DE69724211T3 - Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn, eine Faserbahn und einlagiges Handtuch - Google Patents

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  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Papierbahn mit erhöhter Festigkeit, Saugfähigkeit und Weichheit.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gefaltete Papiertücher und Rollenpapiertücher wie sie für handelsübliche öffentliche Spender verwendet werden, sind relativ preiswerte Produkte, die für gewöhnlich fast ausschließlich auf Kostenbasis verkauft werden, da der Käufer nur selten der Verbraucher ist. Da eine verbesserte Güte in den seltensten Fällen einen auch nur minimalen Kostenanstieg rechtfertigt, konzentrieren sich die Verfahren zur Verbesserung der Qualität dieses Produkts bislang darauf, den strengsten wirtschaftlichen Kriterien gerecht zu werden. Die neusten Marktentwicklungen gehen zwar in Richtung verbesserter Produkteigenschaften, jedoch wird der Kostenfaktor dabei immer noch stark berücksichtigt.
  • Üblicherweise erfolgt die Herstellung von Tüchern für den öffentlichen Gebrauch mittels einer von drei grundlegenden Technologien: (i) herkömmliche Nasspresstechnologie mit Nasskreppen und Prägen; (ii) herkömmliche Nasspresstechnologie mit Trockenkreppen und Prägen; und in jüngster Zeit (iii) Durchlufttrocknung ohne Kreppen. Jede dieser Technologien hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.
  • Durch herkömmliche Nasspresstechnologie mit Nasskreppen und Prägen erhält man ein Produkt, das eine gute Festigkeit hat, wenn es mit wässrigen Flüssigkeiten getränkt wird. Diese Technologie hat den Nachteil, dass das Produkt keine ausreichende Saugfähigkeit und Weichheit hat. Wie in US-A-5,048,589 (Cook et al.,) beschrieben, sind Tücher, die durch herkömmliches Nasspressen mit Nasskreppen hergestellt werden, „zwar für gewöhnlich fest, auch wenn sie mit Flüssigkeit getränkt werden, jedoch haben sie häufig nicht die gewünschte Saugfähigkeit, Saugkraft und Weichheit"
  • Durch herkömmliche Nasspresstechnologie mit Trockenkreppen und Prägen erhält man zwar ein Produkt mit guter Saugfähigkeit und Weichheit, jedoch besitzt dieses Produkt keine ausreichende Festigkeit, wenn es mit wässrigen Flüssigkeiten getränkt wird. US-A-5,048,589 beschreibt mittels dieses Verfahrens hergestellte Produkte als „... weiche Tücher, [die] zwar eine hohe Saugfähigkeit und Saug kraft besitzen, die jedoch auch wenig strapazierfähig sind und häufig reißen, wenn sie mit Flüssigkeit getränkt werden."
  • Durchlufttrocknung ohne Kreppen ist ebenfalls beispielsweise in US-A-5,048,589 offenbart. Das Patent '589 offenbart Tücher mit guter Saugfähigkeit und Festigkeit, wenn diese mit einer wässrigen Flüssigkeit getränkt werden. Eine Technologie ohne Kreppen, wie sie in dem Patent '589 beschrieben ist, wurde entwickelt, um einige Schwierigkeiten bei der Herstellung von weichen, festen und saugfähigen Wischtüchern zu umgehen.
  • Obwohl man durch Durchlufttrocknung mit Kreppen und Prägen ein Produkt erhält, das relativ weich und saugfähig ist, so wird dieses Produkt auf Grund seiner Randfestigkeit im Allgemeinen als Tuch für den privaten Hausgebrauch betrachtet. Ein besonders erfolgreiches, durch Durchlufttrocknung gewonnenes Tuch, das als Produkt für den privaten Hausgebrauch vermarktet wird, ist z. B. das zweilagige Bounty®. Zwei erfolgreiche, für den öffentlichen Gebrauch verwendete gefaltete Tücher mit Premiumqualität sind das einlagige KC Surpass® 50000 und Scott Select® 189. Der geometrische Mittelwert der Nassreissfestigkeit von Bounty® beträgt ungefähr 895 g/3'' (76 mm), während der geometrische Mittelwert der Nassreissfestigkeit für KC Surpass® 50000 im Allgemeinen 1297 g/3'' (76 mm) und für Scott Select® 189 970 g/3'' (76 mm) beträgt. Natürlich ist die Festigkeit von herkömmlichen, durch Durchlufttrocknung gewonnenen Tuchprodukten für den privaten Hausgebrauch geringer. Bei Anwendungsgebieten, bei denen Festigkeit eine wichtige Rolle spielt, beispielsweise bei Tüchern für den öffentlichen Gebrauch, wird die Durchlufttrocknung üblicherweise nicht mit anderen Verfahren wie z. B. Trockenkreppen oder Prägen verbunden, da diese eine geringere Festigkeit zur Folge haben.
  • Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren an, mit dem die Nachteile umgangen werden, die mit jeder dieser Technologien nach dem Stand der Technik verbunden sind. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellt mittels Durchlufttrocknung, Kreppen und Prägen ein einlagiges Tuch her, das nicht den Nachteil der Randfestigkeit von Handtuchprodukten nach dem Stand der Technik aufweist und gleichzeitig sowohl eine hohe Weichheit als auch eine gute Saugfähigkeit besitzt. Dies erreicht man durch die Verwendung eines Systems anionischer/kationischer thermisch vernetzender Festigkeitszusätze in einer Ladung im Stoffauflauf, die in einem bestimmten anionischen Bereich gehalten wird; und zwar vorzugsweise in Verbindung mit einer Charge aus raffinierten Langfasern als Hauptbestandteil und mit hohen Anteilen an Nassfestigkeits-/Trockenfestigkeitsharzen.
  • Durchlufttrocknungsverfahren nach dem Stand der Technik stellen kein Verfahren zum Herstellen eines für den öffentlichen Gebrauch bestimmten festen, weichen und saugfähigen Handtrockentuchs dar, bei dem ein hoher Anteil an raffiniertem Weichholz verwendet wird und hohe Anteile an Nassfestigkeitsharz und Nass-/Trockenfestigkeitsharzen zugegeben werden, um die Ladung im Stoffauflauf in einem bestimmten anionischen Bereich zu halten.
  • US-A- 3,998,690 (Lyness et al.,) offenbart ein chemisches Flockungsverfahren für die Verwendung von Kurzfasern zum Herstellen von voluminösen Bahnen. Durch Flockung der Charge entstehen häufig Aggregate, die anscheinend bewirken, dass sich eine Kurzfasercharge wie eine Langfasercharge verhält. Lyness et al. offenbart die Verwendung von Nassfestigkeitsharzen oder anderen kationischen und anionischen Mitteln zum Einschluss in einer Gabelcharge, welche die Verwendung eines komplexen Stoffsystems erforderlich macht. Zwar offenbart Lyness et al., dass ein stöchiometrisches Ladungsdichte-Gleichgewicht der anionischen/kationischen Paare verwendet werden kann, jedoch enthalten diese nicht die Charge als Teil des Ladungsgleichgewichts. Desweiteren berücksichtigen Lyness et al. zur Verbesserung der Nassfestigkeit nicht das Bestimmen und Kontrollieren der Ladung im Stoffauflauf bis zu einem gewissen anionischen Bereich.
  • Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, den Ladungszustand von Nasspartiesystemen zu bestimmen. Zwei der am häufigsten verwendeten Verfahren sind nachstehend beschrieben: Zetapotential durch Mikroelektrophorese und titrierbare Ladung.
  • Wird ein negativ geladenes Teilchen, beispielsweise ein Holzfaserstoff, in einer wässrigen Lösung gelöst, so zieht die negative Oberfläche eine beträchtliche Anzahl positiver Gegenionen neben die elektrisch geladene Zwischenfläche. Die sich neben der elektrisch geladenen Zwischenfläche befindenden Gegenionen werden heftig in eine dünne Schicht gezogen, die in der Fachliteratur als Stern-Schicht bezeichnet wird. Bewegt sich ein Teilchen in der Lösung, so bewegt sich die Flüssigkeit unmittelbar neben der Teilchenoberfläche mit derselben Geschwindigkeit. Diese unbekannte Grenzschicht wird als Scherfläche bezeichnet und enthält die Stern-Schicht. Daher sind die Lösung und die Gegenionen in einer Charge an das sich bewegende, elektrisch geladene Faserteilchen in der Scherfläche/Stern-Schicht gebunden.
  • Gegenionen tendieren zwar dazu, auf Grund von Wärmebewegung von einer elektrisch geladenen Oberfläche wegzudiffundieren, sie werden jedoch auch durch Coulombsche Kräfte angezogen. Diese gegensätzlichen Effekte führen zu Veränderungen der Ladungskonzentration, was das Potential der Doppelschicht in der Lösung beeinflusst. Zetapotential ist das elektrische Potential der Doppelschicht an der Scherfläche. Einer Lösung zugegebene Salze unterdrücken das elektrische Potential oder das Potential der Doppelschicht in der Lösung und reduzieren somit das Zetapotential, ohne die Ladung des Teilchens zu verändern.
  • Das am häufigsten verwendete Verfahren zum Bestimmen des Zetapontentials ist die Mikroelektrophorese. Bei Mikroelektrophoreseverfahren wird eine Teilchendispersion in einer Zelle platziert und ein elektrisches Feld angelegt. Die Geschwindigkeit der Teilchen wird beispielsweise mikroskopisch bestimmt. Die Beweglichkeit berechnet sich aus Teilchengeschwindigkeit pro Einheit elektrisches Feld. Das Zetapotential berechnet sich dann anhand der Helmholtz-Smoluchowski-Gleichung aus Beweglichkeit mal Viskosität des Mediums geteilt durch die Dielektrizitätskonstante des Mediums.
  • Die elektrostatische Ladung, die mit Papierherstellungsteilchen und Polyelektrolytzusätzen verbunden ist, definiert den kationischen oder anionischen Bedarf eines Papierherstellungssystems. Das am häufigsten verwendete Verfahren zum Bestimmen des Ladungszustands eines Nasspartiesystems ist das Titrieren einer Papierherstellungprobe, wie einer Stoffauflaufprobe, mit bekannten Konzentrationen kationischer oder anionischer Standardlösungen. Häufig beträgt der Endpunkt der Titration null Streaming Current oder null elektrophoretische Beweglichkeit. (Der Streaming Current Detector (SCD) ist ein instrument, das verwendet wird, um eine kolloidale Oberflächenladung durch Messen des Stroms zu charakterisieren, der durch bewegliche Gegenionen erzeugt wird, wenn geladenes Material an Kolben- oder Schalenwänden haftet, während sich der Kolben bewegt.) Der Anteil an standardmäßig geladenem Material, das zum Neutralisieren der Papierherstellungs- oder Stoffauflaufprobe benötigt wird, gibt den Ladungszustand des Systems an.
