HUT73578A - Improved process for applying a polysiloxane to tissue paper - Google Patents

Description

A találmány tárgya általánosságban eljárás papírszövetek /papirtörlők/ előállítására. Közelebbről eljárás voluminózus papirszövetek előállítására, amelyek puha, selymes, flanelszerü tapintásúak; érezhetően voluminózus fogásuak és fiziológiásán lágy felületüek.

A puha papirtörlők általában előnyösek eldobható papírtörülközők, arctörlők és toalettpapírok céljára. A papirtörlők puhaságának fokozására irányuló ismert eljárások és eszközök azonban általában hátrányosan érintik a szakítószilárdságot. A papirtörlők gyártásának megtervezése ezért általában egyensúlyozás a puhaság és a szakítószilárdság között.

Puha papirtörlők előállítása céljából mind mechanikai, mind kémiai eszközöket igénybevettek. Olyan papirtörlők előállítására törekedtek, amelyeket a felhasználó tapintó érzékelésével puhának érez. Ez a tapintással érezhető puhaság jellemezhető /korlátozás nélkül/ a frakcióval /súrlódással/, rugalmassággal /hajlékonysággal/ és simasággal; és szubjektív jelzőkkel, igy selymes vagy flanelszerü tapintással.

A jelen találmány tárgya eljárás papirszövetek /papirtörlők/, elsősorban voluminózus kreppelt papirtörlők tapintással érezhető puhaságának javítására kémiai adalékanyagok, elsősorban polisziloxán anyagok bekeverésével, amelyek a papirtörlőnek selymes vagy flanelszerü tapintást adnak, ané'lkül, hogy azt az ilyen papirtörlő felhasználója zsíros vagy olajos tapintásúnak érezné. Be-

vihetünk még felületaktív anyagot is, hogy a puhaságot és/vagy a felület simaságát tovább javítsuk és/vagy, hogy legalább részben kompenzáljuk a nedvesithetőségnek a polisziloxán által előidézett csökkenését; továbbá kötőanyagokat, igy keményítőt is bevihetünk, hogy legalább részben kompenzáljuk a papír szilárdságának a csökkenését és/vagy a porzási hajlam növekedését, amit a polisziloxán és - ha alkalmazzuk - a felületaktív adalékanyag okoz.

Tipikus voluminózus, kreppelt papírszöveteket /papír törlöket/, amelyek az időszerű szabványok szerint elég puhák, és amelyek a jelen találmányban ismertetett fokozott puhaságot megközelítik, ismertettek a 3 301 746, 3 974 025, 3 994 771, 4 191 609 és 4 637 859 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások. Valamennyi papirt tömör felületek mintázata jellemez: vannak tömörebb felületek, mint a megfelelő fennmaradó részek, ezek a tömör felületek abból adódnak, hogy a papírgyártás során a papirt tömörítik, igy a nyomtató hordozóanyagok cross-over pettyeivel /knuckles/ .

Más voluminózus puha papirszöveteket ismertettek a 4 300 981 és 4 440 597 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások. A 3 821 068 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismerteti továbbá, hogy sikerült voluminózus papirszövetet előállítani, úgy, hogy a végső szárítás előtt elkerülték a teljes tömörítést; és a 3 812 000 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint elkerülték a teljes tömörítést • · • · ·

- 4 debonderek és elasztomer kötőanyagok /bonders/ használatának a kombinálásával a papírgyártáshoz használt anyagkeverékben .

A ksniai debondereket, igy a legutóbb említett szabadalmi leírás szerintieket és ezek működési elméletét a 3 755 220, a 3 844 880 és a 4 158 594 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A papírtörlők tökéletesítésére javasolt más kémiai kezeléseket ismertetett például a 3 420 940 számú német szabadalmi leírás: igy toalettpapír impregnálását növényi, állati vagy szintetikus szénhidrogénolajok kombinációjával és egy szilikonolajjal, igy dimetil-szilikonnal, hogy jobb tisztitó és törlőhatása legyen.

A cellulózpépből készített papír szakítószilárdságának növelésére szolgáló jól ismert mechanikai módszer továbbá az, hogy a papírgyártás előtt a pépet mechanikai utón tisztítják. Jobb tisztítás általában nagyobb szakítószilárdságot eredményez. A törlők fent említett szakítószilárdságával és puhaságával összhangban azonban a papírpép fokozott mechanikai tisztítása negatívan befolyásolja a papír puhaságát, ha a papírgyártási anyagösszetétel és az eljárás minden más szempontból változatlan. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával azonban a szakítószilárdságot növelhetjük anélkül, hogy a puhaságot negatívan befolyásolnánk; vagy a puhaságot javíthatjuk a szakítószilárdság romlása nélkül.

A találmány egyik célja eljárás kidolgozása jobb tapintású és puhább papirszövetek /papirtörlők/ előállítására.

• · · * * ♦

- 5 A találmány másik célja eljárás kidolgozása selymes, flanelszerü tapintású papirtörlők előállítására.

A találmány egy következő célja eljárás kidofgozása papirtörlők előállítására, amelyek fokozottan puha tapintásúak, olyan speciális szakítószilárdság mellett, mint amellyel azok a papirtörlők rendelkeznek, amelyeket hagyományos technikákkal lágyítottak.

A találmány egy további célja eljárás kidolgozása puha papirtörlők előállítására, a forró papirszövethez - amit előnyösen tulszáritunk - kismennyiségü polisziloxán -származékot adva.

Ezeket és más célokat a találmány szerint elérjük, amint az a következő leírásból kitűnik.

A találmány tárgyát eljárás képezi puha papirszövetek /papirtörlők/ előállítására. Az eljárás szerint cellulózrostokat nedvesen rétegezve, szövetet képezünk, a papirszövetet megszáritjuk és a szövet hőmérsékletét legalább 43°C-ra emeljük, a forró papirszövetet kreppeljük és a forró,kreppelt papirszövetre elegendő mennyiségű polisziloxánt viszünk fel ahhoz, hogy a papirszövet - a száraz rost tömegére számítva - körülbelül 0,004-0,75% polisziloxánt tartson vissza. A forró szövetet előnyösen egyensúlyi nedvességtartalmánál /szabványos körülmények között/ kisebb nedvességtartalomig szárítjuk mielőtt a polisziloxánt felvinnénk.

A papirszövet által visszatartott polisziloxán mennyisége előnyösen 0,01 és körülbelül 0,3% között van_} a papirszövet száraz rost tömegére számítva. Az elő·· ·«·· · ♦ ·· · ··· « · · · · * ······«··«· • · · · · ···· ··· ·· ·« ·«« állított papirszövet rizsmatömege körülbelül 10-65 g/m és rostsürüsége kevesebb mint körülbelül 0,6 g/ml.

Amint azt a fentiekben említettük, a polisziloxánt akkor visszük fel a papirszövetre, amikor az magasabb hőmérsékletű és előnyösen azután, hogy a papirszövetet az egyensúlyi nedvességtartalom alá szárítottuk. A polisziloxánt szárítás és kreppelés után adva a papirszövethez nincs kölcsönhatás a Yankee-száritó enyvanyagával, ami a kreppelés kimaradását és/vagy az ivek szabályozásának a romlását okozhatja. A polisziloxán-származékot előnyösen a forró, kreppelt papirszövetre visszük fel, miután az elhagyta a sábert /kaparókéspengét/ és mielőtt a hordozóhengerre lenne tekercselve. Meglepő módon azt találtuk, hogy ha a polisziloxánt a forró, tulszáritott szövetre viszszűk fel és ezután kalanderezzük, akkor puhább papirszövetet kapunk. Azt találtuk továbbá, hogy a szövet puhaságát tekintve jelentős előnyök érhetők el kismefnnyiségü polisziloxánnal, ha a polisziloxánt a forró szövetre a feldolgozási művelet előtt visszük fel. A találmány szerinti eljárás fontos jellemzője, hogy a szilikon mennyisége elég alacsony ahhoz, hogy gazdaságos legyen. A kismennyiségü polisziloxánnal kezelt papirszövet megtartja továbbá jó nedvesithetoségét, ami a papirtörlő termékek fontos jellemzője .

A találmány szerinti eljárásban használható előnyös polisziloxánok amino-funkciós polidimetil-polisziloxánok, amelyekben a polimeren lévő oldalláncoknak kevesebb • · ···· ·« · · · ··· ·····

Λ ·········«· • · · · · ···· ··· ·· ·· ···

- 7 mint körülbelül 10 mól%-a tartalmaz amino-funkciós csoportot. Mivel a polisziloxánok molekulatömegét nehéz meghatározni, a leírásban a polisziloxán viszkozitását használjuk mint a molekulatömeg objektiven meghatározható mutatóját. így például azt találtuk, hogy körülbelül 2%-os szubsztitúció igen hatásos olyan polisziloxánoknál, amelyek viszkozitása körülbelül 125 cSt; és körülbelül 5 000 000 cSt vagy ennél nagyobb viszkozitás hatásos szubsztitúcióval vagy anélkül. Az amino-funkciós csoportok szubsztitúcióján kivül hatásos szubsztitúció végezhető karboxi-, hidroxi-, éter-, poliéter-, aldehid-, keton-, amid-, észter és tiolcsoportokkal. Ezek közül a hatásos szubsztituens csoportok közül az amino-, karboxi- és hidroxicsoportok előnyösebbek a többinél, a legelőnyösebb az amino-funkciós csoport.

