DE69716431T2

DE69716431T2 - Chemisch veredelte papierstruktur mit mannigfaltiger dichte

Info

Publication number: DE69716431T2
Application number: DE69716431T
Authority: DE
Inventors: Brian Melvin; Van Phan; Dennis Trokhan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2017-06-14
Also published as: WO1997047809A1; JPH11513083A; KR20000016661A; DE69716431D1; KR100309585B1; CA2257691A1; BR9709711A; CA2257691C; ZA975333B; EP0910698A1; AU3389297A; ES2185950T3; JP3180916B2; EP0910698B1; ATE226269T1; CN1109161C; AU729714B2; HK1019625A1; CN1229448A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine chemisch verbesserte Papierstruktur, die ein Zellulosesubstrat und einen chemischen Papierherstellungszusatzstoff umfasst. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Papierstruktur, die ein Zellulosesubstrat umfasst, das mindestens zwei Mikroregionen der Dichte oder des Basisgewichts enthält, wobei die chemischen Papierherstellungszusatzstoffe in Ausrichtung mit den Mikroregionen der Papierstruktur eingeschlossen sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Konsumprodukte, wie Toilettenpapier, Handtücher und Gesichtstücher, die aus Zellulosebahnen hergestellt sind, sind ein in der modernen Gesellschaft überall vorhandener Teil. Im allgemeinen müssen diese Produkte gewisse physikalische Schlüsseleigenschaften aufweisen, um als für Konsumenten akzeptabel angesehen zu werden. Während die exakte Mischung von Schlüsseleigenschaften und der absolute Wert der einzelnen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Natur des Produkts variieren wird, sind nichtsdestotrotz die Weichheit, die Nass- und Trockenfestigkeit, die Absorptionsfähigkeit und eine angenehme ästhetische Natur allgemein wünschenswerte Eigenschaften. Die Weichheit ist der Aspekt der Faserbahn, der eine angenehmen taktilen Eindruck hervorruft und gewährleistet, dass das Produkt nicht rau oder scheuernd ist, wenn es die menschliche Haut oder andere empfindliche Oberflächen berührt. Die Festigkeit ist die Fähigkeit der Struktur, seine physikalische Integrität während der Verwendung beizubehalten. Die Absorptionsfähigkeit ist die Eigenschaft der Faserstruktur, die es ihr ermöglicht, mit ihr in Kontakt kommende Fluide in akzeptabler Zeit anzunehmen und zu halten. Die ästhetische Natur bezieht sich auf den psychologisch visuellen Eindruck, der stattfindet, wenn der Konsument das Produkt entweder allein oder im Zusammenhang mit der Umgebung des Produkts betrachtet.
Das gebräuchlichste Verfahren für das Herstellen von Tissueprodukten besteht in einem Nasslegepapierherstellungsverfahren. In einem solchen Verfahren werden zuerst einzelne Fasern in einem wässrigen Brei mit Wasser aufgeschwemmt. Dieser Brei wird dann auf ein foraminiferes Gitter gelegt, um einen großen Teil des Wassers zu entfernen und eine dünne embrionische Bahn mit relativ gleichförmigen Gewicht auszubilden. Diese embrionische Bahn wird dann auf vielen Wegen geformt und/oder getrocknet, um die endgültige Tissuebahn auszubilden. Als Teil dieses Verfahrens wird die geformte und/oder getrocknete Bahn gewöhnlicherweise auf eine Trocknungstrommel geklebt und nachfolgend von der Oberfläche der Trocknungsvorrichtung gekreppt, um ihr die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.
Produkte, die durch viele existierende Nasslegeverfahren hergestellt werden, fallen unter die obige Beschreibung. Beispiele solcher Bahnen, die weich, fest und absorbierend sind, und die mindestens zwei Mikroregionen der Dichte enthalten, kann man im US-Patent US-A-3,301,746, das am 31. Januar 1967 an Lawrence H. Sanford und James B. Sisson erteilt wurde, in der US-A- 3,974,025, die am 10. August 1976 an Peter G. Ayers erteilt wurde, in der US- A-3,994,771, die am 30. November 1976 an George Morgan Jr. und Thomas F. Rich erteilt wurde, in der US-A-4,191,609, die am 4. März 1980 an Paul D. Trokhan erteilt wurde, und in der US-A-4,637,859, die am 20. Januar 1987 an Paul D. Trokhan erteilt wurde, finden. Jedes dieser Papiere ist durch ein sich wiederholendes Muster dichter Gebiete und weniger dichter Gebiete gekennzeichnet. Die dichten Gebiete können entweder diskret oder kontinuierlich sein. Diese dichten Gebiete ergeben sich von einer lokalisierten Komprimierung der Bahn während der Papierherstellung durch erhabene Gebiete eines prägenden Trägerstoffs oder Bandes.
Andere hoch voluminöse, weiche Tissuepapiere sind in der US-A-4,300,981, die am 17. November 1981 an Jerry E. Carstens erteilt wurde, und der US-A- 4,440,597, die am 3. April 1984 an Edward R. Wells und Thomas A. Hensler erteilt wurde, beschrieben.
Chemisch verbesserte Papierstrukturen, die ein Zellulosesubstrat umfassen und die ihnen zugefügte chemisch verbesserte Merkmale aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist das Erzielen eines hoch voluminösen, weichen und absorbierenden Tissuepapiers durch das Vermeiden einer gesamten Komprimierung in Kombination mit der Verwendung von Entbindungsmitteln und elastischen Bindungsmitteln im Papierrohstoff in der US-A- 3,812,000, die am 21. Mai 1974 an J. L. Salvucci, Jr. erteilt wurde, beschrieben.
Chemische Entbinder, wie sie vom oben angegebenen Salvucci in Betracht gezogen werden, und die Theorie ihrer Wirkungsweise sind in der repräsentativen US-A-3,755,220, die am 28. August 1973 an Friemark et al. erteilt wurde, in der US-A-3,844,880, die am 29. Oktober 1974 an Meisel et al. erteilt wurde, und in der US-A-4,158,594, die am 19. Januar 1979 an Becker et al. erteilt wurde, beschrieben.
Tissuepapier wurde auch mit kationischen grenzflächenaktiven Stoffen als auch nicht kationischen grenzflächenaktiven Stoffen, um die Weichheit zu verbessern, behandelt. Siehe beispielsweise die US-A-4,959,125, die am 25. September 1990 an Spendel erteilt wurde, und die US-A-4,940,513, die am 10. Juli 1990 an Spendel erteilt wurde, die Verfahren für das Verbessern der Weichheit eines Tissuepapiers, indem es mit nicht kationischen, vorzugsweise anionogenen grenzflächenaktiven Stoffen behandelt wird, beschreiben.
Es wurde herausgefunden, dass die Weichheit von Tissuepapier, insbesondere von hoch voluminösem in Mustern verdichteten Tissuepapieren, durch die Behandlung mit verschiedenen Mitteln, wie pflanzlichen, tierischen oder synthetischen Ölen und insbesondere mit Polysiloxanmaterialien, die typischerweise als Silikonöle bezeichnet werden, verbessert werden kann. Siehe beispielsweise die US-A-5,059,282, die am 22. Oktober 1991 an Ampulski et al. erteilt wurde. Das Ampulski-Patent beschreibt ein Verfahren für das Hinzufügen einer Polysiloxanverbindung zu einer nassen Tissuebahn (vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen ungefähr 20% und ungefähr 35%). Diese Polysiloxanverbindung verleiht dem Tissuepapier ein seidiges, weiches Aussehen.
Während die oben beschriebenen Verfahren im allgemeinen akzeptable Produkteigenschaften ergeben, so können die Produkteigenschaften weiter verbessert werden. Die Verfahren zur Herstellung aktueller Produkte und möglicherweise verbesserter Produkte leiden an mehreren Nachteilen. Beispielsweise werden die Chemikalien, die verwendet werden, um Tissuebahnen fester zu machen, oft dem flüssigen Brei aus Wasser und Fasern vor dem anfänglichen Ablegen auf dem Formungsgitter hinzugefügt. Das stellt ein relativ gebräuchliches und kosteneffektives Verfahren für das Zugeben von Zusatzstoffen dar. Andere Chemikalien, die die Absorptionsfähigkeit unterstützen oder die Weichheit verbessern, werden häufig jedoch in der sogenannten Nasspartie (wet end) des Tissueherstellungsverfahrens hinzugefügt. Durch die komplexe Natur der einzelnen Chemikalien, die verwendet werden, um die Schlüsseleigenschaften zu erzeugen, üben sie oft aufeinander einen nachteiligen Einfluss aus. Sie können miteinander um die gewünschte Retention der Zellulosefasern konkurrieren als auch Eigenschaften, die den Fasern inhärent sind, zerstören. Beispielsweise reduzieren weich machende Chemikalien oft die natürliche Tendenz der Fasern, sich mit anderen Fasern zu verbinden und sie reduzieren somit die funktionelle Festigkeit der sich ergebenden Bahn. Sowohl das Verfahren als auch das Produkt profitieren davon, wenn die chemischen Papierherstellungszusatzstoffe, die in der Nasspartie eingeführt werden, auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Zusatzstoffe, die in der Nasspartie des Verfahrens hinzugefügt werden, müssen von den Zellulosefasern gehalten werden, wenn die Chemikalien ihre Funktion entfalten sollen. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, dass man Chemikalien verwendet, die eine Ionenladung aufweisen, vorzugsweise eine positive Ionenladung, die von der inhärent negativen Ionenladung der Zellulose angezogen wird. Viele Zusatzstoffe, die die Eigenschaften der Bahn verbessern könnten, sind nicht geladen. Das Einführen solcher Chemikalien in den flüssigen Faserbrei in der Nasspartie des Verfahrens führt zu einer schlechten Retention und verschärft die oben beschriebenen Probleme der gegenseitigen Störung.
Beispiele von Patenten, die Verfahren für das Hinzufügen von Festigkeits- und Weichmacherzusatzstoffen in die Nasspartie des Papierherstellungsverfahrens beschreiben, umfassen die US-A-5,223,096, die am 29. Juni 1993 an Phan und Trokhan erteilt wurde, und die US-A-5,217,576, die am 8. Juni an Phan erteilt wurde. Diese Verfahren der Nasspartie führen typischerweise zu einem gleichförmigen Hinzufügen der Festigkeits- und Weichmachermittel zum Tissuepapier und werden somit die unerwünschte Wechselwirkung zwischen den Chemikalien nicht verhindern.
Ein anderer Nachteil beim Hinzufügen von Chemikalien in der Nasspartie des Verfahrens ist der, dass die Chemikalien, wenn sie gehalten werden, in der Bahn verteilt werden. In vielen Fällen ist es wünschenswert, einen oder mehrere aktive Inhaltsstoffe nur auf die Oberfläche der Bahn aufzubringen. Dies kann beispielsweise bei flüssigen Weichmachern wünschenswert sein. Die Aufbringung nur auf die Oberfläche gewährleistet eine effektive Nutzung des Materials, da Konsumenten nur die Oberfläche berühren. Die Aufbringung auf die Oberfläche verhindert auch eine Wechselwirkung mit anderen Materialien, wie Festigkeitszusatzstoffen, die am besten im Zentrum der Schicht eingeschlossen werden.
Die chemischen Papierherstellungszusatzstoffe können dem Zellulosesubstrat auch nach der Ausbildung der nassen Bahn zugegeben werden. Die chemischen Zusatzstoffe können beispielsweise auf das Zellulosesubstrat aus einer wässrigen chemischen Lösung aufgebracht und dann getrocknet werden, um eine chemisch verbesserte Papierstruktur auszubilden. Unglücklicherweise führen bisherige Verfahren zum Hinzufügen von Chemikalien zu einem Zellulosesubstrat zu einer gleichförmigen oder homogenen Verteilung der Chemikalien auf dem Substrat. Die gleichförmige oder homogene Verteilung der Chemikalien kann viele der Leistungsvorteile, die durch Zellulosesubstrate, die mindestens zwei Mikroregionen der Dichte enthalten, geboten werden, negieren.
Die US-A-5,494,731 beschreibt Tissuepapiere, insbesondere in Mustern verdichtete Tissuepapiere, die eine verbesserte taktilen Einheit der Weichheit aufweisen, wenn sie mit gewissen nicht toxischen, biologisch abbaubaren Weichmachern behandelt werden. Diese Weichmacher werden typischerweise auf die Oberfläche der Tissuepapierbahn in einer nicht gleichförmigen Art, wie in einem Muster von Tropfen aufgebracht. Die US-A-5,494,731 beschreibt weder, noch schlägt sie vor, dass wenn ein in Mustern verdichtetes Tissuepapier verwendet wird, sich das nicht gleichförmige Muster in Ausrichtung mit entweder den Regionen hoher oder niedriger Dichte befinden sollte oder könnte.
Die vorliegende Erfindung überwindet alle oben erwähnten Nachteile und erzeugt die gewünschten zusätzlichen Vorteile. Insbesondere wurde herausgefunden, dass das Hinzufügen von funktionellen Chemikalien in Ausrichtung mit den Mikroregionen des Zellulosesubstrats die Leistungsvorteile des Papiers mit mehreren Regionen maximieren kann. Beispielsweise werden, wie das im Detail später diskutiert werden wird, chemische Weichmacher optimal den Mikroregionen niedriger Dichte der Bahn hinzugefügt, um diese Funktion weiter zu verbessern.
Typischerweise wird die chemische Verbindung auf das Zellulosesubstrat durch Sprühen oder Drucken aufgebracht. Unglücklicherweise ist es schwierig, die chemische Zusammensetzung auf das Substrat in einem präzisen Muster aufzusprühen. Das Drucken der chemischen Zusammensetzung auf das Substrat kann zu einem Muster führen, das eine größere Auflösung und Präzision aufweist, als das mit Sprühen möglich ist, wobei es aber eine Druckwalze erfordert, die erhabene Vorsprünge oder Tiefdrucknäpfchen aufweist. Druckwalzen, die erhabene Vorsprünge und Tiefdruckplatten aufweisen, begrenzen das Muster der aufgebrachten chemischen Zusammensetzung auf das Muster, das den Vorsprüngen der Druckwalze oder den Tiefdruckplatten entspricht, unabhängig davon, welches Muster für ein spezielles Kapillarsubstrat wünschenswert sein kann. Es kann auch sehr schwierig sein, das gedruckte Muster mit den Mikroregionen des Substrats in Ausrichtung zu bringen.
