DE69811646T2

DE69811646T2 - Dispergierbarer vliesstoff und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69811646T2
Application number: DE69811646T
Authority: DE
Inventors: L. Anderson; M. Demeny; F. Merker; S. Mumick; S. Pomplun; Y. Wang
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: CA2284812A1; AU724561C; WO1998044181A1; KR20010005809A; DE69811646D1; AU6792598A; EP0972100B1; CN1252109A; US5935880A; KR100495591B1; AU724561B2; CA2284812C; BR9808082A; EP0972100A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft wasserdispergierbare Faservlies- Verbundstoffstrukturen, die aus einer nass gelegten Bahn gebildet werden. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Nass- Wischtuchartikel, der durch ein Verfahren gebildet wird, welches Bilden einer nass gelegten Bahn aus einer wässrigen Suspension von Pulpe, hydraulisches Nadeln der Bahn, Zugeben eines Bindemittels zu einer Seite der Bahn, Kreppen der genadelten Bahn, Zugeben eines Bindemittels zu der zweiten Seite, erneutes Kreppen der Bahn, gefolgt von Trocknen und/oder Härten der Bahn umfasst. Nach der Bildung des Endproduktes wird das Wischtuch in einer Lösung gelagert, die ein zweiwertiges Ion enthält, um Dispergierbarkeitseigenschaften vorzusehen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bahnen, die aus absorbierenden Vlieszellstofffasern gebildet wurden, sind lange als praktische und bequeme Wegwerfhandtücher oder Wischtücher verwendet worden. Diese Vliesbahnen werden typischerweise durch ein herkömmliches Hochgeschwindigkeits- Papierherstellungsverfahren mit zusätzlichen Nachbehandlungsschritten hergestellt, um das Absorptionsvermögen oder andere Eigenschaften der Bahn zu verstärken. Beispielhafte Nachbehandlungsschritte umfassen Kreppen, Öffnen, Prägen, hydraulisches Nadeln, hydraulisches Verschlingen, Zugabe von Bindemittel und Ähnliches. Die meisten Bahnbildungsverfahren verwenden entweder ein Nasslegungs-Verfahren oder ein Luftlegungs-Verfahren. Ein Nasslegungs-Verfahren lagert eine Aufschlämmung von Fasern in Wasser auf eine sich bewegende, mit Löchern versehene Trägeroberfläche, typischerweise ein Drahtgitter, Sieb oder Gewebe, ab, wobei eine Wasserströmung zum Ablegen der Fasern verwendet wird. Die Fasern sind so überwiegend in die x,y-Richtung orientiert. Bahnen, die durch ein Nasslegungs-Verfahren gebildet wurden, sind gewöhnlich weniger teuer herzustellen als mit einem Luftlegungs- Verfahren, doch weist die nass gelegte Bahn eine schlechtere Orientierung der Fasern in z-Richtung auf. So besitzt Papier, wie etwa Schreibmaschinenpapier, gute Zugfestigkeitseigenschaften in x,y-Richtung jedoch schlechte Weichheit, Volumen und Absorptionsvermögen sowie Dicke in der z-Richtung. Für absorbierende Produkte, wie zum Beispiel Wischtücher, sind Weichheit, Dicke, Festigkeit und Absorptionsvermögen während der Verwendung gewünschte Schlüsseleigenschaften.
Viele der Gegenstände oder Produkte, in welche nass gelegte Bahnmaterialien integriert werden, werden im Allgemeinen als Wegwerfprodukte mit eingeschränkter Verwendung betrachtet. Damit ist gemeint, dass das Produkt oder die Produkte nur eine beschränkte Anzahl von Malen, und in einigen Fällen lediglich einmal, verwendet werden, bevor sie weggeworfen werden. Mit zunehmenden Bedenken bezüglich der Entsorgung von festem Abfall gibt es nun einen zunehmenden Bedarf nach Materialien, die zum Beispiel entweder wieder verwertbar sind, oder mittels anderer Mechanismen außer einer Ablagerung auf Deponien entsorgt werden können. Ein mögliches alternatives Mittel für die Entsorgung von vielen Produkten, insbesondere im Bereich der absorbierenden Produkte und Wischtücher für die Körperpflege, besteht darin, diese in Abwasserentsorgungssysteme weg zu spülen. Wie unten noch detaillierter besprochen wird, bedeutet wegspülbar, dass das Material nicht nur in der Lage sein muss, durch ein Toilettenbecken zu gelangen, ohne dieses zu verstopfen, sondern dass das Material auch in der Lage sein muss, die seitlich laufenden Kanalleitungen zwischen einem Haus (oder einem anderen Bauwerk, in dem das Toilettenbecken untergebracht ist) und dem Hauptkanalsystem zu passieren, ohne in der Verrohrung verfangen zu werden, und in kleine Stücke zu dispergieren, die eine Toilette oder den Kanaltransport und das Behandlungsverfahren nicht verstopfen.
In den letzten Jahren wurden ausgefeiltere Ansätze ersonnen, um Dispergierbarkeit zu vermitteln. Chemische Bindemittel, die entweder durch Emulsion oder Schmelzen verarbeitbar sind, oder wässrige Dispersionen wurden entwickelt. Solche chemischen Bindemittel werden typischerweise auf die Bahn aufgesprüht oder aufgedruckt und von den Fasern absorbiert oder teilweise absorbiert. Das Material kann in seiner ursprünglichen Aufbewahrungsumgebung hohe Festigkeit aufweisen, aber diese Festigkeit schnell durch Debonden oder Dispergieren verlieren, wenn es in eine unterschiedliche chemische Umgebung gebracht wird (z. B. pH oder Ionenkonzentration), wie etwa durch Wegspülen aus einem Toilettenbecken mit Frischwasser. Es wäre wünschenswert, ein Bindungssystem zu besitzen, das einen Stoff mit wünschenswerten Festigkeitseigenschaften ergeben würde, während es noch immer in der Lage wäre, nach der Verwendung rasch in kleine Stücke zu dispergieren oder sich abzubauen.
Die US Patente Nr. 4,309,469 und 4,419,403, beide erteilt an Varona, beschreiben ein dispergierbares Bindemittel aus mehreren Teilen. Das verlängerte Patent Nr. 31,825 beschreibt ein zweistufiges Aufheizverfahren (Vorheizung durch Infrarot) um ein aus thermoplastischen Fasern bestehendes Vlies durch Kalandrieren zu binden. Obwohl es eine gewisse Flexibilität bietet, ist dies noch immer ein einzelnes thermisches Bindungsverfahren. Das US Patent Nr. 4,207,367, erteilt an Baker, beschreibt ein Vlies, das in individuellen Bereichen durch Kaltprägen verdichtet wird. Die chemischen Bindemittel werden aufgesprüht und die Bindemittel wandern vorzugsweise durch Kapillarwirkung zu den verdichteten Bereichen. Die nicht verdichteten Bereiche besitzen höheres Volumen und bleiben hoch absorptionsfähig. Es ist jedoch kein hybrides Bindungssystem, da der Verdichtungsschritt streng genommen kein Bindungsverfahren ist. Das US Patent Nr. 4,749,423, erteilt an Vaalburg et al., beschreibt ein zweistufiges thermisches Bindungssystem. In der ersten Stufe werden bis zu 7% der Polyethylen-Fasern in einer Bahn verschmolzen, um eine vorübergehende Festigkeit zur Unterstützung der Übertragung zu der nächsten Bearbeitungsstufe zu verleihen. In der zweiten Stufe werden die Primärfasern thermisch gebunden, um der Bahn ihre gesamte Integrität zu geben. Dieses Verfahren in zwei getrennten Stufen lässt nicht zu, dass die Bahn eine Struktur aus eingebauten Bereichen mit Festigkeit und solchen mit Schwäche besitzt. Sie ist nicht als dispergierbares Material geeignet.
Mehrere Patente beschreiben hybride Bindungssysysteme, die jedoch für Umhüllungen von Binden gedacht sind. Siehe zum Beispiel US Patent Nr. 3,654,924, an Duchane, US Patent Nr. 3,616,797, erteilt an Champagne et al., und US Patent Nr. 3,913,574, erteilt an Srinvasan et al. Der wichtige Unterschied besteht darin, dass diese Produkte so konstruiert sind, dass sie trocken gelagert werden, und nur eine sehr begrenzte Nassfestigkeit für eine kurze Dauer während der Verwendung besitzen. In einem Nasswischtuch bleibt ein Bedarf nach einer verlängerten Nassfestigkeit in einer Aufbewahrungslösung aufrecht.
