der Bildung der Bahn derart, daß er auf ein formgebendes Gewebe anstatt auf einen Filz erfolgt. Die Bahn wird gegen eine Anordnung von Auflagern, die das formgebende Gewebe darstellt, in Juxtaposition angelegt. Die Bahn wird gegen die Anordnung der Auflager gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an jenen Stellen entstehen, die geografisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung der Auflager und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochbauschige Feld bezeichnet. Dieses hochbauschige Feld kann weiters durch Anwendung von Fluiddruck, wie etwa mit einer Vorrichtung vom Vakuumtyp 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 erfolgt vorzugsweise durch Fluiddruck, wie etwa mit einem Gerät vom Vakuum-Typ oder einem Durchblasetrockner, oder andererseits durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Auflagern, wobei das hochbauschige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung, wahlweisen Vortrocknung und Bildung von ver dichteten Zonen können integriert oder teilweise integriert werden, um die Gesamtanzahl der vorgenommenen Verfahrensschritte zu verringern. Der Feuchtigkeitsgehalt der halbtrockenen Bahn zum Zeitpunkt der Übertragung auf die Yankee- Oberfläche beträgt weniger als etwa 40% und die heiße Luft wird durch die halbtrockene Bahn durchgepreßt, wobei die halbtrockene Bahn sich auf dem genannten formgebenden Gewebe zur Bildung einer Struktur mit niedriger Dichte befindet.
Die musterverdichtete Bahn wird auf den Yankee-Trockner übertragen und vollständig getrocknet, wobei vorzugsweise immer noch mechanisches Pressen vermieden wird. Bei der vorliegenden Erfindung machen vorzugsweise etwa 8% bis etwa 55% der Oberfläche des gekreppten Tissue-Papiers die Bereiche mit verdichteten Überkreuzungen mit einer relativen Dichte von mindestens 125% der Dichte des hochbauschigen Feldes aus.
Die Anordnung der Auflager ist vorzugsweise ein Prägeträgergewebe mit einer gemusterten Versetzung von Überkreuzungen, die als die Anordnung der Auflager wirken, wodurch die Bildung der verdichteten Zonen bei Anwendung von Druck erleichtert wird. Das Muster der Überkreuzungen stellt die Anordnung der Auflager dar, auf die vorher hingewiesen wurde. Prägeträgergewebe sind 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-4,239.065, Trokhan, erteilt am 16. Dezember 1980, und US-A-4,528.239, Trokhan, erteilt am 9. Juli 1985, geoffenbart, von denen alle hierin als Literaturstellen aufgenommen sind.
Besonders bevorzugt wird die embryonale Bahn dazu gebracht, sich durch Anlegen einer Fluidkraft an die Bahn an die Oberfläche eines offenmaschigen Trocknungs-/Prägungs-Gewebes anzupassen, worauf sie auf dem genannten Gewebe als Teil eines Verfahrens zur Herstellung von Papier mit niedriger Dichte thermisch vorgetrocknet wird.
Eine weitere Variation der innerhalb der vorliegenden Erfindung enthaltenen Verfahrensschritte umfaßt die Bildung von sogenannten nicht-kompaktierten, nicht- musterverdichteten, mehrschichtigen Tissue-Papierstrukturen, wie sie in US-A- 3,812.000, erteilt an Joseph L. Salvucci Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974, und US-A-4,208.459, erteilt an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980, beschrieben sind, die beide hierin als Literaturstellen aufgenommen sind. Im allgemeinen werden nicht-kompaktierte, nicht- musterverdichtete, mehrschichtige Tissue-Papierstrukturen durch Ablegen eines Papiereintrags auf einem löchrigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn, Ablaufenlassen der Flüssigkeit aus der Bahn und Abtrennen des zusätzlichen Wassers ohne mechanischen Druck, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80% hat, und Kreppen der Bahn hergestellt. Was ser wird aus der Bahn durch Vakuum-Entwässerung und thermisches Trocknen abgetrennt. Die entstehende Struktur ist ein weiches, jedoch schwaches hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten Fasern. Vorzugsweise wird Bindematerial vor dem Kreppen auf Abschnitte der Bahn aufgebracht.
Bei dem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem der Schritt des Abnehmens der im wesentlichen trockenen Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Kreppklinge erfolgt, ist es bevorzugt, den Auftreffwinkel, der durch die Kreppklinge gebildet wird, auf einem Minimum zu halten. Solche Konfigurationen steigern in wünschenswerter Weise die Zugspannung in der Bahn, wenn sie von dem Yankee abgezogen wird. Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäßen krepp-erleichternden Zusammensetzungen die Möglichkeit zur Herabsetzung des Auftreffwinkels bieten, ohne die erwartete Steigerung der Häufigkeit der Bahnbrüche durch Verstopfen der Abzugsklinge zu beobachten.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Papierherstellungsverfahrens zur Gewinnung eines kräftigen und weichen gekreppten Tissue-Papiers durch Verwendung einer krepperleichternden Zusammensetzung erläutert. Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel ist in der folgenden Diskussion beschrieben, wobei auf Fig. 1 Bezug genommen wird.
