HUT77995A - Kémiai lágyító készítményeket és kötőanyagokat tartalmazó, többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék - Google Patents

Description

A találmány tárgyát többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek képezik. Közelebbről, a találmány tárgyát olyan többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek képezik, amelyek kémiai lágyító készítményeket és permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagok és száraz szilárdságot adó kötőanyagok kombinációját tartalmazzák. A fenti adalékokkal kezelt selyemkrepp-papirszalagok puha, szivóképes és foszlásnak ellenálló papírtermékek, igy arctörlő papírtermékek előállítására használhatók .

A papírszalagok vagy ivek, amelyeket néha selyemkreppnek /tissue/ vagy selyemkrepp-papirszalagoknak vagy iveknek is neveznek, a modern társadalomban széles körben használatosak. Ezek a cikkek, igy az arctörlő- és toalettpapírok a kereskedelem állandó cikkei. Régen felismerték már, hogy ezeknek a termékeknek négy fontos fizikai jellemzője van, a szilárdság, a puhaság, a szivóképesség, igy a szivóképesség vizes rendszerekhez, és a foszlási ellenállás, nedves állapotban is. Kutatási és fejlesztési ki sérletek irányulnak mindezen tulajdonságok tökéletesítésére anélkül, hogy a többit hátrányosan érintenék, valamint arra hogy két vagy három tulajdonságot egyidejűleg javítsanak.

A szilárdság a termékeknek és a papírszalagoknak, amelyekből készülnek, az a képessége, hogy megtartják fizikai integritásukat és ellenállnak tépésnek, szakításnak és foszlatásnak a használati körülmények között, kivált képpen nedves állapotban.

·· ···· *

- 3 A puhaság a fogyasztó által észlelt tapintási érzet, amikor egy férfi vagy nő egy speciális terméket visel, azzal a bőrét megtörli vagy a kezében összegyűri. Ez a tapintási érzet több fizikai tulajdonság kombinációja.

A szakemberek általában azt tartják, hogy a puhasággal összefüggő fontos fizikai tulajdonságok annak a papírszalagnak a merevsége, felületi simasága és lubricitása, amelyből a termék készül. Általában úgy tartják viszont, hogy a merevség közvetlenül függ a papírszalag száraz szakítószilárdságától és azoknak a rostoknak a merevségétől, amelyekből a papírszalag készül.

A szivóképesség a termékeknek és a papírszalagoknak, amelyekből készülnek, azon képességének a mértéke, hogy milyen mennyiségű folyadékot, főképpen vizes oldatokat és diszperziókat tudnak felszívni. A teljes felszívóképesség - ahogy azt a fogyasztó észleli - általában kombinációja az összes folyadékmennyiségnek, amit a többrétegű selyemkrepp arctörlő papir egy adott tömege telítésig felszív, valamint a sebességnek, amellyel ez a tömeg a folyadékot felszívja.

A foszlási ellenállás a rostos termékeknek és a papírszalagoknak, amelyekből készülnek, az a képessége, hogy a használati körülmények között egyben maradnak, nedves állapotban is. Más szavakkal, minél nagyobb a foszlási ellenállás, annál kisebb a papírszalag hajlama a foszlásra.

Széles körben ismeretes a nedves szilárdságot adó gyanták használata a papírszalag szilárdságának a foko·· ·· * · • ··* • · · ···· ·· ·»♦· «· ···· • « ··· · zására. így például Westfelt irt le számos ilyen anyagot, és kémiájukat ismertette /Cellulose Chemistry and Technology, 13, 813-825 /1979/J. A 3 755 220 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban megemlítik, hogy bizonyos kémiai adalékok, amelyek lazító anyagok /debonding agents/ néven ismeretesek, hatnak a természetes rost-a-rost hoz kötésekre, amelyek a papírgyártási folyamatokban a lapképzés alatt jönnek létre. A kötéseknek ez a csökkenése puhább vagy kevésbé durva papirivet eredményez. A fenti szabadalmi leírás ismerteti a nedves szilárdságot adó gyanták használatát lazító anyagok használatával együtt, a lazító anyagok nem kívánatos hatásainak a kiküszöbölése céljából.

A lazító anyagok csökkentik mind a száraz, mind a nedves szakítószilárdságot.