A kereskedelemben kapható megfelelő polisziloxánok a DOW 8075 és a DOW 200, amelyek a DOW Corning cégnél kaphatók; és a Silwet 720 és Ucarsil EPS az Unión Carbide termékei.

A polisziloxánnal kezelt papirszövet előállítására szolgáló találmány szerinti eljárás magába foglalja egy felületaktív anyag hatásos mennyiségének a bevitelét is,a papirtörlők tapintással érezhető felületi simaságának fokozására és/vagy a papirtörlők nedvesithetősége esetleges csökkenésénak legalább részbeni kompenzálására, amit máskülönben a polisziloxán bekeverése eredményez. A felületaktív anyag hatásos mennyisége előnyösen körülbelül 0,01-2% a papirszövet száraz rost tömegére; és előnyösebben « · • ··· ··· ··· · • · · · · ······· ·· ·· ···

- 8 a papirszövet körülbelül 0,05-1,0%-ot tart vissza. A felületaktív anyag előnyösen nemkationos; és lényegileg in situ nem-vándorló miután a papirszövetet legyártottuk, hogy lényegében elkerüljük a gyártás utáni változásokat a papirszövet tulajdonságaiban, amelyeket máskülönben a felületaktív anyag bevitele okozhatna. Ezt például úgy érhetjük el, hogy magasabb olvadáspontu felületaktív anyagokat használunk, mint amilyenek a tárolás, szállítás, értékesítés és felhasználás alatt fellépő szokásos hőmérsékletek, ez a találmány szerinti papírszöveteknél például körülbelül 50°C vagy ennél magasabb olvadási hőmérséklet,

A papirszövetek előállítására szolgáló találmány szerinti eljárás magába foglalhatja azt a műveletet is, hogy egy kötőanyag, igy keményítő hatásos mennyiségét viszszük be, hogy legalább részben kompenzáljuk a szakítószilárdság csökkenését és/vagy a porzási hajlam fokozódását, amit máskülönben a polisziloxán és - ha jelen van - a felületaktív anyag bekeverése eredményez. A kötőanyag hatásos mennyisége előnyösen annyi, hogy a papirszövet körülbelül 0,01-2%-ot tartson vissza a papirszövet száraz rost tömegére számítva.

Ha másképpen nem jelezzük, valamennyi százalékot, arányt és viszonyt tömegben adjuk meg.

Az 1. ábra vázlatosan szemlélteti a találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli módját, amikor polisziloxán-származékot adunk a papirszövethez.

A találmány selymes, flanelszerü fogásu és tapin·· ··

- 9 «·· ·«· ···· ·· ··· • · tással érezhetően fokozott puhaságu papirszövet /papirtörlo/ előállítását biztosítja, a forró papirszövethez polisziloxán adalékanyagot adva. A forró papirszövetet előnyösen egyensúlyi nedvességtartalma alá szárítjuk, mielőtt a polisziloxán anyagot a papirszövetre felvinnénk. Az eljárás magába foglalhatja egy felületaktív anyag és/vagy egy kötőanyag, igy keményítő hatásos mennyiségének hozzáadását is a nedves papirszövethez. A felületaktív anyagot általában azért visszük be, hogy fokozzuk a papirtörlő tapintással érezhető, fiziológiai felületi simaságát és/vagy a szándékolt célokra biztosítsuk a papirtörlő /például toalettpapír/ megfelelő nedvesithetőségét; és a kötőanyagot, például a keményítőt azért visszük be, hogy legalább részben kompenzáljuk a papirtörlő szakítószilárdságának a csökkenését és/vagy a porzási hajlam fokozódását, amit máskülönben a polisziloxán és - ha használjuk - a felületaktív anyag hozzáadása vált ki. Meglepő módon azt találtuk, hogy már igen kismennyiségü polisziloxán jelentősen jobb lágyító hatással van a papirszövetre, ha azt a találmány szerint a forró, tulszáritott papirszövetekre visszük fel, mintha a polisziloxánt a száraz papirszövetekre akkor vinnénk fel, amikor azok szobahőmérsékleten egyensúlyi nedvességtartalmuk állapotában vannak /például a feldolgozási műveletekben/. Fontos az is, hogy úgy találtuk, hogy a papirszövet lágyitásához használt polisziloxán mennyiségek elég alacsonyak ahhoz, hogy a papirszövet megtartsa jó nedvesithetőségét. Mivel továbbá a papirszövetet tulszáritjuk, éspedig magasabb hőmérsékleten, ha a polisziloxán• · · ···*· • ··« ·«· ··* · • · « · * ···· «·· ·· ·« ··«

-szármázékokot bevisszük, a polisziloxán-oldattal bekerült vizet nem kell eltávolítani. Ez elkerülhetővé teszi, hogy a papirszövetet újra szárítsuk, amit el kellene végezni, ha a polisziloxánt a papirszövethez egyensúlyi nedvességtartalma állapotában adnánk.

A leírásban a forró papirszövet kifejezés olyan papirszövetre vonatkozik, amely szobahőmérsékletűnél magasabb hőmérsékletű. A papirszövet magasabb hőmérséklete legalább 43°C, előnyösebben legalább 65°C.

A papirszövet nedvességtartalma a pairszövet hőmérsékletétől és annak a környezetnek a relatív nedvességtartalmától függ, amelybe a papirszövetet helyezzük. A leírásban használt tulszáritott papirszövet kifejezés olyan papirszövetre vonatkozik, amelyet a 23°C hőmérsékletű és 50% relativ nedvességtartalmu szabványos vizsgálati körülmények mellett mért egyensúlyi nedvességtartalomnál alacsonyabb nedvességtartalomig szárítunk. A 23°C hőmérsékletű és 50% relativ nedvességtartalmu szabványos vizsgálati körülmények közé helyezett papirszövet egyensúlyi nedvességtartalma körülbelül 7%. A papirszövetet a találmány szerinti eljárással tulszáritjuk, magasabb hőmérsékletre emelve, szokásos száritóeszköz, iqy Yankee dryer alkalmazásával. Egy tulszáritott papirszövet nedvességtartalma előnyösen kevesebb mint 7 tömeg%, előnyösebben körülbelül 0-6, még előnyösebben körülbelül 0-3 tömeg%.

Ha a papirt a normál környezetnek tesszük ki, akkor egyensúlyi nedvességtartalma általában 5 és 8% között van. Ha a papirt szárítjuk és kreppeljük, akkor a papiriv ned• · ·· ·* • · ·«

- 11 ·♦· ·· · ·«· vességtartalma általában 3%-nál kevesebb lesz. Gyártás után a papír a légkörből vizet abszorbeál. A jelen esetben előnyös, ha a papír alacsony nedvességtartalmu, amikor a kaparókéspengét /sábert/ elhagyja. Hig polisziloxán-oldatot permetezve a tulszáritott papírra, a víz, amit a papírhoz adunk, kevesebb, mint amennyit normál körülmények között a légkörből felvenne. így további szárítás nem szükséges, és a szakítószilárdságban sem figyelhető meg más csökkenés, mint ami általában bekövetkezik, ha a papír a levegőből nedvességet vesz fel.

A találmány szerinti eljárás alkalmazható papirszövetekhez általában, beleértve - korlátozás nélkül - a hagyományos nemezeit papirszöveteket; mintásán tömöritett papír szővetek^így például a Sanford-Sisson féle papirszöveteknt/3 301 746 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás/ és ezek származékait; és a voluminózus, nem tömöritett papír szövetek^ például a Salvucci félékít/3 812 000 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás/. A papirszövet lehet homogén vagy többrétegű felépítésű, és ezért az ezekből készített papírtermékek lehetnek egy- vagy többrétegű felépítésűek. A papirszövet rizsmatömege elő-

2 nyösen 10 g/m es körülbelül 65 g/m között van es sűrűségé körülbelül 0,60 g/ml vagy ennél kisebb. A rizsmatömeg előnyösen körülbelül 35 g/m alatt van vagy énnél kevesebb és a sűrűség körülbelül 0,30 g/ml vagy ennél kisebb; legelőnyösebben a sűrűség 0,04 g/ml és körülbelül 0,20 g/ml között van.

