DE69715445T2

DE69715445T2 - Verfahren zum modifizieren von zellstoff aus rücklaufzeitungen

Info

Publication number: DE69715445T2
Application number: DE69715445T
Authority: DE
Inventors: Chiehlung Hsu; Noorali Lakhani
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: ID22899A; IL129601A; CA2270424A1; AU732870B2; EP0941385B1; CN1389625A; KR20000069112A; CO4920182A1; IL129601A0; CN1246901A; WO1998023813A1; HK1052731A1; AU5454398A; EP0941385A1; DE69715445D1; ES2183222T3; BR9715009A; JP2001510511A; AR010648A1

Description

Bei typischen Papierherstellungsverfahren besteht eine allgemeine Wechselbeziehung zwischen der Grobheit der Fasern und der Weichheit oder dem Griff des resultierenden Papierproduktes.
Kostspielige hochqualitative Fasern, wie beispielsweise gebleichte Kraftzellstoffasern aus nördlichem Nadelholz, sind fein, biegsam und werden verwendet, um weiche wünschenswerte Tissueprodukte herzustellen. Im Gegensatz dazu liefert der mechanische Aufschluß von Nadelhölzern grobe, steife Fasern mit hoher Ausbeute, die typischerweise verwendet werden, um Zeitungsdruckpapier herzustellen.
Zeitungen enthalten ein Übergewicht an groben Fasern mit hoher Ausbeute, typischerweise Fasern aus Steinholzschliff (SGW), thermomechanischem Zellstoff (TMP) und/oder chemisch-thermomechanischem (CTMP) Zellstoff. Derartige grobe Fasern für Zeitungsdruckpapier werden im allgemeinen in starkem Maß gemahlen, um Brüche und eine Fibrillierung hervorzurufen, die beim Verleihen einer Festigkeit beim resultierenden Zeitungsdruckpapier unterstützen. Ein derartiges Mahlen verändert den Entwässerungsgrad der groben Faser von Fasern mit "hohem" Entwässerungsgrad zu Fasern mit "niedrigem" Entwässerungsgrad. Wenn derartige gemahlene, grobe mechanisch aufgeschlossene Fasern mit hoher Ausbeute beim Verfahren zur Tissueherstellung eingesetzt wurden, war der resultierende Bogen nicht weich und daher als ein Tissueprodukt viel weniger erwünscht.
Eine jüngste eingehende Diskussion der Beziehung zwischen der Weichheit des Tissue und der Grobheit der Fasern ist im CA-A-2076615 enthalten. Versuche zur Herstellung von weichen Hygienepapierprodukten für Tissue oder Handtücher aus einer Mehrheit von groben Fasern mit hoher Ausbeute, wie beispielsweise CTMP-, TMP- oder SGW-Zellstoff, waren nicht erfolgreich. Gleichfalls war die Herstellung von weichen Tissue- und Handtuchprodukten durch Wiederverwerten von alten Zeitungen nicht sehr erfolgreich, teilweise, weil die vorherrschenden Fasern im Zeitungsdruckpapier oder in alten Zeitungen grobe Fasern mit hoher Ausbeute und niedrigem Entwässerungsgrad sind, ebenso wie wegen des relativ hohen Niveaus an Feinfasern bzw. Feinstoffen, die in derartigen Zeitungen vorgefunden werden.
Weitere komplizierende Faktoren bei der Herstellung von weichen Tissue- und Handtuchprodukten aus wiederverwerteten Zeitungen sind Probleme beim Betrieb der Papiermaschine infolge einer schlechten Entwässerung der Fasern mit niedrigem Entwässerungsgrad und Problemen mit Feinfasern bzw. Feinstoffen und anderen Substanzen, die sich im Wassersystem der Papiermaschine (Rücklaufwasser) ansammeln. Diese Materialien machen es schwierig, den Tissuebogen vom Trockenzylinder einer Selbstabnahmepapiermaschine zu kreppen und erfordert daher das Betreiben der Papiermaschine bei Bedingungen, die eine maximale Weichheit nicht begünstigen.
Aus dem WO-A-96/00811 ist ein Verfahren zum Modifizieren von grobem Zellstoff mit hoher Ausbeute zu einem Zellstoff bekannt, der zur Herstellung weicher Tissueprodukte geeignet ist. Es wird offenbart, daß der grobe Zellstoff typischerweise in Zeitungsdruckpapier vorgefunden wird. Er wird modifziert, um weiche Tissueprodukte herzustellen, indem bestimmte Arten von Verunreinigungen zurückgehalten werden, die typischerweise in altem Zeitungsdruckpapier oder in den Fasern vorgefunden werden, und indem die verunreinigten Fasern spezifischen Enzymbehandlungen unterworfen werden, vorzugsweise während die Fasern in Wasser und einem oberflächenaktiven Mittel gequollen werden. Aus der weiteren Offenbarung scheint es besonders wichtig zu sein, daß die Öle der Druckfarben in einer bestimmten Menge innerhalb des zu modifizierenden Zellstoffes enthalten sind. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist der Zusatz von Enzymen.
Das WO-A-95/10661 befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung von weichen Papieren mit einem verbesserten Griff. Die weichen Papiere mit einem besonders angenehmen Griff werden durch Zusatz eines spezifischen Weichmachers während der Herstellung von wäßrigen Suspensionen von quaternären Fettsäuretriethanolaminestersalzen der Formel erhalten, wie sie beschrieben wird. Sogar sehr kritische alte Tissuepapiere können mit einem angenehmen weichen Griff geliefert werden. Aus dem WO-A-95/10661 ist kein Waschschritt bekannt, um dem alten Zellstoff einen angenehmen weichen Griff zu verleihen; im Gegensatz dazu wird jedoch eine andere Lösung verwendet, um zu jenem weichen Tissuepapier zu gelangen.
Das GB-A-1535001 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Rückgewinnung von Material aus Altpapier. Dieses Dokument nutzt das Prinzip der selektiven Flotation für das Ausscheiden von Druckfarbenteilchen und anderen organischen Substanzen. Es wird dargelegt, daß Seifen genutzt werden, spezifisch jene Seifen, die Alkalisalze von Fettsäuren enthalten. Nach der Flotation wird die Fasersuspension gewaschen, um Feinfasern bzw. Faserfeinstoffe zu entfernen. Das Verfahren ist zur Herstellung von Tissuepapieren geeignet.
Aus dem US-A-4668339 ist ein Verfahren für das trockene Deinking von sekundären Faserquellen bekannt. Entsprechend diesem Deinking-Verfahren wird zuerst eine druckfarbenaufweisende Sekundärfaserquelle des Eintrags mechanisch in einem im wesentlichen trockenen Zustand zerfasert, wodurch im wesentlichen einzelne Fasern und Feinfasern bzw. Feinstoffe erzeugt werden, und zweitens werden die Feinfasern bzw. Feinstoffe von den Fasern getrennt. Die Trennung kann beispielsweise durch Sieben durch ein Sieb erfolgen. Es wird bevorzugt, daß kein zusätzliches Wasser vorhanden oder zu der zu zerfasernden Sekundärfaserquelle zugesetzt wird. Das ist der Fall, weil die Fasern und die Feinfasern bzw. Feinstoffe von der Zerfaserung zum Zusammenballen neigen oder aneinanderhaften, während der Wassergehalt zunimmt.
Es besteht eine lange empfundene und nicht erfüllte Forderung nach einem weichen Papierprodukt aus groben Fasern mit hoher Ausbeute aus wiederverwerteten Zeitungen. Es besteht ebenfalls eine Forderung nach einem wirtschaftlichen und praktischen Verfahren zur Behandlung von groben Fasern mit hoher Ausbeute aus wiederverwerteten Zeitungen, so daß sie zur Herstellung von weichen Papierprodukten geeignet sind. Diese Forderung erstreckt sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Behandlung von Zeitungen/Zeitungsdruckpapierfasern, so daß sie zur Herstellung von weichen Papierprodukten ebenso wie von weichen Papierprodukten, die derartige behandelte Fasern enthalten, geeignet sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 beschrieben wird, betrifft die vorangehend beschriebenen Forderungen, indem ein Verfahren zum Modifizieren von grobem Zellstoff mit hoher Ausbeute aus wiederverwerteten Zeitungen zu Zellstoffen bereitgestellt wird, die zur Herstellung von weichen Tissueprodukten geeignet sind. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ein grober Zellstoff mit hoher Ausbeute und niedrigem Entwässerungsgrad, wie er in Zeitungsdruckpapier (d. h., Zeitungen) vorgefunden wird, modifiziert werden, um weiche Tissueprodukte herzustellen, indem der Zellstoff gewaschen wird, um den Anteil der Feinfasern bzw. Feinstoffe im Zellstoff zu verringern, und indem der Zellstoff mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelt wird, während er in die Papiermaschine eingebracht wird.
Das Verfahren zum Modifizieren von Zellstoff aus Zeitungen enthält die folgenden Schritte: (a) Aufschließen von Zeitungen in Wasser unter Rühren, um einen Stoffbrei herzustellen, wobei der Zellstoff aus Zeitungen einen durchschnittlichen Gehalt an Feinstoffen von mehr als etwa 40% und einen Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 250 aufweist; (b) Waschen des Zellstoffes, wodurch der Gehalt an Feinstteilchen auf weniger als etwa 35% verringert wird und der Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 300 erhöht wird; (c) Einführen des behandelten Zellstoffes mit einer Papierherstellungskonsistenz in einen Stoffauflaufkasten einer Papierherstellungsmaschine; (d) Zugeben von etwa 0,025% bis etwa 1,5% eines oberflächenaktiven Mittels oder einer Kombination aus oberflächenaktiven Mittlen zum behandelten Zellstoff in der Papiermaschine. Der behandelte Zellstoff kann genutzt werden, um Hygienepapierprodukte herzustellen.
Das oberflächenaktive Mittel kann aus einer Mischung von nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln bestehen. Das oberflächenaktive Mittel kann dem behandelten Zellstoff in einer Menge von etwa 0,025% bis etwa 1,5% zugesetzt werden, basierend auf dem Gewicht der trockenen Faser. Beispielsweise kann das oberflächenaktive Mittel dem behandelten Zellstoff in einer Menge von etwa 0,025% bis etwa 0,75% zugesetzt werden, basierend auf dem Gewicht der trockenen Faser. Der behandelte Zellstoff kann in die Papiermaschine mit einer Papierherstellungskonsistenz im Bereich zwischen etwa 1,0% und etwa 0,01% eingebracht werden.
Die vorliegende Erfindung schließt das vorangehend beschriebene Verfahren ein, bei dem das Hygienepapierprodukt, das bei Verwendung des behandelten Zellstoffes hergestellt wird, ein Tissuepapier ist, das mit einem Flächengewicht zwischen 12 und 60 g/m² (7 und 35 Pfund per Ries (Ream) (pounds per ream)) hergestellt wird. Das Hygienepapierprodukt kann ebenfalls eine Papierserviette sein, die mit einem Flächengewicht zwischen 12 und 60 g/m² (7 und 35 Pfund pro Ries) hergestellt wird. Das Hygienepapierprodukt kann ebenfalls ein Papierhandtuch sein, das mit einem Flächengewicht zwischen 20 und 70 g/m² (12 und 40 Pfund pro Ries (Ream) (pounds per ream)) hergestellt wird.