Das US Patent Nr. 5,137,600, erteilt an Barnes et al. und ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugewiesen, beschreibt ein Hydropoint-Verfahren zur Verbesserung der Orientierung und Dicke in der z- Richtung. Das US Patent Nr. 4,755,421, erteilt an Manning et al., beschreibt ein Verfahren zur Bildung eines hydraulisch verschlungenen auflösbaren Stoffes. Das US Patent Nr. 5,508,101, erteilt an Patnode et al., offenbart eine Bahn, die aus einem hydrolytisch abbaubaren Polymer und einem wasserlöslichen Polymer aufgebaut ist, so dass das Material sich auflöst, wenn es bei einer erhöhten Temperatur und erhöhtem pH in Wasser eingetaucht wird. Dieses Bahnmaterial scheint in erster Linie in einem Wäschereizyklus verwendet zu werden, wo solche extremen Bedingungen auftreten. Es wäre wünschenswert, einen Stoffartikel zu besitzen, der bei Raumtemperatur und nominellen pH- Bedingungen, wie etwa jenen, die in der gewöhnlichen Haushaltstoilettenschüssel herrschen, dispergierbar ist. Das US Patent Nr. 5,292,581, erteilt an Viazmensky et al., offenbart ein Nasswischtuch, das Festigkeitseigenschaften besitzt, aber nicht unmittelbar in Wasser dispergierbar ist.
Die EP-A-0 807 704 betrifft ein Verfahren zur Entfernung eines Bindemittels von einer Faservliesbahn, worin das Bindemittel ein polymerisches Bindemittel ist, das Carboxylatgruppen umfasst, wobei die Carboxylatgruppen über Erdalkali-Kationen vernetzt sind. Das Verfahren umfasst die Behandlung der Faservliesbahn mit einer wässrigen Lösung eines Alkalisalzes, worin das Anion des Alkalisalzes ein schlecht lösliches Salz oder einen Komplex mit den Erdalkali-Kationen bildet, und das Abtrennen der Fasern, die frei von dem Bindemittel sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer weichen absorbierenden Faservliesbahn, welche fähig ist in einer wässrigen Umgebung in nicht wieder erkennbare Stücke zu dispergieren, in Übereinstimmung mit den Ansprüchen 1 und 19, und eines weichen, absorbierenden Wischtuches in Übereinstimmung mit Anspruch 37 zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Mängel im Stand der Technik und schafft eine welche absorbierende Faservliesbahn, wie etwa ein Nasswischtuch, welche fähig ist in einer wässrigen Umgebung in nicht- wieder erkennbare Stücke zu dispergieren, die nach einem Verfahren hergestellt ist, welches die Schritte umfasst: Bilden einer nass gelegten Vliesbahn aus einer wässrigen Aufschlämmung von Fasern; hydraulisches Nadeln der nass gelegten Vliesbahn; teilweises Trocknen der hydraulisch genadelten Bahn; Aufbringen einer Bindemittel- Zusammensetzung auf eine Seite der Bahn; Kreppen der Bahn derart, dass Zwischenfaser-Adhäsion unterbunden wird und eine Orientierung der Fasern in z-Richtung eingeführt wird; optionales Aufbringen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf die zweite Seite der Bahn; erneutes Kreppen der Bahn; Trocknen und Aushärten der Bahn; und, Konvertieren der getrockneten und ausgehärteten Bahn in ein Nasswischtuch, Trockenwischtuch, oder einen anderen absorbierenden Artikel. Im Fall eines Nasswischtuches wird eine Lösung, die ein zweiwertiges Ion, wie etwa Calcium und/oder Magnesium enthält, in einer Konzentration von etwa 100 ppm auf die Bahn aufgebracht, wie etwa in einer Konservierungslösung. Im Fall eines Trockenwischtuches wird das Ion zugegeben, nachdem das Bindemittel zu der Bahn zugegeben wurde, und das Endprodukt wird in einem trockenen Zustand gelagert. Die Kombination von Verfahren erzeugt eine Bahn mit gewünschter Zugfestigkeit, Volumen und Weichheit während der Lagerung und der Verwendung, die jedoch in einer wässrigen Umgebung in nicht wieder erkennbare Stücke zerfällt.
Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wasserdispergierbaren Vliesstoff zu schaffen, der eine ausreichende Zugfestigkeit beibehält, während er sich in einer Konservierungslösung befindet, aber dennoch auch gewünschte Weichheits-, Volumen- und Festigkeitseigenschaften während der Verwendung besitzt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Nasswischtuch aus Vliesstoff zu schaffen, das in Wasser zerfällt, um nicht wieder erkennbare Stücke zu bilden.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und den folgenden Patentansprüchen deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird in den Zeichnungen illustriert, in welchen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen durchgehend die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen. In diesen ist:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Bilden einer Bahn, die für eine Verwendung als Nass-Wischtuch geeignet ist.
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Bilden einer Bahn, die für eine Verwendung als Trocken-Wischtuch geeignet ist.
Fig. 3 eine Tabelle, die die auf Zugfestigkeit geprüften Proben zeigt.
Fig. 4 eine Tabelle, die die Probenzusammensetzungen und die Verfahren zur Bildung zusammenfasst.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung ist auf eine wasserdispergierbare Vliesfaserstruktur gerichtet, die hauptsächlich Pulpe umfasst. Die Bahnstruktur kann entweder in ein Nasswischtuch oder in ein Trockenwischtuch integriert werden. Ein Nasswischtuch ist ein Artikel, der typischerweise in einer Aufbewahrungs- oder Konservierungslösung gelagert wird, um einen bestimmten Wassergehalt (oder Gehalt einer anderen Flüssigkeit) in der Bahn aufrecht zu erhalten, so dass es während der Verwendung nass ist. Ein Beispiel eines Nasswischtuches ist ein Erwachsenen- oder Babywischtuch. Ein Trockenwischtuch ist ein Artikel, der in einer trockenen Form gelagert wird und entweder trocken verwendet oder während der Verwendung befeuchtet werden kann. Beispiele von Trockenwischtüchern sind Papierhandtücher, Tücher und Toilettenpapier.
Die vorliegende Erfindung schafft zwei getrennte, aber ähnliche Verfahren zur Bildung eines Nasswischtuches bzw. eines Trockenwischtuches. Im Allgemeinen wird die grundlegende Bahnstruktur durch eine Reihe von Schritten gebildet, die in wenigen Worten umfassen: Bilden einer Bahn aus einer wässrigen Suspension von Pulpefasern durch ein Nasslegungs-Verfahren, hydraulisches Nadeln der nass gelegten Vliesbahn an einem Trägersieb, teilweises Trocknen der hydraulisch genadelten Bahn, Kreppen der Bahn derart, dass Zwischenfaser-Adhäsion unterbunden wird, Aufbringen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf die Vorderseite der Bahn, erneutes Kreppen der mit Bindemittel bedruckten Bahn, Trocknen und/oder Aushärten der Bahn, und Übertragen der getrockneten Bahn zu einer Aufnahmerolle oder Konvertieren in das Produkt. Für ein Nasswischtuch wird das Endprodukt in einer Konservierungslösung gelagert, die ca. 100 ppm eines zweiwertigen Ions enthält. Für ein Trockenwischtuch wird das zweiwertige Ion jeder Seite der Bahn zugegeben, nachdem das Bindemittel zugegeben wurde und keine Konservierungslösung ist erforderlich.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung eines Nasswischtuches, das wie folgt beschrieben wird. Eine zweite bevorzugte Ausführungsform für die Bildung eines Trockenwischtuches wird danach beschrieben.
Die ursprüngliche Bahn wird aus einem Material wie etwa Holzpulpe oder einer anderen zellulose-basierten Zusammensetzung hergestellt, ohne auf diese beschränkt zu sein. Pulpefasern werden im Allgemeinen von natürlichen Quellen wie holzhaltigen und nicht holzhaltigen Pflanzen erhalten. Holzhaltige Pflanzen schließen zum Beispiel Laub- und Nadelbäume ein. Nicht holzhaltige Pflanzen schließen zum Beispiel Baumwolle, Flachs, Espartogras, Wolfsmilch, Stroh, Jute, und Bagasse ein. Holzpulpe von beliebiger geeigneter Faserlänge kann verwendet werden. Zellstofffasern haben typischerweise Längen von etwa 0,5 bis 10 Millimeter und ein Verhältnis von Länge zu maximaler Breite von etwa 10 : 1 bis etwa 400 : 1. Ein typischer Querschnitt besitzt eine unregelmäßige Breite von etwa 30 Mikrometer und eine Dicke von etwa 5 Mikrometer. Eine Holzpulpe, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist Kraftzellstoff aus Nadelholz südlicher Breiten, oder Kimberly-Clark CR-54 Holzpulpe von der Kimberly-Clark Corporation aus Neenah, Wisconsin. Ein anderes Material, das im Stand der Technik gewöhnlich verwendet wird, kann ebenfalls eingesetzt werden. Eine Mischung aus unterschiedlichen Pulpe-Zusammensetzungen und/ oder Faserlängen kann verwendet werden.