Hagyományosan préselt papirszövetek és eljárások • 99

- 12 « a • · • ·· · ·· ·« * • « · « ··· ··· · ezek előállítására a szakterületen ismertek. Az ilyen papírokat általában úgy készítik, hogy a papírgyártási anyagkeveréket lyukacsos szerkezetű formázó szitára viszik, ezt a szakirodalomban gyakran mint Fourdrinier szitát említik. Attól kezdve, hogy az anyagkeveréket a formázó szitára teszik, ezt papirszövetnek nevezik. A papirszövetet víztelenítik, úgy, hogy a papirszövetet összepréselik és magasabb hőmérsékleten szárítják. A speciális technikák és a tipikus berendezések papirszövetek előállítására a most említett eljárás szerint a szakember számára jól ismertek. Egy tipikus feldolgozásnál kis sűrűségű kiindulási papírpépet tesznek egy nyomás alatt lévő papirgépkádba. A kádnak van egy nyílása, ezen keresztül jut a kiindulási pép vékonyrétege a Fourdrinier szitára és itt nedves papirszövetet képez. Ezután a papirszövetet általában körülbelül 7-25% /a papirszövet teljes rizsmagömegére/ rostsürüségre víztelenítik vákuumban^és préseléssel szárítják, amikoris a papirszövetet szembenálló ellentétes mechanikus tagok, például tömörítő hengerek által kifejtett nyomásnak vetik alá. A víztelenített papirszövetet azután tovább préselik és a szakterületen Yankee dryer néven ismert dobszáritó berendezéssel szárítják. A Yankee dryeren a nyomást mechanikus utón hozhatjuk létre, igy egy szembenálló hengeres dobot préselve a papirszövet ellenében. Több Yankee dryer-t alkalmazhatunk, igy adott esetben további nyomás jön létre a-dobok között. A képződött papirszövet-sturkturák hagyományos, préselt papirszövet-strukturák. Az ilyen ivek tömörítve vannak, mivel a papirszövetet erős mechanikus nyomóerőknek vetjük alá amig a rostok nedvesek, «····· «· · «·« ····« • · ·« ·«· »*· · • · · · · ····*·· · * ·· ··· és ezeket azután összepréselt állapotban szárítjuk.

A mintásán tömöritett papirszövetekre jellemző egy viszonylag kis rostsürüségü, igen voluminózus régió és egy viszonylag nagy rostsürüségü tömöritett zónákból álló rész. Az igen voluminózus régió úgy is jellemezhető, mint párnás régiók területe. A tömöritett zónákra úgy is hivatkozunk, mint pettyes /knuckle/ régiókra. A tömörített zónák különállóan helyezkedhetnek el a voluminózus régióban vagy egymással egészen vagy részben összekötve. Mintásán tömöritett papirszövetek előállítására szolgáló eljárásokat ismertet a 3 301 746, 3 974 025, 4 191 609 és 4 637 859 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A mintásán tömöritett papirszöveteket általában úgy állítjuk elő, hogy a papírgyártási keveréket lyukacsos szerkezetű formázószitára, igy egy Fourdrinier-szitára viszszük, igy nedves papirszövetet képezünk, és a papirszövetet egy hordozószövet mellé helyezzük. A papirszövetet a hordozószövethez préselve, tömöritett zónákat kapunk a szövetben, azokon a helyeken, amelyek a hordozószövet és a nedves papirszövet érintkezési pontjainak felelnek meg. A papirszövet többi része, ami nincs összepréselve ez alatt a művelet alatt, a voluminózus régió. Ez a voluminózus régió még tovább lazítható hidrosztatikai nyomás alkalmazásával, igy egy vákuum tipusu berendezéssel vagy átfuvató szárítóval vagy mechanikusan préselve a papirszövetet a hordozószövethez. A papirszövetet víztelenítjük és adott esetben előszáritjuk, oly módon, hogy lényegileg elkerüljük •τ ·· ♦· «· «4« • · · >···· « ··9 ·»· ··4 * · · ·4 »*·· ··· 44 ···4· a voluminózus régió összenyomását. Ezt előnyösen hidrosztatikus nyomással végezzük, igy egy vákuum tipusu berendezéssel vagy átfuvató száritóval vagy mechanikusan préselve a papirszövetet a hordozószövethez, úgy, hogy a voluminózus régiót nem préseljük össze. A víztelenítés, az esetleges előszáritás és a tömörített zónák képzésének műveleteit összevonhatjuk vagy részben összevonhatjuk, hogy az összes végzett eljárási művelet számát csökkentsük. A tömöritett zónák képzését, a viztelenitést és az adott esetben végzett előszáritást követően a papirszövetet teljesen megszárit juk, előnyösen elkerülve a mechanikai préselést. A papírszövet felületének előnyösen körülbelül 8-55%-a tömörített pettyekből /knuckles/ áll, amelyek realtiv sűrűsége a voluminózus rész sűrűségének legalább 125%-a.

A hordozószövet előnyösen egy lenyomatot adó hordozóanyag, a pettyek /knuckles/ mintás elhelyezkedésével, amely úgy működik, hogy lehetővé teszi a tömörített zónák képzését nyomás alkalmazására. A pettyes minta adja az említett hordozószövet szerkezetét. Lenyomatot adó hordozóanyagokat ismertet a 3 301 746, 3 821 068, 3 974 025, 3 573 164, 3 473 576, 4 239 065 és 4 528 239 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A kiindulási anyagkeverékből először előnyösen nedves papirszövetet képezünk egy lyukacsos formázó berendezésen, igy egy Fourdrinier-szitán. A papirszövetet víztelenítjük és lenyomatöt adó anyagra felvisszük. Úgy is eljárhatunk, hogy a kiindulási keveréket először egy olyan lyukacsos hordozóra tesszük, amely mint lenyomatot adó alátét ·· ·»·» • · « * · «··< ·· ·« ·«»

- 15 is működik. A kialakított nedves papirszövetet víztelenítjük és előnyösen hőhatással előszáritjuk körülbelül 40-80% rostsürüségre. A víztelenítést előnyösen szivókamrával vagy más vákuumberendezéssel vagy átfuvató szárítókkal végezzük. A lenyomatot adó alátét pettyes lenyomata benyomó» dik a papirszövetbe - amint azt a fentiekben említettük mielőtt a papirszövetet teljesen megszáritanánk. Ennek elvégzésére az egyik módszer mechanikai nyomás alkalmazása. Ezt végezhetjük például egy szoritóhengerrel, amely a lenyomatot adó alátétet a száritó dób, igy egy Yankee száritó felületéhez nyomja, miközben a papirszövet a szorítóhenger és a száritó dob között foglal helyet. A papirszövetet előnyösen a lenyomatot adó alátéthez préseljük, mielőtt a szárítást elvégeznénk hidrosztatikus nyomással, vákuumberendezéssel, igy szivókamrával vagy átfuvató szárítóval. Hidrosztatikus nyomást alkalmazhatunk a tömöritett zónák nyomtatására a kezdeti víztelenítés alatt, egy külön, ezután következő szakaszban vagy ezeket kombinálva.

Nem-préseit, nem mintásán tömöritett papirszövet-szerkezeteket ismertet a 3 812 000 és 4 208 459 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. A nem-préselt, nem mintásán tömöritett papirszövet-szerkezeteket általában úgy állítják elő, hogy a papírgyártási anyagkeveréket lyukacsos formázó szitára, igy Fourdrinier szitára viszik, igy képezve a nedves papirszövetet, majd a papirszövetet víztelenítik, és a maradék vizet mechanikai nyomás nélkül eltávolítják, amíg a papirszövet rostsürüsége legalább 80%, és a papirszövetet kreppelik. A papirszövetből ·· ··«· ·· «« · • · # · · · · · • ··· ··· «·· · • · · · « ···· ··« ·· ·· ·9· a vizet vákuumban végzett víztelenítéssel és hőhatással szárítva távolitják el. Az így kapott szerkezet viszonylag nem nagyon összepréselt rostokból álló puha, de gyenge, voluminózus papiriv. Kreppelés előtt a papirszövet adagjaihoz előnyösen kötőanyagot adnak.

A préselt, nem-mintásan tömöritett szerkezetek a szakterületen általában úgy ismertek mint hagyományos papirszövet-szerkezetek. A préselt, nem-mintásan tömöritett papir-szövet-szerkezeteket általában úgy állítják elő, hogy a papírgyártási anyagkeveréket lyukacsos szitára, igy Fourdrinier szitára téve nedves papirszövetet képeznek, a papirszövetet víztelenítik, és a maradék vizet egyenletes mechanikai nyomás /préselés/ segítségével eltávolítják, amig a papirszövet sűrűsége 25-50%, ezután átviszik a papirszövetet hővel működő, igy Yankee száritóra, és a papirszövetet kreppelik. Globálisan, a papirszövetből a vizet vákuummal, mechanikai préseléssel és hővel távolitják el. Az igy kapott szerkezet erős és általában szinguláris sűrűségű, de igen kevéssé voluminózus, nem jól abszorbeál és nem elég puha.

A találmány szerinti eljáráshoz használt papírgyártási rostok általában facellulózból származó rostok. Más cellulózos rostok, igy gyapotpelyhek, bagassz /kilúgozott cukorrépa/nád/ stb. szintén használhatók, ezek alkalmazása ugyancsak a találmány oltalmi körébe tartozik. Ugyancsak használhatók a szintetikus rostok, igy a rayon-, polietilénés polipropilénrostok is, kombinálva természetes cellulóz·· ···· ·* »* <* • * * · · « · te * ··· ··· ··· * * * · · te • tette ··· «· ,_e ··· rostokkal. Egy használható polietilénrost például a

TM

Pulpex , a Hercules, Inc. /Wilmington, Delaware/ cég gyártmánya.

