DE69912819T2

DE69912819T2 - Mehrschichtiges seidenpapier

Info

Publication number: DE69912819T2
Application number: DE69912819T
Authority: DE
Inventors: Douglas Kenneth VINSON; Dennis Paul TROKHAN; Monica Ho-Kleinwächter
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: AU780820B2; ES2209507T3; DE69912819D1; WO2000015907A1; ATE254214T1; JP2003535225A; AU5917099A; PE20001173A1; EP1112409B1; AR018207A1; EP1112409A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf mehrlagige weiche Tissuepapierprodukte; und insbesondere auf mehrlagige weiche Tissuepapierprodukte mit einer multiregionalen Papierstruktur, wobei auf die Oberfläche aufgebrachte chemische Weichmacher auf wenigstens eine der Regionen aufgebracht sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hygiene-Papiertissueprodukte sind weit verbreitet. Solche Gegenstände werden im Handel in Formaten angeboten, die für eine Vielfalt von Verwendungszwecken zugeschnitten sind, wie Gesichtstissues, Toilettentissues und absorbierende Handtücher.
Alle diese Hygieneprodukte teilen sich ein allgemeines Bedürfnis, nämlich berührungsweich zu sein. Die Weichheit ist ein komplexer taktiler Eindruck, der durch ein Produkt hervor gerufen wird, wenn es an der Haut gerieben. Der Zweck, weich zu sein, besteht darin, daß diese Produkte dazu verwendet werden können, die Haut zu reinigen, ohne diese zu reizen. Eine effektive Reinigung der Haut ist ein andauerndes persönliches Hygieneproblem für viele Menschen. Unangenehme Ausscheidungen von Urin, Menstruationsfluiden und Stuhlgangmaterial aus dem perinealen Bereich oder Hals-Nasen-Ohren-Schleim-Ausscheidungen treten nicht immer zu einem Zeitpunkt auf, der für jemanden passend ist, um eine gründliche Reinigung durchzuführen, mit Seife und großen Mengen Wasser zum Beispiel. Als Ersatz für eine gründliche Reinigung werden eine breite Vielfalt von Tissue- und Tuchprodukten angeboten, um bei der Aufgabe zu helfen, solche Ausscheidungen von der Haut zu entfernen und sie in hygienischer Weise entsorgen zu können. Es ist nicht überraschend, daß die Verwendung dieser Produkte nicht den Grad an Reinheit erreichen, der durch gründlichere Reinigungsverfahren erreicht werden kann und Her steller von Tissue- und Tuchprodukten strengen sich konstant an, ihre Produkte besser mit gründlichen Reinigungsverfahren konkurrieren zu lassen.
Unzulänglichkeiten in Tissueprodukten veranlassen z. B. viele, die Reinigung zu beenden, bevor die Haut vollständig gereinigt ist. Ein solches Verhalten wird hervorgerufen, durch die Rauhigkeit des Tissues, da ein fortgesetztes Reiben mit einem rauben Produkt die Haut scheuern und heftigen Schmerz erzeugen kann. Die Alternative, die Haut teilweise ungereinigt zu belassen, wird gewählt, obwohl dies häufig das Auftreten schlechter Gerüche hervorruft und ein Beschmutzen der Unterwäsche herbeiführen kann und mit der Zeit auch Hautreizungen verursachen kann. Erkrankungen des Anus, z. B. Hämorrhoiden, machen das perianale Gebiet extrem empfindlich und verlassen solche, die an solchen Erkrankungen leiden, durch das Bedürfnis, ihren Anus ohne Hervorrufen einer Reizung zu reinigen, besonders frustriert zu sein.
Demgemäß war die Herstellung weicher Tissue- und Tuchprodukte lange das Ziel der Ingenieure und Wissenschaftler, die sich der Erforschung zum Verbessern des Tissuepapiers gewidmet haben. Obwohl die Weichheit das höchste Attribut ist, welches den Wunsch nach und die Wirksamkeit von einem Tissuepapierprodukt beeinflußt, wurde das Erreichen derselben häufig auf Kosten der Leistungsfähigkeit verfolgt.
Es ist z. B. allgemein bekannt, daß es eine inverse Beziehung zwischen Weichheit von Tissuepapierprodukten und der Festigkeit solcher Produkte gibt. Die Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und seiner Bestandteilsbahnen, eine physische Integrität beizubehalten und sich einem Reißen, Bersten und Zerfleddern unter Benutzungsbedingungen zu widersetzen. Tissuepapierbahnen haben normalerweise eine moderate Festigkeit, hin zu dem Mindestmaß, das erforderlich ist, um die potentielle Weichheit zu maximieren.
Eine weiteres Gebiet, welches lange geopfert wurde, um die Weichheit zu maximieren, ist die Textur. Eine Tissuepapierbahn ist typischerweise seitenbetont aufgrund von Verfahren, die verwendet werden, um Papierprodukte herzustellen. Die Seitenbetontheit ist die Neigung einer Seite der Papierbahn, glatter zu sein als die andere Seite. Zum Beispiel wird in einem sogenannten Yankee- oder Trockenkreppverfahren durch Kontakt einer Seite des Flächengebildes mit dem Yankee-Trockner eine wesentliche Glättung erhalten. Analog haben in einem kreppfreien Verfahren die verschiedenen trocknenden Textilstoffe, mit welchem die Seiten der Bahn während der Herstellung in Kontakt kommen, verschiedene Eigenschaften; diese Unterschiede werden in den Oberflächen des sich ergebenden Produkts wiederholt. Die sich ergebende einseitig glatte und anderseitig texturierte Seite der Tissuepapierbahnen versetzen den Hersteller von Tissuepapierprodukten in ein Dilemma, wenn die Tissuepapierbahnen dazu verwendet werden, ein mehrlagiges Produkt zusammen zu bauen. Zum Beispiel ist in üblichen zweilagigen Tissueprodukten eine typische Praxis, die glattere Seite der einzelnen Tissuepapierbahnen in Richtung der nach außen gerichteten Oberfläche zu orientieren. Diese Orientierung wird gewählt, um die Weichheit durch Maximieren der Glätte des Tissuepapierprodukts zu maximieren. Die Glätte ist eine Eigenschaft, die von den Verbrauchern benutzt wird, um die relative Weichheit zu bestimmen, und ist ein taktil wahrnehmbarer Unterschied in der Textur (eine Verminderung der Textur erhöht die Glätte), die sich aus der dem Tissuepapier-Herstellungsverfahren inne wohnenden Natur ergibt. Die Fachleute des Standes der Technik werden erkennen, daß die wahrgenommene Verbesserung der Weichheit von einer Orientierung der glatteren Seite nach außen begleitet wird durch Opferung des Reinigungspotentials (oder wahrgenommenen Reingungspotentials) des Produkts, das durch rauhere Textur bereit gestellt werden würde (ein Beispiel für das Erkennen des Wertes der Textur beim Reinigen im Stand der Technik kann gefunden werden in US Patent 4,112,167, veröffentlicht für Dake et al. am 05. September 1978, welches Tissuestrukturen mit Oberflächendepressionen beschreibt, wobei die Struktur mit einem lipophilen Reinigungsemollienten in einer Menge von zwischen etwa 10 Prozent und etwa 150 Prozent des Tissuegewichts behandelt wird). Trotz der Opferung des Reinigungspotentials hat der Stand der Technik sich fortdauernd dafür entschieden, mehrlagige Produkte mit der glatten Seite nach außen zu konvertieren, weil mit einer Konvertierung der Produkte mit der rauheren Seite nach außen Schwächen in der Weichheit auftreten. So wäre es höchst wünschenswert, die Tissuepapierbahnen in mehrlagige Produkte zu konvertieren, so daß texturierte Oberflächen nach außen gerichtet sind, wenn die Weichheit beibehalten werden könnte.
Verschiedene Verfahren wurden durchgeführt, um die Weichheit von Tissuepapierbahnen zu erhöhen. Zum Beispiel war ein Gebiet, das in dieser Hinsicht ausgebeutet wurde, Zellulosfasermorphologien auszuwählen und zu modifizieren und Papierstrukturen herzustellen, die aus den verschiedenen verfügbaren Morphologien die optimalen Vorteile heraus holten. Die verwendbare Stand der Technik auf diesem Gebiet umfaßt: Vinson et al. in US Patent 5,228,954, veröffentlicht am 20. Juli 1993, Vinson in US Patent 5,405,499, veröffentlicht am 11. April 1995, Cochrane et al. in US Patent 4,874,465, veröffentlicht am 17. Oktober 1989, und Hermans et al. in US Staturory Invention Registration H1672, veröffentlicht am 05. August 1997, die alle Verfahren zum Auswählen und Weiterbilden von Faserquellen zu einem Tissue und Tuch mit besseren Eigenschaften offenbaren. Ein verwendbarer Stand der Technik ist ferner dargestellt durch Carstens in US Patent 4,300,981, veröffentlicht am 17. November 1981, welcher diskutiert, wie Fasern eingebaut werden können, daß sie sich an Papierstrukturen anpassen, so daß sie ein maximales Weichheitspotential haben. Obwohl solche Techniken, wie sie durch diese Beispiele des Standes der Technik dargestellt werden, breite Anerkennung gefunden haben, können sie nur ein gewisses beschränktes Potential bieten, um Tissues zu wirklich effektiven, komfortablen Reinigungsprodukten zu machen.
Ein weiteres Gebiet, welches eine beachtliche Aufmerksamkeit erhalten hat, ist Hinzugabe chemischer Weichmachungsmittel (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 vom Verbraucher wahrgenommen wird, wenn er ein bestimmtes Papierprodukt hält und dieses über die Haut reibt, verbessert. Obwohl auch ein wenig erwünscht für Tuchprodukte, ist die Weichheit eine besonders wichtige Eigenschaft für Gesichts- und Toilettentissues. Eine solche taktil wahrnehmbare Weichheit kann gekennzeichnet sein durch, ist aber nicht beschränkt darauf, Reibung, Flexibilität und Glätte, sowie subjektive Beschreibungen, wie ein Gefühl wie Schmierigkeit, Samt, Seide oder Flanell, welches dem Tissue eine schmierige Anfühlung verleiht. 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 quartärnäre Ammoniumverbindungen mit langen Alkylketten, funktionalen Siliconen, Fettsäuren, Fettalkoholen und Fettestern.
Das Arbeitsgebiet im Stand der Technik, das sich mit chemischen Weichmachern beschäftigt, hat zwei Wege genommen. Der erste Weg ist gekennzeichnet durch die Hinzugabe von Weichmachern in die Tissuepapierbahn während ihrer Bildung, entweder durch Hinzugabe eines anziehenden Inhaltsstoffes in die Bütten des Zellstoffes, welcher ultimativ in eine Tissuepapierbahn geformt wird, in den Zellstoffbreit, wenn dieser die Papier machende Maschine erreicht, oder in die nasse Bahn, wenn diese auf einem Fourdrinier-Tuch oder Trocknertuch auf einer Papier machenden Maschine ruht.
Ein zweiter Weg ist kategorisiert durch die Hinzugabe chemischer Weichmacher zu einer Tissuepapierbahn, nachdem die Bahn getrocknet wurde. Verwendbare Verfahren können in den Papier machenden Vorgang eingebaut werden, wie z. B. durch Aufsprühen auf die trockene Bahn, bevor diese in eine Papierrolle gewickelt wird.
Beispielhafter Stand der Technik, der sich auf den ersten kategorisierten Weg bezieht, nämlich durch Hinzugabe chemischer Weichmacher zu dem Tissuepapier, vor seinem Zusammenbau in eine Bahn, enthält US Patent Nr. 5,264,082, veröffentlicht für Phan und Trokhan am 23. November 1993. Solche Verfahren haben in der Industrie breite Verwendung gefunden, insbesondere dann, wenn es erwünscht ist, die Festigkeit zu verringern, welche andernfalls in dem Papier vorhanden sein könnte, und wenn der Papier machende Prozeß, insbesondere der Kreppvorgang, robust genug ist, um den Einbau der eine Bindung verhindernden Mittel zu tolerieren. Es gibt jedoch mit diesen Verfahren verbundene Probleme, die den Fachleuten des Standes der Technik allgemein bekannt sind. Erstens wird die Lokation des chemischen Weichmachers nicht kontrolliert; er wird so breit über die Papierstruktur verteilt, wie der Faserstoff, auf welchen er aufgebracht ist. Zudem gibt es einen Verlust an Papierfestigkeit, der die Verwendung dieser Additive begleitet. Obwohl nicht durch Theorie gebunden, wird allgemein angenommen, daß die Additive dazu neigen, die Formation von Faser-an-Faser-Wasserstoffbindungen zu unterbinden. Es kann auch ein Verlust der Kontrolle über das Flächengebilde auftreten, wenn dieses von dem Yankee-Trockner gekreppt wird. Wieder ist eine weit verbreitete Theorie, daß die Additive die Beschichtung auf dem Yankee-Trockner stören, so daß die Bindung zwischen der nassen Bahn und dem Trockner geschwächt ist. Der Stand der Technik wie das US Patent Nr. 5,487,813, veröffentlicht für Vinson et al. am 30. Januar 1996, offenbart eine chemische Kombination, um die vorerwähnten Effekte auf die Festigkeit und die Anhaftung am Kreppzylinder zu mildern; diese Verfahren sind jedoch weiterhin ungeeignet, ein Reinigungsprodukt bereit zu stellen, welches gleichzeitig auf seiner Oberfläche texturiert und weich ist.
Einen weiteren beispielhaften Stand der Technik, der sich auf die Hinzugabe chemischer Weichmacher in die Tissuepapierbahn während ihrer Formation bezieht, enthält US Patent Nr. 5,059,282, veröffentlicht für Ampulski et al. am 22. Oktober 1991. Das Patent von Ampulski offenbart ein Verfahren zum Hinzugeben einer Polysiloxanverbindung auf eine nasse Tissuebahn (vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen etwa 20% und etwa 35%). Ein solches Verfahren zeigt einen Fortschritt in einiger Hinsicht gegenüber der Hinzufügung von Chemikalien in die Breigefäße, welche die Papier machende Maschine versorgen. Zum Beispiel richten solche Mittel die Applikation auf eine der Bahnoberflächen gezielt, im Gegensatz zum Verteilen des Additivs auf allen Fasern des Faserstoffes. Solchen Verfahren mangelt es jedoch daran, die primäre Nachteile der Hinzufügung chemischer Weichmacher am nassen Ende der Papiermachermaschine zu überwinden, nämlich die Wirkungen auf die Festigkeit und die Wirkungen auf die Beschichtungen des Yankee-Trockners, falls ein solcher Trockner verwendet werden sollte.
Wegen der vorerwähnten Auswirkungen auf die Festigkeit und die Störung des Papier machenden Verfahrens, hat ein beachtlicher Stand der Technik vorgeschlagen, chemische Weichmacher auf bereits getrocknete Papierbahnen entweder an dem sogenannten trocknen Ende der Papiermachermaschine oder in einem separaten Konvertierungsvorgang nach dem Papiermacherschritt aufzubringen. Einen beispielhaften Stand der Technik von diesem Gebiet enthält US Patent Nr. 5,215,626, veröffentlicht für Ampulski et al. am 01. Juni 1993; US Patent Nr. 5,246,545, veröffentlicht für Ampulski et al. am 21. September 1993; US Patent Nr. 5,525,345, veröffentlicht für Warner et al. am 11. Juni 1996, US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/053,319, eingereicht im Namen von Vinson et al. am 01. April 1998 und die internationale Anmeldung WO 98/29605 durch Vinson et al.. Das US Patent 5,215,626 offenbart ein Verfahren zum Präparieren eines weichen Tissuepapiers durch Aufbringen eines Polysiloxans auf eine trockene Bahn. Das US Patent 5,246,545 offenbart ein ähnliches Verfahren unter Verwendung einer erhitzten Übertragungsoberfläche. Das Patent von Warner offenbart Verfahren zur Aufbringung, einschließlich einer Rollbeschichtung und Extrusion, zum Auftragen spezieller Zusammensetzungen auf die Oberfläche einer trockenen Tissuebahn. Schließlich offenbart die Anmeldung von Vinson et al. Zusammensetzung, die besonders geeignet sind für eine Oberflächenauftragung auf eine Tissuebahn. Obwohl jede dieser Druckschriften Fortschritte gegenüber den früheren sogenannten Naßend-Verfahren darstellt, insbesondere im Hinblick auf die Beseitigung der verschlechternden Auswirkungen auf den Papier machenden Prozeß, sind keine effektiv hinsichtlich der Bereitstellung eines Produkts, welches stark, texturiert auf seinen äußeren Oberflächen und weich ist.
Demgemäß gibt es ein fortdauerndes Bedürfnis nach weichen, mehrlagigen Tissuepapierprodukten, in welchen ein oder mehrere der Bestandteilslagen mit einer texturierten Oberfläche auf einer äußeren Seite ausgerichtet sind.
Solche Produkte werden durch die vorliegende Erfindung bereit gestellt, wie dies in der folgenden Offenbarung gezeigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein mehrlagiges, weiches Tissuepapierprodukt. Wenigstens eine der Lagen dieses Produkts hat eine innere Seite und eine äußere Seite, wobei die innere Seite als die Seite definiert ist, die zum Inneren des Produkts gerichtet ist und deshalb nicht frei liegt, während die äußere Seite zum Äußeren des Produkts gerichtet ist und der Berührung eines Benutzers ausgesetzt ist. Die äußere Fläche umfaßt aufgrund des Konvertierungsverfahrens, das an einem Substrat durchgeführt wird, welches unter Nutzung eines multiregionalen Papiermacherverfahrens hergestellt wurde, mehrere Regionen, in welchen es eine erste Region gibt, die über eine zweite Region hervorsteht. Wenigstens die erste Region weist eine auf der Oberfläche abgeschiedene chemische Weichmacherzusammensetzung auf, die auf wenigstens einem Bereich derselben abgeschieden wurde.