Dieses Problem kann überwunden werden, indem eine Fülle von Druckwalzen und Gravurplatten, jeweils eine für jedes gewünschte Muster, vorgesehen wird. Eine solche Bereitstellung erhöht jedoch die Kosten der Vorrichtung bis zu einem Punkt, an dem es ökonomisch nicht mehr ausführbar ist, eine Druckwalze oder eine Gravurplatte für jedes gewünschte Muster bereit zu stellen, wenn nur ein kurzer Produktionslauf gewünscht wird.
Somit würde es wünschenswert sein, vorbestimmte Mikroregionen des Tissuepapiers, insbesondere hoch voluminöser, in Mustern verdichteter Tissuepapiere durch ein Verfahren chemisch zu verbessern, das: (1) in einem kommerziellen Papierherstellungssystem ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Maschine ausgeführt werden kann; (2) chemische Verbindungen verwendet, die nicht toxisch und umweltverträglich sind; und (3) in einer Art ausgeführt werden kann, in der die gewünschte Zugfestigkeit, Absorptionsfähigkeit und geringe Fusseleigenschaften des Tissuepapiers aufrecht gehalten werden können.
Es ist wichtig, dass durch das Hinzufügen funktioneller Chemikalien in Ausrichtung mit den gewünschten Mikroregionen in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung die gewünschte Funktionseigenschaft verbessert werden kann, ohne andere Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit erhöht werden, ohne die Weichheit negativ zu beeinflussen, oder es kann alternativ die Weichheit verbessert werden, ohne die Zugfestigkeit negativ zu beeinflussen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, weiche, absorbierende Toilettentissuepapierprodukte bereit zu stellen.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, weiche, absorbierende Gesichtstuchpapierprodukte bereit zu stellen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, weiche, absorbierende, Papierhandtuchprodukte bereit zu stellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Papierstruktur, wie eine Tissuebahn, bereit zu stellen, die ein Zellulosesubstrat umfasst, das mindestens zwei Mikroregionen der Dichte enthält, wobei chemische Papierherstellungszusatzstoffe in Ausrichtung mit den Mikroregionen der Papierstruktur eingeschlossen werden.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren bereit zu stellen, um chemische Papierherstellungszusatzstoffe in die Tissuebahn einzuschließen, wobei sie die Weichheit, die Festigkeit, die Absorptionsfähigkeit und den ästhetischen Eindruck oder Kombinationen dieser Eigenschaften verbessern.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren bereit zu stellen, um chemische Papierherstellungszusatzstoffe in Ausrichtung mit den Mikroregionen der Tissuebahn einzuschließen, um die Leistungsvorteile des Papiers mit mehreren Regionen zu maximieren.
Diese und andere Aufgaben werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung gelöst, wie man aus der folgenden detaillierteren Beschreibung sehen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, ist eine chemisch verbesserte Papierstruktur, die ein Zellulosesubstrat, das erste Regionen relativ hoher Dichte und zweite Regionen relativ niedriger Dichte aufweist, umfasst. Die Regionen der relativ hohen Dichte und der relativ niedrigen Dichte sind jeweils in einem nicht zufälligen, sich wiederholenden Muster angeordnet. Ein immobilisierter chemischer Papierherstellungszusatzstoff ist auf den Regionen der relativ niedrigen Dichte angeordnet.
In einer speziell bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Anspruch 2 beschrieben ist, bilden die Regionen einer relativ hohen Dichte ein im wesentlichen kontinuierliches Netzwerk, und die Regionen der relativ niedrigen Dichte sind diskret. In dieser Ausführungsform ist der immobilisierte chemische Papierherstellungszusatzstoff auf den diskreten Regionen niedriger Dichte angeordnet, um die Weichheit und/oder die Absorptionsfähigkeit zu verbessern. Ebenso kann der immobilisierte chemische Papierherstellungszusatzstoff den kontinuierlichen Regionen hoher Dichte zugefügt werden, wenn beispielsweise beabsichtigt ist, die Festigkeit zu verbessern. Zusätzlich wird die chemisch verbesserte Papierstruktur der vorliegenden Erfindung, wie das nachfolgend im Detail diskutiert wird, vorzugsweise durchluftgetrocknet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit den Ansprüchen schließt, die die vorliegende Erfindung speziell angeben und genau beanspruchen, wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird.
Fig. 1 ist eine fragmentarisch Aufsicht auf eine Papierstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein kontinuierliches Zellulosenetzwerk und diskrete Orte darin angeordneter chemischer Papierherstellungszusatzstoffe aufweist;
Fig. 2 ist eine fragmentarische Seitenansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1; und
Fig. 3 ist eine schematische vertikale Vorderansicht einer Vorrichtung, die verwendet werden kann, um die Struktur der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst eine chemisch verbesserte Papierstruktur 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ein im allgemeinen ebenes Zellulosesubstrat 22 und einen chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24. Der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 wird auf das Zellulosesubstrat 22 typischerweise in Form einer wässrigen Lösung 40, wie das in Fig. 3 gezeigt ist, aufgebracht. Betrachtet man die Fig. 3, so wird die wässrige Lösung 40 auf das Zellulosesubstrat 22 in einem speziellen Muster aufgebracht. Wenn die wässrigen Lösung 40 auf dem Zellulosesubstrat 22 aufgebracht wird, so wird das Wasser schließlich durch ein Trocknen entfernt, wobei der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 auf dem Zellulosesubstrat verbleibt.
Betrachtet man wieder die Fig. 1, so ist das Zellulosesubstrat 22 eine Zellulosestruktur, vorzugsweise eine Tissuepapierbahn. Das Zellulosesubstrat 22 umfasst Mikroregionen 34 und 38, die unterschiedliche Basisgewichte und/oder Dichten aufweisen. Jede Anordnung der Regionen 34 und 38 im Zellulosesubstrat 22 ist akzeptabel, so lange das Zellulosesubstrat 22 makroskopisch eben ist, und der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 in Ausrichtung mit einer der Mikroregionen immobilisiert werden kann.
Das Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung weist unterscheidbare Mikroregionen 34 und 38, die zwei gegenseitig unterschiedliche Dichten bilden, auf. Vorzugsweise sind die Regionen 34 und 38 in einer Anordnung angeordnet, die eine im wesentlichen kontinuierliche Netzwerkregion 32 und diskrete Regionen 36 innerhalb des im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerks bilden. Eine Region 32, die sich im wesentlichen über das Zellulosesubstrat 22 in einer oder beider der Hauptrichtungen erstreckt, wird hier als "im wesentlichen kontinuierliches Netzwerk" betrachtet. Umgekehrt werden Regionen 36, die einander nicht berühren, als "diskret" angesehen. Die diskreten Regionen 36 stehen nach außen zu einem distalen Ende von der Region 32, die das im wesentlichen kontinuierliche Netzwerk bildet, vor.
Vorzugsweise sind die diskreten Regionen 36 und die im wesentlichen kontinuierliche Netzwerkregion 32 in einem nicht zufälligen, sich wiederholenden Muster angeordnet. Indem sie "nicht zufällig" sind, werden die Regionen 32 und 36 als vorhersagbar angesehen, und sie können als Ergebnis bekannter und vorbestimmter Merkmale des Herstellungsverfahrens auftreten. "Wiederholend" bedeutet, dass das Muster mehr als einmal im Zellulosesubstrat 22 ausgebildet ist. Es sollte jedoch verständlich sein, dass wenn das Zellulosesubstrat 22, wie es dem Konsumenten präsentiert wird, relativ klein ist, und das Muster relativ groß ist, oder wenn die Papierstruktur 20 dem Konsumenten als integrale Einheit präsentiert wird, es sein kann, dass das Muster so erscheint, als würde es nur einmal im Zellulosesubstrat 22 erscheinen. Noch besser ist es, wenn die Regionen 34 und 38 des Zellulosesubstrats 22 in einer Anordnung angeordnet sind, die eine im wesentlichen kontinuierliche Netzwerkregion 32 mit einer hohen Dichte und diskrete Regionen 36 mit niedriger Dichte innerhalb der im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkregion 32 aufweisen. Vorzugsweise liegen die diskreten Regionen 36 niedriger Dichte und die im wesentlichen kontinuierliche Netzwerkregion 32 in unterschiedlichen Ebenen, wie das später beschrieben werden wird.
Für die hier beschriebenen Ausführungsformen hat sich ein Zellulosesubstrat 22, das ungefähr 2 bis ungefähr 155 diskrete Regionen 36 mit niedriger Dichte (vorzugsweise mit dem darauf befindlichen chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24) pro Quadratzentimeter (10 bis 1000 diskrete Regionen 36 pro Quadratinch) und noch besser ungefähr 16 bis ungefähr 109 diskrete Regionen 36 niedriger Dichte pro Quadratzentimeter (100 bis 700 diskrete Regionen 36 pro Quadratinch) aufweist, als geeignet erwiesen.
Weiterhin kann das Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung zwei unterschiedliche Höhen 26 aufweisen. Die "Höhe" eines Zellulosesubstrats 22 ist die lokale Abweichung von der Ebene. Die Höhe 26 eines Substrats wird bestimmt, indem man es auf eine flache, horizontale Oberfläche, die als eine Referenzebene dient, legt. Unterschiedliche Höhen 26 des Zellulosesubstrats 22, die mit den Regionen 34 und 38 unterschiedlicher Dichte, wie sie oben beschrieben wurden, zusammenfallen oder nicht zusammenfallen, werden durch den Unterschied in der Höhe über der Referenzebene bestimmt, wobei die Referenzebene und die Hauptabmessungen des Zellulosesubstrats 22 rechtwinklig angeordnet werden.
Vorzugsweise fallen die Regionen 34 und 38, die gemäß den unterschiedlichen Dichten und den sich unterscheidenden Höhen 26 definiert werden, zusammen. Somit sind die diskreten Regionen 36 niedriger Dichte auch in der Höhe 26 angehoben (oder in der Höhe 26 abgesenkt, wenn das Zellulosesubstrat 22 umgedreht wird) gegenüber den Regionen 34 hoher Dichte der im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkregion 32. Es ist jedoch erkennbar, dass geeignete Ausführungsformen existieren können, bei denen solche diskreten Regionen 36 der speziellen Dichte nicht mit einer speziellen Höhe 26 zusammenfallen.
Das Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus Zellulosefasern beseht, die eine sehr große Abmessung (entlang der Längsachse der Faser) im Vergleich zu den anderen zwei relativ kleinen Abmessungen (gegenseitig rechtwinklig und sich sowohl radial aus auch rechtwinklig zur Längsachse der Faser erstreckend) aufweist, so dass eine Linearität angenähert wird. Während eine mikroskopische Untersuchung der Fasern zeigen kann, dass die zwei anderen Abmessungen im Vergleich zur Hauptabmessung der Fasern klein sind, müssen solche anderen beiden Abmessungen nicht über die axiale Länge der Faser äquivalent oder konstant sein. Es ist nur wichtig, dass die Faser sich um ihre Achse biegen kann, dass sie sich mit anderen Fasern verbinden kann, und dass sie auf einem Formungsgitter (oder seinem Äquivalent) durch einen flüssigen Träger verteilt werden kann.
Das Zellulosesubstrat 22 kann, wie es gewünscht wird, gekreppt oder nicht gekreppt sein. Das Kreppen des Zellulosesubstrats 22 verkürzt seine erzeugten Windungen in der Z-Richtung in der im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkregion 32. Solche Windungen führen zur Quermaschinenrippen, die als zu klein angesehen werden, als dass sie Unterschiede in der Höhe 26 bilden, im Vergleich zu den Unterschieden in der Höhe 26, die durch die nachfolgend beschriebenen Verfahren erzielt werden können. Es ist jedoch zu erkennen, dass ein gekrepptes Zellulosesubstrat 22 geprägt, mit Durchluft getrocknet, etc werden kann, um Unterschiede in der Höhe 26 auszubilden, die relativ zu den Kreppwellen und Rippen groß sind. Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines nicht gekreppten, mit Durchluft getrockneten Tissuepapierprodukts ist in der EP-A-0 677 612 A2 der Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 18. Oktober 1995, beschrieben. Solche nicht gekreppten, mit Durchluft getrockneten Strukturen sind für die Praxis dieser Erfindung geeignet.
Die Fasern, die das Zellulosesubstrat 22 bilden, können synthetisch sein, wie aus Polyolefin oder Polyester bestehen, oder sie bestehen vorzugsweise aus Zellulose, wie Baumwolllinters, Reyon oder Zuckerrohr und noch besser ist es, wenn es sich um Holzzellstoff handelt, wie von Weichhölzern (Gymnospermae oder Nadelbäume) oder von Harthölzern (Angiospermae oder Laubbäume), sie können vernetzt sein, und sie könnten Kombinationen synthetischer Materialien und Zellulosematerialien umfassen. Ein Zellulosesubstrat 22 wird hier als "aus Zellulose bestehend" angesehen, wenn das Zellulosesubstrat 22 mindestens ungefähr 50 Gewichtsprozent oder mindestens ungefähr 50 Volumenprozent Fasern umfasst, wobei diese in nicht einschränkender Weise die oben aufgeführten Fasern einschießen. Eine Zellulosemischung aus Holzzellstofffasern, die Weichholzfasern, die eine Länge von ungefähr 2,0 bis ungefähr 4,5 Millimeter und einen Durchmesser von ungefähr 25 bis ungefähr 50 Mikrometer, und Hartholzfasern, die eine Länge von weniger als ungefähr 1 Millimeter und einen Durchmesser von ungefähr 12 bis ungefähr 25 Mikrometer aufweist, hat sich als sehr geeignet für die hier beschriebenen Zellulosesubstrate 22 erwiesen.