A felhasználható papirpépek magukba foglalják a cellulózpépeket, igy a kraft-pépet, szulfit- és szulfátpépeket, valamint a facsiszolatokat, például faőrleményt, termomechanikus pépeket és kémiailag módosított termőmechanikus pépeket. Előnyösek azonban a cellulózpépek, mivel ezek a belőlük készült papiriveknek kitűnő lágy tapintást biztosítanak. Használhatók mind a lombhullató fákból /keményfák/, mind a tűlevelű fákból /puhafák/ származó pépek. A találmányhoz használhatók az újra feldolgozott /recycled/ papírból származó rostok is, amelyek valamely vagy az összes fenti rostot tartalmazzák, valamint más nem-rostos anyagokat, igy töltőanyagokat és kötőanyagokat, amelyeket az eredeti papírgyártás elvégzéséhez alkalmaztak.

A papirszövet-szerkezetek előállítására használt papírgyártási keverékek a papírgyártási rostok mellett tartalmazhatnak más komponenseket vagy anyagokat, amelyek a szakterületen ismertek vagy később ismertté válnak. A szükséges adalékanyagok típusai a tervezett papiriv speciális végső felhasználásától függnek. így például olyan termékekben, mint a toalettpapír, papírtörülközők, arctörlők és más hasonló termékekben megkívánt tulajdonság az, hogy nedves szilárdsága nagy legyen. így a papírgyártási anyagkeverékhez gyakran'célszerű vegyi anyagokat adni, amelyek a szakterületen mint nedves szilárdságot adó gyanták is mertek .

• · · · · · » • · · ··« ··· · • · · · ···· ·· ·· ···

- 18 A papírgyártásban használt, nedves szilárdságot adó gyanták típusainak általános ismertetése a TAPPI monográfia sorozat 29. számában található:Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry címen /New York, 1965/. A leghasználhatóbb, nedvés szilárdságot adó gyanták általában kationos jellegűek. Kiváltképpen jól használhatónak bizonyultak a poliamid-epiklórhidrin gyanták, amelyek kationos, nedves szilárdságot adó gyanták. Az ilyen gyanták megfelelő típusait a 3 700 623 és a 3 772 076 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A használható poliamid-epiklórhidrin gyanták kereskedelmi forrása a Hercules, Inc. of Wilmington, Delaware cég, amely ezeket a gyantákat a

TM „ , ,

Kymeme 557H márkanévén árusítja.

A poliakrilamid gyanták ugyancsak használható, nedves szilárdságot adó gyantáknak mutatkoztak. Ezeket a gyantákat a 3 556 932 és 3 556 933 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A poliakrilamid gyanták kereskedelmi forrása az American Cyanamid Co. of Stanford Connecticut cég, amely az egyik ilyen gyantát a

TM , , ...

Parez 631 NC márkanévén árusítja.

Még más vizoldható kationos gyanták, amelyek a találmány szerinti eljárásban alkalmazhatók, a karbamid-formaldehid és melamin-formaldehid gyanták. Ezeknek a többfunkciós gyantáknak a szokásos funkciós csoportjai a nitrogéntartalmú csoportok, igy az aminocsoportok és a nitrogénhez kapcsolódó metilolcsoportok. A találmány szerinti eljárásban használhatók még a polietilén-imin tipusu gyanták.

··« · · · · · • ··· · · · * · · * • · · · ·

Ugyancsak alkalmazhatók a találmány szerinti eljárásban az időszakosan nedves szilárdságot adó gyanták, igy a Caldas 10 /gyártja a Japan Carlit/ és a CoBond 1000 /gyártja a National Starch and Chemical Company/. Meg kell jegyeznünk, hogy bizonyos vegyületek, igy a nedves szí♦ lárdságot adó fent említett gyanták bevitele a kiindulási pépbe esetleges és a jelen eljárás gyakorlatában nem szükségszerű.

A találmány szerinti eljárásban alkalmazható polisziloxán anyagok típusai a polimer, oligomer, kopolimer és más többszörösen monomer sziloxán anyagok. A leírásban a polisziloxán kifejezés magába foglal minden ilyen polimer, oligomer, kopolimer és más többszörösen monomer sziloxán anyagot. A polisziloxán lehet egyenes láncú, elágazó láncú vagy ciklusos szerkezetű.

Előnyös polisziloxán anyagok azok, amelyek az /1/ általános képletű monomer sziloxán-egységekből állnak, a képletben és R₂ minden sziloxán-egységre egymástól függetlenül alkil-, aril-, alkenil-, alkaril-, aralkil-, cikloalkil-, halogénezett szénhidrogén- vagy egyéb csoport. Bármely fenti csoport lehet szubsztituált vagy szubsztituálatlan. Minden egyes speciális monomer egység R₁ és R₂ csoportja különbözhet a következő kapcsolódó monomer egység megfelelő csoportjaitól. A csoportok lehetnek továbbá egyenes láncuak, elágazó láncuak vagy ciklusos szerkezetűek. Az R^ és R₂ csoportok egymástól függetlenül lehetnek még más szilikoncsoportok, igy - nem korlátozó jelleggel *·· ·«·'· • ··· ··· ··· · • · · · · ······· · · ·· ···

- 20 sziloxánok, polisziloxánok és poliszilánok. Az és R2 csoportok tartalmazhatnak továbbá különböző szerves csoportokat, például alkohol-, karbonsav- és aminocsoportokat.

Azt találtuk, hogy a szubsztitúció foka és a szubsztituens típusa befolyásolja a papirszövet-struktúrának adott puha, selymes tapintás és hidrofilitás realativ mértékét. A polisziloxán által adott puha, selymes tapintás foka általában nő, ahogy a szubsztituált polisziloxán hidrofilitása csökken. Az aminocsoportokat tartalmazó polisziloxánok kiváltképpen előnyösek a találmány szerinti eljárásban .

Előnyös polisziloxánok a /2/ általános képletű egyenes láncú organopolisziloxán anyagok, a képletben mindegyik R^-Rg csoport egymástól függetlenül lehet 1-10 szénatomos szubsztituálatlan alkil- vagy arilcsoport és szubsztituált 1-10 szénatomos alkil- vagy arilcsoport. Előnyösen mindegyik R^-Rg csoport egymástól függetlenül 1-4 szénatomos szubsztituálatlan alkilcsoport. A szakember tisztában lesz azzal, hogy technikailag nem jelent különbséget, hogy például Rg vagy a szubsztituált csoport. A b és /a + b/ mólaránya 0 és körülbelül 20%, előnyösebben 0 és körülbelül 10%, a legelőnyösebben körülbelül 1% és körülbelül 5% között van.

Egy kiváltképpen előnyös kiviteli módnál R^-Rg metilcsoportok és szubsztituált vagy nem szubsztituált alkil-, aril- vagy alkenilcsoport. Ezek az anyagok általánosságban úgy irhatok le mint polidimetil-sziloxánok, • · ··« ····· « ··· · « 4 *♦« 4 • · · · · ······· ·· ·· ··

- 21 amelyeknek van egy speciális csoportja, ami megfelel abban a speciális esetben. Megfelelő polidimetil-sziloxánok például a polidimetil-sziloxánok; egy R^_Q alkilcsoportot tartalmazó polidimetil-sziloxánok; és az egy vagy több amino-, karboxi-, hidroxi-, éter-, poliéter-, aldehid-, keton-, amid-, észter-, tiol- és/vagy más R_1Q csoportokat tartalmazó polidimetil-sziloxánok, a csoportod alkil- és alkenil-analógjait is beleértve. így például egy aminofunkciós alkilcsoport mint R^q lehet amino-funkciós vagy amino-alkilfunkciós polidimetil-sziloxán. A polidimetil-sziloxánok példaszerű fenti felsorolása nem zárja ki specifikusan meg nem nevezett más polidimetil-sziloxánok használatát.

A találmány szerinti eljárásban használható polisziloxánok viszkozitása olyan tág határok között változhat, ahogy a polisziloxánok viszkozitása általában változik, ameddig a polisziloxán folyékony vagy a papirszövet kezeléséhez folyékonnyá tehető. Ez - nem korlátozó jelleggel azt jelenti, hogy a viszkozitás körülbelül 25 cSt és 20,000.000 cSt között van vagy ennél nagyobb. Azok a nagyviszkozitásu polisziloxánok,.amelyek maguk nem folynak, hatásosan felvihetők a papirszövetekre bizonyos módszerekkel, például a polisziloxánt felületaktiv anyagban emulgeálva vagy a polisziloxánt oldatban elkészítve, oldószerek, például hexán segítségével, ezeket az eljárásokat csak példaképpen említve. Speciális módszereket a polisziloxánok papirszövetekre való felvitelére részletesebben a későbbiekben ismertetünk.