Allgemein gesagt, der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen kann aus Cellulosefasern bestehen, von denen mindestens 80% grobe Fasern sind, die eine Kajaani- Grobheit von mehr als 17 Milligramm pro 100 Meter aufweisen. Beispielsweise kann der Zellstoff aus Cellulosefasern bestehen, von denen mindestens 80% grobe Fasern sind, die eine Kajaani-Grobheit von mehr als 20 Milligramm pro 100 Meter aufweisen.
Der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen kann einen durchschnittlichen Gehalt an Feinstoffen von mehr als etwa 45% vor der Behandlung aufweisen. Beispielsweise kann der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen einen durchschnittlichen Gehalt an Feinstoffen von mehr als etwa 46% vor der Behandlung aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen einen durchschnittlichen Gehalt an Feinstoffen von mehr als etwa 48% vor der Behandlung aufweisen.
Der Zellstoff auf wiederverwerteten Zeitungen kann einen Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 200 vor der Behandlung aufweisen. Beispielsweise kann der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen einen Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 170 vor der Behandlung aufweisen. Als weiteres Beispiel kann der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen einen Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 150 vor der Behandlung aufweisen.
Entsprechend der Erfindung wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Gehalt an Feinstoffen auf weniger als etwa 35% verringert wird. Beispielsweise wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Gehalt an Feinstoffen auf weniger als etwa 30% verringert wird. Als weiteres Beispiel wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Gehalt an Feinstoffen auf weniger als etwa 29% verringert wird.
In einem Aspekt der Erfindung wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 350 erhöht wird. Beispielsweise wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 360 erhöht wird. Als weiteres Beispiel wird der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen gewaschen, so daß der Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 370 erhöht wird.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Allgemein gesagt, die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Behandeln von Zellstoff aus groben Fasern mit hoher Ausbeute aus wiederverwerteten Zeitungen bereit, der ein relativ hohes Niveau an Feinstoffen enthält und einen relativ niedrigen Canadian Standard Freeness zeigt. Entsprechend der Erfindung kann dieser Zellstoff von relativ niedriger Qualität so behandelt werden, daß er eingesetzt werden kann, um weiche Papierprodukte herzustellen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen modifiziert werden kann, um sehr weiche Tissueprodukte mit Produktqualitäten herzustellen, die mit Tissueprodukten vergleichbar sind, die aus teueren gebleichten Kraftzellstoffasern aus nördlichem Nadelholz hergestellt wurden. Allgemein gesagt, besteht der Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen aus groben Fasern mit hoher Ausbeute (d. h., Fasern, die durch vorherrschend mechanische Trennung der Holzfasern hergestellt werden, und die typischerweise mindestens 80 Gew.-% des Ausgangsmaterials enthalten). Diese Zellulosefasern enthalten Fasern von hoher Grobheit, die eine Grobheit von mehr als 17 mg/100 Meter aufweisen. Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen enthält typischerweise Feinstoffe auf einem Niveau von mehr als etwa 40% und zeigt einen CSF von weniger als etwa 300. Ein Zellstoff von derartiger niedriger Qualität kann verwendet werden, um weiche Tissueprodukte herzustellen, wenn er mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung behandelt wird, das das Waschen des Zellstoffes, so daß der Gehalt an Feinfasern bzw. Feinstoffen auf weniger als etwa 35% herabgesetzt und der CSF auf mehr als etwa 350 erhöht wird, und danach das Behandeln des Zellstoffs mit einem oberflächenaktiven Mittel einschließt, das die Weichheit der resultierenden Papierprodukte verbessert.
Allgemein gesagt, die wiederverwerteten Zeitungen werden bei Anwendung konventioneller Verfahren aufgeschlossen. Spezielle Deinking-Verfahren und/oder Faserreinigungs- oder -vorbehandlungsverfahren werden jedoch in Betracht gezogen.
Beispielsweise können die wiederverwerteten Zeitungen mit einer Konsistenz von zwischen etwa 3% und 18% und bei einer Temperatur zwischen etwa 37,7ºC und 82,2ºC (100ºF und 180ºF) aufgeschlämmt werden. Daran kann sich das Regulieren des pH-Wertes und das Verringern der Temperatur des Stoffbreis auf eine Temperatur und einen pH-Wert anschließen, die für das Öffnen und Quellen der Fasern geeignet sind. Der pH-Wert des Stoffbreis kann weniger als etwa 8 betragen (obgleich alkalische Bedingungen zur Anwendung gebracht werden können). Wünschenswerterweise kann der pH-Wert zwischen etwa 4 und 7 liegen und eine Temperatur unterhalb etwa 65ºC (150ºF) und vorzugsweise oberhalb etwa 37,7ºC (100ºF) vorhanden sein.
Nachdem der Stoffbrei aufgeschlossen ist, wird der Stoffbrei auf eine Konsistenz von etwa 15% bis etwa 35% entwässert. Eine Vorrichtung für die Durchführung des "Entwässerungs"vorganges, wie er hierin in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, kann von der Voith-Sulzer Paper Technology, Appleton, Wisconsin, erhalten werden. Weitere geeignete Vorrichtungen werden den Fachleuten bekannt sein.
Nachdem der Zellstoff entwässert ist, kann er zerbröckelt werden, uni die Größe der zerbröckelten Fasern zu steuern. Allgemein gesagt, das Zerbröckeln ist normalerweise bei Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen nicht erforderlich. Eine Vorrichtung für das Durchführen des "Zerbröcklungs"-vorganges, wie er hierin in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, kann von der Scott Equipment Company, New Prague, MN, erhalten werden. Weitere geeignete Vorrichtungen werden den Fachleuten bekannt sein.
Das Verfahren zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung, wenn man mit den verwendeten Zeitungen beginnt, besteht im allgemeinen aus dem: (1) Aufschließen der Zeitungen durch Aufschlämmen der Zeitungen in Wasser unter Rühren; (2) Waschen des Zellstoffes, um die Feinfasern bzw. Feinstoffe zu entfernen und den Entwässerungsgrad anzuheben; (3) Behandeln des verwendeten Stoffbreis aus Zeitungen mit einem oberflächenaktiven Mittel, wie beispielsweise einem nichtionischen, kationischen oder anionischen oberflächenaktiven Mittel oder einer Kombination derartiger oberflächenaktiver Mittel; und (4) Nutzen des aufgeschlämmten, mit dem oberflächenaktiven Mittel behandelten Zellstoffes als Teil des Mahlgutes in einem Herstellungsverfahren für Hygienepapier.
Das Aufschlämmen wird in mehreren Stufen durchgeführt, beginnend mit dem Aufschlämmen des Zeitungsdruckpapiers oder alter Zeitungen bei einer Konsistenz von zwischen etwa 3% und 18%, vorzugsweise bei einer Temperatur des Stoffbreis oberhalb etwa 37,7ºC (100ºF), und Halten dieses auf einer erhöhten Temperatur über mindestens 15 Minuten. Danach erfolgt das Verringern der Temperatur des Stoffbreis auf eine Temperatur. Wünschenswerterwiese wird der Zellstoff bei einem pH-Wert von 4 bis 7 und einer Temperatur von unterhalb etwa 60ºC (140ºF) und vorzugsweise erhöht auf oberhalb etwa 37,7ºC (100ºF) gehalten.
Wünschenswerterweise umfaßt der Aufschlußvorgang das Aufschließen der alten Zeitungen mit 6 bis 9% Konsistenz und bei einer erhöhten Temperatur innerhalb eines Bereiches von etwa 37,7ºC bis 82,2ºC (100ºF bis 180ºF). Die Aufschlußzeit kann sich von 15 bis 60 Minuten bewegen. Der Stoffbrei wird danach auf 37,7ºC bis 65ºC (100ºF bis 150ºF) abgekühlt und zu einer Aufnahmebütte/Mischbütte transportiert, wo der pH-Wert auf einen pH-Wert zwischen 4 und 7 reguliert werden kann und gestattet wird, daß er sich wünschenswerterweise über etwa 30 Minuten absetzen kann.
Der Zellstoff wird danach gewaschen, um die Feinstoffe zu entfernen und den Entwässerungsgrad zu erhöhen. Konventionelle Waschverfahren können zur Anwendung gebracht werden.
Nach dem Waschschritt wird ein oberflächenaktives Mittel und/oder eine Mischung von nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln den Zellstoffasern aus wiederverwerteten Zeitungen zugesetzt, während sich die Fasern im Stoffauflaufkasten einer Papiermaschine befinden. Es ist wünschenswert, das oberflächenaktive Mittel mit einer Mengenleistung von etwa 0,025% bis etwa 1,5%, basierend auf dem Trockengewicht der Fasern, dem Zellstoff zuzusetzen, während er sich mit einer Papierherstellungskonsistenz im Stoffauflaufkasten bzw. Kopfkasten (oder der Maschinenbütte) befindet, und danach ein Papierprodukt aus dem Zellstoff herzustellen.
Der Zellstoff ist danach für das Papierherstellungsverfahren bereit. Ein zusätzliches Sieben ist nicht erforderlich, obgleich ein Sieben und/oder eine Zentrifugalreinigung praktiziert werden können, um große Verunreinigungen zu entfernen, wie beispielsweise Büroklammern, um die Papiermaschine zu schützen. Wahlweise kann das ungehindert schwimmende und aufgelöste Material auf dem Siebtuch der Papiermaschine ausgewaschen und aus dem Rücklaufwasser der Papiermaschine entfernt werden, indem ein Flotationsschritt für das Entfernen von Verunreinigungen aus dem Rücklaufwasser der Papiermaschine genutzt wird. Das kann erfolgen, indem ein einseitiges Sieb (Sidehill-Sieb) und Druckluft-Flotationsverfahren, wie beispielsweise ein Krofta-Klärapparat, zur Anwendung kommen, um das Rücklaufwasser für eine Wiederverwendung in der Papiermaschine zu klären.