A 3 821 068 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szintén ismerteti, hogy a kémiai lazító anyagok használhatók a merevség csökkentésére, és igy fokozzák a selyemkrepp-papirszalagok puhaságát.

Kémiai lazító anyagokat számos közlemény amlit, igy a 3 554 862 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás. Ezek az anyagok a kvaterner ammóniumsók, igy a kókuszalkil-trimetil-ammónium-klorid, oleil-trimetil-ammónium-kloríd, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid és sztearil-trimetil-ammónium-klorid.

A 4 144 122 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetik komplex kvaterner ammóniumvegyületek, igy a bisz£alkoxi-/2-hidroxi/-propilén7-kvaterner-ammónium-kloridok alkalmazását papírszalagok >

• ··· • · ¹ ···· ·· φ* *· ···· • · · · · t·· » • · · ···· ·♦ · lágyitására. A szerzők megkísérlik leküzdeni a felszívóképességnek a lazító anyagok által okozott csökkenését is, nemionos felületaktív anyagok, így alifás alkoholok etilén-oxid- és propilén-oxid-adduktumainak a használatával.

Az Armak Company, of Chicago, Illinois cég 1977. évi 76-17 számú bulletinjében dimetil-di/hidrogénezett /faggyualkil-ammónium-klorid használatát írja le, kombinálva polioxi-etilénglikolok zsírsav-észtereivel, amelyek a selyemkrepp-papirszalagoknak puhaságot és felszívóképességet adnak.

A tökéletesített papírszalagok előállítására irányuló kutatások eredményét ismerteti például a 3 301 746 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. A leírásban ismertetett eljárással előállított papírszalagok kiváló minősége, és az ezekből a papírszalagokból készített termékek kereskedelmi sikere ellenére, folytatódtak a kísérletek a tökéletesített termékek előállítására.

így például a 4 158 594 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet egy eljárást, amelyről azt állítják, hogy ezzel erős, puha, rostos iveket képeznek. Közelebbről, azt írják, hogy a selyemkrepp-papirszalag /amely kémiai lazító anyagok hozzáadásával lágyítva lehet/, szilárdsága fokozható úgy, hogy a gyártás folyamán a papírszalag egyik felületét egy kreppelő felülethez ragasztják finommintás elrendezésben, egy olyan kötőanyaggal /igy egy akril-latex gumiemulzióval, vizoldható gyantával vagy elasztomer kötőanyaggal/, amit a papírszalag egyik oldalához és a kreppelő felülethez ragasztanak a finommintás ··· • 9 9 elrendezésben, és a papírszalagot a kreppelő felületről kreppelve papirivet képeznek.

A hagyományos kvaterner ammóniumvegyületek, igy a jól ismert dialkil-dimetil-ammóniumsók ^például a difaggyualkil-dimetil-ammónium-klorid, difaggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid stb.J hatásos kémiai lazító anyagok. Ezek a kvaterner ammóniumvegyületek azonban hidrofóbok, és a kezelt papírszalagok felszívóképességét hátrányosan befolyásolhatják. Azt találtuk, hogy ha a kvaterner ammóniumvegyületet egy polihidroxi-vegyülettel /például glicerinnel, poliglicerinekkel vagy polietilénglikolókkal/ keverjük, akkor a rostos cellulózanyagoknak mind a puhasága, mind a felszívási sebessége javul.

Sajnos a kvaterner ammóniumvegyületet és polihidroxi-vegyületet tartalmazó kémiai lágyító készítmények használata csökkentheti a kezelt papírszalagok szilárdságát és foszlási ellenállását. Azt találtuk, hogy mind a szilárdság, mind a foszlási ellenállás javítható a papírgyártásban ismert, megfelelő kötőanyagok, igy a nedves és száraz szilárdságot javító gyanták és a retenciót elősegítő gyanták alkalmazásával.

A jelen találmány alkalmazható selyemkrepp-papirokhoz általában, de elsősorban a többrétegű, több laprétegből álló selyemkrepp-papirtermékekhez, ahogy azt a 3 994 771, és 4 300 981 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismerteti.

