DE69909821T2

DE69909821T2 - Verfahren zur herstellung von weichem seidenpapier

Info

Publication number: DE69909821T2
Application number: DE69909821T
Authority: DE
Inventors: Dale David MCKAY; Ernest John RICE; Douglas Kenneth VINSON; Robert James MCFARLAND; Jo Amy KARL; Hoffman Errol WAHL; Marie Gayle FRANKENBACH
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2019-10-09
Also published as: DE69909821D1; WO2000022233A1; MXPA01003751A; ES2203192T3; TW505721B; EP1131486B1; CA2346658A1; EP1131486A1; NO20011806L; AU6424099A; BR9914577A; CA2346658C; CN1323368A; MX254453B; JP2002527641A; PE20001215A1; AR016741A1; AU753313B2; KR20010085925A; NO20011806D0

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf weich machende Zeilulosestrukturen mit eine kationische Bindung verhindernden Verbindungen und insbesondere auf eine Zusammensetzung mit rheologischen Eigenschaften, welche ihre Verwendung erleichtern, um die Weichheit derselben zu verbessern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf weich machende Tissuepapierbahnen und Verfahren zum Herstellen solcher weich gemachter Bahnen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sanitäre Papiertissueprodukte sind weit verbreitet. Solche Gegenstände werden im Handel in Formaten angeboten, die für eine Vielfalt von Verwendungszwecken, wie Gesichtstissues, Toilettentissues und absorbierende Tücher zugeschnitten sind.
Alle diese sanitären Produkte teilen das gemeinsame Erfordernis, insbesondere berührungsweich zu sein. Die Weichheit ist ein komplexer taktiler Eindruck, der durch ein Produkt hervor gerufen wird, wenn es an die Haut gedrückt wird. Der Zweck, weich zu sein, liegt darin, daß diese Produkte verwendet werden können, um die Haut zu reinigen, ohne sie zu initieren. Eine effektive Reinigung der Haut ist ein andauerndes persönliches Hygieneproplem für viele Leute. Unangenehme Ausscheidungen von Urin, Menstruationsfluiden und Stuhlgangmaterial aus dem perinealen Gebiet oder Hals-Nasen-Ohren-Schleimabsonderungen, treten nicht immer zu einem Zeitpunkt auf, der für einen angenehm ist, um eine gründliche Reinigung durchzuführen, wie beispielsweise mit Seife und reichlichen Mengen Wasser. Als Ersatz für eine gründliche Reinigung, wird eine breite Vielfalt von Tissue- und Tuchprodukten angeboten, um bei der Aufgabe zu helfen, solche Ausscheidungen von der Haut zu entfernen und diese für den Wegwurf in einer hygienischen Weise aufzunehmen. Es ist nicht überraschend, daß die Verwendung der Produkte nicht den Grad an Reinigung erreicht, der durch gründlichere Reinigungsverfahren erreicht werden kann, und die Hersteller von Tissue- und Tuchprodukten bemühen sich konstant, ihre Produkte konkurrenzfähiger zu gründlichen Reinigungsverfahren zu machen.
Unzulänglichkeiten in den Tissueprodukten veranlassen z. B. viele, die Reinigung zu beenden, bevor die Haut vollständig gesäubert ist. Ein solches Verhalten wird durch die Rauhigkeit des Tissues hervor gerufen, da ein dauerhaftes Rubbbeln mit einem rauhen Gegenstand die empfindliche Haut abreiben kann und heftigen Schmerz erzeugen kann. Die Alternative, die Haut nur zum Teil gereinigt zu belassen, wird gewählt, obwohl dies häufig dazu führt, daß schlechte Gerüche erzeugt werden und eine Beschmutzung der Unterwäsche verursacht werden kann und mit der Zeit auch Hautirritationen erzeugt werden können.
Beschwerden am Anus, z. B. Hämonhoiden, machen das perianale Gebiet äußerst empfindlich und veranlassen solche, die an solchen Beschwerden leiden, besonders frustriert zu sein in Bezug auf das Bedürfnis, ihren Anus ohne die Erzeugung einer Initation zu reinigen.
Ein weiter bemerkenswerter Fall, welcher eine Frustration erzeugt, ist das wiederholten Naseschnäutzen, das notwendig ist, wenn jemand eine Erkältung hat. Wiederholte Zyklen von Schnäutzen und Abwischen können zu einer wunden Nase führen, selbst dann, wenn die weichsten Tissues, die heute erhältlich sind, verwendet werden.
Demgemäß war die Herstellung von weichen Tissue- und Tuchprodukten, welche eine komfortable Reinigung ohne die Leistung beeinträchtigenden Opfer unterstützen, lange das Ziel der Ingenieure und Wissenschaftler, die darin aufgegangen waren, die Verbesserung von Tissuepapier zu erforschen. Es gab zahlreiche Versuche, den abrasiven Effekt zu verringern, das heißt, die Weichheit der Tissueprodukte zu verbessern.
Ein Gebiet, das in dieser Hinsicht bearbeitet wurde, war, Zellulosefaser-Morphologien auszufehlen und zu modifizieren und Papierstrukturen zu entwickeln, die aus den verschiedenen erhältlichen Morphologien die optimalen Vorteile heraus ziehen. Ein verwendbarer Stand der Technik auf diesem Gebiet umfaßt: Vinson et al. in US-A-5,228,954, veröffentlicht am 20. Juli 1993, Vison in US-A-5,405,499, veröffentlicht am 11. April 1995, Cochrane et al. in US-A-4,874,465, veröffentlicht am 17. Oktober 1989 und Hermans et al. in US Statutory Invention Registration H1672, veröffentlicht am 05. August 1997, die alle Verfahren offenbaren, um Faserquellen für Tissues und Tücher mit besseren Eigenschaften auszuwählen oder qualitativ aufzuwerten. Ein verwendbarer Stand der Technik ist ferner dargestellt durch Carstens in US-A-4,300,981, veröffentlicht am 17. November 1981, welcher diskutiert, wie Fasern eingebaut werden können, um Papierstrukturen nachgiebig zu machen, so daß sie ein maximales Weichheitspotential haben. Obwohl solche Techniken, wie sie durch diese Beispiele des Standes der Technik dargestellt sind, weit verbreitet sind, können sie nur ein begrenztes Potential bieten, um Tissues zu wirklich effektiven, komfortablen Reinigungsgegenständen zu machen.
Ein weiteres Gebiet, welches einen beachtlichen Grad an Aufmerksamkeit erworben hat, ist die Hinzugabe von chemisch weich machenden Mitteln (auch hier als "chemische Weichmacher" bezeichnet), zu Tissue- und Tuchprodukten.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "chemisch weich machendes Mittel" auf irgendeinen chemischen Inhaltsstoff, welcher die taktile Empfindung, die von dem Verbraucher wahrgenommen wird, der ein spezielles Papierprodukt hält und dieses über die Haut reibt, verbessert. Obwohl für Tuchprodukte auch schon etwas wünschenswert, ist Weichheit eine besonders wichtige Eigenschaft für Gesichts- und Toilettentissues. Eine solche taktil wahrnehmbare Weichheit kann gekennzeichnet sein durch, ist aber nicht beschränkt darauf, Reibung, Flexiblilität und sowie subjektive Beschreibungen, wie eine Anfühlung ähnlich einem Schmierstoff, Samt, Seide oder Flanell. Geeignete Materialien umfassen solche, welche dem Tis sue ein fettiges Gefühl verleihen. Dies umfaßt, nur zu beispielhaften Zwecken, Grundwachse, wie Paraffin und Bienenwachs, und Öle, wie Mineralöl und Siliconöl, sowie Petrolatum und komplexere Schmierstoffe und Emollienten, wie quartäre Ammoniumverbindungen mit langen Alkylketten, funktionalen Siliconen, Fettsäuren, Fettalkoholen und Fettestern.
Das Gebiet der Arbeit im Stand der Technik, verbunden mit chemischen Weichmachern, hat zwei Wege genommen. Der erste Weg ist gekennzeichnet durch die Hinzugabe von Weichmachern zu der Tissuepapierbahn während ihrer Bildung, entweder durch Hinzugabe eines an den Zellstoffbütten anhaftenden Inhaltsstoff, welcher schließlich in eine Tissuepapierbahn geformt wird, zu dem Zellstoffbrei, wenn dieser eine Papiermachermaschine erreicht, oder zu der nassen Bahn, wenn diese auf einem Fourdrinier-Tuch oder Trocknertuch auf einer Papiermachermaschine ruht.
Der zweite Weg ist durch die Hinzugabe chemischer Weichmacher zu einer Tissuepapierbahn kategorisiert, nachdem die Bahn getrocknet ist. Aufbringungsverfahren können in den Papier machenden Vorgang eingebaut werden, wie z. B. durch Sprühen auf die trockne Bahn, bevor sie in eine Papierrolle aufgewickelt wird.
Ein beispielhafter Stand der Technik, bezogen auf den ersten Weg, der durch die Hinzugabe chemischer Weichermacher zu dem Tissuepapier vor seiner Ausbildung in eine Bahn ("naßseitige" Zugabe) bezogen ist, umfaßt US-A-5,264,082, veröffentlicht für Phan und Trokhan am 23. November 1993 und in US-A-5,543,067, veröffentlicht für Phan am 06. August 1996. Solche Verfahren haben in der Industrie eine breite Benutzung gefunden. Solche Zusammensetzungen des Standes der Technik, entweder feste oder viskose Flüssigkeiten bei Raumtemperatur. Als Ergebnis muß eine solche chemische weich machende Zusammensetzung des Standes der Technik vor einer Verdünnung auf eine Benutzungskonzentration zur Hinzugabe zu dem Papier machenden Stoff erhitzt werden. Eine solche Erhitzung trägt zur Komplexität des Papier machenden Verfahrens bei und stellt eine zusätzliche erhebliche Anforderung an die notwendige Anlage dar.
Ein weiterer beispielhafter Stand der Technik, der auf die Hinzugabe chemischer Weichmacher zu der Tissuepapierbahn während ihrer Bildung bezogen ist, umfaßt US-A-5,059,282, veröffentlicht für Ampulski et al. am 22. Oktober 1991, hier durch Bezugnahme mit eingebaut. Das Patent von Ampulski offenbart ein Verfahren zum Hinzugeben einer Polysiloxanverbindung zu einer nassen Tissuebahn (vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen etwa 20% und etwa 35%). Ein solches Verfahren stellt einen Fortschritt in bestimmter Hinsicht gegenüber der Hinzugabe von Chemikalien in den Zellstoff für die Papiermachermaschine dar. Zum Beispiel zielt ein solches Mittel ab auf die Aufbringung auf eine der Bahnoberflächen, im Gegensatz zum Verteilen des Additivs auf alle Fasern des Papierstoffs. Wenn jedoch solche weich machenden Zusammensetzungen verwendet werden, kann die Kontrolle über das Flächengebilde verloren gehen, wenn dieses von dem Yankee-Trockner gekreppt wird. Eine weit verbreitete Theorie ist, daß die Additive sich nicht mit dem Überzug auf dem Yankee-Trockner übertragen, so daß die Bindung zwischen der nassen Bahn und dem Trockner geschwächt ist.
Ein zu berücksichtigender Stand der Technik ist auch gerichtet auf die Aufbringung von chemischen Weichmachern auf bereits getrocknete Papierbahnen, entweder an dem sogenannten trockenen Ende der Papiermachermaschine oder in einem separaten Konvertierungvorgang, nachfolgend zu dem Papier machenden Schritt. Ein beispielhafter Stand der Technik aus diesem Gebiet umfaßt US-A-5,215,626, veröffentlicht für Ampulski et al. am 01. Juni 1993; US-A-5,246,545, veröffentlicht für Ampulski et al. am 21. September 1993; US-A-5,525,345, veröffentlicht für Warner et al. am 11. Juni 1996 und US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/053,319, eingereicht in den Namen von Vinson et al. am 01. April 1998. Das '626 Patent offenbart ein Verfahren zum Präparieren eines weichen Tissuepapiers durch Aufbringen eines Polysiloxans auf eine trockene Bahn. Das '545 Patent offenbart ein ähnliches Verfahren unter Verwendung einer erhitzten Überführungsoberfläche. Das '345 Patent offenbart Verfahren zum Aufbringen, einschließlich einer Rollenbeschichtung und Extrusion, um spezielle Zusammensetzungen auf die Oberfläche einer trockenen Tissuebahn aufzubringen. Schließlich offenbart die Anmeldung von Vinson et al. Zusammensetzungen, die besonders geeignet sind für die Oberflächenaufbringung auf eine Tissuebahn.
US-A-5,814,188 beschreibt ein starkes und weiches Tissuepapierprodukt, in welchem wenigstens eine äußere Oberfläche des Produkts gleichförmige diskrete Oberflächenabscheidungen eines im Wesentlichen festgelegten chemisch weich machenden Mittels aufweist, das eine quartäre Ammoniumverbindung umfaßt. Dieses weich machende Mittel kann durch ein Offset-Druckverfahren aufgebracht werden.
US-A-5,753,079 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Papiers, welches die Hinzugabe einer Zusammensetzung mit einer quartären Ammoniumverbindung und einer nicht ionisierenden Komponente (Diol) am nassen Ende des Papier machenden Verfahrens umfaßt.
US-A-4,441,962, US-A-4,351,699 und DE-A-3 836,847 offenbaren ein Verfahren zum Herstellen eines weichen Tissuepapiers mit dem Schritt des Behandelns eines Breies aus Papier machenden Fasern mit einer verdünnten weich machenden Zusammensetzung, mit: (1) einem Trägerstoff (z. B. Wasser); (2) einem weich machenden aktiven Inhaltsstoff, der eine quartäre Ammoniumverbindung umfaßt; und (4) einem "Zweischicht-Unterbrecher" (das heißt, einem nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoff).
Obwohl jede dieser Druckschriften Vorteile gegenüber dem Stand der Technik zeigt, gibt es ein fortdauerndes Bedürfnis nach weichen Tissuepapierprodukten mit guten Festigkeitseigenschaften. Es gibt auch ein Bedürfnis nach verbesserten weich machenden Zusammensetzungen, die auf solche Tissueprodukte aufgebracht werden können, um die erforderliche Weichheit zu schaffen, ohne eine zusätzliche Komplexität und Kosten für die Herstellung solcher Produkte zu erzeugen.
Solche verbesserten Produkte, Zusammensetzungen und Verfahren werden durch die vorliegende Erfindung bereit gestellt, wie sie in der folgenden Offenbarung gezeigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines weichen Tissuepapiers.
Die vorliegende Erfindung beschreibt den Schritt des Bereitstellens von weich machenden Zusammensetzungen, die, wenn sie dem nassen Ende eines Naßlegeverfahrens zum Erzeugen von Zellulosestrukturen hinzu gegeben werden, ... an-Faser-Bindung derselben verringern, wodurch eine Struktur mit verbesserter Weichheit bereit gestellt wird, während gleichzeitig eine akzeptierbare Festigkeit und Absorptionsfähigkeit geschaffen wird. Die weich machende Zusammensetzung umfaßt:
eine effektive Menge eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes mit quartärem Ammonium, wie dies in Anspruch 1 definiert ist;
ein Vehikel, in welchem der weich machende aktive Inhaltsstoff dispergiert ist;
ein Elektrolyt, das in dem Vehikel gelöst ist, wobei der Elektrolyt die Viskosität der Zusammensetzung geringer macht als die Viskosität einer Dispersion der weich machenden Zusammensetzung in dem Vehikel alleine; und
einen Zweischichtspalter, um die Viskosität der weich machenden Zusammensetzung zu reduzieren, wie dies in Anspruch 1 definiert ist.
Der Ausdruck "Zellulosestruktur", wie hier verwendet, ist als ein naß gelegter Stoff, eine Bahn oder ein Flächengebilde definiert, das aus Fasern zusammen gesetzt ist, die Zellulose enthalten. Im breitesten Sinne besitzen solche Strukturen ein Basisgewicht im Bereich von 10 G/m² bis etwa 1 kg/m² und besitzt Dichten im Bereich von etwa 0,1 g/cc bis höchstens etwa 1 g/cc. Die Zellulosestrukturen der vorliegenden Erfindung erhalten vorzugsweise wenigstens einen Teil ihrer Festigkeit aus den natürlichen Faser-an-Faser-Bindungen, welche sich bilden, wenn eine Bahn aus kurzen Zellulosefasern aus einem wäßrigen Brei entwässert und getrocknet wird. Folglich ist eine sogenannte naß legende Papierherstellung das gebräuchlichste Verfahren zur Verwendung der vorliegenden Erfindung.
Die weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung haben eine wünschenswert niedrige Viskosität bei Raumtemperatur, was eine Verdünnung als Teil des Papiermacherverfahrens erlaubt, ohne der Komplexität und den zusätzlichen Kosten eines Erwärmungsschrittes.
Der Ausdruck "Vehikel", wie hier verwendet, bedeutet ein Fluid, das in einem chemischen Papiermacheradditiv vollständig gelöst ist, oder ein Fluid, das verwendet wird, um ein chemisches Papiermacheradditiv zu emulgieren oder ein Fluid, das verwendet wird, um ein chemisches Papiermacheradditiv in Suspension zu bringen. Das Vehikel kann auch als ein Träger dienen, der ein chemisches Additiv enthält oder bei der Abgabe eines chemischen Papiermacheradditivs hilft. Alle Bezugnahmen sollen untereinander austauschbar sein und nicht begrenzend sein. Die Dispersion ist das Fluid mit dem chemischen Papiermacheradditiv. Der Ausdruck "Dispersion", wie hier verwendet, umfaßt echte Lösungen, Suspensionen und Emulsionen. Für Zwecke dieser Erfindung sind alle Ausdrücke untereinander austauschbar und nicht beschränkend.
Die Menge der weich machenden Zusammensetzung, die der Zellulosestruktur hinzu gegeben wird, beträgt vorzugsweise zwischen etwa 0,05% und etwa 10% basierend auf dem Gesamtgewicht der weich machenden Zusammensetzung, im Vergleich zum Gesamtgewicht der resultierenden Zellulosestruktur.
Die Zellulosestruktur ist vorzugsweise ein Tissuepapier, äußerst bevorzugt ein Tissuepapier mit einem Basisgewicht von etwa 10 bis etwa 100 g/m² und einer Faserdichte von weniger als etwa 0,6 g/cc.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Anteile werden hier gewichtsabhängig angegeben, es sei denn, daß dies anders ausgeführt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen zusammen paßt, welche die vorliegende Erfindung besonders heraus stellen und deutlichen beanspruche, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung besser verstanden wird aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit dem angehängten Beispiel und mit der folgenden Zeichnung, in welcher gleiche Bezugszeichen identische Elemente identifizieren und in welcher:
1 eine schematische Darstellung ist, welche einen Krepp-Papiermacherprozeß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines starken, weichen Tissuepapiers mit Papier machenden Fasern unter Verwendung der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Darstellung ist, welche die Schritte zum Präparieren des wäßrigen Papiermacherstoffs für einen Krepp-Papiermacherprozeß gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird in größeren Einzelheiten unten beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Kurz gesagt, liefert die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, die nützlich ist für das Weichmachen von Zellulosestrukturen. Vorzugsweise wird sie auf der nassen Seite einem Prozeß zum Herstellen der Zellulosestruktur hinzu gegeben. Äußerst bevorzugt ist die Zellulosestruktur ein Tissuepapier. Das sich ergebende Tissuepapier mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat eine verbesserte taktil wahrnehmbare Weichheit. Die weich machende Zusammensetzung, ein Verfahren zum Herstellen der Kombination und ein Verfahren zum Hinzugeben desselben am nassen des Papiermacherprozesses werden beschrieben.
Die Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung ist eine Dispersion eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in einem Vehikel. Es ist wichtig, daß die Zusammensetzung auch einen Zweischichtspalter umfaßt, welcher der Zusammensetzung erlaubt, sowohl einen besonders hohen Anteil von Inhaltsstoffen zu haben, die beim Weichmachen der Tissuepapierbahnen effektiv sind, und gleichzeitig ein geringe Viskosität bei Raumtemperatur zu haben. Solche Zusammensetzungen sind besonders wünschenswert für die Hinzugabe am nassen Ende eines Papiermacherverfahrens, um so ein Papier zu schaffen, das unter Verwendung eines solchen Verfahrens mit einer erwünschten Weichheit hergestellt wird. Solche Zusammensetzungen sind besonders wünschenswert für die Verwendung in Verfahren, die bei der Produktion von Tissuepapierprodukten für die persönliche Reinigung verwendet werden.
Tissuepapier