Es ist zu bevorzugen, wenn auch nicht erforderlich, dass ein synthetisches Fasermaterial in einem Konzentrationsbereich von etwa 0% bis etwa 30%, noch bevorzugter bis zu etwa 5%, mit der Pulpe vermischt wird. Die obere Grenze des Prozentsatzes von synthetischem Fasermaterial ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung. Das synthetische Material kann Rayon, Lyocell (eine Handelsmarke von Hanil Synthetic Fiber Co., Ltd., Korea), Polyester, Polypropylen, und Ähnliches sein. Rayon und Lyocell werden auf Grund ihrer biologischen Abbaubarkeit bevorzugt. Die Synthesefasern sollten kürzer als etwa 12 mm sein, vorzugsweise etwa 6-8 mm. Längere Faserlängen neigen dazu, Verschnürungsprobleme zu verursachen, wenn sie in einer Toilette weg gespült werden. Die Synthesefasern können gekräuselt werden, um dem Endprodukt zusätzliches Volumen zu geben.
Die vorliegende Erfindung zieht auch in Erwägung, die Zellstofffaser- Vliesbahn mit Zusatzstoffen wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Bindemitteln, oberflächenaktiven Stoffen, wasseranlagernden Mitteln und/oder Pigmenten, zu behandeln, um gewünschte Eigenschaften wie etwa Abriebfestigkeit, Festigkeit, Farbe oder verbesserte Fähigkeit zur Befeuchtung zu verleihen. Alternativ und/oder zusätzlich zieht die vorliegende Erfindung die Zugabe von partikelförmigen Stoffen, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, aktivierte Holzkohle, Tone, Stärken, Flocken und Ähnliches, zu der absobierenden Vliesbahn in Betracht.
Solche superabsorbierenden Zusatzstoffe werden typischerweise verwendet, wenn das zu fertigende Endprodukt ein Trocken-Wischtuch ist.
Das Fasermaterial wird durch ein Nasslegungs-Verfahren, das dem Fachmann bekannt ist, zu einer Bahn geformt. Ein Beispiel für das Nasslegungs-Verfahren wurde in der PCT-Anmeldung Ser. Nr. WO 96/12615, veröffentlicht am 2. Mai 1996, von Anderson et al., mit dem Titel "A Thermal Bonded, Solvent Resistant Double Re-creped Towel (Ein thermisch verbundenes, lösemittelbeständiges doppelt gekrepptes Handtuch)" offenbart. Kurz zusammengefasst, wird eine nass abgelegte Bahn durch Durchmischung des Fasermaterials oder der -materialien mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit oder Flüssigkeiten zur Bildung einer wässrigen Suspension oder Aufschlämmung gebildet. Diese Suspension wird auf eine sich bewegende, mit Löchern versehene Formungsoberfläche, wie etwa ein Sieb oder Stoffgitter, abgelegt. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird die mit Löchern versehene Oberfläche als Trägersieb bezeichnet. Das Trägersieb kann zum Beispiel ein einlagiges Gitter mit einer Maschenweite von etwa 40 · 40 bis etwa 100 · 100 sein. Das Trägersieb kann auch ein mehrlagiges Gitter mit einer Maschenweite von etwa 50 · 50 bis etwa 200 · 200 sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trägersieb eine Reihe von Stegen und Rillen sowie vorragende Höcker haben, die der Vliesbahn gewisse Eigenschaften verleihen. Ein Vakuum-Saugkasten und eine zugehörige Vakuumpumpenquelle sind unterhalb des Trägersiebes angeordnet und entwässern die Bahn. Die Bahn ist zu diesem Zeitpunkt jedoch typischerweise nicht völlig trocken. Es ist zu bevorzugen, dass eine nass gelegte Bahn herunter bis auf etwa 500% Wassergehalt bezogen auf das Trockengewicht der Bahn entwässert wird. Das Nasslegungs-Verfahren resultiert in einer Bahnstruktur, in welcher die Fasern in erster Linie in den x,y-Richtungen, d. h. parallel zu der Ebene der mit Löchern versehenen Struktur, orientiert sind. Diese Orientierung sorgt für Zugfestigkeit in den x,y-Richtungen, aber nur für wenig Weichheit und Volumen, da es nur wenig Faserorientierung in der z- Richtung gibt.
Es sollte klar sein, dass, während eine nass gelegte Bahnbildung ein bevorzugtes Verfahren zum Bilden der Bahn ist, zum Teil weil es ein weniger teures Verfahren ist, auch ein Luftlegungs-Verfahren, wie es dem gwöhnlichen Fachmann bekannt ist, verwendet werden kann, um eine Bahn zu bilden, die in der weiteren Verarbeitung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
Um die Orientierung in z-Richtung zu verbessern, wird die entwässerte Bahn einem hydraulischen Nadeln unterzogen, was auch als ein Hydropoint-Verfahren bezeichnet wird. Ein Beispiel für das Hydropoint- Verfahren wird in dem US Patent Nr. 5,137,600, erteilt an Barnes et al., offenbart. Das Hydropoint-Verfahren schließt die Verwendung von Niederdruckstrahlung ein, im Unterschied zur hydraulischen Verschlingung, welche die Verwendung von Hochdruckstrahlung einsetzt. Die Vliesbahn kann, und wird vorzugsweise, auf dem selben Trägersieb nass gelegt gebildet und hydraulisch genadelt werden, besonders dort, wo das gesamte Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in einem kommerziellen Verfahren mit hoher Geschwindigkeit und hohem Ausstoß adaptiert wird. Das Trägersieb kann glatter gemustert sein, um der Bahn ästhetische Muster und/oder Texturen zu verleihen. Alternativ kann die Bahn nach der nass gelegten Bildung auf ein unterschiedliches Trägersieb zum hydraulischen Nadeln übertragen werden. Das hydraulische Nadeln kann auf einer Bahn durchgeführt werden, die nass, getrocknet oder teilweise getrocknet ist. Das hydraulische Nadeln kann stattfinden, während die Vliesbahn sich bei einer Konsistenz von etwa 15 bis etwa 45 Prozent Feststoffgehalt befindet. Noch bevorzugter kann die Vliesbahn bei einer Konsistenz von etwa 25 bis etwa 30 Prozent Feststoffgehalt sein.
Niederdruckstrahlen einer Flüssigkeit (z. B. Wasser oder ein ähnliches Arbeitsfluid) werden verwendet, um eine gewünschte Auflockerung der Netzstruktur der Pulpefasern zu erzeugen. Es wurde herausgefunden, dass die Vliesbahn aus Pulpefasern gewünschte Grade an Absorptionsvermögen besitzt, wenn Wasserstrahlen verwendet werden, um eine Gesamtenergie von weniger als etwa 22,05 Wattstunden (etwa 0,03 PS- Stunden) je 0,45 kg (je Pfund) der Bahn zu übertragen. Zum Beispiel kann die Energie, die durch das Arbeitsfluid übertragen wird, zwischen etwa 1,47 Wattstunden (etwa 0,002 PS-Stunden) bis etwa 22,05 Wattstunden (etwa 0,03 PS-Stunden) je Pfund der Bahn betragen. Noch bevorzugter liegt der Energiebereich von etwa 7,35 Wattstunden (etwa 0,01 PS-Stunden) bis etwa 73,5 Wattstunden (etwa 0,1 PS-Stunden) je Pfund der Bahn. Es sollte klar sein, dass der Energiebereich für das Verfahren nicht kritisch ist.
Die Vliesbahn läuft unter, einem oder mehreren Verteilern für das hydraulische Nadeln vorbei, und wird mit Fluidstrahlen behandelt, um die in der x,y-Richtung dichte Netzstruktur aus Pulpefasern aufzumachen oder zu lockern und neu zu orientieren. Es wird angenommen, dass die Wasserstrahlen die Fasern, die in der x,y-Richtung der Vliesbahn gelegt sind, kontaktieren und einen Teil dieser Fasern in die z-Richtung neu orientieren. Diese Erhöhung der in z-Richtung orientierten Fasern erhöht die Integrität der Bahn. Hauptsächliche Vorteile dieser Behandlung sind die Verbesserung des Nassvolumens, der Elastizität und der Weichheit. Es sollte klar sein, dass das hydraulische Nadelungsverfahren der vorliegenden Erfindung entweder von oberhalb oder von unterhalb der Bahn, oder in beide Richtungen durchgeführt werden kann.