• · · • · ·

A találmány szerinti, többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagok hatásos mennyiségét tartalmazzák, kombinálva száraz szilárdságot adó kötőanyagokkal, a foszlás csökkentésére és/vagy adott esetben a szakítószilárdságnak a kémiai lágyitó készítmények használatából származó csökkenésének a kiküszöbölésére. Nem várt módon azt tapasztaltuk, hogy a permenens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagok és a száraz szilárdságot adó kötőanyagok kombinációja javitja a kémiai lágyitó készítmény retencióját az ívben. Ez a többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék puhaságának javulását eredményezi. A puhaság javulása jobban megérthető, ha megfigyeljük a papír egy vagy több következő tulajdonságainak a javulását: a flexibilitásét, a súrlódás slip-stick koefficiensét és/vagy a fiziológiai felületi -simaságét [ v.ö. Ampulski et al, 1991 International Paper Physics Conference

Proceedings, book 1, page 19-3OJ. A lágyitó fokozott rec-jcA< A ο ·τγ->xisúu.

tencióját nem kiséríTa szakítószilárdság csökkenése, összehasonlítva egy olyan selyemkrepp-papirivvel, amit a kötőanyagok kombinációja nélkül képeztünk. Ez maximalizálja a lágyitási képességeket, minimális negatív hatással a termékre és az eljárásra.

A találmány célja puha, szivóképes és foszlásnak ellenálló, többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek előállítása.

A találmány további célja eljárás kidolgozása • · · · ···· · · · · · · ·· puha, szivóképes, foszlósnak ellenálló, többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek előállítására.

Ezeket és egyéb célokat megvalósítjuk a találmány alkalmazásával, amint az a következő ismertetés szövegéből nyilvánvaló lesz.

A találmány tárgyát puha szivóképes, foszlósnak ellenálló többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek képezik, amelyek papírgyártási rostokat, kémiai lágyító készítményeket és permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagok és száraz szilárdságot adó kötőanyagok kombinációját tartalmazzák.

Röviden, a kémiai lágyító készítmény a következő komponensek keveréke:

/a/ körülbelül 0,01% - körülbelül 3,0% /1/ általános képletű kvaterner ammóniumvegyület, amelynek képletében mindegyik szubsztituens 1-6 szénatomos alkil- vagy hidroxi-alkil-csoport vagy ezek keveréke; mindegyik R^ szubsztituens 14-22 szénatomos szénhidrogéncsoport vagy ezek keveréke; és egy megfelelő anion; és /b/ körülbelül 0,01% - körülbelül 3,0% vizoldható polihidroxi-vegyület, előnyösen glicerin, körülbelül 150 - körülbelül 800 súlyozott molekulatömeg átlagú poliglicerin vagy körülbelül 200-1000 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikol vagy polioxipropilénglikol.

⁴ A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya körülbelül 1,0:0,1 - 0,1:1,0. Azt • · · «

találtuk, hogy a kémiai lágyító készítmény hatásosabb, ha a polihidroxi-vegyületet és a kvaterner ammóniumvegyületet előnyösen legalább 56°C hőmérsékleten előre összekeverjük, mielőtt a papírgyártási rostpéphez adjuk.

A jelen találmányban használható kvaterner ammóniumvegyületek a jól ismert dialkil-dimetil-ammóniumsók, igy a difaggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DTDMAC/, difaggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DTDMAMS/, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szülfát /DHTDMAMS/ és a di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DHTDMAC/.

A jelen találmányban használható polihidroxi-vegyületek a glicerin, a körülbelül 150 - körülbelül 800 súlyozott molekulatömeg átlagú poliglicerinek és a körülbelül 200 - körülbelül 1000 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikolok, előnyösen a körülbelül 200 - körülbelül 600 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikolok.

A kötőanyag kifejezés a szakterületen ismert különböző nedves és száraz szilárdságot biztositó adalékokra és retenciós szerekre vonatkozik. Ezek az anyagok javítják a találmány szerinti selyemkrepp-papirszalagok foszlási ellenállását, valamint ellensúlyozzák a szakítószilárdságnak a kémiai lágyító készítmények által adott esetben okozott csökkenését. Megfelelő kötőanyagok: a permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagok /igy a Kymene*^ 557H, amit a Hercules Incorporated of Wilmington, DE cég forgal• · )

máz / , időszakos nedves szilárdságot adó gyanták, a kationos dialdehid-keményitőalapu gyanták /igy a Caldas, amit a Japan Cáriét cég vagy a Cobond 1000, amit a National Starch cég hoz forgalomba/ és a száraz szilárdságot adó kötőanyagok /igy a karboximetil-cellulóz /CMC/, a Hercules Incorporated of Wilmington, DE cég gyártmánya; és a Redibond 5320, amit a National Starch and Chemical Corporation of Bridgewater, NJ hoz forgalomba.