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Tissuepapier im Allgemeinen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, herkömmliches, filzgepreßtes Tissuepapier; musterverdichtetes Tissuepapier, wie beispielhaft angegeben durch Sanford-Sisson und seinen Nachfolgern; und hoch bauschiges, unkompaktiertes Tissuepapier, wie beispielhaft angegeben durch Salvucci. Das Tissuepapier kann eine homogene oder mehrschichtige Konstruktion haben; und Tissuepapierprodukte, die darauf hergestellt werden, können einen einlagigen oder mehrlagigen Aufbau haben. Das Tissuepapier hat vorzugsweise ein Basisgewicht von zwischen etwa 10 G/m² und etwa 100 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cc oder weniger. Vorzugsweise wird das Basisgewicht zwischen etwa 10 g/m² und etwa 80 g/m² betragen und wird die Dichte etwa 0,30 g/cc oder weniger betragen. Äußerst bevorzugt wird die Dichte zwischen etwa 0,04 g/cc und etwa 0,20 g/cc betragen.
Ein herkömmliches, gepreßtes Tissuepapier und Verfahren zum Herstellen eines solchen Papiers sind im Stand der Technik bekannt. Ein solches Papier wird typischerweise hergestellt durch Abscheiden eines Papier machenden Stoffes auf einen foraminösen Formungsdraht. Dieser Formungsdraht wird häufig im Stand der Technik als ein Fourdrinier-Draht bezeichnet. Sobald der Stoff auf dem Formungsdraht abgeschieden ist, wird dieser als eine Bahn bezeichnet. Überall wird das Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanisches Pressen und durch thermische Mittel entfernt. Die Bahn wird entwässert, indem die Bahn gepreßt wird und bei erhöhten Temperaturen getrocknet wird. Die besonderen Techniken und die typische Anlage zum Herstellen von Bahnen gemäß dem gerade beschriebenen Verfahren sind den Fachleuten des Standes der Technik allgemein bekannt. In einem typischen Verfahren wird ein Zellstoff mit geringer Konsistenz in einem unter Druck gesetzten Stoffauflaufkasten bereit gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Abgeben einer dünnen Ablagerung von Zellstoff auf den Fourdrinier-Draht, um eine nasse Bahn zu bilden. Die Bahn wird dann typischerweise auf eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 7% und etwa 45% (auf der Basis des gesamten Bahngewichts) durch eine Vakuumentwässerung entwässert und durch Preßvorgänge weiter getrocknet, bei welchem die Bahn einem Druck ausgesetzt wird, der durch gegenüber liegende mechanische Elemente, z. B. zylindrische Walzen, entwickelt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und getrocknet durch eine Massenstrom-Trommelvorrichtung, die im Stand der Technik als Yankee-Trockner bekannt ist. Ein Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie einer gegenüber liegenden zylindrischen Trommel, die gegen die Bahn drückt. Mehrere Yankee-Trocknertrommeln können verwendet werden, wodurch ein zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln optional hinzu gefügt wird. Die Tissuepapierstrukturen, welche gebildet werden, werden nachfolgend als herkömmliche, gepreßte Tissuepapierstrukturen bezeichnet. Solche Flächengebilde werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn im Wesentlichen allseitig wirkenden me chanischen Komprimierungskräften ausgesetzt ist, während die Fasern feucht sind und dann getrocknet werden, während sie in einem komprimierten Zustand sind. Die resultierende Struktur ist stark und im Allgemeinen von einheitlicher Dichte aber sehr geringer Fülligkeit, Absorptionsfähigkeit und Weichheit.
Eine musterverdichtete Tissuebahn ist gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines relativ hoch fülligen Feldes von relativ geringer Faserdichte und einer Anordnung von verdichteten Zonen relativ hoher Faserdichte. Das hoch füllige Feld wird alternativ gekennzeichnet als Feld von Kissenregionen. Die verdichteten Zonen werden alternativ bezeichnet als Strebregionen. Die verdichteten Zonen können innerhalb des hoch fülligen Feldes diskret in Abstand zueinander liegen oder können innerhalb des hoch fülligen Feldes miteinander verbunden sein, entweder vollständig oder teilweise. Bevorzugte Verfahren zum Herstellen von musterverdichteten Tissuebahnen sind offenbart in US-A-3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967, US-A-3,974,025, veröffentlicht für Ayers am 10. August 1976 und US-A-4,191,609 und US-A-4,637,859, veröffentlicht für Trokhan am 04. März ^980 bzw. am 20. Januar 1987.
Im Allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise präpariert, indem ein Papier machender Stoff auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinier-Draht, abgeschieden wird, um eine nasse Bahn zu bilden, und dann die Bahn an einer Anordnung von Stützen angeordnet wird, wenn sie von dem Formungsdraht zu einer Struktur mit solchen Stützen zum weiteren Trocknen überführt wird. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Stützen gepreßt, wodurch sich verdichtete Zonen in der Bahn an den Stellen ergeben, die geographisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung von Stützen und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorgangs nicht komprimiert wird, wird als das hochfüllige Feld bezeichnet. Dieses hochfüllige Feld kann weiter durch Aufbringung eines Fluiddrucks entdichtet werden, wie beispielsweise mit einer Vakuumeinrichtung oder einem Durchblastrockner, oder durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen die Anordnung von Stützen. Die Bahn wird entwässert und optional vorgetrocknet, in der Weise, daß eine Komprimierung des hochfülligen Feldes im Wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch einen Fluiddruck erreicht, wie mit einer Vakuumeinrichtung oder einem Durchblastrockner oder alternativ durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Stützen, wobei das hochfüllige Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge des Entwässern, des optionalen Vortrocknens und der Bildung der verdichteten Zonen können integriert sein oder teilweise in integriert sein, um die Gesamtzahl von Verarbeitungsschritten, die durchgeführt werden müssen, zu reduzieren. Nach der Bildung der verdichteten Zonen, dem Entwässern und dem optionalen Vortrocknen, wird die Bahn fertig getrocknet, vorzugsweise noch unter Vermeidung eines mechanischen Pressens. Vorzugsweise umfassen etwa 8% bis etwa 65% der Tissuepapieroberfläche verdichtete Streben, wobei die Streben vorzugsweise eine relative Dichte von wenigstens 125% der Dichte des hochfülligen Feldes haben.
Die Struktur mit einer Anordnung von Stützen ist vorzugsweise ein eindrückender Trägerstoff mit einer gemusterten Anordnung von Streben, welche als die Anordnung von Stützen arbeiten, welche die Bildung der verdichteten Zonen bei Aufbringung von Druck erleichtern. Das Strebmuster bildet die Anordnung von Stützen, die vorher erwähnt wurde. Die eindrückenden Trägerstoffe sind offenbart in US-A-3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967, US-A-3,821,068, veröffentlicht für Salvucci, Jr. et al. am 21. Mai 1974, US-A-3,974,025, veröffentlicht für Ayers am 10. August 1976, US-A-3,573,164, veröffentlicht für Friedberg et al. am 30. März 1971, US-A-3,473,576, veröffentlicht für Amneus am 21. Oktober 1969, US-A-4,239,065, veröffentlicht für Trokhan am 16. Dezember 1980 und US-A-4,528,239, veröffentlicht für Trokhan am 09. Juli 1985.
Vorzugsweise wird der Papierstoff zuerst in eine nasse Bahn auf einem foraminösen Formungsträger geformt, wie einem Fourdrinier-Draht. Die Bahn wird entwässert und auf ein eindrückendes Gewebe überführt. Der Papierstoff kann alternativ ursprünglich auf einem foraminösen Stützträger abgeschieden werden, welcher auch als eindrückendes Gewebe dient. Nachdem die nasse Bahn geformt wurde, wird sie entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine gewählte Faserkonsistenz von zwischen etwa 40% und etwa 80% vorgetrocknet. Das Entwässern wird vorzugsweise mit Saugkästen oder anderen Vakuumeinrichtungen, mit Durchblastrocknern oder Kombinationen davon, durchgeführt. Der Strebeindruck des eindrückenden Gewebes wird in die Bahn wie oben diskutiert eingepreßt, und zwar bevor die Bahn fertig getrocknet wird. Ein Verfahren, um dies zu bewirken, ist die Aufbringung von mechanischem Druck. Dies kann z. B. durch ein Pressen einer Spaltwalze, welche das eindrückende Gewebe trägt, gegen die Fläche einer Trocknungstrommel, wie einem Yankee-Trockner, erfolgen, wobei die Bahn zwischen der Spaltwalze und der Trocknungstrommel angeordnet ist. Vorzugsweise wird die Bahn auch an dem eindrückenden Gewebe vor der Fertigtrocknung durch Aufbringen eines Fluiddrucks mit einer Vakuumeinrichtung, wie einem Saugkasten, oder mit einem Durchblastrockner, angeformt. Der Fluiddruck kann aufgebracht werden, um einen Eindruck der verdichteten Zonen während der anfänglichen Entwässerung in einer separaten, nachfolgenden Verarbeitungsstufe oder einer Kombination damit einzuleiten.
Unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen sind beschrieben in US-A-3,812,000, veröffentlicht für Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai, 1974 und US-A-4,208,459, veröffentlicht für Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980. Im Allgemeinen werden unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen präpariert, indem ein Papier machender Stoff auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinier-Draht, abgeschieden wird, um eine nasse Bahn zu bilden, die Bahn drainiert wird und zusätzliches Wasser ohne mechanische Komprimierung entfernt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 80% hat, und die Bahn gekreppt wird. Das Wasser wird aus der Bahn durch eine Vakuumentwässerung und durch thermische Trocknung entfernt. Die resultierende Struktur ist ein weiches, schwaches, aber hochfülliges Flächengebilde aus relativ unkompaktierten Fasern. Ein Bindematerial wird vorzugsweise auf Bereiche der Bahn vor dem Kreppen aufgebracht.
Die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch nützlich sein zum Weichmachen eines ungekreppten Tissuepapiers. Ein ungekrepptes Tissuepapier, einem hier verwendeten Ausdruck, bezieht sich auf ein Tissuepapier, welches nicht unter Kompression getrocknet wird, äußerst bevorzugt durch Lufttrocknung getrocknet wird. Resultierende mit Durchluft getrocknete Bahnen sind musterverdichtet, derart, daß Zonen relativ hoher Dichte innerhalb eines hochfülligen Feldes dispergiert sind, einschließlich musterverdichteter Zonen, in welchen Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich sind und das hochfüllige Feld diskret ist.
Um ungekreppte Tissuepapierbahnen zu erzeugen, wird eine embryonische Bahn von dem foraminösen Formungsträger, auf welchem sie abgelegt ist, auf einen sich langsamer bewegenden, Überführungs-Gewebeträger mit hoher Faserabstützung überführt. Die Bahn wird dann zu einem Trocknungsgewebe überführt, auf welchem sie auf einen endgültigen Trocknungsgrad getrocknet wird. Solche Bahnen können einige Vorteile in Bezug auf die Oberflächenglätte bieten, im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen.
Die Techniken, ein ungekrepptes Tissue in dieser Weise herzustellen, werden im Stand der Technik gelehrt. Zum Beispiel lehrt Wendt et al. in dem US Patent 5,672,248, veröffentlicht am 30. September 1997 und hier durch Bezugnahme mit aufgenommen, von einem Verfahren zum Herstellen weicher Tissueprodukte ohne Kreppen. In einem weiteren Fall lehrt Hyland et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 617 164 A1, veröffentlicht am 28. September 1994 und hier durch Bezugnahme mit aufgenommen, von einem Verfahren zum Herstellen glatter, ungekreppter, mit Durchluft getrockneter Flächengebilde. Schließlich beschreibt die Offenbarung von Farrington et al. in US Patent 5,656,132, veröffentlicht am 12. August 1997, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, die Verwendung einer Maschine, um weiche, mit Durchluft getrocknete Tissues ohne die Verwendung eines Yankee-Trockners zu verwenden.
Faserstoff
Papier machende Fasern
Die Papier machenden Fasern, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, werden normalerweise Fasern umfassen, die aus Holzzellstoff abgeleitet werden, andere zelluloseartige, faserige Zellstofffasern, wie Baumwolllinter, Bagasse, etc., können verwendet werden und sollen im Schutzbereich dieser Erfindung liegen. Synthetische Fasern, wie Rayon, Polyethylen- und Polypropylenfasern, können auch in Kombination mit natürlichen Zellulosefasern verwendet werden. Eine beispielhafte Polyethylenfaser, welche verwendet werden kann, ist Pulpex®, erhältlich von Hercules, Inc. (Wilmingtron, DE).
Verwendbare Holzzellstoffe umfassen chemische Zellstoffe, wie Kraft-, Sulfit-, und Sulfatzellstoffe, sowie mechanische Zellstoffe, einschließlich z. B. Holzmehl, thermomechanischer Zellstoff und chemisch modifizierter, thermomechanischer Zellstoff. Chemische Zellstoffe werden jedoch bevorzugt, da sie Tissue-Flächengebilden, die daraus hergestellt sind, ein besseres taktiles Weichheitsempfinden verleihen. Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen (nachfolgend auch als "Hartholz" bezeichnet) als auch von Nadelbäumen (nachfolgend auch als "Weichholz" bezeichnet) abgeleitet werden, können verwendet werden. Auch verwendbar für die vorliegende Erfindung sind Fasern, die von recyceltem Papier hergeleitet werden, welche eine oder alle der obigen Kategorien sowie andere nicht faserige Materialien, wie Füllstoffe und Haftmittel, die verwendet wurden, um die ursprüngliche Papierherstellung zu erleichtern, enthalten können.
Besonders bevorzugte Zellulose-Zellstoffe umfassen lange Fasern, wie nördliches Weichholz-Kraft (NSK); kurze Fasern, wie Eukalyptus; und sekundäre Fasern, wie neue und gebrauchte weiße Leisten, geschichtete Bucheinschläge und Büroabfall. Solche Fasern können verwendet werden in beliebiger Kombination, mit oder ohne Beschichtung.
Weich machende Zusammensetzung
Im Allgemeinen umfaßt die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Dispersion aus einem weich machenden, aktiven Inhaltsstoff in einem Vehikel. Wenn sie in einem Papierstoff dispergiert sind, der verwendet wird, um ein Tissuepapier oder andere Zellulosestrukturen, wie dies hier beschrieben ist, herzustellen, sind solche Zusammensetzungen wirksam beim Weichmachen der Strukturen. Vorzugsweise hat die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung Eigenschaften (z.B. Inhaltsstoffe, Rheologie, pH-Wert, etc.), die eine leichte Aufbringung derselben in wirtschaftlichem Umfang erlauben.
Es ist für die Fachleute des Standes der Technik allgemein bekannt, daß quartäre Ammoniumverbindungen, welche den bevorzugten aktiven Inhaltsstoff der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfassen, gewöhnlich nicht ohne Weiteres in Wasser dispersibel sind. Die bevorzugten quartären Verbindungen sind Feststoffe beim Raumtemperatur und, wenn sie Wasser hinzu gegeben werden, sind schwer in einer gleichförmigen Dispersion zu dispersieren, selbst bei Aufbringung einer mechanischen Wirkung. Es ist auch allgemein bekannt, daß die gewünschte Form für eine weich machende Zusammensetzung ein in kaltem Wasser dispersible Flüssigkeit ist. Frühere Versuche, diesen Konflikt zu lösen waren nicht vollständig zufriedenstellend.
Ein Verfahren war, hochgradig aktive organische Lösungsmittel zu verwenden, die in der Lage sind, die quartäre Ammoniumverbindung bei Raumtemperatur flüssig zu machen und sie in Wasser dispersibel zu machen. Zum Beispiel kann ein Alkohol mit niedrigem Molekulargewicht, wie beispielsweise Isopropanol, verwendet werden. Solche Verfahren sind wegen der erhöhten Verfahrenssicherheit und Umweltbelastungen (VOC), die sich durch die Flüchtigkeit solcher Lösungsmittel ergeben, nicht erwünscht. Lösungsmittel, welche weniger aktiv sind, können verwendet werden, es sind aber viel größere Mengen mit sich daraus auch ergebenden negativen Kosten und Umweltkonsequenzen erforderlich.
Ein weiteres Verfahren, das historisch verwendet wurde, war, die quartäre Ammoniumkomponente mehr flüssig zu machen, z. B. durch Einführen von mehr Kohlenstoff-an-Kohlenstoff-Doppelbindungen in die langen Alkylketten der bevorzugten quartären Ammoniumverbindungen. Diese Materialien sind typischerweise entweder teurer oder durch Nebeneffekte belastet, wie Geruchsbildung.
Quartäre Ammoniumverbindungen können auch fluider und dispersibler hergestellt, indem ihre Hydrophilizität erhöht wird, z. B. durch Ethoxylieren der Alkylketten davon. Dieses Verfahren vermindert die Wirksamkeit der quartären Ammoniumverbindung als weich machender Inhaltsstoff und bringt auch zusätzliche Verarbeitungskosten mit sich.
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist eine hochgradig konzentrierte Form eines bevorzugten, weich machenden aktiven Inhaltsstoffes, einer quartären Ammoniumverbindung, die noch ohne Weiteres in Wasser dispersibel ist. Das Folgende diskutiert jede der Komponenten der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften der Zusammensetzung, die Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung und die Verfahren zum Ausbringen der Zusammensetzung.
Komponenten
Weich machende aktive Inhaltsstoffe
Quartäre Verbindungen mit der Formel: (R₁)_4-m-N⁺-[R₂]_mX^– in welcher:
m 1 bis 3 ist;
jedes R₁ eine C₁-C₆ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist;
jedes R₂ eine C₁₄-C₂₂ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X^– irgendein Weichmacher kompatibles Anion ist
werden in der vorliegenden Erfindung verwendet. Vorzugsweise ist jedes R₁ eine Methyl und ist X^– ein Chlorid oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein C₁₆-C₁₈ lineares oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₈ Alkyl oder Alkenyl. Optional kann der R₂ Substituent abgeleitet werden von pflanzlichen Ölquellen. Mehrere Typen von pflanzlichen Ölen (z. B. Olive, Canola, Safflor, Sonnenblume, etc.) können als Quellen von Fettsäuren verwendet werden, um die quartäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren. Aktivstoffe mit verzweigten Ketten (z. B. wie sie von den äquivalenten verzweigten Fettsäureketten abgeleitet werden können, sind auch wirksam und haben den zusätzlichen Vorteil eines Oxidationswiderstandes. Geeignete verzweigte Fettsäureketten, die als Ausgangspunkt für solche quartären Ammoniumverbindungen dienen können, umfassen: 2-n-Heptylundecansäure, 2-n-Butyloctansäure, 5,7,9-Trimethylnonansäure, 3,5,7,9-Tetramethylnonansäure, Alpha-Heptyldecansäure und Isostearinsäure, wobei Isostearinsäure besonders bevorzugt wird.
Solche Strukturen umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z. B. Ditallowdimenthylammoniumchlorid, Ditallwodimethylammoniumme thylsulfat, Di(hydriertes Tallow)dimethylammoniumchlorid, etc.), in welchem R₁ Methylgruppen sind, R₂ Tallowgruppen variierender Sättigungsgrade sind, und X^– ein Chlorid oder ein Methylsulfat ist.