Vakuumschlitze und eine zugehörige Vakuumkraft sind unterhalb des Trägersiebes unterstromig von dem Verschlingungs-Verteiler angeordnet, so dass überschüssiges Wasser von der behandelten Bahn abgezogen wird. Nach der hydraulischen Strahlbehandlung kann die Bahn dann an eine Trockenoperation ohne Kompression übertragen werden, um das gesamte oder einen Teil des Wassers darin zu entfernen, so dass die Zwischenfaser-Adhäsion innerhalb der Bahn vergrößert wird. Eine Differentialgeschwindigkeits-Aufnahmerolle kann verwendet werden, um die Bahn von dem Band für das hydraulische Nadeln an eine Trockenoperation ohne Kompression zu übertragen, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Durchlufttrocknung, Infrarotstrahlung, Yankee- Trockner, Dampftrommeln, Mikrowellen, sowie Ultraschallenergie, und Ähnliches. Solche Trockenoperation sind dem gewöhnlichen Fachmann bekannt. Die Bahn kann vollständig getrocknet werden, oder auf eine gewünschte Konsistenz. Vorzugsweise wird die Bahn auf einen Wassergehalt von etwa 5-10% getrocknet. So ist die Bahn auf dieser Stufe für gewöhnlich nicht vollständig trocken, doch wenn die Bahn vor der weiteren Behandlung nach der Bildung auf eine Aufnahmerolle gewickelt und gelagert werden soll, kann sie auch vollständig getrocknet werden.
Das Flächengewicht der Bahn liegt in dem Bereich von etwa 25 g/m² bis etwa 200 g/m², noch bevorzugter von etwa 50 g/m² bis etwa 100 g/m², und am meisten bevorzugt von etwa 65 g/m² bis etwa 75 g/m².
Eine Bindemittel-Zusammensetzung wird der Bahn in Übereinstimmung mit bekannten Verfahren, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Aufdrucken oder Aufsprühen, zugegeben, um die Zugfestigkeit der Bahn zu vergrößern. In der vorliegenden Erfindung ist das Bindemittel eine wasserlösliche Polymer-Zusammensetzung mit von etwa 25 Gewichts% bis etwa 90 Gewichts% eines ungesättigte Carbonsäure/ungesättigte Carbonsäureester - Terpolymers; von etwa 10 Gewichts% bis etwa 75 Gewichts% eines Inhibitors von zweiwertigen Ionen; und von etwa 0 Gewichts% bis etwa 10 Gewichts% eines Plastifizierungsmittels. Das Bindemittel kann eine Zugabe von etwa 1 Gewichts% bis etwa 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 5 Gewichts% bis etwa 25 Gewichts%, und noch bevorzugter von etwa 5 Gewichts% bis etwa 15 Gewichts% sein.
Der Begriff "Inhibitor von zweiwertigen Ionen", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine beliebige Substanz, welche die irreversible Vernetzung der Acrylsäureeinheiten in dem Basisterpolymer durch die zweiwertigen Ionen verhindert. Der Inhibitor von zweiwertigen Ionen kann eine Zusammensetzung sein, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, sulfonierter Copolyester, Polyphosphat, Phosphonsäure, Aminocarbonsäure, Hydroxycarbonsäure, Polyamin, und Ähnliches. Im Besonderen kann der zweiwertige Inhibitor aus Eastman AQ29D, AQ38D, AQ55D, AtoFindley L9158, Natriumtripolyphosphat, Nitrilotriessigsäure, Citronensäure-ethylendiamintetra(methylenphosponsäure), Ethylendiamintetraessigsäure, Porphozin, und Ähnlichem ausgewählt werden.
Beispielhafte Plastifizierungsmittel schließen Glyzerin, Sorbitol, emulgiertes Mineralöl, Dipropylenglykoldibenzoat, Polyglykole wie etwa Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Copolymere davon, Decanoyl-N- methylglucamid, Tributylcitrat, Tributoxyethylphosphat und Ähnliches ein, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Duftstoffe, Farbstoffe, Antischäumungsmittel, Bakterizide, Bakteriostatika, oberflächenaktive Mittel, Verdickungsmittel, Füllstoffe sowie andere wasserlösliche Bindemittel, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyvinylalkohol, wässrige Dispersionen von zum Beispiel Polyvinylchlorid, Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Copolymeren von Acrylaten und Methacrylaten, Polymeren von Acrylsäure, Methacrylsäure oder einem Salz davon, Carboxymethylcellulose und Ähnliches, können ebenfalls in das Bindemittel integriert werden, wenn dies gewünscht wird.
Ein typisches Verfahren für die Zugabe des Bindemittels zu der Bahn besteht darin, ein wässriges Gemisch des Bindemittels in ein Bad zu geben. Eine Aufnahme-Tauchrolle wird in das Bad platziert, so dass ein Teil der äußeren Oberfläche der Rolle in Kontakt mit dem Gemisch steht. Wenn sich die Tauchrolle dreht, nimmt sie eine bestimmte Menge des Bindemittels auf, und der Überschuss davon wird durch einen angewinkelten Schaber, der neben der Tauchrolle angeordnet ist, entfernt. Die Tauchrolle bildet einen Walzenspalt mit einer Musterrolle, so dass das Bindemittel an der Tauchrolle auf die gemusterte Oberfläche an der Musterrolle übertragen wird. Die Bindemittel-Lösung wird vorzugsweise nur auf den Musternoppen oder Vorsprüngen der Musterrolle und nicht an der gesamten Oberfläche der Musterrolle aufgenommen. Die Musterrolle ist Teil einer einen Walzenspalt bildenden Rollenanordnung mit einer glatten oder Gegenrolle. Während die Bahn durch den Walzenspalt der Rollenanordnung geführt wird, druckt die Musterrolle ein Muster auf die Bahn und das Bindemittel wird auf eine Seite der Bahn übertragen.
Ein alternatives Verfahren zum Aufbringen des Bindemittels besteht darin, es auf eine oder beide Seiten der Bahn aufzusprühen.
Die Bahn wird in Übereinstimmung mit bekannten Kreppverfahren gekreppt, wie etwa dem in dem US-Patent Nr. 4,894,118, erteilt an Edwards et al. und ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugewiesen, beschriebenen, oder wie in der PCT Anmeldung Nr. WO 96/12615, eingereicht von Anderson et al. beschrieben. Kurz zusammengefasst wird die Bahn mit einem Schaber von einer Trockentrommel gekreppt. Der Schaber unterbindet die Zwischenfaser-Adhäsion. Kreppen bricht die Steifigkeit der Bahn und verleiht ihr ein Ausmaß an Flexibilität und Elastizität in der z-Richtung.
Nach dem anfänglichen Kreppen wird die Bindemittel- Zusammensetzung wie oben beschrieben (oder eine unterschiedliche Bindemittel-Zusammensetzung, wenn unterschiedliche Seiten der Bahn unterschiedliche Eigenschaften haben sollen) der Vorderseite der Bahn zugegeben, wie etwa durch Fördern der Bahn durch eine zweite Anordnung aus Bad und Niprolle, oder durch Zurückfördern der gekreppten Bahn durch die erste Anordnung aus Bad und Niprolle.
Die Bahn wird dann erneut in Übereinstimmung mit dem oben besprochenen Kreppverfahren gekreppt. Nach dem erneuten Kreppen wird die Bahn vollständig getrocknet oder ausgehärtet. Die fertig gestellte Bahn kann unmittelbar in verwendbare Produkte umgewandelt oder auf einer Aufnahmerolle gelagert werden.
Wenn das Endprodukt ein Nass-Wischtuch ist, wird eine Konservierungslösung, üblicherweise wässrig, zugegeben. Die Konservierungslösung enthält ein mehrwertiges Ion, vorzugsweise ein zweiwertiges Ion, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Calcium, Magnesium und Ähnliche. Andere komplexere Ionen werden ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung mit einbezogen. Die Ionen vermitteln dem Bindemittel eine reversible Vernetzung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Calcium-Ion verwendet, mit einer Konzentration in dem Bereich von etwa 25 ppm bis etwa 300 ppm, bevorzugter von etwa 50 ppm bis etwa 200 ppm, und noch bevorzugter etwa 100 ppm. Eine bevorzugte Bindemittel-Zusammensetzung wird in der mitangemeldeten Anmeldung Ser. Nr. 08/819,246 von Pomplun et al., betitelt "Ion Sensitive polymeric Materials (Ionensensitive polymere Materialien)," eingereicht am 17. März 1997; und ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung zugewiesen, detaillierter beschrieben. Wenn das Produkt verwendet und in der Toilette entsorgt wird, löst die Verdünnung der Calcium-Ionen in Wasser die reversible chemische Veränderung aus und resultiert in einem Zerteilen der Bahn in kleine, nicht wieder erkennbare Stücke, die leicht in das Abflusssystem getragen werden.