Megjegyezzük, hogy nem kívánjuk magunkat korlátozni ··· · ··

- 22 a kivitelezés egy elméletével, de úgy véljük, hogy a polisziloxánnak a tapintásra gyakorolt előnyös hatása közvetlenül összefügg átlagos molekulatömegével; és hogy a viszkozitás közvetlenül összefügg a molekulatömeggel. Ezért, mivel a polisziloxánok molekulatömegeit viszonylag nehezebb közvetlenül meghatározni, mint viszkozitásukat, a viszkozitást jelen esetben mint nyilvánvaló operatív paramétert használjuk a papírszövetnek adott fokozott jó tapintás, vagyis a puhaság, selymesség és flanelszerüség szempontjából.

A polisziloxánokat ismertető referenciák a 2 826 551,

964 500 és 4 364 837 számú amerikai egyesült államokbeli és a 849433 számú brit szabadalmi leírás, továbbá bőséges felsorolást és ismertetést tartalmaz a polisziloxánokról általában a Silicon Compounds, 181-217 /1984/, amit a Petrarch Systems terjeszt.

A polisziloxánt azután visszük fel, miután a papirszövetet megszáritottuk és megfelelően magas hőmérsékleten van. Azt tapasztaltuk, hogy ha a polisziloxánt a kreppelés előtt adjuk a papirszövethez, akkor ez károsan befolyásolhatja a bevonatot a száritón /például enyves bevonatot/ a Yankee száritón/, továbbá hibákat okoz a kreppelésben és az ivek szabályozását rontja. Ezeket a problémákat a találmány szerinti eljárással kiküszöböljük, oly módon, hogy a polisziloxán-származékot a papirszövetre annak szárítása és kreppelése után visszük fel. A polisziloxán-származékot továbbá a papirszövetnek a hengerre való feltekercselése előtt kell felvinni.

·· ···· ·· ·· · • · · « ···· • ··· ··· »♦· · • · · · · »*····· ·· ·· ···

Azt találtuk továbbá, hogy ha a polisziloxán alkalmazása után a papirszövetet kalanderezzük, ez tovább fokozza a termék puhaságát. Elméleti megkötések nélkül úgy gondoljuk, hogy a kalander elősegíti a szilikon eloszlását, azzal, hogy megdolgozza az ivet és a poliszi9 loxánt a rostfelületek körül mozgatja. Ezért a találmány szerinti eljárás előnyös kiviteli módja szerint a polisziloxán-származékot a forró, tulszáritott papirszövetre visszük fel a papirszövet kreppelése után, de még az előtt, hogy a papirszövet a kalanderhengereken áthaladna.

A polisziloxánt előnyösen vizes oldatban, emulzióban vagy szuszpenzióban visszük fel a forró, tulszáritott, kreppelt papirszövetre. A polisziloxánt alkalmazhatjuk olyan oldatban is, amely egy megfelelő nem-vizes oldószert tartalmaz.és ebben az oldószerben a polisziloxán oldódik vagy ezzel keveredik. Ez az oldószer lehet például hexán. A polisziloxánt felhordhatjuk tisztán vagy előnyösen megfelelő felületaktív emulgeátorban emulgeálva. Az emulgeált polisziloxánok előnyösek a könnyebb felvitel szempontjából, mivel a tiszta polisziloxán vizes oldatát keverni kell, hogy megakadályozzuk a szétválást vizes és polisziloxános fázisra.

A polisziloxánt egyenletesen kell felhordani a forró, tulszáritott papirszövetre, úgy, hogy lényegében az egész iv részesüljön a polisziloxánnak a tapintásra gyakorolt előnyös hatásából. A polisziloxán felvitele a forró tulszáritott papirszövetre folytonos vagy mintás eloszlásban egyaránt a találmány oltalmi körébe tartozik «· ·«·· · ·« · • ·· ·»··· • · · · · ·· · · · · • ♦ · · · ···· «·· ·· ·· ···

- 24 és a fenti követelményeknek megfelel. Hasonlóképpen, hozzáadhatjuk a polisziloxánt a papirszövetnek csak az egyik vagy mindkét oldalához.

A polisziloxánnak a forró, tulszáritott papirszövetre való egyenletes felvitelére szolgáló módszerek a permetezés és a mélynyomás. Azt találtuk, hogy a permetezés /szórás/ gazdaságos és ezzel pontosan szabályozható a polisziloxán mennyisége és eloszlatása, igy ez az eljárás a legelőnyösebb. Előnyösen úgy járunk el, hogy egy emulgeált polisziloxánt tartalmazó vizes keveréket szórunk fel a tulszáritott, kreppelt papirszövetre a Yankee száritó után és a hordozóhenger előtt.

Az 1. ábra egy előnyös eljárást mutat be a polisziloxán felvitelére a papirszövetre. Az 1. ábrán az 1 nedves papirszövet a 14 alátéten(hordozószöveten) elhalad a 2 forgó henger mellett és eljut az 5 Yankee száritóra a 3 nyomóhenger hatására, mig a 14 hordozó szövet a 16 forgó henger mellett halad el. A papirszövetet a 4 szórókészülék által felhordott ragasztó az 5 Yankee száritó hengeres felületére tapasztja. A szárítást a gőzzel fütött 5 Yankee száritóval végezzük és forró levegővel, amit felmelegitve a 6 száritóburán át cirkuláltatunk /az ábrán nem látható módon/. Az 5 Yankee száritóról távozva a papirszövetet a 7 sáberral /kaparókés/ szárazon kreppeljük, igy kapjuk a 15 kreppelt papirivet. A 8 és 9 szóróberendezésekkel a papiriv mindkét oldalára polisziloxán-származékot permetezünk. Az igy kezelt 15 papiriv ezután áthalad a 10 és 11 kalanderhengerek között, majd a 12 tekercselő kerületi

része körül és innen a 13 hordozóhengerre tekercselődik.

A polisziloxán-tartalmu folyadékoknak a forró, tulszáritott papírszövetekre való felszórására alkalmas készülékek a külső keverésű, levegővel atomizált fuvókák, igy a V.I.B. Systems, Inc. Tucker, Georgia cégnél kapható 2 mm-es fuvóka. A polisziloxán-tartalmu folyadékoknak a forró, tulszáritott papirszövetekre való nyomásához alkalmas eszközök a rotációs mélynyomásu printerek.

Mivel nem kívánjuk, hogy az elmélet korlátozza vagy másképpen behatárolja a jelen találmányt, a következőkben ismertejük a papírgyártási művelet során talált tipikus eljárási körülményeket és ezek kihatását a leírásban ismertetett eljárásra. A Yankee száritó a papiriv hőmérsékletét emeli és eltávolítja a nedvességet. A Yankee szá ritóban a gőznyomásáélegendő ahhoz, hogy a henger hőmérsék letét körülbelül 173°C-ra növelje. A hengeren lévő papír hőmérséklete emelkedik, amikor az Ívben lévő vizet eltávolítjuk. Az iv hőmérséklete amikor a sábert elhagyja 120° C felett lehet. Az iv a térben a kalanderhez és a tekercselőhöz jut és eközben valamit vészit a hőfokából. A tekercselőn haladó papír hőmérséklete 65°C körül van. A papiriv végül szobahőmérsékletre hül. Ez néhány órát vagy napokat vehet igénybe, a papírhenger nagyságától függően. Ahogy a papír hül, nedvességet vesz fel a légkörből. Amint azt már említettük, az iv nedvességtartalma függ az iv hőmérsékletétől és annak a környezetnek relatív nedvességtartalmától, amelyben a papír van. így például egy 23°C hőmérsékletű és 50% relatív nedvességtartalmu szabványos vizsgálati »··· ··« * » · · · « ·» ·· # «· ·♦ · · • « · · · ···« ·«« ·· ·· ···

- 26 körülmények közé helyezett iv egyensúlyi nedvességtartalma körülbelül 7%. Ha az iv nedvességtartalmát 7% fölé növeljük, ez a papír szakítószilárdságára hátrányos hatású lehet. így például ha a nedvességtartalom 9%-ra növekszik, ez a szakítószilárdságban 15% csökkenést idézhet elő.

Ha a tulszáritott papírra hig polisziloxán-oldatot viszünk fel, a papírhoz az oldattal adott viz rendszerint kevesebb mint amennyit a papír a légkörből általában felvenne amikor szobahőmérsékletre hül. így további szárításra nincs szükség és a szakítószilárdság nem csökken a viz hozzáadására .

Ha polisziloxán-oldatot viszünk fel a forró, tulszáritott papirszövetre, ennek másik előnye, hogy az oldat kisebb viszkozitása elősegíti azt, hogy az oldat egyenletesen legyen felszórva a papirszövet felületére. /Úgy véljük, hogy a kis viszkozitású oldat mozgékonyabb/.