  • Einzelheiten zu elektrophoretischer Beweglichkeit und Verfahren zur titrierbaren Ladung können aus Principles of Colloid and Surface Chemistry von P. Hiemenz und dem Kapitel 4: Application of Electrokinetics in Optimization of Wet End Chemistry aus Wet Strength Resin and Their Application (L. Chan, Editor, 1994) entnommen werden.
  • Die gemeinsame Verwendung von kationischen und anionischen festigkeitsregulierenden Mitteln zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von Papierbahnen war schon häufig Thema vieler Diskussionen. Charles W. Neal beschreibt in A Review of the Chemistry of Wet Strength Development in Tappi Seminar Notes, 1988, mehrere häufig verwendete Nassfestigkeitszusätze, ihre Zubereitung und chemische Struktur, ihre Verkettungsreaktionen sowie ihre Auswirkungen auf Nassfestigkeitseigenschaften. Diese Übersicht beinhaltet eine Erörterung zu Systemen aus kationischen/anionischen Zusätzen wie dem PAE/CMC (Polyamidpolyaminepichlorhydrin/Carboxymethylcellulose)-System. Neal beschreibt den kationischen Zusatz als Retentionshilfe für den anionischen Zusatz. Neal offenbart, dass Parameter der Nasspartiechemie für optimale Nassfestigkeitseigenschaften für das PAE-Harzsytem einen Prozess der Nasspartie bei einem neutralen bis leicht alkalischen pH-Wert enthalten, wobei freies Chlor durch die Verwendung eines Antichlormittels gering gehalten wird.
  • Die frühe Entwicklung eines PAE/CMC-Systems ist beispielsweise in der an Hercules übertragenen US-A-3,058,873 (Keim et al.,) beschrieben. Keim et al. offenbaren ein Verfahren zum Herstellen von Papier mit verbesserter Nassfestigkeit unter Verwendung von kationischen Harzen der PAE-Art und wasserlöslichen Gummiharzen, die aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Celluloseäthern (z. B. CMC) und kationischen Stärken ausgewählt sind. Keim et al. legen dar, dass die verbesserte Nassfestigkeit von PAE/CMC-Systemen auf einen synergistischen Effekt zurückzuführen ist, der bei der gemeinsamen Verwendung von PAE und CMC besteht. Eine spätere Arbeit von Hercules ist beispielsweise in Poly(Aminoamide)-Epichlorohydrin Resin-Carboxy Methyl Cellulose Combinations for Wet and Dry Strength in Paper, von Herbert H. Espy, in Papermakers Conference Proceedings, 1983, beschrieben. Espy erläutert den Mechanismus, durch den CMC zur Retention von PAE über den einfachen Bedarf des Faserstoffs hinaus beiträgt, wodurch nicht nur die Nassfestigkeit, sondern auch die Trockenfestigkeit der Papierbahn verbessert wird. Wird CMC beispielsweise einem System zugegeben, das große Anteile an PAE enthält, so bildet sich ein weniger kationisches Koazer vat, wodurch sich mehr PAE auf der Faser absetzen kann. Durch übermäßige Zugabe von CMC bilden sich anionische Koazervate, die nicht auf dem Faserstoff adsorbiert werden. Die zusätzliche Retention bezeichnet Espy als die Synergie dieser beiden Festigkeitszusätze. Espy bezeichnet die elektrophoretische Beweglichkeit als Basis zum Bestimmen der optimalen CMC/PAE-Verhältnisse. Espy geht nicht darauf ein, dass die Auswirkung der Ladung auf die Charge im Stoffauflauf ein Mittel zum Kontrollieren und Optimieren von Festigkeitszusätzen in einer Papierbahn und die daraus resultierenden Bahneigenschaften ist.
  • Drei Verfahren zum Ermitteln der Ladung in Fasersuspensionen sind in Practical Experiment with Determination of Ionic Charges in Paper-Machine Circuits von M. Wolf beschrieben. Der Artikel wurde im Wochenblatt für Papierfabrikationen, Ausgabe 118, Nr. 11/12, Seiten 520–523, Juni 1990 veröffentlicht. Die erläuterten Verfahren waren Polyelektrolyttitration (PE) mit o-Toluidinblau (TBO) als Indikator, Polyelektrolyttitration mit dem Signal des Streaming Current Detectors (SCD) als Endpunkt und Elektrophorese. PE mit TBO als Indikator misst den anionischen und kationischen Bedarf von Faserschlämmen und Filtraten durch ein Rücktitrationsverfahren, welches durch Verfahrensfehler gestört wird, da die Probe mit destilliertem Wasser verändert und der Endpunktwert präzise visuell bestimmt werden muss. Dieses Verfahren wurde in einer Kartonpresse angewandt, die mit nativer Stärke arbeitet. Tabelle 2 dieses Artikels zeigt, dass bei der Ladung im Stoffauflauf eine Überkationisierung vorlag -außerhalb des Bereichs, der für den Betrieb eines Nassfestigkeitssystems in einer Tuch- und Tissuepapiermaschine vorteilhaft ist. Tabelle 3 dieses Artikels zeigt ebenfalls, dass die Zugabe von kationischer Stärke die kationische Beschaffenheit des Stoffs in der Mischbütte verbessert. Bei der Zugabe von kationischer Stärke wird für dieses Beispiel das Kontrollieren und Bestimmen der Ladung im Stoffauflauf in dem Bereich von weniger als ca. 0 bis –115 meq × 10–6/10 ml nicht erwähnt. Ferner wurden keine kationischen Materialien wie Nassfestigkeitsharze und anionische Materialien wie Trockenfestigkeitsmittel zugegeben und die Rate wurde nicht festgelegt, so dass die Ladung im Stoffauflauf entsprechend eingeschränkt war.
  • Das zweite in Wolfs Artikel beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Stoffladung ist Polyelektrolyttitration mit dem SCD zum Ermitteln des Endpunkts. Dieses Verfahren stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem PE/TBO-Verfahren dar. Der spezifische anionische Verbrauch (SAC) und der spezifische kationische Verbrach (SCC) sind Ergebnisse des Versuchs. Da die Proben nicht mit Wasser verdünnt werden, bleibt die Ionogenität der Lösung erhalten.
  • Beispiele in Tabelle 4 von Wolfs Artikel zeigen die Analyse von anionischen Störstoffen in einem Holzschliff, der sich in einer beschichteten Papiermaschine befindet, die PE/SCD verwendet. Zur Störstoffeliminierung wurden kationische Fixiermittel verwendet. Die Ladung im Stoffauflauf wurde gemessen und als äußerst negativ angegeben. Die Werte liegen deutlich außerhalb des Bereichs, der für den Betrieb eines Nassfestigkeitssystems in einer Tuch- und Tissuepapiermaschine vorteilhaft ist.
  • In Tabelle 5 sind Ergebnisse von PE/SCD bei Verwendung von kationischen Stärken gezeigt. Die Zugabe von kationischer Stärke, insbesondere Stärke B, erhöht die Bindungsfestigkeit. Die Ladung im Stoffauflauf wurde nicht gemessen.
  • Bei einem Beispiel in Tabelle 5 und bei einem weiteren Beispiel in Tabelle 6 in Wolfs Artikel, wird kationische Stärke zusammen mit anionischer Stärke zugegeben. Die Siebwasserwerte von PE/SCD wurden gemessen. Nach den Daten in Tabelle 5 ist der Siebwasserwert von PE/SCD gestiegen (d. h. von einem negativen Wert auf einen weniger negativen Wert), wobei sich die Bindungsstärke geringfügig verbessert hat. Die Daten in Tabelle 6 zeigen eine Abnahme der Siebwasserwerte von PE/SAC (d. h. von einem positiven Wert auf einen weniger positiven Wert), wobei sich die Bindungsstärke entsprechend verbessert hat. Die Ladung im Stoffauflauf wurde nicht gemessen. Die Verwendung von kationischen Nassfestigkeitsmitteln/anionischen Trockenfestigkeitsmitteln zur Maximierung der Nassfestigkeitseingenschaften eines nichtkompakten Handtrockentuchs ist in dem Artikel nicht offenbart.
  • Desweiteren offenbaren die Daten aus Tabelle 5 nicht, dass die Ladung im Stoffauflauf in einem Bereich von 0 bis –115 meq × 10–6/10 ml kontrolliert und bestimmt wird, indem der Anteil anionischer/kationischer Stärke überwacht wird.
  • In Tabelle 7 in Wolfs Artikel sind Daten aufgeführt, welche die PE/SCD-Bestimmung mit den Werten der elektrophoretischen Beweglichkeit vergleichen. Die Bestimmungen wurden im Stoffauflauf, der Cleaner-Stufe und der Maschinenbütte durchgeführt. Das Zetapotential und die PE/SCD-Werte zeigen, dass das System leicht negativ ist. Obwohl die Werte der PE/SCD-Ladung im Stoffauflauf in dem Bereich von weniger als ca. 0 bis –115 meq × 10–6/10 ml liegen, wurde die Ladung nicht durch Verwendung von anionischen/kationischen Zusätzen manipuliert.
  • Folglich misst Wolf zwar PE/SCD an verschiedenen Punkten in dem Papiermaschinensystem, jedoch gelingt es ihm nicht zu zeigen, dass eine maximale Nassfestigkeit vorliegt, wenn die Ladung im Stoffauflauf durch geeignete Regulierung des Gehalts an kationischem Nassfestigkeitsharz und anionischem Trockenfestigkeitsharz in dem Bereich von weniger als ca. 0 bis –115 meq × 10–6/10 ml gehalten wird.