Fig. 1 ist eine Ansicht des Seitenaufrisses einer bevorzugten Papiermaschine 80 zur Herstellung von erfindungsgemäßem Papier. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt die Papiermaschine 80 einen geschichteten Stoffauflaufkasten 81 mit einer oberen Kammer 82, einer mittleren Kammer 82b und einer unteren Kammer 83, einem Schlitzdach 84 und einem Fourdrinier-Sieb 85, das in einer Schlinge über und um die Brustwalze 86, den Deflektor 90, die Vakuumsaugkästen 91, die Gautschwalze 92 und eine Vielzahl von Umlenkwalzen 94 geführt wird. Beim Betrieb wird ein Papiereintrag durch die obere Kammer 82 gepumpt, ein zweiter Papiereintrag wird durch die mittlere Kammer 82b gepumpt, während ein dritter Eintrag durch die untere Kammer 83 gepumpt wird und somit aus dem Schlitzdach 84 in über- und untergeordneter Beziehung auf das Fourdrinier-Sieb 85 abgelegt wird, um darauf eine embryonale Bahn 88 zu bilden, die die Schichten 88a und 88b und 88c enthält. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb 85 und wird vom Deflektor 90 und von Vakuumkästen 91 unterstützt. Wenn das Fourdrinier-Sieb seinen Rücklauf nimmt, wie durch den Pfeil gezeigt ist, wird es mit Hilfe von Duschen 95 gereinigt, bevor es einen weiteren Durchgang über die Brustwalze 86 beginnt. An der Bahnübertragungszone 93 wird die embryonale Bahn 88 auf ein löchriges Trägergewebe 96 durch die Wirkung einer Vakuum-Übertragungsbox 97 übertragen. Das Trägergewebe 96 transportiert die Bahn von der Übertragungszone 93 über die Vakuum-Entwässerungsbox 98 hin durch die Durchblase-Vortrockner 100 und über die beiden Umlenkwalzen 101 hin, worauf die Bahn durch die Wirkung der Druckwalze 102 auf einen Yankee-Trockner 108 übertragen wird. Das Trägergewebe 96 wird dann, während es seine Schlaufe vervollständigt, gereinigt und entwässert, indem es über und um die zusätzlichen Umlenkwalzen 101 und an den Duschen 103 und der Vakuum-Entwässerungsbox 105 gelangt. Die vorgetrocknete Papierbahn wird durch Klebstoff an der Zylinderoberfläche des Yankee-Trockners 108 angeklebt, wobei Klebstoff verwendet wird, der durch einen Sprühapplikator 109 aufgebracht wird. Die Trocknung wird an dem dampfgeheizten Yankee- Trockner 108 und durch Heißluft vervollständigt, die in einer Trockenhaube 110 durch nicht gezeigte Mittel erhitzt und zirkuliert wird. Dann wird die Bahn von dem Yankee-Trockner 108 mit einer Abziehklinge 111 trocken abgekreppt, worauf sie als Papierblatt 70 bezeichnet wird, das eine zur Yankee-Seite gerichtete Schichte 71, eine mittlere Schichte 73 und eine Yankee-abseitige Schichte 75 aufweist. Das Papierblatt 70 gelangt dann zwischen Kalanderwalzen 112 und 113, gelangt um einen Umlaufabschnitt der Rolle 115 und wird dann auf einem Kern 117, der auf einer Welle 118 angeordnet ist, zu einer Rolle 116 aufgewickelt.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 ist der Ursprung der Yankee-seitigen Schichte 71 des Papierblatts 70 der durch die untere Kammer 83 des Stoffauflaufkastens 81 gepumpte Eintrag, welcher direkt auf das Fourdrinier-Sieb 85 aufgebracht wird, worauf er zu der Schichte 88c der embryonalen Bahn 88 wird. Der Ursprung der mittleren Schichte 73 des Papierblatts 70 ist der Eintrag, der durch die Kammer 82b des Stoffauflaufkasten 81 geliefert wird, welcher Eintrag die Schichte 88b obenauf auf der Schichte 88c bildet. Der Ursprung der Yankee-abseitigen Schichte 75 des Papierblatts 70 ist der Eintrag, der durch die obere Kammer 82 des Stoffauflaufkastens 81 geliefert wird, welcher Eintrag die Schichte 88a auf der Schichte 88b der embryonalen Bahn 88 bildet. Obwohl Fig. 1 eine Papiermaschine 80 zeigt, die einen Stoffauflaufkasten 81 aufweist, der zur Herstellung einer dreischichtigen Bahn ausgerichtet ist, kann der Stoffauflaulkasten 81 andererseits auch zur Herstellung von ungeschichteten, zweischichtigen oder mehrschichtigen Bahnen ausgerichtet sein.