OBERFLÄCHENAKTIVES MITTEL

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein oberflächenaktives Mittel dem Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen mit einem Gehalt an Feinstoffen von weniger als etwa 35% und einem Canadian Standard Freeness von mehr als etwa 300 zugesetzt.
Während viele Arten von oberflächenaktiven Mitteln und Kombinationen von oberflächenaktiven Mitteln nützlich sind (beispielsweise nichtionische, kationische, anionische oberflächenaktive Mittel und Mischungen), scheint eine Kombination von nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln die wünschenswertesten Niveaus der Verbesserung des Griffes zu liefern. Beispiele für nichtionische oberflächenaktive Mittel schließen beispielsweise nichtionische oberflächenaktive Mittel ein, die als D1600® von der High Point Chemical Corp. verfügbar sind. D1600® ist ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel aus alkoxylierter Fettsäure, das speziell für das Flotations-Deinking von Zeitungsdruckpapier entwickelt wurde. Weitere nichtionische oberflächenaktive Mittel könnten eingesetzt werden, wie beispielsweise: Alkylphenylether des Polyethylenglycols, beispielsweise die Tergitol® Serie von oberflächenaktiven Mitteln der Union Carbide; Alkylphenolethylenoxid-Kondensationsprodukte, beispielsweise die Igepal® Serie von oberflächenaktiven Mitteln der Rhone Poulenc, Incorporated; Arylalkylpolyetheralkohol, beispielsweise die Triton® X 400 Serie von oberflächenaktiven Mitteln der Rohm and Haas, wie beispielswe Triton X-100. Weitere geeignete nichtionische oberflächenaktive Mittel schließen die oberflächenaktiven Mittel der ORLENE® Serie der Calgon Corporation ein, wie beispielsweise ORLENE® 1070, 1071, 1084 und 1060. In bestimmten Fällen kann ein anionisches oberflächenaktives Mittel eingesetzt werden. Beispiele für anionische oberflächenaktive Mittel sind: Ammonium- oder Natriumsalze eines sulfatierten Ethoxylates, abgeleitet vom linearen primären Alkohol mit 12 bis 14 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Alfonic® 1412A oder 1412S von Vista; und sulfonierte Naphthalenformaldehydkondensate (beispielsweise Tamol® SN von Rohm and Haas).
Beispiele für kationische oberflächenaktive Mittel schließen Verbindungen ein, wie beispielsweise: Amasoft® 16-7 und Sapamine® P von CIBA-GEIGY; Quaker® 2001 von Quaker Chemicals; und Cyanatex® von Amercian Cyanamid.
Weitere geeignete oberflächenaktive Mittel schließen konventionelle bindungsvermindernde Mittel ein, die Mischungen von nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln sein können. Mustermaterialien schließen ein, sind aber nicht darauf beschränkt: AROSURF® PA-801 und VARISOFT® C-6001, erhältlich von der Witco Corp.; und Berocell®, erhältlich von der EKA NOBEL.
Obgleich die Erfinder nicht auf eine spezielle Theorie der Funktionsweise festgelegt werden sollten, glaubt man, daß das Entfernen von Feinstoffen und anderen Komponenten des Zellstoffs (z. B. kleine Schwebstoffteilchen), die die Tendenz zeigen, den Entwässerungsgrad der Zellstoffprobe zu verringern, dabei hilft, weichere Papierprodukte herzustellen. Außerdem liefern die Feinstoffe und die kleinen Schwebstoffteilchen im allgemeinen eine große Oberfläche, die dazu neigt, oberflächenaktive Mittel einzuschließen oder einzufangen, die in der Papiermaschine zugegeben werden, um die Weichheit zu verbessern. Das Entfernen eines derartigen Materials mit großer Oberfläche neigt dazu, daß weichere Papierprodukte aus einem noch weiteren Grund dadurch hergestellt werden, daß mehr vom oberflächenaktiven Mittel mit der Faser im Zellstoff eher als mit den Feinstoffen und/oder Schwebstoffteilchen mit großer Oberfläche zusammenwirkt. Aus diesen Gründen scheint der Waschschritt in Verbindung mit dem Zusetzen eines oberflächenaktiven Mittels in der Papiermaschine eine Synergie zu liefern, die eine größere Weichheit erzeugt, als sie anderenfalls erreicht werden könnte.
Entsprechend der Erfindung wird ein oberflächenaktives Mittel und/oder eine Mischung von nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln dem Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen zugesetzt, während sich der Zellstoff im Stoffauflaufkasten einer Papiermaschine befindet, um die Weichheit des resultierenden Papierproduktes zu verbessern. Es ist wünschenswert, daß den Fasern von etwa 0,025% bis etwa 1,5%, basierend auf dem Trockengewicht der Fasern, zugesetzt werden, während sie sich mit einer Papierherstellungskonsistenz im Stoffauflaufkasten (oder der Maschinenbütte) befinden, und daß danach ein Papierprodukt aus den Fasern hergestellt wird.
Wie es vorangehend diskutiert wird, basiert die vorliegende Erfindung auf der Entdeckung, daß durch Entfernen von Feinstoffen und Komponenten des Zellstoffs mit einer großen Oberfläche, die oberflächenaktive Mittel einschließen oder einfangen, die die Weichheit des Papierproduktes verbessern, der mit einem derartigen oberflächenaktiven Mittel behandelte Zellstoff eine erhöhte Weichheit aufweist, wenn er zu weichen Papierprodukten (beispielsweise Tissue- und Handtuchprodukte) geformt wird. Die Weichheit ist für Tissueprodukte schwer zu messen oder zu quantifizieren, weil die Weichheit typischerweise durch den Griff wahrgenommen wird, der durch die Glattheit und andere Oberflächeneigenschaften zusätzlich zur Bauschigkeit des Bogens beeinflußt wird. Griffversuche wurden entwickelt, und die hierin vorgelegten Griffdaten wurden im allgemeinen in Übereinstimmung mit dem folgenden Versuch erhalten:

GRIFFVERSUCH

BEREICH

Mehrere unterschiedliche leichte trockene Krepptissueprodukte für eine Verwendung als Standards wurden gekauft oder wurden aus kommerziell erhältlichem Zellstoff von unterschiedlichen Qualitäten für das Bewirken einer Weichheit bei Tissueprodukten hergestellt. Diese Tissueprodukte wurden verwendet, um eine zahlenmäßige Weichheitsskala zu definieren. Der Weichheit eines jeden Tissuestandards wurde ein Zahlenwert zugeordnet.
Das weichste Produkt, das aus dem kommerziell erhältlichen Zellstoff hergestellt wurde, erhielt einen Griffwert von 86 und war ein leichtes trockenes Krepptissueprodukt, das mit 50% Kraftzellstoffasern aus nördlichem Nadelholz Irving und 50% Eukalyptus-Kraftzellstoff Santa Fe hergestellt wurde. Das härteste Produkt für eine Verwendung als Standards wurde mit 100% gebleichtem chemischthermomechanischem Zellstoff aus Nadelholz (SWCTMP) hergstellt und erhielt einen Griffwert von 20 auf der Skala. Andere leichte trockene Krepptissueproben für eine Verwendung als Standards beim Definieren der "Griffweichheits"-Skala und mit Weichheitsqualitäten zwischen dem weichesten und dem härtesten Tissuestandard wurden aus unterschiedlichem Zellstoff oder Zellstoffmischungen hergestellt und erhielten Griffweichheitswerte zwischen 20 und 86. Die eingesetzten Zellstoffe werden in den folgenden Paragraphen weiter beschrieben. Verfahren zur Tissueherstellung, anders als das Verfahren für leichtes trockenes Krepp, und andere Zellstoffasern als jene, die für die Herstellung der Standards eingesetzt werden, können Tissueprodukte außerhalb der Griffweichheitsskala zwischen 20 und 86 herstellen, die durch die hierin beschriebenen Tissuestandards definiert wird. Für den Zweck des Bewirkens der Verbesserung der Weichheit, die mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, ist der vorangehend definierte Griffweichheitsbereich von 20 bis 86 für leichte trockene Kreppprodukte genau und ausreichend für Vergleichszwecke. Fasern aus wiederverwertetem Zeitungsdruckpapier gemäß der vorliegenden Erfindung könnten Tissueprodukte mit Weichheitswerten von mehr als 86 herstellen, wenn sie bei einem anderen Verfahren zur Tissueherstellung eingesetzt werden, wie beispielsweise dem Durchströmverfahren, oder wenn sie mit anderen Fasern gemischt werden.

ZELLSTOFFE FÜR DIE HERSTELLUNG VON GRIFF-STANDARDS

(a) Gebleichter chemisch-thermomechanischer Zellstoff aus Nadelholz (SWCTMP) (Sorte Temcell 500/80) mit einem Canadian Standard Freeness (CSF) von 500 und einem ISO- Weißgrad von 80 wurde aus Schwarzlichtenholz und Balsamtannenholz hergestellt. Das Aufschließen erfolgte durch eine Vorbehandlung mit Natriumsulfit und einem Mahlen unter Druck, gefolgt vom alkalischen Bleichen mit Peroxid bis zu einem ISO-Weißgrad von 80º. Die Kajaani-Grobheit der Fasern war gleich 27,8 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 1,7 mm.
(b) Gebleichter Kraftzellstoff aus nördlichem Nadelholz (NSWK) (Sorte Pictou 100/0-100% Nadelholz) wurde aus Schwarzlichtenholz und Balsamtannenholz hergestellt. Das Aufschließen erfolgte nach dem Kraft-Verfahren bis zu Kappa# = 28, gefolgt vom CEoDED-Bleichen bis zu einem ISO- Weißgrad von 88º. Die Kajaani-Grobheit war gleich 14,3 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 2,2 mm.
(c) Gebleichte wiederverwertete Fasern (RF) wurden aus sortiertem gemischtem Büroabfall hergestellt, der bis zu einem CSF von 550 aufgeschlossen, gesiebt, gereinigt und gewaschen wurde, gefolgt vom Bleichen mit Natriumhypochlorit bis zu einem ISO-Weißgrad von 80º. Die Kajaani-Grobheit war gleich 12,2 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 7,2 mm.
(d) Gebleichter Eukalyptus-Kraftzellstoff (BEK) (Sorte Santa Fe, frei von elementarem Chlor) wurde aus Eucalyptus Globulus hergestellt, der bis zu einem Kappa# = 12 nach dem Kraft-Verfahren aufgeschlossen wurde, gefolgt vom ODEoD- Bleichen bis zu einem ISO-Weißgrad von 89º. Die Kajaani- Grobheit war gleich 6,8 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 0,85 mm.
(e) Gebleichter Kraftzellstoff aus südlichem Nadelholz (SSWK) (Scott Mobile Kiefer) wurde aus Loblolly- und Gelbkiefern hergestellt und bis zu einem Kappa# = 26 aufgeschlossen, gefolgt vom CEHED-Bleichen bis zu einem ISO-Weißgrad von 86º. Die Kajaani-Grobheit war gleich 27,8 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 2,6 mm.
(f) Gebleichter chemisch-thermomechanischer Zellstoff aus Laubholz (HWCTMP) (Sorte Millar Western 450/83/100) mit einem Canadian Standard Freeness (CSF) von 450 und einem ISO-Weißgrad von 83 wurde aus Zitterespen hergestellt. Das Aufschließen erfolgte durch eine Vorbehandlung mit alkalischem Peroxid und einem Mahlen unter Druck, gefolgt von einem alkalischen Bleichen mit Peroxid. Die Kajaani- Grobheit der Fasern war gleich 13,8 mg/100 Meter, und die gewichtsmittlere Faserlänge nach Kajaani betrug 0,85 mm.