Der endgültige zusammenhängende Faserstoff zeigt verbesserte Zugfestigkeit im Vergleich mit der Zugfestigkeit eines ähnlichen aber unbehandelten nass gelegten oder trocken gelegten Stoffes. Der Stoff wird sich jedoch in sehr vorteilhafter Weise auflösen bzw. ist auflösbar, wenn er in weiches bis mittelhartes kaltes Wasser gelegt und bewegt wird.
"Mittelhartes" Wasser, wie hierin verwendet, bedeutet Wasser, das eine Gesamtkonzentration von etwa 25 ppm bis etwa 50 ppm eines zweiwertigen Ions besitzt. Nicht einschränkende Beispiele für zweiwertige Ionen schließen Calcium- und/oder Magnesiumionen ein. Es sollte klar sein, dass weiches Wasser eine Konzentration von zweiwertigen Ionen von weniger als etwa 25 ppm und sehr hartes Wasser eine Konzentration von zweiwertigen Ionen von mehr als etwa 50 ppm besitzt. Wie hierin verwendet, werden "zerfallen", "dispergierbar" und "wasserdispergierbar" untereinander austauschbar verwendet, um das Zerfallen oder Auftrennen in viele Teile zu beschreiben, wo nach etwa 60 Minuten, vorzugsweise nach etwa 20 Minuten, und noch bevorzugter innerhalb von etwa 5 Minuten, in einer wässrigen Umgebung (mit einer Konzentration von zweiwertigen Ionen von weniger als etwa 50 ppm) der Stoff sich in mehrere Teile, jeder mit einer durchschnittlichen Größe kleiner als etwa 7,62 cm (etwa 3 Zoll) effektivem Durchmesser, noch bevorzugter kleiner als etwa 5,1 cm (etwa 2 Zoll) effektivem Durchmesser, und sogar noch bevorzugter kleiner als etwa 2,54 cm (etwa 1 Zoll) effektivem Durchmesser auflöst. Materialien mit einer Zugfestigkeit von weniger als etwa 50 g/ 2,54 cm (etwa 50 g/Zoll) werden im Allgemeinen als dispergierbar angesehen.
Die fertigen Wischtücher können individuell, vorzugsweise in einem gefalteten Zustand, in einer feuchtigkeitsdichten Hülle verpackt werden, oder in Behälter, die eine beliebige gewünschte Anzahl von vorgefalteten und gestapelten Blättern und in einer wasserdichten Verpackung mit einem auf das Wischtuch aufgebrachten Befeuchtungsmittel (z. B. eine wässrige Lösung, die Calcium-Ionen enthält), beinhalten. Das Befeuchtungsmittel kann nach Gewicht von etwa 10% bis etwa 400% des Trockengewichts des Wischtuches selbst umfassen. Das Wischtuch sollte seine gewünschten Eigenschaften über die Zeitperiode während der Lagerung, des Transports, der Auslage im Einzelhandel und der Lagerung durch den Kunden beibehalten. Dementsprechend kann die Haltbarkeitsperiode von zwei Monaten bis zu zwei Jahren oder mehr betragen.
Verschiedene Formen von undurchlässigen Hüllen, die konstruiert wurden, um nass verpackte Materialien wie etwa Wischtücher und Towelettes und Ähnliches aufzunehmen, sind im Stand der Technik wohl bekannt. Jede beliebige von diesen kann zur Verpackung der vorbefeuchteten Wischtücher der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Trocken-Wischtuch wie in Fig. 2 dargestellt gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird die selbe allgemeine Abfolge von Schritten und Materialien verwendet, mit den folgenden Unterschieden. Nachdem das Bindemittel zu der ersten Seite des Wischtuches zugegeben wurde, wird eine Lösung, die das mehrwertige oder zweiwertige Ion enthält, vorzugsweise durch Aufsprühen der Lösung auf die Bahn zugegeben. Es ist zu bevorzugen, das Bindemittel und das Ion nicht zuvor zusammen zu mischen, da es zu einer Koagulation kommen kann, die eine Sprühdüse oder Musterrolle verstopft. Daher wird das zweiwertige Ion, wie etwa Calcium-Ion, in den Konzentrationsbereichen, die hierin zuvor beschrieben wurden, auf die Bahn aufgesprüht, vorzugsweise nachdem das Bindemittel aufgebracht worden ist. Sollte es in der Bahn zu einer Koagulation kommen, würde dies das Endprodukt nicht substantiell beeinflussen. Das zweiwertige Ion wird wiederum der Vorderseite nach dem zweiten Schritt der Zugabe des Bindemittels zugegeben. Das Trocknen und die weitere Verarbeitung erfolgen wie oben beschrieben. Da das Endprodukt ein Trocken-Wischtuch, Tissue oder Ähnliches ist, wird keine Aufbewahrungs-Lösung verwendet.
Der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung kann in solche Körperflüssigkeit absorbierende Produkte wie Binden, Windeln, chirurgische Wäsche, Tissues und Ähnliches integriert werden. Der Vliesstoff behält seine Struktur und Weichheit und zeigt eine für die praktische Verwendung zufrieden stellende Festigkeit. Wenn er jedoch mit Wasser, das eine Konzentration von zweiwertigen Ionen von bis zu etwa 50 ppm in Kontakt gebracht wird, wird das Bindemittel aufgelöst. Die Struktur des Vliesstoffes wird dann einfach aufgebrochen und in Wasser dispergiert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Produkt, das auf Grund der stoffartigen Dicke des Materials, der Nassfestigkeit in der Konservierungslösung, die das zweiwertige Ion enthält, und während der Verwendung, der Dispergierbarkeit in Wasser, und der Fähigkeit zur Massenproduktion mit niedrigen Kosten, besonders einfach zur Verwendung als Nass- Wischtuch adaptiert werden kann. Der Stoff besitzt die wünschenswerten Eigenschaften, die von jedem der vorher bereits bekannten Verfahren geschaffen werden, und hält dennoch ein Gleichgewicht zwischen den bisher nicht gesehenen Eigenschaften. Zum Beispiel ergeben frühere Nasslegungs-Verfahren zwar eine Bahn, aber mit ungenügender Orientierung in z-Richtung. Das Hydropoint-Verfahren, das mit einer nass gelegten Bahn verwendet wird, verbessert die Orientierung in z-Richtung und so das Volumen, verleiht aber alleine keine ausreichende Zugfestigkeit in der Laufrichtung. Das doppelte erneute Kreppverfahren fügt Weichheit und Integrität hinzu, während das auf Acrylsäure-Terpolymer basierende Bindemittel für Zugfestigkeit sorgt. Das zweiwertige Ion verleiht Wasserdispergierbarkeit nach der Verwendung und Entsorgung, was mit dem doppelten erneuten Kreppverfahren bisher nicht der Fall war. Das normale Bindemittel, das in dem doppelten erneuten Kreppverfahren verwendet wird, ist ein elastomeres Latexcopolymer, das unter Wärme aushärtet und deshalb strapazierfähig bleibt, wenn es einmal getrocknet und ausgehärtet ist. Produkte, die mit dieser Art von Bindemittel hergestellt sind, können nicht weg gespült werden und sind nicht dispergierbar. Das auslösbare Bindemittel, das in die vorliegende Erfindung integriert ist, schafft diese fehlende Dispergierbarkeit in dem doppelten erneuten Kreppverfahren, das Teil der gesamten Produktherstellung ist. Somit ist es die Kombination von Verfahren, die zuvor beschrieben wurden, die eine Bahn mit einer wünschenswerten Kombination von Eigenschaften herstellt.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung hohe Zugfestigkeit in der Laufrichtung erzeugt, ohne die Steifheit oder Steifigkeit, die für gewöhnlich mit der Festigkeit einher geht. Darüber hinaus verhindert der Hydropoint-Schritt ein Zusammenfallen des Nassvolumens des konservierten Nass-Wischtuches.
Beispiele für Trocken-Wischtücher, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Toilettenpapier, Gesichtstuch- oder Haushaltstuch-Produkte mit wünschenswerter Festigkeit, Dicke, Stoffartigkeit und, am wichtigsten, Wegspülbarkeit und Dispergierbarkeit, ein.
Die Erfindung wird nun weiter in Verbindung mit den folgenden Beispielen beschrieben, die nur zum Zweck der Illustration dargelegt werden. Anteile und Prozentsätze, die in solchen Beispielen auftreten, beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.

