FI121188B - Huuhdeltava, rikkoutuva, biologisesti hajoava paperituote - Google Patents

Description

Huuhdeltava, rikkoutuva, biologisesti hajoava paperituote

Pehmopapereissa on voitava yhdistää useita vastakkaisia ominaisuuksia: pehmopaperin on oltava kestävää, pehmeää, 5 huuhdeltavaa, rikkoutuvaa ja hajoavaa. Näiden ominaisuuk sien haluttujen yhdistelmien saavuttaminen taloudellisella tavalla on sinänsä merkittävä haaste. Kuitenkin, vaikka pehmopaperi, joka voitaisiin esikostuttaa ja käyttää märkänä, antaisi merkittäviä uusia etuja käyttäjälle sekä 10 paremman puhdistuskykynsä että antamansa raikkauden myötä, mikään tällä hetkellä markkinoilla oleva tuote ei sovellu oikein hyvin käytettäväksi esikostutettuna.

Vaikka ainakin yksi kaupallinen pehmopaperi omaa jonkin 15 verran märkälujuutta, vaikuttaa siltä, että valmistajan tarkoitus antaa väliaikainen märkälujuus näille tuotteille johtuu siitä, että paperi kostuu usein normaalin käytön aikana. Kun näitä pehmopapereita yritetään käyttää esikostumisen jälkeen, ne "hajoavat" ja "vanuttuvat" mel-20 ko pahasti. Joten paremman puhdistustuloksen sijaan nämä tuotteet jättävät kostutettuina huomattavan paljon rikkoutunutta paperia puhdistettavalle alueelle, mikä siis tekee tyhjäksi tarkoituksen käyttää pehmopaperia esikos- • · ·.· · tutettuna.

25 Märkähankauskestävyyden lisääminen aiemmin mainittuihin • · vastakkaisiin paperiominaisuuksiin on kuitenkin entistä : .·. suurempi tekninen haaste. Sellainen pehmopaperin rakenne, • · · ]·)/ joka omaisi riittävän märkäluj uuden, jotta se voitaisiin * · · 30 esikostuttaa, on luonnostaan vastoin huuhdeltavuutta ja ... hajoavuutta, ja sen pehmeys on vaikea pitää, oli paperi • · · * kostutettu tai ei. Tämä keksintö esilletuo pehmopaperin, • · *·..* jolla on (i) riittävä märkälujuus ja märkähankauskestä- *:··· vyys, että sitä voidaan käyttää esikostutettuna; (ii) 35 joka on huuhdeltava; (iii) on hajoava ja biologisesti ·. hajoava; (iv) omaa ensiluokkaisen pehmopaperin veroisen • · · ···· kuivalujuuden; ja (v) omaa nykyaikaisen, ensiluokkaisen *...· pehmopaperin veroisen pehmeyden.

2

Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen paperituote .

5 Tämän keksinnön mukainen paperituote saattaa yhteen mainitut ristiriitaiset tavoitteet, koska se on pehmopaperi, jonka pinta on sileä ja omaa alustavan normalisoidun väliaikaisen märkälujuuden, joka on vähintään noin 0,98 g/mm, edullisesti vähintään noin 1,38 g/mm, mitattuna 10 Finch Cup -menetelmällä. Raina kestää kostutettuna vanut- tumatta, kun 4 arkkia kooltaan 51 mm x 114 mm kyllästetään, kiristetään sivusuunnassa ja sen jälkeen hangataan märkää siannahkaa vasten kuormituksella 135 grammaa noin 2 minuutin kuluessa kastamisesta, jolloin kostutettu pa-15 perituote ja siannahka pysyvät molemmat pääosin vanuttu-matta ja repeytymättä 4 hankauksen jälkeen. Väliaikainen märkälujuus aikaansaadaan käyttämällä väliaikaista märkäluj uushartsia, kun puolestaan monessa tapauksessa pehmen-nin/sidostenavaaja auttaa saamaan märkä-/kuivalujuussuh-20 teen halutulle tasolle ja estää paperin kuivalujuuden muodostumisen niin suureksi, että se tahattomasti heikentää tuotteen pehmeyttä. Märkä-/vetolujuussuhde CD (cross • · ·.· · direction, poikittain) on esimerkiksi vähintään noin 18%, ! *.. edullisesti yli 20%.

25 • · ·.·.{ Väliaikaisten märkälujuushartsien, kuten aldehyditärkke- : lysten pelkkä lisääminen tavanomaisiin pehmopaperimas- soihin ei takaa, että tuote soveltuu käytettäväksi esi- • · · kostutettuna. Tämän keksinnön keksijät ovat havainneet, ... 30 että vaikka pehmopaperilla olisi sekä sileä pinta ja nor- • · · **!/ malisoitu CD märkälujuus vähintään noin 0,98 g/mm, edul- ’···* lisesti 1,38 g/mm, mitattuna Finch Cup -testillä ("FCT") *:··· peruspainolla noin 30 g/m2 riisiä, pehmopaperilla on tai- pumus vanuttua tai hajota, kun sitä yritetään käyttää *. 35 esikostutettuna.

• · · • « · · • · · • · '···* Olemme havainneet, että kun kunkin arkin absoluuttinen 3 (ei-normalisoitu) CD märkälujuus laskee alle noin 0,47 g/mm tai matalammaksi, arkki ei yleensä ole riittävän yhtenäinen selviytyäkseen normaalista käytöstä märkänä vaikka arkki ei vanuttuisikaan, kun sitä käsitellään va-5 rovasti arkin repeytymisen välttämiseksi. Kun tässä yhteydessä puhutaan normalisoidusta märkälujuudesta, kyseinen arvo on määritetty Finch Cup -menetelmällä, jossa 1 tuuman näyte muunnetusta, käyttövalmiista tuotteesta, jonka neliömassa on 30 g/m2 riisiä (yksi- tai kaksikerrok-10 sinen paperi) kiristetään erikoislaitteeseen nimeltä

Finch Cup, upotetaan tämän jälkeen suolattomaan veteen neutraalissa pH:ssa ja paperin vetolujuus testataan tietyn upotusajan kuluttua. Alustavaa märkävetolujuutta varten mittaus suoritetaan 5 sekunnin kuluttua veden lisää-15 misestä kuppiin. Pidämme tätä menetelmää edullisena, koska olemme todenneet Finch Cup Testin ("FCT") tulokset kohtuullisen toistokelpoisiksi.

Koska kriittinen tekijä vanuttumisen suhteen vaikuttaa 20 olevan arkin kuitujen sisäisten sidosten välinen määrä ja lujuus, muille neliömassoille kuin 30 g/m2 riisiä kriittinen vetolujuus (0,98 g/mm tai 1,38 g/mm jne., tapauksen • · : mukaan) tulisi säätää verrannolliseksi neliömassan suh- • · • *·· teen, ts. normalisoida. Esimerkiksi 15 g/m2 riisi, jonka 25 CD märkälujuus on noin 0,69 g/mm toimii tyydyttävästi, ·;··· koska CD märkälujuus on verrannollisesti sama kuin 30 g/m2 : riisipainoisen paperin CD märkälujuus 1,38 g/mm, ja näin • · · · tämän 15 g/m2 paperin normalisoiduksi CD märkä lujuudeksi • · · saadaan 1,38 g/mm.

... 30 • · · Tämä on yhtäpitävä kokemuksemme kanssa, jonka mukaan yk- • · *···* sittäiset kerrokset 15 g/m2 paperia ovat olleet tyydyttä- *:**: viä CD vetolujuusarvoilla 0,87 ja 0,63 g/mm, kun puoles- ·;··· taan yksittäiset kerrokset, joiden CD vetolujuus oli 0,47 *. 35 g/mm, olivat epäonnistuneita ja repeytyivät vanuttumatta.

«·· ♦ · · • · *···* Jotta pehmopaperi tuote olisi riittävän hyvin huuhtoutuva, 4 jolloin vältytään useammalta huuhtelulta WC-altaan tyhjentämiseksi, pidämme edullisena, että tämän keksinnön pehmopapereiden märkälujuus laskee nopeasti, osoittaen normalisoidun poikkisuuntaisen märkälujuuden, joka on 5 noin 2/3 lähtöarvosta mitattaessa 30 minuutin kuluttua paperin upottamisesta, ja laskien lopulta arvoon noin 0,59 g/mm, kun upotuksesta on kulunut yli 10 tuntia.

yksinkertaisesti väliaikaisen märkälujuusaineen lisäämi-10 nen antaa yleensä paperituotteen, joka ei ole riittävän pehmeä korkealuokkaiseksi pehmopaperiksi normaaliin talouskäyttöön. Olemme havainneet, että paperin pehmeyden nostamiseksi ensiluokkaiseksi tai lähelle sitä, suih-ku/viirasuhdetta kannattaa muuttaa siten, että arkki saa-15 daan hieman sileämmäksi kuin normaalisti puristettuja pehmopaperituotteita valmistettaessa. Esimerkiksi tavanomaisen märkäpuristuspehmopaperin valmistuksessa valvomme suihku/viirasuhdetta siten, että pohja-arkin koneen suuntaisen kuivavetolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivave-20 tolujuuden välinen suhde (ennen jalostamista ja kohokuvi ointia) on noin 2,5.

• · :.· ; Tämän keksinnön pehmopapereille suosittelemme suihku/vii- • · | *·. rasuhdetta, joka antaa pohja-arkin, jonka MD kuivalujuu- :*·.· 25 den ja CD kuivalujuuden välinen suhde on vähintään noin • · ·;··· 2,2, edullisemmin noin 1,6 - 2,1, edullisimmin noin 1,8 - : .*. 1,9. Vastaavasti pidämme edullisena lisätä hieman rainan • · · · kreppausta normaaliin verrattuna. Esimerkiksi ta- * · · vanomaisessa pehmopaperissa rainaan syntyy 18-20% krep- ... 30 piä, kun se poistetaan jenkkisylinteriltä. Tämän keksin- • · · nön pehmopapereille pidämme edullisena vähintään noin 22% • · *···* kreppausta, edullisemmin vähintään noin 23-24%.

• · ·;··· Tämä keksintö koskee pehmeää, kestävää, huuhdeltavaa, *. 35 hajoavaa ja biologisesti hajoavaa paperituotetta, jolla • · · *"j on väliaikainen märkälujuus ja joka voidaan esikostuttaa • t *···* ennen käyttöä eikä vanutu tai repeydy, kun sitä käytetään 5 esikostutettuna.

Jotta aikaansaataisiin kotitalouskäyttöön tarkoitettu pehmopaperi, jonka kuluttajat hyväksyvät, on välttämätön-5 tä tehdä pehmeä tuote, jolla on riittävästi kivavetolu-juutta normaalia käyttöä ajatellen. Lisäksi on välttämätöntä, että pehmopaperi hajoaa riittävästi, jotta se kohtuullisina määrinä olisi huuhdeltavissa kotitalouksien WC-altaista ja hajoaisi riittävästi viemärijärjestelmäs-10 sä. Tavanomainen pehmopaperi ei kestä riittävän hyvin märkähankausta, jotta sitä voitaisiin käyttää esikostutettuna vanuttumatta tai repeytymättä, kuten yllä on kuvattu .

Pysyvä märkävetolujuus olisi vastoin sekä tuotteen hajo-15 avuutta ja biologista hajoavuutta ja estäisi täten pehmopaperin soveltuvuuden jätevesijärjestelmään. Lisäksi pysyvä märkävetolujuus voi usein häiritä paperin huuhtelua tyypillisestä WC-altaasta siten, että allas tukkeutuu tai paperi jää rakennuksen ja viemäriverkoston väliseen put-20 kistoon aiheuttaen tukkeutuman, varsinkin jos putkissa on juuria, kuten usein vanhemmissa rakennuksissa.

• · : Paperituotteen märkävetolujuus saavutetaan tavanomaisesti • · • *·· lisäämällä paperimassaan pysyvää märkälujuushartsia tai 25 ainetta, kuten polyamidiepikloorihydriinihartseja, joita ·;··· Hercules myy tuotenimellä Kymene®. Ainakin kaksi mekanis- ϊ mia on esitetty märkälujuushartsin toimintamekanismiksi.

·· · ·

Ensimmäisen mekanismin mukaan märkälujuushartsit muodos- t · · tavat kovalenttisidoksia viereisten kuitujen väliin, ja ... 30 toisen mekanismin mukaan märkälujuushartsi muodostaa ker- • · · roksen viereisten paperikuitujen välisten vetysidosten # · *·;·* päälle estäen täten vettä rikkomasta vetysidoksia. Tuot- ·:**: teessä, jolla on pysyvä märkälujuus, lujittava vaikutus ·;··· ei heikkene ajan myötä. Paperituotteita, joiden valmis- *. 35 tuksessa on käytetty pysyviä märkälujuushartseja, ei siis *·“ normaalisti hyväksyttäisi käytettäväksi tavanomaisena • · ’···* hygieniapaperina tai viemärijärjestelmässä.

6 Väliaikaisen märkälujuuden aikaansaamiseksi, sellu-loosarainaan lisätään erityisiä väliaikaisia märkälu-juushartseja. Hartsityypin valinnalla ei vaikuta olevan 5 erityisen suurta merkitystä, kunhan se antaa halutut märkäluj uusominaisuudet . Sopivia tuotteita ovat yleensä vesiliukoiset polymeerit tai monomeerit ja vesiliukoisia polymeerejä muodostavat oligomeerit. Nämä hartsit ovat tyypillisesti vesiliukoisia orgaanisia polymeerejä, jotka 10 koostuvat aldehydiyksiköistä tai vaihtoehtoisesti ali- faattisistä dialdehydeistä, kuten glyoksaalista, ja kati-onisista yksiköistä. Uskotaan, että nämä polymeerit tai alifaattiset dialdehydit muodostavat hemiasetaalisidoksia selluloosaan ja että nämä hemiasetaalisidokset hydroly-15 sortuvat kohtuullisella nopeudella kastettaessa veteen, joten näitä hartseja sisältävät pehmopaperit omaavat aluksi huomattavan märkälujuuden, mutta märkälujuus laskee jo muutamassa minuutissa sopivaan matalaan arvoon siten, että paperi on helposti huuhdeltava. Käytännössä 20 tällaisia hartseja sisältävien pehmopapereiden alustava märkälujuus vaikuttaa kasvavan jonkin verran paperin valmistumista seuraavina päivinä. Kokemuksemme mukaan mär- • · :.· · kälujuus on tasoittunut melko hyvin noin viikon kuluttua • · • *·· valmistuksesta, joten kun tässä selityksessä ja vaatimuk- 25 sissa viittaamme märkäluj uuteen, tarkoitamme märkälujuut- ·;··· ta noin viikon kestäneen vanhenemisen jälkeen, mikäli : .·. muuta ei mainita.