VORRICHTUNG

Das Prüfverfahren erfordert keine Vorrichtung. Das Prüfverfahren bringt die nachfolgend beschriebenen Verfahrensweisen und Materialien zur Anwendung, um Tissueproben zu bewerten, wobei eine Kommission von zehn oder mehr Personen eingesetzt wird und die Weichheit der Proben auf der Weichheitsskala bei Verwendung der Produktstandards mit bekannten Werten auf der Weichheitsskala eingeordnet wird. Einige Proben wurden von einem beglaubigten Prüfer bei Verwendung der Produktstandards mit bekannten Werten auf der Weichheitsskala geprüft. Die Ergebnisse des beglaubigten Prüfers werden ausgewiesen, wo er anstelle einer Prüfkommission eingesetzt wurde.

PROBENHERSTELLUNG

1. Fünf Proben, die von der Kommission der Bewerter (Sachverständigen) geprüft werden sollen, sollten ausgewählt werden.
2. Berechnen der Anzahl der Probekissen und Kissen der Standardproben, die für die Prüfkommission der Sachverständigen für jedes hinsichlich Weichheit zu bewertende Produkt erforderlich sind, wobei die folgende Gleichung zur Anwendung kommt:
erforderliche Kissen (je Produkt) = (x - 1) · (y)
x = Anzahl der zu prüfenden Produkte
y = Anzahl der Personen in der Prüfkommission.
3. Eine Rolle des Probetissues ist wahllos für jedes zu bewertende Produkt auszuwählen, und die ersten wenigen Lagen sind wegzuwerfen (um den Leim loszuwerden, der das Ende bindet).
Von jeder Rolle des zu prüfenden Produktes sind Probekissen herzustellen. Jedes Kissen sollte vier Lagen dick sein und aus einer kontinuierlichen Tissueprobe hergestellt werden, die vier Lagen lang ist. Jedes Kissen wird wie folgt hergestellt: die Probe, die vier Lagen lang ist, wird zuerst in der Hälfte gefaltet. Das führt zu einer Probe mit doppelter Dicke, die zwei Lagen lang ist. Die Probe mit doppelter Dicke wird danach wiederum in der Hälfte gefaltet, um ein Probekissen mit einer Länge von einer Lage und mit vier Lagen Dicke herzustellen. Das Falten sollte so erfolgen, daß die äußere Fläche der Lagen, wenn sie auf der Tissuerolle war, zur äußeren Fläche des Kissens wird. Wenn ein zu prüfendes Produkt "zweiseitig" ist, d. h., wenn es unterschiedliche Oberflächeneigenschaften auf der äußeren Fläche der Lage gegenüber der Fläche aufweist, die zum Inneren der Rolle hin liegt, dann sollte das Produkt zweimal geprüft werden, einmal mit der zur Außenseite der Rolle hin liegenden Fläche als der äußeren Fläche des Probekissens, und ebenfalls sollte es mit einem separaten hergestellten Probekissen geprüft werden, bei dem das Falten dazu führt, daß die zur Innenseite der Rolle hin liegende Lagenfläche zur äußeren Fläche des Probekissens wird.
5. Zusammenstellen der erforderlichen Anzahl von Kissen von jedem Produkt bei Verwendung der Formel im vorhergehenden Paragraphen 2. Wenn mehr als eine Rolle eines Produktes erforderlich ist, um die erforderliche Anzahl von Kissen herzustellen, dann ist es wichtig, daß die Stapel der Kissen mit dem Produkt von jeder der Rollen unregelmäßig verteilt werden. Jedes Kissen ist mit einem Chargenkode in der oberen linken Ecke (auf der Falte) zu kodieren.
6. Auswählen von drei Standards, die von der Kommission als Bezugsproben verwendet werden, aus den Standardtissues wie folgt:
Auswählen der gröbsten zu bewertenden Probe und Vergleichen dieser mit den Probekissen des Standardtissues und Auswählen eines niedrigeren Standards, der etwas gröber ist als die gröbste Probe.
Auswählen der weichsten Probe des zu bewertenden Produktes und Auswählen eines Kissens des Standardtissues, das etwas höher (weicher) ist als die weichste zu bewertende Probe.
Auswählen eines dritten Standards, der annähernd in die Mitte des ausgewählten niedrigeren und höheren Standards fällt.
Die drei ausgewählten Kissen des Standardtissues werden für die Kommission zu den Bezugsproben für den Griff und definieren den weichsten, gröbsten und mittleren Bereich.
7. Die Bezugsproben für den Griff vergleichen den Weichheitsbereich der von der Kommission bewerteten Produkte. Für eine größere Genauigkeit sollten die ausgewählten höchsten und niedrigsten Bezugsproben annähernd 30 Punkte auf der Griff-Weichheit-Skala auseinander sein. Die mittlere Bezugsprobe sollte acht oder mehr Punkte von der niedrigeren und höheren Bezugsprobe entfernt sein.

AUSWAHL UND UNTERWEISUNG DER MITGLIEDER DER KOMMISSION

1. Auswählen einer Kommission von etwa 10 Personen, die die gleiche Anzahl von männlichen und weiblichen Mitgliedern aufweist, und mit Abweichungen beim Alter.
2. Sichern, daß die Mitglieder der Kommission die Unterweisungen verstehen und, wenn erforderlich, Durchführen eines "Probebetriebes".
3. Die Kommissionen sollten an einen ruhigen Ort gebracht werden.

PRÜFVERFAHREN

1. Beginnen des Weichheitsversuches, indem die folgenden Standardinstruktionen gelesen werden.

STANDARDINSTRUKTIONEN

Diese Instruktionen sollen von jedem Mitglied der Kommission vor dem Beginn des Verfahrens des Weichheitsversuches gelesen werden.

a. Zweck

"Der Zweck dieses Verfahrens ist das Vergleichen der Weichheit von Toilettentissueproben."

b. Verfahren

"Sie werden zwei Probekissen des Toilettentissues auf einmal erhalten. Die zwei sind miteinander zu vergleichen, wobei Sie Ihre dominierende Hand benutzen sollen, und es ist der Vergleich vorzunehmen, indem Sie jede Probe mit Ihrer dominierenden Hand angreifen. Sie können auf die Proben schlagen, sie biegen oder niederdrücken, wie Sie es für richtig halten, um Ihre Beurteilung vorzunehmen."

c. "Erste Entscheidung"

Nach dem Angreifen eines jeden der zwei Probekissen des Paares werden Sie gebeten, sich zu entscheiden, welche Probe weicher ist.

d. "Zweite Entscheidung"

Der Grad des Unterschiedes bei der Weichheit zwischen den zwei Kissen ist bei Verwendung der folgenden Einstufung zu bewerten:
Die Skala benutzt ungerade Zahlen 1, 3, 5, 7, 9. Sie können gerade Zahlen verwenden, wenn Sie glauben, daß die aufgelisteten Zahlen nicht vollständig den Unterschied zwischen den zwei Produkten verkörpern. EINSTUFUNGSSKALA DER KOMMISSION
Die Zahlen auf der Einstufungsskala werden wie folgt definiert:
1. Kein Unterschied.
3. Ein sehr kleiner Unterschied, nicht überzeugend, man könnte ihn übersehen.
5. Kleiner Unterschied, bei der Beurteilung überzeugend.
7. Mittlerer Unterschied, leicht nachzuweisen, überzeugend.
9. Sehr großer Unterschied, sehr leicht nachzuweisen, bemerkenswert.

e. Eichung

"Bevor wir beginnen, will ich Ihnen ein Beispiel des weichesten Standards vorlegen, der für einen Vergleich verwendet werden soll, und ein Probekissen des am wenigsten weichen Produktes (gröbster Standard). Bitte greifen Sie beide an. Der Unterschied hinsichtlich der Weichheit, den Sie zwischen den zwei Standardbezugsproben empfinden, werden Sie auf der Definitionsskala als 9 bewerten." (Die 9 auf der Bewertungsskala ist das Äquivalent zur Anzahl der Griffpunkte auf der Weichheitsskala zwischen der höheren und der niedrigeren Bezugsprobe, die für die Kommission beim Schritt 6. ausgewählt wurden.)

f. Reaktion der Teilnehmer

"Haben Sie irgendwelche Fragen betreffs des Prüfverfahrens?"

g. Rückversicherung

"Schließlich, quälen Sie sich nicht zu lange mit jeder Entscheidung. Ihre Meinung ist so gut wie die irgendeines anderen. Es gibt keine richtigen oder falschen Antworten!"
2. Legen Sie jede Kombination von Probenkissen und Bezugskissen einem jeden Mitglied der Kommission vor und bitten Sie sie, die bevorzugte Probe auszuwählen und den Unterschied bei Verwendung der Bewertungsskala für die Weichheit von 1 bis 9 danach einzuordnen. Jedes Mitglied der Kommission sollte die Paare in unregelmäßiger Reihenfolge erhalten, um Folgefehler zu vermeiden.
3. Festhalten der Ergebnisse eines jeden Paares als XYn. Darin ist X der bevorzugte Probenkode, Y ist der nicht bevorzugte Probenkode, und n ist der Skalenwert (1 bis 9).