Die erste Region umfaßt erhabene Bereiche, die in einer Häufigkeit vorgesehen sind, die geeignet ist, die gewünschte Textur zu schaffen. In geeigneter Weise beträgt die Texturhäufigkeit der ersten Region weniger als 50/in (20/cm). Vorzugsweise beträgt die Texturhäufigkeit der ersten Region weniger als 30/in (12/cm). Ganz bevorzugt beträgt die Texturhäufigkeit der ersten Region weniger als 20/in (8/cm). Ferner beträgt die Texturhäufigkeit wenigstens etwa 2/in (0,8/cm), vorzugsweise mehr als etwa 4/in (1,6/cm) und ganz bevorzugt mehr als etwa 6/in (2,4/cm). Der Ausdruck "Texturhäufigkeit", wie hier verwendet, bezieht sich auf die Häufigkeit, mit welcher die erhabenen Bereiche der ersten Region der äußeren Seite der Tissuelage sich über eine gegebene Strecke wiederholen. Typischerweise wie derholen sich die erhabenen Bereiche in einem regelmäßigen Muster, aber sich unregelmäßig wiederholende Muster sind auch mit eingeschlossen. Es ist auch naheliegend, daß die Beobachterhäufigkeit in Abhängigkeit von der Richtung in Bezug z. B. der Maschinenrichtung der Tissuepapierlage variieren wird. Wie hier verwendet, ist die Häufigkeit definiert als Messung in der Richtung, welche die höchst oben definierte Häufigkeitsmessung ergibt.
Das Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung umfaßt auch weich machende Zusammensetzungen, die, wenn sie auf die oben beschriebenen Tissuebahnen aufgebracht werden, vorzugsweise auf getrocknete Tissuebahnen, ein weiches, starkes, absorbierendes und ästhetisch angenehmes Tissuepapier ergeben. Die Zusammensetzung ist eine Dispersion umfassend:
eine effektive Menge eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes;
ein Träger, in welchem der weich machende aktive Inhaltsstoff dispergiert ist; und
einen Elektrolyt, der in dem Träger gelöst ist, wobei der Elektrolyt die Viskosität der Zusammensetzung unter die Viskosität einer Dispersion der weich machenden Zusammensetzung in dem Träger alleine senkt.
Der Ausdruck "Träger", wie hier verwendet, bedeutet ein Fluid, das ein chemisches Papiermacheradditiv vollständig löst, 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. Der Träger kann auch als ein Träger dienen, der ein chemisches Additiv enthält oder bei der Ausgabe eines chemischen Papiermacheradditivs hilft. Alle Bezüge sollen untereinander austauschbar sein und nicht beschränkend sein. Die Dispersion ist das Fluid, welches das chemische Papiermacheradditiv enthält. Der Ausdruck "Dispersion", wie hier verwendet, umfaßt echte Lösungen, Suspensionen und Emulsionen. Für die Zwecke dieser Erfindung sind alle Ausdrücke untereinander austauschbar und nicht beschränkend. Falls der Träger Wasser oder eine wässerige Lösung ist, dann ist die heiße Bahn vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitspegel unter dem Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt (bei Standardbedingungen) herab getrocknet, bevor sie mit der Zusammensetzung in Berührung kommt. Dieses Verfahren ist jedoch auch anwendbar auf ein Tissuepapier an oder nahe an Gleichtewichts-Feuchtigkeitsgehalt.
Der Betrag des auf das Tissuepapier aufgebrachten Papiermacheradditivs liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,1% und etwa 8%, basierend auf dem Gesamtgewicht der weich machenden Zusammensetzung, verglichen zu dem Gesamtgewicht des resultierenden Tissuepapiers. Das resultierende Tissuepapier hat vorzugsweise eine Flächenmasse von etwa 10 bis etwa 80 g/m² und eine Faserdichte von weniger als etwa 0,6 g/cc.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen erfolgen hier gewichtsabhängig, es sei denn, daß dies anders angegeben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUR
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen zusammen paßt, welche die vorliegende Erfindung besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit dem beigefügten Beispiel und der folgenden Zeichnung besser verstanden wird, in welcher gleiche Bezugszeichen identische Elemente identifizieren, und in welcher:
Die Figur eine schematische Darstellung eines Querschnitts eine zweilagigen Tissuepapierprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung wird unten in größerem Detail beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Überblick
Wie in 1 dargestellt ist, hat das mehrlagige Papierprodukt 1 der vorliegenden Erfindung eine wünschenswerte äußere Oberflächentextur, und, wie dies unten diskutiert werden wird, das Produkt liefert aufgrund des auf die Oberfläche aufgebrachten Weichmachers eine solche wünschenswerte Oberflächentextur, während es gleichzeitig wenigstens genauso weich ist, wie die Tissueprodukte, die mit der glatten Seite nach außen konvertiert sind. Wenigstens eine der Lagen 3, 5 dieses Produkts hat eine Innenfläche 9 und eine Außenfläche 7, wobei die Innenfläche 9 als die Fläche definiert ist, die zum Inneren des Produkts 1 gerichtet ist, und deshalb nicht frei liegt, während die Außenfläche 7 zum Äußeren des Produkts gerichtet ist und der Berührung eines Benutzers ausgesetzt ist. Die Außenfläche 7 umfaßt aufgrund des Konvertierungsprozesses, der an einem Substrat angewendet wird, das unter Verwendung eines multiregionalen Papiermachervorgangs hergestellt wurde, mehrere Regionen, in welchen es eine erste Region 11 gibt, die über eine zweite Region 13 hervor steht. Wenigstens auf der ersten Region 11 ist eine auf der Oberfläche abgeschiedene chemische weich machende Zusammensetzung auf wenigstens einem Bereich desselben angeordnet.
Das Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung liefert auch eine Zusammensetzung, die als chemischer Weichmacher verwendet werden kann, welcher auf wenigstens einem Bereich der erhabenen Regionen 11 abgeschieden wird. Der chemische Weichmacher ist eine Zusammensetzung, welche auf eine trockene Tissuebahn oder eine halb trockene Tissuebahn aufgebracht werden kann. Die Kombination der Orientierung der erhabenen Regionen in Richtung der äußeren Oberfläche und die Aufbringung der auf die Oberfläche aufgebrachten chemischen weich machenden Zusammensetzung sorgt für ein Tissuepapierprodukt mit einer verbesserten Kombination aus taktil wahrnehmbarer Weichheit und Textur. Es wurde überraschend heraus gefunden, daß sehr geringe Anteile der Weichmacheradditive, z. B. kationischen Weichmacher, einen signifikanten Tissue-Weichmachereffekt bereit stellen, wenn sie auf die Oberfläche von Tissuebahnen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgetragen werden. Es ist wichtig zu sagen, daß heraus gefunden wurde, daß die Anteile der Weichmacheradditive, die verwendet wurden um das Tissuepapier weich zu machen, gering genug sind, daß das Tissuepapier eine hohe Benetzbarkeit behält und keine schmierige Anfühlung aufweist, wie dies durch hohe Mengen einer aufgetragenen Lotion hervor gerufen werden kann. Ferner kann, weil die weich machende Zusammensetzung einen hohen aktiven Anteil hat, wenn die weich machende Zusammensetzung aufgebracht wird, die Zusammensetzung auf trockene Tissuebahnen aufgebracht werden, ohne ein weiteres Trocknen der Tissuebahn zu erfordern.
Tissuepapier
Die vorliegende Erfindung ist ein mehrlagiges Tissuepapierprodukt mit wenigstens einer Lage Tissuepapier des sogenannten multiregionalen Typs. Ein multiregionales Tissuepapier, wie hier definiert, kann unter Verwendung einer Vielfalt von Verfahren gebildet werden, ist aber gekennzeichnet dadurch, daß es wenigstens zwei Regionen aufweist, die sich in ihrer Höhe signifikant unterscheiden. Das Tissuepapier kann in einem herkömmlichen, filzgepreßten, gekreppten Papiermachervorgang ausgebildet werden oder es kann durchluftgetrocknet sein, wobei in diesem Falle es entweder gekreppt und ungekreppt sein kann, je nach Bedarf. Das Kreppen des Tissuepapiers verkürzt dieses und erzeugt Wellungen in der Z-Richtung über den wesentlichen Teil der kontinuierlichen Netzwerkregion. Solche Wellungen ergeben Riffelungen in Quermaschinenrichtung, welche als zu gering angesehen werden, als daß sie Unterschiede in der Höhe sein können, im Vergleich zu den Unterschieden in der Höhe, die durch die hier unten beschriebenen Verfahren erhältlich sind. Es sollte auch erkannt werden, daß eine Tissuestruktur geprägt, durchluftgetrocknet etc. sein kann, um Unterschiede in der Höhe herzustellen, welche relativ zu den Kreppwellungen und Riffelungen groß sind.
Musterverdichtete Tissuepapierbahnen, wie sie beispielhaft angegeben sind durch US Patent 3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967, und dessen Nachkommen, werden besonders bevorzugt für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Auch anwendbar sind hoch füllige, unkompaktierte Tissuepapierbahnen, wie sie beispielhaft angegeben sind durch Salvucci. Die Tissuepapierbahnen mit der mehrlagigen Tissuepapierbahn der vorliegenden Erfindung können von homogener oder mehrschichtiger Bauweise sein. Das mehrlagige Tissuepapierprodukt hat vorzugsweise eine Flächenmasse von zwischen etwa 20 g/m² und etwa 80 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cc oder weniger. Vorzugsweise wird die Flächenmasse unter etwa 35 g/m² oder weniger liegen; und die Dichte wird 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 liegen.
Herkömmlich 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 einem foraminösen Formungsdraht. Dieser Formungsdraht wird im Stand der Technik häufig als Fourdrinier-Sieb bezeichnet. Wenn der Stoff auf dem Formungsdraht abgeschieden ist, wird dieser als eine Bahn bezeichnet. Insgesamt wird Wasser aus der Bahn durch Vakuum, mechanisches Pressen und durch thermische Mittel entfernt. Die Bahn wird durch Pressen der Bahn und durch Trocknen bei erhöhter Temperatur entwässert. Die besonderen Techniken und die typische Anlage zum Herstellen von Bahnen gemäß dem gerade Verfahren sind für die Fachleute des Standes der Technik allgemein bekannt. In einem typischen Verfahren wird ein Zellstoff von geringer Konsistenz in einem unter Druck gesetzten Stoffauflaufkasten bereit gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Ausgeben einer dünnen Ablagerung des Zellstoffes auf das Fourdrinier-Sieb, um eine nasse Bahn zu bilden. Die Bahn wird dann typischerweise auf eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 7% und etwa 45% (Basis ist das gesamte Bahngewicht) durch eine Vakuumentwässerung entwässert und weiter durch Preßvorgänge getrocknet, bei welchen die Bahn einem durch gegenüber liegende mechanische Elemente, z. B. zylindrische Walzen, entwickelten Druck ausgesetzt wird. Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und durch eine Stromtrommelvorrichtung getrocknet, die im Stand der Technik als Yankee-Trockner bekannt ist. Der Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel entwickelt werden, wie beispielsweise einer gegenüber liegenden Zylindertrommel, die gegen die Bahn drückt. Mehrere Yankee-Trocknertrommeln können verwendet werden, wodurch ein zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln optional herbei geführt werden kann. Die Tissuepapierstrukturen, welche gebildet werden, werden nachfolgend als herkömmliche, gepreßte Tissuepapierstrukturen bezeichnet. Solche Flächengebilde werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn im Wesentlichen überall wirkenden mechanischen Kompressionskräften ausgesetzt ist, während die Fasern feucht sind und dann in einem komprimierten Zustand getrocknet werden. Die resultierende Struktur ist stark und im Allgemeinen von einheitlicher Dichte, aber sehr gering in ihrer Fülligkeit, in ihrem Absorptionsvermögen und in ihrer Weichheit. Damit eine solche herkömmlich hergestellte Tissuepapierbahn als eine multiregionale Lage eines mehrlagigen Tissuepapierprodukts der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist es notwendig, diese aus einer im Wesentlichen Einzelregion bestehenden Struktur in eine multiregionale Struktur zu konvertieren. Ein akzeptables Mittel zum Herbeiführen dieser Konvertierung ist, die Bahn zu prägen, indem die zwei Höhen, die in der vorliegenden Erfindung benötigt werden, zu erzeugen.
Ganz bevorzugt verwendet die vorliegende Erfindung ein musterverdichtetes Tissuepapier, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein relativ hoch bauschiges Gebiet relativ geringer Faserdichte und eine Anordnung von verdichteten Zonen relativ hoher Faserdichte aufweist. Das hoch bauschige Gebiet ist alternativ gekennzeichnet als Gebiet von Kissenregionen. Die verdichteten Zonen werden alternativ als Strebregionen bezeichnet. Die verdichteten Zonen können innerhalb des hoch bauschigen Gebietes diskret in Abstand zueinander liegen oder können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des hoch bauschigen Gebietes miteinander verbunden sein. Bevorzugte Verfahren zum Herstellen von musterverdichteten Tissuebahnen sind offenbart im vorerwähnten US Patent Nr. 3,301,746, US Patent Nr. 3,974,025, veröffentlicht für Ayers am 10. August 1976 und US Patent Nr. 4,191,609, veröffentlicht am 04. März 1980 und US Patent Nr. 4,637,859, veröffentlicht am 20. Januar 1987.
Im Allgemeinen werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise präpariert, indem ein Papier machender Stoff auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinier-Sieb, 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 zur weiteren Trocknung übertragen wird. Die Bahn wird an die Anordnung von Stützen gedrückt, was zu verdichteten Zonen in der Bahn an den Stellen führt, die geographisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung von Stützen und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest dieses Vorgangs nicht komprimierten Bahn wird als das hoch bauschige Gebiet bezeichnet. Dieses hoch bauschige Gebiet kann durch Aufbringung eines Fluiddruckes weiter entdichtet werden, wie beispielsweise mit einer Vakuum-Einrichtung 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 Kompression des hoch bauschigen Gebietes im Wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch einen Fluiddruck herbei geführt, beispielsweise mit einer Vakuum-Einrichtung oder einem Durchblastrockner, oder ansonsten durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Stützen, wobei das hoch bauschige Gebiet nicht komprimiert wird. Die Vorgänge des Entwässerns, des optionalen Vortrocknens und der Formation der verdichteten Zonen können integriert oder teilweise integriert sein, um die Gesamtzahl der durchgeführten Verarbeitungsschritte zu reduzieren. Nachfolgend auf die Formation der verdichteten Zonen, der Entwässerung und des optionalen Vortrocknens 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 hoch bauschigen Gebietes aufweisen.
Die Struktur mit einer Anordnung von Stützen ist vorzugsweise ein eindrückender Träger-Textilstoff mit einer gemusterten Anordnung von Streben, welche als die Anordnung von Stützen arbeiten, welche die Formation der verdichteten Zonen bei Aufbringung von Druck erleichtern. Das Muster von Streben bildet die vorher erwähnte Anordnung von Stützen. Eindrückende Träger-Textilstoffe sind offenbart in US Patent Nr. 3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967, US Patent Nr. 3,821,068, veröffentlicht für Salvucci, Jr. et al. am 21. Mai 1974, US Patent Nr. 3,974,025, veröffentlicht für Ayers am 10. August 1976, US Patent Nr. 3,573,164, veröffentlicht für Friedberg et al. am 30. März 1971, US Patent Nr. 3,473,576, veröffentlicht für Amneus am 21. Oktober 1969; US Patent Nr. 4,239,065, veröffentlicht für Trokhan am 16. Dezember 1980 und US Patent Nr. 4,528,239, veröffentlicht für Trokhan am 09. Juli 1985.
Vorzugsweise wird der Stoff zuerst auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinier-Sieb, in eine nasse Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf ein eindrückendes Gewebe überführt. Der Stoff kann alternativ anfänglich auf einem foraminösen, abstützenden Träger abgelagert werden, welcher auch als ein eindrückendes Gewebe arbeitet. Einmal geformt, wird die nasse Bahn entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz von zwischen etwa 40% und etwa 80% vorgetrocknet. Das Entwässern wird vorzugsweise durch Saugkästen oder durch andere Vakuum-Einrichtungen oder mit Durchblastrockners durchgeführt. Der Strebeindruck des eindrückenden Textilstoffes wird in die Bahn, wie oben diskutiert, eingedrückt, und zwar vor dem endgültigen Trocknen der Bahn. Ein Verfahren zum Herbeiführen von diesem erfolgt durch Aufbringung eines mechanischen Druckes. Das kann z. B. durch 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 dein eindrückenden Gewebe vor der Beendigung des Trocknungsvorganges durch Aufbringung eines Fluiddruckes mit einer Vakuumeinrichtung, wie einem Saugkasten, oder mit einem Durchblastrockner, angeformt. Der Fluiddruck kann aufgebracht werden, um den Eindruck der verdichteten Zonen während einer anfänglichen Entwässerung, in einer separaten, nachfolgenden Verfahrensstufe oder in einer Kombination davon zu induzieren.