• · · • · · · • · · • · · t · ·

Ihmisen takapuolen ja läheisten alueiden pyyhkimiseen ... 30 käytetään yleensä kuivaa pehmopaperia. Kuiva paperi ei • · · aina puhdista näitä alueita riittävän hyvin. Jotkut käyt- • · *···* täjät haluavat käyttää bideetä avuksi näiden alueiden *:··: puhdistamisessa, jotta olo olisi erityisen puhdas. Mutta ·;··· jos henkilö käyttää tavanomaista pehmopaperia sen jäl- *. 35 keen, kun takapuoli ja ympäröivät alueet ovat aivan mär- • · · *·” kiä, tai hän kostuttaa pehmopaperin ennen sen käyttöä, • · *···* tunnetuilla pehmopapereilla, myös niillä muutamilla mer- 7 keillä, joilla on huomattava märkälujuus, on taipumus vanuttua.

Vanuttuminen on ilmiö, jota esiintyy käytön aikana, kun 5 pieniä paperipalloja kasaantuu joko pehmopaperin tai käyttäjän pinnalle, johtaen mahdollisesti pehmopaperin repeämiseen ennen kuin puhdistus on saatettu loppuun. Useimmat käyttäjät eivät pidä tästä. Tämän keksinnön eräs tarkoitus on esilletuoda huuhdeltava, jätevesijärjestel-10 mään soveltuva tuote, joka voidaan kostuttaa ennen käyttöä ja pysyy silti riittävän pehmeänä, lujana ja kestävänä vanuttumisen suhteen niin, että sitä voidaan käyttää puhdistamiseen.

15 Tämä keksintö esilletuo pehmopaperin, joka on riittävän yhtenäinen ja luja, etenkin märkäluja, että paperia voidaan käyttää joko kuivana tai esikostutettuna, samoin myös käytettäväksi täysin märän alueen puhdistamiseen. Käyttäjä voi siis käyttää pehmopaperia märkänä, esikostu-20 tettuna tai kuivana. Lisäksi tämän keksinnön mukainen pehmopaperi on edullisesti melko pehmeä, ainakin lähes yhtä pehmeä kuin korkealuokkainen pehmopaperi. Pehmopape- • · :.· · rin on välttämättä oltava sekä huuhdeltava että hajoava, ·· • *·· jotta sitä voitaisiin käyttää likavesijärjestelmissä.

25 • · ·;··· Tämän keksinnön edulliset pehmopaperit ovat seuraavanlai- i siä: • · · ··· · (1) riittävän märkälujia ja märkänä rakenteensa pitäviä, *·* · jotta niitä voitaisiin käyttää kostutettuina puhdistami- ... 30 seen; • · · (ii) riittävän kuivalujia, jotta niitä voitaisiin käyttää • · *···* kuivina puhdistamiseen; *:·*: (iii) yhtä pehmeitä tai lähes yhtä pehmeitä kuin kor- ·:··· kealuokkaiset pehmopaperit; *. 35 (iv) riittävän hyvin hajoavia, jotta niitä voitaisiin ··· ···· kohtuullisina määrinä huuhdella tavanomaisesta WC-altaas- • · · • » ··· ta; 8 (v) riittävän hyvin hajoavia, jotta ne sopisivat likavesi j ärj estelmiin.

Pehmeyttä ei voi mitata suoraan, vaan se on melko subjek-5 tiivinen asia. Kaksi tärkeimpinä pidettyjä komponenttia arvioitaessa pehmeyttä ovat pintarakenne ja vetomoduuli, jota kutsutaan myös jäykkyydeksi, jäykkyysmoduuliksi tai vetojäykkyydeksi. Ks. J. D. Bates "Evaluation of Tissue Paper Softness", TAPPI, voi. 66, No. 2, sivut 97-99, hel-10 mikuu 1983, joka koskee vetojäykkyyttä ja pintaprofiilia suhteessa havaittuun pehmeyteen. Pintarakennetta voidaan vaihtoehtoisesti arvioida mittaamalla kitkakertoimen geometrisen keskiarvon keskiarvopoikkeama (GM MMD) Kawabata KES-SE Friction Tester -kitkantestauslaitteella.

15 Tämän keksinnön mukaisen paperituotteen pintarakenne on miellyttävä, GM MMD:nä ilmaistuna ja seuraavassa kuvatun mukaisesti mitattuna alle noin 0,26 ja vetomoduuli alle noin 32 g/% venymä, edullisesti alle 28 g/% venymä, mää-20 ritettynä tässä kuvattavalla vetolujuuden mittausmenetel mällä, mutta sillä erolla, että mitattu moduuli on geometrinen keskiarvo poikkisuuntaisten ja koneensuuntaisten • · •J · kuormitus-venymäkäyrien kaltevuuksista kuormituksen ol- lessa 0-2 g/cm ja käytettäessä noin 2,5 cm (1 tuuman) :*·.· 25 levyisiä näytteitä. Kaikki tässä yhteydessä mainitut ve- • « tomoduuliarvot on mitattu vetokuormituksella 2 g/cm ja : .·. ilmoitetaan g/% venymä, % venymän ollessa dimensioton.

• · · • · ♦ · ·«· • · · • · ·

Kuten kuviossa 7 on esitetty, tapauksissa, joissa vetomo-30 duulin annetaan kasvaa jopa 32 g/% venymä, GM MMD olisi • · · *·' alle 0,23. Tapauksissa, joissa vetolujuus rajataan alu- • · · • · *...* eelle alle 28 g/% venymä, GM MMD voi olla jopa 0,26.

·;··· Edullisemmissa suoritusmuodoissa GM MMD:n tulisi olla alle 0,2 ja vetolujuuden alle 27 g/% venymä, ja vielä 35 edullisemmin niin, että GM MMD on alle 0,185 ja vetomo- • · · ···! duuli alle 26 g/% venymä.

• « · • · • · • · · 9

On havaittu, että niin kauan kun huolehditaan siitä, että pinta on sileä, pehmopapereita, joissa yllä mainitut viisi ominaisuutta ovat hyväksyttävässä tasapainossa, voidaan valmistaa tavanomaiseen tapaan, mutta käyttämällä 5 yhdistelmää kaupallisesti saatavista väliaikaisista mär-kälujuusaineista, edullisesti vesiliukoisista alifaatti-sista dialdehydeistä tai kaupallisesti saatavista vesiliukoisista orgaanisista polymeereistä, jotka sisältävät aldehydiyksikköjä ja kationiyksikköjä, kuten esimerkiksi 10 vahamaiseen maissitärkkelykseen perustuvat, ja valinnaisesti kationisesta typpipitoisesta pehmentimestä/si-doksia avaavasta aineesta, joka valitaan ryhmästä, johon kuuluvat kolmiarvoiset ja neliarvoiset kationiset orgaaniset typpiyhdisteet, joihin sisältyy pitkiä rasvahap-15 poketjuja, kuten imidatsoliini, amidoamiinisuolat, lineaariset amiiniamidit, neliarvoiset tai kvaternääriset am-moniumsuolat ja näiden seokset. Sekä väliaikainen märkä-lujuushartsi että pehmennin lisätään edullisesti paperikoneen märkään päähän.

20 Tämän keksinnön pehmopaperilla on (i) riittävä märkälu-juus ja hankauksen kestävyys märkänä, jotta sitä voi- • · ·.· | täisiin käyttää esikostutettuna; (ii) se on huuhdeltava; : *.. (iii) se on hajoava ja biologisesti hajoava; (iv) sillä :*·.· 25 on ensiluokkaisiin pehmopapereihin verrattavissa oleva • · kuivalujuus; ja (v) se on yhtä pehmeä kuin nykyaikaiset : pehmopaperit.

• · · • · · · • · · • · · • * ·

Lukuisia alifaattisia ja polymeerisiä aldehydejä voidaan tt. 30 käyttää tämän keksinnön pehmopaperin valmistamiseen, mut- • · · *·* ' ta yllä mainittujen viiden ominaisuuden saavuttamiseksi • · tämän keksinnön pehmopaperilla tulisi olla sileä pinta ja ·;··· alustava, normalisoitu, väliaikainen märkälujuus, joka on vähintään noin 0,94 - 0,98 g/mm, edullisesti noin 1,38 \ 35 g/mm, mitattuna Finch Cup -menetelmällä 30 g/m2 riisille.

• · · ···· Pehmopaperin märkä-/kuivavetolujuussuhde CD (cross direc- • · · *...· tion, poikittain) on vähintään noin 18%, edullisesti yli 10 20%. Väliaikainen märkälujuus aikaansaadaan käyttämällä väliaikaista märkälujuushartsia. Pelkästään väliaikaisten märkälujuushartsien, kuten kationisten aldehyditärkkelysten tai alifaattisten dialdehydien, kuten glyoksaalin li-5 sääminen tavanomaiseen pehmopaperiin ei takaa, että tuote soveltuu käytettäväksi esikostutettuna. Olemme havainneet, että vaikka pehmopaperilla olisi sekä sileä pinta ja normalisoitu CD märkälujuus vähintään noin 0,98 g/mm, edullisesti 1,38 g/mm, mitattuna Finch Cup -testillä 10 ("FCT) neliömassan ollessa noin 30 g/m2, pehmopaperilla on taipumus vanuttua tai hajota, kun sitä yritetään käyttää esikostutettuna.

Olemme havainneet, että kun kunkin arkin absoluuttinen 15 (ei-normalisoitu) CD märkälujuus laskee alle noin 0,47 g/mm tai matalammaksi, arkki ei yleensä ole riittävän yhtenäinen selviytyäkseen normaalista käytöstä märkänä vaikka arkki ei vanuttuisikaan, kun sitä käsitellään varovasti arkin repeytymisen välttämiseksi. Sopivia märkä-20 lujuutta lisääviä alifaattisia ja aromaattisia aldehydejä ovat glyoksaali, malonidialdehydi, meripihkadialdehydi, glutarialdehydi, dialdehyditärkkelykset, polymeerisiä • · * reaktiotuotteita monomeereistä tai polymeereistä, joissa ·· j on aldehydi- ja typpiryhmiä. Esimerkkejä typpeä sisältä- :*·.· 25 vistä polymeereistä, jotka sopivat reagoitaviksi aldehy- • · ·;··· diä sisältävien monomeerien tai polymeerien kanssa, ovat : akryyliamidit ja vastaavanlaiset typpisisältöiset poly- • · · · ··· meerit.

• · · • · · ... 30 Nämä polymeerit antavat positiivisen varauksen aldehydiä • · · 1 * sisältävälle reaktiotuotteelle.

··· • ♦ • ♦ • · · ♦ *:··; Uusi pehmopaperimme voi sisältää polymeerejä, joissa on .;..j ei-nukleofiilisiä vesiliukoisia, typpeä sisältäviä hete- *. 35 rosyklisiä osia aldehydiosien lisäksi. Esimerkkejä tämän- ··* •••j tyyppisistä hartseista ovat: • · • · • · · 11 A. Väliaikaiset märkälujuuspolymeerit, jotka sisältävät aldehydiä ja joiden kaava on

HO CHO

y

NHj NH

°^:/ °^/

A

( Π f ) ( 'l f fyrC R-V^ R'y'' '1 jossa A on polaarinen, ei-nukleofiilinen yksikkö, jöka ei tee mainittua hartsipolymeeriä veteen liukenemattomaksi; 15 B on hydrofiilinen kationiyksikkö, joka antaa positiivi sen varauksen hartsipolymeerille; kukin R on H, Ci-C^-al-kyyli tai halogeeni; ja W:n mooliprosentti on noin 58-95%; X:n mooliprosentti on noin 3-65%; Y:n mooliprosentti on noin 1-20%; ja Z:n mooliprosentti on noin 1-10%; ja 20 mainitun hartsipolymeerin molekyylipaino on noin 5000 -200000.

• · • · · j*: ’ B. Vesiliukoiset kationiset väliaikaiset märkälujuuspoly- • · • ** meerit, joiden aldehydiyksikköjen molekyylipaino on noin *. *: 25 20000 - 200000 ja kaava on: • ·

/ l W

30 a ^ ·.♦ · b c • · · • ♦ • · ♦ · · ♦ ♦ ·1 jossa A on: • · *.35 0 0 0

Il II II

-CH tai - C-X - (R) - CH

12 ja X on -O-, -NH-, tai -NCH3- ja R on substituoitu tai substituoimaton alifaattinen ryhmä; Y3 ja Y2 ovat toisistaan riippumatta -H, -CH3 tai halogeeni, kuten Cl tai F; W on ei-nukleofiilinen, vesiliukoinen typpisisältöinen he-5 terosyklinen osa; ja O on kationinen monomeeriyksikkö.

"a":n mooliprosentti on välillä noin 30-70% ja "b":n moo-liprosentti on välillä noin 30-70%, ja "c:n" mooliprosentti on välillä noin 1-40%.

10 Polysakkaridialdehydi-johdannaiset sopivat käytettäväksi tämän keksinnön pehmopaperin valmistuksessa. Polysakkari-dialdehydejä on käsitelty US-patenteissa 4,983,748 ja 4,675,394. Nämä patentit liitetään viitteinä. Sopivien polysakkaridialdehydien rakenne on seuraavanlainen: 15

O

II

Sacch-0-CH2-CH-CH2-0-Ar-CH0 20 jossa Ar on aryyliryhmä. Edustavia aldehydikationisia polysakkarideja on käsitelty US-patentissa 4,788,280, joka liitetään hakemukseen viitteenä. Kationisen dialde-• · ^ • « · ί hydin perusosa on rakenteeltaan seuraavanlainen: • · • · _ =:··! 25 Γ ch,oh

H C - 0 H

: l/\ \| =J: c „h c •A/ i/i*—o—

... 30 CC

• · ·

II H

L 1 O -J'· N—NHC CH,N(CH,k ..... n * ·:··: O C Γ 35 Tämä kationinen tärkkelysaldehydi on esimerkki ka- *11! tionisesta aldehydiosasta, joka sopii käytettäväksi tämän • · 1 keksinnön pehmopaperin valmistuksessa.