Meglepő módon azt találtuk, hogy polisziloxán kis mennyiségéi forró, tulszáritott papirszövetre felhordva puha, selymes, flanelszerü, nem-zsiros, tapintást adnak a papirszövetnek_>adalékanyagok, olajok vagy más folyadékok segítsége nélkül. Ezek az előnyök a találmány szerinti eljárás számos kiviteli módjával elérhetők, s ehhez járul még a jó nedvesithetőség, ami a toalettpapírnál kívánatos. A találmány szerinti eljárással polisziloxánnal kezelt papirszövet előnyösen körülbelül 0,75% vagy ennél kevesebb polisziloxánt tartalmaz. A találmány szerinti eljárás egy nem várt előnye, hogy a körülbelül 0,75% vagy ennél kevesebb • ι ···« ·· ·»· « · · f> ♦ · ·· » 9tt ··· ·*·· « 4 V ·· ··«· ··· ·· ·· ···

- 27 polisziloxánnal kezelt papirszövetnek ilyen kevés polisziloxán előnyös puhaságot és selymességet biztosíthat. A kevesebb, mint körülbelül 0,75%, előnyösen kevesebb mint körülbelül 0,5% polisziloxánt tartalmazó papirszövet általában lényeges javulást eredményezhet a puhaságban, selymességben és flanelszerü minőségben, és mégis elég nedvesíthető marad toalettpapír céljára, anélkül, hogy a polisziloxánnak a nedvesithetőségre gyakorolt negatív hatását felületaktív anyag hozzáadásával kompenzálni kellene .

A polisziloxánnak a legkisebb mennyisége, amit a papirszövetnek vissza kell tartani, legalább egy hatásos mennyiség ahhoz, hogy a papír puhaságában, selymességében vagy flanelszerü minőségében tapintható változást jelentsen. A minimális hatásos mennyiség függ a papiriv speciális típusától, a felhordás módjától, a polisziloxán speciális típusától és attól, hogy a polisziloxánt kiegészítjük-e keményítővel, felületaktív anyaggal vagy más adalékanyagokkal vagy részesítjük-e más kezelésekben. Anélkül, hogy a papirszövet által visszatartott polisziloxán mennyiségét korlátoznánk, a papirszövet előnyösen legalább körülbelül 0,004%, előnyösebben legalább körülbelül 0,01% és a legelőnyösebben legalább körülbelül 0,05% polisziloxánt tart vissza.

A polisziloxánnak a puha tapintás biztosításához szükséges elegendő 'mennyiségét előnyösen egyenletesen juttatjuk a papirszövet mindkét felületére: vagyis a fel színi rostok külső felületeire visszük fel. Ha poli• · · · · · • · · ··· ··· · • · · · ··· ·· ·· ···

- 28 sziloxánt viszünk fel a papirszövet egyik felületére, akkor ebből valamennyi általában legalább részben behatol a papirszövet belsejébe. Előnyösen azonban a polisziloxánt a papirszövet mindkét oldalára felhordjuk, s igy biztosítjuk, hogy mindkét oldal részesüljön a polisziloxán adta előnyökből.

Azonkívül, hogy a papirszövetet a fentiekben ismertetett módon polisziloxánnal kezeljük, azt találtuk, hogy célszerű az ilyen papirszövetet felületaktív anyaggal is kezelni. Ezt azon a felületaktív anyagon kívül adjuk a papírhoz, ami mint emulgeátor van jelen a polisziloxán-emulzióban.

A körülbelül 0,3%-nál több polisziloxánt tartalmazó papirszövetet előnyösen felületaktív anyaggal kezeljük, ha olyan célra akarjuk alkalmazni, ahol nagy nedvesithetőségre van szükség. A legelőnyösebben egy nemkationos felületaktív anyagot viszünk fel a forró, tulszáritott papirszövetre, hogy az még puhább legyen a szakítószilárdság megmaradása mellett, amint azt a fentiekben említettük. A felületaktív anyag mennyisége, ami szükséges a hidrofilitás kívánt szintre való növeléséhez, függ a polisziloxán típusától és mennyiségétől és a felületaktív anyag típusától. Úgy gondoljuk, hogy ha a papirszövet általában körülbelül 0,01% és körülbelül 2% közötti, előnyösen körülbelül 0,05% és körülbelül 1,0% közötti mennyiségű felületaktív anyagot tart .vissza, ez elegendő ahhoz, hogy megfelelő jó nedvesithetőséget biztosítson a legtöbb alkalmazási célra, beleértve a toalettpapírt is, körülbelül 0,75% vagy ennél • * ·

- 29 kisebb mennyiségű polisziloxán jelenlétében.

A találmány szerinti eljárásban előnyösen használható felületaktív anyagok a nemkationosak és még előnyösebben a nemionosak. Használhatunk azonban kationos felületaktív anyagokat is. A nemkationos felületaktív anyagok az anionos, nemionos, amfoter és zwitterionos felületaktív anyagok.

A felületaktív anyag - amint azt már említettük - előnyösen lényegileg nem vándorol el a helyéről, miután a papirszövetet legyártottuk, hogy a gyártás utáni változásokat a papirszövet tulajdonságaiban lényegében megakadályozzuk, amelyek különben bekövetkezhetnének a felületaktív anyag bevitele következtében. Ezt úgy érjük el, hogy például olyan felületaktív anyagokat használunk, amelyek olvadási hőmérséklete magasabb, mint azok a hőmérsékletek, amelyek a tárolás, szállítás, értékesítés és felhasználás alatt a találmány szerinti papirszövet termékeknél fellépnek; az olvadási hőmérséklet például körülbelül 50°C vagy ennél magasabb. A felületaktív anyag, amit a nedves szövethez adunk, előnyösen vizoldható.

A nemkationos felületaktív anyag mennyisége - amit a fent említett puhaság/szakítás előnyös tulajdonság elérése céljából adunk a papirszövethez - az ilyen előnyös tulajdonságot adó legkisebb hatásos mennyiség /a végtermék konstans szakítószilárdsága alapján/ és körülbelül 2% között van, a papirszövet előnyösen körülbelül 0,01-1%, előnyösebben körülbelül 0,05-1,0% és a legelőnyösebben körülbelül 0,05-0,3% nemkationos felületaktív anyagot tartalmaz.

Az előnyös felületaktív anyagok alkillánca nyolc vagy ennél több szénatomot tartalmaz. Anionos felületaktív anyagok például a lineáris alkil-szulfonátok és alkil-benzolszulfonátok. Nemionos felületaktív anyagok az alkil-glikozidok, beleértve az alkil-glrkozid-észtereket, ilyen

TM ' például a Crodesta SL-40, a Croda, Inc. /New York/ terméke; az alkil-glikozid-éterek, ezeket a 4 011 389 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás ismertette;

„ TM es az alkil-polietoxilezett eszterek, iay a Pegosperse 200 ML, a Glyco Chemicals, Inc. /Greenwich, CT/ terméke. A találmány szerinti eljárásban kiváltképpen előnyösek az alkil-poliglikozidok. A példaképpen említett felületaktív anyagok fenti felsorolása a felületaktív anyagokat csupán szemlélteti, de a találmány oltalmi körét ezekre nem korlátozza .

A felületaktív anyagot - azon kivül, ami mint emulgeáló felületaktív anyag a polisziloxánnal jelen lehet ugyanolyan eljárásokkal és berendezésekkel hordhatjuk fel, mint amelyeket a polisziloxánok felviteléhez alkalmaztunk. Ezek az eljárások a szórás /permetezés/ és a mélynyomás. Más módszerek például a formázó szitára vagy szövetre való felvitel, a papirszövettel való érintkezés előtt. Minden más felületaktív anyag, mint ami a polisziloxánt emulgeáló felületaktív anyag, a továbbiakban: felületaktív anyag és az a felületaktív anyag, amely mint az emulgeált polisziloxán emulgeáló'komponense van jelen, a továbbiakban az emulgeátor.

A felületaktív anyagot a papirszövetre felvihetjük

• · ·

-βία polisziloxánnal egyidejűleg, ez után vagy ez előtt. Egy szokásos eljárásban a felületaktiv anyagot a tulszáritott papirszövetre a polisziloxánnal egyidejűleg visszük fel, vagyis a végső szárítás és kreppelés után és a papirszövetnek a hordozóhengerre való feltekercselése, a végső száradás előtt.

Amint azt a fentiekben említettük, a polisziloxánt tartalmazó papirszövetet célszerű viszonylag kismennyiségü kötőanyaggal kezelni, a porzás szabályozása és/vagy a szakítószilárdság növelése céljából. A leírásban a kötőanyag kifejezés a szakterületen ismert, különböző nedves és száraz, szilárdságot növelő adalékokra vonatkozik. A kötőanyag a papirszövethez adható a polisziloxánnal - és ha használ jüleg adjuk a tulszáritott papirszövetekhez /vagyis a végtekercselés és a kreppelés után és a hordozóhengerre való felAzt találtuk, hogy a találmány szerinti eljárásban az előnyös kötőanyag a keményítő. A papirszövetet előnyösen a keményítő vizes oldatával kezeljük és - amint azt már említettük - az ivet a kezelés idején tulszáritjuk. Azonkívül, hogy a keményítő csökkenti a kész papirszövet termék porzását, a kismennyiségü keményítő kis mértékben javítja a papirszövet szakítószilárdságát is, anélkül, hogy a papirt keménnyé /vagyis merevvé/ tenné, ami nagy mennyiségű keményítő hozzáadásával bekövetkezne. A keményítő bevitele jobb szilárdság/puhaság viszonyt eredményez, mint amilyen • · • · · · · ······· · · ·· ···

- 32 ez a viszony azoknál a papíroknál, amelyeket hagyományos módon a szakítószilárdság növelésével erősítettek: például a papirivek megnövekedett szakítószilárdsága a pép fokozott tisztításának az eredménye; vagy más, a szilárdságot növelő száraz adalékok hozzáadásával. Ez az eredmény kiváltképpen azért meglepő, mivel a keményítőt hagyományosan arra használták, hogy a szilárdságot növeljék a puhaság rovására olyan esetekben, amikor a puhaság nem lényeges tulajdonság: például a kartonpapirnál. Eredetileg a keményítőt mint töltőanyagot használták nyomdai és irópapirokhoz, a felület nyomtathatóságának a javítására.