Wenn Holzzellstofffasern für das Zellulosesubstrat 22 ausgewählt werden, so können die Fasern durch jedes Zellstoffverfahren, die chemische Verfahren, wie Sulfit-, Sulfat- und Sodaverfahren und mechanische Verfahren wie einen Holzsteinschliff einschließen, hergestellt werden. Alternativ können die Fasern als Kombinationen chemischer und mechanischer Verfahren hergestellt werden oder sie können recycelt werden. Der Typ, die Kombination und die Verarbeitung der Fasern, die verwendet werden, sind für die vorliegende Erfindung nicht kritisch.
Ein Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung ist makroskopisch zweidimensional und eben, wobei es eine gewisse Dicke in der dritten Dimension aufweist. Die Dicke in der dritten Dimension ist jedoch im Vergleich zu den ersten beiden Abmessungen oder der Fähigkeit, ein Zellulosesubstrat 22, das relativ große Abmessungen in den ersten zwei Dimensionen aufweist, herzustellen, relativ klein.
Das Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine einzige Lage und es kann geschichtet oder schichtweise in Abhängigkeit vom Fasertyp angeordnet sein. Es ist jedoch erkennbar, dass zwei oder mehr einzelnen Lagen, von denen jede gemäß der vorliegenden Erfindung gemacht ist, Seite an Seite verbunden werden können, um ein einheitliches Laminat auszubilden.
Natürlich ist zu beachten, dass ein gewobenes oder nicht gewobenes Material adäquat als ein Zellulosesubstrat 22 verwendet werden kann, sofern es die Anforderungen an die Dichte, wie sie oben spezifiziert wurden, liefert.
Ein Zellulosesubstrat 22, das Regionen 34 und 38 unterschiedlicher Dichte aufweist, kann durch das lokale Verdichten gewisser Gebiete durch ein Prägen, wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, oder durch das Entdichten gewisser Gebiete durch ein Vakuum oder eine Druckablenkung in eine geeignete Form, gefolgt von einem Durchlufttrocknen, wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, erzielt werden. In ähnlicher Weise kann ein Zellulosesubstrat 22, das unterschiedliche Höhen 26 in der Richtung, die im allgemeinen rechtwinklig zur Ebene des Zellulosesubstrats 22 verläuft, durch das Prägen, wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, oder wiederum durch eine Vakuum- oder Druckablenkung in eine geeignete Form, gefolgt von einem Durchlufttrocknen, wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, erzielt werden.
Vorzugsweise wird die chemisch verbesserte Papierstruktur der vorliegenden Erfindung mittels Durchluft getrocknet. Ein speziell bevorzugtes, mit Durchluft getrocknetes Zellulosesubstrat 22 wird gemäß der US-A-4,529,480, die am 16. Juli 1985 an Trokhan erteilt wurde, des Anmelders der vorliegenden Anmeldung hergestellt, wobei diese ein mit Durchluft getrocknetes Zellulosesubstrat 22 zeigt, das diskrete Regionen 36 und eine im wesentlichen kontinuierliche Musterregion 32 aufweist, und die zeigt, wie ein speziell bevorzugtes Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung, das verschiedene Höhen 26 aufweist, hergestellt wird. Ein Zellulosesubstrat 22, das gemäß der US-A- 4,529,480, die an Trokhan erteilt wurde, hergestellt wurde, weist gegenseitig zusammenfallenden diskrete Regionen 36 auf, wobei die Regionen 36 jeweils eine relativ geringe Dichte aufweisen und in ihrer Höhe 26 angehoben (oder abgesenkt) sind.
Das Zellulosesubstrat 22 weist vorzugsweise eine Differenz in der Höhe 26 zwischen den verschiedenen Regionen 34 und 38 von mindestens ungefähr 0,13 Millimeter (0,005 Inch) auf. Die Höhe 26 wird ohne einen Begrenzungsdruck unter Verwendung eines Bildes eines Mikrotoms, das mittels eines stereoskopisch dreidimensionalen Abstastelektronenmikroskops gewonnen wurden, wie es aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist, gemessen.
Der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 kann auf das Zellulosesubstrat in einer wässrigen Lösung, Emulsion, Suspension etc. aufgebracht werden. Beispielsweise kann eine wässrigen Lösung 40, die den chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24 enthält, auf das Zellulosesubstrat 22 aufgebracht werden, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.
Der spezifische Typ des chemischen Papierherstellungszusatzstoffes 24 ist für die Erfindung nicht kritisch, so lange, wie der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 im gewünschten Muster aufgebracht und immobilisiert wird, so dass er nicht zu anderen Teilen des Zellulosesubstrats 22 fließt, wandert und das gewünschte Muster in eine weniger nützliche Anordnung des chemischen Papierherstellungszusatzstoffes 24 (wie eine gleichförmige Beschichtung) wandelt. Der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 wird vorzugsweise sowohl im trockenen Zustand als auch, wenn er beim Gebrauch benetzt wird, immobilisiert.
Betrachtet man die Fig. 2, so wird die wässrige Lösung 40, die den chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24 enthält, vorzugsweise an den diskreten Regionen 38 niedriger Dichte des Zellulosesubstrats 22 in einem speziellen vorbestimmten Muster aufgebracht, ausgerichtet und immobilisiert. Obwohl andere Muster, wie halb kontinuierliche Muster, die Linien ausbilden, die sich im wesentlich nur in einer Hauptabmessung des Zellulosesubstrats 22 erstrecken (das ist die Maschinenrichtung, die Quermaschinenrichtung oder eine Diagonale) möglich sind, wird ein Muster, bei dem der chemische Papierherstellungszusatzstoff 24 nur auf den diskreten Regionen 38 niedriger Dichte angeordnet ist, bevorzugt. In dieser bevorzugten Ausführungsformen ist die Region mit der relativ hohen Dichte im wesentlichen frei vom immobilisierten chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24.
Betrachtet man nochmals die Fig. 3, so kann die verbesserte Papierstruktur 20 gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß der dargestellten Vorrichtung 50 hergestellt werden. Die dargestellte Vorrichtung 50 umfasst drei axial drehbare Walzen 52, 54 und 56, die vorzugsweise gegenseitig parallele Längsachsen aufweisen, eine Dosierwalze 52, eine Übertragungswalze 54 und eine Anschlagwalze 56. Die drei Walzen 52, 54 und 56 bilden einen Spalt 58 und eine Lücke 60. Der Spalt 58 liegt zwischen der Dosierwalze 52 und der Übertragungswalze 54. Die Lücke 60 liegt zwischen der Übertragungswalze 54 und der Anschlagwalze 56.
Die Dosierwalze 52 ist eine Gravurwalze, die in einem Behälter 62 des flüssigen Vorläuferstoffs 40 angeordnet ist. Bei der axialen Rotation nimmt die Dosierwalze 52 einen flüssigen Vorläuferstoff 40 aus dem Behälter 62 auf, bringt das Niveau in den einzelnen Zellen der Dosierwalze 52 mittels einer Abstreichklinge 41 präzise auf ein Niveau und überträgt dann eine spezielle Menge der wässrigen Lösung 40 auf die Übertragungswalze 54. Das Zellulosesubstrat 22 geht durch den Spalt 60 zwischen der Übertragungswalze 54, die eine wässrige Lösung 40, die gleichförmig auf ihr angeordnet ist, aufweist, und der Anschlagwalze 56 hindurch. Wichtig ist, dass die topographisch erhabenen Regionen 36 und 38 des Zellulosesubstrats 22, auf die gewünscht wird, die wässrige Lösung 40, die den chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24 enthält, aufzubringen, sich auf die Übertragungswalze 54 zu erstrecken und die Übertragungswalze 54 berühren, wobei der Rest des Zellulosesubstrats 22 sich gegen die Anschlagwalze 56 stützt. Für Fachleute wird deutlich werden, dass durch das Erhöhen oder Erniedrigen des Spiels in der Lücke 60 zwischen der Übertragungswalze 54 und der Anschlagwalze 56 kleinere und größere Mengen der wässrigen Verbindung 40 auf die topographisch erhabenen Regionen des Zellulosesubstrats 22 beim Kontakt mit diesen gedruckt und aufgebracht werden können. Ebenso kann eine Änderung der Gestalt der Dosierwalze 52 die Menge der wässrigen Lösung 40, die auf das Zellulosesubstrat 22 mit einer konstanten Lücke 60 aufgebracht wird, ändern. Alternativ wird deutlich, dass die wässrige Lösung 40 auf die Übertragungswalze 54 durch Sprühen, das Eintauchen der Übertragungswalze 54 in die wässrige Zusammensetzung 40 etc. aufgebracht werden kann, um somit die Notwendigkeit für eine Dosierwalze 52 zu eliminieren, oder durch das Drucken direkt von der Dosierwalze 52 auf das Substrat 22 in der Lücke 60, die zwischen der Dosierwalze 52 und der Anschlagwalze 56 ausgebildet wird.
Wenn das Zellulosesubstrat 22 durch die Lücke 60 zwischen der Übertragungswalze 54 und der Anschlagwalze 56 hindurch geht, so wird die wässrige Lösung 40 nur auf die Regionen des Zellulosesubstrats 22, die eine Höhe 26 aufweisen, die ausreichend ist, um den Umfang der Übertragungswalze 54 zu berühren, aufgebracht. Die Übertragungswalze 54 kommt nicht in Kontakt mit den Teilen des Zellulosesubstrats 22, die an der Anschlagwalze 56 ruhen. Somit wird keine wässrige Lösung 40 auf diese Teile des Zellulosesubstrats 22 aufgebracht.
Durch das Einstellen des Abstands in der Lücke 60 können unterschiedliche Mengen der wässrigen Lösung 40 und des schließlich getrockneten chemischen Papierherstellungszusatzstoffes 24 auf die angehobenen Regionen des Zellulosesubstrats 22 aufgebracht werden. Im allgemeinen wurde herausgefunden, dass sich für die hier beschriebenen Ausführungsformen die wässrige Zusammensetzung 40, die im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 500 Milligramm pro Quadratzentimeter der diskreten Region 36 aufgebracht wird, als geeignet erwiesen hat.
Wenn einmal das in der Papierstruktur 20 zu verwendende Zellulosesubstrat 22 auf der Basis der Vorlieben des Konsumenten ausgewählt wurde, werden gewisse Vorteile deutlich. Insbesondere liefert das Zellulosesubstrat 22 gemäß der vorliegenden Erfindung, das Regionen 34 und 38 unterschiedlicher Höhen 26 aufweist (eine Region 34 in Kontakt mit der Anschlagwalze 56, die andere Region 38 in Kontakt mit der Übertragungswalze 54), mehrere Vorteile, die man im Stand der Technik nicht findet. Zuerst kann ein spezielles Muster der wässrigen Lösung 40, die den chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24 enthält, auf dem Zellulosesubstrat 22 abgelagert werden, ohne dass die Übertragungswalze 54 ein Gravurmuster oder sich radial erstreckende Vorsprünge aufweisen muss. Typischerweise sind Dosierwalzen 54, die Muster aufweisen, schwieriger und teuerer herzustellen, als Dosierwalzen 54 ohne Muster.
Ein zweiter Vorteil der beanspruchten Erfindung liegt in der Flexibilität, die es jemanden, der keine Übertragungswalze 54, die ein Muster aufweist, zu verwenden wünscht, ermöglicht, eine Ausrichtung des Musters mit den Regionen des Zellulosesubstrats 22, auf die gewünscht wird, den chemischen Papierherstellungszusatzstoff 24 aufzubringen, zu erzielen. Es kann sogar unter idealen Herstellungsbedingungen extrem schwierig sein, eine solche Ausrichtung zu erzielen, da die unterschiedlichen Regionen des Zellulosesubstrats 22 nahezu in einem mikroskopischen Maßstab auftreten. Die tatsächliche Herstellung ist noch komplexer, da der Abstand der unterschiedlichen Regionen 32 und 36 und somit die Möglichkeit einer Falschausrichtung sich mit normalen Variationen in der Spannung, wenn das Zellulosesubstrat 22 durch die Vorrichtung 50 gezogen wird, Variationen im Basisgewicht des Zellulosesubstrats 22 und anderen Herstellungsparametern ändern kann.
Als drittes kann, wenn gewünscht wird, das Muster des chemischen Papierherstellungsrohstoffs 24, der auf das Zellulosesubstrat 22 aufgebracht wird, zu ändern, eine einzige Vorrichtung 50, die eine Übertragungswalze 54 mit einem nicht gemusterten Umfang aufweist, für die vielen Muster verwendet werden. Ein Zellulosesubstrat 22, das eine unterschiedliche Topographie aufweist, wird in die Lücke 60 zwischen der Übertragungswalze 54 und der Anschlagwalze 56 eingeschoben, und die Größe der Lücke 60 wird passend eingestellt. Die Übertragungswalze 54 kann weiterhin mit einer glatten Oberfläche versehen werden, und jedes gewünschte Muster kann durch das einfache Ändern des Zellulosesubstrats 22 erzielt werden. Wenn einmal ein spezielles Zellulosesubstrat 22 ausgewählt wurde, war es im Stand der Technik nicht möglich, eine solche Flexibilität bei der Herstellung zu erreichen.
Es können mehrere Variationen gemäß der vorliegenden Erfindung ins Auge gefasst werden. Wenn es beispielsweise gewünscht wird, so kann ein Zellulosesubstrat 22 konstruiert werden, das eine im wesentlichen kontinuierliche Netzwerkregion 32 und diskrete Regionen 36, die sich im Basisgewicht statt der Dichte unterscheiden, aufweist. Wenn ein solches Zellulosesubstrat 22 ausgewählt wird, so kann es vorteilhaft unter Verwendung eines Formungsgitters gemäß der Fig. 4 der US-A-4,514,345, die am 30. April 1985 an Honson et al. erteilt wurde, des Anmelders der vorliegenden Anmeldung oder der US-A- 5,245,025, die am 14. September 1993 an Trokhan et al. erteilt wurde, des Anmelders der vorliegenden Anmeldung, die zeigen, wie ein Zellulosesubstrat 22, das Regionen aufweist, die sich gemäß dem Basisgewicht unterscheiden, herzustellen ist, hergestellt werden. Alternativ können unterschiedliche Regionen 36, die mehrere unterschiedliche Höhen 26 über (oder unterhalb) der im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerkregion 32 aufweisen, ins Auge gefasst werden. Die chemische Verbindung 24 kann nur auf die diskreten Regionen 36, die eine spezielle minimale Höhe 26 aufweisen, oder auf jede der diskreten Regionen 36 in von der Höhe abhängigen Mengen aufgebracht werden.