Wie in der Figur ersichtlich ist, und wie es durch den Fachmann des Standes der Technik erkannt werden würde, entsprechen die erste Region 11 und insbesondere die erhabenen Bereiche 15 davon dem hoch bauschigen Gebiet des oben beschriebenen musterverdichteten Tissues. Ebenso entspricht die zweite Region 13 den verdichteten Zonen des musterverdichteten Tissues.
Die erhabenen Bereiche 15 mit der ersten Region 11 des mehrlagigen Papierprodukts 1 der vorliegenden Erfindung müssen in ausreichendem Abstand zueinander liegen, so daß eine wahrnehmbare Textur geschaffen wird. In geeigneter Weise ist die Texturhäufigkeit der ersten Region geringer als 50/in (20/cm). Vorzugsweise ist die Texturhäufigkeit der ersten Region geringer als 30/in (12/cm). Ganz bevorzugt ist die Textruhäufigkeit der ersten Region geringer als 20/in (8/cm). Umgekehrt müssen genug erhabene Bereiche vorgesehen sein, so daß das Reinigungspotential verbessert wird, oder das Reinigungspotential wahrgenommen wird. In geeigneter Weise beträgt die Texturhäufigkeit wenigstens etwa 2/in (0,8/cm), vorzugsweise mehr als etwa 4/in (1,6/cm) und ganz bevorzugt mehr als etwa 6/in (2,4/cm). Der Ausdruck "Texturhäufigkeit", wie hier verwendet, bezieht sich auf die Häufigkeit, in welcher sich die erhabenen Bereiche der ersten Region der Außenfläche des Tissues über eine gegebene Strecke wiederholen. Typischerweise wiederholen sich die erhabenen Bereiche in einem regelmäßigen Muster, sich unregelmäßig wiederholende Muster sind aber auch mit eingeschlossen.
Die schematische Darstellung in der Figur soll das mehrlagige Tissueprodukt 1 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen darstellen und soll ganz speziell das Verfahren darstellen, mit welchem die Texturhäufigkeit bestimmt wird. Die Figur ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des mehrlagigen Tissueprodukts 1 der vorliegenden Erfindung, nämlich ein zweilagiges Tissuepa pierprodukt. Jede der Lagen 3, 5, die in der Figur gezeigt sind, ist unter Verwendung eines multiregionalen Tissuepapier machenden Verfahrens hergestellt worden, welches eine seitenbetonte Tissuebahn erzeugt, welche, wenn die Bahnen in ein mehrlagiges Tissueprodukt 1 konvertiert werden, eine Außenfläche 7 und eine Innenfläche 9 aufweist. Die Außenfläche 7 jeder Lage umfaßt zwei Regionen, eine erste Region 11, welche über eine zweite Region 13 hervorsteht. Der Fachmann des Standes der Technik wird erkennen, daß die erhabene erste Region 11 in einer Draufsicht ein texturiertes Muster haben wird, wie dies oben diskutiert wurde.
In der Schnittansicht der Figur wird die erste Region 11 in diskrete Bereiche getrennt. Um die Texturhäufigkeit zu bestimmen, ist es notwendig, die Anzahl der erhabenen Bereiche 15 zu zählen, die über eine gegebene Strecke auftreten, und das Ergebnis durch die Strecke zu teilen. Wie in der Figur gezeigt ist, sind die erhabenen Bereiche 15 gleichförmig verteilt. So ist es nur notwendig, den Abstand d zwischen benachbarten, erhabenen Bereichen 15 zu messen und die Häufigkeit zu berechnen, indem der Kehrwert von d genommen wird, das heißt: Texturhäufigkeit = 1/d
Ein beispielhaftes Mittel zum Messen des Abstandes d ist, das Tissueprodukt in einem geeigneten Einbettungsharz einzubetten, das eingebettete Tissue mikrotomieren, so daß Schnitte entlang einer Linie parallel zu dem erwarteten Maximum der Texturhäufigkeit gemacht werden, und den Abstand zwischen den erhabenen Bereichen 15 unter Verwendung von Mitteln, die den Fachleuten der Mikroskopiertechnik bekannt sind, mikroskopisch zu messen.
Die erhabenen Bereiche mit der ersten Region der mehrlagigen Papierprodukte der vorliegenden Erfindung müssen in ausreichendem Abstand zueinander liegen, so daß eine wahrnehmbare Textur bereit gestellt wird. In geeigneter Weise ist die Tex turhäufigkeit der ersten Region geringer als 50/in (20/cm). Vorzugsweise ist die Texturhäufigkeit der ersten Region kleiner als 30/in (12/cm). Ganz bevorzugt ist die Texturhäufigkeit der ersten Region kleiner als 20/in (8/cm). Umgekehrt gilt, daß genügend erhabene Bereiche vorgesehen sein müssen, um das Reinigungspotential bzw. das wahrgenommene Reinigungspotential zu verbessern. In geeigneter Weise ist die Texturhäufigkeit wenigstens etwa 2/in (0,8 c/cm), vorzugsweise mehr als etwa 4/in (1,6/cm) und ganz bevorzugt mehr als etwa 6/in (2,4/cm).
Unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen sind beschrieben in US Patent Nr. 3,812,000, veröffentlicht für Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974 und US Patent Nr. 4,208,459, veröffentlicht für Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980. Im Allgemeinen gilt, daß unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen präpariert werden, indem ein Papier machender Stoff auf einen foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinier-Sieb, abgelagert werden, um eine nasse Bahn zu bilden, die Bahn drainiert wird und zugesetztes Wasser ohne mechanische Komprimierung entfernt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 80% aufweist, und die Bahn gekreppt wird. Das Wasser wird aus der Bahn durch eine Vakuumentwässerung und durch eine thermische Trocknung entfernt. Die resultierende Struktur ist ein weiches, aber schwaches, hoch bauschiges Flächengebilde aus relativ unkompaktierten Fasern. Ein Bindematerial wird vorzugsweise auf Bereiche der Bahn vor dem Kreppen aufgebracht.
Die vorliegende Erfindung kann auch ein ungekrepptes Tissuepapier als multiregionale Tissuepapierbahn mit dem mehrlagigen Tissuepapierprodukt verwenden. Ein ungekrepptes Tissuepapier, ein Ausdruck, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Tissuepapier, welches nicht kompressiv getrocknet wird, äußerst bevorzugt aber durch Durchlufttrocknung. Die darauf resultierenden mit Durchluft getrockneten Bahnen sind auch in gewissem Maße musterverdichtet, derart, daß Zonen relativ hoher Dichte innerhalb einen hoch bauschigen Gebietes dispergiert sind, einschließlich einem musterverdichteten Tissue, in welchem Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich sind und das hoch bauschige Gebiet diskret ist. Ganz typisch sind jedoch ungekreppte Tissuepapierbahnen relativ gleichförmiger Dichte, mit aber mehreren Höhen, welche die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Regionen bilden.
Um ungekreppte Tissuepapierbahnen herzustellen, wird eine embryonische Bahn von dem foraminösen Formungsträger, auf welchem es abgelegt wurde, zu einem sich langsamer bewegenden, viele Fasern abstützenden Übertragungs-Gewebeträger überführt. Die Bahn wird dann auf ein Trocknungsgewebe überführt, auf welchem es bis zur endgültigen Trockenheit getrocknet wird. Solche Bahnen können einige Vorteile bei der Oberflächenglätte im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen bieten.
Die Techniken, ein ungekrepptes Tissue in dieser Weise herzustellen, werden im Stand der Technik gelehrt. Zum Beispiel kehrt Wendt et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 677 612 A2, veröffentlicht am 18. Oktober 1995, ein 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, ein Verfahren zum Herstellen glatter, ungekreppter, mit Durchluft getrockneter Flächengebilde. Schließlich beschreibt Farrington et al. in US Patent 5,656,132, veröffentlicht am 12. August 1997, die Verwendung einer Maschine, um weiche, mit Durchluft getrocknete Tissues ohne Verwendung eines Yankee-Trockners herzustellen.
Faserstoff
Papier machende Fasern
Die Papier machenden Fasern, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, enthalten normalerweise Fasern, die aus Holzzellstoff abgeleitet werden. Weitere zelluloseartige faserige Zellstofffasern, wie Baumwolllinter, Bagasse, etc., können verwendet werden und sollen in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen. 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., (Wilmington, DE).
Verwendbare Holzzellstoffe enthalten chemische Zellstoffe, wie Kraft-, Sulfit- und Sulfat-Zellstoffe sowie mechanische Zellstoffe, einschließlich z. B. Holzmehl, thermomechanischer Zellstoff und chemisch modifizierter thermomechanischer Zellstoff Chemische Zellstoffe werden jedoch bevorzugt, da sie den Tissuelagen, die daraus hergestellt werden, eine bessere taktile Anfühlung von Weichheit verleihen. Zellstoffe, die sowohl aus Laubbäumen (nachfolgend auch als "Hartholz" bezeichnet) und Nadelbäumen (nachfolgend auch als "Weichholz" bezeichnet) können verwendet werden. Auch verwendbar für die vorliegende Erfindung sind Fasern, die aus wieder aufbereitetem Papier abgeleitet werden, welche einige oder alle der obigen Kategorien sowie andere nicht faserige Materialien, wie Füllstoffe und Haftmittel, die verwendet wurde, um die ursprüngliche Papierherstellung zu erleichtern, enthalten können.
Optionale Chemische Additive
Weitere Materialien, die dem wässerigen Papier machenden Stoff bzw. der embryonichen Bahn hinzu gegeben werden können, um dem Produkt andere Eigenschaften zu verleihen oder um den Papier machenden Prozeß zu verbessern, solange sie mit der Chemie der weich machenden Zusammensetzung kompatibel sind, und die Weichheit oder den Festigkeitscharakter der vorliegenden Erfindung nicht signifikant und nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien sind ausdrücklich enthalten, ihr Einschluß ist jedoch nicht abschließend erwähnt. Weitere Materialien können ebenfalls enthalten sein, solange sie die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht stören oder diesen entgegen wirken.
Es ist üblich, dem Papier machenden Prozeß eine Spezies hinzu zu geben, welche eine kationische Ladung erzeugt, um das Zeta-Potential des wässerigen Papier machenden Stoffes zu kontrollieren, wenn dieser dem Papier machenden Prozeß zuge führt wird. Diese Materialien werden verwendet, weil die meisten der Feststoffe in der Natur negative Oberflächenladungen haben, einschließlich der Oberflächen von Zellulosefasern und Feinstoffen und den meisten anorganischen Füllstoffen. Eine traditionell verwendete kationische Ladung erzeugende Spezies ist Alaun. In jüngster Zeit wird die Ladung im Stand der Technik durch Verwendung von kationischen synthetischen Polymeren mit relativ geringem Molekulargewicht erzeugt, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als etwa 500.000 und ganz bevorzugt nicht mehr als etwa 200.000 oder sogar etwa 100.000. Die Ladungsdichten solcher kationischer synthetischer Polymere mit geringem Molekulargewicht sind relativ hoch. Diese Ladungsdichten liegen im Bereich von etwa 4 bis etwa 8 Äquivalenten von kationischem Stickstoff pro Kilogramm Polymer. Ein Beispielmaterial ist Cypro 514^®, ein Produkt von Cytec, Inc. aus Stamford, CT. Die Verwendung solche Materialien liegt ausdrücklich innerhalb der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung.
Die Verwendung von stark anionisch geladenen Mikroteilchen mit hohem Oberflächenbereich für die Zwecke einer Verbesserung der Formation, Drainage, Festigkeit und Retention wird im Stand der Technik gelehrt. Siehe z. B. US Patent 5,221,435, veröffentlicht für Smith am 22. Juni 1993. Übliche Materialien für diesen Zweck sind ein Silicakolloid oder Bentonitton. Der Einbau solcher Materialien ist ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
Falls eine dauerhafte Naßfestigkeit erwünscht ist, umfaßt die Gruppe von Chemikalien: Polyamidepichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien ungelöster Polyvinylalkohol; Ureaformaldehyd; Polyethylenimin; Chitosanpolymere und Mischungen davon können dem Papier machenden Stoff oder der embryonischen Bahn hinzu gegeben werden. bevorzugte Harze sind kationische naßfeste Harze, wie Polyamid-Epichlorhydrinharze. Geeignete Typen solcher Harze sind beschrieben in US Patent Nrn. 3,700,623, veröffentlicht am 24. Oktober 1972 und 3,772,076, veröffentlicht am 13. November 1973, beide für Keim. Eine im Handel erhältlich Quelle nützli cher 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, weil das Bedürfnis besteht, diese durch Toiletten in Abwasser- oder Klärsysteme zu entsorgen. Falls diesen Produkten eine Naßfestigkeit verliehen wird, wird eine flüchtige Naßfestigkeit, gekennzeichnet durch einen Abbau eines Teils oder der Gesamtheit der anfänglichen Festigkeit beim Stehen in Wasser bevorzugt. Falls eine flüchtige Naßfestigkeit erwünscht ist, können die Bindermaterialien aus der Gruppe bestehend aus Dialdehydstärke oder anderen Harzen mit Aldehydfunktionalität ausgewählt werden, wie Co-Bond 1000^®, angeboten von National Starch and Chemical Company aus Scarborough, ME; Parez 750^®, angeboten durch Cytec aus Stamford, CT; und das Harz, das beschrieben ist in US Patent Nr. 4,981,557, veröffentlicht am 01. Januar 1991 für Bjorkquist und andere solche Harze mit den Abbaueigenschaften, die oben beschrieben wurden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sein können.
Falls eine verbesserte Absortionsfähigkeit 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 auf dem trockenen Fasergewicht der Tissuebahn. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische grenzflächenaktive Stoffe enthalten lineare Alkysulfonate und Alkylbenzolsufonate. Beispielhafte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe enthalten Alkylglycoside, einschließlich Alkyglycosidester, wie Crodesta SL-40^®, welches erhältlich ist von Croda, Inc. (New York, NY); Alkylglycosideether, wie beschrieben in US Patent 4,011,389, veröffentlicht für W. K. Langdon et al. am 08. März 1977 und alkylpolyethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, erhältlich von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) und IGEPAL RC-520^®, erhältlich von Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, NJ).
Obwohl der Kern der vorliegenden Erfindung im Vorhandensein einer Weichmachermittel-Zusammensetzung zu sehen ist, die auf der Tissuebahnoberfläche abgeschieden wird, umfaßt die Erfindung ausdrücklich auch Variationen, in welchen chemisch weich machende Mittel als ein Teil des Papier machenden Prozesses hinzu gegeben werden. Zum Beispiel können chemisch weich machende Mittel durch eine Hinzugabe am nassen Ende enthalten sein bevorzugte chemisch weich machende Mittel umfassen quartärnäre Ammoniumverbindungen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (Ditallowdimethylammioniumchlorid, Ditallowdimethylammoniummethylsulfat, Di(hydriertes tallow)dimethylammoniumchlorid, etc.). Besonders bevorzugte Varianten dieser weich machenden Mittel sind die, welche als Mono- oder Diestervariationen der vorerwähnten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden. Eine weitere Klasse von Papier machenden, hinzu gegebenen chemisch weich machenden Mitteln umfassen die allgemein bekannten organoreaktiven Polydimethylsiloxan-Inhaltsstoffe, einschließlich des am meisten bevorzugten aminofunktionalen Polydimethylsiloxans.
Füllmaterialien können auch in die Tissuepapiere der vorliegenden Erfindung eingebaut werden. Das US Patent Nr. 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 Auflistung optionaler chemischer Additie sollen nur von beispielhafter Natur sein und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken.
Weich machende Zusammensetzung
Im Allgemeinen umfaßt die weich machende Zusammensetzung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Dispersion eines weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in einem Vehikel. Wenn sie auf ein Tissuepapier aufge bracht wird, wie dies hier beschrieben wird, sind solche Zusammensetzungen effektiv hinsichtlich einer Weichmachung des Tissuepapiers. Vorzugsweise hat die Weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung Eigenschaften (z. B. Inhaltsstoffe, Rheologie, pH-Wert, etc.), welche eine leichte Aufbringung derselben in wirtschaftlicher Größenordnung erlauben. Zum Beispiel sind, obwohl bestimmte flüchtige organische Lösungsmittel ohne Weiteres hohe Konzentrationen effektiver weich machender Materialien lösen können, solche Lösungsmittel nicht erwünscht, und zwar wegen der erhöhten Prozeßsicherheit und der Umweltbelastung (VOC), die durch solche Lösungsmittel entstehen. Das Folgende diskutiert jene der Komponenten der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften der Zusammensetzung, die Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung und die Verfahren zum Aufbringen der Zusammensetzung.
Komponenten
Weich machende aktive Inhaltsstoffe
Quartärnäre 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