  • Der Artikel von P. H. Brouwer mit dem Titel The Relationship Between Zeta Potential and Tonic Demand and How It Affects Wet-End Retention (Tappi Journal/Januar 1991, Seite 170) beschreibt Verfahren zur Optimierung der Retention von Stärke im Nasspartiebereich durch Optimierung der Erstdurchlaufretention mittels Verwendung von Retentionshilfen und dadurch, dass das Zetapotential und der kationische/anionische Bedarf nahe Null gehalten wird. Bei einem Beispiel einer Papiermaschine, die Streichrohpapier aus einem mechanischen Faserstoff und CaCO3 Füllstoff mit 0,5% Polyaluminiumchlorid (PAC), das an der Mischbütte zugegeben wurde, aus 0,8% kationischer Kartoffelstärke, die direkt vor der Ventilatorpumpe zugegeben wurde, und aus 0,02% einer Retentionshilfe herstellt, die vor dem Stoffauflauf zugegeben wurde, überschritten COD-Anteile vertretbare Grenzen. Als PAC auf 1% erhöht und COD von 200 mg/l auf 155 mg/l gesenkt wurde, verringerte sich der kationische Bedarf im Stoffauflauf auf 100 meq × 10–6/10 ml (d. h. die Ladung im Stoffauflauf betrug –100 meq × 10–6/10 ml). Bei einem zweiten Beispiel wurden 80 g/m2 Packpapier aus einer Charge bestehend aus 36% gebleichter Langfaser, 38% gebleichter Kurzfaser, 20% Ausschuss und 6% Füllstoff hergestellt. Kolophonium und Alaun wurden jeweils zu 17,5 kg/Tonne (0,9 Tonne) und 50 kg/Tonne (0,9 Tonne) zugefügt. Durch Zugabe von 1,5% anionischem Kartoffelstärkephosphat sank der anionische Bedarf im Stoffauflauf auf 50 meq × 10–6/10 ml (d. h. die Ladung im Stoffauflauf betrug +50 meq × 10–6/10 ml). Durch Zugabe von anionischem Kartoffelstärkephosphat verbesserten sich die Entwässerung, der Glanz und die Trockenreissfestigkeit.
  • Ein Artikel von McKague mit dem Titel Practical Application of the Electrokinetics of Papermaking, erschienen in Tappi/Dezember 1974, Ausgabe 57, Nr. 12, Seite 101 beschreibt die Verwendung von Elektrokinetik bei Systemen zur Herstellung von Fotopapier. Die Versuchsdaten zeigen, dass bei –0,75 elektrophoretischer Beweglichkeit eine maximale Nass- und Trockenfestigkeit auftritt, wenn dem System zur Herstellung von Fotopapier ein geringer Anteil an anionischem Trockenfestigkeitsharz zugegeben wird. Die weiteren Bestandteile des Systems sind kationische Stärke, kationisches Nassfestigkeitsharz, anionisches Leimungsmaterial und hydrolysiertes Aluminiumsalz. Der Anteil der Materialien, die Harzarten und wo sie zugegeben wurden, wurde in dem Artikel nicht offenbart.
  • Ein Artikel von Patton & Lee mit dem Titel Charge Analyses: Powerful Tools in Wet End Optimization in Papermakers Conference Proceedings, 1993, Seite 555, beschäftigt sich mit Verfahren zur Ladungsanalyse: Zetapotential, kolloidale Titrationsverhältnisse und Ladungsbedarf-Titrationen. Der Artikel erläutert, dass das Zetapotential die Ladungsdichte auf einer Teilchenoberfläche indirekt angibt; Zetapotential und elektrophoretische Beweglichkeit sind Messungen derselben Materialeigenschaft; das Zetapotential hat den Nachteil, dass es von Temperatur und ionischer Festigkeit abhängig ist. Patton et al. beschreiben die Ladungstitration als die zweite wichtige Kategorie der Verfahren zum Analysieren von Ladung in der Nasspartie. Patton et al. verwerten jedoch die Ladungstitration als effektives Verfahren um vorherzubestimmen, wie eine Charge auf Nasspartiechemie anspricht. Während Patton et al. offenbaren, dass kein Überwachungssystem mögliche Veränderungen der Maschinenleistung und -effizienz ausschließen kann, so machen sie deutlich, dass eine Bestimmung des Zetapotentials nötig ist, um ein präzises Ansprechen des Systems auf Retentionshilfen vorherzubestimmen.
  • Es wird eine Fallstudie für die Nasspartie der alkalischen Feinpapiermaschine vorgelegt, bei der ausgefälltes Calciumcarbonat als Füllstoff, Doppelpolymer-Retentionssysteme, Innenleim und Nasspartiestärke verwendet werden. Ladungsbedarftitrationen zeigten, dass die Nasspartie kationisch war; in der Maschine bildeten sich erhebliche Niederschläge, was zu Löchern und Rissen führte. Der kationische Donator des Doppelpolymersystems wurde allmählich verringert; die Leimung wurde erhöht während die Ladung im Stoffauflauf allmählich mit –20 bis –60 meq × 10–6/10 ml anionisch wurde. Der Schwerpunkt des Artikels von Patton & Lee lag auf Leimungssystemen.
  • Ein Artikel von W. H. Griggs und B. W. Crouse mit dem Titel Wet End Sizing – An Overview in Tappi/Juni 1980, Ausgabe 63, Nr. 6, Seite 49, erörtert die Leimungsmaterialarten und die Wechselbeziehung zwischen Leimung und Elektrokinetik, pH-Wert und Entstehung. Sie zeigen, dass bei einem komplizierten Nasspartiesys tem, das aus Trockenfestigkeitsmitteln, Aufhellern, Farbstoffen, Leim, Al+3 und Nassfestigkeitsmitteln besteht, die maximale Nass- und Trockenfestigkeit bei –7 mv des Zetapotentials auftritt.
  • Ein Artikel von E. E. Moore mit dem Titel Drainage and Retention Mechanisms of Papermaking Systems Treated with Cationic Polymers in Tappi/Januar 1975, Ausgabe 58, Nr. 1, Seite 99 zeigt, dass eine optimale Entwässerung oder Retention eines Papierherstellungssystems, bei dem eine Entwässerungs- oder Retentionshilfe verwendet wird, nicht unbedingt mit dem Punkt korrelieren muss, an dem das Zetapotential der Substratoberfläche Null beträgt. In einem System aus gebleichtem Faserstoff, das Alaun enthält, erhöht sich die Entwässerung, wenn sich das Zetapotential durch Zugabe von kationischem Polyacrylamid erhöht. In einem System aus gebleichtem Faserstoff, das 2 lb/T (1 kg/Tonne) Alaun enthält, ändert sich durch Zugabe von 1 lb/T (0,5 kg/Tonne) kationischem Polyacrylamid das Zetapotential ferner von 0 auf +30 mv, während die Permeabilität um mehr als 50% verbessert wird. Diese Daten wurden anhand von in deionisiertem Wasser raffinierten Faserstoffproben erstellt. Die polymerbehandelten Proben (Alaun, kationisches Polyacrylamid) wurden gewaschen und zum Messen des Strömungspotentials verwendet.
  • Ein Artikel von E. Sandstrom mit dem Titel First Pass Fines Retention Critical to Efficiency of Wet Strength Resin im Paper Trade Journal/30. Januar 1979, Seite 47 zeigt, dass optimale Nassfestigkeitsergebnisse bei –6 mv des Zetapotentials im Stoffauflauf für ein amphoteres Retentionshilfepolymer und bei –3 mv des Zetapotentials im Stoffauflauf für ein vierbindiges Amin mit geringem Molekulargewicht erzielt wurden. Sandstrom schließt daraus, dass zur besseren Wirkung des Nassfestigkeitsharzes die Erstdurchlaufretention durch Unterdrückung des Zetapotentials und durch Verwendung von Polymeren mit einem hohen Molekulargewicht erhöht werden kann. Dieser Artikel offenbart ferner negative Auswirkungen einer übermäßigen Verwendung von Retentionshilfen (d. h. positive Ladung im Stoffauflauf): übermäßige Yankeehaftung und Filzfüllung.
  • Ein Artikel von Dixit et al., auf den hierin Bezug genommen wird, mit dem Titel Retention Strategies for Alkaline Fine Papermaking with Secondary Fiber: A Case History in Tappi Journal, April 1991, Seite 107, erläutert Verfahren zum Bestimmen der Ladung: Zetapotential, kolloidales Titrationsverhältnis und kationischer Bedarf. Es wurde eine Fallstudie erörtert, die Verfahren zur Verbesserung der Erstdurchlaufretention bei blauem Grundmaterial zeigt. Der höchst anionische blaue Farbstoff verursachte ein Ungleichgewicht der Systemladung und beeinträchtigte die Erstdurchlaufretention. Ein kationisches Polyaminpolymer mit geringem Molekulargewicht und hoher Ladungsdichte wurde der Maschinenbütte zur Verbesserung der Gesamtretention und der Ascheretention im ersten Durchlauf zugegeben. Die Systemladung wurde von –25 mv auf –13 mv des Zetapotentials verringert.
  • Ein Artikel von C. King mit dem Titel Charge and Paper Machine Operation in Papermakers Conference Proceedings, 1992, Seite 5, erläutert vier Verfahren zur Ladungsbestimmung: Elektrophorese, Strömungspotential, Streaming Current und kolloidale Titration mit Farbänderung am Endpunkt. In seinem Artikel unterscheidet King beim Beschreiben der Ladung nicht zwischen den einzelnen Verfahren. Während sich King auf die Ladung bezieht, ist es deutlich, dass er sich eigentlich auf das Zetapotential, mit diesem verbundene Größen oder auf Größen bezüglich des Ladungsvorzeichens bezieht.
  • Edward Strazdin hat eine Reihe von Artikeln verfasst, die sich mit der Messung der Beweglichkeit (mit Zetapotential verbunden) bei Faserchargen befassen. In seinem Artikel Factors Affecting Retention of Wet-End Additives in Tappi, Ausgabe 53, Nr. 1, Januar 1970, Seite 80 erörtert Strazdin die Rolle von kationischen langkettigen Polymeren bei der Retention von emulsionsartigen Leimungsmitteln. Er erörtert ebenfalls die Kolloid- und Retentionseigenschaften von Melaminformaldehyd-Nassfestigkeitsharz und wie diese Eigenschaften durch elektrokinetische Ladung beeinflusst werden. Die Versuche wurden auf Handmustern im Labor nach Noble- und Wood-Studien durchgeführt und die Beweglichkeitsmessungen wurden mit verdünnten dicken Stoffproben nach Chemikalienzugabe durchgeführt. Bei einem synthetischen Leim, der auf cellulose-reaktivem Stearinanhydrid basiert, bewirkte die Zugabe von kationischem Polyamin eine maximale Leimung bei einer Beweglichkeit von Null. Das Verändern der Beweglichkeit durch Zugabe eines Sulfations oder Cyanoferrations führte zu maximaler Nassreissfestigkeit als die Beweglichkeit näherungsweise Null betrug. Bei der Verwendung von Carboxymethylcellulose zum Verändern der Beweglichkeit trat die maximale Nassfestigkeit bei positiver Beweglichkeit auf, was offensichtlich auf eine Veränderung der Teilchengröße einhergehend mit Änderungen der Ladungsdichte zurückzuführen ist.