Chemische Papierherstellungszusatzstoffe

Die chemischen Papierherstellungszusatzstoffe für eine Verwendung in den Papierstrukturen mit mehreren Dichten der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Festigkeitszusatzstoffen, Absorptionsfähigkeitszusatzstoffen, Weichmacherzusatzstoffen, ästhetischen Zusatzstoffen und Mischungen besteht. Jeder dieser Typen von Zusatzstoffen wird nachfolgend diskutiert.

A) Festigkeitszusatzstoffe

Der Festigkeitszusatzstoff wird aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus permanent nassfesten Harzen, temporär nassfesten Harzen, trockenfesten Zusatzstoffen und Mischungen daraus.
Wenn eine permanente Nassfestigkeit gewünscht wird, kann der chemische Papierherstellungszusatzstoff aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyamidepichlorohydrin, Polyacrylaminden, unlöslichem Polyvinylalkohol, Harnstoffformaldehyd, Polyethylenimin und Chitosanpolymeren. Polyamidepichlorohydrinharze sind kationische nassfeste Harze, die sich speziell als nützlich erwiesen haben. Geeignete Typen solcher Harze sind in der US-A-3,700,623, die am 24. Oktober 1972 erteilt wurde, und in der US- A-3,772,076, die am 13. November 1973 erteilt wurde, wobei beide an Keim erteilt wurden, beschrieben. Eine kommerzielle Quelle eines nützlichen Polyamidepichlorohydrinharzes ist die Hercules Inc. aus Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Marke Kymene®557 H vermarktet.
Polyacrylamidharze haben sich für die Verwendung als nassfeste Harze auch als nützlich erwiesen. Solche Harze sind in der US-A-3,556,932, die am 19. Januar 1971 an Coscia et al. erteilt wurde, und in der US-A-3,556,933, die am 19. Januar 1971 an Williams et al. erteilt wurde, beschrieben. Eine kommerzielle Quelle von Polyacrylamidharzen ist die American Cyanamid Co. aus Stanford, Connecticut, die ein solches Harz unter der Marke Parez®631NC vermarktet.
Nochmals andere wasserlösliche kationische Harze, die bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, sind Harnstoffformaldehyd- und Melaminformaldehydharze. Die gängigeren funktionalen Gruppen dieser polyfunktionalen Harze sind die Stickstoff enthaltenden Gruppen, wie die Aminogruppen und die Methylolgruppen, die am Stickstoff befestigt sind. Harze des Polyethylenimintyps können bei der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden.
Wenn eine temporäre Nassfestigkeit gewünscht wird, kann der chemische Papierherstellungsrohstoff aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: kationisches Dialdehydharz auf Stärkebasis (wie Caldas, das von der Japan Carlet hergestellt wird, National Starch 78-0080 oder Cobond 1000, die beide von der National Starch and Chemical Corporation hergestellt werden), und Dialdehydstärke. Modifizierte temporär nassfeste Harze auf Stärkebasis sind auch in der US-A-4,675,394, die an Solarek et al. am 23. Juni 1987 erteilt wurde, beschrieben. Bevorzugte temporär nassfeste Harze umfassen solche, die in der US-A-4,981,557, die am 1. Januar 1991 an Bjorkquist erteilt wurde, beschrieben sind. Ein anderes Beispiel eines bevorzugten temporär nassfesten Harzes ist Parez®750B, ein kommerziell erhältliches modifiziertes Polyacrylamidharz, das von CyTec hergestellt wird.
Wenn eine Trockenfestigkeit gewünscht wird, kann der chemische Papierherstellungszusatzstoff aus der folgende Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden. Polyacrylamide (wie die Kombinationen aus Cypro 514 und Accostrength 711, die von den American Cyanamid aus Wayne, N. J. hergestellt werden), Stärke (wie Maisstärke oder Kartoffelstärke), Polyvinylalkohol (wie Airvol 540, das von Air Products Inc aus Allentwon, PA hergestellt wird), Guar Gum oder Johannisbrotgummi, und/oder Carboxymethylzellulose (wie Aqualon CMC-T von Aqualon Co., Wilmington, DE). Im allgemeinen ist eine geeignete Stärke für das Ausführen der vorliegenden Erfindung durch eine Wasserlöslichkeit und Hydrophilie gekennzeichnet. Beispielhafte Stärkematerialien umfassen Maisstärke und Kartoffelstärke, wobei hiermit aber der Umfang geeigneter Stärkematerialien nicht beschränkt werden soll, und Wachsmaisstärke, die industriell als Amiocastärke bekannt ist, speziell bevorzugt wird. Amiocastärke unterscheidet sich von üblicher Maisstärke dadurch, dass sie vollständig aus Amylopectin besteht, wohingegen übliche Maisstärke sowohl Amylopection als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Eigenschaften der Amiocastärke sind weiter beschrieben in "Amioca - The Starch From Waxy Corn", H. H. Schopmeyer, Food Industries, Dezember 1945, Seiten 106 bis 108 (Vol. Seiten 1476-1478). Die Stärke kann in Teilchenform oder in dispergierter Form vorliegen, wobei aber die Teilchenform bevorzugt wird. Die Stärke wird vorzugsweise ausreichend gekocht, um ein Quellen der Teilchen zu bewirken. Noch besser ist es, wenn die Stärketeilchen, beispielsweise durch Kochen, bis zu einem Punkt direkt vor der Dispersion des Stärketeilchens gequollen werden. Geeignete stark gequollene Stärketeilchen sollten deshalb als "voll gekocht" bezeichnet werden. Die Bedingungen für die Dispersion im allgemeinen können in Abhängigkeit von der Größe der Stärketeilchen, dem Krad der Kristallinität der Teilchen und der Menge der vorhandenen Amylose variieren. Voll gekochte Amiocastärke kann beispielsweise durch das Erhitzen eines wässrigen Breis von ungefähr 4% Konsistenz aus Stärketeilchen auf ungefähr 190ºF (ungefähr 88ºC) zwischen ungefähr 30 und ungefähr 40 Minuten, hergestellt werden. Andere beispielhafte Stärkematerialien, die verwendet werden können, um modifizierte kationischen Stärken einzuschließen, wie die, die modifiziert wurden, so dass sie Stickstoff enthaltende Gruppen, wie Aminogruppen und Methylolgruppen, die am Stickstoff befestigt sind, enthalten, umfassen solche, die von der National Starch and Chemical Company (Bridgewater, New Jersey) erhältlich sind. Solche modifizierten Stärkematerialien wurden bisher primär als Zusatzstoffe der Zellstoffpulpe verwendet, um die Nassfestigkeit und/oder die Trockenfestigkeit zu erhöhen. Wenn sie jedoch gemäß dieser Erfindung angewandt werden, indem sie auf eine Tissuepapierbahn angewandt werden, so können sie eine reduzierte Wirkung auf die Nassfestigkeit relativ zu einem Hinzufügen derselben modifizierten Stärkematerialien in der Nasspartie aufweisen. Wenn man berücksichtigt, dass solche modifizierten Stärkematerialien teuerer als nicht modifizierten Stärken sind, werden die letzteren im allgemeinen bevorzugt. Diese nassfesten und trockenfesten Harze können zusätzlich, dass sie dem Verfahren, das in dieser Erfindung beschrieben ist, hinzugefügt werden, dem Zellrohstoff hinzugefügt werden. Es sollte verständlich sein, dass das Hinzufügen chemischer Verbindungen, wie der Nassfestigkeitsharze und der temporären Nassfestigkeitsharze, die oben diskutiert wurden, zum Papierrohstoff optional und nicht notwendig für das Ausführen der aktuellen Entwicklung ist.
Die Stärkezusatzstoffe können auf die Tissuepapierbahn allein, gleichzeitig mit, vor oder nach der Zugabe der Weichmacher-, Absorptionsfähigkeits- und/oder ästhetischen Zusatzstoffe angewandt werden. Mindestens eine wirksame Menge eines Festigkeitszusatzstoffes, vorzugsweise Stärke, um die Fusselkontrolle und eine gleichzeitige Festigkeitszunahme nach dem Trocknen relativ zu einer nicht mit einem Bindemittel behandelten aber ansonsten identischen Schicht bereit zu stellen, wird auf die Schicht angewandt. Vorzugsweise werden zwischen ungefähr 0,01% und ungefähr 2,0% des Festigkeitszusatzstoffes, berechnet auf eine Basis des Gewichts der trockenen Faser, in der getrockneten Schicht gehalten; wobei es noch besser ist, wenn zwischen ungefähr 0,1% und ungefähr 1,0% eines Festigkeitszusatzmaterials, vorzugsweise auf Stärkebasis, gehalten werden.
B) Weichmacherzusatzstoffe
Die chemischen Weichmacherzusatzstoffe werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus Schmiermitteln, Weichmachern, kationischen Entbindern, nicht kationischen Entbindern und Mischungen daraus besteht. Geeignete Entbinder für die Verwendung als Weichmacherzusatzstoffe in der vorliegende Erfindung umfassen sowohl kationische als auch nicht kationische grenzflächenaktive Stoffe, wobei die kationischen grenzflächenaktiven Stoffe bevorzugt werden. Nicht kationische grenzflächenaktive Stoffe umfassen anionische, anionogene, amphotere und zwitterionische grenzflächenaktiven Stoffe. Vorzugsweise ist der grenzflächenaktive Stoff an seinem Ort nicht wandernd, nachdem das Tissuepapier hergestellt wurde, um im wesentlichen Änderungen in den Eigenschaften des Tissuepapiers nach der Herstellung zu vermeiden, die sich ansonsten aus dem Einschluss des grenzflächenaktiven Stoffs ergeben könnten. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von grenzflächenaktiven Stoffen, die Schmelztemperaturen aufweisen, die höher liegen als die Temperaturen, auf die man gemeinhin während der Lagerung, dem Versand, dem Verkauf und der Nutzung der Ausführungsformen des Tissuepapierprodukts der Erfindung stößt, sind, beispielsweise Schmelztemperaturen, die bei ungefähr 50ºC oder höher liegen, erreicht werden.
Der Gehalt des nicht kationischen grenzflächenaktiven Stoffs, der auf die Tissuepapierbahnen angewandt wird, um die vorher erwähnte Weichheit und die Vorteile bei der Zugfestigkeit zu liefern, bewegt sich vom minimal wirksamen Gehalt, der benötigt wird, um einen solchen Vorteil auf einer konstanten Zugbasis für das Endprodukt zu erzielen, bis zu ungefähr 2%, wobei vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01% und ungefähr 2% des nicht kationischen grenzflächenaktiven Stoffs durch die Bahn gehalten werden, noch besser zwischen ungefähr 0,05% und ungefähr 1,0% und am besten zwischen ungefähr 0,05% und ungefähr 0,3%. Die grenzflächenaktiven Stoffe weisen vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen auf. Beispielhafte anionische grenzflächenaktive Stoffe sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzensulfonate. Beispielhafte nichtionogene grenzflächenaktiven Stoffe sind Alkylglycoside, die Alkylglycosidester, wie Crodesta® SL-40, das von Corda Inc. (New York, NY) erhältlich ist, Alkylglycosidester, wie sie in der US-A-4,011,389, die an W. K. Langdon et al. am 8. März 1977 erteilt wurde, beschrieben ist, alkylpolyethoxylierte Ester, wie Pegosperse® 200 ML, das von Glyco Chemicals Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist, alkylpolyethoxylierte Ether und Ester wie NeodolR25-12, das von der Shell Chemical Co erhältlich ist, Sorbitanester, wie Span 60 von ICI America Inc., ethoxylierte Sorbitanester, propoxylierte Sorbitanester, gemischte ethoxylierte/propoxylierte Sorbitanester und polyethoxylierte Sorbitanalkohole, wie Tween 60 auch von ICI America Inc. Alkylpolyglycoside werden für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung speziell bevorzugt. Die obige Auflistung beispielhafter grenzflächenaktiver Stoffe soll bloß als Beispiel dienen und nicht den Umfang der Erfindung beschränken.
Jeder grenzflächenaktive Stoff, bei dem es sich nicht um das als chemischer Papierherstellungszusatzstoff verwendete grenzflächenaktive Weichmachermaterial handelt, wird nachfolgend als "grenzflächenaktiver Stoff" bezeichnet, und jeder grenzflächenaktive Stoff, der hier als die Weichmacherkomponente der als Weichmacher wirkenden chemischen Papierherstellungszusatzstoffe vorhanden ist, wird nachfolgend als "Weichmacher (emulsifying agent)" bezeichnet. Der grenzflächenaktive Stoff kann auf das Tissuepapier allein oder gleichzeitig mit, nachdem oder vor der Zugabe anderer chemischer Papierherstellungszusatzstoffe angewandt werden. In einem typischen Verfahren wird der grenzflächenaktive Stoff, wenn ein anderer Zusatzstoff vorhanden ist, auf das Zellulosesubstrat gleichzeitig mit dem oder den anderen Zusatzstoffen aufgebracht. Es kann auch wünschenswert sein, ein einen Entbinder enthaltendes Tissuepapier mit einer relativ geringen Menge eines Bindemittels für eine Fusselkontrolle und/oder um die Zugfestigkeit zu erhöhen, zu behandeln. Der Ausdruck "Bindemittel", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf verschiedene nassfeste und trockenfeste Zusatzstoffe, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Bindemittel kann auf das Tissuepapier gleichzeitig mit, nach oder vor dem Entbinder und einem Absorptionshilfsmittel, wenn ein solches verwendet wird, aufgebracht werden. Vorzugsweise werden Bindemittel zu den Tissuebahnen gleichzeitig mit dem Entbinder zugegeben (beispielsweise ist das Bindemittel in der verdünnten wässrigen Lösung, die auf die Tissuebahn angewandt wird, eingeschlossen).