Datenanalyse

Die paarweisen Vergleichsergebnisse werden behandelt, als ob sie zu einer Verhältnisskala gehören. Die Definition einer Verhältnisskala wird wie folgt vorgelegt: Eine Skala ist eine Verhältnisskala, wenn diese Skala bei positiven linearen Umwandlungen der Form y = x, a > 0 unveränderlich ist.
Die Datenpaare und die Verhältnisgewichte für die "n" Anzahl von Kissen werden in eine Quadratmatrix A der folgenden Form eingegeben.
Darin sind 0i die einzelnen Proben, und Wi sind die Skalenwerte (Verhältnisgewichte) für jedes Paar.
Für Quadratmatrizes dieses Typs existiert die folgende Eigenschaft
AW = MW
Darin sind W = (W&sub1;, W&sub2;, ... Wn). Der Gewichtsvektor W ist der Eigenvektor der Matrix A, der ihrem Eigenwert n entspricht. Saaty (siehe Saaty, T. L., "Ein Einteilungsverfahren für Prioritäten in hierarchischen Strukturen", Journal of Mathematical Psychology, 15, 234- 281 (1977) und Saaty, T. L., "Fuzzy-Messen von Reihen", Journal of Cybernetics, 4 (4), 53-61 (1974)) zeigte, daß, um den Eigenvektor W aus den eingeschätzten Gewichten herauszuziehen, das Ermitteln des größten Eigenwertes von A (λ max) erforderlich ist. Ein Computerprogramm, um nach X max und W aufzulösen, wird in McConnell, Wes, "Produktentwicklung bei Verwendung von Fuzzi-Reihen", INDA Tenth Technical Symposium, Seite 55-72, 17. bis 19. November 1982, vorgelegt. Der resultierende Eigenvektor W ist die beste Schätzungsverhältnisskala der paarweisen Eingaben. Indem man den Logarithmus eines jeden Elementes in diesem Vektor nimmt, erzeugt man die vertrautere gleiche Intervallskala, bei der die Abstände zwischen den Objekten linear sind. Die Standardweichheitswerte werden grafisch über den eingeschätzten gleichen Intervallskalenwerten dargestellt, und die unbekannten Proben erhalten Zahlenwerte durch Interpolation.
Die mittlere und Standardabweichung der Standardweichheitswerte einer jeden unbekannten Probe werden aus den berechneten Standardweichheitswerten für alle Mitglieder der Kommission berechnet. Wenn irgendein Wert eines einzelnen Mitgliedes der Kommission außerhalb der 2 Standardabweichungen vom Mittelwert fällt, wird jener Wert ausgesondert, und die mittlere und die Standardabweichung werden nachgerechnet. Der Mittelwert der Standardweichheitswerte mit keinerlei Werten außerhalb der 2 Standardabweichungen vom Mittelwert ist der Standardgriffweichheitswert für jene unbekannte Probe. GRIFFWEICHHEITSKALA

Zugfestigkeit

Die hierin angegebenen Werte der Zugfestigkeit für Tissuepapierprodukte werden mittels eines Reißlängenversuches (TAPPI Prüfverfahren Nr. T494om-88) bei Anwendung einer Probenspannweite von 5,08 cm und einer Geschwindigkeit des Querkopfes von 5,08 cm/Minute gemessen. Typischerweise weichen die Tissuefestigkeiten in der Herstellungsrichtung gegenüber der Querrichtung des Bogens ab. Ebenfalls variiert das Flächengewicht der Tissueproben, was die Zugfestigkeit beeinflußt. Um die Zugfestigkeiten von verschiedenen Tissueproben besser zu vergleichen, ist es wichtig, die Unterschiede beim Flächengewicht der Proben und die Unterschiede der Zugfestigkeit in der Herstellungsrichtung auszugleichen. Der Ausgleich wird erreicht, indem eine "Flächengewichts- und richtungsabhängig normalisierte Zugfestigkeit" berechnet wird, die hierin nachfolgend als "Normalisierte Zugfestigkeit" oder "NTS" berechnet wird. Die NTS wird als der Quotient berechnet, der durch Teilen des Flächengewichtes in die Quadratwurzel des Produktes der Zugfestigkeiten in der Herstellungsrichtung und in der Querrichtung erhalten wird. Die Berechnungen der Zugfestigkeit, die hinsichtlich der Unterschiede beim Flächengewicht und der Herstellungsrichtung normalisiert wurden, wurden für bessere Vergleiche von Tissueproben ausgedacht. Die Zugfestigkeiten werden in sowohl der Herstellungsrichtung als auch der Querrichtung gemessen, und das Flächengewicht für die Tissueprobe wird entsprechend dem TAPPI Prüfverfahren Nr. T410om-88 gemessen. Wenn englische Meßeinheiten verwendet werden, wird die Zugfestigkeit in Unzen pro Zoll und die Flächenmasse in Pfund pro Ries (2880 Quadratfuß) gemessen. Wenn in metrischen Einheiten berechnet wird, wird die Zugfestigkeit in Gramm pro 2,54 Zentimeter gemessen, und das Flächengewicht wird in Gramm pro Quadratmeter gemessen. Es sollte beachtet werden, daß die metrischen Einheiten nicht reine metrische Einheiten sind, weil die für das Prüfen der Zugfestigkeit verwendete Prüfvorrichtung so eingerichtet ist, daß sie eine Probe in Zoll schneidet, und dementsprechend ergeben sich die metrischen Einheiten in Gramm pro 2,54 Zentimeter. Bei Verwendung der Abkürzungen MDT für die Zugfestigkeit in der Herstellungsrichtung, CDT für die Zugfestigkeit in der Querrichtung und BW für das Flächengewicht ist die mathematische Berechnung der nach dem Flächengewicht und richtungsabhängig normalisierten Zugfestigkeit (NTS) die folgende:
NTS = (MDT · CDT)1/2/BW
NTS in englischen Einheiten = 0,060 · der NTS in den vorangehend definierten metrischen Einheiten.

FEINFASERN BZW. FEINSTOFFE

Das Niveau der Feinfasern bzw. Feinstoffe in einer Zellstoffprobe basiert auf einer Ermittlung der Faserlänge oder Teilchenlänge. Die "durchschnittliche Faserlänge" betrifft eine gewichtsmittlere Länge der Zellstoffasern, die bei Benutzung eines Kajaani-Faseranalysators Modell Nr. FS-100 ermittelt wird, der von der Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland, erhältlich ist. Entsprechend dem Prüfverfahren wird eine Zellstoffprobe mit einer aufweichenden Flüssigkeit behandelt, um zu sichern, daß keine Faserbündel oder Schäben vorhanden sind. Jede Zellstoffprobe wird in heißem Wasser zersetzt und bis zu einer Lösung von annähernd 0,001% verdünnt. Einzelne Versuchsproben werden in Mengen von annähernd 50 bis 100 ml aus der verdünnten Lösung gezogen, wenn bei Anwendung des genormten Faseranalyseprüfverfahrens nach Kajaani geprüft, wird. Die gewichtsmittlere Faserlänge kann mittels der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:
(xi·ni)/n
worin sind k = maximale Faserlänge
xi = Faserlänge
ni = Anzahl der Fasern mit der Länge xi
n = Gesamtanzahl der gemessenen Fasern
"Zellstoff mit einer niedrigen durchschnittlichen Faserlänge" betrifft Zellstoff und Nebenprodukte der Papierherstellungsverfahren, die eine bedeutende Menge an kurzen Fasern und Nichtfaserteilchen enthalten. In vielen Fällen kann es schwierig sein, daß diese Materialien Papierbogen bilden und relativ dichte undurchlässige Papierbogen oder Vliesstoffbahnen liefern können. Zellstoffe mit einer niedrigen durchschnittlichen Faserlänge können eine durchschnittliche Faserlänge von weniger als etwa 1,2 mm aufweisen, ermittelt mittels eines optischen Faseranalysators, wie beispielsweise eines Faseranalysators Kajaani Modell Nr. FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland). Beispielsweise können Zellstoffe mit einer niedrigen durchschnittlichen Faserlänge eine durchschnittliche Faserlänge im Bereich von etwa 0,6 bis 1,2 mm aufweisen. Allgemein gesagt, die meisten der faserigen oder zellulosischen Komponenten des Papierherstellungsbreis können als Zellstoffe mit niedriger durchschnittlicher Faserlänge (kurze Fasern und Nichtfaserteilchen) betrachtet werden. In vielen Fällen können die faserigen oder zellulosischen Komponenten ein Zellstoff mit niedriger durchschnittlicher Faserlänge sein, der mehr als 40 Prozent "Feinstoffe" enthält (d. h., faserartige Teilchen mit einer Länge von etwa 0,2 mm oder weniger), wie sie mittels eines optischen Faseranalysators ermittelt werden, wie beispielsweise eines Faseranalysators Kajaani Modell Nr. FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland).