Beispiele

Testverfahren:

Greifbeständigkeitstest: Der Greifbeständigkeitstest ist ein Maß für die Reißfestigkeit und Dehnung oder Streckung eines Stoffes, wenn er einer in einer Richtung wirkenden Belastung unterworfen wird. Dieser Test ist im Stand der Technik bekannt und mit den Spezifikationen des Verfahrens 5100 des Federal Test Methods Standard No. 191A (ASTM Standards D-1117-6 oder D-1682) konform. Die Ergebnisse werden in Pfund bis zum Reißen und Prozent Streckung bis zum Reißen ausgedrückt. Höhere Zahlen bezeichnen einen stärkeren, dehnbareren Stoff. Der Begriff "Belastung" bedeutet die maximale Belastung oder Kraft, ausgedrückt in Gewichtseinheiten, die erforderlich ist, um die Probe in einem Zugfestigkeitstest zu reißen oder zu zerreißen. Der Begriff "Streckung" oder "Gesamtenergie" bedeutet die gesamte Energie unter einer Belastung versus die Dehnungskurve, die in Gewichts-Längeneinheiten ausgedrückt ist. Der Begriff "Dehnung" bedeutet die Zunahme in der Länge einer Probe während eines Zugfestigkeitstests. Werte für die Zugfestigkeit und Dehnung von Streifen werden mit einer angegebenen Breite des Stoffes, für gewöhnlich 1 Zoll (25 mm), Einspannbreite und einer konstanten Dehnungsrate ermittelt. Die Probe wird zum Beispiel in ein Instron Model TM, erhältlich von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, eingespannt. Dies simuliert ziemlich getreu die Stoffbelastungsbedingungen bei der tatsächlichen Verwendung.

Beispiel 1 - Bildung eines Nass-Wischtuches (siehe Fig. 1)

A. Nasslegungs-Verfahren

Die grundlegende Pulpe-Zusammensetzung von 50 Gew.-% nicht refinerbehandelter Frischholzfaserpulpe aus Nadelholz nördlicher Breiten (Longlac 19, erhältlich von der Kimberly-Clark Corporation), 30 Gew.-% Sekundärfaserpulpe (BJ deinkte Sekundärfaserpulpe erhältlich von Ponderosa Pulp Products, ein Unternehmen der Ponderosa Fibers of America, Aflanta, Georgia); 20% Kraftzellstoff aus Nadelholz südlicher Breiten, mit 0,33% Aerosurf PA-227 Debonder, erhältlich von Aerosurf- Witco, Dublin, Ohio, wurde unter Verwendung herkömmlicher Papierherstellungsmethoden auf ein mehrlagiges Drahtgewebesieb nass gelegt. Das Trägersieb war PRO 47, mit einer Bildungskonsistenz von 0,187%. Der Pulper war 45 #, jede Charge verarbeitete eine Rolle Material. Die Durchsatzgeschwindigkeit betrug 15,24 m (50 Fuß) pro Minute, wobei das Flächengewicht 65 g/m² und die Breite 55,9 cm (22 Zoll) betrug. Die Bahn wurde herunter bis auf etwa 500% Wassergehalt bezogen auf das Trockengewicht der Bahn entwässert.

B. Hydropoint-Verfahren

Das verwendete Trägersieb war das selbe Sieb wie in Schritt A oben. Die entwässerte Bahn wurde mit Wasserstrahlen bei etwa 792 kPa (etwa 115 psig) von einem einzelnen Verteiler, der mit einem Düsenstreifen in Form von 30 Löchern je 2,54 cm (Zoll) und einem Lochdurchmesser von 0,018 cm (0,007 Zoll) versehen war, hydraulisch genadelt. Die Ausströmungsöffnungen der Düsenmündungen befanden sich zwischen etwa 9 mm bis etwa 12 mm über der nass gelegten Bahn. Die Bahn bewegte sich bei einer Rate von 15,24 m (etwa 50 Fuß) pro Minute. Der Druckabfall des Vakuum-Verteilers betrug 317,5 cm (125 Zoll) Wasser.
Die behandelte Bahn wurde unter Verwendung eines Dreh- Durchlufttrockners, hergestellt von Honeycomb Systems, Inc., aus Biddeford, Maine, bei einer Trocknertemperatur von 188ºC (370ºF) auf dem Trägersieb bis auf etwa 5-10% Wassergehalt getrocknet.