13 Väliaikainen märkälujuushartsi (tärkkelys) lisätään edullisesti sellaiseen paikkaan, kuten konekyypin pumpun imu-puolelle, jossa se voi reagoida kuidun kanssa ennen kuin 5 se tulee kosketukseen pehmentäjän/sidostenavaajan kanssa, jolloin pehmennin/sidostenavaaja, jos se syötetään eristettyyn kohtaan, kuten sulppulaatikon alaosaan, voi pysyä erillään tärkkelyksestä, kunnes tärkkelys on ehtinyt reagoida. Jos nämä kaksi pääsevät kosketukseen keskenään 10 aikaisemmin, tai samanaikaisesti kuidun kanssa, kummankin aineen tehokkuus heikkenee. Tietyissä tapauksissa, varsinkin silloin, kun ei haluta ensiluokkaisia tuotteita tai kun tuote on tarkoitettu huuhdeltavaksi pyyhkeeksi, kohtuullinen pehmeys on saavutettavissa ilman pehmennin-15 tä/sidoksenavaajaa, mutta korkealuokkaisten pehmopape- reiden kaltaisen pehmeyden saavuttamiseksi pehmennin-tä/sidostenavaajaa on yleensä tarpeen käyttää.

Tämän keksinnön soveltuvuutta kuvataan tarkemmin seuraa-20 vassa seikkaperäisessä selostuksessa. On kuitenkin syytä painottaa, että seikkaperäinen selostus ja erityiset esimerkit, vaikka viittaavatkin keksinnön edullisiin suori- • · ·.· * tusmuotoihin, ovat ainoastaan esimerkkejä, koska myös • · : alan tuntevat tietävät, että keksinnön hengen ja laajuu- 25 den puitteissa voidaan tehdä lukuisia muutoksia ja modi- • · ••••ί fikaatioita.

• · • · • · · • · · .·;·. Keksintöä kuvataan tarkemmin seuraavassa seikkaperäisessä • · · kuvauksessa sekä oheisten kuvioiden avulla, jotka ovat ... 30 ainoastaan esimerkkejä, eivätkä siis ole tarkoitettu ra- • · · ’·* * jaamaan keksintöä, ja joista: • · *·.·* kuvio 1 on kaaviokuva paperikoneen massasyötöstä näyttäen ·;··· sopivia kohtia väliaikaisen märkälujuushartsin ja pehmen- t imen/sidos tenavaa jän lisäämiseksi; *. 35 kuvio 2 on mikrovalokuva 2 0-kertaisena suurennoksella • · · ···· sellaisen pehmopaperin pinnasta, joka on valmistettu tä- • · män keksinnön mukaan ja jota on kuvattu esimerkissä 10 ja 14 joka edustaa tämän keksinnön pehmopapereiden pinnan sile-yttä; kuvio 2A on mikrovalokuva 20-kertaisena suurennoksella toisesta sileän pinnan omaavasta pehmopaperista, Pehmo-5 paperi W-1, joka on valmistettu tämän keksinnön mukaan ja jota on kuvattu esimerkissä IA ja jonka alustava CD mär-kälujuus on noin 1,26 g/mm; kuvio 2B on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella toisesta pehmopaperista, jolla on marginaalisesti sileä 10 pinta, Pehmopaperi X-l, joka on valmistettu esimerkin IB mukaisesti ja jonka alustava CD märkälujuus on noin 0,94 g/mm; kuvio 2C on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella toisesta pehmopaperista, jolla on marginaalisesti sileä 15 pinta, Pehmopaperi Y-2, joka on valmistettu tämän keksinnön mukaan mukautettu van Phanin antamaan opetukseen US-patenteissa 5,217,576 ja 5,240,562, kuten esimerkissä 2 on kuvattu ja jonka alustava CD märkälujuus on noin 1,26 g/mm; 20 kuvio 3 on mikrovalokuva kilpailevan ("Brand Ch") pehmo paperin pinnasta ja tämän pehmopaperin alustava CD märkä-vetolujuus on 1,10-1,26 g/mm, mutta sen pinta on rosoinen : (ei sileä) ; • · • ’·· kuvio 3A on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella • 25 toisesta pehmopaperista nimeltä Pehmopaperi W-2, jonka ·;··· alustava märkälujuus on noin 1,93 g/mm ja pinta rosoinen : ja joka on valmistettu mahdollisimman tarkoin van Phanin • · · · .·;·. US-patenttien 5,217,576 ja 5,240,562 mukaan, kuten esi- • · · merkissä 2 on kuvattu; ... 30 kuvio 3B on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella • · · toisesta pehmopaperista nimeltä Pehmopaperi X-2, jonka • · *···* alustava märkälujuus on noin 0,71 g/mm ja pinta on rosoi- ·;··· nen (ei sileä) ja joka on valmistettu van Phanin US-pa- ·;··· tenttien 5,217,676 ja 5,240,562 mukaan märkäpuristukseen *. 35 modifioituina, kuten esimerkissä 2 on esitetty; t · · ·**! kuvio 4A on mikrovalokuva kostutetusta pehmopaperinäyt- • · '···* teestä Brand Ch -pehmopaperista osoittaen, miten paperi 15 vanuttuu siannahkapintaa vasten tehdystä kolmesta han-kauskerrasta; kuvio 4B on mikrovalokuva siannahasta osoittaen nahkaan jääneet paperipallot, kun kostutettua Brand Ch -pehmopa-5 periä hangattiin siannahkapintaa vasten; kuvio 5A on mikrovalokuva tämän keksinnön pehmopaperista osoittaen sen kyvyn kestää neljä hankausta siannahkapintaa vasten vanuttumatta; kuvio 5B on mikrovalokuva siannahasta sen jälkeen, kun 10 sitä vasten on hangattu neljä kertaa tämän keksinnön mu kaisella kostutetulla pehmopaperilla osoittaen, että siannahkapinta pysyy puhtaana, vaikka sitä hangataan 4 kertaa tämän keksinnön mukaisella pehmopaperilla; kuvio 6 on käyrä CD märkävetolujuudesta suhteessa aikaan 15 eri pehmopapereille, muutama tämän keksinnön mukaan val mistettu mukaan lukien; kuvio 7 on käyrä tämän keksinnön esimerkkipehmopapereiden kitkasta ja vetomoduulista verrattuna muihin ensiluokkaisiin tai lähes ensiluokkaisiin pehmopapereihin; 20 kuvio 8 on kaaviokuva massasyötöstä paperikoneeseen, jos sa on kaksi konekyyppiä, ja mahdolliset kohdat väliaikaisen märkälujuushartsin ja pehmentimen/sidostenavaajän • · : lisäämiseen.

• · • · • ·· • 25 Kuvio 1 on kaavio syöttöjärjestelmästä paperikoneen perä- ·;··· laatikkoon syötettävän massan käsittelemiseksi. Havupuu- : kraftmassaa ja lehtipuukraftmassaa lisätään sekoituskyyp- • · · · piin 12. Havupuu- ja lehtipuukraftmassasta koostuva seos • · · pumpataan putkia 13 ja 15 pitkin ja sekoituskyyppipumpun ... 30 14 avulla konekyyppiin 16. Lisäksi ylimäärä massalaati- • · ·

kosta 18 kierrätetään takaisin konekyyppiin putkea 18A

• · *···’ pitkin.

• · ·;··· Väliaikainen märkälujuusaine, joka edullisesti sisältää *. 35 aldehydiryhmän kationisessa maissivahahybriditärkkelyk- • · · •;*j sessä, syötetään pumpun 20 imupuolelle 17 konekyypin 16 • · ’···* jälkeen. Käytämme jatkossa käytännöllisyyssyistä lyhen- 16 nettä "TWSR" väliaikaisesta märkälujuushartsista (Temporary Wet Strength Resin)kuvaamaan sen kaltaisia vesiliukoisia polymeerejä. Väliaikainen märkälujuushartsi voi olla jokin lukuisista vesiliukoisista orgaanisista poly-5 meereistä tai monomeereistä ja oligomeereistä, jotka kykenevät muodostamaan vesiliukoisia polymeerejä, jotka sisältävät aldehydiyksikköjä ja kationiyksikköjä, joita käytetään lisäämään paperituotteen kuiva- ja märkälujuut-ta. Tällaisia hartseja on kuvattu US-patenteissa 10 4,675,394; 5,240,562; 5,138,002; 5,085,736; 4,981,557; 5,008,344; 4603,176; 4,983,748; 4,866,151; 4,804,769 ja 5,217,576. Erityisen edullinen väliaikainen märkälujuushartsi, jota voidaan käyttää tässä keksinnössä, on modifioitu tärkkelys, jota National Starch and Chemical 15 Company of Bridgewater, New Jersey, myy tuotenimellä Co-

Bond® 1000. Ennen käyttöä kationinen, vesiliukoinen alde-hydipolymeeri käsitellään esikuumentamalla vesilietteessä, noin 5%:n kuiva-ainepitoisuudessa ja noin 115°C:ssa ja pH:ssa noin 2,7 noin 3,5 minuutin ajan. Lopuksi liete 20 jäähdytetään ja laimennetaan lisäämällä vettä siten, että seoksen kuiva-ainepitoisuus on noin 1,0% ja lämpötila alle noin 54°C.

• » • · · • · · ··· · : Co-Bond® 1000 on kaupallinen väliaikainen märkälu- :*·.· 25 juushartsi, jossa on aldehydiryhmä kationisessa marssiva- • · ·;··· hahybriditärkkelyksessä. Teoretisoidaan, että reaktiivi- : .*. set ryhmät aktivoituvat happaman keiton aikana muodos- taakseen seoksen, joka pystyy sitomaan selluloosaa kova- • · · lentisti oletettavasti hemiasetaalisidosten kautta, jotka ... 30 ovat kohtuullisesti hydrolysoitavia siten, että reaktii- • · · visten ryhmien ja selluloosan väliin muodostuneet kova- • · *···* lentit sidokset ovat palautuvia. Kun paperituote kaste- ·;·*: taan veteen, sidokset rikkoutuvat hydrolysoituessaan ja märkälujuus katoaa. Molekyylien rakenteen oletetaan ole- ·. 35 van seuraavanlainen: • · · • · · · • · · * · • · • · · 17

O O

e II II

5 Tärkkelys - O - CH2 - CN - CH2 - C + HO - Selluloosa

I I

ch3 h h2o ti 10

O OH

e II I

Tärkkelys - O - CH2 - CN - CH2 - C - O - Selluloosa 15 CH3 H

Kuten mainittu, käytön yhteydessä lähdetään siitä, että selluloosan ja väliaikaisen märkälujuushartsin väliin syntyy hemiasetaalisidos, joka hydrolysoituu hitaasti 20 siten, että kun arkki tulee kosketukseen veden kanssa, se omaa aluksi halutun kaltaisen huomattavan märkälujuuden, mutta hemiasetaalisidosten hydrolysoituessa arkin ollessa kosketuksessa veteen, märkälujuus heikkenee, jolloin saadaan paperituote, jolla on väliaikainen märkälujuus. Kos- • 25 ka paperituotteella on vain väliaikainen märkälujuus, • · · · tuotteella voi olla riittävästi märkälujuutta siten, että .·. : se on käyttökelpoinen, jos se esikostutetaan vain vähän • · ennen sen käyttöä, mutta tuote rikkoutuu myös riittävän • · . . hyvin, jotta se voitaisiin huuhdella kohtuullisina määri- • · · 30 nä tavanomaisessa WC-altaassa ja hajoaa siten, että se • · · ·’ * soveltuu likavesijärj estelmään.

• · · ' Pidämme mielellämme kationisen, vesiliukoisen aldehydimo- • · · nomeerin tai -polymeerin ja kationisen, typpipitoisen 35 pehment imen/sidos tenavaa jän jonkin verran erillään. Jos • · paperikoneessa voidaan käyttää kahta eri massaa, tämä • · . voidaan toteuttaa siten, että pääasiassa havupuusta koos- tuvaan massaan lisätään kationista aldehydimonomeeria tai • · · -polymeeriä ja enemmän lehtipuuta sisältävään massaan 18 lisätään kationista, typpipitoista pehmennintä/sidostena-vaajaa. Muissa tapauksissa kationinen aldehydimonomeeri tai -polymeeri voidaan lisätä massaan ennen kationisen, typpipitoisen pehmentimen/sidostenavaajan lisäämistä, 5 jolloin kationinen aldehydimonomeeri tai -polymeeri saa jonkin verran aikaa reagoida massan kanssa. Kationisen, typpipitoisen pehmentimen/sidostenavaajan ja kationisen aldehydimonomeerin tai -polymeerin lisääminen samanaikaisesti heikentää kummankin aineen tehokkuutta, mutta 10 yleensä saadaan käyttökelpoinen tuote vaikkakin jonkin verran turhan suurin kustannuksin.

Väliaikaisena märkälujuusaineena toimivan aldehydimonomeerin tai -polymeerin yksinkertainen lisääminen ta-15 vanomaiseen pehmopaperimassaan ei valitettavasti takaa sitä, että tuote soveltuu käytettäväksi esikostutettuna, eikä myöskään takaa sitä, että tuote on riittävän pehmeä, jotta sitä voitaisiin pitää ensiluokkaisena pehmopaperina normaaliin kotitalouskäyttöön.

20

Vaikka pehmopaperilla on sekä sileä pinta että alustava normalisoitu CD märkälujuus vähintään noin 0,98 g/mm, • · : edullisesti 1,38 g/mm, edullisimmin 1,77 g/mm, Finch Cup ·· • *·· Testillä ("FCT") mitattuna, pehmopaperi yleensä vanuttuu 25 tai repeää, kun sitä yritetään käyttää esikostutettuna.

·;··· Vakavampien putkivikojen ehkäisemiseksi ja pehmopaperin ! riittävän huuhdeltavuuden varmistamiseksi, jotta altaan • · · · tyhjentäminen ei vaatisi useita huuhteluja, suosittelemme • · · tämän keksinnön mukaisille pehmopapereille normalisoitua ... 30 poikkisuuntaista märkälujuutta, joka laskee alle noin • · · *.. 0,79 grammaan/mm:n kaistale, edullisemmin alle noin 0,59 *···* grammaan/mm:n kaistale.

• · ·;··· Vaikka riittävästi märkälujuushartsia lisättäisiin, jotta '. 35 alustava normalisoitu CD märkälujuus olisi yli 0,98 g/mm, • · · *“* pelkästään väliaikaisen märkälujuushartsin lisäämien ei • · *···’ takaa, ettei pehmopaperi repeydy tai vanutu, kun sitä 19 käytetään esikostutettuna. Ilmakuivauslaitteiden läpi kulkeneiden tuotteiden pinta ei yleensä ole sileä, vaan lähinnä kuvion 3 Ch-pehmopapereiden kaltainen eli "rosoinen" tai "ei sileä". Kuten seuraavassa ilmenee, pehmopa-5 perit, joiden pinta on rosoinen ja normalisoitu CD märkä-lujuus on selvästi yli 0,98 g/mm, voivat silti vanuttua tai repeytyä, jos niitä yritetään käyttää esikostutettui-na.