  • In seinem Artikel Optimization of the Papermaking Process by Electrophoresis in Tappi, Juli 1977, Ausgabe 60, Nr. 7, Seite 113, zeigt Strazdin, dass Leimung und Nassfestigkeit bei Fotopapier optimiert wurden, indem die elektrokinetische Beweglichkeit durch Neutralisation der kationischen Ladung mittels anionischem Trockenfestigkeitsharz im Wesentlichen auf Null gebracht wurde. Die Fasercharge war veredeltes cellulosegebleichtes Sulfit; eine Fettsäure-Anhydridemulsion wurde als Leimungsmittel verwendet; kationisches Polyaminepichlorhydrinharz wurde als Nassfestigkeitsmittel verwendet und ein anionisches Polyacrylamid-Trockenfestigkeitsmittel wurde zum Ladungsausgleich verwendet. Die Versuche wurden auf Handmustern durchgeführt. Beweglichkeitsmessungen wurden am Stofffiltrat durchgeführt.
  • In dem Artikel mit dem Titel Microelectrophoresis Theory and Practice in Papermakers Conference Proceedings, 1992, Seite 503, beschreibt Stradzin die Bedeutung der Mikroelektrophorese bei der Optimierung der Nasspartiechemie. Die maximale Nassfestigkeit tritt bei einer elektrophoretischen Beweglichkeit von Null auf, wobei die Beweglichkeit verändert wurde, indem ein kationischer Aktivator einem kationischen Polyacrylamidsystem zugegeben wurde, das mit einem konstanten Anteil anionischer Carboxymethylcellulose verunreinigt war. Ein weiterer Versuch zeigt, dass die Retention bei einem Zetapotential von Null maximal war, als das Zetapotential durch Ändern der Anteile an kationischem Guar Gum verändert wurde. Stradzin kritisiert, dass andere Verfahren als das Zetapotential, wie beispielsweise PAD-Verfahren, CTR, die zum Bestimmen von chemischen Eigenschaften der Nasspartie eingesetzt werden, in ihren Ergebnissen unterschiedlich stark von den richtigen Werten abweichen.
  • In Kapitel 4 aus Wet Strength Resins and Their Applications (1994, Editor: L. Chan) mit dem Titel Application of Electrokinetics in Optimization of Wet End Chemistry geht Strazdin genauer auf Verfahren zur Bestimmung der elektrokinetischen Ladung ein, z. B. Zetapotential, Streaming Current Detector, kolloidales Titrationsverhältnis und kationischer Bedarf. Er macht deutlich, dass bei einer Beweglichkeit von Null eines kationischen Polyacrylamidharzes, das anionische Carboxymethylcellulose in veränderlichen Anteilen enthält, die Nassreissfestigkeit maximal ist. In einem Artikel von Strazdin mit dem Titel Chemical Aids Can Offset Strength Loss in Secondary Fiber Furnish Use in Pulp & Paper, März 1984, Seite 73 werden analytische Verfahren zum Bewerten der Wirksamkeit von chemischen Zusätzen zur Verbesserung der Retention erläutert, einschließlich Doppelpolymer- Retentionshilfssysteme. Desweiteren zeigen seine Ergebnisse, dass ein Trockenfestigkeitsharz bei Zugabe zu einer Langfasercharge an Stelle einer Kurzfasercharge am wirkungsvollsten ist.
  • US-A-5,368,694 (Rohlf et al.,) offenbart ein Verfahren zum Kontrollieren der Pechablagerung einer wässrigen Faserstoffsuspension mit neutraler oder kationischer Ladung, die als –100 meq × 10–6/10 ml bis +800 meq × 10–6/10 ml definiert ist. Das Verfahren besteht darin, die Faserstoffsuspension mit einem wasserlöslichen anionischen Polymer oder einem anionischen Tensid in Kontakt zu bringen, um die Ladung der Faserstoffsuspension auf mindestens –150 meq × 10–6/10 ml zu verändern, ohne dabei die Papierqualität negativ zu beeinflussen, und ferner die Oberfläche der Papiermaschinenausrüstung mit einem wasserlöslichen kationischen Polymer oder Tensid in Kontakt zu bringen, das eine Ladungsdichte von mindestens 0,1 meq/g hat. In US-A-5,368,694 werden Gründe dagegen aufgeführt, die Ladung einer Faserstoffsuspension bei weniger als ca. 0 bis –115 meq × 10–6/10 ml zu halten und es wird vorgeschlagen, die lösliche Ladung der wässrigen Faserstoffsuspension bei mindestens –150 meq × 10–6/10 ml zu halten, vorzugsweise jedoch bei mehr als –200 meq × 10–6/10 ml und idealerweise bei mehr als –300 meq × 10–6/10 ml.
  • US-A-4,752,356 (Taggert et al.,) offenbart ein Verfahren zum Kontrollieren von kationischen Materialzusätzen, um eine Papierherstellungsschlämme, die mit anionischen Störstoffen verunreinigt ist, zu neutralisieren, wobei die Messungen des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) von Schlämmeproben als Indikator des kationischen Bedarfs verwendet werden. Taggert et al. haben herausgefunden, dass TOC-Messungen von Proben einer gefilterten Papierherstellungsschlämme mit dem kationischen Bedarf der Schlämme korrelieren. Sie befürworten eine TOC-Messung der Schlämmeprobe vor der letzten Chemikalienzugabe. Um TOC-Grenzwerte für optimale Papierherstellungsbedingungen festzusetzen, wäre eine eindeutige Beziehung zwischen TOC und der kationischen Ladung nötig. Eine eindeutige Beziehung von TOC gegenüber dem kationischen Bedarf ist in dem Patent '356 nicht offenbart.
  • Die Rolle des Zetapotentials oder die damit eng verbundene Größe, die elektrophoretische Beweglichkeit, zur Optimierung der Nasspartie hat in der Literatur bereits für viel Diskussionsstoff gesorgt. Brouwers, vorstehend bereits genannt, beschreibt die Ergebnisse von Versuchen zur Leitfähigkeit von Faserstofffiltraten, bei denen sich die Leitfähigkeit durch Zugabe von Na2SO4- veränderte. Brouwers gibt an, dass „ein Zetapotential von fast Null (z. B. –2 mv) bei geringer Leitfähigkeit optimale Papierherstellungsbedingungen bieten würde, da fast keine anionischen Störstoffe mehr vorhanden seien (geringer kationischer Bedarf). Bei höheren Leitfähigkeiten jedoch ist der Anteil der anionischen Störstoffe selbst bei einem Zetapotential von –2 mv noch störend." Eine auf dem Zetapotential basierende Zielvorgabe kann somit dahin führen, dass der kationische Bedarf entweder zu gering oder zu hoch ist. Wie es in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung bestimmt ist, ist es besser, die Zielvorgabe anhand der Ladung des Systems auszurichten.
  • Ein weiteres Beispiel dafür, dass das Festlegen von Grenzen für das Zetapotential zur Optimierung von Papierherstellungsbedingungen zu Systemstörungen führt, findet man in dem bereits vorher genannten Artikel von Strazdin in Pulp & Paper, März 1984, Seite 73. Strazdin offenbart, dass die Verwendung von elektrokinetischer Ladung oder Beweglichkeit als einzige Richtlinie sich nur für Chargen empfiehlt, die einen niedrigen Elektrolytgehalt haben, d. h. bei denen die Leitfähigkeit gering ist. Strazdin betont, dass es sich jedoch anders verhält, wenn die Charge einen hohen Gehalt gelöster Elektrolyte enthält, d. h. wenn die Leitfähigkeit hoch ist. Unabhängig von dem Ausmaß des stöchiometrischen Ladungsgleichgewichts und dem Anteil an gelösten anionischen Störstoffen in der wässrigen Phase verringert sich in diesem Fall der Wirkungsbereich der Coulombschen Kräfte erheblich und die Größe der Beweglichkeit sinkt auf einen niedrigen Wert. Strazdin deutet somit an, dass es schwierig ist, eine geeignete Zetapotentialgrenze zu finden, die optimale Papierherstellungsbedingungen bietet.
  • Die oben genannte Fachliteratur ist bei der Bestimmung optimierter Zetapotentiale weder schlüssig noch konsequent. Basierend auf den sich erheblich unterscheidenden Optimalwerten der Zetapotentiale nach dem Stand der Technik war es bisher schwierig, geeignete Arbeitsbereiche vorherzubestimmen.
  • Die vorliegende Erfindung umgeht die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile dadurch, dass sie ein effektives Mittel zum Herstellen eines weichen, saugfähigen, festen, nichtkompakten und für den öffentlichen Gebrauch bestimmten Handtuchs angibt, indem raffinierte Langfasern mit hohen Anteilen an kationischem Nassfestigkeitsharz/anionischen Trockenfestigkeitsmitteln kombiniert werden, bei denen die kationischen/anionischen Harze so verändert werden, dass die Ladung im Stoffauflauf in einem bestimmten anionischen Bereich gehalten wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Weitere Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung erläutert und teilweise aus dieser ersichtlich. Die Vorteile der Erfindung können durch die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Maßnahmen und Kombinationen realisiert und erreicht werden.
  • Um die vorstehend genannten Vorteile gemäß dem Ziel der Erfindung, wie sie hier ausgeführt und allgemein beschrieben ist, zu erreichen, ist offenbart:
    ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn, umfassend:
    Zuführen eines wässrigen Strahls an den Stoffauflaufkasten, wobei der wässrige Strahl einen größeren Anteil raffinierter Langfaser mit einer durchschnittlichen, am Gewicht gemessenen (gewichtsbewerteten) Faserlänge von mindestens 2 mm bis ca. 3,5 mm und einen kleineren Anteil einer zweiten Faser enthält, die aus der Gruppe von Hartholzfasern, Recyclingfasern, Sekundärfasern, Halbstofffasern, Eukalyptusfasern, hochelastischen Fasern, thermisch gekräuselten Fasern, thermisch vernetzten Dickdruckfasern sowie Mischungen daraus ausgewählt wird;
    Zuführen eines kationischen Nassfestigkeitsmittels zu dem wässrigen Strahl, wobei das Mittel aus einer Gruppe bestehend aus Polyamid-Epihalohydrinharzen, wärmehärtbaren Polyacrylamidharzen, Harnstoffformaldehydharzen, Melaminformaldehydharzen und Mischungen daraus mit einem Gesamtfaseranteil von ca. 15 bis 30 lbs/ton (7,5 kg bis 15 kg/Tonne) in der Mischung ausgewählt wird;
    Zuführen eines anionischen Festigkeitsmittels zu dem wässrigen Strahl, wobei das Mittel aus einer Gruppe bestehend aus Carboxymethylcellulose, Carboxymethyl Guar Gum, anionischer Stärke, anionischen Guar Gum, anionischen Polyacrylamiden und Mischungen daraus ausgewählt wird;
    Messen der gesamten anionischen Ladung des wässrigen Strahls; Kontrollieren des Anteils des kationischen Nassfestigkeitsmittels und des anionischen Festigkeitsmittels, so dass die Nettoladung des wässrigen Strahls in dem Stoffauflaufkasten in einem Bereich von weniger als 0 bis –115 meq × 10–6 pro 10 ml gehalten wird;
    Aufbringen des wässrigen Strahls auf einen ersten sich bewegenden Lochträger zum Bilden einer Bahn;
    nichtkompaktes Entwässern der auf den ersten sich bewegenden Lochträger aufgebrachten Bahn bis zu einer Konsistenz im Bereich von ca. 10% bis ca. 30%;
    Weiterleiten der Bahn zu einem zweiten sich bewegenden Lochträger;
    Trocknen der Bahn bis zu einer Konsistenz von höchstens ca. 98%;
    Entfernen der Bahn von dem Lochträger.