Weiters muß unter Bezugnahme auf die Herstellung des Papierblatts 70, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Papiermaschine 80 von Fig. 1 darstellt, das Fourdrinier-Sieb 85 feinmaschig sein und relativ kleine Abstände im Hinblick auf die mittlere Länge der Fasern, die den kurzfaserigen Eintrag darstellen, aufweisen, sodaß eine gute Blattbildung stattfindet; und das löchrige Trägergewebe 96 sollte feinmaschig sein mit relativ kleinen Öffnungsweiten im Hinblick auf die durchschnittliche Länge der Fasern, die den langfaserigen Eintrag darstellen, um im wesentlichen eine Anhäufung der zum Gewebe gerichteten Seite der embryonalen Bahn in den interfilamentaren Abständen des Gewebes 96 zu vermeiden. Ebenso unter Bezugnahme auf die Verfahrensbedingungen zur Herstellung des beispielhaften Papierblatts 70 wird die Papierbahn vorzugsweise auf etwa 80% Fa serkonsistenz und bevorzugter auf etwa 95% Faserkonsistenz getrocknet, bevor sie gekreppt wird.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Verfahrensschritt erläutert, bei welchem die krepp-erleichternde Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung einverleibt wird. Die folgende Diskussion beschreibt unter Bezugnahme auf Fig. 2 dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Ein Speichergefäß 1 ist dazu vorgesehen, eine wässerige Aufschlämmung relativ langer Papierfasern aufzunehmen. Die Aufschlämmung wird mit Hilfe einer Pumpe 2 und gegebenenfalls durch einen Refiner 3 zur vollständigen Entwicklung des Festigkeitspotentials der langen Papierfasern transportiert. Eine zusätzliche Leitung 4 transportiert ein Harz zur Schaffung von Naß- oder Trockenfestigkeit, je nachdem, wie dies in dem endgültigen Produkt gewünscht wird. Die Aufschlämmung wird dann in einem Mischer 5 weiter konditioniert, um die Absorption des Harzes zu unterstützen. Die geeignet konditionierte Aufschlämmung wird dann mit Weißwasser 7 in einer Flügelpumpe 6 verdünnt, wo eine verdünnte Faseraufschlämmung 15 aus langen Papierfasern gebildet wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 stellt ein Speichergefäß 8 ein Reservoir für eine Aufschlämmung von kurzen Papiermacherfasern dar. Eine Zusatzleitung 9 bringt einen Carboxymethylzellulose-Bestandteil der krepp-erleichternden Zusammensetzung heran. Die Pumpe 10 wirkt dahingehend, daß die Aufschlämmung aus kurzen Papiermacherfasern transportiert und die Dispergierung der Carboxymethylzellulose hervorgerufen wird. Eine Zusatzleitung 11 bringt einen Bindungsinhibitor-Bestandteil der krepp-erleichternden Zusammensetzung heran. Die Aufschlämmung wird weiters in einem Mischer 12 konditioniert, um die Absorption der Additive zu unterstützen. Eine Zusatzleitung 13 bringt einen kationischen Stärkebestandteil der krepp-erleichternden Zusammensetzung heran. Die geeignet konditionierte Aufschlämmung wird mit Weißwasser 7 an der Saugseite einer Flügelpumpe 14 verdünnt, um eine verdünnte Aufschlämmung 16 aus kurzen Papiermacherfasern zu ergeben.
Vorzugsweise wird die Aufschlämmung 16 der kurzen Papiermacherfasern aus Fig. 2 zu dem bevorzugten Papierherstellungsverfahren geführt, das in Fig. 1 dargestellt ist, und wird in zwei etwa gleiche Ströme unterteilt, die dann in die Kammern 82 und 83 des Stoffauflaufkastens geführt werden, wobei sie schließlich zu der Yankee-abseitigen Schichte 75 bzw. der Yankee-seitigen Schichte 71 des kräftigen weichen gekreppten Tissue-Papiers werden. In ähnlicher Weise wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Aufschlämmung 15 der langen Papiermacherfasern vorzugsweise in die Kammer 82b des Stoffauflaufkastens geleitet, von wo sie schließlich in die Mittelschichte 73 des kräftigen weichen gekreppten Tissue-Papiers übergeht.
Die durch die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile sind u. a.:
a) Die Prozente Krepp können vermindert werden, ohne die üblichen Betriebsschwierigkeiten oder den Abbau der Weichheit der Bahn hervorzurufen, die auftreten würden, wenn die Merkmale der Erfindung nicht vorliegen; und
b) die Vorteile werden erreicht, wobei nicht auf Kosten der Festigkeit der Bahn oder der Haftung an dem Yankee-Trockner gearbeitet wird.
Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen oder auf andere Weise die vorliegende Erfindung einzuschränken, wird die folgende Diskussion zur Erklärung dessen angeboten, wie die Zugabe der krepp-erleichternden Zusammensetzung wirkt, um diese Vorteile zu ermöglichen. Es wird angenommen, daß der Bindungsinhibitor die Bildung relativ starker Wasserstoffbindungen verhindert. Der ionische Charakter der Carboxymethylzellulose und der kationischen Stärke bauen die Bindung in einer anderen Form, in einer Anordnung von höherer Energie, jedoch mit weniger häufigen Bindungen, wieder auf. Das Ergebnis ist eine Bahn mit geringerer Steifheit als Funktion ihrer endgültigen Festigkeit. Als eine Folge hievon muß der Papiermacher, wenn er versucht, Zugspannung an die Bahn anzulegen, um sie zu der Aufwickelrolle zu führen, mit einer höheren Geschwindigkeit der Aufwickelwalze arbeiten, um in der Bahn eine gegebene Zugspannung zu induzieren. Das Ergebnis ist ein geringerer Prozentsatz (%) Krepp, ohne die üblichen betrieblichen Nachteile in Kauf zu nehmen, die bei einer solchen Bewegung stattfinden würden.