und geeignet sind für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist jedes R₁ eine Methyl und ist X^– ein Chlorid oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein C₁₆–C₁₈ 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, Saflor, Sonnenblume, etc.) können als Quellen für Fettsäuren verwendet werden, um die quartärnäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren.
Solche Strukturen umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z. B. Ditallowdimenthylammoniumchlorid, Ditallwodimethylammoniummethylsulfat, Di(hydriertes tallow)dimethylammoniumchlorid, etc.), in welchem R₁ Methylgruppen sind, R₂ Talgruppen variierender Sättigungsgraden 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 von 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, die im Talg vorhanden sind, ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische sowie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, daß in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Sättigungsgrad des Ditalllow von nicht hydriert (weich) bis berührungsfreundlich (teilweise hydriert) oder vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein. Alle der oben beschriebenen Sät tigungsgrade sollen ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Besonders bevorzugte Varianten dieser weich machenden aktiven Inhaltsstoffe sind die, welche als Mono- oder Diestervariationen dieser quartärnären 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;
jedes R₁ eine C₁–C₆ Alkylgruppe, eine Hydroxylalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist;
jedes R₃ eine C₁₃–C₂₁ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X^– ein 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, 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 kann der R₃-Substituent abgeleitet werden aus pflanzlichen Ölquellen. Mehrere Typen von pflanzlichen Ölen (z. B. Olive, Canola, Saflor, Sonnenblume, etc.) können als Quellen für Fettsäuren verwendet werden, um die quartärnäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren.
Vorzugsweise werden Olivenöle, Canolaöle, hoch oleinisches Saflor und/oder Rübsamenöle mit hohem Erucaanteil verwendet, um die quartärnäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren.
Wie oben erwähnt, kann X^– irgendein weichmacherkompatibles Anion sein, z. B. ein 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 quartärnären Ammoniumverbindungen mit den oben genannten Strukturen und geeignet für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen die allgemein bekannten Diesterdialkyldimethylammoniumsalze, wie Diesterditallowdimehtylammoniumchlorid, Monoesterditallowdimethylammoniumchlorid, Diesterditallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Mischungen davon. Diesterditallowdimethylammoniumchlorid und Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid werden besonders bevorzugt. Diese speziellen Materialien sind im Handel erhältlich von Witco Chemical Company Inc. aus Dublin, OH, unter dem Handelsnamen "ADOGEN SDMC".
Wie oben erwähnt, ist typischerweise die Hälfte der in Talg vorhandenen Fettsäuren ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische sowie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, daß in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Grad der Sättigungsgrad für solchen Talge zugeschnitten sein kann von nicht hydriert (weich) bis teilweise hydriert (berührungsfreundlich) bis vollständig hydriert (hart). Alle oben beschriebenen Sättigungsgrade sollen ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Es ist klar, daß die Substituenten R₁, R₂ und R₃ optional wie Alkoxyl, Hydroxyl, oder verzweigt sein können. Wie oben erwähnt, ist vorzugsweise jedes R₁ 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 quartärnären 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 in der vorliegenden Erfindung sein.
Weitere Typen geeigneter quartärer Ammoniumverbindungen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind 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 Patent Nr. 5,510,000, veröffentlicht für Phan et al. am 23. April 1996; US Patent Nr. 5,415,737, veröffentlicht für Phan et al. am 16. Mai 1995; und europäische Patentanmeldung Nr. 0 688 901 A2, übertragen auf die Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 12. Dezember 1995.
Di-quat-Variationen der esterfunktionalen quartärnären 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 R₁ ein Methyl.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß der oder die Esteranteil(e) der vorerwähnten quartärnären Verbindungen ein Maß der Biodegradierbarkeit solcher Verbindungen liefern. Es ist wichtig, daß die esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen, die hier verwendet werden, sich schneller biologisch abbauen als chemische Dialkyldimethylammonium-Weichmacher machen.
Die Verwendung quartärnärer Ammoniuminhaltsstoffe, wie dies oben beschrieben wurde, wird äußerst effektiv herbei geführt, wenn der quartärnäre Ammoniuminhaltsstoff durch einen 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 quartärnären Ammoniuminhaltsstoffes zu reduzieren. Der Plastifizierer kann während des Quartärnisierungsschrittes bei der Herstellung des quartärnäre Ammoniuminhaltsstoffes hinzu gegeben werden oder er kann nachfolgend auf die Quartärnierung, aber vor der Aufbringung als weich machender, aktiver Inhaltsstoff hinzu gegeben werden. Der Plastifizierer ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser im Wesentlichen während der chemischen Synthese inert ist, aber als ein Viskositätsverringerer wirkt, um bei der Synthese zu helfen. 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 quartärnäte Ammoniuminhaltsstoffes hinzu gegeben werden, umfassen sie zwischen etwa 25% und etwa 75% des Produktes einer solchen Herstellung. Ein besonders bevorzugtes Gemisch umfaßt etwa 60% quartärnären Ammoniuminhaltsstoff und etwa 40% Plastifizierer.
Vehikel
Wie hier verwendet, wird ein "Vehikel" benutzt, um die aktiven Inhaltsstoffe der Zusammensetzungen, die hier zur Bildung der Dispersion der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, zu verdünnen. Ein Vehikel kann solche Komponenten (wahre Lösung oder micellare Lösung) lösen oder solche Komponenten können in dem Vehikel (Dispersion, Emulsion oder Schwammphase) dispergiert sein. Das Vehikel einer Suspension oder Emulsion ist typischerweise die kontinuierliche Phase derselben. Das heißt, andere Komponenten der Dispersion oder Emulsion sind auf Molekularniveau oder als diskrete Teilchen in dem Vehikel dispergiert.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besteht ein Zweck, dem das Vehikel dient, darin, die Konzentration der weich machenden aktiven Inhaltsstoffe zu verdünnen, so daß solche Inhaltsstoffe effizient und ökonomisch auf eine Tissuebahn aufgebracht werden können. Zum Beispiel besteht, wie unten diskutiert wird, ein Weg des Auftragens solcher aktiven Inhaltsstoffe darin, diese auf eine Rolle zu sprühen, welche dann die aktiven Inhaltsstoffe auf eine sich bewegende Tissuebahn überträgt. Typischerweise werden nur sehr geringe Anteile (z. B. in der Größenordnung von 2 Gew.-% des zugehörigen Tissues) von weich machenden aktiven Inhaltsstoffen benötigt, um das taktile Empfinden von Weichheit eines Tissues zu verbessern. Dies bedeutet, daß sehr genaue Dosierungs- und Sprühsysteme benötigt würden, um einen "reinen" weich machenden aktiven Inhaltsstoff über die volle Breite einer handelsmäßigen Tissuebahn zu verteilen.
Ein weiterer Zweck des Vehikels ist, die aktive weich machende Zusammensetzung in einer Form auszugeben, in welcher sie weniger anfällig ist, mit Bezug auf die Tissuestruktur mobil zu werden. Es wird insbesondere erwünscht, die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung so aufzubringen, daß der aktive Inhaltsstoff der Zusammensetzung primär auf der Oberfläche der absorbierenden Tissuebahn ruht, und zwar mit einer minimalen Absorption in das Innere der Bahn. Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, glauben die Anmelder, daß die Interaktion der weich machenden Zusammensetzung mit bevorzugten Vehikeln, ein in Suspension befindliches Teilchen erzeugt, welches schneller und dauerhafter bindet, als wenn der aktive Inhaltsstoff ohne das Vehikel aufgebracht würde. Es wird z. B. geglaubt, daß Suspensionen quartärnärer Weichmacher in Wasser eine micellare Form annehmen, welche in wesentlichem Maße auf die Oberfläche der Fasern der Oberfläche der Tissuepapierbahn abgeschieden werden können. Quartäre Weichmacher, die ohne die Hilfe des Vehikels aufgebracht werden, das heißt, in geschmolzener Form aufgebracht werden, neigen dagegen dazu, in das Innere der Tissuebahn gezogen zu werden.
Die Anmelder haben Vehikel und weich machende Zusammensetzungen entdeckt, welche solche Vehikel umfassen, die besonders nützlich sind, um die Auftragung weich machender aktiver Inhaltsstoffe auf Tissuebahnen in wirtschaftlichem Maße zu erleichtern.
In der einfachsten Ausführung der vorliegenden Erfindung können weich machende Inhaltsstoffe in einem eine Lösung bildenden Vehikel gelöst sein. Wie oben angemerkt, sind jedoch Materialien, die als Lösungsmittel für geeignete weich machende aktive Inhaltsstoffe geeignet sind, wirtschaftlich aus Sicherheitsgründen und aus Umweltschutzgründen nicht erwünscht. Deshalb sollte ein Material, um für die Verwendung in dem Vehikel für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet zu sein, mit den hier beschriebenen weich machenden aktiven Inhaltsstoffen und mit dem Tissuesubstrat, auf welchem die weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung abgeschieden werden kompatibel sein. Ferner sollte ein geeignetes Material keine Inhaltsstoffe enthalten, die Sicherheitsprobleme erzeugen (weder beim Tissueherstellungsverfahren noch bei den Benutzern der Tissueprodukte, welche die hier beschriebenen weich machenden Zusammensetzungen verwenden) und keine unakzeptierbare Gefahr für die Umgebung erzeugen. Geeignete Materialien für das Vehikel der vorliegenden Erfindung umfassen Hydroxylfunktionale Flüssigkeiten, äußerst bevorzugt Wasser.
Elektrolyt
Obwohl Wasser ein gebräuchliches Material für die Verwendung als Vehikel im Stand der Technik ist, ist Wasser alleine kein Vehikel für die vorliegende Erfindung. Insbesondere hat die Dispersion, wenn weich machende aktive Inhaltsstoffe der vorliegenden Erfindung in Wasser in einem Anteil dispergiert sind, der für die Auftragung auf eine Tissuebahn geeignet ist, eine inakzeptabel hohe Viskosität. Obwohl nicht durch Theorie gebunden, glauben die Anmelder, daß ein Kombinieren von Wasser mit den weich machenden aktiven Inhaltsstoffen der vorliegenden Erfindung, um solche Dispersionen zu bilden, eine flüssige kristalline Phase mit hoher Viskosität erzeugt. Zusammensetzungen mit einer solchen hohen Viskosität können nur schwer auf Tissuebahnen für weich machende Zwecke auftragen werden.
Die Anmelder haben entdeckt, daß die Viskosität von Dispersionen von weich machenden aktiven Inhaltsstoffen in Wasser wesentlich reduziert werden kann, während gleichzeitig der wünschenswerte hohe Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in der weich machenden Zusammensetzung beibehalten wird, indem einfach ein geeigneter Elektrolyten dem Vehikel hinzu gegeben wird.. Wieder glauben die Anmelder, nicht durch Theorie gebunden, daß eine solche Hinzugabe die Größe der geladenen Doppelschicht um jedes kationisch geladene Spezies oder Teilchen in der Dispersion herum beeinflußt und eine Veränderung in der Phasenstruktur des ternären weich machendem aktiven Inhaltsstoff/Wasser/Elektrolyt bewirkt, wobei sich darauf eine Reduktion in der Viskosität des Systems ergibt.
Jeder Elektrolyt, der die oben beschriebenen allgemeinen Kriterien für Materialien, die für die Verwendung in dem Vehikel der vorliegenden Erfindung geeignet sind, erfüllt und welcher bei der Reduzierung einer 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 alle bekannten, wasserlöslichen Elektrolyte, welche die obigen Kriterien erfüllen, in dem Vehikel der weich machenden Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Wenn vorhanden, kann der Elektrolyt, in Mengen von bis zu etwa 25 Gew.-% der weich machenden Zusammensetzung, vorzugsweise aber nicht mehr als 15 Gew.-% der weich machenden Zusammensetzung verwendet werden, Vorzugsweise liegt 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 mit einem Anteil von zwischen etwa 0,3 Gew.-% und etwa 1,0 Gew.-% der weich machenden Zusammensetzung verwendet. 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 eine Scherausdünnung mit einer gewünschten Viskosität, 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 im unten stehenen Abschnitt Testverfahren beschriebenen Verfahrens. Geeignete Elektrolyten umfassen die Halid-, Nitrat-, Nitrit- und Sulfatsalze von Alkali- oder Erdalkalimetallen sowie die entsprechenden Ammoniumsalze. Weitere nützliche Elektrolyte enthalten die Alkali- und Erdalkalisalze einfacher organischer Säuren, wie Natriumformat und Natriumaceatat sowie die entsprechenden 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 machen Befeuchtungseigenschaften von Calciumclorid und die dauerhafte Veränderung im Gleichgewicht-Feuchtigkeitsgehalt, dem dieses dem absorbierenden Tissueprodukt verleiht, auf welchem die Zusammensetzung aufgebracht wird, Calciumchlorid besonders bevorzugt. Das heißt, die Anmelder glauben, daß die Feuchthalteeigenschaften von Calciumchlorid dieses zu einem Feuchtigkeitsreservoir machen, das der Zellulosestruktur des Tissues Feuchtigkeit liefern kann. Wie im Stand der Technik bekannt ist, dient Feuchtigkeit als Platzifizierer für Zellulose. Deshalb ermöglicht die durch das hydrierte Calciumchlorid gelieferte Feuchtigkeit der Zellulose, in erwünschte Weise weich zu sein, und zwar über einen breiteren Bereich relativer Feuchtigkeiten der Umgebung als ähnliche Strukturen in welchen kein Calciumchlorid vorhanden ist. Bedarfsweise sind kompatible Vermischungen verschiedener Elektrolyten auch geeignet.
Das Vehikel kann auch untergeordnete Inhaltsstoffe umfassen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sein können. Beispiele umfassen: Mineralsäuren oder Puffersysteme für eine pH-Werteinstellung (kann erforderlich sein, um eine hydrolytische Stabilität für bestimmte weich machende aktive Inhaltsstoffe zu erhalten) und Antischaum-Inhaltsstoffe (z. B. eine Siliconemulsion, wie sie erhältlich ist von Dow Corning, Corp. aus Midland, MI, als Dow Corning 2310), als eine Verfahrenshilfe, um eine Schaumbildung zu verringern, wenn die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf eine Tissuebahn aufgebracht wird.
Stabilisierer können auch verwendet werden, um die Gleichförmigkeit und die Lebensdauer 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.
Prozeßhilfen können auch verwendet werden, einschließlich z. B. einem Aufheller, wie Tinopal BCS-X, erhältlich von CIBA-GEIGY aus Greensboro, NC, kann der Dispersion hinzu gegeben werden, um eine qualitative Betrachtung der Auftragung-Gleichförmigkeit auf dem Wege einer Inspektion der fertigen Tissuebahn, welche eine auf die Oberfläche aufgebracht weich machende Zusammensetzung enthält, unter UV-Licht zu erleichtern.
Bildung 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 weich machenden aktiven Inhaltsstoff, der ausgewählt wurde, können der gewünschte Auftragungsanteil und andere Faktoren, die einen speziellen Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes in der Zusammensetzung erfordern, kann der Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes zwischen etwa 10% des der Zusammensetzung und etwa 35% der Zusammensetzung variieren. Vorzugsweise umfaßt der weich machende aktive Inhaltsstoff zwischen etwa 20% und etwa 30% der Zusammensetzung. Äußerst bevorzugt umfaßt der weich machende aktive Inhaltsstoff etwa 25% der Zusammensetzung. In Abhängigkeit von dem verwendeten Verfahren, um den weich machenden aktiven Inhaltsstoff herzustellen, kann die weich machende Zusammensetzung auch zwischen etwa 2% und etwa 20%, vorzugsweise etwa 10% eines Plastifizierers enthalten. Wie oben angemerkt wurde, ist die bevorzugte primäre Komponente des Vehikels Wasser. Zudem umfaßt das Vehikel vorzugsweise einen Alkali- oder Erdalkalihalid-Elektrolyten und kann untergeordnete Inhaltsstoffe umfassen, um einen pH-Wert einzustellen, die Schaumbildung zu kontrollieren oder bei der Stabilität der Dispersion zu helfen. Das Folgende beschreibt im Einzelnen eine bevorzugte weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung.