10 Olemme havainneet, että useimmissa tapauksissa, joissa pehmopapereilla on huomattava märkälujuus (yli noin 0,98 g/mm normalisoitu CD märkälujuus) ja jotka on valmistettu tavanomaisella märkäpuristustekniikalla, pehmopapereilla on erittäin sileä pinta verrattuna ilmakuivatuslaitteis- 15 tossa käsiteltyihin pehmopapereihin, varsinkin jos pehmo paperi on kalanteroitu tai siitä on poistettu vettä tasaisesti tiivistämällä tai puristamalla, kuten kahden huovan välissä tai rainan kulkiessa kidan läpi, varsinkin sellaisen kidan läpi, johon sisältyy imupuristustela.

20 Tämän keksinnön yhteydessä, jos on epäselvyyttä siitä, onko pehmopaperin pinta sileä, jos vain yksittäinen pieni fibrilli nousee paperin pinnasta, todetaan, että jos (i) • · : pehmopaperin normalisoitu FCT märkälujuus on yli 0,98 • *·· g/mm, kuten seuraavassa kuvataan, ja (ii) pehmopaperi 25 kestää neljä märkähankausta kosteaa siannahkaa vasten • · ····· jättämättä vanupalloja siannahkaan, pintaa pidetään sile- j .·. änä. Tämän keksinnön mukaisia pehmopapereita voidaan vai- ··· · mistaa joko moni- tai yksikerroksisina.

♦ · ♦ ... 30 Ensiluokkaista märkäpuristettua pehmopaperia valmistetaan 4 « · yleensä helpoiten kaksikerroksisena siten, että kaksi ke- • · *···* vyttä paperikerrosta yhdistetään siten, että kummankin *:**: kerroksen pehmeä puoli tulee ulospäin, mutta yksikerrok- ·;··· siset tuotteet, joilla on tässä eritellyt ominaisuudet, *. 35 on myös huomioitava tämän keksinnön ja vaatimusten yh- 444 ·*·* teydessä, mikäli niitä ei tekstissä tai tietyssä vaati- • · '···* muksessa erikseen jätetä ulkopuolelle.

20 Tässä keksinnössä käytetään konekyyppipumppua 20 massan syöttämiseksi konekyypistä 16 putkien 17 ja 19 kautta massalaatikoon 18. Osa massasta syötetään putkeen 22 vir-5 tausmittarin 24 kautta massan ominaisuuksien mittaamisek si. Neliömassaa voidaan säätää neliömassaventtiilin 26 avulla. Tietty määrä typpipitoista kationista pehmennin-tä/sidostenavaajaa syötetään putkeen 30 neliömassaventtiilin 26 jälkeen. Typpipitoinen kationinen pehmennin/si-10 dostenavaaja, jota voidaan käyttää yhdessä tämän keksinnön kanssa on Quasoft® 202-JR, jota valmistaa Quaker Chemical Corporation. Quasoft® 202-JR on seos kahdesta tärkeästä kationisten yhdisteiden ryhmästä, jotka ovat peräisin öljyhaposta ja dietyleenitriamiinistä (DETA).

15 Lineaariset amiiniamidit I) di-amidi

OH HX HO

Il I I I II

20 C17H33-C-N-CH2-CH2-N®-CH2-CH2-N-C-C17H33 R' • · • · · ί·ϊ · Imidatsolit (sykliset amiiniamidit) • · : *·· 25 II) di-amidi johdetut • · • · · ** *| O H CH2-CH2

Il I xy I

c17h33-c-n-ch2-ch2-n® n 3o / \ /

* R' C

• · ·

• · · PH

• ^17^33 • · · • · • · • · · 35 Typpipitoisen kationisen pehment imen/sidos tenavaa jän ole- • · tetaan kiinnityvän ionisesti selluloosaan, vähentän nii- • · , den paikkojen määrää, joihin vety voi sitoutua, vähentäen samalla kuitu-kuitu-sidosten määrää ja heikentäen enemmän • · · ί ϊ kuiva- kuin märkälujuutta.

40 21 Tätä keksintöä voidaan käyttää tietyn pehmenninmateriaa-liluokan kanssa, ja kyse on tällöin osittain happoneutra-loiduista amiineista johdetuista amidoamiinisuoloista. Tällaisia materiaaleja on käsitelty US-patentissa 5 4,720,383; kappale 3, rivit 40-41. Seuraavat artikkelit ovat myös olennaisia: Evans, Chemistry and Industry, 5. heinäkuuta 1969, sivut 893-903; Egan, J. Am. Oil Chemist's Soc., voi. 55 (1978), sivut 118-121; ja Trivedi et ai., J. Am. Oil Chemists' Soc., kesäkuu 1981, sivut 754-10 756. Kaikki yllä mainitut liitetään viitteenä. Kuten näistä ilmenee, pehmentimiä on saatavilla kaupallisesti usein vain monimutkaisina seoksina eikä yksittäisinä yhdisteinä. Vaikka keskustelu keskittyykin tärkeinä pidettyihin aineisiin, on selvää, että kaupalliset seokset 15 ovat niitä, joita käytännössä yleensä käytetään.

Quasoft® 202-JR on sopiva pehmennin, joka saadaan alky-loimalla öljyhapon ja dietyylitriamiinin kondensaa-tiotuote. Synteesiolot, joissa käytetään vajaasti alky-20 lointiainetta (esim. dietyylisulfaattia) ja vain yksi alkylointivaihe, jota seuraa pH:n säätö ei-etyloityjen ryhmien protonoimiseksi, johtavat seokseen, joka sisältää • · :.· : kationisia etyloituja ja kationisia ei-etyloituja ainei- • · • ta. Pieni osa (esim. noin 10%) saaduista aminoamiineista 25 syklisoituvat imidatsoliiniyhdisteiksi. Koska vain imi- • · ·;··| datsoliiniosat näissä materiaaleissa ovat kvaternäärisiä : .·. ammoniumyhdisteitä, seokset ovat yleisesti ottaen pH- • · · · herkkiä. Käytettäessä tämän luokan kemikaaleja tämän kek- • · · sinnön yhteydessä perälaatikon pH:n tulisi olla noin 6-8, ... 30 edullisemmin 6-7 ja edullisimmin 6,5-7.

• · · • · · • · · • · *···* Kvaternääriset ammoniumyhdisteet, kuten dialkyylidimetyy- ·;··· li-kvaternääriset ammoniumsuolat ovat myös sopivia, eten- ····· kin jos alkyyliryhmät sisältävät noin 14-20 hiiliatomia.

*. 35 Näiden yhdisteiden etu on, etteivät ne juurikaan ole ··· *··· herkkiä pH: lie.

··· * • · • · • · · 22

Massan käsittelyyn käytetään sellainen määrä pehmennintä, että se riittää antamaan paperituotteelle huomattavan pehmeyden, mutta kuitenkin vähemmän kuin sellainen määrä, joka aiheuttaa merkittäviä ajettavuus- ja arkin lujuuson-5 gelmia lopullisessa kaupallisessa tuotteessa. Pehmennintä käytetään, 100% aktiivin pohjalta laskettuna, edullisesti välillä noin 0,23 kg/tonni selluloosamassaa ja 4,5 kg/tonni selluloosamassaa, edullisemmin noin 0,45 - 2,26 kg/tonni, edullisimmin noin 0,45 - 1,36 kg/tonni.Tietyis-10 sä tapauksissa ei-kvaternääristen yhdisteiden käyttö voi johtaa kerääntymien syntyyn paperikoneen putkistossa. Tämän vuoksi kvaternäärisiä yhdisteitä pidetään yleensä edullisina.

15 On havaittu, että massassa oleva pehmennin/sidostenavaaja voi heikentää tiettyjen neliömassan mittaus- ja valvontajärjestelmien tarkkuutta. Typpipitoinen kationinen peh-mennin/sidostenaavaaja tulisi edullisesti lisätä virtaus-mittarin 24 jälkeen, jotta vältyttäisiin neliömassavaih-20 teluilta, joita typpipitoisen kationisen pehmentimen/si- dostenavaajan ei-toivottu vaikutus voisi aikaasaada vaikuttaessaan virtausmittarin 24 mittaustarkkuuteen.

• · • · · • · · • · · · • « • '·· Typpipitoinen kationinen pehmennin/sidostenavaaja antaa * · i/.i 25 sellaisen pehmentävän vaikutuksen, että valmiille paperi- ·:*·; tuotteelle voidaan antaa riittävä kuiva- ja märkälujuus, • jotta paperia voitaisiin käyttää normaalisti tai esikos- • · · · tutettuna ja se silti säilyisi normaalin kotitalouskäyt- • * töön hyväksyttävän pehmeänä. Vesiliukoista kationista φ... 30 aldehydipolymeeriä ja typpipitoista kationista pehmennin- • · · tä/sidostenavaajaa sisältävä massa johdetaan putkea 30 ♦ · ···* pitkin ensimmäisten puhdistimien pumppuun 32. Ensimmäis- *:**: ten puhdistimien pumpusta 32 massaa kulkee ensimmäisten *:··· puhdistimien 31 ja sekoituspumpun 29 läpi edelleen pape- 35 rikoneen perälaatikkoon 40. Lisää massaa, tai tarkemmin *”* sanoen vettä sisältävää nollakuitua lisätään siilosta 42.

• * • · ··· 23

Kuten kuviossa 1 on esitetty, pH:n valvonnassa mitataan perälaatikkoon menevän massan pH-arvo. Massan pH perälaa-tikossa tulisi olla alueella 6-8, edullisemmin 6-7, edullisimmin 6,5-7. pH-arvo noin 6,75 on sopiva varmistamaan, 5 että pehmopaperilla on väliaikainen märkälujuus, oletettavasti kationisen, vesiliukoisen aldehydipolymeerin ja selluloosan välillä muodostuvien hemiasetaalisidosten ansiosta.

10 Jotta arkin pehmeys olisi ensiluokkaista tai lähes ensi luokkaista, olemme havainneet, että kannattaa vaihdella suihku/viirasuhdetta siten, että arkki saadaan normaalia neliömuotoisemmaksi verrattuna märkäpuristettujen pehmo-papereiden valmistukseen yleensä. Esimerkiksi, kuten ai-15 emmin on mainittu, märkäpuristettua paperia valmistet taessa suihku-viirasuhdetta ohjataan niin, että perusar-kin koneen suuntaisen kuivavetolujuuden ja koneen poikittaisen kuivavetolujuuden (ennen jalostusta ja kohokuviointia) on noin 2,5. Tämän keksinnön pehmopapereille pi-20 dämme edullisena, että suihku-viirasuhteella saadaan ark kia, jonka koneen suuntaisen kuivavetolujuuden ja koneen poikittaisen kuivavetolujuuden välinen suhde on noin 1,6- • · i 2,1, edullisesti noin 1,8-1,9.

• · • · • · · • :**.! 25 Vastaavasti pidämme edullisena lisätä rainaan normaalia ·;··· enemmän kreppiä. Esimerkiksi tavanomaisessa pehmopaperis- { sa rainaa krepattaisiin noin 18-20%, kun se krepataan • · · · .·;·. pois jenkkisylinteriltä. Tämän keksinnön pehmopapereissa • · · pidämme edullisena vähintään 22%:n kreppausta, edullisem- ... 30 min vähintään noin 23-24%.

• · · • · · • · · • · ’···* Tämän keksinnön keksijät ovat havainneet, että kuivalu- ·;·*: juus on melko hyvä pehmopapereilla, jotka sisältävän ·;··· riittävän määrän väliaikaista märkälujuusainetta soveltu- *. 35 akseen käytettäväksi esikostutettuina. Tähän hyvään kui- • · · ***] valujuuteen liittyy tyypillisesti erittäin korkea vetomo- • · *·-·* duuli, minkä vuoksi käyttäjä kokee paperiarkin karkeana.

24 Tätä vaikutusta voidaan suuresti lievittää lisäämällä riittävästi sidostenavaajaa/pehmennintä, että märkä-kui-valujuussuhde nousee yli sen tason, joka saavutetaan käytettäessä näitä tärkkelyksiä yksinään.

5

Paperituotteeseen lisätyt määrät kationista, vesiliukoista aldehydimonomeeria tai -polymeeriä ja pehmen-nintä valitaan edullisesti niin, että poikkisuuntaisen märkävetolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivavetolujuuden 10 välinen suhde on yli 18%, ja on tietenkin selvää, että kun lujuussuhde lasketaan Finch Cup Testissä saatu märkävetoluj uus (g/mm) on kolminkertaistettava vastaamaan le-veyseroa kuivavetolujuuden testaamiseen käytettyjen n.

7,5 cm leveiden näytteiden ja Finch Cup Testin n. 2,5 cm 15 leveiden näytteiden välillä. Edullinen suhde on vähintään noin 20%, edullisemmin yli noin 22% ja edullisimmin noin 23-24%. Kaikkien edullisimmin suhde on yli 24%.

Tämän keksinnön paperituotteilla on miellyttävä rakenne, 20 jota osoittaa GM MMD alle noin 0,26 mitattuna alla kuva tulla tavalla ja vetomoduuli alle noin 32 g/% venymä, edullisesti alle 28 g/% venymä, määritettynä tässä kuva- • · · tulla vetolujuuden mittausmenetelmällä mutta sillä erol- • · • la, että mitattu moduuli on geometrinen keskiarvo poikki- 25 suuntaisen ja koneensuuntaisen kuormitus-venymä-käyrän ·;··· kaltevuuksista kuorman ollessa 0-2 g/mm käytettäessä n.

: 2,5 cm (1 tuuman) levyistä näytettä.

• · · · • · · • · · • · ·

Kuvio 7 on käyrä tämän keksinnön edullisten pehmopape- ... 30 reiden kitkasta ja vetomoduulista verrattuna muihin ensi- • · · luokkaisiin tai lähes ensiluokkaisiin pehmopapereihin.

• · *···* Kaikki tässä mainitut vetomoduulit on mitattu vetokuor- ·:··· maila 2 g/mm ja ilmaistaan g/% venymä, % venymän ollessa ····: dimensioton.