Wie in Swern, Ed. in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964) diskutiert, ist Talg ein natürlich auftretendes Material mit einer variablen Zusammensetzung. Die Tabelle 6.13 in der oben genannten Druckschrift, die durch Swern heraus gegeben wurde, gibt an, daß typischerweise 78% oder mehr der Fettsäuren von Talg 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. Typischerweise sind die Hälfte der Fettsäuren im Talg ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische wie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, daß in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Sättigungsgrad des Ditalges von nicht hydriert (weich) zu kontakthydriert (teilweise hydriert) oder vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein. Alle oben beschriebenen Sättigungsgrade sind ausdrücklich so gemeint, daß sie im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Besonders bevorzugte Varianten dieser weich machenden aktiven Inhaltsstoffe sind solche, die als Mono- oder Diestervariationen dieser quartären Ammoniumverbindungen angesehen werden, mit der Formel: (R₁)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R₃]_mX^– in welcher
Y ist -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH-;
m 1 bis 3 ist;
n 0 bis 4 ist; vorzugsweise 2; und
Jedes R₁ eine C₁-C₆ Alkylgruppe, eine Hydroxylalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist;
jedes R₃ eine C₁₃-C₂₁ lineare oder verzweigte Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X^– irgendein weichmacherkompatibles Anion ist.
Vorzugsweise ist Y = -O-(O)C-, oder -C(O)-; m = 2; und n = 2. Jeder R₁ Substituent ist vorzugsweise ein C₁-C₃, eine Alkylgruppe, wobei Methyl am meisten bevorzugt wird. Vorzugsweise ist jedes R₃ ein C₁₃-C₁₇ ALkyL und/oder Alkenyl, ganz bevorzugt ist R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, C₁₅-C₁₇ Alkyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₃ ein geradkettiges C₁₇ Alkyl. Optional R₃ Substituent abgeleitet werden von pflanzlichen Ölquellen. Mehrere Typen von pflanzlichen Ölen (z. B. Olive, Canola, Safflor, Sonnenblume, etc.) können als Quellen für Fettsäuren verwendet werden, um die quartäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren. Vorzugsweise werden Olivenöle, Canolaöle, Safflor mit hohem Oleingehalt und/oder hochwertiges Eruca Rübsamenöl verwendet, um die quartäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren.
Wie oben erwähnt, kann X^– irgenden weichmacherkompatibles Anion sein, z. B. Acetat, Chlorid, Bromid, Methylsulfat, Format, Sulfat, Nitrat und dergleichen, können in der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden. Vorzugsweise ist X^– ein Chlorid oder Methylsulfat.
Spezifische Beispiele von esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen mit den oben genannten Strukturen und geeignet zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen die allgemein bekannten Diesterdialkyldimethylammoniumsalze, wie Diesterditallowdimehtylammoniumchlorid, Monoesterditallowdimethylammoniumchlorid, Diesterditallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniummethylsulfat, Diester di(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Mischungen davon. Diesterditallowdimethylammoniumchlorid und Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid werden besonders bevorzugt. Das Diesterditallowdimethylammoniumchlorid und Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid ist im Handel erhältlich von Witco Chemical Company Inc. aus Dublin, OH, unter dem Handelnamen ADOGEN SDMC.
Wie oben erwähnt, ist typischerweise die Hälfte der in Talg vorhandenen Fettsäuren ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische wie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, daß in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Sättigungsgrad für solchen Talge von nicht hydriert (weich) bis teilweise hydriert (kontaktfest) bis vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein kann. Alle oben beschriebenen Sättigungsgrade sollen ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Wenigstens ein minimaler Hydrierungsgrad wird bevorzugt, um insbesondere die mehreren ungesättigten Spezies (z. B. Linolenderivate) zu entfernen, welche dahin gehend bekannt sind, geeigneter zur Oxidation zu sein, mit einer sich darauf ergebenden Ranzigkeit.
Es ist so zu verstehen, daß die Substituenten R₁, R₂ und R₃ optional ersetzt werden können durch verschiedene Gruppen, wie Alkoxyl, Hydroxyl, oder verzweigt sein können. Wie oben erwähnt, ist vorzugsweise jedes R, ein Methyl oder Hydroxylethyl. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein C₁₂-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₆-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₈ Alkyl oder Alkenyl. Vorzugsweise ist R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl. Vorzugsweise ist X^– ein Chlorid oder Methylsulfat. Ferner können die esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen optional bis zu etwa 10% der Mono-/langkettigen Alkyl-)Derivate enthalten, z. B.: (R₁)₂-N⁺-((CH₂)₂OH)((CH₂)₂OC(O)R₃)X^– als untergeordnete Inhaltsstoffe. Diese untergeordneten Inhaltsstoffe können als Emulgatoren wirken und sind nützlich in der vorliegenden Erfindung.
Weitere Typen geeigneter quartärer Ammoniumverbindungen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung werden beschrieben in US-A-5,543,067, veröffentlicht für Phan et al. am 06. August 1996; US Patent 5,538,595, veröffentlicht für Trokhan et al. am 23. Juli 1996; US-A-5,510,000, veröffentlicht für Phan et al. am 23. April 1996; US-A-5,415,737, veröffentlicht für Phan et al. am 16. Mai 1995; und EP-A-0 688 901 A2, übertragen auf die Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 12. Dezember 1995.
Di-quat-Variationen der esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen können auch verwendet werden und sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Diese Verbindungen haben die Formel:
In der oben genannten Struktur ist jedes R₁ ein C₁-C₆ Alkyl oder eine Hydroxyalkylgruppe, ist R₃ eine C₁₁-C₂₁ Hydrocarbylgruppe, n ist gleich 2 bis 4 und X^– ist ein geeignetes Anion, wie ein Halid (z. B. Chlorid oder Bromid) oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl und ist R, ein Methyl.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß der bzw. die Esteranteile der vorerwähnten quartären Verbindungen ein Maß der biologischen Abbaubarkeit solcher Verbindungen liefern. Es ist wichtig, daß die esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen, die hier verwendet werden, sich schneller biologisch abbauen als chemische Weichmacher von herkömmlichem Dialkyldimethylammonium.
Die Verwendung von quartären Ammoniumverbindungen als Inhaltsstoffe, wie dies oben beschrieben wurde, wird äußerst wirksam erreicht, wenn der auf quartärem Ammonium basierende Inhaltsstoff von einem geeigneten Plastifizierer begleitet wird. Der Ausdruck Plastifizierer, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Inhaltsstoff, der in der Lage ist, den Schmelzpunkt und die Viskosität bei einer gegebenen Temperatur eines auf quartärem Ammonium basierenden Inhaltsstoffes zu reduzieren. Der Plastifizierer kann während des Quartärnisierungsschrittes bei der Herstellung des auf quartärem Ammonium basierenden Inhaltsstoffes hinzu gegeben werden oder er kann nach der Quartärnisierung, aber vor der Aufbringung eines weich, aktiven Inhaltsstoffes hinzu gegeben werden. Der Plastifizierer ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser während der chemischen Synthese der quartären Ammoniumverbindung im Wesentlichen inert ist, in welcher dieser als ein Viskositätsreduzierer wirken kann, um die Synthese zu unterstützen. Bevorzugte Plastifizierer sind nicht flüchtige Polyhydroxyverbindungen. Bevorzugte Polyhydroxyverbindungen umfassen Glycerol und Polyethylenglycole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis 600 besonders bevorzugt wird. Wenn solche Plastifizierer während der Herstellung des auf quartärem Ammonium basierenden Inhaltsstoffes hinzu gegeben werden, umfassen sie zwischen 5% und etwa 75% des Produktes einer solchen Herstellung. Besonders bevorzugte Mischungen umfassen zwischen etwa 15% und etwa 50% Plastifizierer.
Vehikel
Wie hier verwendet, wird ein "Vehikel" verwendet, um die aktiven Inhaltsstoffe der Zusammensetzungen zu verdünnen, die hier als Dispersion der vorliegenden Erfindung bildend beschrieben werden. Ein Vehikel kann solche Komponenten (echte Lösung oder micellare Lösung) lösen oder solche Komponenten können in dem Ve hikel verteilt sein (Dispersion, Emulsion oder Schwammphase). Das Vehikel einer Suspension oder Emulsion ist typischerweise die kontinuierliche Phase davon. Das heißt, andere Komponenten der Dispersion oder Emulsion sind auf Molekularniveau oder als diskrete Teilchen oder molekulare Aggregate in dem Vehikel dispergiert.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein Zweck, dem das Vehikel dient, die Konzentration der weich machenden aktiven Inhaltsstoffe so zu verdünnen, daß solche Inhaltsstoffe effizient und ökonomisch aufgebracht werden können. Solche verdünnten Zusammensetzungen werden ohne Weiteres verdünnt auf eine Benutzungskonzentration, ohne dem Erfordernis einer komplexen Verarbeitungseinrichtung.
Es wurden auch Vehikel und weich machende Zusammensetzungen mit solchen Vehikeln entdeckt, die besonders nützlich zur Erleichterung des Einbaues der weich machenden aktiven Inhaltsstoffe in wirtschaftlicher Hinsicht in Tissuebahnen sind.
Während weich machende Inhaltsstoffe in einem Vehikel gelöst sein können, um darin eine Lösung zu bilden, sind Materialien, die als Lösungsmittel für geeignete weich machende aktive Inhaltsstoffe nützlich sind, wirtschaftlich unerwünscht aus Sicherheits- und Umweltgründen. Deshalb sollte, um für die Verwendung in dem Vehikel für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein, ein Material mit dem hier beschriebenen weich machenden aktiven Inhaltsstoffen und mit dem Tissuesubstrat, mit welchem die weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kompatibel sein. Weiter sollte ein geeignetes Material nicht irgendwelchen Inhaltsstoffe enthalten, die Sicherheitserfordernisse erzeugen (entweder beim Tissue-Herstellungsverfahren oder für Benutzer von Tissueprodukten, welche die hier beschriebenen weich machenden Zusammensetzungen verwenden) und kein inakzeptables Risiko für die Umgebung erzeugen. Geeignete Materialien für das Vehikel der vorliegenden Erfindung umfassen hydroxyle funktionale Flüssigkeiten äußerst bevorzugt Wasser.
Elektrolyt
Obwohl Wasser ein besonders bevorzugtes Material für die Verwendung in dem Vehikel der vorliegenden Erfindung ist, wird Wasser allein nicht als Vehikel bevorzugt. Ganz speziell hat, wenn weich machende aktive Inhaltsstoffe der vorliegenden Erfindung in einem Anteil in Wasser dispergiert sind, der für die Aufbringung auf eine Tissuebahn geeignet ist, die Dispersion eine inakzeptabel hohe Viskosität. Obwohl nicht durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß ein Kombinieren von Wasser mit den weich machenden aktiven Inhaltsstoffen der vorliegenden Erfindung, um solche Dispersionen zu bilden, eine flüssige kristalline Phase mit einer hohen Viskosität erzeugt. Zusammensetzungen mit einer solchen hohen Viskosität sind schwer für die Verwendung in einem Verfahren zum Herstellen von Tissuebahnen, welche die Bahn erweichen, zu verdünnen.
Es wurde entdeckt, daß die Viskosität von Dispersionen von weich machenden aktiven Inhaltsstoffen in Wasser wesentlich reduziert werden kann, während gleichzeitig der erwünschte hohe Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in der weich machenden Zusammensetzung erhalten wird, und zwar durch die einfache Hinzugabe eines geeigneten Elektrolyten zu dem Vehikel. Wieder wird, nicht durch Theorie gebunden, angenommen, daß der Elektrolyt die elektrische Ladung um Doppelschichten und Bläschen abschirmt, Interaktionen reduziert und den Widerstand gegenüber einer Bewegung senkt, was zu einer Reduktion der Viskosität des Systems führt. Zudem kann der Elektrolyt, wieder nicht durch Theorie gebunden, eine osmotische Druckdifferenz in den Bläschenwänden erzeugen, welche geeignet ist, Wasser durch die Bläschenwand zu ziehen und die Größe der Bläschen zu verringern und mehr "freies" Wasser bereit zu stellen, was wiederum zu einer Abnahme der Viskosität führt.
Irgendein Elektrolyt, der die oben beschriebenen allgemeinen Kriterien für Materialien erfüllt, die für die Verwendung in dem Vehikel der vorliegenden Erfindung geeignet sind, und welche beim Reduzieren der Viskosität einer Dispersion eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in Wasser effektiv ist, ist für die Verwendung in dem Vehikel der vorliegenden Erfindung geeignet. Insbesondere können irgendwelche der bekannten, wasserlöslichen Elektrolyte, welche die obigen Kriterien erfüllen, in dem Vehikel der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Wenn der Elektrolyt vorhanden ist, kann dieser in Mengen von bis zu etwa 25 Gew.% der weich machenden Zusammensetzung verwendet werden, vorzugsweise aber nicht mehr als 15 Gew.% der weich machenden Zusammensetzung. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Elektrolyts zwischen etwa 0,1 Gew.% und etwa 10 Gew.% der weich machenden Zusammensetzung, basierend auf dem wasserfreien Gewicht des Elektrolyten. Noch bevorzugter wird der Elektrolyt verwendet mit einem Anteil von zwischen etwa 0,3 Gew.% und etwa 1,0 Gew.% der weich machenden Zusammensetzung. Die minimale des Elektrolyten wird die Menge sein, die ausreicht, um die gewünschte Viskosität zu schaffen. Die Dispersionen zeigen typischerweise eine Nicht-Newton'sche Rheologie und haben eine Scherentzähung mit einer gewünschten Viskosität, die im Allgemeinen im Bereich von etwa 10 Centipoise (cp) bis zu etwa 1000 cp liegt, vorzugsweise im Bereich von zwischen etwa 10 und etwa 200 cp, gemessen bei 25°C und bei einer Scherrate von 100 sec^–1 unter Verwendung des Verfahrens, das unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wird. Geeignete Elektrolyte enthalten die Halid-, Nitrat-, Nitrit- und Sulfatsalze von Alkali- oder Erdalkalimetallen sowie die korrespondierenden Ammoniumsalze. Weitere nützliche Elektrolyte enthalten die Alkali- und Erdalkalisalze einfacher organischer Säuren, wie Natriumformat und Natriumaceatat sowie die korrespondierenden Ammoniumsalze. Bevorzugte Elektrolyte enthalten die Chloridsalze von Natrium, Calcium und Magnesium. Calciumchlorid ist ein besonders bevorzugter Elektrolyt für die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Obwohl nicht durch Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die zweiwertige Natur des Calciumions dieses besonders wirksam beim Reduzieren der Viskosität der Bläschendispersionen des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes macht. Bedarfsweise sind kompatible Mischungen der verschiedenen Elektrolyten auch geeignet.
Zweischichtspalter
Ein Zweischichtspalter ist eine wesentlichen Komponente der Erfindung. Obwohl, wie dies oben gezeigt wurde, das Vehikel, insbesondere die darin gelöste Elektrolytkomponente, eine wesentliche Funktion beim Präparieren der Zellulosestrukturen der vorliegenden Erfindung einnimmt, ist es auch wünschenswert, die Konzentration des weich machenden, aktiven Inhaltsstoffes zu maximieren und gleichzeitig eine akzeptable Viskosität beizubehalten. Wie oben angemerkt, erlaubt die Hinzugabe eines Elektrolyten die Zunahme der Konzentration des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in der weich machenden Zusammensetzung, ohne die Viskosität unnötig zu erhöhen. Falls jedoch zu viel Elektrolyt verwendet wird, kann eine Phasentrennung auftreten. Es hat sich heraus gestellt, daß die Hinzugabe eines Zweischichtspalters der weich machenden Zusammensetzung erlaubt, das mehr eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes darin eingebaut werden kann, während gleichzeitig die Viskosität auf einem akzeptablen Niveau gehalten wird. Wie hier verwendet, ist ein "Zweischichtspalter" ein organisches Material, das, wenn es mit einer Dispersion eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in einem Vehikel gemischt ist, mit wenigstens einem der Vehikel oder dem weich machenden aktiven Inhaltsstoff kompatibel ist und eine Reduktion der Viskosität der Dispersion verursacht.
Nicht durch Theorie gebunden, wird angenommen, daß Zweischichtspalter dadurch funktionieren, daß diese die Pallisadenschicht der flüssigen kristallinen Struktur der Dispersion des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in dem Vehikel durchdringt und die Ordnung der flüssigen kristallinen Struktur zerstört. Von einer solchen Zerstörung wird angenommen, daß diese die Grenzflächenspannung an der hydrophoben Wassergrenzfläche reduziert, wodurch die Flexibilität mit einer darauf resultierenden Verringerung der Viskosität unterstützt wird. Wie hier verwendet, ist mit dem Ausdruck "Pallisadenschicht" gemeint, die Fläche zwischen hydrophilen Gruppen und den ersten wenigen Kohlenstoffatomen in der hydrophoben Schicht (MJ Rosen, Surfactants and interfacial phenomena, zweite Ausgabe, Seiten 125 und 126).
Zusätzlich zur Bereitstellung der oben diskutierten Viskositäts-Reduktionsvorteile sollten Materialien, die für die Verwendung als ein Zweischichtspalter geeignet sind, mit anderen Komponenten der weich machenden Zusammensetzung kompatibel sein. Zum Beispiel sollte ein geeignetes Material nicht mit anderen Komponenten der weich machenden Zusammensetzung reagieren, um so die weich machende Zusammensetzung zu veranlassen, ihre weich machende Fähigkeit zu verlieren.
Zweischichtspalter, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind oberflächenaktive Materialien. Solche Materialien umfassen sowohl hydrophobe als auch hydrophile Anteile. Ein bevorzugter hydrophiler Anteil ist eine polyalkoxylierte Gruppe, vorzugsweise eine polyethoxylierte Gruppe. Solche bevorzugten Materialien werden verwendet in Anteilen von zwischen etwa 1% und etwa 15% des Anteils des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes. Vorzugsweise ist der Zweischichtspalter mit einem Anteil von zwischen etwa 2% und etwa 10% des Anteils des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes vorhanden.
Geeignete Zweischichtspalter werden ausgewählt aus der Liste in Anspruch 1.
Besonders bevorzugte Zweischichtspalter sind nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe, die von gesättigten und/oder ungesättigten primären und/oder sekundären Amin-, Amid-, Aminoxid-, Fettalkohol-, Fettsäure-, Alkylphenol- und/oder Alkyaryl-Carboxylsäureverbindungen abgeleitet werden, die jeweils vorzugsweise von etwa 6 bis etwa 22, ganz bevorzugt von etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatome in einer hydrophoben Kette, ganz bevorzugt einer Akyl- oder Alkylenkette, haben, wobei wenigstens ein aktiver Wasserstoff der Verbindungen mit ≤ 50, vorzugsweise ≤ 30, ganz bevorzugt von etwa 3 bis etwa 15 und noch bevorzugter von etwa 5 bis etwa 12 Ethylenoxidanteilen ethoxyliert ist, um einen HLB-Wert von etwa 6 bis etwa 20, vorzugsweise von etwa 8 bis etwa 18 und ganz bevorzugt von etwa 10 bis etwa 15 zu schaffen.
Geeignete Zweischichtspalter umfassen auch nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe mit voluminösen Kopfgruppen ausgewählt von:

a. grenzflächenaktiven Stoffen mit der Formel R¹-C(O)-Y'-[C(R⁵)]_m-CH₂O(R²O)₂H in welcher R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gesättigten oder ungesättigten, primären, sekundären oder verzweigten Alkyl- oder Akyl-Arylkohlenwasserstoffen; wobei die Kohlenwasserstoffkette eine Länge von etwa 6 bis etwa 22 hat; Y' ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -O-; -N(A)-; und Mischungen davon; und A ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: H; R¹; -(R²O)₂-H; -(CH₂)₃CH₃; Phenyl, oder substituiertes Aryl, wobei 0 ≤ x ≤ etwa 3 und z von etwa 5 bis etwa 30 beträgt; jedes R² ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen oder Kombinationen der folgenden Gruppen: -(CH₂)_n- und/oder -[CH(CH₃)CH₂]-; und jedes R⁵ ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -OH; und -O(R²O)₂-H; und m von 2 bis etwa 4 beträgt;
b. grenzflächenaktiven Stoffen mit den Formeln:
in welchen Y'' = N oder O; und jedes R5 ausgewählt ist unabhängig von dem Folgenden: -H, -OH, -(CH₂)xCH₃, -O(OR²)_z-H, -OR¹, -OC(O)R¹, und -CH(CH₂-(OR²)_z-H)CH₂-(OR²)_z-C(O) R¹, wobei x und R¹ wie oben definiert sind und 5 ≤ z, z' ist und z'' ≤ 20, ganz bevorzugt 5 ≤ z + z' + z'' ≤ 20, und äußerst bevorzugt der heterozyklische Ring ein fünfteiliger Ring ist, mit Y'' = O, ein R⁵ gleich -H ist, zwei R^S gleich -O(R²O)_z-H sind und wenigstens ein R⁵ die folgende Struktur ist -CH(CH₂-(OR²)_z-H)CH₂-(OR²)_z-C(O)R¹, mit 8 ≤ z + z' + z'' ≤ 20 und R¹ ein Kohlenwasserstoff mit von 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und keiner Arylgruppe ist;
c. Polyhydorxyfettsäureamid-grenzflächenaktiven Stoffen der Formel: R²-C(O)-N(R¹)-Z in welcher: jedes R¹ ein H, C₁-C₄ Hydrocarbyl, C₁-C₄ Alkoxyalkyl oder Hydroxyalkyl ist; R² ein C₅-C₂₁ Hydrocarbylanteil ist; und jedes Z ein Polyhydroxyhydrocarbylanteil mit einer linearen Hydrocarbylkette mit wenigstens drei Hydroxylen ist, die direkt mit der Kette verbunden sind oder ein ethxoyliertes Derivat davon ist; und jedes R' ein H oder ein zyklisches Mono- oder Polysaccharid oder ein alkoxyliertes Derivat davon ist; und geeignete Phasenstabilisierer umfassen auch grenzflächenaktive Komplexe, die durch ein grenzflächenaktives Ion gebildet werden, das mit einem grenzflächenaktiven Ion einer entgegen gesetzten Ladung oder einem Elektrolytion, das für die Reduzierung der Viskosität der Verdünnung geeignet ist, neutralisiert wird.