Eine besonders bevorzugte weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung (Zusammensetzung 1) wird wie folgt präpariert. Die Materialien werden in der Tabelle zur Zusammensetzung 1, welche dieser Beschreibung folgt, spezifisch definiert. Die in jedem Schritt verwendeten Mengen sind ausreichend, um zu der in dieser Tabelle im Detail angegebenen fertigen Zusammensetzung zu führen. Die Hydrochlorinsäure (25% Lösung), der Antischaum-Inhaltsstoff und der Aufheller, werden der geeigneten Menge Wasser hinzu gegeben. Dieses Gemisch wird dann erhitzt auf etwa 165°F (75°C). Gleichzeitig mit dem Erhitzen des Wassergemisches wird das Gemisch aus weich machendem aktiven Inhaltsstoff und Plastifizierer durch Erhitzen desselben auf eine Temperatur von etwa 150°F (65°C) geschmolzen. Das geschmolzene Gemisch des weich machenden aktiven Inhaltsstof fes und des Plastifizierers 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 dieses möglicherweise in die kontinuierliche Phase, aber für die Erfindung nicht wesentlich, und Plastifizierer, welche nicht hydrophob sind und somit mit den Alkylketten der quartärnären Ammoniumverbindung verbunden bleiben, können auch in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.) Sobald der weich machende aktive Inhaltsstoff durchgehend dispergiert ist, wird ein Teil des Calciumchlorids hinzu gegeben (als eine 2,5% Lösung), und zwar intermittierend unter Mischen. Das Fluidgemisch wird dann homogenisiert. Irgendeines der Verfahren zum Homogenisieren von Dispersionen kann für diesen Zweck verwendet werden. Ein akzeptables Verfahren zum Homogenisieren einer Menge von 40 Gallonen der weich machenden Zusammensetzung ist, einen Ultra-Turrax, Modell T45 S4 Homogenisierer zu verwenden, der erhältlich ist von Tekmar Company aus Cincinnati, OH, der in das Material für eine Zeitspanne von 4 Stunden eingetaucht wird. Die Zusammensetzung darf dann auf Raumtemperatur abkühlen, und der Stabilisierer wird unter Mischung langsam hinzu gegeben. Schließlich wird der Rest des Calciumchlorids hinzu gegeben (als 25% Lösung), und zwar unter fortgesetztem Mischen. Zusammensetzung 1