• · 35 • · · ···· Kuvio 2 on mikrovalokuva 20-kertaisena suurennoksella • · · • · *···* tämän keksinnön viimeistellyn paperituotteen sileästä 25 pinnasta. Keksijöiden mielestä tämän keksinnön paperituotteen pinnan tulee olla sileä, jotta pehmopaperi saavuttaisi aiemmin mainitut viisi ristiriitaista tavoitetta: (i) riittävä märkälujuus ja märkähankauskestävyys, 5 jotta paperia voitaisiin käyttää kostutettuna; (ii) huuh deltava; (iii) rikkoutuva ja biologisesti hajoava; (iv) kuivalujuus verrattavissa ensiluokkaisiin pehmopapereihin; ja (v) pehmeys verrattavissa ensiluokkaisiin pehmopapereihin.

10

Keksijät ovat havainneet, tässä kuvattava kriittinen raja yhdistettynä riittävään väliaikaiseen märkälujuuteen, että kiiltävän pinnan omaavat pehmopaperit kestävät paperituotteen kuitujen vanuttumista, kun paperituote kostu-15 tetaan ja hangataan niin, että paperituote voidaan kos tuttaa ja käyttää ihmisen takapuolen ja ympäröivän alueen pyyhkimiseen paperituotteen pinnan vanuttumutta tai repeytymättä, ja lisäksi henkilö voi käyttää miellyttävästi paperituotetta myös kuivana kyseisten alueiden puhdista-20 miseen.

Kuvio 3 on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella • · · Brand Ch -nimisen paperituotteen pinnasta ja siinä näkyy • · I tämän paperin rosoinen tai ei-sileä pinta, josta nousee 25 lukuisia kuituja. Vanuttumista ilmenee helposti, kun • * «;··; Brand Ch -paperituote esikostutetaan ja sitä hangataan, : .·. joten vaikka henkilö voi käyttää tätä paperituotetta kui- ··· · vana tai jonkin verran kosteana ihmisen takapuolen ja ym- • · · päröivien alueiden puhdistamiseen, Brand Ch -paperin ... 30 käyttö esikostutettuna näiden alueiden puhdistamiseen • · · auheuttaa sen, että paperin pinta luultavasti vanuttuu • · *··-* tai syntyy vaikeasti poistettavia pieniä palloja, mikä ·;··· ainakin osittain panee välttämään tuotteen käyttöä kostu- ·;··· tettuna. Usein pehmopaperi repeytyy, jos sitä käytetään *. 35 esikostutettuna.

• · · • · · · • · · • · '···* Tämän keksinnön pehmopaperit kestävät huomattavan hyvin 26 märkähankausta, mikä mahdollistaa niiden käytön esikostu-tettuina tehokkaan puhdistuksen aikaansaamiseksi. Pehmopaperin kyvyn kestää märkähankausta ja vanuttumisasteen määrittämiseksi, kun kostutettu pehmopaperi kastetaan ja 5 hangataan, käytimme seuraavaa testiä Sutherland Rub -tes-tausalaitteella, jonka avulla pehmopaperia voitiin hangata toistettavasti siannahkapintaa vasten, jota pidetään melko hyvänä ihmisihon korvikkeena, mikä samankaltaisuus on havaittu myös US-patentissa 4,112,167. Neljä pehmope-10 paperiarkkia irrotetaan paperirullasta. Arkit kasataan päällekkäin niin, että kaikki arkit ovat samaan suuntaan konesuuntaisia. Arkit leikataan paperileikkurilla noin 5 cm leveiksi ja noin 11,4 cm pitkiksi näytteiksi.

Siannahka pingoitetaan US-patentissa 2,734,375 kuvatun 15 Sutherland Rub -testauslaitteen hankauspinnan yli. Sian nahka valmisteltiin suihkuttamalle sen päälle suolatonta vettä, jonka pH oli neutraali, suihkupullosta, kunnes siannahka oli kyllästetty vedellä. On kuitenkin huolehdittava siitä, ettei siannahan pinnalle jää vettä ja lä-20 täköitä. Altaassa on sieni ja allas täytetään noin 2 cm:in korkeuteen suolattomalla, nutraalilla vedellä. Sienen päällä on sileä imupala.

• · • · · • · · • ·· · • · j *.· Näyte kiristetään läpinäkyvästä pleksilasista koostuvan 25 hankauspalan kummassakin päässä sijaitsevien kiristimien •;··· väliin. Hankauspala voidaan kiinnittää haluttuun kohtaan : Sutherland Rub -testauslaitteen liikkuvaan varteen ja • · · • · · · kiristimet on sijoitettu niin, että ne pitävät testatta- • · · vaa arkkia hankauspalan hankauspintaa vasten käärimällä ... 30 näyte palan alaosan ympäri siten, että näytteen konesuun- • · · *·* * ta on samansuuntainen hankausvarren liikkeen kanssa. Hän- • · · • · ’···' kauspala näytteineen asetetaan imupalan sileälle pinnal- ·;·*: le. Näytettä tarkkaillaan huolella läpinäkyvän hankauspa- ·;··{ lan läpi, kunnes näyte on kyllästetty vedellä, jonka jäl- *. 35 keen hankauspala näytteineen poistetaan imupalan päältä.

• · · •”j Tässä vaiheessa näyte löystyy, koska se laajenee kastues- • · ’···* saan. Löysyys poistetaan avaamalla hankauspalan kiristin 27 ja korjaamalla näyte niin, että ylimäärä materiaalia jää kiristimeen. Näin löysyys saadaan poistettua ja näyte uudelleen kiristettyä siten, että se myötäilee hankauspa-lan alapintaa ja märän nateriaalin pituus vastaa kiristi-5 men välistä etäisyyttä.

Sutherland Rub -testauslaite asetetaan halutulle hankaus-määrälle. Siannahka kostutetaan suihkuttamalla kolme kertaa vettä suihkepullosta. Kun vesi on imeytynyt siannah-10 kaan, eikä pinnalla ole lätäköltä, läpinäkyvä hankauspala näytteineen kiinnitetään Sutherland Rub -testauslaitteen varteen ja näyte saatetaan kosketukseen siannahan kanssa. Testauslaitteen käydessä näyte hankautuu siannahkaa vasten ennalta määrättyjen, haluttujen hankauskertojen mu-15 kaan. Normaalisti aikaa kuluu vain viisi sekuntia, ihan teellisesti alle 10 sekuntia pehmopaperin ensimmäisestä kostumisesta ja Sutherland Rub -testauslaitteen käynnistymiseen. Tämän jälkeen näyte irrotetaan testauslaittees-ta ja arvioidaan näytteen kunnon määrittämiseksi, varsin-20 kin pehmopaperin vanuttumisen, repeytymisen tai pallon- muodostumisen suhteen. Tämän jälkeen siannahan pinta ja hankauspala puhdistetaan seuraavaa näytettä varten. Yk- • · :.· · sinkertaisuuden vuoksi määritämme "Märkähankauskestävyys- J luvun" tai "WARN" : in (Wet Abrasion Resistance Number), 25 joka on se määrä hankauksia, jota näyte kestää tässä tes- • · ·;··· tissä, kunnes vanuttumista on havaittavissa siannahassa.

: .·. Tämän keksinnön yhteydessä pidämme edullisina rakenteita • · · · joiden WARN-luku on vähintään noin 4, edullisemmin vähin- • · · tään noin 8. Pyyhkimiseen pidämme edullisena WARN-lukua ... 3 0 vähintään noin 8, edullisemmin vähintään noin 15.

• · · « · · 28 sa selvästi vanuttumista ja pallonmuodostusta testausmenetelmän jälkeen. Brand Ch -pehmopaperi repeytyy ja rikkoontuu usein tässä testissä ennen kuin neljä hankausta on ehditty suorittaa.

5

Kuvio 4B on valokuva siannahasta sen jälkeen, kun kostutettu Brand Ch -pehmopaperi oli testattu Sutherland Rub testauslaitteella kolmen hankauksen verran yllä kuvatun testausmenetelmän mukaan. Valokuvassa näkyy merkittävää 10 rikkoutumista testin aikana muodostuneesta runsaasta va- nuttumisesta ja palloutumisesta.

Kuvio 5A on valokuva tämän keksinnön kostutetusta pehmopaperista, joka on testattu Sutherland Rub -testauslait-15 teella yllä kuvatun testausmenetelmän mukaan siten, että kostutettuun pehmopaperiin on kohdistettu neljä hankausta siannahkaa vasten. Testin päätyttyä tämän keksinnön mukaisessa pehmopaperissa ei ollut havaittavissa vanuttu-mista, repeytymistä tai palloutumista.

20

Kuvio 5B on valokuva siannahasta sen jälkeen, kun tämän keksinnön mukaiselle kostutetulle pehmopaperille oli suo- • · : ritettu yllä kuvattu testi. Kuten kuviosta 5B näkyy, ·· • *·· vaikka siannahan pinnalla oli rikkoutuneita osia Brand Ch ^‘.j 25 -pehmopaperin testauksen jälkeen, siannahka pysyi puhtaa- ·;··· na tämän keksinnön pehmopaperia testattaessa.

• · • · · • · · • · · ·

Kuvio 6 on käyrä, joka kuvaa kahden tämän keksinnön peh- • · ·

mopaperin CD märkälujuutta ajan funktiona, näytteet A, C

... 30 ja D, verrattuna tuotemerkkeihin Ch ja N. Kuvio 7 puoles- • · · taan kuvaa tämän keksinnön kitkaa ja vetomoduulia verrat- • · *“·* tuna muihin ensiluokkaisiin tai lähes ensiluokkaisiin *:**: pehmopapereihin. Näytteet A, C ja D on valmistettu esi-

*:··· merkeissä 8, 9 ja 10 kuvatuilla menetelmillä. Näytettä B

*. 35 ei ole, koska se poistettiin sen vuoksi, että sen märkä- • · · ’*** lujuus oli pysyvä, minkä uskotaan johtuvan tärkkelyksen • · *···’ ja retentioaineen sopimattomasta yhteisvaikutuksesta.

29 Näyte A valmistetaan massasta, joka sisältää 60% eteläistä lehtipuukraftmassaa ja 40% pohjoista havupuukraftmas-saa, jota kuvataan tarkemmin seuraavassa. Kationista al-5 dehyditärkkelystä lisätään massaan 5,4 kg/tonni. 2,7 kg/tonni typpipitoista kationista pehmennintä/sidos-tenavaajaa lisätään näytteen C rainaan suihkuttamalla, kun raina on huovalla. Näyte C edustaa melko korkeaa alustavaa CD märkävetolujuutta, joka on noin 2,09 g/mm 10 Finch Cup -testin mukaan. Ajan myötä CD märkävetolujuus laskee arvoon noin 0,55 g/mm.

Näytettä A vastaava pehmopaperi testattiin erillisessä testauslaboratoriossa, joka vahvisti sen, että pehmopape-15 ri oli sekä riittävästi rikkoutuva että biologisesti ha joava sopiakseen viemäri- ja likavesijärjestelmiin. (Tässä selityksessä ja vaatimuksissa termit biologisesti hajoava ja hajoava ovat synonyymejä.) Tämä testaus vahvisti myös sen, että näytettä A vastaava pehmopaperi oli aina-20 kin yhtä hyvin huuhdeltava kuin Ch-merkkinen pehmopaperi.

Merkki Ch on ensiluokkainen pehmopaperi, jota tällä het- • · : kellä myydään useimmissa ruokatavaraliikkeissä. Pehmopa- • · • *·· peri sisältää selvästi väliaikaista märkälujuusainetta, 25 joka on samankaltaista kuin tämän keksinnön edullinen ·;··· kationinen aldehyditärkkelys, koska sillä on huomattava j märkälujuus, joka vähenee ajan myötä. Patenttinumerot • · · · pehmopaperipakkauksessa viittaavat siihen, että pehmopa- • · · peri on valmistettu ilmakuivatustekniikalla. Lisäksi peh- ... 30 mopaperin rakenne viittaa ilmakuivatukseen, koska var- • · · sinkin sen ulkopinnassa, kuten kuviosta 3 näkyy, on run- • · *···* säästi pinnasta kohoavia kuituja. Kuten aiemmin on todet- ·;··: tu, kun Brand Ch -pehmopaperia yritettiin käyttää esikos- ·;··· tutettuna, se vanuttui tai repeytyi, muodostaen pieniä '. 35 kuitupalloja hangattaessa. Joten vaikka Brand Ch -pehmo- • · · paperilla on tietynasteinen alustava CD märkävetolujuus, • · ’···* tätä tuotetta ei normaalisti pidettäisi haluttuna käytet- 30 täväksi esikostutettuna.

Tavaramerkki N on ensiluokkainen pehmopaperi, jota tämän keksinnön oikeudenomistaja valmistaa ja on tällä hetkellä 5 saatavilla useimmista ruokatavaraliikkeistä. Tämä pehmopaperi ei sisällä lainkaan märkälujuushartsia, joten sekä alustava että lopullinen CD märkälujuusarvo ovat melko matalia.

10 Edullisin alustava koneensuuntainen märkävetolujuus tämän keksinnön mukaiselle pehmopaperille on noin 1,77 g/mm, kun pehmopaperia vedetään viiden sekunnin kuluttua kastamisesta Finch Cup -testiliuokseen. 30 minuutin kuluessa kastamisesta, märkävetolujuus laskee noin 2/3:een lähtö-15 arvosta. Ajan myötä koneensuuntainen märkävetolujuus laskee lopulta arvoon noin 0,55 - 0,71 g/mm.

Alustavan normalisoidun geometrisen keskimäärisen märkä-vetolujuuden tulisi olla noin 2,68 g/mm tämän keksinnön 20 mukaan valmistetulle pehmopaperille, kun pehmopaperi kastetaan Finch Cup -testiliuokseen ja vedetään viiden sekunnin kuluttua. Ajan myötä geometrinen keskimääräinen • · :,· · vetolujuus laskee arvoon noin 0,98 g/mm. Huuhdeltavien ·· j pyyhkeiden normalisoidun CD märkälujuuden tulisi olla vä- 25 hintään noin 1,97 g/mm, tai 5,90 g/3 mm. Pyyhkimiseen • · ....j tarkoitetun pehmopaperin normalisoidun CD märkälujuuden : tulisi olla yli 3,94 g/mm, edullisemmin yli 4,92 g/mm.