C. Bindemittelaufdruck - Seite 1

Eine Bindemittel-Lösung wurde formuliert mit: 52,6 Gewichts% eines ungesättigten Carbonsäure/eines ungesättigten Carbonsäureester - Terpolymers (erhältlich von der LION Corporation, Tokio, Japan, unter dem Handelsnamen LION SSB-3b); 42,8 Gewichts% von Code L9158 (erhältlich von AtoFindley, Wauwatosa, Wi) als ein Inhibitor zweiwertiger Ionen; und 4,6 Gewichts% einer nicht kristallisierenden Sorte Sorbitol (erhältlich von Pfizer) als ein Plastifizierungsmittel wurde hergestellt, um eine Dispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 26 Gewichts% zu ergeben. Die Viskosität betrug 0,06 Pa·s (60 cps), der Rollendruck betrug 68,9 kPa (10 psi) und die Bindemittelzugabe insgesamt für beide Seiten betrug 8% bezogen auf das Trockengewicht. Die Geschwindigkeit betrug 30,4 m (100 Fuß) pro Minute. Das Druckmuster zeigte ein großes Korbgeflecht mit einem kleinen Diamanten.
Bindemittel wurde in Übereinstimmung mit einem herkömmlichen Verfahren, das ein Bad, welches das Bindemittel enthält, und eine Aufnahmerolle mit einem Schaber verwendet, um das überschüssige Bindemittel zu entfernen, auf eine Seite der Bahn aufgedruckt. Die Aufnahmerolle stand mit einer Musterrolle in Kontakt, so dass das Bindemittel nur auf den gemusterten Abschnitt der Musterrolle übertragen wurde. Die Musterrolle und eine Gegenrolle bildeten die Walzenspaltanordnung, durch die die getrocknete Bahn geführt wurde. Die Trockendicke betrug 0,64-0,66 mm (25-26 mil), die Nassdicke betrug 0,48-0,51 mm (19- 20 mil), mit guter Benetzbarkeit.

D. Kreppen

Die Bahn von Schritt C wurde zu einem beheizten Kreppzylinder geführt und unter Verwendung von Standard-Kreppmethoden gekreppt, wobei die teilweise getrocknete Bahn durch einen Schaber von dem Trockenzylinder gekreppt wurde.

E. Bindemittelaufdruck - Seite 2

Die gekreppte Bahn von Schritt D erhielt einen Bindemittelaufdruck auf der Vorderseite durch das in Schritt C beschriebene Verfahren.

F. Erneutes Kreppen

Die bedruckte Bahn von Schritt E wurde erneut mit dem in Schritt D beschriebenen Verfahren gekreppt.

6. Endverarbeitung

Die erneut gekreppte Bahn von Schritt F wurde anschließend vollständig getrocknet, in ein Endprodukt in Form eines Nass-Wischtuches gebracht und in Natural CareTM-Lösung, erhältlich von der Kimberly-Clark Corporation, aufbewahrt. Die Aufbewahrungs-Lösung enthielt eine Calcium-Ionenkonzentration von 100 ppm.
Die Ergebnisse der Zugfestigkeitsprüfung in Laufrichtung der endgültigen Bahn sind in der Tabelle von Fig. 3 dargestellt. Die Tabelle zeigt die Proben an der x-Achse und die mittels des oben beschriebenen Prüfverfahrens in Gramm/Zoll gemessene Zugfestigkeit an der y-Achse. Die Probengröße betrug ca. 2,54 · 15,2 cm (ca. 1 · 6 Zoll). Die folgenden Beschreibungen der Proben sind in Fig. 4 in Form einer Tabelle zusammengefasst:
Probe 1 war eine Kontrollprobe einer nass gelegten Bahn, nur entwässert und mit Hydropoint behandelt, ohne Bindemittelzugabe, gemessen als Trockenzugfestigkeit.
Probe 2 wurde durch Nasslegung der Bahn, Hydropoint-Behandlung/teilweises Trocknen, Aufdrucken der Bindemittel-Zusammensetzung, doppeltes erneutes Kreppen, jedoch ohne Zugabe des zweiwertigen Ions gebildet, gemessen als Trockenzugfestigkeit.
Probe 3 wurde auf die selbe Art gebildet wie Probe 1, wurde jedoch nicht gekreppt, und wurde in Natural CareTM-Lösung mit 100 ppm Calcium- Ionen aufbewahrt, gemessen als Nasszugfestigkeit.
Probe 4 entsprach Probe 2 nach Zugabe des Bindemittels und Aufbewahrung in der Natural CareTM-Lösung mit 100 ppm Calcium-Ionen, gemessen als Nasszugfestigkeit.
Probe 5 zeigt Probe 3, nachdem diese für fünf Minuten in Leitungswasser gegeben worden war, gemessen als Nasszugfestigkeit.
Probe 6 zeigt Probe 4, nachdem diese für fünf Minuten in Leitungswasser gegeben worden war, gemessen als Nasszugfestigkeit.
Wie Fig. 3 darstellt, zeigt Probe 4, die das Bindemittel enthielt, wesentlich höhere Zugfestigkeit (123 g/2,54 cm (Zoll)) als Probe 3, die das Bindemittel nicht enthielt. Wenn die Proben 5 und 6 für fünf Minuten in Leitungswasser getaucht wurden, verloren sie schnell Festigkeit bis etwa 16-25 g/2,54 cm (Zoll), was anzeigt, dass die Materialien sich einfach in Wasser auflösen werden. Materialien, die eine Festigkeit von weniger als etwa 50 g/2,54 cm (Zoll) aufweisen, werden vom Fachmann als dispergierbar betrachtet.

Beispiel 2 - Bildung eines Trocken-Wischtuches (Siehe Fig. 2)

Die Bahn wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1, Schritte A-C, gebildet. Nachdem die Bindemittel-Zusammensetzung zu der ersten Seite zugegeben worden ist, wird eine Lösung aus Calcium-Ionen auf die selbe Seite aufgesprüht, um eine Calcium-Ionenzugabe von etwa 100 ppm, basierend auf dem Flächengewicht der Bahn, zu ergeben. Die Bahn wird gekreppt, und zu der zweiten Seite wird Bindemittel zugegeben, wie in Beispiel 1, Schritte E und F, beschrieben. Eine Lösung aus Calcium- Ionen wird auf die zweite Seite aufgesprüht, um eine Calcium- Ionenzugabe von etwa 100 ppm, basierend auf dem Flächengewicht der Bahn, zu ergeben. Die Bahn wird dann erneut gekreppt und getrocknet, wie in Beispiel 1, Schritte F und G, beschrieben. Für die Endverarbeitung wird die Bahn vollständig getrocknet und zu einem Produkt in Form eines Trocken-Wischtuches verarbeitet.
Obwohl nur einige wenige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung im Vorhergehenden detailliert beschrieben wurden, wird der Fachmann leicht einsehen, dass viele Abwandlungen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne im Wesentlichen von den neuen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Dem entsprechend sind alle derartigen Abwandlungen als in den Schutzbereich dieser Erfindung eingeschlossen zu verstehen, wie er in den folgenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

L. Verfahren zur Herstellung einer weichen absorbierenden Faser-Vliesbahn, welche fähig ist in einer wässrigen Umgebung in nicht-wiedererkennbare Stücke zu dispergieren, umfassend die Schritte:

a) Bilden einer Vliesbahn mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite aus Fasern;

b) hydraulisches Nadeln und Entwässern der Vliesbahn von Schritt a);

c) wenigstens teilweises Trocknen der hydraulisch genadelten Bahn;

d) Aufbringen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf wenigstens eine Seite der Bahn, wobei die Bindemittel-Zusammensetzung umfasst:

a) von etwa 25 Gewichts% bis etwa 90 Gewichts% eines ungesättigte Carbonsäure/ungesättigte Carbonsäureester - Terpolymers;

b) von etwa 10 Gewichts% bis etwa 75 Gewichts% eines Inhibitors von zweiwertigen Ionen; und

c) von etwa 0 Gewichts% bis etwa 10 Gewichts% eines Plastifizierungsmittels, wobei die Bindemittel-Zusammensetzung in einer wässrigen Umgebung mit einer zweiwertigen- Ionenkonzentration kleiner als etwa 50 ppm und einer einwertigen-Ionenkonzentration kleiner als etwa 0,5 Gewichts% löslich ist;

e) Kreppen der Bahn wenigstens zweimal von einer Krepp-Fläche derart, dass Zwischenfaser-Adhäsion unterbunden wird;