Komponente	Konzentration
Kontinuierliche Phase
Wasser	QS bis 100%
Calciumchlorid	0,53%
Antischaum	0,15%
Hydrochlorinsäure	13 ppm
Plastifizierer	12,1%
Aufheller	89 ppm
Stabilisierer	0,49
Disperse Phase
Weich machender aktiver Inhaltsstoff	23,7%

Die resultierende chemische weich machende Zusammensetzung ist eine milchige, gering viskose Dispersion, die zur Auftragung auf Tissuebahnen, wie unten be schrieben wird, geeignet ist, um die wünschenswerte taktile Weichheit dem aus solchen Bahnen hergestellten Tissuepapier zu verleihen. Sie zeigt eine bei Scherung ausdünnende, nicht-Newton'sche Viskosität. In geeigneter Weise hat die Zusammensetzung eine Viskosität von weniger als etwa 1000 Centipoise (cp), gemessen bei 25°C und bei einer Scherrate von 100 sec^–1 unter Verwendung des Verfahrens, das unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wird. Vorzugsweise hat die Zusammensetzung eine Viskosität von weniger als etwa 500 cp. Ganz bevorzugt ist die Viskosität kleiner als etwa 100 cp.
Ein anderes Verfahren zum Bilden einer weich machenden Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, eine wäßrige Phase zu präparieren, und zwar zuerst durch Hinzugabe des Elektrolyten (Calciumchlorid) zu einer entsprechenden Menge Wasser und zwar unter ausreichendem Rühren, um das Calciumchlorid vollständig zu lösen. Der pH-Wert der Elektrolytlösung wird dann auf ungefähr 4 eingestellt. Das auf einen pH-Wert eingestellt Wasser wird dann auf etwa 150°F (65°C) erhitzt, gleichzeitig mit dem Erhitzen des Wassers wird die quartäre Verbindung und der Plastifizierer bei etwa 150°F (65°C) geschmolzen. Das geschmolzene Gemisch auf quartärer Verbindung und Plastifizierer wird dann der erhitzten sauren Salzlösung unter Mischung hinzu gegeben, um die quartäre Phase in dem Vehikel gleichmäßig zu verteilen. (Die Wasserlöslichkeit des Polyethylenglycols trägt möglicherweise dieses in die kontinuierliche Phase, dies ist aber nicht wesentlich für die Erfindung, und Plastifizierer, welche hydrophober sind und somit mit den Alkylketten der quartären Ammoniumverbindung verbunden bleiben, können auch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.) Die Zusammensetzung darf dann auf Raumtemperatur abkühlen und das Antischaummittel wird hinzu gegeben. Wasser, das benötigt wird, um die weich machende Zusammmensetzung auf 100% zu bringen, wird ebenfalls zu diesem Zeitpunkt hinzu gegeben.
Zusammensetzung 2
Die resultierende chemische weich machende Zusammensetzung ist eine cremige, leicht viskose Dispersion, die für die Auftragung auf Tissuebahnen geeignet ist, wie dies unten beschrieben wird, um dem aus solchen Bahnen hergestellten Tissuepapier eine gewünschte taktile Weichheit zu verleihen. Sie zeigt eine bei Scherung ausdünnende nicht-Newton'sche Viskosität. Vorzugsweise hat die Zusammensetzung eine Viskosität zwischen etwa 100 Centipoise (cp) und etwa 1000 cp, gemessen bei 25°C und bei einer Scherrate von 100 sec unter Verwendung des Verfahrens, das unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wird.
Aufbringungsverfahren
Vorzugsweise wird die chemische weich machende Zusammensetzung auf eine trockene Tissuebahn aufgebracht. Der Ausdruck "trockene Tissuebahn", wie hier verwendet, umfaßt sowohl Bahnen, welche auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als dem Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt derselben getrocknet sind (übertrocknet- siehe unten) als auch Bahnen, welche auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Gleichgewicht mit der Feuchtigkeit in der Umgebung sind. Eine halb trockne Tissuepapierbahn umfaßt eine Tissuebahn mit einem Feuchtigkeitsgehalt, der ihren Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt übersteigt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "heiße Tissuebahn" auf eine Tissuebahn, welche sich auf einer in Bezug zur Raumtemperatur erhöhten Temperatur befindet. Vorzugsweise ist die erhöhte Temperatur der Bahn bei wenigstens etwa 43°C und ganz bevorzugt wenigstens etwa 65°C.
Der Feuchtigkeitsgehalt einer Tissuebahn ist bezogen auf die Temperatur der Bahn und die relative Feuchtigkeit der Umgebung, in welcher die Bahn angeordnet ist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "übertrocknete Tissuebahn" auf eine Tissuebahn, die auf einen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wurde, der geringer ist als der Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt unter den Standard-Testbedingungen von 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit. Der Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt einer Tissuebahn, die unter Stand-Testbedingungen von 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit angeordnet ist, beträgt etwa 7%. Eine Tissuebahn der vorliegenden Erfindung kann durch Anheben derselben auf eine erhöhte Temperatur unter Verwendung eines im Stand der Technik bekannten Trocknungsmittels, wie einem Yankee-Trockner oder einer Durchlufttrocknung, übertrocknet werden. Vorzugsweise wird eine übertrocknete Tissuebahn einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 7 Gew.-%, ganz bevorzugt von etwa 0 bis 6 Gew.-% und äußerst bevorzugt einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0 bis etwa 3 Gew.-% haben.
Ein Papier, das der normalen Umgebung ausgesetzt ist, hat typischerweise einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 5 bis 8%. Wenn Papier ge trocknet und gekreppt wird, ist der Feuchtigkeitsgehalt in dem Flächengebilde im Allgemeinen geringer als 3%. Nach der Herstellung absorbiert das Papier Wasser aus der Atmosphäre. In dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Vorteil aus dem geringen Feuchtigkeitsgehalt in dem Papier gezogen, wenn dieses die Abstreichklinge verläßt bzw. von dem Yankee-Trockner entfernt wird (oder der geringe Feuchtigkeitsgehalt ähnlicher Bahnen, wie Bahnen, die von anderen Trocknungseinrichtungen entfernt werden, falls das Verfahren keinen Yankee-Trockner vorsieht).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf eine übertrocknete Tissuebahn aufgebracht, kurz nachdem sie von einer Trocknungseinrichtung separiert wurde und bevor sie auf eine Mutterrolle aufgewickelt wurde. Alternativ kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf eine halb trockene Tissuebahn aufgebracht werden, z. B. während sich die Bahn auf dem Fourdrinier-Tuch, auf einem Trocknungsfilz oder auf einem Textilstoff befindet, oder während sich die Bahn in Kontakt mit dem Yankee-Trockner oder einem alternativen Trocknungsmittel befindet. Schließlich kann die Zusammensetzung auch auf eine trockne Tissuebahn aufgebracht werden, die sich im Feuchtigkeitsgleichgewicht mit ihrer Umgebung befindet, wenn die Bahn von einer Mutterrolle abgewickelt wird, wie z. B. während eines Offline-Konvertierungsvorganges.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden, nachdem die Tissuebahn getrocknet und gekreppt wurde, und insbesondere während sich die Bahn noch auf einer erhöhten Temperatur befindet. Vorzugsweise wird die weich machende Zusammensetzung auf die getrocknete und gekreppte Tissuebahn aufgebracht, bevor die Bahn auf die Mutterrolle aufgewickelt wird. So wird in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die weich machende Zusammensetzung auf eine heiße, übertrocknete Tissuebahn aufgebracht, nachdem die Bahn gekreppt wurde, als die Bahn durch die Kalandrierwalzen hindurch gegangen sind, welche die Dicke steuern.
Die oben beschriebene weich machende Zusammensetzung wird vorzugsweise auf eine heiße Übertragungsfläche aufgebracht, welche dann die Zusammensetzung auf die Tissuepapierbahn aufbringt. Die weich machende Zusammensetzung sollte auf die erhitzte Übertragungsfläche in einer makroskopisch gleichförmigen Weise für eine nachfolgende Übertragung auf die Tissuepapierbahn aufgebracht werden, so daß im Wesentlichen die gesamte Lage von dem Effekt der weich machenden Zusammensetzung profitiert. Nach der Auftragung auf die erhitzte Übertragungsoberfläche verdampft wenigstens ein Teil der flüchtigen Komponenten des Vehikels vorzugsweise und hinterläßt vorzugsweise einen dünnen Film, der einen verbleibenden, unverdampften Anteil der flüchtigen Komponenten des Vehikels, den weich machenden aktiven Inhaltsstoff und weitere nicht flüchtige Komponenten der weich machenden Zusammensetzung enthält. Mit "dünnen Film" ist ein dünner Überzug, Schleier oder Nebel auf der Übertragungsoberfläche gemeint. Dieser dünne Film kann mikroskopisch kontinuierlich sein oder aus diskreten Elementen zusammen gesetzt sein. Falls der dünne Film aus diskreten Elementen zusammen gesetzt ist, können die Elemente eine gleichförmige Größe oder eine variierende Größe haben; ferner können sie in einem gleichmäßigen Mutter oder in einem ungleichmäßigen Muster angeordnet sein, makroskopisch ist der Film aber gleichförmig. Vorzugsweise ist der dünne Film aus diskreten Elementen zusammengesetzt.
Die weich machende Zusammensetzung kann einer Seite der Tissuebahn auf beiden Seiten hinzu gegeben werden; vorzugsweise wird die weich machende Zusammensetzung nur auf einer Seite der Tissuepapierbahn aufbracht; die Seite der Tissuebahn mit den erhabenen Regionen, welche später zur äußeren Oberfläche des Tissuepapierprodukts orientiert sein wird. In geeigneter Weise wird, um das weiche Tissue der vorliegenden Erfindung bereit zu stellen, die weich machende Zusammensetzung auf die Bahn mit einem Anteil von wenigstens etwa 0,1 Gew.-% des Tissues aufgebracht. Vorzugsweise wird die weiche machende Zusammensetzung mit einem Anteil von wenigstens etwa 0,3 Gew.-%, ganz bevorzugt 0,5 Gew.-% hinzu gegeben. Um zu verhindern, daß das weiche Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung ein inakzeptables (für einige Benutzer) schmieriges Gefühl aufweist, wird die weich machende Zusammensetzung mit einem Anteil von weniger als etwa 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 5 Gew.-%, ganz bevorzugt weniger als etwa 3 Gew.-% hinzu gegeben.
Verfahren für makroskopisch gleichförmiges Auftragen der weich machenden Zusammensetzung auf die heiße Übertragungsoberfläche umfassen ein Sprühen und Drucken. Das Sprühen hat sich als ökonomisch heraus gestellt und kann im Hinblick auf die Menge und die Verteilung der weich machenden Zusammensetzung genau kontrolliert werden, so daß dieses mehr bevorzugt wird. Vorzugsweise wird die dispergierte weich machende Zusammensetzung von der Übertragungsoberfläche auf die getrocknete, gekreppte Tissuebahn nach dem Yankee-Trockner und vor der Mutterrolle aufgebracht. Ein besonders angenehmes Mittel zum Herbeiführen dieser Auftragung ist, die Weichmacherzusammensetzung auf eine oder auf zwei eines Paars erhitzter Kalandrierwalzen aufzubringen, welche zudem als heiße Übertragungsoberflächen für die vorliegende weich machende Zusammensetzung dienen, und auch dazu dienen, die Dicke der getrockneten Tissuebahn auf die gewünschte Dicke des fertigen Produkts zu verringern und diese zu regulieren. Solche angenehmen Mittel sind beschrieben in größerem Detail in US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 09/053,319, eingereicht im Namen von Vinson et al. am 01. April 1998.
Alternativ können effektive Mengen weich machender aktiver Inhaltsstoffe von den weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch auf eine Tissuebahn aufgebracht werden, die nach einem anfänglichen Trocknen abgekühlt wurde und in ein Feuchtigkeits-Gleichgewicht mit ihrer Umgebung gekommen ist. Das Verfahren des Auftragens der weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen das Gleiche, wie das oben beschriebene Verfahren zum Aufbringen solcher Zusammensetzungen auf eine heiße, übertrock nete Tissuebahn. Das heißt, die weich machende Zusammensetzung kann auf eine Übertragungsoberfläche aufgebracht werden, welche dann die Zusammensetzung auf die Tissuebahn aufbringt. Es ist für solche Übertragungsoberflächen nicht notwendig, erhitzt zu werden, weil die wünschenswerten rheologischen Eigenschaften der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Auftragung über die volle Breite einer Tissuebahn erlauben. Wieder wird die weich machende Zusammensetzung vorzugsweise auf eine Übertragungsoberfläche in einer makroskopisch gleichförmigen Weise aufgebracht, um nachfolgend auf die Tissuepapierbahn übertragen zu werden, so daß im Wesentlichen die gesamte Lage von dem Effekt der weich machenden Zusammensetzung profitiert. Die vorerwähnte Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen Nr. O9/053,319 liefert auch größere Einzelheiten im Hinblick auf alternative Mittel zum Aufbringen effektiver Mengen von weich machenden aktiven Inhaltsstoffen.
Ganz egal, welches Mittel zum Auftragen des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes für die Zwecke der vorliegenden Erfindung gewählt wird, es ist wichtig, daß die chemische weich machende Zusammensetzung auf wenigstens einen Teil der erhabenen Bereiche 15 abgeschieden wird. Ohne durch Theorie gebunden zu sein, glauben die Anmelder, daß eine solche Abscheidung die ansonsten raube taktile Natur der erhabenen Bereiche mildert und den Benutzer des Tissueprodukts der vorliegenden Erfindung dazu veranlaßt, zu berichten, daß das Produkt sowohl eine erwünschte taktil wahrnehmbare Weichheit als auch eine erkennbare Textur aufweist. Wenn Bahnen, die wie oben beschrieben behandelt wurden, gemäß dem Verfahren, das unten im Abschnitt Testverfahren beschrieben wurde, hinsichtlich ihrer Weichheit bewertet wurden, hat sich heraus gestellt, daß diese eine Verbesserung der Weichheit von wenigstens etwa 0,2 Feldwerteeinheiten (PSU) haben. Vorzugsweise beträgt die Verbesserung der Weichheit wenigstens etwa 0,3 PSU. Ganz bevorzugt beträgt die Verbesserung wenigstens etwa 0,5 PSU. In geeigneter Weise wird die chemisch weich machende Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf der Gesamtheit der Außenfläche 7 abgeschieden. Vorzugsweise wird die chemische weich machende Zusammensetzung nur auf die erhabenen Bereiche 15 (das heißt, in der ersten Region 11 derselben) abgeschieden.
Konvertieren
Wie in der Figur gezeigt ist, umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei Lagen 3, 5 mit entgegen gesetzten äußeren Flächen 7, derart, daß die Mehrzahl der erhabenen Bereiche 15 in der ersten Region 11 für einen Benutzer wahrnehmbar sind. Wie bekannt ist, werden solche mehrlagigen Produkte durch einen Konvertierungsprozeß hergestellt, in welchem wenigstens zwei Bahnen in einer spezifischen Weise miteinander verbunden werden, um die gewünschten Eigenschaften des fertigen Produkts bereit zu stellen. Das Tissueprodukt 1 der vorliegenden Erfindung wird mit der texturierten Seite nach außen konvertiert, so daß die Außenfläche 7 mit den erhabenen Bereichen 15 versehen ist. Indem so vorgegangen wird, wird das Tissueprodukt 11 mit den speziellen, oben diskutierten Reinigungs- oder wahrgenommenen Reinigungsvorteilen versehen. Die Lagen 3, 5 der vorliegenden Erfindung können so verbunden werden, daß ihre Innenflächen 9 aneinander liegen, und zwar indem geeignete Mittel verwendet werden, die im Stand der Technik bekannt sind, wie ein Prägen, Kleben und dergleichen. Vorzugsweise werden die Lagen 3, 5 durch Haftung miteinander verbunden.
Die Außenflächen 7 können mit der auf die Oberfläche aufgebrachten chemischen weich machenden Zusammensetzung behandelt sein, wie dies oben beschrieben wurde, und zwar entweder bevor oder nachdem sie verbunden wurden. Vorzugsweise wird die Seite der Tissuebahn, welche als Ergebnis des Konvertierungsprozesses zur Außenfläche 7 wird, mit der auf die Oberfläche aufgebrachten chemischen weich machenden Zusammensetzung behandelt, während das Tissue übertrocknet ist, wie dies oben beschrieben wurde, und zwar vor dem Konvertieren der Tissuebahn in das fertige Tissueprodukt 1 der vorliegenden Erfindung.
BEISPIEL
Das Beispiel zeigt ein zweilagiges Tissuepapierprodukt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer geschichteten Tissuepapierbahn mit einer weich machenden Zusammensetzung, die durch das bevorzugte Verfahren präpariert wurde, wie es oben beschrieben wurde, das auf eine Seite aufgebracht wurde, wobei die Tissuepapierbahnen in ein zweilagiges Tissuepapierprodukt kombiniert sind.
Eine Fourdrinier-Papiermachermaschine im Pilotmaßstab wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet.
Ein wässeriger Brei NSK von etwa 3% Konsistenz wird unter Verwendung eines herkömmlichen Repulpers hergestellt und wird durch ein Vorratsrohr zu dem Stoffauflaufkasten des Fourdrinier-Siebes bewegt.
Um dem fertigen Produkt eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen, wird eine 1% Dispersion von Parez 750^® präpariert und dem NSK-Vorratsrohr mit einer Durchsatzmenge hinzu gegeben, die ausreicht, um 0,5% Parez 750^®, basierend auf dem Trockengewicht der NSK-Fasern, abzugeben. Die Absorption des temporär naßfesten Harzes wird verbessert, indem der behandelte Brei durch einen Inline-Mischer hindurch bewegt wird.
Ein wässeriger Brei aus Eukalyptus-Hartholz-Kraftfasern mit etwa 3% Konsistenz wird unter Verwendung eines herkömmlichen Repulpers hergestellt und wird durch ein Vorratsrohr zu dem Stoffauflaufkasten des Fourdrinier-Siebes bewegt.
Um dem fertigen Produkt eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen und um die Staubigkeit oder das Linten der Oberfläche des Tissuepapiers zu verringern, wird eine 1% Dispersion von Parez 750^® präpariert und dem Eukalyptus-Vorratsrohr mit einer Durchsatzmenge hinzu gegeben, die ausreicht, um 0,375% Parez 7500, basierend auf dem Trockengewicht der Eukalyptusfasern, abzugeben. Die Absorption des temporär naßfesten Harzes wird verbessert, indem der behandelte Brei durch einen Inline-Mischer hindurch bewegt wird.
Die NSK-Fasern werden mit weißem Wasser am Eingang einer Fächerpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,15% basierend auf dem Gesamtgewicht des NSK-Faserbreies, verdünnt. Die Ekalyptusfasern werden ebenso mit weißem Wasser am Eingang einer Fächerpumpe auf eine Konsistenz von etwa 0,15%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Eukalyptus-Faserbreies, verdünnt. Der Eukalyptusbrei und der NSK-Brei werden beide in einen geschichteten Stoffauflaufkasten gelenkt, der in der Lage ist, die Breie als separate Ströme zu halten, bis sie auf einem Formungsgewebe auf der Fourdrinier-Maschine abgeschieden werden.
Die Papiermaschine hat einen geschichteten Stoffauflaufkasten mit einer oberen Kammer, einer mittleren Kammer und einer unteren Kammer. Der Eukalyptus-Faserbrei wird durch die obere und die untere Kammer des Stoffauflaufkastens hindurch gepumpt und gleichzeitig wird der NSK-Faserbrei durch die mittlere Kammer des Stoffauflaufkastens hindurch gepumpt und sie werden in einer übereinander angeordneten Beziehung auf das Fourdrinier-Sieb abgegeben, um darauf eine dreischichtige embryonische Bahn zu bilden, von der etwa 70% aus Eukalyptusfasern aufgebaut wird und 30% aus NSK-Fasern aufgebaut wird. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb hindurch und wird unterstützt durch einen Deflektor und durch Vakuumkästen. Das Fourdrinier-Sieb hat eine 5-fachige Satin-Bindungskonfiguration mit 87 Monofilamenten pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamenten pro Inch in Quer-Maschinenrichtung.
Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein gemustertes Trocknungsgewebe übertragen. Das Trocknungsgewebe ist so ausgebildet, daß ein gemustertes, verdichtetes Tissue mit diskontinuierlichen, abgelenkten Bereichen geringer Dichte entsteht, die in einem kontinuierlichen Netzwerk aus hoch dichten (Streb-)Bereichen angeordnet sind. Das Trocknungsgewebe wird gebildet durch Gießen einer undurchlässigen Harzoberfläche auf ein ein Fasernetz tragendes Gewebe. Das tragende Gewebe ist ein Doppelschicht-Netz mit 45 × 52 Filamenten. Die Dicke des Harzgusses beträgt etwa 10 mil über dem Trägergewebe. Der Strebbereich beträgt etwa 40%, und die offenen Zellen verbleiben mit einer Häufigkeit von etwa 78 pro Quadratinch.
Eine weitere Entwässerung wird durch eine vakuumunterstützte Drainage herbei geführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 30% hat.
Obwohl die gemusterte Bahn in Kontakt mit dem gemusterten Formungsgewebe bleibt, wird sie durch Durchluft-Vortrockner auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet.
Die halb trockne Bahn wird dann auf den Yankee-Trockner überführt und an der Oberfläche des Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel angehaftet, welches eine 0,125% wässerige Lösung von Polyvinylalkohol aufweist. Das Krepphaftmittel wird auf die Yankee-Oberfläche mit einer Durchsatzmenge von 0,1% Haftmittel-Feststoffen, basierend auf dem Trockengewicht der Bahn, abgegeben.
Die Faserkonsistenz wird erhöht auf etwa 98%, bevor die Bahn von dem Yankee-Trockner mit einer Abstreifklinge trocken gekreppt wird.
Die Abstreifklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Auftreffwinkel von etwa 81 Grad bereit gestellt wird. Der Yankee-Trockner wird bei einer Temperatur von etwa 350°F (177°C) und mit einer Geschwindigkeit von etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben.
Die Bahn wird dann zwischen zwei Kalandrierwalzen hindurch bewegt. Die untere Kalandrier(übertragungs)-Walze ist mit einer chemischen Weichmacherzusammen setzung besprüht, wie dies unten weiter beschrieben wird, und zwar unter Verwendung von SU14 Luft-Atomisierungsdüsen (Air cap #73328 und Fluid cap #2850) von Spraying Systems Co. aus Wheaton, IL. Die zwei Kombinierwalzen sind mit ihrem Walzengewicht aufeinander vorgespannt und werden mit Oberflächengeschwindigkeiten von 656 fpm (etwa 200 Meter pro Minute) betrieben, was einen prozentualen Krepp von etwa 18% erzeugt.
Mittel, die bei der Präparierung des chemischen Weichmachergemisches verwendet werden, sind:

1. eine quartäre Ammoniumverbindung aus teilweise hydriertem Tallowdiesterchlorid, vorgemischt mit Polyethylenglycol 400. Das Vorgemisch ist die 66,2% quartärnäre Ammoniumverbindung, die erhältlich ist von Witco Chemical Company aus Dublin, OH.
2. Calciumchlorid-Pellets von EM Science aus Gibbstown, NJ.
3. Siliconemulsion (Dow Corning 2310) von Dow Corning Corp. aus Midland, MI.
4. Hydrochlorinsäure von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ.
5. Ethoxylierter Polyesterstabilisierer (HOE S 4060) von Clariant Corp., Charlotte, NC.
6. Fluoreszierender Aufheller (Tinopal CBS-X) von Ciba-Geigy Corp., Greensboro, NC.

Das chemische Weichmachergemisch wird präpariert, indem das Antischaummaterial, die Hydrochlorinsäure und der fluoreszierende Aufheller in der benötigten Menge Wasser kombiniert wird. Dies wird dann auf etwa 75°C erhitzt. Das Vorge misch aus der quartären Verbindung und dem PEG 400 wird dann als eine geschmolzene Flüssigkeit hinzu gegeben und verrührt, bis das Gemisch vollständig homogen ist. Die 2,5% Calciumchloridlösung wird dann unter Mischung hinzu gegeben, um die Lösung zu verdünnen. Ein Homogenisierer Ultra-Turrax, Modell T45 S4, wird dann für 4 Stunden für eine Charge von 151,4 bis 170,3 Liter (40–45 Gallon) verwendet. Sobald die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt ist, wird das Polyester unter Mischung hinzu gegeben. Schließlich wird die 25% Calciumchloridlösung hinzu gegeben. Die Komponenten werden in einer Proportion verwendet, die ausreicht, eine Zusammensetzung mit den folgenden ungefähren Konzentrationen bereit zu stellen:

24%	quartäre Ammoniumverbindung; aus teilweise hydriertem Tallowdiesterchlorid
12%	PEG 400
0,5%	CaCl₂
63%	Wasser
0,15%	Silconemulsion
13 ppm	Hydrochlorinsäure
0,5%	Polyester
89 ppm	Tinopal CBS-X

Das chemische Weichmachergemisch wird durch direkten Druck von der oberen Kalandrierwalze auf die Seite der Tissuebahn mit den erhabenen Bereichen übertragen. Das resultierende Tissuepapier hat eine Flächenmasse von etwa 6,5 kg pro 278,7 m² (14,3 lb pro 3000 th²), einen Anteil der weich machenden Zusammensetzung von etwa 1% und eine Texturhäufigkeit von etwa 9/in /3,5/cm)
Die Bahn wird in ein doppellagiges, gekrepptes, musterverdichtetes Tissuepapierprodukt konvertiert. Die Orientierung der Bahnen wird beibehalten, so daß die äußeren Oberflächen die erhabenen Regionen der einzelnen Lagen aufweisen. Das resultierende Tissuepapier wurde hinsichtlich der Feldweichheit unter Verwendung des Verfahrens bewertet, das im Abschnitt Testverfahren unten beschrieben wird, und zwar zusammen mit einem Produkt, das gemäß dem Stand der Technik hergestellt wurde. Das heißt: 1) die glatte Seite wurde mit einer auf die Oberfläche aufgetragenen chemisch weich machenden Zusammensetzung behandelt und 2) die Bahnen wurden so konvertiert, daß die glatte Seite der Bahn auf der Außenseite des Produkts liegt. Die Ergebnisse dieses Vergleichs sind in Tabelle 1 dargestellt.

Produkt Feldweichheit

Glatte Seite behandelt +1,4 psu

Vorliegende Erfindung +1,6 psu
Wie zu sehen ist, ist die Feldweichheit beider Produkte wesentlich weicher als die des Kontrollprodukts (Charmin Ultra^®, wie sie erhältlich ist von Procter & Gamble aus Cincinnati, OH), und die Feldweichheit des Produkts der vorliegenden Erfindung und das Kontrollprodukt sind im Wesentlichem die gleichen. Das Produkt der vorliegenden Erfindung hat auch eine optisch gefällige Textur.
TESTVERFAHREN
Anteil des weich machenden aktiven Inhaltsstoffes auf dem Tissue
Die Analyse der Menge der hier beschriebenen weich machenden aktiven Inhaltsstoffe, die auf Tissuepapierbahnen zurück behalten werden, kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, das in relevantem Stand der Technik akzeptiert wird. Diese Verfahren sind beispielhaft und sollen andere Verfahren nicht ausschließen, welche zum Bestimmen von Anteilen bestimmter Komponenten, die durch das Tissuepapier zurück gehalten werden nützlich sind.
Das folgende Verfahren ist geeignet zum Bestimmen der Menge der bevorzugten quartärnären Ammoniumverbindungen (QAC), die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung abgeschieden werden können. Eine Standardlösung eines anioni schen grenzflächenaktiven Stoffes (Natriumdodecylsulfat -NaDDS), wird verwendet, um die QAC unter Verwendung eines Diminidumbromidindikators zu titrieren.
Präparierung von Standardlösungen
Die folgenden Verfahren sind anwendbar für die Präparierung von Standardlösungen, die in diesem Titrationsverfahren verwendet werden.
Präparierung eines Dimidiumbromidindikators
In einen Kolben von 1 Liter Volumen werden:

A) 500 Milliliter destilliertes Wasser hinzu gegeben;
B) 40 ml einer Vorratslösung von Dimidiumbromid-Disulphin-Blau-Indikator hinzu gegeben, erhältlich von Gallard-Schlesinger Industries, Inc. aus Carle Place, NY;
C) 40 ml von 5 N H₂SO₄ hinzu gegeben;
D) der Kolben bis zur Markierung mit destilliertem Wasser und gefüllt und gemischt.

Präparierung der NaDDS-Lösung. In einem Kolben von 1 Liter werden:

A) 0,1154 Gramm NaDDS, erhältlich von Aldrich Chemical Co. aus Milwaukee, WI als Natriumdodecylsulfat (ultra rein) eingewogen;
B) der Kolben bis zur Markierung mit destilliertem Wasser gefüllt und gem,ischt, um eine 0,0004 N-Lösung zu bilden.

Verfahren

1. Auf einer Anlysewaage wiege etwa 0,5 Gramm Tissue ein. Zeichne das Probengewicht auf 0,1 mg Genauigkeit auf.
2. Lege die Probe in einen Glaszylinder mit einem Volumen von etwa 150 Milliliter, welcher einen Stern-Magnetrührer enthält. Verwende einen Zylinder mit Gradeinteilung, gebe mit 20 Milliliter Methylenchlorid hinzu.
3. In einer Abzugshaube lege den Zylinder auf eine Heizplatte, die auf geringe Wärme eingestellt ist. Bringe die Lösung unter Rühren und unter Verwendung eines Zylinders mit Gradeinteilung vollständig zum Sieden, gebe 35 Milliliter Dimidiumbromidindikator-Lösung hinzu.
4. Während des Rührens mit hoher Geschwindigkeit bringe das Methylenchlorid wieder voll zum Sieden. Drehe die Wärme ab, rühre aber die Probe weiter. Die QAC wird mit dem Indikator einen Komplex bilden, was eine blau gefärbte Verbindung in der Methylenchloridschicht erzeugt.
5. Unter Verwendung einer 10 ml Burette, titriere die Probe mit einer Lösung des anionischen grenzflächenaktiven Stoffes. Dies wird durchgeführt, indem ein Aliquot des Titrationsmittels hinzu gegeben wird und für 30 Sekunden schnell gerührt wird. Schalte die Rührplatte ab, erlaube den Schichten, sich zu separieren, und prüfe die Intensität der blauen Farbe. Falls die Farbe dunkelblau ist, gebe etwa 0,3 Milliliter des Titrationsmittels hinzu, rühre für 30 Sekunden schnell und schalte den Rührer ab. Prüfe wieder 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 Tritrationsmittel tropfenweise zwischen Rührvorgängen hinzu. Der Endpunkt ist das erste Anzeichen einer leicht pinken Farbe in der Methylenchloridschicht.
6. Zeichne das Volumen des verwendeten Titrationsmittels auf 0,05 ml Genauigkeit auf.
7. Berechne die Menge des QAC in dem Produkt unter Verwendung der Gleichung:

In welcher X eine Leerkorrektur ist, die erhalten wird durch Titrieren einer Probe ohne das QAC der vorliegenden Erfindung. Y ist der Betrag in Milligramm von QAC, den 1,00 Milliliter NADDS titrieren. (Zum Beispiel Y = 0,254 für eine besonders bevorzugte QAC, das heißt, Diesterdi(berührungshydriertes)tallwodimethylchlorid).
Tissuedichte
Die Dichte des Tissuepapiers, so wie dieser Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die als die Flächenmasse des Papiers berechnet wird, geteilt durch die Dicke, wobei die richtigen Einheitsumwandlungen hier mit enthalten sind. Die Dicke des mehrschichtigen Tissuepapiers, wie hier verwendet, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer Kompressionslast von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt wird.
Feldweichheit von Tissuepapieren
Idealerweise sollten die zu testenden Papierproben vor dem Weichheitstest gemäß dem TAPPI-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Vorzugsweise werden die Proben für 24 Stunden bei 10 bis 35% relativer Luftfeuchtigkeit und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 40°C vorkonditierniert. Nach diesem Vorkonditionierungsschritt sollten die Proben für 24 Stunden bei einer relativen Feuchtig keit von 48 bis 52% und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 24°C vorkonditioniert werden.
Idealerweise sollte Weichheits-Feld-Testvorgang innerhalb der Grenzen eines Raumes von konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden. Falls dies nicht machbar ist, sollten alle Proben, einschließlich der Kontrollen, identischen Umgebungsbedinungen ausgesetzt werden.
Der Weichheitstest wird als ein paariger Vergleich in einer Form durchgeführt, ähnlich demjenigen, der beschrieben ist in "Manual on Sensory Testing Methods", ASTM Special Technical Publication 434, veröffentlicht durch the American Society For Testing and Materials 1968, und welche durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Die Weichheit wird durch ein subjektives Testen bewertet, indem etwas verwendet wird, das als paarweiser Unterschiedstest bezeichnet wird.
Das Verfahren verwendet ein externes Standard-Material zum Testmaterial selbst. Für die taktil wahrgenommene Weichheit werden zwei Proben derart bereit gestellt, daß die Testperson die Proben nicht sehen kann, und die Testperson wird aufgefordert, eine derselben auf der Basis der taktilen Weichheit auszudehnen. Das Ergebnis des Tests wird in einer Feld-Zähleinheit (PSU) aufgezeichnet. Im Hinblick auf den Weichheitstest, wird, um die hier in PSU aufgezeichneten Weichheitsdaten zu erhalten, eine Anzahl von Weichheit-Feldtests durchgeführt. In jedem Test werden zehn praktisch Erfahrene Weichheits-Juroren befragt, um die relative Weichheit von drei Sätzen paarweiser Proben zu bewerten. Diese Probenpaare werden jeweils paarweise von jedem Juroren beurteilt: Eine Probe jedes Paares ist mit X und die andere mit Y bezeichnet. Kurz gesagt, wird jede X-Probe gegenüber ihrer paarweise zugeordneten Y-Probe wie folgt abgestuft:

1. Eine Stufe von plus eins wird gegeben, wenn X so beurteilt wird, daß sie ein wenig weicher sein könnte als Y, und eine Stufe von minus eins wird gegeben, falls Y beurteilt wird, daß sie ein wenig weicher sein könnte als X;
2. eine Stufe von plus zwei wird gegeben, falls X so beurteilt wird, daß sie sicher ein wenig weicher ist als Y, und eine Stufe von minus zwei wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, daß sie sicher ein wenig weicher ist als X;
3. eine Stufe von plus drei wird X gegeben, falls diese so beurteilt wird, daß sie sehr viel weicher ist, als Y, und eine Stufe von minus drei wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, daß sie sehr viel weicher als X ist; und, schließlich
4. eine Stufe von plus vier wird X gegeben, falls diese so beurteilt wird, daß sie sehr viel weicher ist, als Y, und eine Stufe von minus vier wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, daß sie sehr viel weicher als X ist.