Andere Additive

Andere Materialien können zu dem Papiereintrag oder zur embryonalen Bahn zugesetzt werden, um dem Produkt andere Eigenschaften zu verleihen oder das Verfahren zu verbessern, solange diese Additive die Weichheit oder die Aspekte der verbesserten Kreppwirksamkeit der vorliegenden Erfindung nicht deutlich und nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien sind ausdrücklich inkludiert, jedoch ist ihre Anwesenheit nicht als all inclusive anzusehen. Es können auch andere Materialien enthalten sein, solange sie nicht die Vorteile der vorliegenden Erfindung stören oder ihnen entgegenwirken.
Wenn permanente Naßfestigkeit erwünscht ist, kann die Gruppe der Chemikalien, die Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien-Latices; unlöslich gemachten Polyvinylalkohol; Harnstoff-Formaldehyd; Polyethylenimin; Chitsosan-Polymere und Mischungen hievon umfaßt, zu dem Papiereintrag oder zu der embryonalen Bahn zugesetzt werden. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, von denen gefunden wurde, daß sie von besonders guter Verwendbarkeit sind. Geeignete Arten solcher Harze sind in US-A-3,700.623, erteilt am 24. Oktober 1972, und 3,772.076, erteilt am 13. November 1973, die beide an Keim erteilt wurden und beide hierin als Literaturstellen aufgenommen sind, beschrieben. Eine handelsübliche Quelle für gut verwendbare Polyamid- Epichlorhydrin-Harze ist Hercules Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Marke Kymene"557H auf den Markt bringt.
Retentionshilfen werden bei der Papierherstellung verwendet, um die Retention der feinen Eintragsfeststoffe in der Bahn während des Papierherstellungsverfahrens zu erhöhen. Ohne entsprechende Retention der feinen Feststoffe werden diese in dem Prozeßabwasser verlorengehen oder sich zu besonders hohen Konzentrationen in der Wasserschleife des umlaufenden Weißwassers anreichern und Produktionsschwierigkeiten verursachen, inklusive Aufbau von Ablagerungen und gestörtem Flüssigkeitsablauf. Die Verwendung solcher Harze in Kombination mit der krepp-erleichternden Zusammensetzung ist ausdrücklich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Eine handelsübliche Quelle von Retentionshilfen auf der Basis von Polyacrylamid-Harz ist die Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter den Marken Reten" 1232 auf den Markt bringt.
Viele gekreppte Papierprodukte müssen eine begrenzte Festigkeit im nassen Zustand haben, da das Erfordernis bestehen kann, sie in Toiletten durch septische Systeme oder Ablaufsysteme zu entsorgen. Wenn diesen Produkten Naßfestigkeit verliehen wird, so ist diese Naßfestigkeit vorzugsweise eine flüchtige, die durch einen Abfall eines Teils oder der ganzen diesbezüglichen Fähigkeit beim Stehen in Gegenwart von Wasser gekennzeichnet ist. Wenn eine flüchtige Naßfestigkeit erwünscht ist, können die Bindematerialien aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Dialdehyd-Stärke oder anderen Harzen mit Aldehyd-Funktion besteht, wie etwa Co-Bond 1000®, das von der National Starch and Chemical Company erhältlich ist, Parez®, das von Cytec in Stamford, CT., erhältlich ist, und das Harz, das in der US- A-4,982.557 beschrieben ist, die am 1. Jänner 1981 an Bjorkquist erteilt wurde und hierin als Literaturstelle aufgenommen ist.
Wenn eine verstärkte Absorptionsfähigkeit erforderlich ist, können Tenside verwendet werden, um die erfindungsgemäßen gekreppten Tissue-Papierbahnen zu behandeln. Die Menge an Tensid, wenn ein solches verwendet wird, liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,01% und etwa 2,0%, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers. Die Tenside haben vorzugsweise Alkylketten mit 8 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 im US-Patent 4,011.389, das an W. K. Langdon et al. am 8. März 1977 erteilt wurde, beschrieben sind; und alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa Pegosperse 200 ML, das von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist, sowie IGEPAL RC-520, das von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N. J.) erhältlich ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch gemeinsam mit Klebstoffen und Beschichtungen verwendet werden, die dahingehend ausgerichtet sind, daß sie auf die Oberfläche der Bahn oder auf den Yankee-Trockner aufgesprüht zu werden, wobei solche Produkte zur Steuerung der Haftung an dem Yankee-Trockner vorgesehen sind. Zum Beispiel offenbart die US-A-3,926.716, Bates, die hierin als Literaturstelle aufgenommen ist, ein Verfahren, bei welchem eine wässerige Dispersion von Polyvinylalkohol mit bestimmtem Hydrolysegrad und bestimmter Viskosität verwendet wird, um die Haftung der Papierbahnen an den Yankee-Trocknern zu verbessern. Solche Polyvinylalkohole werden unter dem Handelsnamen Airvol® von Air Products and Chemicals, Inc. in Allentown, PA, verkauft und können gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere Yankee-Beschichtungen sind in ähnlicher Weise zur direkten Verwendung an dem Yankee oder an der Blattoberfläche empfohlen und sind kationische Polyamid- oder Polyamin-Harze, wie jene, die unter den Handelsnamen Rezosol® und Unisoft® von Houghton International in Valley Forge, PA, hergestellt werden, und solche, die unter dem Handelsnamen Crepetrol® von der Hercules Inc. in Wilmington, Delaware, hergestellt werden. Diese können auch gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die aufzusprühenden Klebstoffprodukte in erster Linie als Modifikatoren für die Bahnhaftung dienen, wogegen die krepp-erleichternde Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung als ein Modifikator für den Zusammenhalt der Bahn dient; daher wird die Verwendung eines geeigneten Yankee-Klebstoffs oft die Leistung der hierin geoffenbarten internen krepp-erleichternden Zusammensetzung eher ergänzen als mit ihr konkurrieren.
Vorzugsweise wird die Bahn an dem Yankee-Trockner mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus teilweise hydrolysiertem Polyvinylalkohol-Harz, Polyamid-Harz, Polyamin-Harz, Mineralöl und Mischungen hievon besteht. Bevorzugter wird der Klebstoff aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Polyamid-Epichlorhydrin-Harz, Mineralöl und Mischungen hievon besteht.
Es ist gedacht, daß die zuvor angegebene Aufstellung der wahlweisen chemischen Additive nur beispielhafter Natur ist und nicht dazu bestimmt ist, den Rahmen der Erfindung einzuschränken.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige Tissue-Papierbahn kann bei jeder Anwendung eingesetzt werden, wo weiche absorbierende mehrschichtige Tissue- Papierbahnen erforderlich sind. Besonders vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahn sind in Toiletten-Tissue- und Kosmetik-Tissueprodukten.