f) Trocknen der Bahn; und

g) Aufbringen einer wirksamen Menge einer ein Ion enthaltenden Lösung auf die Bahn.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Bahn in Schritt a) durch ein Nasslegungs-Verfahren gebildet wird.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Bahn in Schritt a) durch ein Luftlegungs-Verfahren gebildet wird.
4. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei die Fasern Pulpe umfassen.
5. Verfahren gemäss Anspruch 4, wobei die Pulpe ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Laubbäumen, Nadelbäumen, Baumwolle, Flachs, Espartogras, Wolfsmilch, Stroh, Jute und Bagasse.
6. Verfahren gemäss Anspruch 4, wobei die Fasern weiterhin Synthesefasern umfassen.
7. Verfahren gemäss Anspruch 6, wobei die Synthesefasern ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Rayon, Lyocell, Polyester und Polypropylen.
8. Verfahren gemäss Anspruch 6, wobei die Synthesefasern in einem Gemisch von bis zu etwa 30 Gewichts% vorhanden sind.
9. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei das Ion ein mehrwertiges Ion ist.
10. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei das Ion ein zweiwertiges Ion ist.
11. Verfahren gemäss Anspruch 10, wobei das zweiwertige Ion zu dem Bahn-Endprodukt als Teil einer Aufbewahrungs- Lösung zugegeben wird.
12. Verfahren gemäss Anspruch 11, wobei das zweiwertige Ion ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Calcium und Magnesium.
13. verfahren gemäss Anspruch 12, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration vorhanden ist, welche ausreicht eine Nasszugfestigkeit von mehr als etwa 20 g/cm (50 g/Zoll) zu vermitteln.
14. Verfahren gemäss Anspruch 12, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration vorhanden ist, welche ausreicht eine Nasszugfestigkeit von mehr als etwa 40 g/cm (100 g/Zoll) zu vermitteln.
15. Verfahren gemäss Anspruch 12, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 25 ppm bis etwa 300 ppm vorhanden ist.
16. Verfahren gemäss Anspruch 12, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 50 ppm bis etwa 200 ppm vorhanden ist.
17. Verfahren gemäss Anspruch 12, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 100 ppm vorhanden ist.
18. Verfahren gemäss Anspruch 12, weiterhin umfassend den Schritt des Aufbringens einer Bindemittel-Zusammensetzung auf die zweite Seite der Bahn nach der ersten Krepp-Prozedur.
19. Verfahren zur Herstellung einer weichen absorbierenden Faser-Vliesbahn, welche fähig ist in einer wässrigen Umgebung in nicht-wiedererkennbare Stücke zu dispergieren, umfassend die Schritte:

a) Bilden einer Vliesbahn mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite aus Fasern;

b) hydraulisches Nadeln und Entwässern der Vliesbahn von Schritt a);

c) wenigstens teilweises Trocknen der hydraulisch genadelten Bahn;

d) Aufbringen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf die erste Seite der Bahn, wobei die Bindemittel- Zusammensetzung umfasst:

a) von etwa 25 Gewichts% bis etwa 90 Gewichts% eines ungesättigte Carbonsäure/ungesättigte Carbonsäureester - Terpolymers;

b) von etwa 10 Gewichts% bis etwa 75 Gewichts% eines Inhibitors von zweiwertigen Ionen; und

c) von etwa 0 Gewichts% bis etwa 10 Gewichts% eines Plastifizierungsmittels,

wobei die Bindemittel-Zusammensetzung in einer wässrigen Umgebung mit einer zweiwertigen- Ionenkonzentration kleiner als etwa 50 ppm und einer einwertigen-Ionenkonzentration kleiner als etwa 0,5 Gewichts% löslich ist;

e) Aufbringen einer wirksamen Menge einer ein Ion enthaltenden Lösung auf die erste Seite der Bahn;

f) Kreppen der Bahn von einer Krepp-Fläche derart, dass Zwischenfaser-Adhäsion unterbunden wird;

g) Aufbringen einer Bindemittel-Zusammensetzung auf die zweite Seite der Bahn;

h) Aufbringen einer wirksamen Menge einer ein Ion enthaltenden Lösung auf die Bahn, auf die zweite Seite der Bahn;

i) erneutes Kreppen der Bahn von einer Krepp-Fläche derart, dass die Zwischenfaser-Adhäsion unterbunden wird.

j) Trocknen der Bahn.
20. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei die Bahn in Schritt a) durch ein Nasslegungs-Verfahren gebildet wird.
21. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei die Bahn in Schritt a) durch ein Luftlegungs-Verfahren gebildet wird.
22. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei die Fasern Pulpe umfassen.
23. Verfahren gemäss Anspruch 22, wobei die Pulpe ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Laubbäumen, Nadelbäumen, Baumwolle, Flachs, Espartogras, Wolfsmilch, Stroh, Jute und Bagasse.
24. Verfahren gemäss Anspruch 22, wobei die Fasern weiterhin Synthesefasern umfassen.
25. Verfahren gemäss Anspruch 24, wobei die Synthesefasern ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Rayon, Lyocell, Polyester und Polypropylen.
26. Verfahren gemäss Anspruch 24, wobei die Synthesefasern in einem Gemisch von bis zu etwa 30 Gewichts% vorhanden sind.
27. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei weiterhin die Fasern ein superabsorbierendes Material umfassen.
28. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei das Ion ein mehrwertiges Ion ist.
29. Verfahren gemäss Anspruch 19, wobei das Ion ein zweiwertiges Ion ist.
30. Verfahren gemäss Anspruch 29, wobei das zweiwertige Ion auf die Bahn gesprüht wird.
31. Verfahren gemäss Anspruch 29, wobei das zweiwertige Ion ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Calcium und Magnesium.
32. Verfähren gemäss Anspruch 30, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration vorhanden ist, welche ausreicht eine Nasszugfestigkeit von mehr als etwa 20 g/cm (50 g/Zoll) zu vermitteln.
33. Verfahren gemäss Anspruch 30, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration vorhanden ist, welche ausreicht eine Nasszugfestigkeit von mehr als etwa 40 g/cm (100 g/Zoll) zu vermitteln.
34. Verfahren gemäss Anspruch 30, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 25 ppm bis etwa 300 ppm vorhanden ist.
35. Verfahren gemäss Anspruch 30, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 50 ppm bis etwa 200 ppm vorhanden ist.
36. Verfahren gemäss Anspruch 30, wobei das Calcium-Ion in einer Konzentration von etwa 100 ppm vorhanden ist.
37. Weiche absorbierende Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 50 g/m² bis etwa 100 g/m², einer Zugfestigkeit von mehr als 20 g/cm (50 g/Zoll), und welche innerhalb von 10 Minuten nach Einbringen in eine wässrige Umgebung dispergierbar ist, umfassend:

a) ein Faser-Vliesmaterial umfassend Pulpe und Synthesefasern, wobei die Synthesefasern in einer Konzentration von weniger als 30% vorliegen;

b) eine Bindemittel-Zusammensetzung von etwa 5 Gewichts% bis etwa 25 Gewichts% als Zusatz, wobei die Bindemittel-Zusammensetzung von etwa 25 Gewichts% bis etwa 90 Gewichts% eines ungesättigte Carbonsäure/ungesättigte Carbonsäureester - Terpolymers, von etwa 10 Gewichts% bis etwa 75 Gewichts% eines Inhibitors von zweiwertigen Ionen und von etwa 0 Gewichts% bis etwa 10 Gewichts% eines Plastifizierungsmittels umfasst, wobei die Bindemittel-Zusammensetzung in einer wässrigen Umgebung mit einer zweiwertigen- Ionenkonzentration kleiner als etwa 50 ppm und einer einwertigen-Ionenkonzentration kleiner als etwa 0,5 Gewichts% löslich ist; und

c) Calcium-Ionen in einer Konzentration von etwa 50 ppm bis etwa 200 ppm.
38. Bahn gemäss Anspruch 37, wobei die Bahn ein Nass- Wischtuch ist.
39. Bahn gemäss Anspruch 37, wobei die Bahn ein Trocken- Wischtuch ist.