ENTWÄSSERUNGSGRAD

Der Entwässerungsgrad ist ein Maß der Geschwindigkeit, mit der eine verdünnte Suspension von Zellstoff entwässert werden kann. Der Entwässerungsgrad wurde bei Verwendung eines Canadian Standard Freeness Tester im wesentlichen in Übereinstimmung mit TAOOI T 227 m-58 und CPPA Standard C.1 (1952) gemessen, wobei die Verfahrensweisen für die Proben aus Holzschliff zur Anwendung gebracht wurden. Der Canadian Standard Freeness Tester ist von der Testing Machines, Inc., Amityville, New York, erhältlich.

VERFAHREN ZUR TISSUEHERSTELLUNG

Der gewaschene Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, kann in jedem im allgemeinen bekannten Papierherstellungsverfahren für die Herstellung von weichen, bauschigen Hygienepapierbahnen eingesetzt werden, wie beispielsweise Tissue, Handtücher, Servietten und Gesichtstissue. Viele unterschiedliche Papierherstellungsverfahren sind geeignet, die jene Verfahren einschließen, bei denen die Bahn mittels des Trocknens auf dem Trockenzylinder, des Durchströmtrocknens, des thermischen Trocknens und deren Kombinationen getrocknet wird.
Beispiele für Papierherstellungsverfahren, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung angewandt werden könnten, sind jene Verfahren, über die informiert wird im: US-A-3301746 an Sanford und Mitarbeiter; 3821068 an Shaw; 3812000 an Salvucci und Mitarbeiter; 3994771 an Morgan, Jr. und Mitarbeiter; 4102737 an Morton; 4158594 an Becker und Mitarbeiter; 4440597 an Wells und Mitarbeiter; und 5048589 an Cook und Mitarbeiter.
Das bevorzugte Papierherstellungsverfahren ist im allgemeinen als das Trockenkreppverfahren bekannt. Im allgemeinen schließt das die Verwendung des Papiermahlgutes der vorliegenden Erfindung ein, dem Chemikalien für eine Trockenfestigkeit vorzugsweise zugesetzt werden, um eine Zugfestigkeit zu bewirken, und es können weitere Chemikalien für die Papierherstellung zugesetzt werden. Das Papiermahlgut wird danach aus einer Maschinenbütte gepumpt und fließt zu einem Stoffauflaufkasten, wo das oberflächenaktive Mittel zugegeben wird. Als nächstes fließt das Papiermahlgut durch einen Ausflußschlitz mit einer Konsistenz von 0,1 bis 0,4% auf eine horizontale Fläche eines Langsiebes, durch das Wasser abgezogen wird und eine Bahnbildung erfolgt. Das Siebgewebe wird um eine Brustwalze und mehrere Registerwalzen geführt, danach zu einer Siebumkehrwalze, von der aus es um eine Gautschwalze und mehrere Führungswalzen zurück zur Brustwalze geführt wird. Eine der Walzen wird angetrieben, um das Langsieb anzutreiben. Ein oder mehrere Saugkasten, Ablenkplatten oder Tragflächen können zwischen den Registerwalzen verwendet werden, um die Wasserbeseitigung zu verbessern.
Die nasse Bahn wird auf der oberen Fläche des Langsiebes gebildet und auf einen Filz übertragen, indem die Bahn auf den Filz mittels einer Gautschwalze gepreßt oder der Bogen auf den Filz mittels eines Abnahmeschuhs übertragen wird. Der Filz transportiert die Bahn zu einem Pressensatz. Der Filz bewegt sich danach um eine oder zwei Preßwalzen herum, von denen eine eine Saugwalze sein kann, und wird danach um Führungswalzen geführt und dreht sich zurück zur Gautschwalze. Duschen und Schutzplatten können an verschiedenen Positionen auf der Filzoberfläche eingesetzt werden, um die Bahnaufnahme, das Reinigen und Konditionieren der Filzoberfläche zu unterstützen. Der Pressensatz umfaßt entweder eine einzelne Preßwalze oder eine obere und eine untere Preßwalze. Die Feuchtigkeit wird in der Klemmstelle des Pressensatzes entfernt und in den Filz übertragen.
Die geformte und gepreßte Bahn wird auf die Oberfläche eines sich drehenden Trockenzylinders übertragen, auf den man sich als Einzylindertrockner bezieht. Die Trockenbaugruppe kann ebenfalls eine Heißlufthaube enthalten, die den oberen Abschnitt des Einzylindertrockners umgibt. Die Haube weist Heißluftdüsen auf, die auf die Bahn auftreffen und das Entfernen der Feuchtigkeit unterstützen. Die Haube enthält einen Austritt, um die Luft aus der Haubenkammer zu entfernen, um die Temperatur zu steuern. Die Bahn wird von der Trockenfläche bei Verwendung eines Rakelmessers abgenommen, um die Bahn zu kreppen. Um das Abnehmen der Bahn von der Trockenfläche in einem gesteuerten gleichmäßigen Zustand zu unterstützen, wird ein Kreppklebstoff auf die Einzylinderoberfläche bei Benutzung eines Spritzsystems aufgebracht. Das Spritzsystem ist eine Reihe von Spritzdüsen, die an einem Sammelrohr befestigt sind, das sich über die Breite der Trockneroberfläche erstreckt. Der Kreppklebstoff kann einer der Arten sein, die im allgemeinen bei der Tissuepapierherstellungstechnik zum Einsatz kommen.
Die gekreppte Papierbahn vom Trockenzylinder wird durch eine Klemmstelle geführt, die durch ein Paar Walzen gebildet wird, und sie wird zu einer großen Rolle aufgewickelt, auf die man sich als Stammrolle bezieht. Das Verfahren zur Tissueherstellung, das bei den Beispielen zur Anwendung kommt, kann im allgemeinen als ein leichtes Trockenkreppverfahren charakterisiert werden. Eine 35,6 cm (14 Zoll) breite Pilotanlagenmaschine wurde wie folgt betätigt: Vor der Bildung der Bahn ist das Papiermahlgut in einer Maschinenbütte enthalten, wo Zusatzmittel für eine Trockenfestigkeit, Farbstoffe oder andere chemische Zusatzmittel einverleibt werden. Das Papiermahlgut wird mittels einer Gebläsepumpe geliefert, fließt von einem Stoffauflaufkasten durch einen Ausflußschlitz mit einer Konsistenz von 0,1% bis 0,4% auf die horizontale Fläche eines Langsiebes, durch die Wässer abgezogen wird und die Bildung der Bahn erfolgt. Das Sieb wird um eine Saugbrustwalze herum geführt, die das Entfernen des Wassers und die Bildung der Bahn unterstützt. Das Sieb wird um mehrere Führungswalzen und eine Siebumkehrwalze geführt und zur Brustwalze zurückgeführt. Eine dieser Walzen wird angetrieben, um das Langsieb anzutreiben.
Die nasse Bahn wird auf der oberen Fläche des Langsiebes gebildet und mittels einer Vakuumabnahme auf einen Filz übertragen. Der Filz transportiert den Bogen zu einem Druckwalzensatz. Der Filz bewegt sich um eine Druckwalze, eine Vollgummiwalze, herum und wird um Führungswalzen geführt und dreht sich zur Vakuumabnahme zurück. Die Feuchtigkeit wird in der Klemmstelle der Druckwalze entfernt und in den Filz übertragen.
Die gebildete Bahn wird gepreßt und auf die Oberfläche eines sich drehenden Trockenzylinders übertragen, auf den man sich im allgemeinen als einen Einzylindertrockner bezieht. Die Bahn wird von der Oberfläche des Einzylindertrockners mit einer Bahntrockenheit von zwischen 95% und 96% bei Verwendung eines Rakelmessers abgenommen. Um das Abnehmen der Bahn von der Trockneroberfläche in einem gesteuerten gleichmäßigen Zustand zu unterstützen, wird ein Kreppklebstoff auf die Oberfläche des Einzylindertrockners bei Verwendung einer Spritzdüse aufgebracht. Die bei diesen Beispielen verwendete Klebstoffmischung war eine 70/30-Mischung von 70% Polyvinylalkohol und 30% eines Latex auf Stärkebasis (National Starch Latex 4441).
Die vom Trockenzylinder gekreppte Papierbahn wurde durch eine Klemmstelle geführt, die durch ein Paar Walzen gebildet wird, und sie wurde zu einer Stammrolle von gewünschter Größe für eine Prüfung gewickelt. Die Papiermaschine bildete eine Bahn von 35,6 cm (14 Zoll) Breite und arbeitete mit einer Aufrollgeschwindigkeit von 12,2 bis 15,3 m/Minute (40 bis 50 Fuß/Minute). Alle Proben des trockenen gekreppten Tissue in den Beispielen wurden mit einem Flächengewicht von 17 g/m² (10 Pfund/Ries) und 18 bis 20% Kreppung hergestellt. Die Proben wurden zu einem 2-lagigen Tissue von 34 g/m² (20 Pfund/Ries) für die gesamte Prüfung verarbeitet.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen demonstriert. Alle hierin verwendeten Anteile sind gewichtsbezogen, wenn es nicht anderweitig angegeben werden, und das Fasergewicht basiert auf dem luftgetrockneten Gewicht der Faser, wenn es nicht anderweitig angegeben wird.