A találmány szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek előnyösen körülbelül 0,0.1% - körülbelül 3,0% permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagot és körülbelül 0,03% - körülbelül 3,0% száraz szilárdságot adó kötőanyagot tartalmaznak.

Anélkül, hogy elméletileg megkötnénk magunkat, úgy gondoljuk, hogy a lágyitó hatású kvaterner ammóniumvegyületek hatásos lazító anyagok, amelyek úgy hatnak, hogy a papirivekben lazítják a rost-a-rosthoz hidrogénkötéseket.

A hidrogénkötések lazítása a lágyítóval, kombinálva kémiai kötések bevezetésével a nedves és száraz szilárdságot adó kötőanyagokkal, csökkenti a papiriv teljes kötéssürüségét, anélkül, hogy a szilárdság és a foszlási ellenállás ezt megsinylené. A csökkent kötéssürüség flexibilisebb ivet ered ményez, puhább felülettel_T Ezen fizikai tulajdonságok változásainak a mértéke az FFE-index /Carstens/, a flexibilitás a súrlódás slip-and-stick koefficiense és a fiziológiai felületi simaság, amit a szakirodalom ismertetett ^Ampulski et al., 1991 International Paper Physics Conference

- 11 Proceedings, Book 1, page 19-3OJ.

Röviden, az eljárás a találmány szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek előállítására magába foglalja a következő műveleteket: egyrétegű vagy többrétegű papírgyártási rostpép készítését a fent említett komponensekből, a papírgyártási rostpép rétegzését egy perforált felületre, igy egy Fourdrinier szitára, és a viz eltávolítását a rétegzett rostpépből. Az igy kapott egyrétegű vagy többrétegű selyemkrepp-papirszalagokat egy vagy több más papírszalaggal kombinálva többrétegű selyemkrepp-papirterméket állítunk elő.

A leírásban valamennyi százalékot, arányt és részt tömegben adjuk meg, hacsak másképpen nem írjuk elő.

A leírás a csatolt igénypontokkal ugyan részletesen ismerteti és világosan igényli a jelen találmányt, de úgy gondoljuk, hogy a találmány még jobban érthetővé válik az alábbi leírásból a hozzáfűzött rajzokkal, amelyek jelen tése:

az 1. ábra két laprétegből álló, egyenként két-két réteget tartalmazó találmány szerinti selyemkrepp arctörlő papír vázlatos keresztmetszeti nézete;

a 2. ábra egyetlen rétegben három elemi réteget tartalmazó találmány szerinti selyemkrepp arctörlő papír vázlatos keresztmetszeti nézete;

a 3. ábra egy előnyös fotopolimer papírgyártási szalag szabálytalanul szövött mintájú, ismétlődő sejtszerű egységei.

A találmányt az alábbiakban részletesen is• ·

- 12 merhetjük .

A leírás a csatolt igénypontokkal ugyan részletesen ismerteti és világosan igényli a találmány tárgyát, de úgy gondoljuk, hogy a találmány jobban érthetővé válik az alábbi részletes ismertetés értelmezéséből és a csatolt példákból.

A leírásban használt foszlási ellenállás kifejezés a rostos termékeknek és az ezeket alkotó papírszalagoknak az a képessége, hogy egyben maradnak a használati körülmények között, nedves állapotban is. Más szavakkal, minél nagyobb a foszlási ellenállás, annál kisebb a papírszalag hajlama a foszlásra.

A leírásban használt kötőanyag kifejezés a papírgyártás területén ismert különböző nedves és száraz szilárdságot adó gyantákra, és retenciót elősegítő gyantákra vonatkozik.

A leírásban használt vizoldható kifejezés olyan anyagokra vonatkozik, amelyek vízben, 25°C-on legalább 3%-ban oldódnak.

A leírásban használt selyemkrepp-papirszalag, papírszalag, szalag, papiriv és papírtermék kifejezések mindegyike olyan papirivekre vonatkozik, amelyeket úgy állítunk elő, hogy vizes papírgyártási rostpépet készítünk, ezt a rostpépet perforált felületre, igy Fourdrinier szitára rétegezzük, majd a rostpépből a vizet gravitációval vagy vákuummal elősegített vizkivonással, adott esetben nyomás alkalmazásával és elpárologtatással eltávolítjuk.