• · · .·;·. Kun pyyhkimiseen tarkoitettu paperi on ollut upotettuna • · · veteen kolmekymmentä minuuttia, sen CD märkävetolujuuden ... 30 tulisi pudota alle 2/3:een lähtöarvosta, edullisesti ar- • · · *·[/ voon noin 0,79 - 0,98 g/mm 10 tunnin aikana. Pyyhepaperin • · *···’ normalisoitu kuivavetolujuus on yleensä yli noin 13,8 ·;··· g/mm tai, edullisemmin, 43,3 g/3 mm, • · *. 35 Kuviossa 8 on esitetty tämän keksinnön toinen suoritus- • · · •••j muoto, jossa massan valmisteluun käytetään kahta kone- t · '···* kyyppiä. Ensimmäistä konekyyppiä 116 käytetään havupuu- 31 kraftmassan, jonka pH on noin 7, käsittelyyn. Ensimmäisen konekyypin pumppu 120 pumppaa massan ensimmäisestä konetyypistä 116 ensimmäiseen massalaatikkoon 118. Virtaus-mittari 124 mittaa massan neliömassaa, kun massa siirtyy 5 sekoituspumppuun 132 ja sieltä edelleen perälaatikkoon 150. Perälaatikosta 150 massa syötetään puolikuun muotoiseen rainanmuodostimeen ja paperikoneeseen 160. Kuitujen-talteenottolaite 162 palauttaa puolikuun muotoiseen rainanmuodostimeen ja paperikoneeseen 160 syötetyn massan 10 takaisin sekoituspumpun siiloon 164 ja syötetään sieltä myöhemmin sekoituspumppuun 132.

Toisessa konekyypissä 216 käsitellään lehtipuukraftmas-saa, jonka pH on noin 7. Toisen konekyypin pumppu 220 15 pumppaa massan toisesta konekyypistä 216 toiseen massa-laatikkoon 218. Virtausmittari 224 mittaa massan ne-liömassan, kun massa syötetään sekoituspumppuun 132 ja edelleen perälaatikkoon 150.

20 Kationinen aldehyditärkkelys lisätään havupuukraftmassaan tai havupuu- ja kierrätetystä massasta koostuvaan seokseen sen jälkeen, kun massa on käsitelty ensimmäisessä • · : konekyypissä 116. Antamalla havupuukraftmassan pidempien ·· • *·· selluloosakuitujen reagoida tärkkelyksen kanssa, väliai- 25 kainen märkälujuus on mahdollista saada halutulle tasol-*:··· le. Suosittelemme kationisen aldehydisen väliaikaisen • märkälujuushartsin saattamista kosketukseen havupuukuitu-··· · jen kanssa, ja lehtipuukuidut saatetaan kosketukseen en- • · · sisijaisesti kationisen typpipitoisen pehmentimen/sidos- ... 30 tenavaa jän kanssa. Kationinen aldehydinen väliaikainen • * · märkälujuushartsi voidaan vaihtoehtoisesti lisätä koko • · ···* massaan ensin, ja kationinen typpipitoinen pehmennin/si- *:**: dostenavaaja lisätään vasta, kun kationinen aldehydinen ·:*·· väliaikainen märkälujuushartsi on ehtinyt reagoida massan *. 35 kanssa.

··· ·«* *··♦* Tavanomaiset paperinvalmistuskuidut soveltuvat käytettä- 32 viksi prosessissamme, Käytämme havupuuta, lehtipuuta, sulfaatti tai sulfaattiosilla käsiteltyä, havupuuta ja/tai lehtipuuta sisältävää kemiallista massaa, havupuun ja/tai lehtipuun mekaanisesta käsittelystä saatua me-5 kaanista massaa sekä kierrätyskuitua.

Typpipitoinen kationinen pehmennin/sidostenavaaja lisätään lehtipuumassaan virtausmittarin 224 jälkeen, jotta toisessa konekyypissä 216 käsitellyn massan neliömassa 10 voitaisiin määrittää. Lehtipuumassassa on lyhyempiä kuituja ja enemmän nollakuitua kuin havupuumassasta.

Perälaatikosta 150 syötetään massaa puolikuun muotoiseen rainanmuodostimeen ja paperikoneeseen 160. Perälaatikko 15 150 voi joko olla homogeeninen tai kerrostettu eri massa- syötöillä kerrostetun pehmopaperin valmistamiseksi puolikuun muotoisella rainanmuodostimella 160.

Kuivatuksen jälkeen pehmopaperi krepataan jenkkisylinte-20 rillä. Halutun pehmeyden saavuttamiseksi suosittelemille, että rainaa krepataan normaalia enemmän. Esimerkiksi tavanomaisen pehmopaperin kreppaus on 18-20%, kun se krepa- • · :.· · taan pois jenkkisylinteriltä. Tämän keksinnön pehmopape- : *.. reille suosittelemme vähintään noin 22% kreppausta, edul- :*·.· 25 lisemmin vähintään noin 23-24%.

♦ · ....j Massan neliöpainosta ja rainaan kohdistetuista tavanomai- : .·. sista prosessivaiheista riippuen paperituotetta voidaan käyttää pehmopaperina, pyyhkeenä, kasvopyyhkeenä tai vau- • · · vapyyhkeenä.

30 • · · *·* ’ Esimerkki 1 • · · - · *···* Massa, joka sisälsi 65% eteläistä havupuukraftmassaa ja ·;··· 35% eteläistä lehtipuukraftmassaa, jauhettiin jauhau- ···.: tuneisuustilaan 610 CSF ja valmisteltiin siten, että se • · -* ' ·. 35 sisälsi noin 3,6 kg vesiliukoista kationista, aldehydi- ··· ···· tärkkelyksestä koostuvaa polymeeriä väliaikaisena märkä- • · *···* lujuushartsina per tonni massaa konekyyppiin lisättynä, 33 ja massan pH perälaatikossa oli noin 6,5-7,5, tarkemmin 6,5-7,0. Paperinkoneen rakenne on puolikuun muotoisen rainanmuodostimen kaltainen ja siinä on noin 3,6 m:n jenkkikuivain, jonka nopeus on noin 967 metriä/minuutti.

5

Kalanteria käytetään, jotta paksuudeksi saataisiin noin 1,1-1,4 mikronia per kahdeksan arkkia, edullisesti 1,2-1,3 mikronia. Kaksi perusarkkia yhdistetään ilmapuolet vastakkain siten, että saadaan kaksikerroksinen pehmopa-10 peri, jonka neliömassa on noin 30 g/m2 riisiä. Seitsemän päivää kestäneen vanhentumisen jälkeen saadun paperituotteen, nimetty Pehmopaperi W-1, alustava poikkisuun-tainen märkälujuus FCT on noin 1,26 g/mm, koneen suuntainen kuivavetolujuus 20 g/3 mm, moduuli noin 19,2g/% veny-15 mä ja kitka (GM MMD) noin 0,165. Konesuuntaisen ja poik-kisuuntaisen kuivavetolujuuden välinen suhde on 2,2.

Kuvio 2A on mikrovalokuva 20-kertaisella suurennoksella tästä pehmopaperista kuvaten paperin pinnan sileyttä.

20

Kun tämä esimerkki toistetaan käyttämällä 65% SHWK:ta ja 35% SSWK:ta, jonka CSF-arvo on 150, mutta johon on lisät- • · :.· · ty 2,7 kg/tonni Co-Bond:ia ja 0,67 kg/tonni kationista t · • *.· typpipitoista pehmennintä/sidostenavaajaa ("CNSD"), saatu :*·.· 25 CD märkälujuus oli noin 0,94 g/mm; ja näytteen, joka ni- ·;··· mettiin Pehmopaperi X-l, poikkisuuntainen kuivalujuus oli

: 16,5 g/3 mm, moduuli noin 20,1 g/% venymä ja kitka (GM

• · · · MMD) 0,159. Koneensuuntaisen ja poikkisuuntaisen kuivalu- • · · juuden välinen suhde oli 2,3. Kuvio 2B on mikrovalokuva ... 30 20-kertaisella suurennoksella Pehmopaperin X-l marginaa- • · · •># lisesti sileästä pinnasta.

• · • · ··· *:·*: Esimerkki 2 ·;··· Täysin ilmakuivattuja ("TAD") pehmopapereita valmistet- *. 35 tiin noudattamalla mahdollisimman tarkoin US-patenttien • · · •”j 5,217,576 ja 5,240,562 esimerkkejä (van Phan 1 & 2). Ver- • « *···’ tailun vuoksi samaa yleismenetelmää käytettiin myös tava- 34 nomaisesti märkäpuristettujen ("CWP") pehmopapereiden valmistamiseen; ja yhdessä näytteessä, merkitty X-2, käytettiin van Phanin ehdottamia suhteita, kun puolestaan toisessa näytteessä, merkitty Y-2, suhteita modifioitiin 5 väliaikaisen märkälujuuden nostamiseksi tämän keksinnön käytännön toteuttamiseen tarvittavaan alarajaan. Ei tiedetä, onko aiemmin olemassa tässä patentissa kuvatulla tavalla valmistettua kaupallista tuotetta.

10 Tarkemmin sanoen massa, joka sisälsi 30% pohjoista SWK:ta ja 70% eukalyptusta, valmistettin. Kationista aldehydi-tärkkelystä (Co-Bond® 1000), jonka kiintoainepitoisuus on 1% @ 2,0 kg/tonni, CNSDrtä (Varisoft® 137, Sherex Chemicals of Dublin, Ohio) ja PEG-400:aa Aldrich Chemicalsilta 15 plastisointlaineena ekvimolaarisina seoksina johti l%:seen liuokseen, jota lisättiin massaan @ 1,3 kg/tonni. Kemiallisesti käsitelty homogeeninen liete syötettiin kaltevalle muodostusviiralle, massasta poistettiin vesi ja massa kuivattiin kyseiselle valmistustekniikalle tava-20 nomaisella kaupallisella tavalla, CWP tai TAD, tapauksen mukaan.

:.J : Pehmopaperi krepattiin jenkkikuivaimessa viistoterän kul- • · • *·· man ollessa 15° 4%:n rullakosteudella, @ 20% kreppaus mär- 25 käpuristuspehmopaperille ja 12,5% kreppaus kauttaaltaan ·;··· ilmakuivatulle pehmopaperille. Märkäpuristetun pehmopape- • .*. rin kalanteroinnilla paksuudeksi saatiin 1,14-1,38 mikro- ··· · nia per 8 arkkia, kun puolestaan TAD-pehmopapereiden ka-lanteroinnilla paksuus ja neliömassa olivat noin kaksin- ... 30 kertaiset CWP-pehmopaperiin nähden, kun CWP pehmopaperi- • · · I.. kerrokset yhdistettiin antamaan samanpainoinen, kaksiker- • · *···* roksinen tuote.

• ♦ *:··· Kauttaaltaan ilmakuivatun näytteen, Pehmopaperin W-2 ne- *. 35 liömassa per riisi oli 27 g/m2. Tämän pehmopaperin pinta ··· *·** ei selvästikään ollut sileä, vaan siitä kohosi huomatta- • · *···* vasti kuituja, kuten kuviosta 3A näkyy. Poikki suuntainen 35 kuivavetolujuus oli 11,7 g/mm. Finch Cup -testit kauttaaltaan ilmakuivatulle pehmopaperille W-2 antoivat keskimääräiseksi FCT-arvoksi 1,93 g/mm standardipoikkeaman ollessa 0,3 g/mm. Märkäpuristusnäytteen, Pehmopaperin X-2 5 neliömassa oli 28 g/m2. Poikkisuuntainen kuivavetolujuus oli 12,4 g/mm. Tämän pehmopaperin pinta oli marginaalisesti sileä, kuten kuviosta 3B näkyy, jossa paperin pinnasta havaitaan kohoavan pieniä fibrillejä. Märkäpu-ristetulle pehmopaperille X-2 tehdyt Finch Cup -testit 10 antoivat FCT-arvoksi 0,72 g/mm standardipoikkeaman olles sa 0,03 g/mm.

Yllä kuvattu CWP-menettely toistettiin CWP-näytteiden valmistamiseksi, merkitty Pehmopaperi Y-2, joissa oli 15 TWSR:ää 6,7 kg/tonni ja CNSD:tä 1,3 kg/tonni. Märkäpuris- tetuille pehmopaperinäytteille Y-2 tehdyistä Finch Cup -testeistä saatiin keskiarvoksi 1,27 g/mm standardipoikkeaman ollessa 0,08 g/mm. Kuten kuviosta 2C näkyy, Pehmopaperin Y-2 pinta oli selvästi sileämpi kuin Pehmopaperin 20 X-2, joka oli vain marginaalisesti sileä.

Esimerkki 3 • · : Samalla tavoin kuin esimerkeissä 1 ja 2 valmistelluille • · • ’·· näytteille suoritettiin yllä kuvattu märkähankaustesti .

25 • · *:··· Kun esimerkin 1 CWP Pehmopaperin W-1 CD märkälujuus oli • .*. 1,26 g/mm, se kesti 8 hankausta vanuttumatta ja repeyty- • · · ·

mättä. Tämän näytteen pinta oli sileä, kuten kuviosta 2A

• · · näkyy. Kun Pehmopaperin X-l, jonka CD märkälujuus oli ... 30 0,94 g/mm testattiin märkähankauksen suhteen, se osoit- • · · • · · tautui huonoksi vanut tuen 4 hankauksen jälkeen.

• · *·;·* Havaittiin, että TAD-näytteen W-2 esimerkistä 2 pinta ei *:*·: ollut sileä tai oli rosoinen, kuten kuviosta 3A näkyy.

·;··· Märkähankaustestissä pientä vanuttumista havaittiin yhden ’. 35 hankauskerran jälkeen. Kahden hankauksen jälkeen vanuttu- • · · **" mistä oli enemmän. Kolmen hankauksen jälkeen, kuitujen ’···* vanuttumisesta johtuva kuluminen sai arkit irtoamaan hän- 36 kauspalasta.

Toisaalta CWP pehmopaperilla X-2 esimerkissä 2 oli sileä pinta, kuten kuviosta 3B näkyy. Pehmopaperi X-2, jonka 5 FCT-arvo oli 0,72 g/mm, oli epäonnistunut, sillä se repeytyi ensimmäisellä hankauksella, kun puolestaan Pehmopaperi Y-2, jonka FCT-arvo oli 1,27 g/mm, kesti neljä hankausta ja repeytyi viidennellä hankauksella. Todettiin kuitenkin, että repeytynyt Y-2 pehmopaperi oli erittäin 10 vähän vanuttunut. Vähäisen vanuttumisen uskotaan johtuvan sileän pinnan ja alustavan väliaikaisen CD märkälujuuden, yli 0,98 g/mm, yhteisvaikutuksesta.