Wenn ein chemischer Weichmacher, der primär durch das Verursachen eines öligen Gefühls wirkt, gewünscht wird, so kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Organische Materialien (wie Mineralöl oder Wachse, wie Paraffin oder Carnuba oder Lanolin), und Polysiloxane (wie die Verbindungen, die in der US-A-5,059,282, die an Ampulski erteilt wurde, beschrieben sind). Für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Verbindungen werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
Die Menge der Polysiloxanverbindungen, die auf Tissuepapierbahnen angewandt werden, um die vorher erwähnten Vorteile eines weichen/öligen Gefühls zu liefern, liegen im Bereich der minimal wirksamen Menge, die benötigt wird, um solche Vorteile auf einer konstanten Zugbasis für das Endprodukt zu erzielen, bis zu ungefähr 2 Gewichtsprozent auf trockener Faserbasis, wobei vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01% und ungefähr 2% einer Polysiloxanverbindung durch die Bahn gehalten wird, noch besser zwischen ungefähr 0,02% und ungefähr 1,0% und am besten zwischen ungefähr 0,03% und ungefähr 0,3%. Die Polysiloxanverbindungen weisen vorzugsweise monomere Siloxaneinheiten der folgenden Struktur auf:
wobei R&sub1; und R&sub2; für jede unabhängige Siloxanmonomereinheit jeweils unabhängig ein Wasserstoff oder irgend ein Alkyl, Aryl, Alkenyl, Alkaryl, Arakyl, Cycloalkyl, ein halogenhaltiger Kohlenwasserstoff oder ein anderes Radikal sein können. Jedes solcher Radikale kann substituiert oder unsubstituiert sein. R&sub1; und R&sub2; Radikale irgend einer speziellen Monomereinheit können sich von den entsprechenden Funktionalitäten der nächsten anschließenden Monomereinheit unterscheiden. Zusätzlich kann das Polysiloxan entweder eine gerade Kette, eine verzweigte Kette oder eine zyklische Struktur aufweisen. Die Radikale R&sub1; und R&sub2; können zusätzlich unabhängig davon andere Silaceousfunktionalitäten sein, wie in nicht einschränkender Weise Siloxane, Polysiloxane, Silane und Polysilane. Die Radikale R&sub1; und R&sub2; können eine Vielzahl organischer Funktionalitäten enthalten, wobei diese beispielsweise Alkohol, Carboxylsäure, Aldehyd, Ketone und Amine, Amidfunktionalitäten enthalten können, wobei aminofunktionelle Siliconverbindugnen bevorzugt werden. Beispielhafte Alkylradikale sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Octyl, Decyl, Octadecyl und dergleichen. Beispielhafte Alkenylradikale sind Vinyl, Allyl und dergleichen. Beispielhafte Arylradikale sind Phenyl, Diphenyl, Naphthyl und dergleichen. Beispielhafte Alkarylradikale sind Toyl, Xylyl, Ethylphenyl und dergleichen. Beispielhafte Arakylradikale sind Benzyl, Alphaphenylethyl, Betaphenylethyl, Alphaphenylbutyl und dergleichen. Beispielhafte Cycloalkylradikale sind Cylcobutyl, Cylcopentyl, Cyclohexyl und dergleichen. Beispielhafte halogenhaltige Kohlenwasserstoffradikale sind Chlormethyl, Bromethyl, Tetrafluorethyl, Fluorethyl, Trifluorethyl, Trifluortoyl, Hexafluorxylyl und dergleichen. Dokumente, die Polysiloxane beschreiben umfassen die US-A-2,826,551, die am 11. März 1958 an Geen erteilt wurde, die US-A-3,964,500, die am 22. Juni 1976 an Drakoff erteilt wurde, die US-A-5,059,282, die am 22. Oktober 1991 an Ampulski et al. erteilt wurde, und die GB-A-849,433, die am 28. September 1960 im Namen von Woolston veröffentlicht wurde. Auch "Silicon Compounds", Seiten 181-217, verteilt von Petrarch Systems, Inc. 1984 enthält eine extensive Auflistung und Beschreibung von Polysiloxanen im allgemeinen.
Wenn ein chemischer Weichmacher, der primär durch das Weichmachen der Struktur funktioniert, gewünscht wird, so kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyethylenglycol (wie PEG 400), Dimethylamin und/oder Glycerin.
Wenn ein kationischer, chemischer Weichmacher, der primär durch das Entbinden funktioniert, gewünscht wird, so kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: kationische quartäre Ammoniumverbindungen (wie Dihydrogen-haltiges Talgdimethylammoniumchlorid (DTDMAMS) oder Dihydrogen-haltiges Talgdimethylammoniumchlorid (DTDMAC), die beide von der Witco Corporation aus Greenwich, Connecticut hergestellt werden, Berocel 579 (hergestellt von Eka Nobel aus Stennungsund, Schweden), Materialien die in der US-A-4,351,699 und der US-A-4,447,294, die an Osborn erteilt wurden, und die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden, beschrieben sind, und/oder Diesterderivate von DTDMAMS oder DTDMAC).
Insbesondere quartäre Ammoniumverbindungen, die die folgende Formel aufweisen:
(R&sub1;)4-m-N&spplus;-[R&sub2;]mX&supmin;
wobei
m den Wert 1 bis 3 aufweist,
jedes R&sub1; eine C&sub1;-C&sub8; Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, Alkoxylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist,
jedes R&sub2; eine C&sub9;-C&sub4;&sub1; Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, Alkoxylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X&supmin; jedes zum Weichmacher kompatible Anion ist, das für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Vorzugsweise ist jedes R&sub2; ein C16-C18 Alkyl; noch besser ist es, wenn R&sub2; ein geradkettiges C18 Alkyl ist. Vorzugsweise ist jedes R&sub1; ein Methyl und X&supmin; ist ein Chlorid- oder Methylsulfat. Wahlweise kann der R&sub2; Substituent aus pflanzlichen Ölen gewonnen werden.
Eine biologisch abbaubare, Ester-funktionelle quartäre Ammoniumverbindung, die die folgende Formel aufweist:
(R&sub1;)4-m-N&spplus;-[(CH&sub2;)n-Y-R&sub2;]mX&supmin;
wobei
jedes Y = -O-(O)C- oder -C(O)-O-,
m = 1 bis 3, vorzugsweise m = 2,
jedes n = 1 bis 4, vorzugsweise n = 2,
jeder R&sub1; Substituent eine kurzkettige C&sub1;-C&sub6;, vorzugsweise C&sub1;-C&sub3; Alkylgruppe, beispielsweise ein Methyl (am meisten bevorzugt), Ethyl, Propyl und dergleichen, eine Hydroxyalkylgruppe, eine Hydrocarbylgruppe, eine Benzylgruppe oder Mischungen daraus ist,
jedes R&sub2; ein langkettiges mindestens teilweise ungesättigtes (IV größer als ungefähr 5 bis weniger als ungefähr 100, vorzugsweise von ungefähr 10 bis ungefähr 85) C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3; Hydrocarbyl oder ein substituierter Hydrocarbylsubstituent und das Gegenion, X&supmin; jedes mit dem Weichmacher kompatible Anion, beispielsweise Acetat, Chlorid, Bromid, Methylsulfat, Format, Sulfat, Nitrat und dergleichen, das auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sein kann. Vorzugsweise umfasst die Mehrheit der R&sub2; Fettalkyle, die mindestens 90% einer C&sub1;&sub8;-C&sub2;&sub4; Kettenlänge enthalten. Noch besser ist es, wenn die Mehrheit der R&sub2; aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus Fettacylen, die mindestens 90% C&sub1;&sub8;, C&sub2;&sub2; und Mischungen daraus enthalten.
Andere Typen geeigneter quartärer Ammoniumverbindungen sind in der EP-A- 0 688 901 A2 der Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 12. Dezember 1995, beschrieben.
Tertiäre Aminweichmacherverbindungen können auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispiele geeigneter tertiärer Aminweichmacher sind in der US-A-5,399,241, die an die James River Corporation am 21. März 1995 erteilt wurde, beschrieben.

C) Absorptionsfähigkeitszusatzstoffe

Wenn eine Absorptionshilfe gewünscht wird, die die Rate der Absorption verbessert, so kann sie aus der folgende Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Polyethoxylate (wie PEG 400), Alkylethoxyalkohole (wie Neodol), Alkylpolyethloxylatnonylphenole (wie Igepal CO, das von Rhone-Pulenc/GAF) hergestellt wird, Ethoxylattrimethylpentaediol und/oder Materialien, die in der US-A-4,959,125 und der US-4,940,513, die an Spendel erteilt wurden, beschrieben sind. In solchen Fällen, bei denen der grenzflächenaktive Entbinderweichmacher die Benetzung erniedrigt, kann ein Benetzungsmittel, beispielsweise ein zweiter grenzflächenaktiver Stoff, der aufgebrachten Lösung zugefügt werden. Es kann beispielsweise ein Sorbitanstearatester mit einem Alkylpolyetholxyalkohol gemischt werden, um ein weiches, benetzbares Papier zu erzeugen.
Wasserlösliche Polyhydroxyverbindungen können auch als Absorptionshilfsmittel und/oder Benetzungsmittel verwendet werden. Beispiele wasserlöslicher Polyhydroxyverbindungen, die für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Glycerol, Polyglycerole, die ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 150 bis ungefähr 800 aufweisen, und Polyoxethylen und Polyoxypropylen, die ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 200 bis ungefähr 4000, vorzugsweise von ungefähr 200 bis ungefähr 1000, am besten von ungefähr 200 bis ungefähr 600 aufweisen. Polyoxyethylen, das ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 200 bis ungefähr 600 aufweist, wird speziell bevorzugt. Mischungen der oben beschriebenen Polyhydroxyverbindungen können auch verwendet werden. Beispielsweise sind Mischungen aus Glycerol und Polyglycerolen, Mischungen aus Glycerol und Polyoxyethylenen, Mischungen aus Polyglycerolen und Polyoxyethylenen etc. in der vorliegenden Erfindung verwendbar. Eine speziell bevorzugte Polyhydroxyverbindung ist Polyoxyethylen, das ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 400 aufweist. Dieses Material ist kommerziell von der Union Carbide Company aus Danbury, Connecticut unter dem Markennamen PEG-400 erhältlich.
Wenn eine Absorptionshilfe gewünscht wird, die die Rate der Absorptionsfähigkeit erniedrigt, so kann sie aus der Gruppe der folgenden Chemikalien ausgewählt werden: Alkylketendimer (wie AquapeIR 360XC Emulsion, die von Hercules Inc., Wilmington, DE hergestellt wird), Fluorkohlenwasserstoffe (wie Scotch Guard bon 3M aus Minneapolis, MN), hydrophobe Silicone (Wie PDMS DC-200 von Dow Coirning aus Midland, MI), Fluortelomere (wie Zonyl 7040 von Dupont aus Wilmington, DE), etc.
Der Absorptionsfähigkeitszusatzstoff kann allein oder in Kombination mit einem Festigkeitszusatzstoff verwendet werden. Auf Stärke basierende Festigkeitszusatzstoffe haben sich als bevorzugte Bindemittel für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung herausgestellt. Vorzugsweise wird das Tissuepapier mit einer wässrigen Lösung einer Stärke behandelt. Zusätzlich zur Reduzierung des Fusselns des fertigen Tissuepapierprodukts ergeben niedrige Mengen auch eine mäßige Verbesserung der Zugfestigkeit des Tissuepapiers, ohne eine Sprödigkeit (das heißt Steifigkeit) zu bewirken, wie sie sich beim Hinzufügen von großen Mengen der Stärke ergeben würde. Dies liefert auch ein Tissuepapier, das im Vergleich zu Tissuepapier, das mittels traditioneller Verfahren zur Erhöhung der Zugfestigkeit fester gemacht wurde, beispielsweise indem die Blätter eine erhöhte Zugfestigkeit durch eine erhöhte Raffinierung des Zellstoffs oder durch das Hinzufügen anderer trockenfesten Zusatzstoffe erhalten, ein verbessertes Verhältnis der Festigkeit zur Weichheit liefert. Dieses Ergebnis ist deshalb besonders überraschend, da Stärke traditionell verwendet wurde, um die Festigkeit auf Kosten der Weichheit aufzubauen, bei Anwendungen, bei denen die Weichheit keine wichtige Eigenschaft darstellt, beispielsweise bei Kartons. Zusätzlich wurde, beiläufig gesagt, Stärke als ein Füller für Druck- und Schreibpapier verwendet, um die Bedruckbarkeit der Oberfläche zu verbessern.