Beispiele repräsentativer Zweischichtspalter umfassen:
(1) Alkyl- oder alkoxylierte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe
Geeignete Alkyl alkoxylierte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe werden im Allgemeinen abgeleitet von gesättigten oder ungesättigten primären und sekundären Fettalkoholen, Fettsäuren, Alkylphenolen oder Aklyaryl (z. B. Benzoe)-Carboxylsäure, in welchem das/die aktive(n) Wasserstoff(e) alkoxyliert ist mit ≤ etwa 30 Alkylenoxidanteilen, vorzugsweise Ethylenoxidanteilen (z. B. Ethylenoxid und/oder Propylenoxid). Diese nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe, die hier für die Verwendung geeignet sind, haben vorzugsweise von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome auf der Alkyl- oder Alkenylkette und haben eine geradkettige Ausbildung, vorzugsweise geradkettige Ausbildungen mit von etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, wobei das Alkylenoxid vorzugsweise an der primären Position in mittleren Mengen von ≤ etwa 30 Mol Alkylenoxid pro Alkylkette, ganz bevorzugt von etwa 3 bis etwa 15 Mol Alkylenoxid und äußerst bevorzugt von etwa 6 bis etwa 12 Mol Alkylenoxid vorhanden ist. Bevorzugte Materialien dieser Klasse haben auch Schwächepunkte von weniger als etwa 70°F (21°C) und/oder verfestigen nicht in diesen weich machenden Zusammensetzungen. Beispiele von Alkyl alkoxylierten grenzflächenaktiven Stoffen mit geraden Ketten Neodol® 91-8, 23-5, 25-9, 1-9, 25-12, 1-9 und 45-13 von Shell, Plurafac® B-26 und C-17 von BASF und Brij R76 und 35 von ICI grenzflächenaktiven Stoffe. Beispiele von Akyl-Aryl alkoxylierten grenzflächenaktiven Stoffen umfassen: Surfonic N-120 von Huntsman, Igepal® CO-620 und CO-710 von Rhone Poulenc, Triton® N-111 und N-150 von Union Carbide, Dowfax® 9N5 von Dow und Lutensol® AP9, AP14 von BASF.
(2) Nicht ionisierende alkoxylierte grenzflächenaktive Stoffe auf Alkyl- oder Alkyl-Aryl-Amin- oder Aminoxidbasis
Geeignete Alkyl alkoxylierte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe mit einer Aminfunktionalität werden im Allgemeinen abgeleitet von gesättigten oder ungesättigen, primären und sekundären Fettalkoholen, Fettsäuren, fetten Methylestern, Alkylphenol, Alkylbenzoaten und Alkylbenzoesäuren, die zu Aminen, Aminoxiden konvertiert und optional mit einem zweiten Alkyl oder Alkylarylwasserkohlenstoff mit einer oder mit zwei Alkylenoxidketten substituiert ist, die an der Aminfunktionalität angebracht sind, wobei jede ≤ etwa 50 Mol Alkylenoxidanteile (z. B. Ethylenoxid und/oder Propylenoxid) pro Mol Amin hat. Die Amin-Amid- oder Aminoxid-grenzflächenaktiven Stoffe für die hier vorliegende Verwendung haben von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome und liegen in einer entweder geradkettigen oder verzweigten Konfiguration vor, vorzugsweise gibt es einen Kohlenwasserstoff in einer geradkettigen Ausbildung mit etwa 8 bis etwa 18 Kohelstoffatomen mit 1 oder 2 Alkylenoxidketten an dem Aminanteil angebracht, in mittleren Mengen von ≤ 50 Mol Alkylenoxid pro Aminanteil, ganz bevorzugt von etwa 3 bis etwa 15 Mol Alkylenoxid und äußerst bevorzugt einer einzelnen Alkylenoxidkette auf dem Aminanteil, die von etwa 6 bis etwa 12 Mol Alkylenoxid pro Aminanteil enthält. Bevorzugte Materialien dieser Klasse haben auch Schwächepunkte von weniger als etwa 70°F (21°C) und/oder verfestigen nicht in diesen weich machenden Zusammensetzungen. Beispiele ethoxylierter Amin-grenzflächenaktiver Stoffe enthalten Berol® 397 und 303 von Rhone Poulenc und Ethomeens® C/20, C25, T/25, S/20, S/25 und Ethodumeens® T/20 und T/25 von Akzo.
Vorzugsweise haben die Verbindungen von mit Alkylaryl alkoxylierten grenzflächenaktiven Stoffen und mit Alkyl oder Alky-Arylamin, Amid und Aminoxid alkoxylierten grenzflächenaktiven Stoffe die folgende allgemeine Formel: R¹ _m-Y-[(R²-O)_z-H]_p in welcher jedes R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gesättigten oder ungesättigten, primären, sekundären oder verzweigten Alkyl- oder Alkyl-Arylkohlenwasserstoffen ist; wobei die Kohlenwasserstoffkette vorzugsweise eine Länge von etwa 6 bis etwa 22 hat; ganz bevorzugt von etwa 8 bis 18 Kolenstoffatome und noch bevorzugter von etwa 8 bis etwa 15 Kohlenstoffatome, vorzugsweise linear und ohne einen Arylanteil; wobei jedes R² ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen oder Kombinationen der folgenden Gruppen: -(CH₂)_n- und/oder [CH(CH₃)CH₂]-; wobei etwa 1 < n ≤ etwa 3; Y ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -O-; -N(A)_q; -C(O)O-; -(O-)N(A)_q-; -B-R³-O-; B-R³-N(A)_q-; -B-R³-C(O)O-; -B-R³-N(-O)(A)-; und Mischungen davon; wobei A ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: H; R¹; -(R²O)₂-H; -(CH₂)_xCH₃; Phenyl oder ein substituiertes Aryl; wobei 0 ≤ x ≤ etwa 3 ist und B ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen -O-; -N(A)-, -C(O)O- und Mischungen davon, in welchen A wie oben definiert ist; und wobei jedes R³ ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: R²; Phenyl oder ein substituiertes Aryl. Das am Ende stehende Wasserstoff in jeder Alkoxykette kann ersetzt werden durch ein kurzkettiges C₁-₄ Alkyl oder eine Acylgruppe, um die Alkoxykette zu "deckeln". z beträgt von etwa 5 bis 30, P ist die Anzahl der ethoxylierten Ketten, typischerweise 1 oder 2, vorzugsweise 1, und n ist die Anzahl der hydrophoben Ketten, typischerweise 1 oder 2, vorzugsweise 1, und q ist eine Anzahl, welche die Struktur vervollständigt, gewöhnlich 1.
Bevorzugte Strukturen sind solche, in welchen m = 1, p = 1 oder 2 und 5 ≤ z ≤ 30 und q 1 oder 0 sein kann, wenn aber p = 2 ist, muß q 0 sein; ganz bevorzugt sind Strukturen, in welchen n = 1, p = 1 oder 2 und 7 ≤ z ≤ 20 ist; und noch bevorzugter sind Strukturen, in welchen m = 1, p = 1 oder 2 und 9 ≤ z ≤ 12 ist. Der bevorzugte Wert für y ist 0.
(3) Alkoxylierte und nicht alkoxylierte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe mit voluminösen Kopfgruppen
Geeignete alkoxylierte und nicht alkoxylierte Zweischichtspalter mit voluminösen Kopfgruppen werden im Allgemeinen abgeleitet von gesättigten oder ungesättigten, primären und sekundären Fettalkoholen, Fettsäuren, Alkylphenol und Alkyl-Benzoesäuren, die mit einer Carbohydratgruppe oder einer heterozyklischen Kopfgeruppe derivatisiert sind. Diese Struktur kann dann optional mit mehreren mit Alkyl oder Aklyaryl alkoxylierten oder alkoxylierten Kohlenwasserstoffen substituiert werden. Das heterozyklische Carbohydrat wird alkoxyliert mit ein oder mehren Alkylenoxidketten (z. B. Ethylenoxid und/oder Propalenoxid), die jeweils ≤ etwa 50, vorzugsweise ≤ etwa 30 Mol pro Mol heterozyclisches Carbohydrat haben. Die Kohlenstoffgruppen auf dem Carbohydrat oder dem heterozyklischen grenzflächenaktiven Stoff für die hier vorliegende Verwendung, haben von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome und haben eine geradkettige Konfiguration, vorzugsweise gibt es einen Kohlenwasserstoff mit von etwa 8 bis 18 Kohlenstoffatomen mit einer oder mit zwei Alkylenoxidketten am Carbohydrat oder mit einem heterozyklischen Anteil, wobei jede Alkylenoxidkette, die vorhanden ist, im Mittel etwa ≤ etwa 50, vorzugsweise ≤ etwa 30 Mol Carbohydrat oder heterozyklischen Anteil hat, ganz bevorzugt von etwa 3 bis 15 Mol Alkylenoxid pro Alkylenoxidkette und äußerst bevorzugt zwischen etwa 6 und etwa 12 Mol Alkylenoxid insgesamt pro grenzflächenaktivem Stoff-Molekül, einschließlich Alkenoxid sowohl auf der Kohlenwasserstoffkette als auch auf dem heterozyklischen oder Kohlenhydratanteil. Beispiele von Zweischichtspaltern in dieser Klasse sind Tween® 40, 60 und 80, verhältlich von ICI Surfactants.
Vorzugsweise haben die Verbindungen der alkoxylierten und nicht alkoxylierten nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe mit voluminösen Kopfgruppen die folgenden allgemeine Formeln: R¹-C(O)-Y'-[CR⁵)]_m-CH₂O(R₂O)₂H
In welcher R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gesättigten oder ungesättigten, primären, sekundären oder verzweigten Alkyl- oder Alkylarylkohlenwasserstoffen; wobei die Kohlenstoffkette eine Länge von etwa 6 oder 22 hat; Y' ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -O-; -N(A)-; und Mischungen davon; und A ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: H; R¹; -(R²-O)₂-H; -(CH₂)_xCH₃; Phenyl oder substituiertes Aryl, wobei 0 ≤ x ≤ etwa 3 und z von etwa 5 bis etwa 30 ist; jedes R² ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen oder Kombinationen der folgenden Gruppen: -(CH₂)_n- und/oder -[CH(CH₃)CH₂]-; und jedes R5 ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -OH; und -O(R₂O)_z-H; und m von etwa 2 bis etwa 4 beträgt;
eine weitere nützliche allgemeine Formel für diese Klasse von grenzflächenaktiven Stoffen ist
in welchen Y'' = N oder O; und jedes R5 ausgewählt ist unabhängig von dem Folgenden:
-H, -OH, -(CH₂)_xCH₃, -O(OR²)_z-H, -OR¹, -OC(O)R¹, und -CH(CH₂-(OR²)_z-H)-CH₂-(OR²)_z-C(O)R¹, wobei x und R¹ wie oben definiert sind und 5 ≤ z, z' ist und z'' ≤ 20; ganz bevorzugt beträgt die Gesamtzahl von z + z' + z" von etwa 5 ≤ bis ≤ etwa 20. In einer besonders bevorzugten Form der Struktur ist der heterozyklische Ring ein fünfteiliger Ring mit Y'' = 0, ein R⁵ gleich -H ist, zwei R⁵ gleich -O-(R²O)_z-H sind und wenigstens ein R⁵ die folgenden Struktur hat -CH(CH₂-(OR²)_z-H)-CH₂-(OR²)_z-OC(O)R¹, mit der Gesamtheit z + z' + z'' = to von etwa 8 ≤ to ≤ 20 und R¹ ein Kohlenwasserstoff ist von etwa 8 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen und keiner Arylgruppe.
Eine weitere Gruppe von grenzflächenaktiven Stoffen, die verwendet werden können, sind Polyhydroxy-Fettsäureamid-grenzflächenaktive Stoffe mit der Formel: R⁶-C(O)-N(R⁷)-W
In welcher: jedes R⁷ ein H ist, C₁-C₄ Hydrocarbyl, C₁-C₄ Alkoxyalkyl oder Hydroxyalkyl ist, z. B. 2-Hydroxyethyl; 2-Hydroxypropyl, etc., vorzugsweise ein C₁-C₄ Alkyl, ganz bevorzugt ein C₁ oder C₂ Alkyl, äußerst bevorzugt ein C, Alkyl (das heißt, Methyl) oder Methoxyalkyl ist; und R⁶ ein C₅-C₃₁ Hydrocarbylanteil, vorzugsweise ein geradkettiges C₇-C₁₉ Alkyl oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ein geradkettiges C₉-C₁₇ Alkyl oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ein geradkettiges C₁₁-C₁₇ Alkyl oder Alkenyl oder Mischungen davon ist; und W eine Polyhydroxyhydrocarbylanteil mit einer linearen Hydrocarbylkette mit wenigstens 3 Hydroxylen ist, die direkt mit der Kette verbunden sind, oder ein alkoxyliertes Derivativum (vorzugsweise ethoxyliert oder propoxyliert) davon ist. W wird vorzugsweise abgeleitet von einem reduzierenden Zucker in einer reduktiven Aminationsreaktion; ganz bevorzugt ist W ein Glycitylanteil. W wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -CH₂-(CHOH)_n-CH₂OH, -CH(CH₂OH)-(CHOH)_n-CH₂OH, -CH₂-(CHOH) ₂ (CHOR')(CHOH)-CH₂OH, in welcher n eine ganze Zahl von 3 bis 5 einschließlich ist, und R' ein H ist oder ein zyklisches Mono- oder Polysaccharid und alkoxylierte Derivate davon ist. Äußerst bevorzugt sind Glycytile, in welchen n gleich 4 ist, insbesondere -CH₂-(CHOH)₄-CH₂O. Mischungen der obigen W-Anteile sind wünschenswert.
R⁶ kann z. B. sein N-Methyl, N-Ethyl, N-Propyl, N-Isopropyl, N-Butyl, N-Isobutyl, N-2-Hydroxyethyl, N-1-Methoxypropyl oder N-2--Hydroxpropyl.
R⁶-CO-N< kann z. B. sein Cocamid, Stearamid, Oleamid, Lauramid, Myristamid, Capricamid, Palmitamid, Tallowamid, etc.
W kann sein ein 2-Deoxyglucityl, 2-Deoxyfructityl, 1-Deoxymaltityl, 1-Deoxylactityl, 1-Deoxygalactityl, 1-Deoxymannityl, 1-Deoxymaltotriotityl, etc.
(4) Grenzflächenaktive Stoffe auf der Basis eines alkoxylierten kationischen quartären Ammoniums
Grenzflächenaktive Stoffe auf der Basis von alkoxyliertem kationischem quartären Ammonium, die geeignet sind für diese Erfindung werden im Allgemeinen abge leitet von Fettalkoholen, Fettsäuren, fetten Methylestern, mit Alkyl substituierten Phenolen, mit Alkyl substituierten Benzoesäuren und/oder mit Alkyl substituierten Benzoatestern und/oder Fettsäuren, die zu Aminen konvertiert sind, welche optional weiter in Reaktion. gebracht werden können mit einer anderen langkettigen Alkyl- oder Alkyl-Aryl-Gruppe; diese Aminverbindung wird dann mit ein oder zwei Alkylenoxidketten alkoxyliert, die jeweils ≤ etwa 50 Mol Alkylenoxidanteile (z. B. Ethylenoxid oder Propylenoxid) pro Mol Amin haben. Typisch für diese Klasse sind Produkte, die erhalten werden aus der Quarternisierung von aliphatischen gesättigten oder ungesättigten, primären, sekundären oder verzweigten Aminen mit ein oder zwei Kohlenstoffketten von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, die mit einer oder mit zwei Alkylenoxidketten auf dem Aminatom alkoxyliert sind und jeweils weniger als ≤ etwa 50 Alkylenoxidanteile haben. Die Amin-Kohlenwasserstoffe für die hier vorliegende Verwendung haben von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome und haben entweder geradkettige oder verzweigte Ausbildung, vorzugsweise gibt es eine Alkyl-Kohlenwasserstoffgruppe in einer geradkettigen Ausbildung mit etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen. Geeignete grenzflächenaktive Stoffe auf der Basis von quartärem Ammonium werden hergestellt mit ein oder zwei Alkylenoxidketten, die an dem Aminanteil angehängt sind, und zwar mit mittleren Mengen von ≤ etwa 50 Mol Alkylenoxid pro Alkylkette, ganz bevorzugt von etwa 3 bis etwa 20 Mol Alkylenoxid und äußerst bevorzugt von etwa 5 bis etwa 12 Mol Alkylenoxid pro hydrophober Gruppe, z. B. Alkylgruppe. Bevorzugte Materialien dieser Klasse haben auch einen Fließpunkt unterhalb etwa 70°F (21°C) und/oder verfestigen nicht in diesen weich machenden Zusammensetzungen. Beispiele geeigneter Zweischichtspalter dieses Typs umfassen Ethoquad® 18/25, C/25 und O25 for Akzo und Variquat®-66 (weiches Tallowalkyl bis(Polyoxyethyl)Ammoniumethylsulfat mit insgesamt etwa 16 Ethoxyeinheiten) von Witco.
Vorzugsweise haben die Verbindungen der mit Ammonium alkoxylierten kationischen grenzflächenaktiven Stoffe die folgende allgemeine Formel: {R'_m-Y-[(R²-O)_z-H]_p}⁺X^– in welcher R¹ und R² vorher oben in Abschnitt D definiert wurden;
Y ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: = N⁺-(A)_q; -(CH₂)_n-N⁺-(A)_q; -B-(CH₂)_n-N⁺-(A)₂; -(Phenyl)-N⁺-(A)_q; -(B-Phenyl)-N⁺-(A)_q; wobei n von etwa 1 bis etwa 4 beträgt.
Jedes A wir unabhängig ausgewählt aus den folgenden Gruppen: H; R¹; -(R²O)_z-H; -(CH₂)_xCH₃; Phenyl und substituiertes Aryl; wobei 0 ≤ x ≤ etwa 3 ist; und B ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: -O-; -NA-; -NA₂; -C(O)O-; und -C(O)N(A)-; wobei R₂ wie vorstehend definiert ist; q = 1 oder 2; und
X^– ein Anion ist, welches kompatibel ist mit dem weich machenden aktiven Inhaltsstoff und anderen Komponenten der weich machenden Zusammensetzung.
Bevorzugte Strukturen sind solche, in welchen m = 1, p = 1 oder 2 und etwa 5 ≤ z ≤ etwa 50 ist, noch bevorzugter sind Strukturen, in welchen m = 1, p = 1 oder 2 und etwa 7 ≤ z ≤ etwa 20 ist, und äußerst bevorzugt sind Strukturen, in welchen m = 1, p = 1 oder 2 und etwa 9 ≤ z ≤ etwa 12 ist.
(5) Mit Alkylamid alkoxylierte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe
Geeignete grenzflächenaktive Stoffe haben die Formel: R-C(O)-N(R⁴)_n-[R¹O)_x(R²O)_yR³]_m
In welcher R ein C₇-₂₁ lineares Alkyl, ein C₇-₂₁, ein zweites Alkyl, ein C₇-₂₁ lineares Alkenyl, ein C₇-₂₁ verzweigtes Alkenyl und Mischungen davon ist. Vorzugsweise ist R ein C₈-₁₈ lineares Alkyl oder Alkenyl.
R¹ ist -CH₂-CH₂-, R² ist C₃-C₄ lineares Alkyl, ein C₃-C₄ verzweigtes Alkyl und Mischungen davon; vorzugsweise ist R² ein -CH(CH₃)-CH₂-. Grenzflächenaktive Stof fe, welche ein Gemisch aus R¹- und R²-Einheiten umfassen, umfassen vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 12 -CH₂-CH₂ Einheiten in Kombination mit von etwa 1 bis etwa 4 -CH(CH₃)-CH₂- Einheiten. Die Einheiten können abwechseln oder in Gruppen zusammen gefügt sein, in einer beliebigen Kombination, die für den Formulator geeignet ist. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von R¹-Einheiten zu R²-Einheiten von etwa 4 : 1 bis etwa 8 : 1. Vorzugsweise ist eine R2-Einheit (das heißt, -C(CH₃)H-CH₂-) an dem Stickstoffatom angebracht, zum Ausgleich der Kette, die von etwa 4 bis 8 -CH₂-CH₂-Einheiten aufweist.
R³ ist Wasserstoff, C₁-C₄ lineares Alkyl, C₃-C₄ verzweigtes Alkyl und Mischungen davon; vorzugsweise ein Wasserstoff oder Methyl, ganz bevorzugt ein Wasserstoff.
R⁴ ist Wasserstoff, C₁-C₄ lineares Alkyl, C₃-C₄ verzweigtes Alkyl und Mischungen davon; vorzugsweise ein Wasserstoff. Wenn der Index n gleich 2 ist, muß der Indes n gleich 0 sein und die R⁴-Einheit ist nicht vorhanden.
Der Index m ist 1 oder 2, der Index n ist 0 oder 1, vorausgesetzt, daß m + n gleich 2 ist; vorausgesetzt m ist gleich 1 und n ist gleich 2, wird es zu einer -[R¹O)_x(R²O)_yR³]-Einheit und einem R⁴ die auf dem Stickstoff vorhanden sind. Der Index x ist von 0 bis etwa 50, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 25, ganz bevorzugt von etwa 3 bis etwa 10. Der Index y ist von 0 bis etwa 10, vorzugsweise 0, wenn jedoch der Index y nicht gleich 0 ist, ist y von etwa 1 bis etwa 4. Vorzugsweise sind alle Alkylenoxi-Einheiten Ethylenoxi-Einheiten.
Beispiele geeigneter grenzflächenaktiver Stoffe auf der Basis eines ethoxylierten Alkylamids sind Rewopal® C₆ von Witco, Amidox® C5 von Stepan und Ethomid® O/17 und Ethomid® HAT/60 Von Akzo.
Untergeordnete Komponenten der weich machenden Zusammensetzung
Das Vehikel kann auch untergeordnete Inhaltsstoffe umfassen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Beispiele umfassen: Mineralsäuren oder Puffersysteme für die pH-Werteinstellung (können erforderlich sein, um die hydrolytische Stabilität für bestimmte weich machende aktive Inhaltsstoffe beizubehalten) und Antischaum-Inhaltsstoffe (z. B. eine Siliconemulsion, wie sie erhältlich ist von Dow Corning, Corp. aus Midland, MI als Dow Corning 2310), als Verfahrenshilfe, um die Schaumbildung zu reduzieren, wenn die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Stabilisatoren können auch verwendet werden, um die Gleichförmigkeit und die Aufbewahrungszeit der Dispersion zu verbessern. Zum Beispiel kann ein ethoxyliertes Polyester, HOE S 4060, erhältlich von Clariant Corporation aus Charlotte, NC für diesen Zweck enthalten sein.
Formung der weich machenden Zusammensetzung
Wie oben angemerkt, ist die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Dispersion eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in einem Vehikel. In Abhängigkeit von dem gewählten weich machenden aktiven Inhaltsstoff, dem gewünschten Auftragsgrad und anderen Faktoren, die für einen bestimmten Anteil eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in der Zusammensetzung erforderlich sein können, kann der Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes zwischen etwa 10% der Zusammensetzung und etwa 50% der Zusammensetzung variieren. Vorzugsweise umfaßt der weich machende aktive Inhaltsstoff zwischen etwa 25% und etwa 45% der Zusammensetzung. Ganz bevorzugt umfaßt der weich machende aktive Inhaltsstoff zwischen etwa 30% und etwa 40% der Zusammensetzung. Der nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoff ist in einem Anteil zwischen etwa 1% und etwa 15% des Anteils des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes, vorzugsweise zwischen etwa 2% und etwa 15%, äußerst bevorzugt zwischen etwa 2% und 10% vorhanden. In Abhängigkeit von dem Verfahren, das verwendet wird, um den weich machenden aktiven Inhaltsstoff zu produzie ren, kann die weich machende Zusammensetzung auch zwischen etwa 2% und etwa 30%, vorzugsweise zwischen etwa 5% und etwa 25% eines Plastifizierers umfassen. Wie oben angemerkt, ist die bevorzugte primäre Komponente des Vehikels Wasser. Zudem umfaßt das Vehikel vorzugsweise einen Alkali- oder Erdalkali-Halid-Elektrolyten und kann untergeordnete Inhaltsstoffe umfassen, um einen pH-Wert einzustellen, den Schaum zu kontrollieren oder bei der Stabilität der Dispersion zu helfen. Das Folgende beschreibt eine Präparierung einer besonders bevorzugten weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung.
Eine besonders bevorzugte weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung (Zusammensetzung 1) wird wie folgt präpariert. Die Materialien sind in der Tabelle spezifischer definiert, welche Zusammensetzung 1 im Einzelnen angibt, und welche dieser Beschreibung folgt. Die in jedem Schritt verwendeten Mengen sind ausreichend, um zu der in dieser Tabelle im Detail angegebenen fertigen Zusammensetzung zu gelangen. Die geeignete Menge von Wasser wird erhitzt (extra hinzu gegeben, um den Verdampfungsverlust auszugleichen), und zwar auf etwa 165°F (75°C). Die Salzsäure (25% Lösung) und ein Antischaum-Inhaltsstoff werden hinzu gegeben. Gleichzeitig wird das Gemisch aus weich machendem aktiven Inhaltsstoff, Plaszifizierer und nicht ionisierendem grenzflächenaktiven Stoff geschmolzen, indem dieses auf eine Temperatur von etwa 150°F (65°C) erhitzt wird. Das geschmolzene Gemisch des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes, Plazifizierers und des nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffes wird dann langsam der erhitzten sauren wäßrigen Phase unter Mischung hinzu gegeben, um die disperse Phase in dem Vehikel gleichmäßig zu verteilen. (Die Wasserlöslichkeit des Polyethylenglycols trägt möglicherweise dieses in das Dispersionsmittel, dies ist aber für die Erfindung nicht wichtig, und Weichmacher, welche hydrophober sind und somit mit den Alkylketten der quartären Ammoniumverbindung assoziiert bleiben, sollen auch in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.) Nach dem der weich machende aktive Inhaltsstoff durch und durch dispergiert ist, wird ein Teil des Calciumchlorids hinzu gegeben (als eine 2,5% Lösung), intermittierend unter Mischung, um eine anfängliche Viskositätsreduktion zu schaffen. Der Stabilisierer wird dann langsam zu dem Gemisch unter kontinuierlicher Rührung hinzu gegeben.