Tästä voidaan nähdä, että CWP-tuotteet, jotka valmistet-15 tiin mahdollisimman tarkoin van Phanin rajoitetusti ku vatun menetelmän mukaan, sopivat huonosti käytettäväksi esikostutettuina, mutta jos van Phanin menetelmää modifioidaan siten, että saadaan pehmopapereita, joilla on sileä pinta ja väliaikainen märkälujuus yli noin 0,98 g/mm, 20 saadut pehmopaperit ovat käyttökelpoisia, mutta jos märkälujuus on tämän alueen alarajalla ja pinta ei ole täydellisen sileä, huonompi lujuus ja lisääntynyt taipumus • · :.· · vanuttumiseen tekee nistä vähemmän toivottuja kuin sileät • · • ’·· pehmopaperit, joilla on täydellisen sileä pinta ja parem- 25 pi märkälujuus, kuten 1,38 g/mm tai enemmän, kuten seu-·;··· raavassa kuvataan. Pehmopapereiden W-1 ja Y-2, joiden : kummankin märkälujuus on noin 1,26 g/mm, eron uskotaan • · · · johtuvan siitä, että näytteen Y-2 pinnasta kohoa pieniä • · · fibrillejä päinvastoin kuin näytteen W-1 lähes täydelli- ... 30 sen sileästä pinnasta.

• · · • · · ··· • · *···* Esimerkki 4 • --' *:·*: Esimerkin 3 menettely toistettiin kaupalliselle pehmopa- ·;··· perille ("Brand Ch"), jota yllä mainittujen van Phanin *. 35 patenttien oikeudenomistaja valmistaa. Tämä pehmopaperi ··· *··· ja samaa tavaraerkkiä olevat muut tuotteet vaikuttavat ·#· <·* • · *···* olevan markkinoiden ainoita merkittäviä kylpyhuonepehmo- 37 papereita, joiden märkälujuus lähentelee tasoa, jota tämän keksinnön toteutuksessa vaaditaan. Tämän tuotteen CD märkälujuus on keskimäärin 1,10-1,26 g/mm FCT. Märkähan-kaustestissä havaittiin huomattavaa vanuttumista sianna-5 hassa noin 2 hankauksen jälkeen, mutta arkit pysyivät karkeasti ottaen koossa, kunnes noin 4 hankauksen jälkeen vanuttumista oli runsaasti ja esiintyi melko suuria vanu-palloja johtaen hajoamiseen.

10 Kuvio 4A on mikrovalokuva 6-kertaisena suurennoksella pehmopaperissa havaitusta vanuttumisesta 3 hankauksen jälkeen.

Kuvio 4B on mikrovalokuva 6-kertaisella suurennoksella 15 siannahassa havaitusta vanuttumisesta 3 hankauksen jäl keen.

Voidaan siis todeta, että jos pehmopaperilta halutaan ylimääräistä puhdistuskykyä, tämä pehmopaperi ja muut, 20 joilla ei ole sileä pinta, eivät sovellu oikein hyvin käytettäväksi esikostutettuina, koska vanuttumisesta johtuva irtoaines ei anna vaikutusta halutusta puhtaudesta.

• · • · · • · · • · · · • · ! Esimerkki 5 • --------— 25 Finch Cup -testi suoritettiin valikoimalle markkinoilla • · ·;··· olevia kaupallisesti merkittäviä kylpyhuonepehmopaperei- : .·. ta. Kaikkien näiden pehmopapereiden neliömassa oli suu- • · · · ruusluokkaa 27-32 g/m . Kuten taulukossa 1 annnetuista • · · tuloksista näkyy, vain Charmin - merkki Ch - ja muut sa- ... 30 manmerkkiset tuotteet omaavat CD märkälujuuden, joka lä- • · · hentelee tasoa, jota tämä keksintö käytännössä vaatii.

• · • · • · · • · • · • · · *··· • · · • · • · • · · 38

Taulukko 1

Pehmopaperi / Koodi Finch Cup CD märkälujuus grammaa per 2,5 cm (1 tuuma) 5

Keskiarvo Standardipoikkeama Tämän keksinnön pehmopaperi -D 44,5 3,06

Quilted Northern® - N 6,5 0,17 10 Marina® 8,5 0,62

Nice'n Soft - NN 12,2 0,72

Charmin® - Ch 28,0 1,19

Charmin® Ultra - Cu 8,8 0,31

Charmin® Plus - CP 7,8 0,47 15 Charmin® Big Squeeze 28,7 4,57

Kleenex® - ΚΙ 6,7 0,17

Kleenex® Double Roll - K2 5,5 0,31

Cottonelle® One-Ply 7,6 0,10

Cottonelle® Two-Ply - Co 7,7 0,12 20 Cottonelle® Hypo-Allergenic 7,7 0,12

Waldorf® 9,0 0,60

Coronet® 15,1 1,21 • ·

Angel Soft® - AS 13,0 0,40 MD® 11,3 0,17 :*·.: 25 Soft 'N Gentle® 14,9 0,23 • · ·;··· Green Forest® 10,6 0,31 • » • « · • · · III ·

Esimerkki 6 • · ·

Valmistettiin massa, joka sisälsi 60% eteläistä lehti- ... 30 puukraftmassaa ja 40% pohjoista havupuukraftmassaa. 6,75 • · · kg kationista aldehyditärkkelystä per massatonni lisät- • · *···* tiin konekyyppiin ennen perälaatikkoa. 2,7 kg CNSD:tä per ·:··· massatonni lisättiin ennen perälaatikkoa. pH konekyypissä ·;··· oli 6,5-7,5. Paperikoneessa oli puolikuun muotoinen rai- *. 35 nanmuodostin 3,6 m: jenkkikuivaimella ja nopeus oli 600 ··· •**j m/min. Kalanteroinnilla paksuus saatiin noi 1,14-1,38 • · *··*’ mikroniksi per 8 arkkia. Saatiin paperituote, jonka alus- 39 tava poikkisuuntainen märkälujuus oli 1,97 g/mm, poik-kisuuntainen kuivalujuus 7,68 g/mm, moduuli 21,3g/% venymä ja kitka (GM MMD) 0,149. 27 päivän kuluttua arvot olivat seuraavat: poikkisuuntainen märkälujuus 2,20 g/mm, 5 poikkisuuntainen kuivalujuus 8,00 g/mm, moduuli 21,8 g/% venymä ja kitka 0,145.

Esimerkki 7

Esimerkin 6 menettely toistettiin, mutta sillä erolla, 10 että Co-Bond® 1000:ta käytettiin 5,44 kg/tonni 6,8 kg/tonni sijaan. Saadun paperituotteen alustava poikkisuuntainen märkälujuus oli 1,57 g/mm, poikkisuuntainen kuivalujuus 6,86 g/mm, moduuli 19,4 g/% venymä ja kitka (GM MMD) 0,149. Vanhenemisen jälkeen arvot olivat seuraa-15 vat: poikkisuuntainen märkälujuus 1,97 g/mm, poikkisuuntainen kuivalujuus 7,02 g/mm, moduuli 19,1 g/% venymä ja kitka 0,147.

Esimerkki 8 20 Esimerkin 6 menettely toistettiin, mutta sillä erolla, että massa sisälsi 50% pohjoista havupuukraftmassaa ja 50% eteläistä lehtipuukraftmassaa ja kationista typpipi- • · : toista pehmennintä/sidostenavaajaa lisättiin suihkutta- • · • ’·· maila arkin päälle arkin ollessa huovalla. Saadun pehmo- 25 paperin vanhenemisen jälkeen poikkusuuntainen märkälujuus *:··· oli noin 2,05-2,17 g/mm, poikkisuuntainen kuivavetolujuus • noin 8,88 g/mm, moduuli 23,0 g/% venymä ja kitka (GM MMD) • · · · 0,152. Kuten mainittu, riippumaton testaus vahvisti, että • · · nämä pehmopaperit olivat riittävästi hajoavia soveltuak- ... 30 seen jäte- ja likavesijärjestelmiin ja että pehmopaperit, • · · merkittävästä alustavasta märkälujuudestaan huolimatta, • · *·;·’ olivat ainakin yhtä hyvin huuhdeltavia kuin merkin Ch *:·*: pehmopaperi. Yllä kuvatussa märkähankaustestissä nämä ·;··· pehmopaperit kestivät 4 hankausta vanuttumatta.

35 ··· ·*·* Esimerkki 9 • · · - • · ’···* Valmistettiin massa, joka sisälsi 60% eteläistä lehtipuu- 40 kraftmassaa ja 40% eteläistä havupuukraftmassaa. 8,8 kg Co-Bond® 1000:ta per tonni massaa lisätään ennen perälaa-tikkoa konekyyppipumpun imupuolelle. 1,35 kg Quasoft® 206-JR:ää per tonni massaa lisätään ennen perälaatikkoa 5 ensimmäisten puhdistimien pumpun imupuolelle. Positek 8671 -retentioainetta (anioninen kolloidinen silika) lisätään 0,45 kg/tonni massaa painesihdin jälkeen. Perälaa-tikossa pH on noin 6,5-7,5, edullisesti 6,5-7,0 ja edullisimmin 6,75. Paperikoneessa on imurintatelamuodostin 10 yhdistettynä tavanomaiseen märkäpuristus vedenpoisto- osaan 4,5 m:n jenkkikuivaimella, jonka nopeus on 1275 m/min.

Kalanteroinnin jälkeen pehmopaperin pinta on sileä ja 15 paksuus noin 1,14-1,38 mikronia per 8 arkkia. Saadaan paperituote, jonka alustava poikkisuuntainen märkävetolu-juus ennen vanhenemista on 1,69 g/mm. Vanhenemisen jälkeen pehmopaperin poikkisuuntainen kuivavetolujuus oli 9,26 g/mm, moduuli 24,9 g/% venymä ja GM MMD kitka 0,186. 20 Seitsemän päivän kuluttua poikkisuuntainen märkälujuus oli 2,09 g/mm. Koneensuuntaisen kuivalujuuden ja poik-kisuuntaisen kuivalujuuden välinen suhde oli 1,7. Märkä- • · :.· : ja kuivalujuuden suhde oli 22,5%. Märkälujuuden vähenemi- • · • *— nen tämän tuotteen kohdalla on esitetty kuviossa 6, näyte 25 "C".

• · • · : Esimerkki 10 • · · - • · · ·

Valmistettiin massa, joka sisälsi 60% eteläistä lehtipuu- • · · kraftmassaa ja 40% eteläistä havupuukraftmassaa. 6,5 kg ... 30 Co-Bond® 1000:ta per tonni massaa lisätään ennen perälaa- • · * *.e tikkoa. 0,9 kg Quasoft® 206-JR:ää per tonni massaa lisä- • · *···’ tään ennen perälaatikkoa. Perälaatikossa pH on noin 6,5- *:**: 7,5, edullisesti 6,5-7,0 ja edullisimmin 6,75. Paperiko- ·;··· neessa on imurintatelamuodostin yhdistettynä tavanomai- *. 35 seen märkäpuristus vedenpoisto-osaan 4,5 m:n jenkki- • · · ·*” kuivaimella, jonka nopeus on 1335 m/min.

• · • · « · · 41

Kalanteroinnin jälkeen pehmopaperin pinta on sileä ja paksuus noin 1,14-1,38 mikronia per 8 arkkia. Kalante-roitu tuote jalostetaan kohokuvioimalla kaksi arkkia yhteen kuvioinnilla, jossa on matalia pyöristettyjä tikki-5 mäisiä syvennyksiä sinimuotoisina kapeina viivoina muodostaen tikatun säleikön kuusikulmaisista soluista siten, että solut sisältävät vuorotellen syvempiä ja selkeämpiä kuvioita. Saadun jalostetun paperituotteen alustava poik-kisuuntainen märkävetolujuus Fine Cup -testin mukaan oli 10 1,53 g/mm, poikkisuuntainen kuivavetolujuus oli 8,10 g/mm, moduuli 21,5 g/% venymä ja GM MMD kitka 0,166. Alustavan märkä- ja kuivalujuuden välinen suhde oli 19,0%. Seitsemän päivän kuluttua poikkisuuntainen märkä-lujuus oli 1,73 g/mm, moduuli 22 g/% venymä ja GM MMD 15 kitka 0,173. Koneensuuntaisen kuivalujuuden ja poik- kisuuntaisen kuivalujuuden välinen suhde oli 1,95. Märkä-lujuuden väheneminen tämän tuotteen kohdalla on esitetty kuviossa 6, näyte "D".

20 Pehmopaperille D tehtiin yllä kuvattu märkähankaustesti neljällä hankauskerralla. Kuvio 5A on mikrovalokuva 6-kertaisella suurennoksella osoittaen, ettei pehmopaperin • · : pinnalla juurikaan ole havaittavissa vanuttumista testin • · • *·· suorittamisen jälkeen.

25 • · ·;··· Esimerkki 11 | Valmistettiin massa, joka sisälsi 30% pohjoista havupuu- • · · · kraftmassaa, 35% toisiokuituja, 10% pohjoista lehtipuu- * · · massaa ja 25% uusiomassaa hylystä. 8,1 kg Co-Bond®:ia per ... 30 tonni massaa ja 2,7 kg Quasoft® 202-JR:ää per tonni mas- • · Γ.. saa lisättiin yhdessä ensimmäisten puhdistimien kohtaan.

···’ Perälaatikkosilmukan pH oli 6,7. Paperikoneessa on imu- :1: rintatelamuodostin yhdistettynä tavanomaiseen märkäpuris- :*·· tus huopaosaan 3,6 m:n jenkkikuivaimella, jonka nopeus on 35 1140 m/min. Kalanteroinnin jälkeen pehmopaperin pinta on • · · *” sileä ja paksuus noin 1,14-1,38 mikronia per 8 arkkia.

—♦* Saatiin paperituote, jonka alustava poikkisuuntainen mär- 42 kälujuus oli melko alhainen, 1,46 g/mm (verrattuna tasoon, johon käytetyn tärkkelysmäärän odotettiin johtavan) johtuen aiemmin mainitusta märkälujuusaineen ja pehmenti-men/sidostenavaajan välisestä yhteisvaikutuksesta, kun 5 niitä ei lisätä massaan erikseen.