Ästhetische Zusatzstoffe

Wenn ein ästhetischer Zusatzstoff gewünscht wird, so kann er aus der folgenden Gruppe von Chemikalien ausgewählt werden: Tinten, Farbstoffe, Parfüme, Trübungsmittel (wie TiO&sub2; oder Calciumcarbonat), optische Aufheller und Mischungen daraus.
Die Ästhetik des Papiers kann auch durch das Verwenden des Verfahrens, das in dieser Erfindung beschrieben wurde, verbessert werden. Tinten, Farbstoffe und/oder Parfüme werden vorzugsweise der wässrigen Verbindung, die nachfolgend auf die Tissuepapierbahn angewandt wird, hinzugefügt. Der ästhetische Zusatzstoff kann allein oder in Kombination mit den Benetzungs-, Weichmacher- und/oder Festigkeitszusatzstoffen angewandt werden.

Analytische Verfahren

Die Analyse der Mengen der Behandlungschemikalien, die hier auf den Tissuepapierbahnen gehalten werden, kann durch jedes Verfahren, das im anwendbaren Stand der Technik akzeptiert ist, erfolgen. Beispielsweise kann die Menge des Polysiloxans, das durch das Tissuepapier gehalten wird, durch eine Lösungsextraktion des Polysiloxans mit einem organischen Lösungsmittel, gefolgt von einer Atomabsorptionsspektroskopie erfolgen, um die Menge des Silikons im Extrakt zu bestimmen. Die Menge nichtionogener grenzflächenaktiver Stoffe, wie Alkylglycoside, kann durch die Extraktion in einem organischen Lösungsmittel, gefolgt von einer Gaschromatographie, um die Menge des grenzflächenaktiven Stoffs im Extrakt zu bestimmen, erfolgen. Die Menge anionischer grenzflächenaktiver Stoffe, wie linearer Alkylsulfonate, kann durch eine Wasserextraktion, gefolgt von einer Kolorimetrieanalyse des Extrakts erfolgen. Die Menge der Stärke kann durch eine Amylaseaufschließung der Stärke in Glucose, gefolgt von einer Kolorimetrieanalyse, um die Menge der Glucose zu bestimmen, erfolgen. Diese Verfahren sind nur beispielhaft und sollen keine andere Verfahren ausschließen, die für die Bestimmung der Mengen spezieller Komponenten, die vom Tissuepapier gehalten werden, nützlich sind.
Die Hydrophilie von Tissuepapier bezieht sich im allgemeinen auf die Neigung von Tissuepapier, mit Wasser benetzt zu werden. Die Hydrophilie des Tissuepapiers kann etwas quantifiziert werden, indem man die Zeitdauer bestimmt, die erforderlich ist, damit trockenes Tissuepapier vollständig mit Wasser benetzt wird. Diese Zeitdauer wird als "Benetzungszeit" bezeichnet. Um einen konsistenten und wiederholbaren Test für die Benetzungszeit zu liefern kann das folgende Verfahren für die Bestimmungen der Benetzungszeit verwendet werden: zuerst wird eine konditioniertes Probeneinheitsblatt (die Umgebungsbedingungen für das Testen der Papierproben betragen 23 ± 1ºC und 50 ± 2% relative Feuchtigkeit, wie es im TAPPI-Verfahren T 402 spezifiziert ist), mit einer Papierstruktur von ungefähr 4 3/8 Inch · 4 3/4 Inch (ungefähr 11,1 cm · 12 cm) bereitgestellt; als zweites wird das Blatt in vier (4) nebeneinander liegende Viertel gefaltet und dann zu einem Ball von ungefähr 0,75 Inch (ungefähr 1,9 cm) bis ungefähr 1 Inch (ungefähr 2 cm) Durchmesser zerknüllt; als drittes wird das ballförmige Blatt auf der Oberfläche des destillierten Wassers bei einer Temperatur von 23 ± 1ºC platziert, und ein Timer wird gleichzeitig gestartet; als viertes wird der Timer gestoppt und abgelesen, wenn das Benetzen des ballförmigen Blatts beendet ist. Das komplette Benetzen wird visuell beobachtet.
Die bevorzugte Hydrophilie des Tissuepapiers hängt von seiner beabsichtigten Endnutzung ab. Es ist für Tissuepapier, das in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, beispielsweise für Toilettenpapier, wünschenswert, dass es in einer relativ kurzen Zeitdauer vollständig benetzt wird, um ein Verstopfen beim Spülen der Toilette zu verhindern. Vorzugsweise beträgt die Benetzungszeit 2 Minuten oder weniger. Noch besser ist es, wenn die Benetzungszeit 30 Sekunden oder weniger beträgt. Am besten ist es, wenn die Benetzungszeit 10 Sekunden oder weniger beträgt.
Die Hydrophilieeigenschaften der Ausführungsformen des Tissuepapiers der vorliegenden Erfindung können natürlich direkt nach der Herstellung bestimmt werden. Es kann jedoch eine beträchtliche Zunahme der Hydrophilie während der ersten beiden Wochen nach der Herstellung des Tissuepapiers erfolgen, das heißt, nachdem das Papier nach seiner Herstellung zwei Wochen gealtert wurde. Somit werden die oben angegebenen Benetzungszeiten vorzugsweise am Ende einer solchen Zeitdauer von zwei Wochen gemessen. Somit werden die Benetzungszeiten, die am Ende der zweiwöchigen Alterungsperiode bei Raumtemperaturen gemessen werden, als "Zweiwochenbenetzungszeiten" bezeichnet.
Die Dichte des Tissuepapiers, so wie der Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die als das Basisgewicht (Masse/Einheitsfläche) des Papiers geteilt durch die Dicke berechnet wird, wobei die passende Umwandlung der Einheiten vorgenommen wird. Die Dicke des Tissuepapiers ist, wie sie hier verstanden wird, die Dicke des Papiers, wenn es einer Komprimierungsbelastung von 95 g/in² (15,5 g/cm²) unterworfen wird. Ein geeignetes Instrument für die Messung der Dicke ist der Dickenmesser Modell 89-100, hergestellt von Twing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA 19154.
Die folgenden Beispiele zeigen die Praxis der vorliegenden Erfindung, wobei sie diese aber nicht beschränken wollen.

Beispiel 1

Eine Fourdrinierpapierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent NSK (Nordischem Weichholz Kraftzellstoff (wie Grand Prairie von Weyerhaeuser Corporation aus Tacoma Washington)) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Ein Lösung mit 2 Gewichtsprozent eines temporär nassfesten Harzes (das ist National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation aus New-York, NY vermarktet wird) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,75 Gewichtsprozent der trockenen Fasern zugegeben. Die Absorption des temporär nassfesten Harzes auf den NSK-Fasern wird durch einen im Rohr angebrachten Mischer verbessert. Der NSK-Brei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2% an der Flügelpumpe verdünnt. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent Eukalyptusfasern (wie Aracruz aus Brasilien) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Der Eukalyptusbrei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2 Gewichtsprozent an der Flügelpumpe verdünnt. Die einzelnen Komponenten des Rohstoffs werden in getrennten Schichten (beispielsweise Eukalyptus zu den äußeren Schichten und NSK in der zentralen Schicht) zum Auflaufkasten geschickt und auf einem Fourdrinier-Drahtgitter abgelagert, um eine dreischichtige embrionische Bahn auszubilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Drahtgitter und wird durch eine Ablenkvorrichtung und Vakuumkisten unterstützt. Das Fourdrinier-Drahtgitter ist eine fünffache Satinbindungskonfiguration, die in Maschinenrichtung 33 und quer zur Maschinenrichtung 30 Monofilamente aufweist. Die embrionische nasse Bahn wird vom Fourdrinier-Drahtgitter mit einer Faserkonsistenz von ungefähr 18% am Transferpunkt auf ein zweites Papierherstellungsband übertragen. Das zweite Papierherstellungsband ist ein endloses Band, das eine bevorzugte Netzoberfläche und Ablenkkanäle aufweist. Das Papierherstellungsband wird durch das Ausbilden eines Photo-Polymernetzwerks auf einem foraminiferen gewobenen Element, das aus Polyester hergestellt ist, und 20 Filamente pro Zentimeter in Maschinenrichtung und 18 Filamente pro Zentimeter quer zur Maschinenrichtung in einer vierfachen doppellagigen Gestalt aufweist und gemäß dem Verfahren, das in der US-A-5,334,289, die an Trokhan erteilt wurde, beschrieben ist, hergestellt ist, gebildet. Die Filamente weisen ungefähr einen Durchmesser von 0,22 mm in Maschinenrichtung und einen Durchmesser von 0,28 mm quer zur Maschinenrichtung auf. Der Photo-Polymer-Stoff weist ein Höckergebiet von ungefähr 35 Prozent auf, und er weist 562 lineare Idahozellen pro Quadratinch (89 Zellen pro Quadratzentimeter) auf, wobei das lineare Idahozellenmuster im Detail in der Fig. 19 der US-A-5,514,523, die an Trokhan et al. am 7. Mai 1996 ereilt wurde, beschrieben ist. Das lichtempfindliche Harz, das im Verfahren verwendet wird, ist MEH-1000, ein Methacrylurethan- Harz, das von MacDermid Imaging Technology Inc.,. Wilmington, Delaware vermarktet wird. Das Papierherstellungsband weist eine gesamte Dicke von ungefähr 1,2 mm auf, wobei sich 0,2 mm des Photopolymermusters über das gewobene foraminifere Element erstrecken.
Die embrionische Bahn wird auf dem Papierherstellungsband hinter den Vakuumentwässerungskasten und durch die Durchluftvortrocknungsvorrichtungen befördert, nach denen die Bahn auf eine Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt wird. Das andere Verfahren und die Bearbeitungsbedingungen sind nachfolgend aufgeführt. Die Faserkonsistenz beträgt ungefähr 27% nach dem Vakuumentwässerungskasten und durch die Aktion der Vortrocknungsvorrichtungen ungefähr 65% vor der Überführung auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung; ein Krepphaftmittel, das eine wässrige Lösung mit 0,25% Polyvinylalkohol umfasst, wird durch Aufbringungsvorrichtung aufgesprüht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 98% erhöht, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge weist einen Neigungswinkel von ungefähr 25 Grad auf und ist in Bezug auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung so angeordnet, dass sie einen Auftreffwinkel von ungefähr 81 Grad bildet; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 350ºF (177ºC) betrieben; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 800 fpm (Fuß pro Minute) (ungefähr 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene gekreppte Bahn wird dann zwischen zwei Kalanderwalzen hindurchgeführt. Die beiden Kalanderwalzen werden mit ihrem Walzengewicht aufeinander zu gedrückt und mit Oberflächengeschwindigkeiten von 660 fpm (ungefähr 201 Metern pro Minute) betrieben. Die kalanderte Bahn wird dann auf eine Spule (die auch mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 660 fpm betrieben wird) gewickelt und ist dann fertig zum Gebrauch.
Eine wässrige Lösung, die eine chemische Zusatzstoffverbindung enthält, wird kontinuierlich auf die das Papier berührende Oberfläche des Papierherstellungsbandes über eine Emulsionsverteilungswalze aufgebracht, bevor das Papierherstellungsband in Kontakt mit der embrionischen Bahn kommt. Die wässrige chemische Zusatzstoffverbindung, die durch die Verteilungswalze auf das Ablenkelement aufgebracht wird, enthält fünf Inhaltsstoffe: Wasser, Regalöl (ein Hochgeschwindigkeitsturbinenöl, das von der Texaco Oil Company vermarktet wird), ADOGEN TA 100 (ein grenzflächenaktiver Distearyldimethylammoniumchloridstoff, der von der Witco Corporation vermarktet wird, Cetylalkohol (ein C&sub1;&sub6; linearer Fettalkohol, der von der Procter & Gamble Company vermarktet wird) und Glycerol. Die relativen Verhältnisse der fünf Inhaltsstoffe gestalten sich folgendermaßen: 6,1 Gewichtsprozent Regalöl, 0,3 Gewichtsprozent Adogen, 0,2 Gewichtsprozent Cetylalkohol, 31,1 Gewichtsprozent Glycerol und der Rest ist Wasser. Die Volumenströmungsrate der wässrigen chemischen Zusatzstoffverbindung, die auf das Papierherstellungsband aufgebracht wird, beträgt ungefähr 0,50 gal/h-Fuß in Querrichtung (ungefähr 6,21 Liter/h-Meter). Die nasse Bahn weist eine Faserkonsistenz von ungefähr 25% des gesamten Bahnbasisgewichts auf, wenn sie in Kontakt mit der wässrigen chemischen Zusatzstoffverbindung kommt.
Die Bahn wird in ein einlagiges Tissuepapierprodukt umgewandelt. Das Tissuepapier weist ein Basisgewicht von ungefähr 29,2951 g/m² (ungefähr 18 Pfund/3000 Quadratfuß) auf, enthält 1% des Glycerols und ungefähr 1% des Regalöls primär im Gebiet der Höcker des Tissuepapiers, und ungefähr 0,2% des temporär nassfesten Harzes, das über dem Tissuepapier verteilt ist. Es ist wichtig, dass das sich ergebende Tissuepapier weich und absorbierend ist und dass es für eine Verwendung als Gesichtstuch und/oder Toilettenpapier geeignet ist.