  • Die zugehörigen Zeichnungen sollen dem besseren Verständnis der Erfindung dienen und sind in die Beschreibung mit aufgenommen und stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt die Beziehung zwischen monadischer Griffigkeit des Tuchs beim Händetrocknen und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 2 zeigt die Beziehung zwischen monadischer Absorptionsgeschwindigkeit beim Händetrocknen und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit pro Einheit Grundgewicht.
  • 3 zeigt die Beziehung zwischen monadischer Absorptionsgeschwindigkeit beim Händetrocknen und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 4 zeigt die Beziehung zwischen sensorischer Weichheit und geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 5 zeigt die Beziehung zwischen monadischer Gesamtbewertung und geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 6. zeigt die Beziehung zwischen Steifigkeitsmodul und geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 7 zeigt die Beziehung zwischen Saugfähigkeit und geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 8 zeigt die Beziehung zwischen Saugfähigkeit und geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit pro Einheit Grundgewicht.
  • 9 zeigt die Beziehung zwischen monadischer Gründlichkeit des Händetrocknens und dem geometrischem Mittelwert der Nassreissfestigkeit.
  • 10 zeigt die Beziehung zwischen geometrischem Mittelwert der Nassreisslänge und der titrierbaren Ladung im Stoffauflauf für PAE/CMC-Systeme.
  • 11 zeigt die Beziehung zwischen geometrischem Mittelwert der Nassreisslänge und dem Streaming Current im Stoffauflauf für PAE/CMC-Systeme.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine faserige Bahn mit verbesserter Festigkeit, Weichheit und Saugfähigkeit ist offenbart. Die Bahn wird gebildet, indem am Stoffauflauf ein wässriger Strahl zugeführt wird, der Fasern zum Bilden einer Charge enthält. Der Hauptbestandteil des Strahls ist eine Faser, die eine durchschnittliche, am Gewicht gemessene Faserlänge von mindestens 2 mm bis ca. 3,5 mm, vorzugsweise jedoch von ca. 2,2 mm bis ca. 3,2 mm und idealerweise von ca. 2,4 bis ca. 2,8 mm hat. Der in der vorliegenden Anmeldung als „Hauptbestandteil" bezeichnete Begriff bezieht sich auf ei nen Anteil von 50 Gewichtsprozent oder mehr. Bevorzugte Anteile dieser Langfaser liegen bei mehr als ca. 60% und idealerweise bei mehr als 70%.
  • Die Holzfasern, die in dem Hauptbestandteil der Charge gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, werden im Aufschlussverfahren aus Gymnospermen oder Nadelbäumen gewonnen. Die einzelnen Nadelbäume und Aufschlussverfahren zum Gewinnen des Tracheids sind für den Erfolg der vorliegenden Erfindung nicht ausschlaggebend. Die Papierherstellungsfasern können aus ihrer Rohstoffquelle durch eines aus einer Anzahl an, dem Fachmann bekannten chemischen Aufschlussverfahren gewonnen werden, zu denen Sulfat-, Sulfit-, Polysulfit-, Soda-Aufschluss usw. gehören. Der Faserstoff kann, falls erwünscht, durch chemische Mittel wie Chlor, Chlordioxid, Sauerstoff usw. gebleicht werden.
  • Ferner können Papierherstellungsfasern aus der Rohstoffquelle durch eines aus einer Anzahl an dem Fachmann bekannten mechanischen/chemischen Aufschlussverfahren gewonnen werden, zu denen mechanischer Aufschluss, thermomechanischer Aufschluss und chemothermomechanischer Aufschluss gehören. Diese mechanischen Faserstoffe können, falls erwünscht, mittels einer Anzahl bekannter Bleicharten gebleicht werden, zu denen Alkaliperoxid und Ozonbleiche gehören, die jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Die Fasern des Hauptbestandteils der Charge sind vorzugsweise aus Weichholzkraftfasern, bevorzugter aus Weichholzkraftfasern aus nördlichen Regionen, und aus Mischungen ausgewählt, die zum Großteil aus Weichholzkraftfasern aus nördlichen Regionen bestehen.
  • Die Bahn enthält ferner einen Faserstoff geringen Anteils. Die Holzfasern geringen Anteils werden im Aufschlussverfahren aus Angiospermen oder Laubbäumen gewonnen. Die einzelnen Laubbäume und Aufschlussverfahren zum Gewinnen des Tracheids sind für den Erfolg der vorliegenden Erfindung nicht ausschlaggebend. Die Papierherstellungsfasern können beispielsweise aus ihrer Rohstoffquelle durch eines aus einer Anzahl an dem Fachmann bekannten chemischen Aufschlussverfahren gewonnen werden, zu denen Sulfat-, Sulfit-, Polysulfit-, Soda-Aufschluss usw. gehören. Der Faserstoff kann, falls erwünscht, durch chemische Mittel wie Chlordioxid, Chlor, Sauerstoff usw. gebleicht werden.
  • Ferner können Papierherstellungsfasern aus der Rohstoffquelle durch eines aus einer Anzahl an dem Fachmann bekannten mechanischen/chemischen Auf schlussverfahren gewonnen werden, zu denen mechanischer Aufschluss, thermomechanischer Aufschluss und chemothermomechanischer Aufschluss gehören. Diese mechanischen Faserstoffe können, falls erwünscht, mittels einer Anzahl bekannter Bleicharten gebleicht werden, zu denen Alkaliperoxid und Ozonbleiche gehören, die jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Neben der Verwendung von Faserstoffen aus Laubbäumen, kann der Faserstoff geringen Anteils auch aus verschiedenen Rohstoffen, wie Recycling- oder Sekundärfasern, Eukalyptusfasern und Nichtholzfasern bestehen, die aus Sabaigras, Reisstroh, Bananenblättern, Papiermaulbeerholz (d. h. Bastfaser), Manilahanf, Ananasblättern, Espartograsblättern und pflanzlichen Rohstoffen aus der Gattung der Hesperolae der Familie der Agavaceae gewonnen werden. Zu den bevorzugten Nichtholzfasern gehören unter anderem die in US-A-5,320,710 , US-A-3,620,911 und CA-A-2,076,615 offenbarten Fasern. Schließlich können Papierherstellungsfasern, falls gewünscht, thermisch gekräuselt und thermisch vernetzt sein.
  • Diese Faser wird am Stoffauflauf entweder getrennt oder als ein geringer Teil des die Langfaser enthaltenden wässrigen Strahls zugeführt. Der in der vorliegenden Anmeldung als „geringer Anteil" bezeichnete Begriff bezieht sich auf einen Anteil von 50% oder weniger. Bevorzugte Anteile dieser Langfaser liegen bei weniger als ca. 40% und idealerweise bei weniger als 30%.
  • Die Bahn enthält ferner ein kationisches wärmehärtendes Mittel zum Einstellen der Nassfestigkeit. Eine nicht vollständige Auflistung kationischer Mittel zum Einstellen der Nassfestigkeit enthält Polyamid-Epihalohydrinharze, alkalischhärtende Nassfestigkeitsharze; Polyacrylamidharze, alkalischhärtende Nassfestigkeitsharze; Harnstoffformaldehydharze, säurehärtende Nassfestigkeitsharze; und Melaminformaldehydharze, säurehärtende Nassfestigkeitsharze. Eine sinnvolle, verständliche Auflistung von Nassfestigkeitsharzen ist in Cellulose Chemistry and Technology, Ausgabe 13, Seite 813, 1979, von Westfelt beschrieben, auf die hierin Bezug genommen wird.
  • Wärmehärtbare kationische Polyamidharze sind Reaktionsprodukte eines Epihalohydrins und eines wasserlöslichen Polyamids mit sekundären anionischen Gruppen, die Derivate aus Polyalkylenpolyamin und gesättigten aliphatischen zweibasigen Carbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind. Diese Materialien sind Polymere mit einem relativ geringen Molekulargewicht, die reaktive funktionelle Gruppen wie Amino-, Epoxy- und Azetidingruppen haben. Eine Beschrei bung der Herstellungsverfahren solcher Rohstoffe findet man in US-A-3,700,623 und US-A-3,772,076 , jeweils von Keim. Eine ausführlicherere Beschreibung zu Polymer-Epihalohydrinharzen gibt das Kapitel 2: Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin von Espy in Wet Strength Resins and Their Application (L. Chan, Autor, 1994). Die in diesem Artikel beschriebenen Harze fallen unter die vorliegende Erfindung. Polyamid-Epichlorohydrinharze sind im Handel unter den Markennamen KYMENE® von Hercules Incorporated und CASCAMID® von Borden Chemical Inc. erhältlich.
  • Wärmehärtbare Polyacrylamide erhält man, indem Acrylamid mit Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC) auf ein kationisches Polyacrylamid-Copolymer reagiert, das schließlich mit Glyoxal auf ein kationisches vernetztes Nassfestigkeitsharz, Glyoxylat-Polyacrylamid, reagiert. Diese Materialien sind allgemein in US-A-3,556,932 (Coscia et al.,) und US-A-3,556,933 (Williams et al.,) beschrieben. Harze dieser Art sind im Handel unter dem Markennamen PAREZ631NC von Cytec Industries erhältlich. Es können verschiedene Molverhältnisse von Acrylamid/DADMAC/Glyoxal verwendet werden, um vernetzte Harze herzustellen, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind.