A találmány szerinti eljáráshoz megfelelő keményítőt általában a vizoldhatóság és hidrofilitás jellemzi. Ilyen keményítő anyagok például a kukoricakeményitő és burgonyakeményítő, bár a megfelelő keményítő anyagokat nem kívánjuk ezekre korlátozni; és^c?viaszos kukoricakeményitő, amit az iparban amiókakeményitő néven ismernek, ugyancsak igen előnyös. Az amiókakeményitő a közönséges kukoricakeményitőtől abban különbözik, hogy teljes egészében amilopektinből áll, mig a közönséges kukoricakeményitő amilopektinből és amilózból áll. Az amiókakeményitő különböző egyedi tulajdonságait a szakirodalom ismertette £Amioca - The Starch From Waxy Corn, H.H. Schopmeyer, Food Industries, 106-108 /1945/J.

A keményítő lehet granulált vagy diszpergált formában, de a granulált forma előnyösebb. A keményítő előnyösen eléggé meg van főzve ahhoz, hogy a granulátum duzzadását elősegítse. Előnyösebben, a keményitőgranulátumokat - például főzéssel ···· *

• · ·

- 33 megduzzasztjuk, éppen addig a pontig, mielőtt a keményítőgranulátum diszpergálódna. Az ilyen erősen duzzadt keményitőgranulátumok a teljesen megfőzött-ek. A diszperzióhoz szükséges körülmények általában változhatnak a keményitőgranulátumok nagyságától, a granulátumok kristályosságának a fokától és a jelenlévő amilóz mennyiségétől függően. Teljesen megfőzött amiókakeményitőt előállíthatunk például úgy, hogy körülbelül 4% sűrűségű keményitőgranulátum vizes szuszpenzióját körülbelül 88°C-on melegítjük körülbelül 30-40 percig.

Más keményítő anyagok, amelyek használhatók, például a módosított kationos keményítők, igy azok, amelyek úgy vannak módosítva, hogy nitrogéntrtalmu, igy aminocsoportokat és nitrogénhez kapcsolódó metilolcsoportokat tartalmaznak, ezek a National Starch and Chemical Company, /Bridgewater, New Jersey/ cég termékei. Az ilyen módosított keményítő anyagokat eddig elsősorban mint adalékanyagokat használták a papírgyártási péphez, a nedves és/vagy száraz szilárdság növelésére. Ha azonban ezeket a találmány szerint használjuk a tulszáritott papirszövetre felhordva, akkor kisebb hatásuk van a nedves szilárdságra, mintha ugyanazt a módosított keményítő anyagot a nedves eljárás végén adjuk a papírhoz. Ha meggondoljuk, hogy ezek a módosított keményítő anyagok költségesebbek mint a nem-módositott keményítők, az utóbbiak előnyösebbek.

A keményítőt előnyösen vizes oldatban visszük fel a papirszövetre. A felvitel módjai ugyanazok, mint amiket a polisziloxán felvitelével kapcsolatban említettünk:

- 34 előnyösen a felszórás /permetezés/ és kevésbé előnyösen a nyomás. A keményítőt a papirszövetre a polisziloxán és/ vagy felületaktív anyag felvitelével egyidejűleg, ez előtt vagy ez után vihetjük fel.

A papirivre előnyösen felvisszük egy kötőanyag, *

előnyösen keményítő, legalább hatásos mennyiségét^ porzás szabályozásának és a szárításkor fellépő, kisérő szilárdságnövekedés elősegítésére, összehasonlítva egy nem-kötőanyaggal kezelt, de máskülönben azonos ívvel.

A megszáritott ívben előnyösen körülbelül 0,01-2,0% kötőanyag marad, a száraz rosttömegre számolva; és előnyösebben körülbelül 0,1-1,0% kötőanyag, előnyösen keményítő alapú marad vissza.

A papirszöveteken visszamaradt, a kezelésre használt vegyszerek mennyiségének analízisét bármely, a szakterületen alkalmazott módszerrel elvégezhetjük. így például a papirszövet által visszatartott polisziloxán mennyiségét meghatározhatjuk a polisziloxánnak egy szerves oldószerrel végzett oldószeres extrakciójával, és ezt követően az extraktumban lévő szilícium atomabszorpciós vizsgálatával; a nemionos felületaktív anyagok, iqy az alkil-glikozidok mennyiségét meghatározhatjuk egy szerves oldószerrel végzett extrakcióval és az extraktumban a felületaktív mennyiségének gázkromatográfiával végzett meghatározásával; az anionos felületaktív anyagok, igy a lineáris alkil-szulfonátok mennyiségét meghatározhatjuk vizes extrakcióval, és az extraktum kolorimetriás analízisével; a keményítő mennyiségét meghatározhatjuk a keményítő amilóztartalmát glükózzá ···· ·· • · • ·

- 35 *·· • ·· digerálva, majd a glükóz mennyiségét kolorimetriás analízissel meghatározva. Ezeket a módszereket csupán példaképpen említjük, ami nem zárja ki más módszerek használatát, amelyek a papirszövetben visszatartott speciális komponensek mennyiségének meghatározására alkalmasak.

A papirszövet hidrofilitása általában arra vonatkozik, hogy a papirszövet mennyire nedvesíthető vízzel. A papirszövet hidrofilitása némileg kvantitatívvá tehető, ha meghatározzuk azt az időtartamot, ami szükséges ahhoz, hogy a víz a papirszövetet teljesen átnedvesitse. Ez az időtartam a nedvesedés! idő. Abből a célból, hogy következetes és reprodukálható tesztet biztosítsunk a nedvesedés! idő meghatározására, a következő eljárást használhatjuk: először, egy kondicionált /a környezeti körülmények a papírminták vizsgálatához 23+l°C és 50+ 2% relatív nedvesség; TAPPI Method T 402/, körülbelül 11,1 cm x 12 cm nagyságú mintaegység ivet készítünk a papirszövet-szerkezetből; másodszor, az ivet négy egymáson fekvő részbe hajtogatjuk és ezután a papirivet körülbelül 1,9 cm - 2,5 cm átmérőjű labdává gyűrjük; harmadszor, a labdává gyűrt ivet 23+l°C hőmérsékletű desztillált viz tetejére helyezzük és egyidejűleg megindítunk egy stoppert; negyedszer, az órát megállítjuk és leolvassuk amikor a labdává gyűrt iv teljesen átnedvesedett. Ezt vizuálisan állapítjuk meg.

A papirszövet előnyös hidrofilitása a tervezett végső felhasználástól függ. Egy olyan papirszövetnél, amelyet különböző célokra használunk, például a toalettpapírnál, célszerű ha viszonylag rövid idő alatt tökéletesen átnedve• ··· · ·· • · · · · ···«··· ·· ·· ···

- 36 sedik, hogy a WC ne duguljon el, ha lehúzzuk. A nedvesedés! idő előnyösen 2 perc vagy ennél kevesebb. Előnyösebben a nedvesedés! idő 30 mp vagy kevesebb. A legelőnyösebben a nedvesedés! idő 10 mp vagy ennél kevesebb.

A találmány szerinti eljárással előállított papirszövetek hidrofil karakterét természetesen közvetlenül a gyártás után meghatározhatjuk. A papír legyártása utáni az első két héten azonban a hidrofobitás még lényegesen növekedhet, vagyis amíg a papír 2 hetet öregedett a gyártás után. Ezért a fen említett nedvesedés! időket előnyösen ennek a 2 hét időtartamnak a végén mérjük meg. A két hét öregedési periódus végén szobahőmérsékleten mért nedvesedés! időire mint két hetes nedvesedési idők-re hivatkozunk .

A leírásban a papirszövet sűrűsége az átlagos sűrűsége, amit úgy számítunk ki, hogy a papír rizsmatömegét osztjuk a vastagsággal /caliper/, a szükséges egység-átalakításokkal. A caliper a papirszövet vastagsága, ha

15,5 g/cm nyomóterhelesnek vetjük ala.

A találmány szerinti eljárás kiviteli módját a példák szemléltetik.

A példa célja szemléltetni egy találmány szerinti eljárást, polisziloxánnal kezelt puha papirszövet-ivek előállítására.

Félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet • 4 ·· 4· • ··· ··· ··· · • 4 4 4 4 ······· ·· ·· ·*·

- 37 használunk a találmány szerinti eljárás kivitelezésére.