Schließlich wird der Rest des Calciumchlorids (als 25% Lösung) unter kontinuierlicher Mischung hinzu gegeben. Zusammensetzung 1

Komponente	Konzentration
Dispersionsmittel
Wasser	QS bis 100%
Elektrolyt	0,6%
Antischaum	0,2%
Zweischichtspalter, ,	1,0%
Salzsäure	0,04%
Plastifizierer	19%
Stabilisator	0,5%
Disperse Phase
Weich machender aktiver Inhaltsstoff%	40,0%

Die resultierende chemische weich machende Zusammensetzung ist eine milchige, gering viskose Dispersion, die für die Aufbringung auf Zellulosestrukturen, wie dies unten beschrieben wird, geeignet ist, um eine erwünschte taktile Weichheit solchen Strukturen zu verleihen. Sie zeigt eine scherentzähende Nicht-Newton'sche Viskosität. In geeigneter Weise hat die Zusammensetzung eine Viskosität von weniger als etwa 1000 Centipoise (cp), gemessen bei 25°C und eine Scherrate von 100 sec^–1 unter Verwendung des in dem unten stehenden Abschnitt Testverfahren beschriebenen Verfahrens. Vorzugsweise hat die Zusammensetzung eine Viskosität von weniger als etwa 500 cp. Ganz bevorzugt ist die Viskosität geringer als etwa 300 cp.
Die chemische Zusammensetzung ist als eine Flüssigkeit leicht zu handhaben und kann von der Stelle der Herstellung zur Stelle der Benutzung leicht versandt versandt werden, da sie eine relativ hohe Konzentration des aktiven Inhaltsstoffes hat. An der Stelle der Benutzung ist es angenehm, das Konzentrat auf eine Benutzungskonzentration zu verdünnen. Dieser Verdünnungsschritt ist notwendig, um eine richtige Dosierung des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in dem Papier machenden Prozeß zu erlauben. Das heißt, in einem im Handel üblichen Papier machenden Prozeß wird eine relativ große Menge einer Dispersion mit einer geringen Konzentration des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in einen geeigneten Prozeßstrom dosiert abgegeben. Es wird zu erkennen sein, daß die Benutzungskonzentraion abhängt von mehreren Faktoren, einschließlich: Prozeßfähigkeit für den Dosierungsschritt, die gewünschte Zugabe des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes, die Durchsatzsätze der verschiedenen Prozeßströme und andere Faktoren, wie dies von den Fachleuten des Standes der Technik erkannt werden wird. Ein geeigneter Bereich von Benutzungskonzentrationen hat sich zwischen etwa 5% und etwa 10% herausgestellt, wobei die Konzentration als Gewichtsprozent des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes ausgedrückt wird. Vorzugsweise beträgt die Benutzungskonzentration zwischen etwa 0,5% und etwa 5%, ganz bevorzugt zwischen etwa 0,5% und etwa 2%. Eine besonders bevorzugte Benutzungskonzentration ist etwa 1%.
Optionale chemische Additive
Weitere Materialien können dem wäßrigen, Papier machenden Faserstoff oder der embryonischen Bahn hinzu gegeben werden, um andere wünschenswerte Eigenschaften dem Produkt zu verleihen oder den Papier machenden Prozeß zu verbessern, solange sie mit der Chemie der weich machenden Zusammensetzung kompatibel sind und den Weichheits- oder Festigkeitscharakter der vorliegenden Erfindung nicht signifikant oder nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien sind ausdrücklich umfaßt, aber ihr Einschluß ist nicht abschließend erwähnt. Weitere Materialien können ebenso enthalten sein, solange sie die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht stören oder diesen entgegen wirken.
Es ist üblich, eine auf eine kationische Ladung vorspannende Spezies dem Papier machenden Prozeß hinzu zu geben, um das Zetapotential des wäßrigen Papier machenden Faserstoffs zu steuern, wenn dieser zu dem Papier machenden Prozeß zugeführt wird. Diese Materialien werden verwendet, weil die meisten Feststoffe in der Natur negative Oberflächenladungen haben, einschließlich der Oberflächen zelluloser Fasern und Feinstoffe und der meisten anorganischen Füllstoffe. Eine traditionell verwendete, eine kationische Ladung vorspannende Spezies ist Alaun. In dem jüngsten Stand der Technik wird die Ladungsvorspannung durch Verwendung von kationischen synthetischen Polymeren von relativ geringem Molekulargewicht durchgeführt, die ein Molekulargewicht von nicht mehr als etwa 500.000 und vorzugsweise nicht mehr als etwa 200.000 und sogar etwa 100.000 haben. Die Ladungsdichten solcher kationischer synthetischer Polymere mit geringem Molekulargewicht sind relativ hoch. Diese Ladungsdichten reichen von etwa 4 bis etwa 8 Äquivalenten eines kationischen Stickstoffs pro Kilogramm Polymer. Ein beispielhaftes Material ist Cypro 514®, ein Produkt der Cytec, Inc. aus Stamford; CT. Die Verwendung solcher Materialien ist ausdrücklich zugelassen innerhalb der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung.
Die Verwendung von Mikroteilchen mit hohem Oberflächenbereich und hoher anionischer Ladung für die Zwecke einer Verbesserung der Bildung, Drainage, der Festigkeit und Retention ist im Stand der Technik gelehrt. Siehe z. B. US-A-5,221,435, veröffentlicht für Smith am 22. Juni 1993. Übliche Materialien für diesen Zweck sind Silicakolloid oder Bentonidton. Der Einbau solcher Materialien ist ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
Falls eine dauerhafte Naßfestigkeit erwünscht ist, kann die Gruppe von Chemikalien: einschließlich Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadiengitter; ungelöster Polyvinylalkohol; Urea-Formaldehyd; Polyethylenimin; Chitosampolymere und Mischungen davon, dem Papier machenden Faserstoff oder der embryonischen Bahn hinzu gegeben werden. Bevorzugte Harze sind kationische naßfeste Harze, wie Polyamid-Epichlorhydrinharze. Geeignete Typen solcher Harze sind beschrieben in US-A-3,700,623, veröffentlicht am 24. Oktober 1972 und US-A-3,772,076, veröffentlicht am 13. November 1973, beide für Keim. Eine wirtschaftliche Quelle nützlicher Polyamid-Epichlorhydrinharze ist Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware, welche ein solches Harz unter der Marke Kymene 557H® vermarktet.
Viele Papierprodukte müssen eine begrenzte Festigkeit haben, wenn sie naß sind, und zwar wegen des Erfordernisses, diese durch Toiletten in Abwasser- oder Faulsysteme zu entsorgen. Falls diesen Produkten eine Naßfestigkeit verliehen wird, wird eine flüchtige Naßfestigkeit, gekennzeichnet durch eine Zersetzung eines Teils oder der Gesamtheit der anfänglichen Festigkeit beim Aufenthalt in Wasser, bevorzugt. Falls eine flüchtige Naßfestigkeit erwünscht ist, können die Bindermaterialien aus der Gruppe bestehend aus Dialdehydstärke oder anderen Harzen mit Aldehydfunktionalität gewählt werden, wie Co-Bond 1000®, angeboten durch National Starch and Chemical Company aus Scarborough, ME; Parez 750®, angeboten durch Cytec aus Stamford, CT; und das Harz, das beschrieben ist in US-A-4,981,557, veröffentlicht am 01. Januar 1991 für Bjorkquist, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, und anderen solcher Harze mit den Zersetzungseigenschaften, die oben beschrieben wurden, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
Falls eine verbesserte Absorptionsfähigkeit benötigt wird, können grenzflächenaktive Stoffe verwendet werden, um die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung zu behandeln. Der Anteil eines grenzflächenaktiven Stoffes, falls verwendet, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.% bis etwa 2,0 Gew.%, basierend dem Trockenfasergewicht der Tissuebahn. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische grenzflächenaktive Stoffe umfassen lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzensulfonate. Beispielhafte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe umfassen Alkylglycoside, einschließlich Alkylglycosidester, wie Crodesta SL-40®, welches erhältlich ist von Croda, Inc. (New York, NY); Alkylglycosidester, wie sie beschrieben sind in US-A-4,011,389, veröffentlicht für Langdon et al. 08. März 1977; und alkylpolyethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, erhältlich von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) und IGEPAL RC-5200, erhältlich von Rohne Poulenc Corporation, (Canbury, NJ). Alternativ können kationische weich machende aktive Inhaltsstoffe mit einem hohen Grad an ungesättigten (Mono- und/oder Poly) und/oder verzweigten Alkylgruppen die Absorptionsfähigkeit stark verbessern.
Die Zellulosestruktur der vorliegenden Erfindung können auch andere Typen chemischer Weichmacher enthalten. Zum Beispiel umfaßt eine andere Klasse der bei der Papierherstellung hinzu gegebenen chemischen weich machenden Mittel die allgemein bekannten organoreaktiven Polydimethylsiloxan-Inhaltsstoffe, einschließlich der am meisten bevorzugten aminofunktionalen Polydimethylsiloxane.
Füllmaterialien können auch in die Tissuepapiere der vorliegenden Erfindung eingebaut sein. US-A-5,611,890, veröffentlicht für Vinson et al. am 18. März 1997 offenbart gefüllte Tissuepapierprodukte, die als Substrate für die vorliegende Erfindung akzeptabel sind.
Die obigen Auflistungen optionaler chemischer Additive sollen nur beispielhafter Natur sein und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken.
Zugabeverfahren
Faserstoffpräparierung
Ein weiterer Einblick in die Präparationsverfahren für den wäßrigen Papier machenden Zellstoff kann durch Bezugnahme auf 2 gegeben werden, welche eine schematische Darstellung ist, die eine Präparierung des wäßrigen Papier machenden Zellstoffs für den Papier machenden Kreppvorgang zeigt, der ein Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt. Die folgende Diskussion bezieht sich auf 2:
Ein Vorratsbehälter 8 ist ein Depot für die gering viskose chemische weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Ein Rohr 9 liefert Verdünnungswasser zum Verringern der Konzentration des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes auf eine geeignete Benutzungskonzentration. Eine Pumpe 10 wirkt dahin gehend, die verdünnte Bläschendispersion des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes zu befördern. Die Dispersion wird optional in einem Mischer 12 konditioniert, um die Bildung der Bläschen zu unterstützen. Die sich ergebende Dispersion 13 wird zu einem Punkt befördert, an welchen diese mit einer wäßrigen Dispersion aus raffinierten, relativ lang faserigen Papier machenden Fasern gemischt wird.
Noch auf 2 Bezug nehmend ist ein Vorratsbehälter 1 zum Stufentrennen eines wäßrigen Breies relativ langer Papier machender Fasern vorgesehen. Der Brei wird mit Hilfe einer Pumpe 2 und optional durch einen Refiner 3 hindurch befördert, um das Festigkeitspotential der langen Papier machenden Fasern vollständig zu entwickeln. Ein Rohr 27, das zwischen der Pumpe 2 und dem Refiner 3 positioniert ist, kann verwendet werden, einen kationischen Entbinder, falls dies erwünscht ist, hinzu zu geben, um die geladenen Feinstoffe zu kompensieren, so daß die Benutzung weiterer Materialien, die an späteren Stufen in dem Prozeß hinzu gegeben werden, minimiert werden kann. Bedarfsweise befördert ein Additivrohr 4 ein Harz, um eine Naß- oder Trockenfestigkeit bereit in dem fertigen Produkt bereit zu stellen. Der Brei wird dann weiter in dem Mischer 5 konditioniert, um die Absorption des Harzes zu unterstützen. Nach dem Mischen mit der Bläschendispersion des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes 13 wird diese zu dem wäßrigen Papier machenden Brei 17, der auf den relativ langen Fasern basiert. Optional kann der Breit in dem Mischer 25 konditioniert werden, um die Absorption des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes zu unterstützen. Der in geeigneter Weise konditionierte Brei wird dann mit weißem Wasser 7 in einer Fächerpumpe 6 verdünnt, so daß ein lang verdünnter Papier machender Faserbrei 29 gebildet wird. Ein Rohr 20 gibt ein kationisches Flockungsmittel dem Brei 29 hinzu, wodurch ein geflockter, relativ lang faseriger Brei 22 erzeugt wird.
Noch auf 2 Bezug nehmend entspringt ein Papier machender Brei mit relativ kurzen Fasern aus einem Depot 11, aus welchem dieses durch ein Rohr 49 mit Hilfe einer Pumpe 14 durch einen Refiner 15 hindurch befördert wird, wo es zu einem raffinierten Brei aus relativ kurzen Papier machenden Fasern 16 wird. Weißes Wasser 7 wird mit dem Brei 16 in einer Fächerpumpe 18 gemischt, wobei der Brei an dieser Stelle zu einem verdünnten, wäßrigen, Papier machenden Brei 19 wird. Das Rohr 21 leitet ein kationisches Flockungsmittel in den Breit 19, wonach der Brei zu einem geflockten, wäßrigen, relativ kurzfaserigen Papier machenden Brei 23 wird.
In einer Ausführungsform eines Papier machenden Verfahrens wird der auf geflockten, relativ kurzen Fasern basierende wäßrige Papier machende Brei 23 zu dem in 1 dargestellten Krepppapierverfahren gelenkt und wird in zwei in etwa gleiche Ströme unterteilt, welche dann in Stofflauflaufkammern 82 und 83 gelenkt werden, um dann schließlich zu einer Yankee-abseitigen Schicht 75 bzw. zu einer Yankee-seitigen Schicht 71 des starken, weichen, gekreppten Tissuepapiers zu werden. Ebenso wird der wäßrige, geflockte, relativ langfaserige Papier machende Brei 22, auf 2 Bezug nehmend, vorzugsweise in einen Stoffauflaufkasten 82b gelenkt, um dann schließlich zur Zentrumsschicht 73 des starken, weichen, gekreppten Tissuepapiers zu werden.
Das Krepppapier-Herstellungsverfahren
1 ist eine schematische Darstellung, welche einen Krepppapierprozeß zum Herstellen eines starken, weichen gekreppten Tissuepapiers darstellt. Diese bevorzugten Ausführungsformen werden in der folgenden Diskussion beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf 1. 1 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer bevorzugten Papiermachermaschine 80 zum Herstellen eines Papiers gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 umfaßt die Papiermachermaschine 80 einen geschichteten Stoffauflaufkasten 81 mit einer oberen Kammer, einer mittleren Kammer 82b und einer unteren Kammer 83, einem Scheibendach 84 und einem Fourdrinierdraht 85, welcher über und um eine Brustrolle 86 herum gelegt ist, einen Deflektor 90, Vakuum-Saugkästen 91, eine Gautschrolle 92 und eine Mehrzahl von Drehrollen 94. Im Betrieb wird ein Papier machender Faserstoff durch die obere Kammer 82 hindurch gepumpt, wird ein zweiter Papier machender Faserstoff durch die zentrale Kammer 82b hindurch gepumpt, während ein dritter Faserstoff durch die Bodenkammer 83 hindurch gepumpt wird, und sie werden dann aus dem Scheibendach 84 in einer über- und untereinander liegenden Beziehung auf einen Fourdrinier-Draht 85 abgegeben, um darauf eine embryonische Bahn 88 mit Schichten 88a und 88b und 88c zu bilden. Eine Entwässerung erfolgt durch den Fourdrinier-Draht 85 hindurch und wird durch den Deflektor 90 und durch Vakuumkästen 91 unterstützt. Wenn der Fourdrinier-Draht in der Richtung zurück läuft, die durch den Pfeil angegeben ist, reinigen Brausen 95 diesen, bevor dieser einen weiten Weg über die Brustrolle 86 hinweg beginnt. An einer Bahnüberführungszone 93 wird die embryonische Bahn 88 zu einem foraminösen Trägerstoff 96 überführt, und zwar durch die Wirkung eines Vakuum-Übertragungskastens 97. Der Trägerstoff 86 trägt die Bahn von der Übertragungszone 93 über den Vakuum-Entwässerungskasten 98, durch die Durchblas-Vortrockner 100 hindurch und über zwei Drehrollen 101 hinweg, wonach die Bahn auf einen Yankee-Trockner 108 überführt wird, und zwar durch die Wirkung einer Druckwalze 102. Der Trägerstoff 96 wird dann gereinigt und entwässert, wenn dieser seine Schleife beendet, indem dieser über die Drehrollen 101, die Brausen 103 und den Vakuum-Entwässungskasten 105 hinweg und herum läuft. Die vorgetrocknete Papierbahn wird an der zylindrischen Oberfläche des Yankee-Trockners 108 haftend festgelegt, unterstützt durch ein durch einen Sprühapplikator 109 aufgebrachtes Haftmittel. Der Trocknungsvorgang wird auf dem dampferhitzten Yankee-Trockner 108 und durch heiße Luft, welche erhitzt ist und durch bekannte Mittel durch eine Trocknungshaube 110 hindurch zirkuliert, beendet. Die Bahn wird dann trocken von dem Yankee-Trockner 108 mit einer Abstreichklinge 111 gekreppt, wonach sie als Papierlage 70 bezeichnet wird, mit einer Yankee-seitigen Schicht 71, einer zentralen Schicht 73 und einer Yankee-abseitigen Schicht 75. Die Papierlage 70 gelangt dann zwischen Kalandrierwalzen 112 und 113, um einen umfänglichen Bereich einer Spule 115 herum und wird in eine Rolle 116 auf einen Kern 117 aufgewickelt, der auf einem Schaft 118 angeordnet ist.
Noch auf 1 Bezug nehmend, ist der Ursprung der Yankee-seitigen Schicht 71 der Papierlage 70 der durch die Bodenkammer 83 des Stoffauflaufkastens 81 hindurch gepumpte Faserstoff, der direkt auf den Fourdrinier-Draht 85 aufgebracht wird, woraufhin dieser zur Schicht 88c der embryonischen Bahn 88 wird. Der Ursprung der zentralen Schicht 73 der Papierlage 70 ist der Zellstoff, der durch die Kammer 82.5 des Stoffauflaufkastens 81 abgegeben wird und welcher die Schicht 88b auf der Oberseite der Schicht 88c bildet. Der Ursprung der Yankee-abseitigen Schicht 75 der Papierlage 70 ist der Zellstoff, der durch die obere Kammer 82 des Stoffauflaufkastens 81 abgegeben wird und der die Schicht 88a auf der Oberseite der Schicht 88b der embryonischen Bahn 88 bildet. Obwohl 1 die Papierma schine 80 so zeigt, daß sie einen Stoffauflaufkasten 81 aufweist, der so ausgebildet ist, daß er eine dreischichtige Bahn bildet, kann der Stoffauflaufkasten 81 alternativ so ausgebildet sein, daß er ungeschichtete, zweischichtige oder mehrschichtige Bahnen bildet.
Ferner muß im Hinblick auf die Herstellung der Papierlage 70, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, auf der Papier machenden Maschine 80 in 1 der Fourdrinier-Draht 85 feinmaschig sein, mit relativ kleinen Überbrückungen im Hinblick auf die mittleren Längen der den kurzfaserigen Faserstoff bildenden Fasern, so daß eine gute Bildung auftritt; und der foraminöse Trägerstoff 96 sollte feinmaschig sein, mit relativ kleinen Öffnungsweiten, im Hinblick auf die mittleren Längen der den lang faserigen Zellstoff bildenden Fasern, um ein Bauschen der Stoffseite der embryonischen Bahn in die interfilamentaren Räume des Stoffes 96 hinein zu vermeiden. Die Papierbahn wird vorzugsweise auch im Hinblick auf die Verfahrensbedingungen für die Herstellung der beispielhaften Papierlage 70 auf etwa 80% Faserkonsistenz, noch bevorzugter auf etwa 95% Faserkonsistenz vor dem Kreppen getrocknet.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf gekrepptes Tissuepapier im Allgemeinen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, ein herkömmliches, filzgepreßtes, gekrepptes Tissuepapier; ein hoch bauschiges, musterverdichtetes, gekrepptes Tissuepapier; und ein hoch bauschiges, nicht kompaktiertes, gekrepptes Tissuepapier. Der Fachmann wird auch erkennen, daß die oben beschriebenen Verfahrensschritte beispielhaft sind und daß andere Verfahren auch in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen. Zum Beispiel kann ein homogener Faserstoff vorgesehen sein, in welchem der Faserstoff irgendein gewünschtes Gemisch aus langen und kurzen Papier machenden Fasern umfassen kann, die mit einer Bläschendispersion eines chemisch weich machenden aktiven Inhaltsstoffes unter Verwendung der Verfahrensschritte behandelt wurde, die denjenigen, die oben beschrieben wurde, ähnlich sind. Verfahren, welche Tissuestrukturen bereit stellen, die zwei Schichten aufweisen, wie diejenigen die in den Beispielen 3 und 4 gezeigt sind, liegen auch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
BEISPIELE
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Präparierung einer bevorzugten Ausführungsform der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung.
Materialien, die bei der Präparierung des chemischen weich machenden Gemisches verwendet werden, sind:

1. eine quartäre Ammoniumverbindung basierend auf einem partiell hydrierten Tallowdiesterchlorid, vorgemischt mit Polyethylenglycol 400 und einem nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoff auf der Basis eines ethoxylierten Fettalkohols. Das Vorgemisch besteht aus etwa 69% quartärer Ammoniumverbindung (Adogen SDMC-Typ von Witco incorporated) 29% PEG 400 (erhältlich von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ) und 2% nicht ionisierendem grenzflächenaktiven Stoff (erhältlich von Shell Chemical aus Husteon, TX als Neodol 91-8). Das Gemisch ist erhältlich von Witco als DXP-5429-14.
2. Calciumchloridpellets: von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ.
3. Polydimethylsiloxan: 10% aktive Emulsion (DC2310) von Dow Corning aus Midland, MI.
4. Salzsäure (25% Lösung) von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ.
5. Stabilisierer HOE S 4060 von Clariant Corp., Charlotte, NC.