Analytische Verfahren und Testverfahren

Quantitative Methoden zur Bestimmung des Bestandteils der krepperleichternden Verbindungen in den erfindungsgemäßen Bahnen sind in der Anwendungstechnik verfügbar und es können beliebige verwendbare Methoden eingesetzt werden.

A. Dichte

Die Dichte von mehrschichtigem Tissue-Papier, wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, ist die durchschnittliche Dichte, berechnet als das Flächengewicht des Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, 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/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt ist.

B. Bestimmung des Molekulargewichts

Das wesentliche unterscheidende Merkmal von polymeren Materialien ist ihre Molekülgröße. Die Eigenschaften, die es Polymeren ermöglichen, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt zu werden, beruhen praktisch zur Gänze auf deren makromolekularer Natur. Um diese Materialien vollständig zu kennzeichnen, ist es wesentlich, einige Mittel zur Definition und Bestimmung ihrer Molekulargewichte und der Molekulargewichtverteilungen zur Verfügung zu haben. Es ist korrekter, den Ausdruck relative Molekularmasse statt Molekulargewicht zu verwenden, jedoch wird der letztgenannte Ausdruck in der Polymertechnologie häufiger verwendet. Es ist nicht immer praktisch, Molekulargewichtsverteilungen zu bestimmen. Jedoch wird es eine immer üblichere Praxis, chromatografische Verfahren zu verwenden. Daher wird zum Ausdrücken der Molekülgröße eher auf die Mittelwerte des Molekulargewichts Bezug genommen.

Mittelwerte des Molekulargewichts

Wenn wir eine einfache Molekulargewichtsverteilung betrachten, die den Gewichtsanteil (wi) von Molekülen mit einer relativen Molekülmasse (Mi) aufweisen, ist es möglich, mehrere verwendbare Mittelwerte zu definieren. Die Bildung des Mittelwerts, die auf der Basis der Anzahl der Moleküle (Ni) einer speziellen Größe (Mi) vorgenommen wird, ergibt das zahlengemittelte Molekulargewicht
n = SNi Mi/S Ni
Eine wichtige Konsequenz dieser Definition ist die, daß das zahlengemittelte Molekulargewicht 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 irgendeiner Weise bestimmt werden kann, dann n leicht berechnet werden kann. Das ist die Basis von kolligativen Eigenschaftsmessungen.
Die Mittelwertbildung auf der Basis der Gewichtsfraktionen (Wi) von Molekülen einer gegebenen Masse (Mi) führt zur Definition der gewichtsgemittelten Molekulargewichte
w = S Wi Ni/S Wi = S Ni Mi²/S Ni Mi
w ist ein brauchbareres Mittel zum Ausdrücken von Molekulargewichten von Polymeren als n, da es solche Eigenschaften, wie Schmelzviskosität und mechanische Eigenschaften der Polymeren deutlicher wiedergibt, weshalb es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

C. Quantitative Analyse für quaternäre Ammoniumverbindungen

Zum Beispiel kann die Menge der quaternären Ammoniumverbindung, wie etwa von Di-(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid (DHTDMAC), die auf dem Tissue-Papier zurückgehalten wird, durch Lösungsmittelextraktion des DHTDMAC mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende anionische/kationische Titration unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator bestimmt werden.
Diese Methoden sind beispielhaft und sind nicht dazu gedacht, andere Methoden auszuschließen, die zur Bestimmung der Gehalte spezieller Bestandteile, die von dem Tissue-Papier zurückgehalten werden, verwendbar sein können.
Die folgenden Beispiele erläutern die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung und sind nicht zur Beschränkung derselben gedacht.

BEISPIELE

Der Zweck dieser Beispiele ist die Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung, um in wirksamer Weise festes und weiches gekrepptes Tissue-Papier zu produzieren. Für diese Erläuterung wird eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab verwendet, um gekrepptes Tissue-Papier sowohl mit als auch ohne Einverleibung der Merkmale der vorliegenden Erfindung herzustellen.