BEISPIEL

Ein trockenes, leichtes, gekrepptes Tissueprodukt wurde aus einem Zellstoff hergestellt, der durch Aufschließen von alten Zeitungen erhalten wird. Kontrollproben und Tissueproben wurden hergestellt. Das Tissueprodukt wurde durch Aufschließen mit Wasser über 20 Minuten bei einer Konsistenz von 6%, 65ºC (150ºF) und einem pH-Wert von etwa 7 hergestellt. Der Stoffbrei wurde bei 55ºC (130ºF) über 30 Minuten gehalten und danach in der Hälfte geteilt.
Der erste Teil des Stoffbreis wurd mit einer Leistung von einem Pferdestärke-Tag pro Tonne bei Benutzung einer diskontinuierlichen Kegelmühle gemahlen und danach direkt als Mahlgut für leichtes, trockenes Krepptissue verwendet, wobei die vorangehend beschriebene Papiermaschinenanlage und das Verfahren zur Anwendung gebracht wurden, um ein 2- lagiges Tissue mit einem Flächengewicht von 27 g/m² (16 Pfund/Ries) herzustellen (d. h., 13,5 g/m² pro Lage (8 Pfund/Ries pro Lage)).
Der verbleibende Teil des Stoffbreis wurde auf eine Breikonsistenz von 3% eingestellt und bis zu einer Zielkonsistenz von 5% gewaschen. Dieser Waschschritt verringerte das Niveau der Feinstoffe im Zellstoff und erhöhte den Entwässerungsgrad, wie er nach dem Canadian Standard Freeness Test gemessen wurde.
Der Zellstoff wurde mit einer Leistung von 736 W (eine Pferdestärke)-Tag pro Tonne bei Benutzung einer diskontiunierlichen Kegelmühle gemahlen und danach in eine Papiermaschine mit einer Papierherstellungskonsistenz von annähernd 0,1% eingetragen. Etwa in der Maschinenbütte oder dem Stoffauflaufkasten wurde ein oberflächenaktives Mittel (VARISOFT® C-6001) in den Zellstoff mit Zusatzmengen im Bereich von 0,0% bis 0,4% eingeführt. Der behandelte Zellstoff wurde danach direkt als Mahlgut für leichtes, trockenes Krepptissue bei Benutzung der vorangehend beschriebenen Papierherstellungsanlage und des Verfahrens eingesetzt, um 2-lagiges Tissue mit einem Flächengewicht von 27 g/m² (16 Pfund/Ries) herzustellen (d. h., 13,5 g/m² pro Lage (8 Pfund/Ries pro Lage)).
Die Kontrollprobe und die trockene Krepptissueprobe wurden der Griffprüfung und der Zugprüfung unterworfen. Die Griffversuche wurden im wesentlichen so durchgeführt, wie es vorangehend beschrieben wird, außer daß ein beglaubigter Prüfer und kommerziell verfügbare Bezugsproben anstelle einer Prüfkommission und Bezugsproben aus spezifischen Zellstoffen zum Einsatz kamen. Vier Reihen von Proben wurden mit jeder Zugabemenge (des oberflächenaktiven Mittels) hergestellt. Die für die Griffergebnisse vorgelegte Anzahl verkörpert einen durchschnittlichen Wert der Ergebnisse des Griffversuches für die vier Proben. Die Ergebnisse wurden nicht bei Anwendung der vorangehend beschriebenen verhältnisgewichteten Datenanalyseverfahrensweise analysiert. Die Versuchsergebnisse werden in den Tabellen 1 und 2 vorgelegt. TABELLE 1 - Kontrollprobe (kein Waschen) TABELLE 2

Claims

1. Verfahren zum Modifizieren von Zellstoff aus wiederverwerteten Zeitungen, um den Zellstoff geeignet zur Herstellung von Hygienepapierprodukten zu machen, umfassend:

Aufschlämmen der Zeitungen in Wasser unter Bewegung, um einen Zellstoffbrei herzustellen, wobei der Zellstoff aus den Zeitungen einen durchschnittlichen Feinfasergehalt von mehr als etwa 40% und eine Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 250 aufweist;

Waschen des Zellstoffs, wobei der Feinfasergehalt auf weniger als etwa 35% verringert wird und die Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 300 erhöht wird;

Einführen des behandelten Zellstoffs mit einer Papierherstellungskonsistenz in einen Kopfkasten einer Papierherstellungsmaschine;

Zugabe von etwa 0,025% bis etwa 1,5% eines oberflächenaktiven Mittels oder eine Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln zu dem behandelten Zellstoff in der Papiermaschine.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das oberflächenaktive Mittel oder die Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln ein Gemisch aus nichtionischen und kationischen oberflächenaktiven Mitteln umfasst.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der behandelte Zellstoff bei einer Papierherstellungskonsistenz zwischen etwa 1,0% und etwa 0,01% ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zellstoff Zellulosefasern umfasst, von welchen wenigstens 80% grobe Fasern mit einer Kajaani-Grobheit von mehr als 17 Milligramm pro 100 Meter sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zellstoff aus den Zeitungen vor der Behandlung einen durchschnittlichen Feinfasergehalt von mehr als etwa 45% aufweist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zellstoff aus den Zeitungen vor der Behandlung eine Canadian Standard Freeness von weniger als etwa 200 aufweist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zellstoff aus den Zeitungen gewaschen wird, so dass der Feinfasergehalt auf weniger als etwa 30% verringert wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Zellstoff aus den Zeitungen gewaschen wird, so dass die Canadian Standard Freeness auf mehr als etwa 350 erhöht wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Hygienepapierprodukt ein Tissuepapier ist, hergestellt mit einem Flächengewicht zwischen 12 und 60 g/m² (7 und 35 Pfund per Ream).

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Hygienepapierprodukt eine Papierserviette ist, hergestellt mit einem Flächengewicht zwischen 12 und 60 g/m² (7 und 35 Pfund per Ream).

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Hygienepapierprodukt ein Papierhandtuch ist, hergestellt mit einem Flächengewicht zwischen 20 und 70 g/m² (12 und 40 Pfund per Ream).

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei etwa 0,05% bis etwa 1,5% des oberflächenaktiven Mittels oder eine Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln dem Zellstoff zugegeben wird.