  • Ferner können Dialdehyde Glyoxal ersetzen, um wärmehärtbare Nassfestigkeitseigenschaften zu erhalten. Die Verwendung von Nassfestigkeitsharzen mit den oben genannten Variationen fällt unter die vorliegende Erfindung.
  • Bevorzugte kationische Mittel zum Einstellen der Festigkeit umfassen Polyamid-Epihalohydrinharze, Polyacrylamidharze, Harnstoffformaldehydharze und Melaminformaldehydharze. Das kationische Mittel zum Einstellen der Festigkeit wird vorzugsweise aus der Gruppe von Polyamid-Epihalohydrinharzen wie KYMENE®, CASCMID® und Glyoxilat-Polyacrylamiden, und idealerweise aus Polyamid-Epichlorohydrinharzen ausgewählt. Das kationische Mittel zum Einstellen der Festigkeit wird vorzugsweise in einer Menge von mindestens ca. 15 bis ca. 30 lbs/T (7,5 bis ca. 15 kg/Tonne), bevorzugter von ca. 20 bis 30 lbs/T (10 bis 15 kg/Tonne), und idealerweise von ca. 25 bis 30 lbs/T (12,5 bis 15 kg/Tonne) zugegeben.
  • Die Bahn enthält ferner ein anionisches Mittel zum Einstellen der Festigkeit. Bevorzugte anionische Mittel zum Einstellen der Festigkeit werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carboxymethylcellulose (CMC) mit verschiedenen Substitutionsgraden und Molekulargewichten, einschließlich CMC-7LT®, CMC-7HT®, CMC-12MT®, CMC-7MT® von Hercules, Carboxymethyl Guar (CMG) mit verschiedenen Substitutionsgraden und Molekulargewichten, einschließlich GALACTASOL SP722® von Herkules, anionischer Stärke, einschließlich REDIBOND 3030® von National Starch, anionischem Guar Gum und Polyacrylamiden, einschließlich ACCOSTRENGTH 771® und ACCOSTRENGTH 514® von Cytec Industries. Das anionische Mittel zum Einstellen der Stärke wird noch bevorzugter aus Carboxymethylcellulose und Carboxymethyl Guar und idealerweise aus Carboxymethylcellulose ausgewählt.
  • Die kationischen und anionischen Mittel zum Einstellen der Festigkeit werden so zugegeben, dass die Nettoladung des wässrigen Strahls im Stoffauflauf in einem Bereich von weniger als ca. Null bis ca. –115 meq × 10–6 pro 10 ml gehalten wird. Bevorzugter liegt die Nettoladung bei weniger als ca. Null bis –50 × 10–6 pro 10 ml, noch bevorzugter bei ca. –5 meq × 10–6 pro 10 ml bis ca. –100 meq × 10–6 pro 10 ml und idealerweise bei ca. –10 meq × 10–6 pro 10 ml bis ca. –100 meq × 10–6 pro 10 ml.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Nettoladung des wässrigen Strahls im Stoffauflauf bestimmt und kontrolliert. Die Nettoladung der Charge im Stoffauflauf kann in regelmäßigen Abständen durch Polyelektrolyttitration mit dem Streaming Current als Endpunkt bestimmt werden, beispielsweise Mutek Model PDC-02 oder PDC-03. Andere Verfahren zum Bestimmen der titrierbaren Ladung des wässrigen Strahls sind dem Fachmann ersichtlich; beispielsweise kann bei Polyelektrolyttitrationen die elektrophoretische Beweglichkeit oder ein Farbindikator wie o-Toluidinblau zum Bestimmen des Endpunkts verwendet werden. Neben DADMAC oder PVSK können auch andere standardisierte positiv oder negative geladene Mittel verwendet werden.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zum Bestimmen des Endpunkts die Titration unter Verwendung eines Titrierautomats von Mettler wie beispielsweise der Modelle DL 12 oder DL 21 und eines Teilchenladungsdetektors, Modell PCD-02 von Mütek, durchgeführt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Probe der Charge vom Stoffauflauf durch ein 80er Maschensieb titriert, um die Langfasern zu entfernen. 10 ml dieses Filtrats werden dann der Kolbenmanschettenanordnung des Teilchenladungsdetektors PCD-02 von Mütek zugeführt und mit standardisiertem DADMAC- oder PVSK-Reagens titriert. Der Endpunkt wird für einen Streaming Current von Null festgelegt, wie von dem PCD-02 von Mütek angezeigt wird. Die Nettoladung der Probe wird als meq × 10–6 pro 10 ml angegeben. Titrationen sollten innerhalb von 20 Minuten nach Entnahme der Probe durchgeführt werden. Standardisiertes PVSK (Polyvinylsulfonatpotassiumsalz) und DADMAC (Polydiallyldimethylammoniumchlorid) sind bei Nalco Chemical Co., Field Systems Department, 6233 W. 65th Street, Chicago, Illinois 60638 erhältlich.
  • Sobald die Mittel zum Einstellen der Festigkeit der Charge zugegeben sind und diese eine leicht anionische Ladung hat, wird die Faserschlämme vorzugsweise auf einen Lochträger oder ein Siebtuch einer Siebstruktur aufgebracht. Die Siebstruktur kann ein Langsiebformer, ein Crescent-Former oder jegliche Siebkonfiguration nach dem Stand der Technik sein. Die einzelne Siebstruktur ist für den Erfolg der vorliegenden Erfindung nicht ausschlaggebend. Das Siebtuch kann jedes Lochelement nach dem Stand der Technik sein, einschließlich einlagiger Tücher, zweilagiger Tücher, dreilagiger Tücher, Photopolymertücher usw. Einen nicht erschöpfenden technischen Hintergrund zu dem Gebiet Papiertücher umfassen US-A- 4,157,276 ; 4,605,585 ; 4,161,195 ; 3,545,705 ; 3,549,742 ; 3,858,623 ; 4,041,989 ; 4,071,050 ; 4,112,982 ; 4,149,571 ; 4,182,381 ; 4,184,519 ; 4,314,589 ; 4,359,069 ; 4,376,455 ; 4,379,735 ; 4,453,573 ; 4,564,052 ; 4,592,395 ; 4,611,639 ; 4,640,741 ; 4,709,732 ; 4,759,391 ; 4,759,976 ; 4,942,077 ; 4,967,085 ; 4,998,568 ; 5,016,678 ; 5,054,525 ; 5,066,532 ; 5,098,519 ; 5,103,874 ; 5,114,777 ; 5,167,261 ; 5,199,467 ; 5,211,815 ; 5,219,004 ; 5,245,025 ; 5,277,761 ; 5,328,565 und 5,379,808 . Das einzelne Siebtuch ist für den Erfolg der vorliegenden Erfindung nicht ausschlaggebend. Siebtücher, die für die vorliegende Erfindung besonders nützlich sind, sind das Appleton Mills Forming Fabric 852 und 2160 hergestellt von Appleton Mills Forming Fabric Corporation, Florence, MS.
  • Auf dem Siebtuch wird die Bahn auf eine Konsistenz von ca. 10% bis ca. 30%, vorzugsweise auf 15% bis 25% und idealerweise auf mehr als 20% nichtkompakt entwässert. Das Entwässern erfolgt durch Vakuumentwässerung mit einer Dampfhülle oder durch andere Verfahren nach dem Stand der Technik. Eine nicht vollständige Auflistung umfasst Kapillarentwässern, welches in US-A-4,556,450 beschrieben ist, und schaumgestütztes Entwässern, welches in US-A-4,606,944 beschrieben ist.
  • Die Bahn wird dann von dem ersten Lochträger zu einem zweiten Lochträger weitergeleitet. Die beiden Träger können mit gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen. Läuft das erste Siebtuch mit einer höheren Geschwindigkeit als das zweite Siebtuch, so bezeichnet man dies als Tuch-Tuch-Kreppen, da es auf ähnliche Weise wie konventionelles Kreppen eingesetzt werden kann, um die physikalischen Eigenschaften der Bahn zu verändern. Vorzugsweise beträgt der Geschwindigkeitsunterschied mindestens ca. 2%, besser mindestens 5%, und Idealerweise liegt der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den zwei Lochträgern bei mindestens 10%.
  • Das Weiterleiten der Bahn von dem ersten Lochträger zum zweiten Lochträger erfolgt durch Mittel nach dem Stand der Technik, einschließlich beispielsweise durch Verwendung eines Saugkastens.
  • Die naszierende Bahn wird auf der zweiten Lochstruktur auf eine Konsistenz von mindestens ca. 40%, bevorzugter auf mindestens ca. 50% und idealerweise auf mindestens ca. 65% getrocknet. Das Trocknen erfolgt vorzugsweise durch den Durchgang von erwärmter Luft sowohl durch die Bahn als auch durch das Durchlufttrocknungstuch; es kann jedoch auch jedes andere Verfahren nach dem Stand der Technik zum Trocknen der Bahn eingesetzt werden. In US-A-3,432,936 (Reissue 23,459), US-A-5,274,930 und US-A-3,303,576 offenbaren jeweils Durchlufttrocknungssysteme.
  • Das zweite Siebtuch wird häufig als Durchlufttrocknungstuch bezeichnet. Die Art des Durchlufttrocknungstuchs ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Alle Tücher nach dem Stand der Technik können für die vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine nicht vollständige Auflistung umfasst beispielsweise einfache Gewebetücher wie in US-A-3,301,746 beschrieben, Semitwilltücher wie in US-A-3,974,025 und US-A-3,905,863 beschrieben, zweiseitig versetzte Korbgeflechttücher der Hohlraumart wie in US-A-4,239,065 und US-A-4,191,609 beschrieben, geformte/lasttragende schichtartige Tücher wie in US-A-5,429,686 beschrieben, Photopolymertücher wie in US-A-4,529,480 , 4,637,859 , 4,514,345 , 4,528,239 , 5,364,504 , 5,334,289 , 5,275,700 und 5,260,171 beschrieben, und Tücher mit diagonalen Aussparungen wie in US-A-5,456,293 beschreiben.
  • Die Bahn kann direkt ohne Kreppen von der zweiten Lochstruktur entfernt werden. Alternativ kann die Bahn an die Oberfläche eines Yankee-Trockenzylinders ange haftet werden. Die Bahn kann auf eine Konsistenz von mindestens ca. 96% getrocknet und anschließend von der Oberfläche des Yankee-Trockners gekreppt werden.