Beispiel 2

Eine Fourdrinierpapierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent NSK (Nordischem Weichholzkraftzellstoff (wie Grand Prairie von Weyerhaeuser Corporation aus Tacoma Washington)) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Ein Lösung mit 2 Gewichtsprozent eines temporär nassfesten Harzes (das ist National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation aus New-York, NY vermarktet wird) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,75 Gewichtsprozent der trockenen Fasern zugegeben. Die Absorption des temporär nassfesten Harzes auf den NSK-Fasern wird durch einen im Rohr angebrachten Mischer verbessert. Der NSK-Brei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2% an der Flügelpumpe verdünnt. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent Eukalyptusfasern (wie Aracruz aus Brasilien) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Der Eukalyptusbrei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2 Gewichtsprozent an der Flügelpumpe verdünnt. Die einzelnen Komponenten des Rohstoffs werden in getrennten Schichten (beispielsweise Eukalyptus zu den äußeren Schichten und NSK in der zentralen Schicht) zum Auflaufkasten geschickt und auf einem Fourdrinier-Drahtgitter abgelagert, um eine dreischichtige embrionische Bahn auszubilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Drahtgitter und wird durch eine Ablenkvorrichtung und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Drahtgitter ist eine fünffache Satinbindungskonfiguration, die in Maschinenrichtung 33 und quer zur Maschinenrichtung 30 Monofilamente pro Zentimeter aufweist. Die embrionische nasse Bahn wird vom Fourdrinier-Drahtgitter mit einer Faserkonsistenz von ungefähr 18% am Transferpunkt auf ein zweites Papierherstellungsband übertragen. Das zweite Papierherstellungsband ist ein endloses Band, das eine bevorzugte Netzoberfläche und Ablenkkanäle aufweist. Das Papierherstellungsband wird durch das Ausbilden eines Photo-Polymernetzwerks auf einem foraminiferen gewobenen Element, das aus Polyester hergestellt ist, und 20 Filamente pro Zentimeter in Maschinenrichtung und 18 Filamente pro Zentimeter quer zur Maschinenrichtung in einer vierfachen doppellagigen Gestalt aufweist und gemäß dem Verfahren, das in der US-A-5,334,289, die an Trokhan erteilt wurde, und die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird, beschrieben ist, hergestellt ist, gebildet. Die Filamente weisen ungefähr einen Durchmesser von 0,22 mm in Maschinenrichtung und einen Durchmesser von 0,28 mm quer zur Maschinenrichtung auf. Der Photo-Polymer-Stoff weist ein Höckergebiet von ungefähr 35 Prozent auf, und er weist 562 lineare Idahozellen pro Quadratinch (87 Zellen pro Quadratzentimeter) auf, wobei das lineare Idahozellenmuster im Detail in der Fig. 19 der US-A-5,514,523, die an Trokhan et al. am 7. Mai 1996 ereilt wurde, beschrieben ist. Das lichtempfindliche Harz, das im Verfahren verwendet wird, ist MEH-1000, ein Methacrylurethan- Harz, das von MacDermid Imaging Technology Inc., Wilmington, Delaware vermarktet wird. Das Papierherstellungsband weist eine gesamte Dicke von ungefähr 1,2 mm auf, wobei sich 0,2 mm des Photopolymermusters über das gewobene foraminifere Element erstrecken.
Die embrionische Bahn wird auf dem Papierherstellungsband hinter den Vakuumentwässerungskasten und durch die Durchluftvortrocknungsvorrichtungen befördert, nach denen die Bahn auf eine Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt wird. Das andere Verfahren und die Bearbeitungsbedingungen sind nachfolgend aufgeführt. Die Faserkonsistenz beträgt ungefähr 27% nach dem Vakuumentwässerungskasten und durch die Aktion der Vortrocknungsvorrichtungen ungefähr 65% vor der Überführung auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung; ein Krepphaftmittel, das eine wässrige Lösung mit 0,25% Polyvinylalkohol umfasst, wird durch Aufbringungsvorrichtung aufgesprüht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 98% erhöht, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge weist einen Neigungswinkel von ungefähr 25 Grad auf und ist in Bezug auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung so angeordnet, dass sie einen Auftreffwinkel von ungefähr 81 Grad bildet; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 350ºF (177ºC) betrieben; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 800 fpm (Fuß pro Minute) (ungefähr 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene gekreppte Bahn wird dann zwischen zwei Kalanderwalzen hindurchgeführt. Die beiden Kalanderwalzen werden mit ihrem Walzengewicht aufeinander zu gedrückt und mit Oberflächengeschwindigkeiten von 660 fpm (ungefähr 201 Metern pro Minute) betrieben. Die kalanderte Bahn wird dann auf eine Spule (die auch mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 660 fpm betrieben wird) gewickelt und ist dann fertig zum Gebrauch.
Eine wässrige Lösung, die eine chemische Zusatzstoffverbindung enthält, wird kontinuierlich auf den oberen Teil der Kalanderwalzen aufgebracht. Die wässrige chemische Zusatzstoffverbindung, die auf die Kalanderwalzen aufgebracht wird, enthält drei Inhaltsstoffe: Wasser, eine quartäre Ammoniumverbindung (wie Di(hydriertes) Talgdimethylammoniummethylsulfat, das von der Witco Corporation unter dem Handelsnamen "Variosoft 137" vermarktet wird, und Glycerol. Die relativen Verhältnisse der drei Inhaltsstoffe gestalten sich folgendermaßen: 10 Gewichtsprozent "Variosoft 137", 40 Gewichtsprozent Glycerol und der Rest ist Wasser. Die Bahn weist eine Faserkonsistenz von ungefähr 98% des gesamten Bahnbasisgewichts auf, wenn sie in Kontakt mit der wässrigen chemischen Zusatzstoffverbindung kommt.
Die Bahn wird in ein einlagiges Tissuepapierprodukt umgewandelt. Das Tissuepapier weist ein Basisgewicht von ungefähr 29,2951 g/m² (ungefähr 18#/3M Quadratfuß) auf, enthält ungefähr 1% des Glycerols und ungefähr 0,2% des Weichmachers aus der quartären Ammoniumverbindung primär im Gebiet der Höcker des Tissuepapiers, und ungefähr 0,2% des temporär nassfesten Harzes, das über dem Tissuepapier verteilt ist. Es ist wichtig, dass das sich ergebende Tissuepapier weich und absorbierend ist und dass es für eine Verwendung als Gesichtstuch und/oder Toilettenpapier geeignet ist.

Beispiel 3

Eine Fourdrinierpapierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent NSK (Nordischem Weichholz Kraftzellstoff (wie Grand Prairie von Weyerhaeuser Corporation aus Tacoma Washington)) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Ein Lösung mit 2 Gewichtsprozent eines temporär nassfesten Harzes (das ist National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation aus New-York, NY vermarktet wird) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,75 Gewichtsprozent der trockenen Fasern zugegeben. Die Absorption des temporär nassfesten Harzes auf den NSK-Fasern wird durch einen im Rohr angebrachten Mischer verbessert. Der NSK-Brei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2% an der Flügelpumpe verdünnt. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent Eukalyptusfasern (wie Aracruz aus Brasilien) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Der Eukalyptusbrei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2 Gewichtsprozent an der Flügelpumpe verdünnt. Die einzelnen Komponenten des Rohstoffs werden in getrennten Schichten (beispielsweise Eukalyptus zu den äußeren Schichten und NSK in der zentralen Schicht) zum Auflaufkasten geschickt und auf einem Fourdrinier-Drahtgitter abgelagert, um eine dreischichtige embrionische Bahn auszubilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Drahtgitter und wird durch eine Ablenkvorrichtung und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Drahtgitter ist eine fünffache Satinbindungskonfiguration, die in Maschinenrichtung 33 und quer zur Maschinenrichtung 30 Monofilamente aufweist. Die embrionische nasse Bahn wird vom Fourdrinier-Drahtgitter mit einer Faserkonsistenz von ungefähr 18% am Transferpunkt auf ein zweites Papierherstellungsband übertragen. Das zweite Papierherstellungsband ist ein endloses Band, das eine bevorzugte Netzoberfläche und Ablenkkanäle aufweist. Das Papierherstellungsband wird durch das Ausbilden eines Photo-Polymernetzwerks auf einem foraminiferen gewobenen Element, das aus Polyester hergestellt ist, und 20 Filamente pro Zentimeter in Maschinenrichtung und 18 Filamente pro Zentimeter quer zur Maschinenrichtung in einer vierfachen doppellagigen Gestalt aufweist und gemäß dem Verfahren, das in der US-A-5,334,289, die an Trokhan erteilt wurde, beschrieben ist, hergestellt ist, gebildet. Die Filamente weisen ungefähr einen Durchmesser von 0,22 mm in Maschinenrichtung und einen Durchmesser von 0,28 mm quer zur Maschinenrichtung auf. Der Photo-Polymer-Stoff weist ein Höckergebiet von ungefähr 35. Prozent auf, und er weist 562 lineare Idahozellen pro Quadratinch (87 Zellen pro Quadratzentimeter) auf, wobei das lineare Idahozellenmuster im Detail in der Fig. 19 der US-A-5,514,523, die an Trokhan et al. am 7. Mai 1996 ereilt wurde, beschrieben ist. Das lichtempfindliche Harz, das im Verfahren verwendet wird, ist MEH-1000, ein Methacrylurethan- Harz, das von MacDermid Imaging Technology Inc., Wilmington, Delaware vermarktet wird. Das Papierherstellungsband weist eine gesamte Dicke von ungefähr 1,2 mm auf, wobei sich 0,2 mm des Photopolymermusters über das gewobene foraminifere Element erstrecken.
Die embrionische Bahn wird auf dem Papierherstellungsband hinter den Vakuumentwässerungskasten und durch die Durchluftvortrocknungsvorrichtungen befördert, nach denen die Bahnkauf eine Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt wird. Das andere Verfahren und die Bearbeitungsbedingungen sind nachfolgend aufgeführt. Die Faserkonsistenz beträgt ungefähr 27% nach dem Vakuumentwässerungskasten und durch die Aktion der Vortrocknungsvorrichtungen ungefähr 65% vor der Überführung auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung; ein Krepphaftmittel, das eine wässrige Lösung mit 0,25% Polyvinylalkohol umfasst, wird durch Aufbringungsvorrichtung aufgesprüht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 98% erhöht, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge weist einen Neigungswinkel von ungefähr 25 Grad auf und ist in Bezug auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung so angeordnet, dass sie einen Auftreffwinkel von ungefähr 81 Grad bildet; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 350ºF (177ºC) betrieben; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 800 fpm (Fuß pro Minute) (ungefähr 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene gekreppte Bahn wird dann zwischen zwei Kalanderwalzen hindurchgeführt. Die beiden Kalanderwalzen werden mit ihrem Walzengewicht aufeinander zu gedrückt und mit Oberflächengeschwindigkeiten von 660 fpm (ungefähr 201 Metern pro Minute) betrieben. Die kalanderte Bahn wird dann auf eine Spule (die auch mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 660 fpm betrieben wird) gewickelt und ist dann fertig zum Gebrauch.
Eine wässrige Lösung, die eine chemische Zusatzstoffverbindung enthält, wird kontinuierlich auf die Höckergebiete des Papierherstellungsbandes über eine Emulsionsverteilungswalze aufgebracht, bevor das Papierherstellungsband in Kontakt mit der embrionischen Bahn kommt. Die wässrige chemische Zusatzstoffverbindung, die durch die Verteilungswalze auf die Höckergebiete aufgebracht wird, enthält fünf Inhaltsstoffe: Wasser, Regalöl (ein Hochgeschwindigkeitsturbinenöl, das von der Texaco Oil Company vermarktet wird), ADOGEN TA 100 (ein grenzflächenaktiver Distearyldimethylammoniumchloridstoff, der von der Witco Corporation vermarktet wird), Cetylalkohol (ein C16 linearer Fettalkohol, der von der Procter & Gamble Company vermarktet wird) und eine wasserlösliche Farbstoffverbindung. Die relativen Verhältnisse der fünf Inhaltsstoffe gestalten sich folgendermaßen: 6,1 Gewichtsprozent Regalöl, 0,3 Gewichtsprozent Adogen, 0,2 Gewichtsprozent Cetylalkohol, 0,2 Gewichtsprozent der wasserlöslichen Farbstoffverbindung und der Rest ist Wasser. Die Volumenströmungsrate der wässrigen chemischen Zusatzstoffverbindung, die auf das Papierherstellungsband aufgebracht wird, beträgt ungefähr 0,50 gal/h- Fuß in Querrichtung (ungefähr 6,21 Liter/h-Meter). Die nasse Bahn weist eine Faserkonsistenz von ungefähr 25% des gesamten Bahnbasisgewichts auf, wenn sie in Kontakt mit der wässrigen chemischen Zusatzstoffverbindung kommt.
Die Bahn wird in ein einlagiges Tissuepapierprodukt umgewandelt. Das Tissuepapier weist ein Basisgewicht von ungefähr 29,2951 g/m² (ungefähr 18 Pfund / 3000 Quadratfuß) auf, und enthält ungefähr 0,2% eines temporär nassfesten Harzes. Es ist wichtig, dass das sich ergebende Tissuepapier weich und absorbierend ist, dass es eine verbesserte Ästhetik aufweist und dass es für eine Verwendung als Gesichtstuch und/oder Toilettenpapier geeignet ist.