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel erläutert ein Verfahren, bei welchem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Fourdrinier im Pilotmaßstab eingesetzt wird.
Eine wässerige Aufschlämmung von NSK mit einer Konsistenz von etwa 3% wird durch Verwendung einer üblichen Aufschlußvorrichtung hergestellt und wird durch eine Papierstoffleitung zum Stoffauflaufkasten des Fourdrinier geführt.
Um dem endgültigen Produkt eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen, wird eine 1%ige Dispersion von National Starch C-BOND 1000® hergestellt und zu der NSK-Papierstoffleitung in einer Geschwindigkeit zugesetzt, die ausreicht, um 1% Co-BOND 1000®, bezogen auf das Trockengewicht der NSK-Fasern, zu liefern. Die Absorption des Harzes zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit wird verbessert, indem die behandelte Aufschlämmung durch einen Inline-Mischer geschickt wird.
Die NSK-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe mit Weißwasser auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Unter Verwendung einer üblichen Aufschlußvorrichtung wird eine wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern mit etwa 3 Gew.-% hergestellt.
Der Eukalyptus wird durch eine Papierstoffleitung geführt, wo die Bestandteile der krepp-erleichternden Zusammensetzung zugesetzt werden.
Zuerst wird die Carboxymethylzellulose zugesetzt. Die Carboxymethylzellulose wird zuerst in Wasser gelöst und auf einen Lösungsgehalt von 1 Gew.-% verdünnt. Es wird Hercules CMC-7MT® verwendet, um die CMC-Lösung herzustellen. Die wässerige Lösung von CMC wird zur wässerigen Aufschlämmung der Eukalyptus- Fasern mit einer Geschwindigkeit von 0,25% CMC, bezogen auf das Gewicht der trockenen Eukalyptus-Fasern, zugesetzt. Die wässerige Aufschlämmung der Eukalyptus-Fasern gelangt durch eine Zentrifugen-Papierstoffpumpe, um die Verteilung der CMC zu unterstützen.
Die Bindungsinhibitor-Zusammensetzung wird als nächstes zugesetzt. Die Bindungsinhibitor-Zusammensetzung ist Di-Talg-dimethylammoniummethylsulfat (DTDMAMS). Vorgewärmtes DTDMAMS, 77ºC (170ºF) wird zuerst in Wasser aufgeschlämmt, das durch Vorheizen auf 77ºC (170ºF) konditioniert worden war. Während der Zugabe des DTDMAMS wird das Wasser gerührt, um die Dispergierung zu unterstützen. Die Konzentration der entstehenden DTDMAMS-Dispersion beträgt 1 Gew.-% und die Dispersion wird zu der Eukalyptus-Papierstoffleitung mit einer Rate von 0,375 Gew.-% DTDMAMS, bezogen auf das Trockengewicht der Eukalyptus- Fasern, zugesetzt. Die Absorption des DTDMAMS an dem Eukalyptus wird verbessert, indem die Aufschlämmung durch einen Inline-Mixer geführt wird.
Als nächstes wird kationische Stärke zugesetzt. Es wird RediBOND 5320®, eine vordispergierte Form von Wachsmaisstärke, verwendet. Die Stärkedispersion wird zuerst auf eine Konzentration von 1% Feststoffen verdünnt und wird zu der sich weiterbewegenden Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern in einer Menge von 0,625 Gew.-% kationischer Stärke, bezogen auf das Trockengewicht der Eukalyptus-Fasern, zugesetzt.
Die Eukalyptus-Aufschlämmung gelangt zu der zweiten Flügelpumpe, wo sie mit Weißwasser auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt wird.
Die Aufschlämmungen von NSK und Eukalyptus werden zu einem Mehrkanal- Stoffauflaufkasten geführt, der in geeigneter Weise mit Schichtblättern ausgestattet ist, um die Ströme als getrennte Schichten zu halten, bis die Abgabe auf ein sich bewegendes Fourdrinier-Sieb erfolgt. Es wird ein Stoffauflaufkasten mit drei Kammern verwendet. Die Eukalyptus-Aufschlämmung, die 80% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enthält, wird zu Kammern geführt, die in die jeweils beiden äußeren Schichten münden, wogegen die NSK-Aufschlämmung, die 20% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enhält, zu einer Kammer geführt wird, die in eine Schichte zwischen den beiden Eukalyptus-Schichten mündet. Die Aufschlämmungen von NSK und Eukalyptus werden am Auslaß des Stoffauflaufkastens zu einer Verbund-Aufschlämmung vereinigt.
Die Verbund-Aufschlämmung wird auf das sich bewegende Fourdrinier-Sieb entlassen und wird mit Unterstützung eines Deflektors und von Vakuum-Kästen entwässert.
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein Gewebe für gemusterte Formgebung mit einer 5-Fach-Satinbindungs-Konfiguration mit 3,3 Monofilamenten pro Millimeter in Maschinenrichtung und 3,0 Monofilamenten pro Millimeter quer zur Maschinenrichtung (84 Monofilamente pro Inch in Maschinenrichtung und 76 Monofilamente pro Inch quer zur Maschinenrichtung) und etwa 36% Überkreuzungsfläche übertragen.
Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstütztes Ablaufen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat.
Während die gemusterte Bahn in Kontakt mit dem gemusterten formenden Gewebe steht, wird sie durch Luftdurchblasen bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 62 Gew.-% vorgetrocknet.
Die halbtrockene Bahn wird dann mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der eine 0,125%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol enthält, an die Oberfläche eines Yankee-Trockners angeklebt. Der Krepp-Klebstoff wird mit einer Geschwindigkeit von 0,1% Klebstoff-Feststoffen, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn, auf die Yankee-Oberfläche abgegeben.