Die Abstufungen werden gemittelt und der resultierende Wert steht in Einheiten von PSU. Die resultierenden Daten werden als die Ergebnisse eines Feldtests angesehen. Falls mehr ein Probenpaar bewertet wird, dann werden alle Probenpaare gemäß ihren Einstufungen durch die gepaarte statistische Analyse in ihre Rangfolge gebracht. Dann wird der Rand in seinem Wert nach oben oder nach unten verschoben, je nachdem wie dies erforderlich ist, um einen Null-PSU-Wert zu geben, der gegenüber jeder gewählten Probe der Nullbasis-Standard ist. Die weiteren Proben haben dann Plus- oder Minuswerte, wie sie durch ihre relativen Einstufungen im Hinblick auf den Nullbasis-Standard bestimmt werden. Die Einzahl der durchgeführten und gemittelten Feldteste erfolgt so, daß etwa 0,2 PSU einen signifikanten Unterschied in einer subjektiv wahrgenommenen Weichheit darstellt.
Festigkeit von Tissuepapieren
Trockenzufestigkeit
Dieses Verfahren ist für die Verwendung an fertigen Papierprodukten, Rollenproben und unkonvertierten Vorräten gedacht. Die Zugfestigkeit solcher Produkte kann an ein Inch breiten Streifen einer Probe unter Verwendung eines Thwing-Albert Intelect II Standard Zugtesters (Thwing-Albert Instrument Co aus Philadelphia, PA) bestimmt werden.
Probenkondintionierung und Präparierung
Vor einem Zugtest sollten die zu testenden Papierproben gemäß dem TAPPI-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Alle Plastik- und Papierkarton-Verpackungsmaterialien müssen sorgfältig von den Papierproben vor dem Test entfernt werden. Die Papierproben sollten für wenigstens zwei Stunden bei relativer Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert werden. Eine Probenpräparierung und alle Aspekte des Zugtests sollten auch in den Grenzen eines Raumes konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Für das fertige Produkt gilt, daß alle beschädigten Produkte weg geworfen werden. Als nächstes entferne 5 Streifen von vier nutzbaren Einheiten (auch Flächengebilde bezeichnet) und Staple einen über den anderen, um einen langen Stapel zu bilden, wobei die Perforationen zwischen den Flächengebilden zusammenfallen. Identifiziere das Flächengebilde 1 und 3 für Zugmessungen in Maschinenrichtung und die Flächengebilde 2 und 4 für Zugmessungen in Querrichtung. Als nächstes schneide die Perforationslinie hindurch unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Sicherheitsschild, erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA), um 4 separate Stapel herzustellen. Stelle sicher, daß die Stapel 1 und 3 nach wie vor für den Test in Maschinenrichtung identifiziert sind und die Stapel 2 und 4 für den Test in Querrichtung identifiziert sind.
Schneide zwei 1'' breite Streifen in der Maschinenrichtung von den Stapeln 1 und 3. Schneide zwei 1'' breite Streifen in Querrichtung von den Stapeln 2 und 4. Es gibt nun vier 1'' breite Streifen für einen Zugtest in Maschinenrichtung und vier 1'' breite Streifen für einen Zugtest in Querrichtung. Für diese fertigen Produktproben sind alle acht 1'' breiten Streifen fünf nutzbare Einheiten (auch Flächengebilde bezeichnet) dick.
Für Proben eines unkonvertierten Stapels und/oder Spulenproben schneide eine 15'' mal 15'' Probe, welche acht Lagen dick ist, aus einer Region von Interesse der Probe, und zwar unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12, mit einem Sicherheitsschild, erhältlich 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 einen Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert wird. Die Probenpräparierung und alle Aspekte des Zugtests sollten innerhalb der Grenzen eines Raumes mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Von dieser vorkonditionierten 15'' mal 15'' Probe mit acht Lagen Dicke schneide vier Streifen 1'' mal 7'' mit der langen 7'' Abmessung parallel zur Maschinenrichtung verlaufend. Notiere diese Probe als Spulen- oder unkonvertierte Vorratsproben in Maschinenrichtung. Schneide vier zusätzliche Streifen 1'' mal 7'' mit der langen 7'' Abmessung parallel zur Querrichtung verlaufend. Notiere diese Proben als Spulen- oder unkonvertierte Vorratsproben in Querrichtung. Stelle sicher, daß alle früheren Schnitte unter Verwendung eines Papierschneiders gemacht wurden (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Sicherheitsschild, erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Es gibt nun insgesamt acht Proben: vier 1'' mal 7'' Proben, welche acht Lagen dick sind, wobei die 7'' zur Abmessung parallel zur Maschinenrichtung verläuft, und vier 1'' mal 7'' Streifen, welche acht Lagen dick sind, wobei die 7'' Abmessung parallel zur Querrichtung verläuft. (1'' = 2,54 cm)
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 Klammern mit flachen Seiten in die Einheit und kalibriere den Tester gemäß den Anweisungen, die in dem Betriebshandbuch des Thwing-Albert Intelect II gegeben sind. Stelle die Gerät-Querkopfgeschwindigkeit auf 4,00 in/min und die erste und die zweite Meßlänge auf 5,08 cm (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''. (1'' = 2,54 cm).
Eine Lastzelle wird derart ausgewählt, daß das vorhergesagte Zugergebnis für die zu testende Probe zwischen 25% und 75% des Benutzungsbereichs liegt. Zum Beispiel kann eine 5000 Gramm Lastzelle für Proben mit einer vorgesagten Zugfestigkeit von 1250 Gramm verwendet werden (25% von 5000 Gramm) und 3750 Gramm (75% von 5000 Gramm). Der Zugtester kann auch bis in den 10% Bereich mit der 5000 Gramm Lastzelle eingestellt werden, derart, daß Proben mit vorgesagten Zügen von 125 Gramm bis 375 Gramm getestet werden könnten.
Nimm einen der Zugstreifen und lege ein Ende desselben in eine Klammer des Zugtesters. Lege das andere Ende des Papierstreifens in die andere Klammer. Stelle sich, daß die lange Abmessung des Streifens parallel zu den Seiten des Zugtesters verläuft. Stelle auch sicher, daß die Streifen nicht auf den Seiten der zwei Klammern überhängen. Zudem muß der Druck jeder der Klammern in vollem Kontakt mit der Papierprobe sein.
Nach dem Einführen des Papierteststreifens in die zwei Klammern kann die Gerätespannung überwacht werden. Falls sie einen Wert von 5 Gramm oder mehr zeigt, ist die Probe zu stramm. Umgekehrt ist, wenn eine Zeitspanne von 2–3 Sekunden nach dem Beginn des Tests verstreicht, bevor ein Wert aufgezeichnet wird, der Zugstreifen zu schlaff.
Starte den Zugtester, wie in dem Gerätehandbuch des Zugtesters beschrieben. Der Test ist abgeschlossen, nachdem der Querkopf automatisch in eine anfängliche Startposition zurück gekehrt ist. Lese die Zuglast in Einheiten von Gramm von der Instrumentenscala oder der digitalen Feldanzeige auf die nächste Einheit genau ab und zeichne sie auf.
Falls der Reset-Zustand nicht automatisch durch das Gerät durchgeführt wird, führe die notwendige Einstellung aus, um die Geräteklammern in ihre anfänglichen Startpositionen zurück zu stellen. Führe den nächsten Papierstreifen in die zwei Klammern ein, wie oben beschrieben, und erhalte eine Zugablesung in Einheiten von Gramm. Erhalte Zugablesungen von allen Papierteststreifen. Es sollte angemerkt werden, daß Ablesungen zurück gewiesen werden sollten, falls der Streifen beim Durchführen des Tests in oder an dem Rand der Klammern rutscht oder bricht.
Berechnungen
Für die vier 1'' breiten Maschinenrichtung-Fertigproduktstreifen summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugablesungen. Teile diese Summe durch die Anzahl der getesteten Streifen. Diese Zahl sollte normalerweise Vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Züge durch die Zahl der nutzbaren Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise Fünf für sowohl einlagige als auch zweilagige Produkte.
Wiederhole diese Berechnung für die Querrichtung-Fertigproduktstreifen.
Für die unkonvertierten Vorratsproben oder Spulenproben schneide in der Maschinenrichtung, summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugablesungen. Teile die Summe durch die Zahl der getesteten Streifen. Diese Zahl sollte normalerweise Vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Züge durch die Anzahl nutzbarer Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise Acht.
Wiederhole diese Berechnung für die Querrichtung-Papierstreifen der unkonvertierten oder Spulenprobe.
Alle Ergebnisse liegen in Einheiten von Gramm Inch vor.
Für die Zwecke dieser Beschreibung sollte die Zugfestigkeit in eine "spezifische gesamte Zugfestigkeit" konvertiert werden, wie sie als die Summe der Zugfestigkeit, gemessen in der Maschinen- und Quermaschinenrichtung definiert werden, geteilt durch die Flächenmasse und korrigiert in ihren 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 0,2455 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 ergeben einen Plot einer logarithmische Scherrate (s^–1) auf der X-Achse, einer logarithmischen Viskosität in Poise (P) auf der linken Y-Achse und einer Spannung (Dyne/cm²) auf der rechten Y-Achse. Die Viskositätswerte 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.
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

Weiches Tissue-Papierprodukt mit mindestens zwei Lagen von Tissue, wobei mindestens eine der Lagen eine Innenfläche und eine Außenfläche umfasst, wobei die Außenfläche aufweist: einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, wobei der erste Bereich gegenüber dem zweiten Bereich erhöht ist und eine Oberflächen-abgelagerte, chemische Weichmacher-Zusammensetzung aufweist, die mit einem Gehalt zwischen ungefähr 0,1% und ungefähr 8% des Gewichtes des Tissues auf mindestens einem Abschnitt davon abgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Weichmacher-Zusammensetzung ferner einen Elektrolyten umfasst; wobei der Elektrolyt gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Halogenid-, Nitrat-, Nitrit- und Sulfatsalzen von Alkali oder Erdalkalimetallen, den Halogenid-, Nitrat-, Nitrit- und Sulfatsalzen von Ammoniak, den Alkali- und Erdalkalisalzen von Ameisen- und Essigsäure, und den Ammoniumsalzen von Ameisen- und Essigsäure, wobei der Elektrolyt vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Chloridsalzen von Natrium, Kalzium und Magnesium, wobei der Elektrolyt bevorzugter Kalziumchlorid umfasst.
Tissue-Papier nach Anspruch 1, wobei die chemische Weichmacher-Zusammensetzung umfasst: (R₁)_4–m–N⁺–[R₂]_mX^– wobei m von 1 bis 3 reicht; jedes R₁ eine C₁–C₆-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist; jedes R₂ ein C₁₄–C₂₂-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist; und X^– ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat ist.
Tissue-Papier nach Anspruch 1, wobei die chemische Weichmacher-Zusammensetzung eine Verbindung mit der Formel aufweist: (R₁)_4–m–N⁺–[(CH₂)_n–Y–R₃]_mX^– wobei Y ist -O-(O)C- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH-; m von 1 bis 3 reicht; n von 0 bis 4 reicht; jedes R₁ ein C₁–C₆ Alkyl oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist; jedes R₃ ein C₁₃–C₂₁ Alkyl oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon ist; und X^– ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat ist.
Tissue-Papier nach Anspruch 2, wobei m ist 2, R₁ ist Methyl und R₂ ist C₁₆–C₁₈-Alkyl oder Alkenyl.
Tissue-Papier nach Anspruch 3, wobei m ist 2, n ist 2, R₁ ist Methyl, R₃ ist C₁₅–C₁₇-Alkyl oder Alkenyl und Y ist -O-(O)C- oder -C(O)-O-.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der chemische Weichmacher-Zusammensetzungs-Bestandteil ferner eine Polyhydroxy-Verbindung umfasst, wobei die Polyhydroxy-Verbindung vorzugsweise gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Gemischen davon, wobei die Polyhydroxy-Verbindung bevorzugter Polyethylenglykol umfasst.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Bereich eine Textur-Häufigkeit aufweist, wobei die Textur-Häufigkeit kleiner als ungefähr 20/cm (50/in) und größer als ungefähr 0,8/cm (2/in), vorzugsweise kleiner als ungefähr 8/cm (20/in) ist.
Tissue-Papierprodukt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Tissue-Papierprodukt gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Profilverdichteten Strukturen und nicht-gekreppten, Durch-Luftgetrockneten Strukturen.
Tissue-Papierprodukt nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das weiche Tissue-Papierprodukt zwei Lagen umfasst, wobei jede der Lagen eine Außenfläche aufweist, die umfasst einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich, wobei der erste Bereich gegenüber dem zweiten Bereich erhöht ist und eine Oberflächen-abgelagerte, chemische Weichmacher-Zusammensetzung aufweist, die auf mindestens einem Abschnitt davon abgelagert ist.