  • Geeignete Klebstoffe zum Anhaften der Bahn an den Yankee-Trockner sind Polyvinylalkohol mit geeigneten Weichmachern, Glyoxilat-Polyacrylamid mit oder ohne Polyvinylalkohol und Polyamid-Epichlorhydrinharz wie beispielsweise Quacoat A-252 (QA252), Betzcreplus 97 (Bett+97) und Calgon 675 B. Geeignete Klebstoffe sind in Patentschriften häufig beschrieben. Eine umfassende und nicht erschöpfende Auflistung umfassen US-A-5,246,544 ; 4,304,625 ; 4,064,213 ; 3,926,716 ; 4,501,640 ; 4,528,316 ; 4,788,243 ; 4,883,564 ; 4,684,439 ; 5,326,434 ; 4,886,579 ; 5,374,334 ; 4,440,898 ; 5,382,323 ; 4,094,718 ; 5,025,046 und 5,281,307 . Typische Trennmittel können gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Das Kreppen des Blatts kann mit jeglichen herkömmlichen Kreppmitteln erfolgen. Jede aus dem Stand der Technik bekannte Kreppvorrichtung kann mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden und ist für den Erfolg der Erfindung nicht ausschlaggebend. Eine geeignete Kreppvorrichtung ist in US-A-4,192,709 ; 4,802,928 ; 4,919,756 ; 5,403,446 ; 3,507,745 ; 4,114,228 ; 2,610,935 ; 3,017,317 ; 3,163,575 ; 3,378,876 ; 4,432,927 ; 4,906,335 ; 4,919,877 ; 5,011,574 ; 5,032,229 und 5,230,775 beschrieben. Eine weitere Kreppvorrichtung, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in den Seriennummern 08/320,711, eingereicht 11.10.94, 08/359,318, eingereicht 16.12.94 und 08/532.120, eingereicht 22.09.95 mit dem Titel „Biaxially Undulating Tissue and Creping Process using Undulatory Blade", das als US-A-5,656,134 veröffentlicht wurde, beschrieben.
  • Die Bahn wird vorzugsweise mit mindestens ca. 2%, bevorzugter mit mindestens ca. 5% und idealerweise mit mindestens ca. 8% Rollenkrepp versehen.
  • Vorzugsweise wird die Bahn bei der Herstellung überwacht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Steifigkeitsmoduls und/oder die Dehnung in Maschinenrichtung und/oder die Reissfestigkeit überwacht und die folgenden Prozessvariablen werden verändert, um die bevorzugten Produktbereiche beizubehalten:
    • 1) der Raffinationsgrad, mit dem die Langfaserkomponente der Charge versehen wird;
    • 2) die Gesamtfaserzusammensetzung der Charge;
    • 3) der Anteil des kationischen Nassfestigkeitsmittels, das dem wässrigen Strahl zugeführt wird;
    • 4) der Anteil des anionischen Trockenfestigkeitsmittels, das dem wässrigen Strahl zugeführt wird;
    • 5) der Anteil des Gewebekrepps, mit dem die naszierende Bahn versehen wird;
    • 6) der Anteil des Rollenkrepp, mit dem die getrocknete Bahn versehen wird; und
    • 7) Grad des Prägens der getrockneten Bahn.
  • Mit der vorliegenden Erfindung hergestellte Produkte weisen vorzugsweise Eigenschaften auf, die in den folgenden Bereichen liegen:
    angepasstes Grundgewicht (lb/rm) 15–35 (6,8 bis 15,9 kg/rm)
    Dicke (mil/8 Blatt) 70–150 (1780–3810 μm/ 8 Blatt)
    Trockenreissfestigkeit in Maschinenrichtung [(g/3 in) (76 mm)] 3000–8000
    Trockenreissfestigkeit in Querrichtung [(g/3 in) (76 mm)] 2200–7500
    geometrischer Mittelwert der Trockenreissfestigkeit [(g/3 in) (76 mm)] 2700–7800
    Dehnung in Maschinenrichtung (%) 5–25
    Nassreissfestigkeit in Maschinenrichtung [(g/3 in) (76 mm)] 600–2400
    Nassreissfestigkeit in Querrichtung 450–2000
    geometrischer Mittelwert der Nassreissfestigkeit [(g/3 in) (76 mm)] 500–2200
    Nass/Trockenreissfestigkeitsverhältnis in Querrichtung (%) 20–40
    Adsorptionsfähigkeit (g/m2) 125–400
    geometrischer Mittelwert des Steifigkeitsmoduls (g/in (25 mm) -%) 50–150
  • Nach dem Entfernen der getrockneten Bahn kann die Bahn zwar direkt weiterverarbeitet werden, im Allgemeinen wird sie jedoch zu einer Rolle aufgewickelt und in einem getrennten Bearbeitungsvorgang geprägt. Der Prägevorgang der vorliegenden Erfindung kann jeglichen herkömmlichen, dem Fachmann bekannten Vorgang beinhalten. Bevorzugte Prägeverfahren, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, sind beispielsweise in US-A-5,458,950 offenbart. Im Stand der Technik werden die vorstehend genannten Prägemuster als „BEC" & „Quilt"-Muster bezeichnet. Die Art des Prägemusters ist für die Erfindung nicht ausschlaggebend und die Auswahl eines geeigneten Prägemusters wäre einem Fachmann ohne Weiteres ersichtlich.
  • Das Produkt kann als geschichtetes oder nichtgeschichtetes Produkt hergestellt werden.
  • Die folgenden Beispiele sollen die hier beschriebene Erfindung nicht einschränken.
  • Beispiel 1
  • Ein wässriger Strahl der Charge, die Langfasern mit einer am Gewicht gemessenen Faserlänge von 2,6 mm enthält, wurde mit 28 lbs/T (14 kg/Tonne) Kymene 557 LX (Markenname für Polyamid-Epichlorhydrinharz, erhältlich von Hercules Incorporated aus Wilmington, Delaware), und 3,8 lbs/T (1,9 kg/Tonne) Carboxymethylcellulose (CMC-7MT, erhältlich von Hercules Incorporated aus Wilmington, Delaware), kombiniert. Die Ladung der Charge im Stoffauflauf betrug –11,1 meq × 10–6 pro 10 ml. Die wässrige Schlämme wurde mit 1820 Fuß (555 m) pro Minute mittels einer S-Wickler-Zweisiebvorrichtung zu einer naszierenden Bahn geformt. Die Bahn wurde an ein einlagiges Durchlufttrocknungs-(TAD-)tuch weitergeleitet, das eine Reihe komprimierter und nichtkomprimierter Bereiche hat. Die Bahn wurde von dem TAD-Tuch an den Yankee-Trockner weitergeleitet, an diesen angehaftet und von diesem gekreppt. Die Geschwindigkeit des Trockners betrug 1755 Fuß (535 m)/min.
  • Das Produkt wurde mit einem Quilt-Muster wie in US-A-5,458,950 beschrieben geprägt. Die Produkteigenschaften sind in der unten gezeigten Tabelle 1 aufgeführt.
  • Die Saugfähigkeit wurde mit dem folgenden Verfahren bestimmt. Der Objektträger wurde in einem begrenzten Abstand, typischerweise 1,5 cm (15 mm), über einem Wasserbehälter angeordnet. Der Wasserbehälter liegt auf einer digitalen Waage auf, so dass Gewichtsveränderungen auf Grund von Wasserverlust in dem Behälter durch Absorption der Probe überwacht und aufgezeichnet werden können. Eine runde, 50 mm große Probe wurde auf dem Objektträger über einem Loch mit 3 mm Durchmesser platziert, welches über einen Gummischlauch mit dem Wasserbehälter verbunden ist. Die Platte wird schnell abgesenkt und wieder auf 1,5 cm (15 mm) angehoben, um die Probe zunächst zu befeuchten. Durch die Kapillarwirkung der Probe wird Wasser aus dem Behälter gezogen. Während die Probe das Wasser absorbiert, speichert das Instrument periodisch Gewichts- und Zeitdaten. Das Abschlusskriterium wird auf weniger als 0,001 g Gewichtsveränderung der Probe während eines Intervalls von dreißig Sekunden festgelegt. Am Ende des Versuchs überträgt das Instrument die Daten an einen angeschlossenen Computer. Ein geeignetes Computerprogramm führt die notwendigen Berechnungen durch und zeigt die Ergebnisse an.
  • Das Steifigkeitsmodul wird unter Verwendung einer Probe mit einer Breite von einem Zoll, einem Messgerät mit einer Länge von vier Zoll und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 0,5 Zoll (12,7 mm)/min auf einem computerintegrierten Sintech 1S-Versuchssystem gemessen. Das Steifigkeitsmodul ist das Verhältnis zwischen Last und Dehnung bei 100 g Last.