Diese Materialien werden wie folgt präpariert, um eine weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu bilden.

Die chemische weich machende Zusammensetzung wird präpariert, indem zuerst die benötigte Menge von Wasser auf etwa 75°C erhitzt wird. Die Salzsäure und das Polydimethylsiloxan werden dann zu dem erhitzten Wasser hinzu gegeben. Der pH-Wert des Wasservorgemisches beträgt etwa 4. Das Vorgemisch der quartären Verbindung, des PEG 400 und des nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffes wird dann auf etwa 65°C erhitzt und dosiert in das Wasservorgemisch unter Rührung abgegeben, bis das Gemisch vollständig homogen ist. Etwa die Hälfte des Calciumchlorids wird als eine 2,5% Lösung in Wasser unter kontinuierlichem Rühren hinzu gegeben. Der Stabilisierer wird dann unter kontinuierlicher Mischung hinzu gegeben. Die abschließende Viskositätsreduktion wird erreicht, indem der Rest des Calciumchlorids (als eine 25% Lösung) unter kontinuierlichem Mischen hinzu gegeben wird. Die Komponenten werden in einem Verhältnis vermengt, das ausreicht, eine Zusammensetzung zu schaffen, welche die folgenden geeigneten Konzentrationen jedes der Inhaltsstoffe aufweist:

40,1%	quartäre Ammoniumverbindung auf der Basis partiell hydrierten Tallowdiesterchlorids
QS	Wasser
17,2%	PEG 400
1,1%	Neodol 91-8
0,6%	CaCl₂
0,5%	Stabilisierer
0,02%	Polydimethylsiloxan
0,02%	HCl

Nach dem Abkühlen und der Hinzugabe von Frischwasser hat die Zusammensetzung eine Viskosität von etwa 300 Centipoise, gemessen bei 25°C und eine Scher rate von 100 sec^–1 unter Verwendung des im Abschnitt Testverfahren beschriebenen Verfahrens.
Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt den Effekt der nicht ionisierenden chemischen grenzflächenaktiven Zusammensetzung an einer Schlüsselzusammensetzung in Bezug auf weich machende Eigenschaft/Viskosität. Die chemischen weich machenden Zusammensetzungen werden hergestellt, indem zuerst eine Hauptcharge präpariert wird, die alle der Inhaltsstoffe der weich machenden Zusammensetzung mit Ausnahme eines Zweischichtspalters enthält. Die Formel für die Zusammensetzung ist in Tabelle 1 gegeben. Tabelle 1

Komponente	Konzentration (%)
quartäres Ammonium basierend auf teilweise hydriertem Tallowdiesterchlorid	41
Wasser	39
PEG 400	19
CaCl₂	0,6
Stabilisierer	0,5
Polydimethylsiloxan	0,02
HCl	0,02

Weich machende Testzusammensetzungen werden dann präpariert, indem potentielle Zweischichtspalter mit der Hauptcharge in Anteilen von 1%, 2%, 3% und 4% vermengt werden. Die Viskosität jedes der weich machenden Testzusammensetzungen wird gemessen entsprechend dem im unten stehenden Abschnitt Testverfahren beschriebenen Verfahren. Die Viskosität der Hauptcharge wird auch gemessen. Tabelle 2 listet die Testmaterialien auf, ihre HLB-Werte (ein Maß der emulgierenden Wirksamkeit) und die Viskosität für jede der hergestellten Zusammensetzungen.
Tabelle 2
Wie zu sehen ist, verringert jedes dieser Materialien wesentlich die Viskosität der Dispersion auf weniger als derjenigen der Dispersion ohne das Material.
BEISPIEL 3
Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen Papier machenden Trocknungstechnik darzustellen, mit der ein weiches und absorbierendes Tissuepapier mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung des Standes der Technik hergestellt wird, welche ein Vorgemisch aus Di(hydriertem)Tallwodimethylammoniummethylsulfat (DHTDMAMS) und einem Polyoxyethylenglycol 400 (PEG-400) in festem Zustand und einem naßfesten Additivharz umfaßt.
Eine S-Wicklung-Doppelsiebblatt-Papiermachermaschine im Pilotmaßstab wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Zuerst wird die im Wesentlichen wasserfreie, selbst emulgierfähige chemische Weichmacherzusammensetzung gemäß dem US-A-5,474,689 präpariert, in welchem ein homogenes Vorgemisch aus DHTDMAMS und PEG-400 in festem Zustand in einem konditionierten Wassertank (Temperatur etwa 66°C) dispergiert wird, um eine Bläschendispersion im submikroskopischen Bereich zu bilden.
Zweitens wird ein 3 Gew.% wäßriger Brei eines Deinked Market Pulp (DMP) in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der DMP-Brei wird sanft raffiniert und eine 0,25% Lösung des naßfesten Harzes (das heißt, Kymene 557H ist erhältlich von Hercules aus Wilmington, DE) wird dem DMP-Vorratsrohr mit einer Konzentration von 0,32 kg/p (0,7 Pfund Harz/Tonne) (0,04%) gewichtsabhängig der Troc kenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des naßfesten Harzes an den DMP-Fasern wird durch eine Inline-Mischer verbessert. Das DHTDMAMS in Form eines chemischen Weichmachergemisches gemäß US-A-5,474,689 wird auch dem DMP-Vorratsrohr (bei einer Konzentration von 1 % weich machendem aktiven Inhaltsstoff) vor der Vorratspumpe aber nach dem naßfesten Harz, mit einer Konzentration von etwa 1,13 kg/t (2,5 Pfund/Tonne) (0,125%) gewichtsabhängig von den Trockenfasern hinzu gegeben. Die Adsorption des chemischen Weichmachergemisches an die DMP-Fasern kann durch einen Inline-Mischer verbessert werden. Der DMP-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Drittens wird ein 3 Gew.% wäßriger Brei aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der Eukalyptusbrei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Fächerpumpe verdünnt.
Die Breie des DMP und des Eukalyptus werden in einen mehrkanaligen Stoffauflaufkasten gelenkt, der in geeigneter Weise mit Schichtungsflügeln ausgestattet ist, um die Ströme als separate Schichten bis zur Abgabe auf einen sich bewegenden S-Wicklungs-Doppelsieb aufrecht zu erhalten. Ein Dreikammer-Stoffauflaufkasten wird verwendet. Der Eukalyptusbrei, der einen ausreichenden Feststofffluß enthält, um 34% des Trockengewichts des ultimativen Papiers zu erhalten, wird zu den Kammern gelenkt, die zu dem Formungssieb führen, während der DMP-Brei mit einem ausreichenden Feststofffluß, um 66% des Trockengewichts des ultimativen Papiers zu erhalten, zu den restlichen zwei Kammern gelenkt wird. Die DMP- und Eukalyptusbreie werden an der Ausgabe des Stoffauflaufkastens zu einem Kompositbrei kombiniert.
Der Kompositbrei wird auf dem sich bewegenden S-Wicklungs-Doppelsiebblattbildner ausgegeben und wird entwässert. Die Entwässerung wird durch eine Deflektor und durch Vakuumkästen unterstützt.
Die embryonische nasse Bahn wird von dem S-Wicklungs-Doppelsiebblattbildner bei einer Faserkonsistenz von etwa 15% an der Übertragungsstelle auf ein Trocknungsgewebe überführt. Ein geeignetes Trocknungsgewebe ist ein eine Nadelfilzmasse mit einem dreischichten Basisgewebe, wie sie verfügbar ist von Albany International aus Albany, NY aus TTRIOVENT. Eine weitere Entwässerung wird durch eine vakuumunterstützte Drainage herbei geführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat.
Die halb trockene Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel angehaftet, welches eine Mischung aus Polyvinylalkohol und einem auf Polyamid basierenden Harz umfaßt. Das Krepphaftmittel wird an die Yankee-Oberfläche mit einem Durchsatz von 0,125% Haftmittel-Feststoffen geliefert, basierend auf dem Trockengewicht der Bahn.
Die Faserkonsistenz wird auf etwa 96% erhöht, bevor die Bahn von dem Yankee-Trockner mit einer Abstreifklinge trocken gekreppt wird.
Die Abstreifklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 20 Grad und ist in Bezug zu dem Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Auftreffwinkel von etwa 7& Grad gebildet wird.
Der prozentuale Krepp wird auf etwa 21–25 eingestellt, indem der Yankee-Trockner mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 305 Meter pro Minute) betrieben wird, während die trockene Bahn bei einer Geschwindigkeit von etwa 77 fpm (235 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt wird.
Das Tissuepapier hat ein Basisgewicht von etwa 10 Pfund (3000 ft² (16 Gramm/m²), enthält etwa 0,1% des im Wesentlichen wasserfreien, selbst emulgierfähigen chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,1% des naßfesten Harzes. Es ist wichtig, daß das resultierende Tissuepapier weich ist, absorbierend ist und für die Verwendung als Gesichts- und/oder Toilettentissues geeignet ist.
BEISPIEL 4
Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren unter Verwendung einer herkömmlichen Papier machenden Trocknungstechnik darzustellen, um ein weiches und absorbierendes Tissuepapier herzustellen, das mit einer gering viskosen chemischen Weichmacherzusammensetzung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung und mit einem naßfesten Harz präpariert wurde.
Die Herstellung des Faserstoffes ist im Wesentlichen die gleiche, wie diejenige, die in Beispiel 1 verwendet wurde, die einzige Ausnahme ist, daß eine 2,5% Dispersion des chemischen Weichmachergemisches aus Beispiel 1 anstatt der chemischen weich machenden Zusammensetzung des Standes der Technik verwendet wurde.
Die separaten Faserstoffe wurden zu einem Stoffauflaufkasten geführt, auf einem Doppelsiebblattbildner abgeschieden und im Wesentlichen in der gleichen Weise getrocknet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, um eine getrocknete Tissuebahn zu bilden.
Die Tissuebahn hat ein Basisgewicht von etwa 10 Pfund/3000 ft² (16 Gramm/m²), enthält etwa 0,05% des im Wesentlichen wasserfreien, selbst emulgierfähigen chemischen Weichmachergemisches und etwa 0,1% des naßfesten Harzes. Es ist wichtig, daß das sich ergebende Tissuepapier weich, absorbierend ist und für die Verwendung als Gesichts- oder Toilettentissues geeignet ist.
Beispiel 5
Dieses Beispiel vergleicht die Eigenschaften der Tissuepapiere aus den Beispielen 3 und 4.
Wie zu sehen ist, haben die in den Beispielen 3 und 4 hergestellten Tissuepapiere im Wesentlichen die gleichen physikalischen Eigenschaften.
TESTVERFAHREN
Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes auf Zellulosefasern
Eine Analyse der Mengen der hier beschriebenen weich machenden aktiven Inhaltsstoffe, die auf Zellulosestrukturen zurück gehalten werden, kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, daß in dem anwendbaren Stand der Technik akzeptiert ist. Diese Verfahren sind beispielhaft und sollen nicht andere Verfahren ausschließen, welche für die Bestimmung von Anteilen spezieller Komponenten, die durch das Tissuepapier zurück gehalten werden, nützlich sind.
Das folgende Verfahren ist geeignet zum Bestimmen der Menge der bevorzugten quartären Ammoniumverbindungen (QAC), die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung abgeschieden werden. Ein standardmäßiger anionischer grenzflächenaktiver Stoff (Natriumdodecylsulfat – NaDDS) als Lösung, wird verwendet, um die QAC unter Verwendung eines Dimidiumbormid-Indikators zu titrieren.
Präparierung von Standardlösungen
Die folgenden Verfahren sind anwendbar für die Präparierung der Standardlösungen, die in diesen Titrationsverfahren verwendet werden.
Präparierung eines Dimidiumbromid-Indikators
In einem 1 Liter Meßkolben:

A) werden 500 ml destilliertes Wasser hinzu gegeben;
B) werden 40 ml Dimidiumbromid-Disulfinblau-Indikatorvorratslösung hinzu gegeben, erhältlich von Callard-Schlesinger Industies, Inc. aus Carle Place, NY;
C) werden 46 ml 5N H₂SO₄ hinzu gegeben.
D) Fülle den Kolben bis zur Markierung mit destilliertem Wasser und mische.

Präparierung der NaDDS-Lösung. In einen 1 Liter Meßkolben:

A) Wiege 0,1154 Gramm NaDDS ein, erhältlich von Aldrich Chemical Co. aus Milwaukee, WI als Natriumdodecylsulfat (ultrarein).
B) Fülle den Kolben bis zur Markierung mit destilliertem Wasser und mische dies, um eine 0,0004N Lösung zu bilden.

Verfahren

1 Auf einer Analysewaage wiege etwa 0,5 Gramm einer Probe der Zellulose-Faserstruktur ein. Zeichne das Probengewicht auf 0,1 mg Genauigkeit auf.
2. Lege die Probe in einen Glaszylinder mit einem Volumen von etwa 150 Millilitern, welcher einen magnetischen Sternrührer enthält. Unter Verwendung eines Meßzylinders gebe 20 ml Methylenchlorid hinzu.
3 In einer Abzugshaube lege den Zylinder auf eine Heizplatte, die auf geringe Wärme eingestellt ist. Bringe das Lösungsmittel voll zum Sieden, während gerührt wird und gebe unter Verwendung eines Meßzylinders 35 ml Dimidiumbromid-Indikatorlösgung hinzu.
4 Während des Rührens mit hoher Geschwindigkeit bringe das Methylenchlorid wieder voll zum Sieden. Stelle die Wärme ab, rühre aber die Probe weiter. Die QAC wird mit dem Indikator einen Komplex bilden und eine blau gefärbte Verbindung in der Methylenchloridschicht bilden.
5 Unter Verwendung einer 10 ml Burette titriere die Probe mit einer Lösung des anionischen grenzflächenaktiven Stoffes. Dies wird getan, indem ein Aliquot des Titriermittels hinzu gegeben wird und für 30 Sekunden schnell gerührt wird. Schalte die Rührplatte ab, erlaube der Schicht, sich abzutrennen und prüfe die Intensität der blauen Farbe. Falls die Farbe dunkelblau ist, gebe etwa 0,3 Milliliter des Titriermittels hinzu, rühre schnell für 30 Sekunden und schalte den Rührer ab. Prüfe wider die Intensität der blauen Farbe. Wiederhole dies, falls notwendig, mit weiteren 0,3 Millilitern. Wenn die blaue Farbe beginnt, sehr schwach zu werden, gebe das Titriermittel tropfenweise zwischen den Rührvorgängen hinzu. Der Endpunkt ist das erste Zeichen einer leicht Rosafarbe in der Methylenchloridschicht.
6 Zeichne das Volumen des verwendeten Titriermittels auf 0,05 ml Genauigkeit auf.
7 Berechne die Menge des QAC in dem Produkt unter Verwendung der Gleichung:

In welcher X eine Lehrkorrektur ist, die durch Titrieren einer Probe ohne die QAC der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Y ist das Gewicht im Milligramm des QAC, welches 1,00 Milliliter NaDDS titriert. (z. B. Y = 0,254 für ein besonders bevorzugtes QAC, das heißt, Diesterdi(Touchhydrieries)Tallowdimethylammoniumchlorid).
Dichte
Die Dichte einer Zellulosestruktur (z. B. Papier), sowie der Ausdruck "Dichte" hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet als das Basisgewicht des Papiers, geteilt durch die Stärke, wobei die geeigneten Einheits-Umwandlungen hier mit berücksichtigt sind. Die Stärke des Papiers, wie hier verwendet, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer Kompressionslast von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt wird.
Festigkeit von Tissuepapieren
Trocken-Zugfestigkeit
Dieses Verfahren ist für die Verwendung an fertigen Papierprodukten, Rollenproben und nicht konvertierten Vorräten gedacht. Die Zugfestigkeit solcher Produkte kann an ein Inch breiten Streifen der Probe unter Verwendung eines Thwing-Albert Intelect II Standard-Zugtesters (Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA) bestimmt werden.
Probenkonditionierung und Präparierung
Vor dem Zugtestverfahren sollten die zu testenden Papierproben für wenigstens 15 Minuten bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert werden. Die Probenpräparierung und alle Aspekte des Zug-Testvorganges sollten innerhalb der Grenzen des Raumes bei konstanter Temperatur und Feuchtigkeit durchgeführt werden.
Für das fertige Produkt gilt, daß alle beschädigten Produkte weg geworfen werden. Als nächstes entferne 5 Streifen vier nutzbarer Einheiten (auch als Blätter bezeichnet) und stapele eines über das andere, um einen langen Stapel mit zwischen den Lagen zusammen fallenden Perforationen zu bilden. Identifiziere die Blätter 1 und 3 für Messungen des Zuges in Maschinenrichtung und identifiziere die Blätter 2 und 4 für Messungen des Zuges in Querrichtung. Als nächstes schneide durch die Perfo rationslinie unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einer Sicherheitsabschirmung von Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA), um vier separate Vorräte zu bilden. Stelle sicher, daß die Vorräte 1 und 3 den Testvorgang in Maschinenrichtung noch identisch sind und die Stapel 2 und 4 für den Testvorgang in Querrichtung identisch sind.
Schneide zwei 1'' breite Streifen in Maschinenrichtung aus den Stapeln 1 und 3. Schneide zwei 1'' breite Streifen in der Querrichtung aus den Stapeln 2 und 4. Es gibt nun vier 1'' breite Streifen für den Zugtestvorgang in Maschinenrichtung und vier 1'' breite Streifen für den Zugtestvorgang in Querrichtung. Für diese Fertigproduktproben sind alle acht 1'' breiten Streifen fünf nutzbare Einheiten (auch Blätter bezeichnet) dick.
Für Proben eines nicht konvertierten Vorrats und/oder von Rollen schneide eine 15'' × 15'' Probe, welche 8 Lagen dick ist, aus einer Region von Interesse der Probe, und zwar unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit Sicherheitsschirm von Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Stelle sicher, daß ein 15'' Schnitt parallel zur Maschinenrichtung verläuft, während der andere parallel zur Querrichtung verläuft. Stelle sicher, daß die Probe für wenigstens 2 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert wird. Die Probenpräparierung und alle Aspekte des Zugtestvorganges sollten auch innerhalb der Grenzen des Raumes mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Aus dieser vorkonditionierten 15'' × 15'' Probe, welche 8 Lagen dick ist, schneide vier Streifen 1'' × 7'' mit der langen 7'' Abmessung parallel verlaufend zur Maschinenrichtung. Notiere diese Probe als Rollenprobe oder Probe eines nicht konvertierten Vorrats in Maschinenrichtung. Schneide zusätzliche vier Streifen von 1'' × 7'' mit der langen 7'' Abmessung parallel verlaufend zur Querrichtung. Notiere diese Proben als Rollenprobe oder nicht konvertierte Vorratsprobe in Querrichtung. Stelle sicher, daß alle vorher gehenden Schnitte unter Verwendung eines Papierschneiders durchgeführt wurden (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit Sicherheitsschirm von Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Es gibt nun insgesamt acht Proben: vier 1'' × 7'' Streifen, welche 8 Lagen dick sind, wobei die 7'' Abmessung parallel zur Maschinenrichtung verläuft, und vier 1'' × 7'' Streifen, welche 8 Lagen dick sind, wobei die 7'' Abmessung parallel zur Querrichtung verläuft.
Betrieb des Zugtesters
Für die tatsächliche Messung der Zugfestigkeit verwende einen Thwing-Albert Intelect II Standard-Zugtester (Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia PA). Führe die flachseitigen Klammern in die Einheit ein und kalibriere den Tester gemäß den Anweisungen, die in der Betriebsanweisung des Thwing-Albert Intellect II gegeben werden. Stelle die Querkopfgeschwindigkeit des Instruments auf 4,00 in/min und die erste und die zweite Meßlänge auf 2,00 Inch ein. Die Bruchempfindlichkeit sollte eingestellt werden auf 20,0 Gramm, und die Probenbreite sollte eingestellt werden auf 1,00'' und die Probendicke auf 0,025''.
Eine Lastzelle wird derart ausgewählt daß der vorher gesagte Zug für die zu testende Probe zwischen 25% und 65% des Benutzungsbereichs liegt. Zum Beispiel kann eine 5000 Gramm Lastzelle für Proben mit einem vorher gesagten Zugbereich von 1250 Gramm (25% von 5000 Gramm) und 3750 Gramm (75% von 5000 Gramm) verwendet werden. Der Zugtester kann auch im 10%-Bereich mit der 5000 Gramm Lastzelle derart eingestellt werden, daß Proben mit vorher gesagten Zügen von 125 Gramm bis 375 Gramm getestet werden könnten.
Nehme einen der Zugstreifen und lege ein Ende desselben in eine Klammer des Zugtesters. Lege das andere Ende des Papierstreifens in die andere Klammer. Stelle sicher, daß die Längenabmessung des Streifens parallel zu den Seiten des Zugtesters verläuft. Stelle auch sicher, daß die Streifen nicht zu beiden Seiten der zwei Klammern herunter hängen. Zudem muß der Druck jeder der Klammern in vollem Kontakt zur Papierprobe sein.
Nach dem Einführen des Papierteststreifens in die zwei Klammern kann die Instrumentenspannung überwacht werden. Falls dies einen Wert von 5 Gramm oder mehr zeigt, ist die Probe zu stramm. Umgekehrt, wenn nach einer Zeitspanne von 2–3 Sekunden nach dem Start des Testes verläuft, ohne daß ein Wert aufgezeichnet wird, ist der Zugstreifen zu schlaff.
Starte den Zugtester, wie dies in dem Instrumentenhandbuch des Zugtesters beschrieben ist. Der Test ist beendet, nachdem der Querkopf automatisch in seiner Ausgangsposition zurück gekehrt ist. Lese die Zuglast in Einheiten von Gramm von der Instrumenskala oder der digitalen Anzeige ab und zeichne diese auf die nächste Einheit genau auf.
Falls der Reset-Zustand von dem Instrument nicht automatisch durchgeführt wird, führe die notwendige Einstellung durch, um die Instrumentenklammern in ihre Ausgangspositionen zu bringen. Führe den nächsten Papierstreifen in die zwei Klammern ein, wie dies oben beschrieben wurde, und nehme eine Zug-Ablesung in Einheiten von Gramm. Erhalte die Zug-Ablesungen von allen Papierteststreifen. Es sollte angemerkt werden, daß die Ablesungen unberücksichtigt bleiben sollten, falls der Streifen im Rand oder am Rand der Klammern beim Durchführen des Tests rutscht oder bricht.
Berechnungen
Für die vier Fertigproduktstreifen von 1'' in Maschinenrichtung summiere die 4 einzeln aufgezeichneten Zug-Ablesungen. Teile diese Summe durch die Zahl der getesteten Streifen. Diese Anzahl sollte normalerweise Vier sein. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Zugwerte durch die Anzahl nutzbarer Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise 5 sowohl für einlagige als auch für zweilagige Produkte.
Wiederhole diese Berechnung für die Fertigproduktstreifen in Querrichtung.
Für die Proben eines nicht konvertierten Vorrats oder einer Rolle, schneide in Maschinenrichtung, summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zug-Ablesungen. Teile die Summe durch die Anzahl der getesteten Streifen. Diese Anzahl sollte normalerweise 4 sein. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Zugwerte durch die Anzahl nutzbarer Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise Acht. Wiederhole diese Berechnung für die Papierstreifen der unkonvertierten Probe oder Spulenprobe in Querrichtung.
Alle Ergebnisse liegen in Einheiten von Gramm/Inch vor.
Für Zwecke dieser Beschreibung sollte die Zugfestigkeit in eine "spezifische gesamte Zugfestigkeit" konvertiert werden, die als die Summe der Zugfestigkeit, gemessen in der Maschinen- und in der Quermaschinenrichtung definiert ist, geteilt durch das Basisgewicht und korrigiert in Einheiten auf einen Wert in Meter.
Viskosität
Überblick

Die Viskosität wird gemessen bei einer Scherrate von 100 (s^–1) unter Verwendung eines Dreh-Viskosimeters. Die Proben werden einer linearen Streßabtastung ausgesetzt, welche einen Bereich von Spannungen beaufschlagt, jeweils mit einer konstanten Amplitude. Vorrichtung

Viskometer	dynamisches Stress-Rheometer Modell SR500, welches erhältlich ist von Rheometrics Scientific, Inc. aus Piscatawy, NJ.
Probenplatten	25 mm parallele isolierte Platten werden verwendet.

Einstellung

Spalt	0,5 mm
Probentemperatur	20°C
Probenvolumen	wenigstens 0,245 cm³
Anfängliche Scherspannung	10 Dyne/cm²
Endgültige Scherspannung	1.000 Dyne/cm²
Spannungszunahme	25 Dyne/cm² beaufschlagt alle 20 Sekunden

Verfahren
Lege die Probe auf die Probenplatte mit offenem Spalt.
Schließe den Spalt und betätige das Rheometer gemäß den Anweisungen des Herstellers, um die Viskosität als Funktion der Scherspannung zwischen der anfänglichen Scherspannung und der endgültigen Scherspannung unter Verwendung der oben definierten Spannungszunahme zu messen.
Ergebnisse und Berechnungen
Die resultierenden graphischen Darstellungen plotten eine logarithmische Scherrate (s^–1) auf der X-Achse, eine logarithmische Viskosität Poise (P) auf der linken Y-Achse und eine Spannung (Dyne/cm²) auf der rechten Y-Achse. Die Viskositäts werte werden bei einer Scherrate von 100 (s^–1) abgelesen. Die Werte für die Viskosität werden von P in Centipoise (cP) durch Multiplizieren mit 100 konvertiert.
Die Offenbarungen aller Patente, Patenanmeldungen (und von Patenten, welche daraus hervor gegangen sind, sowie irgendwelcher korrespondierender veröffentlichter ausländischer Patentanmeldungen) und von Veröffentlichungen, die in dieser Beschreibung erwähnt wurden, sind hier durch Bezugnahme mit aufgenommen. Es wird hier jedoch ausdrücklich angemerkt, daß keines der hier durch Bezugnahme mit aufgenommenen Dokumente die vorliegende Erfindung lehrt oder offenbart.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist für die Fachleute des Standes der Technik offensichtlich, daß weitere verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Erfindungsgedanken und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es ist deshalb beabsichtigt, in den angehängten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen, abzudecken.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines weichen Tissuepapierprodukts, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: a) Bereitstellen einer chemischen Weichmacherzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Weichmacherzusammensetzung umfaßt: – ein Vehikel; – einen weich machenden aktiven Inhaltsstoff, wobei der weich machende aktive Inhaltsstoff umfaßt eine Quartärammoniumverbindung; mit der Formel: (R₁)_4-m-N⁺-[R₂]_mX^– in welcher: m 1 bis 3 ist; jedes R₁ eine C₁-C₆ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; jedes R₂ eine C₁₄-C₂₂ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und X^– irgendein Weichmacher kompatibles Anion ist. – ein Elektrolyt; und – einen Zweischichtspalter; ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus: A. nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffen, die von gesättigten und/oder ungesättigten primären, sekundären und/oder verzweigten Amin-, Amid-, Aminoxid-Fettalkohol-, Fettsäure-, Alkylphenol- und/oder Alkylaryl-Carboxylsäure-Verbindungen abgeleitet werden, welche von etwa 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome in einer hydrophoben Kette haben, wobei wenigstens ein aktiver Wasserstoff der Verbindungen mit ≤ 50 Ethylenoxidanteilen ethoxyliert ist, um einen HLB-Wert von etwa 6 bis etwa 20 zu schaffen; vorzugsweise ist der Zweischichtspalter ein nicht ionisierender grenzflächenaktiver Stoff mit einem hydrophoben Anteil, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Fettalkoholen mit zwischen etwa 8 und etwa 18 Kohlenstoffatomen und Alkylphenolen mit zwischen etwa 8 und etwa 18 Kohlenstoffatomen, wobei der hydrophobe Anteil mit zwischen etwa 3 und etwa 15 Ethylenoxidanteilen ethoxyliert ist; B. nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffen mit umfangreichen Kopfgruppen ausgewählt aus: (i) grenzflächenaktiven Stoffen mit den Formeln:
in welchen Y'' = N oder O; und jedes R5 ausgewählt ist unabhängig von dem Folgenden: -H, -OH, -(CH₂)xCH₃, -O(OR²)_z-H, -OR¹, -OC(O)R¹, und -CH(CH₂-(OR²)_z-H)-CH₂-(OR²)_z-C(O)R¹, wobei x und R¹ wie oben definiert sind und 5 ≤ z, z' ist und z'' ≤ 20 ist; und (ii) grenzflächenaktiven Stoffen auf Polyhydroxy-Fettsäureamidbasis der Formel: R² -C(O)-N(R')-Z in welcher: jedes R¹ ein H, C₁-C₄ Hydrocarbyl, C₁-C₄ Alkocyalkyl oder Hydroxyalkyl ist; R² ein C₅-C₂₁ Hydrocarbylanteil ist; und jedes Z ein Polyhydroxyhydrocarbylanteil mit einer linearen Hydrocarbylkette mit wenigstens drei Hydroxylen ist, die direkt mit der Kette verbunden sind oder ein ethxyliertes Derivat davon ist; und C. kationischen grenzflächenaktiven Stoffen mit der Formel: {R¹m-X-[(R²-O)_z-H]_p}⁺ X^– in welcher R¹ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gesättigten oder ungesättigten, primären, sekundären oder verzweigten Ketten von Alkyl- oder Alkyl-Arylkohlenwasserstoffen ist; wobei die Kohlenwasserstoffkette von 6 bis etwa 22 Kohlenstoffatome hat; wobei jedes R² ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen oder Kombinationen der folgenden Gruppen: -(CH₂)_n- und/oder [CH(CH₃)CH₂]-; wobei Y ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: =N⁺-(A)_q; -(CH₂)_n-N⁺-(A)_q; -B-(CH₂)_n-N⁺-(A)₂; -(Phenyl)-N⁺-(A)_q, -(B-phenyl)-N⁺-(A)_q; wobei n von etwa 1 bis etwa 4 ist, wobei jedes A unabhängig ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen: H; C_1-5 Alkyl; R¹; -(R²O)_z-H; -(CH₂)_xCH₃; Phenyl und substituiertes Aryl; wobei 0 ≤ x ≤ etwa 3; und jedes B ausgewählt ist aus den folgenden Gruppen -O-; -NA-, NA₂; - C(O)O-; und -C(O)N(A)-; wobei R² wie vorstehend definiert ist; q = 1 oder 2 ist; m = 1; P = 1 oder 2 ist; das gesamte z pro Molekül von etwa 5 bis etwa 50 beträgt; und X^– ein Anion ist, welches mit Textilstoff-Weichmacheraktivstoffen und angehängten Inhaltsstoffen kompatibel ist. b) Verdünnen der chemischen weich machenden Zusammensetzung auf eine Benutzungskonzentration; c) Bereitstellen eines Breies aus Papier machenden Fasern; d) Behandeln des Breies der Papier machenden Fasern mit der verdünnten, weich machenden chemischen Zusammensetzung; e) Ablagern des behandelten Breies aus Papier machenden Fasern auf einem foraminösen Formungsdraht; und f) Entwässern des behandelten. Breies durch Drainage durch den foraminösen Formungsdraht hindurch, um eine embryonische Bahn zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, in welchem: a) der Brei aus Papier machenden Fasern separate Breie umfaßt, einen ersten Brei relativ kurzer Papier machender Fasern und einen zweiten Brei relativ langer Papier machender Fasern; b) wobei nur der zweite Brei mit der verdünnten chemischen weich machenden Zusammensetzung behandelt wird; und c) wobei der erste Brei auf dem foraminösen Textilstoff zwischen dem Draht und dem zweiten Brei abgelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem der weich machende aktive Inhaltsstoff zwischen 10% und 50% der Zusammensetzung, vorzugsweise zwischen 25% und 45% der Zusammensetzung umfaßt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, in welchem R₂ in dem weich machenden aktiven Inhaltsstoff die Formel hat: (CH₂)_n-Y-R₃ in welcher Y ist -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH-; n 0 bis 4 ist; vorzugsweise 2; und jedes R₃ eine C₁₃-C₂₁ Alkyl- oder Alkenylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; vorzugsweise ist R₃ ein C₁₅-C₁₇ Alkyl oder Alkenyl.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, in welchem die Zusammensetzung ferner ein Plastifiziermittel aufweist, wobei das Plastifiziermittel vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Mischungen davon.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, in welchem das Vehikel Wasser ist und das Elektrolyt ein Salz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chloridsalzen von Natrium, Kalzium und Magnesium.
Verfahren nach Anspruch 6, in welchem das Salz in einem Anteil zwischen etwa 0,1 Gew.% und etwa 20 Gew.% der Zusammensetzung vorhanden ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, in welchem der Zweischichtspalter in einem Anteil von zwischen etwa 2% und etwa 15% des Anteils des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes verwendet wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, in welchem die Benutzungskonzentration zwischen etwa 0,5% und etwa 10% beträgt, die Benutzungskonzentration vorzugsweise zwischen etwa 0,5% und etwa 5% beträgt, die Benutzungskonzentration ganz bevorzugt etwa 1% beträgt.