Die Faserkonsistenz wird auf etwa 96% angehoben, bevor die Bahn von dem Yankee mit einer Abziehklinge abgekreppt wird.
Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 20º und ist in bezug auf den Yankee-Trockner so angeordnet, daß sie einen Auftreffwinkel von etwa 76 Grad ergibt.
Die Prozente Krepp werden auf etwa 12% eingestellt, indem der Yankee- Trockner mit etwa 244 Metern pro Minute (800 fpm, Fuß pro Minute) betrieben wird, während die trockene Bahn mit einer Geschwindigkeit von 216 Metern pro Minute (704 fpm) zu einer Rolle aufgewickelt wird.
Die Bahn wird zu einem dreischichtigen einlagigen gekreppten musterverdichteten Tissue-Papierprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 29 g/m² (18 lb pro 3000 ft²) verarbeitet.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Dieses Vergleichsbeispiel erläutert ein Vergleichsverfahren, bei welchem die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht Anwendung finden. Dieses Verfahren wird durch die folgenden Schritte erläutert:
Zuerst wird eine wässerige Aufschlämmung von NSK mit etwa 3% Konsistenz hergestellt, indem ein übliches Aufschlußgerät verwendet wird, und diese Aufschlämmung wird durch eine Papierstoffleitung in Richtung zum Stoffauflaufkasten des Fourdrinier geführt.
Um dem fertigen Produkt temporäre Naßfestigkeit zu verleihen, wird eine 1%ige Dispersion von National Starch Co-BOND 1000® hergestellt und zu der NSK- Papierstoffleitung in einer ausreichenden Geschwindigkeit zugesetzt, um 1% Co- BOND 1000®, bezogen auf das Trockengewicht der NSK-Fasern, zu liefern. Die Absorption des Harzes zur Bewirkung von temporärer Naßfestigkeit wird verbessert, indem die behandelte Aufschlämmung durch einen Inline-Mischer geführt wird.
Die NSK-Aufschlämmung wird mit Weißwasser auf eine Konsistenz von 0,2% an der Flügelpumpe verdünnt.
Eine wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern mit etwa 3 Gew.-% wird unter Verwendung eines üblichen Aufschlußgeräts hergestellt.
Der Eukalyptus wird durch eine Papierstoffleitung zu einer anderen Flügelpumpe geführt, wo er mit Weißwasser auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt wird.
Die Aufschlämmungen von NSK und Eukalyptus werden zu einem Mehrkanal- Stoffauflaufkasten geführt, der geeigneterweise mit Schichtblättern ausgestattet ist, um die Ströme als getrennte Schichten zu halten, bis die Abgabe auf ein sich bewegendes Fourdrinier-Sieb erfolgt. Es wird ein Stoffauflaufkasten mit drei Kammern verwendet. Die Eukalyptus-Aufschlämmung, die 80% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enthält, wird zu Kammern geführt, die jeweils in die beiden äußeren Schichten münden, wogegen die NSK-Aufschlämmung, die 20% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enthält, zu einer Kammer geführt wird, die in eine Schichte zwischen den beiden Eukalyptus-Schichten mündet. Die NSK- und Eukalyptus-Aufschlämmungen werden am Auslaß des Stoffauflaufkastens zu einer Verbund-Aufschlämmung vereinigt.
Die Verbund-Aufschlämmung wird auf das sich bewegende Fourdrinier-Sieb abgegeben und wird mit Unterstützung durch einen Deflektor und Vakuum-Kästen entwässert.
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein musterbildendes Textilmaterial mit einer 5-Fach-Satinbindungs-Konfiguration mit 3,3 Monofilamenten pro Millimeter in Maschinenrichtung und 3,0 Monofilamenten pro Millimeter quer zur Maschinenrichtung (84 Monofilamente pro Inch in Maschinenrichtung und 76 Monofilamente pro Inch quer zur Maschinenrichtung) und etwa 36% Überkreuzungsfläche übertragen.
Die weitere Entwässerung wird durch vakuumunterstütztes Ablaufen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat.
Während die gemusterte Bahn in Kontakt mit dem gemusterten formenden Gewebe steht, wird sie durch Luftdurchblasen bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 62 Gew.-% vorgetrocknet.
Die halbtrockene Bahn wird dann mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der eine 0,125%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol enthält, an die Oberfläche eines Yankee-Trockners angeklebt. Der Krepp-Klebstoff wird mit einer Geschwindigkeit von 0,1% Klebstoff-Feststoffen, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn, an die Yankee-Oberfläche abgegeben.
Die Faserkonsistenz wird auf etwa 96% angehoben, bevor die Bahn von dem Yankee 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 sie einen Auftreffwinkel von etwa 81 Grad ergibt.
Die Prozente Krepp werden auf etwa 18% eingestellt, indem der Yankee- Trockner mit etwa 244 Metern pro Minute (800 fpm, Fuß pro Minute) betrieben wird, wobei die trockene Bahn mit einer Geschwindigkeit von 201 Metern pro Minute (656 fpm) zu einer Rolle aufgewickelt wird.
Die Bahn wird zu einem dreischichtigen einlagigen gekreppten musterverdichteten Tissue-Papierprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 29 g/m² (18 lb pro 3000 ft²) verarbeitet.
Sowohl das Beispiel 1 als auch das Vergleichsbeispiel 1 ergeben eine Bahnzugspannung in einem akzeptablen Bereich, um Verwindungen und Flattern der Bahn durch niedrige Zugspannung oder Reißen wegen hoher Zugspannung zu verhindern. Zur Bestätigung der Vorteile des Produkts von Beispiel 1 und des Verfahrens im Vergleich zu jenen von Vergleichsbeispiel 1 wurde die Bahn von Beispiel 1 mit einer Wickelgeschwindigkeit hergestellt, die um 6% schneller war, und wurde anhand einer Bewertung durch geschulte Prüfer als weicher bewertet.