  • Produkteigenschaften werden häufig am besten durch Versuchsprotokolle ausgewertet, in denen ein Verbraucher ein Produkt verwendet und es bewertet. Bei einem „monadischen" Versuch verwendet ein Verbraucher ein einziges Produkt und wertet seine Eigenschaften mit Hilfe einer Standardskala aus. Die sensorische Weichheit ist eine subjektiv bestimmte taktile Eigenschaft, welche die Blattweichheit näherungsweise wiedergibt, die der Verbraucher bei normalen Gebrauch empfindet. Die Weichheit wird für gewöhnlich von 20 Teilnehmern bestimmt und beinhaltet das Vergleichen von verschiedenen Produktproben untereinander. Die daraus gewonnenen Ergebnisse werden statistisch in einer hilfreichen Vergleichsskala erfasst. Tabelle 1
    Eigenschaften des Endprodukts: Beispiel 1 (F4-B)
    Grundgewicht (lb/rm) 24,9 (7,6 kg/rm)
    Dicke (mil/8 Blatt) 101,5 (2580 μm/8 Blatt)
    Nassreissfestigkeit in Maschinenrichtung [(g/3'') (76 mm)] 1753
    Nassreissfestigkeit in Querrichtung [(9/3'') (76 mm)] 921
    geometrischer Mittelwert der Nassreissfestigkeit [(g/3'') (76 mm)] 1271
    Trockenreissfestigkeit in Maschinenrichtung [(g/3'') (76 mm)] 5462
    Trockenreissfestigkeit in Querrichtung [(g/3'') (76 mm)] 2578
    geometrischer Mittelwert der Trockenreissfestigkeit [(g/3'') (76 mm)] 3753
    Steifigkeitsmodul (g/in (25 mm)-% 89.6
    Saugfähigkeit (g/m2) 189.7
    Ergebnisse des Verbrauchertests:
    Sensorische Weichheit 1,23
    monadische Griffigkeit des Handtuchs beim Händetrocknen 6,93
    monadische Sauggeschwindigkeit beim Händetrocknen 6,91
    monadische Gründlichkeit beim Händetrocknen 7,81
    monadische Gesamtbewertung 7,02
  • Beispiele 2–3
  • Beispiel 2 und 3 wurden auf dieselbe Art und Weise durchgeführt wie Beispiel 1, außer, dass die Bedingungen der unten aufgeführten Tabelle 2 entsprachen. Tabelle 2
    Beispiel 2 (MH-7) Beispiel 3 (MH-8)
    Maschinenbedingungen:
    Siebgeschwindigkeit (fpm) 1861 (567,2 m/min) 1862 (567,5 m/min)
    Yankeegeschwindigkeit (fpm) 1800 (548,6 m/min) 1800 (548,6 m/min)
    Rollengeschwindigkeit (fpm) 1688 (514,5 m/min) 1688 (514,5 m/min)
    TAD Einlasstemperatur (F) 445 (230°C) 443 (228°C)
    Feststoffe nach TAD (%) - 65,4
    WSR (lb/T) 28 (14 kg/Tonne) 28 (14 kg/Tonne)
    CMC (lb/T) 4 (2 kg/Tonne) 4 (2 kg/Tonne)
    Art des TAD-Tuchs Asten 938X Asten 938X
    Titer HB (meq × 10–6/10 ml) 7,3 2,5
    Charge Langfaser Langfaser
    Risse (%) 25 25
    Kalandrieren kalandriert nicht kalandriert
    Eigenschaften des Endprodukts:
    Grundgewicht (lb/rm) 24,6 (11,2 kg/rm) 24,0 (10,9 kg/rm)
    Dicke (mil/8 Blatt) 92,4 (2347 μm/8 Blatt) 94,6 (2403 μm/8 Blatt)
    Nassreissfestigkeit in Maschinenrichtung [(g/3'') (76 mm)] 1590 1574
    Nassreissfestigkeit in Querrichtung [(9/3'') (76 mm)] 940 929
    Bedingungen beim Konvertierungsvorgang:
    Prägemuster I-8306 – 50% „Align" I-8306 – 50% „Align"
    „Center Float" „Center Float"
    Durchdringung (mil) 18 (457 μm) 18 (457 μm)
    Kalandrierspalt (mil) 12 (305 μm) 12 (305 μm)
    Verbrauchertests:
    sensorische Weichheit 1,25 0,55
  • Wichtige Informationen für die Produktbewertung erhält man durch das Anstellen von Vergleichen, wobei sowohl subjektive als auch objektive Produkteigenschaften berücksichtigt werden. 1 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen skalarer Bewertung der subjektiven Griffigkeit eines Tuchs bei einem monadischen Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Tuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 2 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der skalaren Bewertung der subjektiven Absorptionsgeschwindkigkeit eines Tuchs bei einem monadischen Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit pro Einheit Grundgewicht. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 3 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der skalaren Bewertung der subjektiven Absorptionsgeschwindigkeit eines Tuchs bei einem monadischen Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 4 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Bewertung der subjektiven sensorischen Weichheit bei dem Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ausführungsgemäße Tuchprodukte der vorliegenden Erfindung werden als F4-B, MH7 und MH8 bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 5 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der skalaren Bewertung der subjektiven Gesamtwahrnehmung eines Tuchs bei einem monadischen Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 6 ist eine grafische Darstellung des Steifigkeitsmoduls und des geometrischen Mittelwerts der Nassreissfestigkeit. Ausführungsgemäße Tuchprodukte der vorliegenden Erfindung werden als F4-B, MH7 und MH8 bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 7 ist eine grafische Darstellung der Saugfähigkeit, gemessen als absorbiertes Gramm Wasser pro Gramm Faser, und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 8 ist eine grafische Darstellung der Saugfähigkeit gemessen als absorbiertes Gramm Wasser pro Gramm Faser und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit pro Einheit Grundgewicht. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000, Scott 180, Scott Select® 189 und für eines der derzeit handelsüblichen einlagigen, gefalteten Handtuchprodukte von James River grafisch dargestellt.
  • 9 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der skalaren Bewertung der subjektiven Gründlichkeit eines Tuchs beim Händetrocknen bei einem monadischen Test und dem geometrischen Mittelwert der Nassreissfestigkeit. Ein ausführungsgemäßes Tuchprodukt der vorliegenden Erfindung wird als F4-B bezeichnet. Zu Vergleichszwecken wurden dieselben Daten auch für das einlagige KC Surpass® 50000 und Scott Select® 189 grafisch dargestellt.
  • Beispiele 4–6
  • Beispiel 4 bis 6 wurden auf dieselbe Art und Weise durchgeführt wie Beispiel 1, außer, dass die Bedingungen der unten aufgeführten Tabelle 3 entsprachen. Tabelle 3
    Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6
    Maschinenbedingungen:
    Charge 90% Langfaser der Westküstenregion, 10% Ausschuss 50% Langfaser der Westküstenregion, 50% Langfaser des mittleren Nordens 90% Langfaser der Westküstenregion, 10% Ausschuss
    Yankeegeschwindigkeit (fpm) 2730 (830 m/min) 2730 (830 m/min) 2648 (807 m/min)
    Rollengeschwindigkeit (fpm) 2456 (750 m/min) 2475 (754 m/min) 2414 (736 m/min)
    WSR (lbs/T) 36 (18 kg/Tonne) 25 (12,5 kg/Tonne) 36 (18 kg/Tonne)
    CMC (lbs/T) (kg/Tonne) variiert, um die Stoffauflaufladung zu kontrollieren variiert, um die Stoffauflaufladung zu kontrollieren variiert, um die Stoffauflaufladung zu kontrollieren
    Kalandrieren nein nein nein
    Raffinationskraft (Kw) 193 209 218
    Grundgewicht (lb/rm) 12,8 (5,8 kg/rm) 14,1 (6,4 kg/rm) 14,8 (6,7 kg/rm)
    %Krepp(%) 10 9 9
  • Beispiel 7
  • Beispiel 7 wurde auf einer Pilotmaschine mit geringer Geschwindigkeit durchgeführt, wobei eine Charge aus 30% Hartholz/70% Kiefer der südlichen Region verwendet wurde. Das Nassfestigkeitsmittel war KYMENE 557® und wurde mit 20 lb/T (10 kg/Tonnen) zugegeben. CMC 7MT wurde mit 0 bis 12 lb/T (6 kg/Tonne) zugegeben, um die Ladung im Stoffauflauf zu kontrollieren. Das Grundgewicht lag bei ungefähr 16 lb/rm (7,25 kg/rm).
  • Die Ergebnisse der Beispiele 4, 5, 6 und 7 sind in 10 als geometrischer Mittelwert der Reisslänge gegenüber der titrierbaren Ladung im Stoffauflauf und in
  • 11 als geometrischer Mittelwert der Reisslänge gegenüber dem Streaming Current grafisch dargestellt.
  • Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und der Durchführung der hier beschriebenen Erfindung ersichtlich. Die Beschreibung und die Beispiele sind nur beispielhaft zu verstehen, wobei sich Gebiet und Gedanke der Erfindung aus den folgenden Ansprüchen ergeben.
  • In der gesamten Beschreibung wird die Einheit meq × 10–6/10 ml verwendet und die entsprechende SI-Einheit ist 1 meq × 10–6 pro 10 ml gleich 0,009648530929 Coulomb/Liter.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Bahn, umfassend: Zuführen eines wässrigen Strahls an den Stoffauflaufkasten, wobei der wässrige Strahl einen größeren Anteil raffinierter Langfaser mit einer durchschnittlichen, am Gewicht gemessenen Faserlänge von mindestens 2 mm bis ca. 3,5 mm und einen kleineren Anteil einer zweiten Faser enthält, die aus der Gruppe von Hartholzfasern, Recyclingfasern, Sekundärfasern, Halbstofffasern, Eukalyptusfasern, hochelastischen Fasern, thermisch gekräuselten Fasern, thermisch vernetzten Dickdruckfasern sowie Mischungen daraus ausgewählt wird; Zuführen eines kationischen Nassfestigkeitsmittels zu dem wässrigen Strahl, wobei das Mittel aus einer Gruppe bestehend aus Polyamid-Epihalohydrinharzen, wärmehärtbaren Polyacrylamidharzen, Harnstoffformaldehydharzen, Melaminformaldehydharzen und Mischungen daraus mit einem Gesamffaseranteil von ca. 15 bis 30 lbs/ton (7,5 kg bis 15 kg/Tonne) in der Mischung ausgewählt wird; Zuführen eines anionischen Festigkeitsmittels zu dem wässrigen Strahl, wobei das Mittel aus einer Gruppe bestehend aus Carboxymethylcellulose, Carboxymethyl Guar Gum, anionischer Stärke, anionischen Guar Gum, anionischen Polyacrylamiden und Mischungen daraus ausgewählt wird; Messen der gesamten anionischen Ladung des wässrigen Strahls; Kontrollieren des Anteils des kationischen Nassfestigkeitsmittels und des anionischen Festigkeitsmittels, so dass die Nettoladung des wässrigen Strahls in dem Stoffauflaufkasten in einem Bereich von weniger als 0 bis –115 meq × 10–6 pro 10 ml gehalten wird; Aufbringen des wässrigen Strahls auf einen ersten sich bewegenden Lochträger zum Bilden einer Bahn; nichtkompaktes Entwässern der auf den ersten sich bewegenden Lochträger aufgebrachten Bahn bis zu einer Konsistenz im Bereich von ca. 10% bis ca. 30%; Weiterleiten der Bahn zu einem zweiten sich bewegenden Lochträger; Trocknen der Bahn bis zu einer Konsistenz von höchstens ca. 98%; Entfernen der Bahn von dem Lochträger.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kationische und das anionische Stärkemittel so kontrolliert werden, dass die Nettoladung bei –50 meq × 10–6 pro 10 ml bis weniger als 0 meq × 10–6 pro 10 ml liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit des zweiten sich bewegenden Lochträgers mindestens 2% weniger beträgt als die Geschwindigkeit des ersten sich bewegenden Lochträgers, wodurch die Bahn mit mindestens 2% Gewebekrepp versehen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Entfernungsschritt das Anhaften der Bahn an einen von innen beheizten Trockenzylinder umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Kreppen der Bahn von dem Trockenzylinder.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bahn durch das Kreppen mit mindestens 2% Rollenkrepp versehen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, ferner umfassend: Prägen der Bahn bis zu einem Grad, der ausreicht, deren Steifigkeitsmodul um 10% zu verringern.
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