Beispiel 4

Eine Fourdrinierpapierherstellungsmaschine im Pilotmaßstab wird beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent NSK (Nordischem Weichholzkraftzellstoff (wie Grand Prairie von Weyerhaeuser Corporation aus Tacoma Washington)) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Ein Lösung mit 2 Gewichtsprozent eines temporär nassfesten Harzes (das ist National Starch 78-0080, das von der National Starch and Chemical Corporation aus New-York, NY vermarktet wird) wird dem NSK-Vorratsrohr mit einer Rate von 0,75 Gewichtsprozent der trockenen Fasern zugegeben. Die Absorption des temporär nassfesten Harzes auf den NSK-Fasern wird durch einen im Rohr angebrachten Mischer verbessert. Der NSK-Brei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2% an der Flügelpumpe verdünnt. Ein wässriger Brei mit 3 Gewichtsprozent Eukalyptusfasern (wie Aracruz aus Brasilien) wird in einer konventionellen Aufschlämmvorrichtung hergestellt. Der Eukalyptusbrei wird auf eine Konsistenz von ungefähr 0,2 Gewichtsprozent an der Flügelpumpe verdünnt. Die einzelnen Komponenten des Rohstoffs werden in getrennten Schichten (beispielsweise Eukalyptus zu den äußeren Schichten und NSK in der zentralen Schicht) zum Auflaufkasten geschickt und auf einem Fourdrinier-Drahtgitter abgelagert, um eine dreischichtige embrionische Bahn auszubilden. Das Entwässern erfolgt durch das Fourdrinier-Drahtgitter und wird durch eine Ablenkvorrichtung und Vakuumkästen unterstützt. Das Fourdrinier-Drahtgitter ist eine fünffache Satinbindungskonfiguration, die in Maschinenrichtung 33 und quer zur Maschinenrichtung 30 Monofilamente pro Zentimeter aufweist. Die embrionische nasse Bahn wird vom Fourdrinier-Drahtgitter mit einer Faserkonsistenz von ungefähr 18% am Transferpunkt auf ein zweites Papierherstellungsband übertragen. Das zweite Papierherstellungsband ist ein endloses Band, das eine bevorzugte Netzoberfläche und Ablenkkanäle aufweist. Das Papierherstellungsband wird durch das Ausbilden eines Photo-Polymernetzwerks auf einem foraminiferen gewobenen Element, das aus Polyester hergestellt ist, und 20 Filamente pro Zentimeter in Maschinenrichtung und 18 Filamente pro Zentimeter quer zur Maschinenrichtung in einer vierfachen doppellagigen Gestalt aufweist und gemäß dem Verfahren, das in der US-A-5,334,289, die an Trokhan erteilt wurde, beschrieben ist, hergestellt ist, gebildet. Die Filamente weisen ungefähr einen Durchmesser von 0,22 mm in Maschinenrichtung und einen Durchmesser von 0,28 mm quer zur Maschinenrichtung auf. Der Photo-Polymer-Stoff weist ein Höckergebiet von ungefähr 35 Prozent auf, und er weist 562 lineare Idahozellen pro Quadratinch (87 Zellen pro Quadratzentimeter) auf, wobei das lineare Idahozellenmuster im Detail in der Fig. 19 der US-A- 5,514,523, die an Trokhan et al. am 7. Mai 1996 ereilt wurde, beschrieben ist. Das lichtempfindliche Harz, das im Verfahren verwendet wird, ist MEH-1000, ein Methacrylurethan-Harz, das von MacDermid Imaging Technology Inc., Wilmington, Delaware vermarktet wird. Das Papierherstellungsband weist eine gesamte Dicke von ungefähr 1,2 mm auf, wobei sich 0,2 mm des Photopolymermusters über das gewobene foraminifere Element erstrecken.
Die embrionische Bahn wird auf dem Papierherstellungsband hinter den Vakuumentwässerungskasten und durch die Durchluftvortrocknungsvorrichtungen befördert, nach denen die Bahn auf eine Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt wird. Das andere Verfahren und die Bearbeitungsbedingungen sind nachfolgend aufgeführt. Die Faserkonsistenz beträgt ungefähr 27% nach dem Vakuumentwässerungskasten und durch die Aktion der Vortrocknungsvorrichtungen ungefähr 65% vor der Überführung auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung; ein Krepphaftmittel, das eine wässrige Lösung mit 0,25% Polyvinylalkohol umfasst, wird durch Aufbringungsvorrichtung aufgesprüht; die Faserkonsistenz wird auf geschätzte 98% erhöht, bevor die Bahn mit einer Abstreichklinge trocken gekreppt wird. Die Abstreichklinge weist einen Neigungswinkel von ungefähr 25 Grad auf und ist in Bezug auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung so angeordnet, dass sie einen Auftreffwinkel von ungefähr 81 Grad bildet; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 350ºF (177ºC) betrieben; die Yankee-Trocknungsvorrichtung wird bei ungefähr 800 fpm (Fuß pro Minute) (ungefähr 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene gekreppte Bahn wird dann zwischen zwei Kalanderwalzen hindurchgeführt. Die beiden Kalanderwalzen werden mit ihrem Walzengewicht aufeinander zu gedrückt und mit Oberflächengeschwindigkeiten von 660 fpm (ungefähr 201 Metern pro Minute) betrieben. Die kalanderte Bahn wird dann auf eine Spule (die auch mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 660 fpm betrieben wird) gewickelt und ist dann fertig zum Gebrauch.
Eine wässrige Lösung, die eine chemische Zusatzstoffverbindung enthält, wird kontinuierlich auf die Oberfläche der Yankee-Trocknungsvorrichtung durch ein Sprühsystem vor der Überführung der embrionischen Bahn aufgebracht. Die wässrige chemische Zusatzstoffverbindung, die durch das Sprühsystem auf die Oberfläche der Yankee-Trocknungsvorrichtung aufgebracht wird, enthält drei Inhaltsstoffe: Wasser, Airvol 540 (ein Polyvinylalkohol; der von Air Products and Chemicals aus Allentown, PA vermarktet wird), und Cypro 711 (ein trockenfestes Polyacrylamidharz, das von American Cyanamid aus Wayne, N. J. geliefert wird). Die relativen Verhältnisse der drei Inhaltsstoffe gestalten sich folgendermaßen: 0,125 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol, 0,125 Gewichtsprozent trockenfestes Polyacrylamidharz, und der Rest ist Wasser. Die Volumenströmungsrate der wässrigen chemischen Zusatzsstoffverbindung, die auf die Oberfläche der Yankee-Trocknungsvorrichtung aufgebracht wird, beträgt ungefähr 0,11 Gallonen/Minute/Kreuzrichtungsfuß. Die nasse embrionische Bahn weist einen gesamten mittleren Wassergehalt von ungefähr 0,67 Pfund Wasser pro Pfund der Faser auf.
Die Bahn wird in ein einlagiges Tissuepapierprodukt umgewandelt. Das Tissuepapier weist ein Basisgewicht von ungefähr 29,2951 g der Faser pro Quadratmeter der Fläche (ungefähr 18 Pfund der Faser pro 3000 Quadratfuß der Fläche) auf, enthält ungefähr 0,01% des trockenfesten Harzes, das primär auf den Regionen hoher Dichte des Tissueprodukts verteilt ist. Es ist wichtig, dass das sich ergebende Tissuepapier weich und absorbierend ist und dass es für eine Verwendung als Gesichtstuch und/oder Toilettenpapier geeignet ist.

Claims

1. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) dadurch gekennzeichnet, daß diese umfaßt:

- ein Zellulosesubstrat (22) mit ersten Regionen relativ hoher Dichte (34) und zweiten Regionen relativ geringer Dichte (38), wobei die Regionen relativ hoher Dichte (34) und relativ geringer Dichte (38) in einem nicht zufälligen, sich wiederholenden Muster angeordnet sind, und

- ein immobilisiertes, chemisches papiermachendes Additiv (24), gedacht zum Verbessern der Weichheit und/oder des Absorbiervermögens, welches auf den Regionen relativ geringer Dichte (38) aufgebracht ist, wobei die Regionen (34) relativ hoher Dichte im wesentlichen frei von diesem immobilisierten chemischen papiermachenden Additiv sind.

2. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20), dadurch gekennzeichnet, daß diese umfaßt:

- ein Zellulosesubstrat mit ersten Regionen mit einem im wesentlichen kontinuierlichen Netzwerk (32) hoher Dichte und zweiten diskreten Regionen geringer Dichte (36), wobei die diskreten Regionen (38) geringer Dichte und das im wesentlichen kontinuierliche Netzwerk (32) vorzugsweise in zwei unterschiedlichen Ebenen (26) liegen, und

- ein immobilisiertes chemisches papiermachendes Additiv (24), gedacht zum Verbessern der Weichheit und/oder des Absorbiervermögens, welches auf den Regionen relativ geringer Dichte (38) aufgebracht ist, wobei die Regionen (34) relativ hoher Dichte im wesentlichen frei von diesem immobilisierten chemischen papiermachenden Additiv (24) sind.

3. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das das immobilisierte, chemische papiermachenden additiv (24), das zum Verbessern von Weichheit und/oder Absorbiervermögen gedacht ist, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Absorbiervermögen-Additiven, Weichermacher-Additiven, ästhetischen Additiven und Mischungen daraus.

4. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorbiervermögen-Additiv ausgewählt ist aus Polyhydroxyverbindungen, Polyethoxylaten, alkylethoxylierten Estern, alkylethoxylierten Alkoholen, alkylpolyethoxylierten Nonylphenolen, Ethoxylattrimethylpentandiol und Mischungen daraus, vorzugsweise ein alkylethoxylierter Alkohol oder ein Polyhydroxyverbindung ist, wobei die Polyhydroxyverbindung vorzugsweise ausgewählt ist aus Glycerol, Polyglycerol, Polyoxyethlyen, Polyoxypropylen und Mischungen daraus.

5. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichmacheradditiv ausgewählt ist aus Schmierstoffen, Weichmachern, kationischen Entbindern, nicht kationischen Entbindern und Mischungen daraus.

6. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichmacheradditiv ein kationischer Weichmacher, vorzugsweise eine quartäre Ammoniumverbindung, ganz bevorzugt eine diesterquartäre Ammoniumverbindung ist; oder ein Schmiermittel, vorzugsweise eine Siliconverbindung, ganz bevorzugt eine aminofunktionale Siliconverbindung, ganz bevorzugt ein aminofunktionales Silicon.

7. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ästhetische Additiv ausgewählt ist aus Tinten, Farbstoffen, Parfüme, Trübungsmittel, optische Hellmacher und Mischungen daraus, vorzugsweise ein Farbstoff ist.

8. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner umfaßt ein immobilisiertes Festigkeitsadditiv, das auf einer der Regionen mit relativ hoher Dichte (34) aufgebracht ist.

9. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Festigkeitsadditiv ausgewählt ist aus permanent naßfesten Harzen, temporär naßfesten Harzen, trockenfesten Additiven und Mischungen daraus.

10. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Festigkeitsadditiv ein permanent naßfestes Harz ist, ausgewählt aus Polyamid-Epichlorhydrinharz, Polyacrylamidharz und Mischungen daraus; oder ein temporär naßfestes Harz, vorzugsweise ein auf Stärke basierendes temporär naßfestes Harz ist.

11. Chemisch verbesserte Papierstruktur (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierstruktur durchluftgetrocknet ist.