Claims

1. Ein weiches gekrepptes Tissue-Papier, welches enthält:

a) Papiermacherfasern; und

b) eine krepp-erleichternde Zusammensetzung, welche enthält:

i) zu 0,02 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen Bindungsinhibitor, wobei der genannte Bindungsinhibitor eine quaternäre Ammoniumverbindung ist;

ii) zu 0,02 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylcellulose; und

iii) zu 0,05 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke.

2. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1, in welchem der genannte Bindungsinhibitor in einem Gewichtsverhältnis, bezogen auf die Carboxymethylcellulose, von 1 : 5 bis 5 : 1, vorzugsweise von 1 : 2 bis 2 : 1, vorliegt.

3. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1 oder 2, in welchem die genannten Papiermacherfasern eine Mischung aus Hartholzfasern und Weichholzfasern umfassen, wobei die genannten Hartholzfasern mindestens 50% und die genannten Weichholzfasern mindestens 10% der genannten Papiermacherfasern ausmachen, wobei die Weichholzfasern vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern und die Hartholzfasern vorzugsweise Eukalyptus-Kraft-Fasern enthalten.

4. Das Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das genannte Tissue-Papier mindestens zwei übereinanderliegende Schichten umfaßt, eine innere Schichte und mindestens eine äußere Schichte, die an der genannten inneren Schichte anliegt, wobei vorzugsweise das genannte Tissue-Papier drei übereinanderliegende Schichten umfaßt, eine innere Schichte und zwei äußere Schichten, wobei die genannte innere Schichte zwischen zwei genannten äußeren Schichten angeordnet ist.

5. Das Tissue-Papier nach Anspruch 4, in welchem die genannte innere Schichte Weichholzfasern mit einer größeren mittleren Länge als mindestens 2,0 mm und die genannten äußeren Schichten Hartholzfasern mit einer mittleren Länge von weniger als 1,0 mm umfassen.

6. Das Tissue-Papier nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die krepperleichternde Zusammensetzung in mindestens einer der genannten äußeren Schichten enthalten ist, vorzugsweise die krepp-erleichternde Zusammensetzung in beiden genannten äußeren Schichten enthalten ist.

7. Das Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das genannte gekreppte Tissue-Papier musterverdichtetes Papier ist.

8. Das Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in welchem die quaternäre Ammoniumverbindung die Formel

(R&sub1;)4-m - N&spplus; - (R2)mX&supmin;

hat, worin m für 1 bis 3 steht;

jedes R&sub1; eine C&sub1;-C&sub8;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise C&sub1;-C&sub3;-Alkyl, am bevorzugtesten Methyl, bedeutet;

jedes R&sub2; eine C&sub9;-C&sub4;&sub1;-Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl, bedeutet; und

X&supmin; ein beliebiges weichmacherkompatibles Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat, ist.

9. Das Tissue-Papier nach Anspruch 8, in welchem die quaternäre Ammoniumverbindung Di-(hydrierter)-Talg-dimethylammoniumchlorid oder Di- (hydrierter)-Talg-dimethylammoniummethylsulfat ist.

10. Das Tissue-Papier nach Anspruch 8, in welchem der Substituent R&sub2; von pflanzlichen Ölquellen stammt.

11. Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in welchem die Carboxymethylcellulose ein Molkulargewicht im Bereich von 90.000 bis 700.000 und einen Substitutionsgrad im Bereich von 0,3 bis 1,4 hat.

12. Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem die kationische Stärke einen Substitutionsgrad im Bereich von 0,3 bis 1,4 hat.

13. Ein Verfahren zur Herstellung von weichem gekreppten Tissue-Papier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches folgende Schritte umfaßt:

a) Bilden einer wässerigen Aufschlämmung von Papiermacherfasern;

b) Zusetzen einer krepp-erleichternden Zusammensetzung, welche enthält:

i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen Bindungsinhibitor;

ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylcellulose; und

iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke,

wobei der genannte Bindungsinhibitor in einem Verhältnis, bezogen auf die Carboxymethylcellulose, von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt;

c) Ablegen der Papiermacherfasern auf einer löchrigen Oberfläche, sodaß das überschüssige Wasser, das zur Bildung der Dispersion verwendet wurde, entfernt wird und eine embryonale Bahn gebildet wird;

d) Übertragen der embryonalen Bahn auf eine Trägeroberfläche, auf welcher sich die Wasserabtrennung unter Bildung einer halbtrockenen Bahn fortsetzt, wobei die genannte Trägeroberfläche aus der Gruppe, die aus Papiermacherfilzen und formgebenden Geweben besteht, ausgewählt ist;

e) Übertragen der halbtrockenen Bahn auf die Oberfläche eines Yankee- Trockners, auf welcher die Trocknung fortgesetzt wird, bis die Bahn einen im wesentlichen trockenen Zustand erreicht;

f) Abnehmen der getrockneten Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Krepp-Klinge; und

g) Aufwickeln der gekreppten Bahn auf einer Rolle.