Esimerkki 12

Valmistettiin massa, joka sisälsi 30% pohjoista havupuu-kraftmassaa, 35% toisiokuituja, 10% pohjoista lehtipuu-10 kraftmassaa ja 25% uusiomassaa hylystä. 8,1 kg Co-

Bond®:ia per tonni massaa lisättiin massalaatikkoon. 2,7 kg Quasoft® 202-JR:ää per tonni massaa lisättiin puhdistimien kohtaan. pH konekyypissä oli 6,7. Paperikoneessa on imurintatelamuodostin yhdistettynä tavanomaiseen mär-15 käpuristusosaa, jossa käytetään vedenpoistohuopia ja 3,6 m:n jenkkikuivainta, jonka nopeus on 1155 m/min. Kalante-roinnin jälkeen pehmopaperin pinta on sileä ja paksuus noin 1,14-1,38 mikronia per 8 arkkia. Kahden paperiker-roksen kohokuvioinnin jälkeen saatiin pehmopaperituote, 20 jonka alustava poikkisuuntainen märkälujuus oli 1,73 g/mm, poikkisuuntainen kuivavetolujuus 7,23 g/mm, poikki-suuntaisen märkälujuuden ja CD kuivalujuuden välinen suh- • « : de 0,24, moduuli 26,8 g/% venymä ja GM MMD kitka 0,197.

• · • *.. Vetolujuussuhde (MDT/CDT) oli 2,4. Paperituotteen kitkan 25 uskotaan olevan suuri sen vuoksi, että paperituote on • · kohokuvioitu ja puristettu. Tämä esimerkki osoittaa, mitä : hyötyä on lisätä väliaikainen märkälujuusaine massaan ja • · · · antaa reagoida ennen pehment imen/sidos tenavaa jän lisää- • · · mistä.

30 • · · 1 2 3 4 * Esimerkki 13 2 • · · - 3 • · 4

Valmistettiin massa, joka sisälsi 30% pohjoista havupuu- *:··; kraftmassaa, 35% toisiokuituja, 10% pohjoista lehtipuu- •;..j massaa ja 25% uusiomassaa hylystä. 8,1 kg Co-Bond®:ia per *. 35 tonni massaa lisättiin massalaatikkoon. 2,7 kg Quasoft® • · · 202-JR:ää per tonni massaa lisättiin puhdistimiin. Kone- • · *···* kyypissä pH oli 6,7. Paperikoneessa on imurintatelamuo- 43 dostin yhdistettynä tavanomaiseen märkäpuristus huopa-osaan 3,6 m:n jenkkikuivaimella, jonka nopeus on 1140 m/min.

5 Tässä esimerkissä, aiempiin esimerkkeihin verrattuna, suihkutusnopeutta lisättiin hieman ja viiranopeus pidettiin samana, jotta vetolujuussuhde laskisi jonkin verran.

Kalanteroinnin jälkeen pehmopaperin pinta on sileä ja 10 paksuus noin 1,14-1,38 mikronia per 8 arkkia. Kahden paper ikerroksen kohokuvioinnin jälkeen saatiin pehmopaperi-tuote, jonka alustava poikkisuuntainen märkälujuus oli 1,85 g/mm, CD märkälujuuden ja CD kuivalujuuden välinen suhde 0,252, moduuli 28,2 g/% venymä ja kitka 0,202. Ja-15 lostetun paperituotteen kitka on suurempi kuin perusark- kien, mikä johtuu paperituotteen kohokuvioinnista ja puristamisesta. Vetolujuussuhde (MD/CD) oli 2,26.

On selvää, että tässä kuvattua keksintöä voidaan muunnel-20 la monella eri tavalla. Tällaiset muunnelmat eivät poik kea keksinnön luonteesta ja laajuudesta, ja alan tuntevat tietävät, että kaikki tällaiset muunnelmat sisältyvät • · :.· · seuraavien vaatimusten puitteisiin.

• · • » • · · • · • · · • · · • · • · • ·

• » I

• · · • · · · • · · • · · • · · • · · • · 1 2 3 « I · · · • · • · ·»· 2 • · • · 3 • · · · • · · • · • ·

Ml

Claims (34)

1. Huuhdeltava, rikkoutuva, biologisesti hajoava paperituote, tunnettu siitä, että siinä on märkäpuristettu 5 raina, joka sisältää kationista vesiliukoista väliaikaista märkälujuushartsia, jolloin mainitulla rainalla on sileä pinta ja väliaikainen märkälujuus, joka on vähintään noin 0,98 g/mm kaistale, ja edullisesti vähintään noin 1,38 g/mm kaistale, 5 sekuntia kastamisen jälkeen 10 mitattuna Finch Cup menetelmällä, että mainittu raina kestää kostutettuna vanuttumatta, kun 4 arkkia kooltaan 51 mm x 114 mm kyllästetään, kiristetään sivusuunnassa ja sen jälkeen hangataan märkää siannahkaa vasten kuormituksella 135 grammaa noin 2 minuutin kuluessa kastamises-15 ta, jolloin kostutettu paperituote ja siannahka pysyvät molemmat pääosin vanuttumatta ja repeytymättä 4 hankauksen jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhdeltava, rikkoutu-20 va, biohajoava paperituote, tunnettu siitä, että se soveltuu käytettäväksi sekä kuivana että esikostutettuna, . ,m ja mainittu paperituote sisältää vesiliukoista väliai- # · · *** * kaista märkälujuusainetta, joka sisältää aldehydi- ja • · •m kationiyksikköjä, ja mainittua aldehydiyksiköitä sisältä- • · · *· ’· 25 vää vesiliukoista väliaikaista märkälujuusainetta on ’***· riittävästi aikaansaamaan alustava normalisoitu CD märkä- • · ·.· · vetolujuus, joka on vähintään noin 1,38 g/mm kaistale; ja il : mainittu pehmopaperi omaa myöhemmän CD märkävetolujuuden mitattuna 30 minuutin kuluttua kastamisesta, joka on vä- ·***. 30 hintään noin 2/3 alustavasta CD märkävetoluj uudesta. ··· • ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen huuhdeltava, • · · ···: rikkoutuva, biohajoava paperituote, tunnettu siitä, että • · · ·...· se on biologisesti hajoava ja siinä on selluloosaraina, .’*· 35 josta vesi on poistettu pääosin tasaisesti rainaan koh- • · · .·. : distetulla puristuksella saattamalla raina kosketukseen • · · vedenpoistohuovan kanssa ja johtamalla raina imupuristus- telan sisältävän puristuskohdan läpi.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tuote, tunnettu siitä, että mainittu väliaikainen märkälujuusaine 5 valitaan joukosta, johon kuuluvat vesiliukoiset alifaat-tiset dialdehydit, hartsit, joissa on aldehydiosia ka-tionisessa polymeerirungossa, ja hartsit, joissa on aldehydiosia kationisessa vaharungossa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuote, tunnettu siitä, että väliaikainen märkälujuusaine on tärkkelys, jossa on aldehydiosa kationisessa vaharungossa, ja mainittu tärkkelys sisältää amylopektiiniä ja amyloosia.

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tuote, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi kationista typpipitoista pehmennintä/sidostenavaaj aa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tuote, tunnettu siitä, 20 että kationinen pehmennin/sidostenavaaja valitaan joukosta, johon kuuluvat kolmiarvoiset ja neliarvoiset kationi- : .·, set orgaaniset typpiyhdisteet, joissa on pitkiä rasvahap- • · · II] * poketjuja. • ·· • · • * * ** 25

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen tuote, tunnettu siitä, että pehmennin/sidostenavaaja valitaan joukosta, • · · ϊ.ϊ : johon kuuluvat imidatsoliinit, amidoamiinisuolat, lineaa- »M *.* · riset amiiniamidit, neliarvoiset ja kvaternääriset amrao- niumsuolat ja näiden seokset. ··· - * : : 30

··« ·;··: 9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tuote, \ tunnettu siitä, että normalisoitu poikkisuuntainen veto- **” lujuus mitattuna 10 tuntia upottamisen jälkeen on alle • · ’···* noin 0,79 g/mm, edullisesti noin 0,59 g/mm tai vähemmän. ··· - _ : : 35 ···

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-9 mukainen tuo- • · te, tunnettu siitä, että poikkisuuntaisen märkä- vetolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivavetolujuuden välinen suhde on vähintään 18%, edullisesti vähintään 20%, edullisimmin vähintään 22%, kaikkein edullisimmin vähintään 24%. 5

11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-10 mukainen tuote, tunnettu siitä, että koneensuuntaisen kuiva-vetolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivavetolujuuden välinen suhde on korkeintaan noin 2,5, edullisesti noin 1,8 - 10 noin 2,5, edullisemmin korkeintaan 2,2, edullisimmin korkeintaan 1,9.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-11 mukainen tuote, tunnettu siitä, että alustavan geometrisen keskimää- 15 räisen märkävetolujuuden ja geometrisen keskimääräisen kuivavetolujuuden välinen suhde on vähintään noin 0,18, edullisemmin noin 0,20 - noin 0,30.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-12 mukainen tuo-20 te, tunnettu siitä, että alustava normalisoitu märkäveto- lujuus on vähintään 15,7 g/mm, edullisesti vähintään 17,7 g/mm.

• · • · · • · · ··· « ·· • *·· 14. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-13 mukainen tuo- 25 te, tunnettu siitä, että sen normalisoitu poikki- *:··· suuntainen kuivavetoluj uus on vähintään noin 14,4 g/mm : .*. paperituotetta. ··· · ··· • ♦ · • · ·

15. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-14 mukainen tuo- ... 30 te, tunnettu siitä, että sen normalisoitu kuivavetoluj uus • · · on 52,4-105 g/mm.

• · • · ··· *:**: 16. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-15 mukainen tuo- *:··· te, tunnettu siitä, että sen normalisoitu vetomoduuli on ’. 35 alueella 15,5-45,5 g/% venymä.

··· ···· • · · • · *···* 17. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-16 mukainen tuo- te, tunnettu siitä, että sen geometrinen keskimääräinen keskiarvopoikkeama (GM MMD) on alle noin 0,26 ja vetomo-duuli alle noin 32 g/% venymä, edullisesti alle 28 g/% venymä. 5

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen tuote, tunnettu siitä, että vetomoduuli on korkeintaan 32 g/% venymä ja GM MMD on alle 0,23 tai vetomoduuli on korkeintaan 28 g/% venymä ja GM MMD on korkeintaan 0,26 ja edullisesti kor- 10 keintaan 0,185, tai vetomoduuli on alle 27 g/% venymä ja GM MMD on alle 0,2 tai vetomoduuli on alle 26 g/% venymä ja GM MMD on alle 0,185.

19. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-18 mukainen tuo- 15 te, tunnettu siitä, että GM MMD on korkeintaan 0,195.

20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen tuote, tunnettu siitä, että GM MMD on alueella 0,1-0,185 ja vetomoduuli on alueella 23,5-10 g/% venymä. 20

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tuote, tunnettu siitä, että GM MMD on alueella 0,125-0,175 tai 0,1-0,175 ja • · ·.· · vetomoduuli on alueella 22,5-10 g/% venymä. ·· • · • ··

22. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tuote, tunnettu sii- • · ....j tä, että se koostuu kahdesta, kohokuvioimalla yhteen lii- : .·. tetystä kerroksesta kummankin kerroksen pehmeä puoli • · · ulospäin, ja että kumpikin kerros on minkä tahansa pa- • · · tenttivaatimuksen 1-21 mukainen. 30 ··· v

• · ♦ *·* * 23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen kaksikerroksinen ··· • · tuote, tunnettu siitä, että sen alustava normalisoitu ·;··· poikkisuuntainen märkävetolujuus on vähintään 39,4 g/mm, edullisesti vähintään 49,2 g/mm. * 35 ···

24. Patenttivaatimuksen 22 tai 23 mukainen kaksikerrok- • · sinen tuote, tunnettu siitä, että sen märkähan- kauskestävyysluku on yli 15.

25. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 22-24 mukainen kaksikerroksinen tuote, tunnettu siitä, että poikkisuun- 5 täisen märkävetolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivavetolu- juuden välinen suhde on vähintään 24%.

26. Menetelmä minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-25 mukaisen huuhdeltavan, rikkoutuvan, biohajoavan pehmopa- 10 perin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että: valmistetaan selluloosakuituja sisältävä massa, lisätään mainittuihin kuituihin väliaikaista märkälu-juusainetta, joka sisältää aldehydiyksikköjä ja kationi-15 siä yksikköjä, ja muodostetaan pehmopepaperituote mainitusta massasta.

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituihin lisätään myös kationista, typpipi- 20 toista pehmennintä/sidostenavaajaa.

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen menetelmä, tunnettu • · ·.· · siitä, että kuitujen annetaan reagoida väliaikaisen mär- j kälujuusaineen kanssa ennen kuin se saatetaan kosketuk- 25 seen kationisen typpipitoisen pehmentimen/sidostenavaajan • · ·.·.! kanssa. • · • · • « i *·* ' .···.

29. Patenttivaatimuksen 27 tai 28 mukainen menetel- • · · mä,tunnettu siitä, että väliaikaisen märkälujuusaineen ja ...

30 pehmentimen/sidostenavaajan suhdetta valvotaan siten, • · · että saadaan haluttu poikkisuuntaisen märkävetoluj uuden • · *···* ja poikkisuuntaisen kuivavetolujuuden välinen suhde. • · ·...; 30. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 26-28 mukainen *. 35 menetelmä, tunnettu siitä, että kuitumassasta muodostet- ··· •••j usta rainasta poistetaan vesi kauttaaltaan puristamalla. • · • · • · ·

31. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 27-30 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että väliaikainen märkälujuus-aine sisältää tärkkelystä, joka sisältää aldehydiryhmiä, ja tuotteen ominaisuuksia valvotaan valvomalla amylopek- 5 tiinin ja amyloosin suhdetta tärkkelyksessä.

32. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 26-31 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihku/viirasuhdetta säädetään aikaansaamaan tuotteessa koneensuntaisen kuivave- 10 tolujuuden ja poikkisuuntaisen kuivavetolujuuden välisek si suhteeksi vähemmän kuin noin 2,5, edullisesti 1,8-2,5, edullisemmin vähemmän kuin 2,2, vielä edullisemmi alueella 1,6-2,1 tai 1,6-1,9, edullisimmin alueella 1,8-1,9.

33. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 26-32 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainaa krepataan vähintään noin 22%, edullisesti vähintään noin 23-24%.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan pH on alueella 6-8, edullisesti 6-7, edullisimmin 6,5-7. • · • · · • · · ··· · ·· m · • ·· • · • · · • ·· • · • · • · • I 4 • · · ··· · ··« • · · • · · ··· • · · • · · ··· • · • · ··· • · • · ··· ···· ··· * · • · ···