A papírgyártó gép áll egy többrétegű papirgépkádból, amely egy felső, egy középső és egy alsó kamrával rendelkezik. . Ha az eljárás alkalmazható a következő példákban is, amint azt jelezzük, akkor az itt ismertetett eljárás további példákban is alkalmazható.

Röviden ismertetve, először elsősorban rövid papírgyártási rostokból álló rostszuszpenziót szívatunk át a felső és alsó kamrákon^és egyidejűleg egy másik, elsősorban hosszú papírgyártási rostokból álló rostszuszpenziót szívatunk át a középső kamrán, és ezeket egymásra rétegezve juttatjuk a Fourdrinier szitára, amelyen háromrétegű kiindulási papirszövetet képeznek. Az első szuszpenzió rostsürüsége körülbelül 0,11% és rosttartalmát Eucalyptus Harwood Kraft képezi. A második szuszpenzió rostsürüsége körülbelül 0,15% és rosttartalmát Northern Softwood Kraft képezi. A Fourdrinier szitán víztelenítés megy végbe, amit egy deflektor /terelőlap/ és szivószekrények segítenek elő. A Fourdrinier szita 5 shed minőségű szaténból van szőve, 87 hosszirányú, illetve 76 keresztirányú szállal/25,4 mm /1 inch/. A kiindulási nedves papirszövetet a Fourdrinier szitáról átvisszük egy hordozószövetre, amely 5 shed minőségű szaténből van szőve, inchenként /25,4 mm/ 35 hosszirányú, illetve 33 keresztirányú szállal. A papirszövet a hordozószöveten áthalad a vákuumvvizteleniteőkámrán, az átfuvató előszáritókon, majd Yankee száritóra kerül. A rostsürüség, a vákuum viztelenitőkamra után körülbelül 27%, és az előszáritók hatására körülbelül 65%,

- 38 ·· ···· ·· ·· · ··· «»«·· • ··· ·«· *·* · • · · · ♦ ···«··· ·· ·· ··· mielőtt a papirszövet Yankee szárítóra kerül. A kreppelő kötőanyagot, a 0,25%-os vizes polivinilalkohol-oldatot megfelelő készülékkel felszórjuk; a rostsürüség körülbelül 99%ra növekszik, mielőtt a papirszövetet egy sáberral szárazon kreppeljük. A sáber /kaparókéspenge/ éltörési szöge körülbelül 24 fok és úgy van elhelyezve, hogy a Yankee szárítóval körülbelül 83 fokos belépési szöget ad. A Yankee szárítót ^-körülbelül 177°C hőmérsékleten és körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz, körülbelül 1% nedvességtartalmu kreppelt papirszövet mindkét oldalára emulgeált polisziloxánt tartalmazó vizes oldatot permetezünk^ az alábbiakban részletesen ismertetztb 2 mm-es permetező fúvókéval /szórófejjel/. A polisziloxánnal bepermetezett papirszövet ezután áthalad a kalanderhengerek között. A két kalanderhenger körülbelül 201 méter/perc felületi sebességgel működik.

A szórófejen keresztül a nedves papirszövetre permetezett vizes oldat 3,0 tömeg% Dow Corning 02-7224-et /a Dow Corning Corp. által forgalmazott amino-funkciós polidimetil-polisziloxán 35%-os nemionos emulziója/ tartalmaz. A vizes oldat térfogatának áramlási sebessége a szórófejen keresztül körülbelül 25 liter/óra/méter. Az alkalmazott polisziloxán retenciós aránya általában körülbelül 45%.

Az előállított papirszövet rizsmatömege 30 g/m , a sűrűsége 0,10 g/ml és 0,10 tömeg% aminofunkciós polidimetil-polisziloxán’-származékot tartalmaz.

Az előállított papirszövetnél lényeges, hogy az selymes, flanelszerü fogásu és fokozottan puha tapintással.

• »· ·· ···· »· *♦ • · · · r « ♦ • ··· ♦·· ··· ^r · · · · ·«···»· · · · · ‘ _ 39

2_i_példa

A példa célja szemléltetni egy olyan eljárást, amit puha papirszövet-ivek előállítására használhatunk, a papirszövetet polisziloxánnal, felületaktiv anyaggal és keményítővel kezelve.

»

Háromrétegű papirivet állítunk elő az 1. példában leírtak szerint. A papirszövetet a fent említett poli- - - TM sziloxan-szarmazekkal végzett kezelesen kívül meg Crodesta SL-4O felületaktiv anyaggal /a Croda Inc. által forgalmazott alkil-glikozid-poliészter nemionos felületaktiv anyag/ és a leírásban ismertetett, teljesen megfőzött amiókakeményitővel is kezeljük. A felületaktiv anyagot és a keményítőt egyidejűleg visszük fel az emulgeált polisziloxán-származékkal a vizes oldat részeként, a papírgyártó gép szóróTM fején keresztül felpermetezve. A Crodesta SL 40 nemionos felületaktiv anyag koncentrációját a vizes oldatban úgy állítjuk be, hogy a száraz rost tömegére számítva körülbelül 0,15% felületaktiv anyag maradjon vissza. Hasonlóképpen a keményítő koncentrációját a vizes oldatban úgy állítjuk be, hogy a száraz rost tömegére számítva körülbelül 0,2% amiókakeményitő maradjon vissza.

Az előállított papirszövet rizsmatömege 30 g/m , sűrűsége 0,10 g/ml és 0,25 tömeg% Dow 02-7224 polidimetilTM sziloxánt, 0,15 tömeg% Crodesta SL-40 nemionos felületaktiv anyagot és 0,2 tömeg% főzött amiókakeményitőt tartalmaz. Az előállított papirszövetnél lényeges, hogy selymes, flanelszerü.fógásu, fokozottan puha tapintással, és jobban ·« <··· ···· · ·*· r ♦ · ♦· • · · · ♦»· ·· * · • · · · · ·»·«··« · · · · ·*·

- 40nedvesíthető és kevésbé hajlamos a porzásra mint az olyan papirszövet, amit csak polisziloxán-származékkal kezeltünk .

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás puha papirszövetek /papirtörlők/ előállítására, azzal jellemezve, hogy a/ cellulózrostokat nedvesen rétegezve papirszövetet képezünk;

   b/ a papirszövetet megszáritjuk, és hőmérsékletét legalább 43°C-ra, előnyösen legalább 65°C-ra emeljük;

   c/ a papirszövetet kreppeljük, miküzben azt magasabb, legalább 43°C, előnyösen legalább 65°C hőmérsékleten tartjuk;

   d/ a kreppelt papirszövetre, miközben azt magasabb, legalább 43°C, előnyösen legalább 65°C hőmérsékleten tartjuk, elegendő mennyiségű polisziloxán-származékot viszünk fel ahhoz, hogy a papirszövet a száraz rost-tömegére számítva 0,004-0,75%, előnyösen 0,01-0,3% polisziloxánt tartson vissza;
2. 2 emellett az előállított papír rizsmatömege 10-65 g/m és sűrűsége kisebb mint 0,60 g/ml.

   2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kreppelt papirszövet nedvességtartalmát kevesebb mint 7 tömeg%, előnyösen 0-6,0 tömeg%, legelőnyösebben 0-3,0 tömeg% értéken tartjuk a d/ műveletben, ami kor a polisziloxánt a kreppelt papirszövetre felvisszük.

   ·♦· • · Μ··· ···· • · ο te · ·· « *·* ··» ·*· • · · * ··»« ··· ·· ··
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy polisziloxánként olyan polidimetilpolisziloxánt alkalmazunk, amely hidrogénkötésü funkciós csoportot, igy amino-, karboxi-, hidroxi-, éter-, poliéter-, aldehid-, keton-, amid-, észter- vagy tiolcsoportot, elő4 nyösen aminofunkciós csoportot tartalmaz, és a hidrogénkötésü funkciós csoport 20 vagy ennél kisebb mól% szubsztitúcióban van jelen.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polisziloxánban a szubsztituciós mól%-a 10% vagy ennél kevesebb, előnyösen 10-5%, legelőnyösebben 2%; és a viszkozitása 25 cSt vagy ennél nagyobb, előnyösen 25-20,000.000 cSt, legelőnyösebben 125 cSt.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polisziloxánnak a kreppelt papirszövetre, a d/ műveletben való felvitele után a kreppelt papirszövetet kalanderezzük.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a papirszövetre még elegendő mennyiségű vizoldható felületaktív anyagot viszünk fel ahhoz, hogy a papirszövet a száraz rost tömegére számítva 0,01-2,0%, előnyösen 0,05-1,0% felületaktív anyagot tartson vissza.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy felületaktív anyagként nemkationos, előnyösen nemionos felületaktív anyagot alkalmazunk.

   •· ···« • · · • ··· * « ··«· ··· •··
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább 50°C olvadáspontu felületaktív anyagot alkalmazunk.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve^ hogy a papirszövetre még elegendő mennyiségű kötőanyagot viszünk fel ahhoz, hogy a papirszövet a száraz rost tömegére számítva 0,01-2,0%,előnyösen 0,1-1,0% kötőanyagot tartson vissza.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kötőanyagként keményítőt, előnyösen amiókakeményitőt alkalmazunk.