• · • ··· · ·· · • · · · · · ··· · · ···· · · ·

- 13 A leírásban használt vizes papírgyártási rostpép kifejezés a papírgyártási rostok és a fenti vegyszerek vizes szuszpenziójára vonatkozik.

A leírásban használt többrétegű selyemkrepp papírszalag, többrétegű papírszalag, többrétegű szalag, többrétegű papiriv és többrétegű papírtermékek kifejezések mindegyike olyan papirivekre vonatkozik, amelyeket két vagy több réteg vizes papírgyártási rostpépből készítünk, s ezek előnyösen különböző rosttipusokból állnak, a rostok a selyemkrepp papírok gyártásában használt, általában viszonylag hosszú puhafarostok és viszonylag rövid keményfarostok. A rétegeket előnyösen úgy képezzük, hogy hig rostszuszpenziók külön áramait rétegezzük egy vagy több végtelen perforált szitára. Ha az egyes rétegeket kezdetben külön szitákon képezzük, akkor a rétegeket ezt követően egyesitjük /amig még nedvesek/, s igy rétegzett, összetett szalagot képezünk.

A leírásban használt többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék kifejezés legalább két laprétegből álló selyemkrepp-papirra vonatkozik. Minden egyes lapréteg egyszeres vagy többszörös rétegzésü papírszalagokból állhat. A többrétegű szerekezeteket úgy képezzük, hogy két vagy több selyemkrepp-papirszalagot összeerősitünk, ragasztással vagy prégeléssel.

A találmány szerinti eljárásban az első művelet a vizes papírgyártási rostpép előállítása. A rostpép tartalmazza a papírgyártási rostokat /amelyekre néha mint fa-

- 14 cellulózra hivatkozunk/ és legalább egy kvaterner ammóniumvegyület, egy polihidroxi-vegyület, és permanens és időszakos nedves szilárdságot és száraz szilárdságot adó kötőanyagok kombinációjának keverékét. Ezeket az anyagokat a továbbiakban ismertetjük.

Előrebocsátjuk, hogy a facellulóz valamennyi változatában általában tartalmazza a találmány szerinti eljárásban használt papírgyártási rostokat. Használhatók azonban - és a találmány köréből nem zárhatók ki - más cellulózrostos anyagok, igy gyapotanyagok, bagassz, rayon stb. A jelen esetben használható facellulózok a kraft-, szulfit- és szulfátcellulózok, valamint a facsiszolatok, például faőrlemény, a termomechanikai cellulózok és a kémiailag módosított termomechanikai cellulózok /CTMP/.

Mind a lombhullató, mind a tűlevelű fákból származó cellulózok használhatók.

Mind a keményfa-cellulózok, mind a puhafa-cellulózok, valamint a kettő keverékei is használhatók. A leírásban használt keményfa-cellulóz olyan rostos cellulózra vonatkozik, amely lombhullató fák /angiosperms/ fás anyagából származik; mig a puhafa-cellulózok a tűlevelű fák /gymnosperms/ fás anyagából származnak. A keményfa-cellulózok, igy az eukaliptusz, kiváltképpen alkalmasak a következőkben ismertetett többrétegű selyemkrepp-papirszalagok külső rétegeiként, mig az északi puhafa kraftcellulózok előnyösek a belső réteghez /rétegekhez/ vagy lapréteghez /laprétegekhez/. A találmány szerinti papírtermékekhez ····

- 15 használhatók továbbá és ujrafeldolgozott /recycled/ papírokból származó rostok, amelyek a fenti kategóriák bármelyikét vagy mindegyikét tartalmazhatják, valamint más, nem-rostos anyagokat, igy töltőanyagokat és kötőanyagokat, amelyeket az eredeti papírgyártás elősegítésére használtak.

Kémiai lágyító készítmények

A találmány szerinti lágyító készítmények alapvető komponensként egy kvaterner ammóniumvegyület és egy polihidroxi-vegyület keverékét tartalmazzák. A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület aránya körülbelül 1,0:0,1 - 0,1:1,0, a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya előnyösen 1,0:0,3 - 0,3:1,0, a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya előnyösebben 1,0:0,7 - 0,7:1,0, bár ez az arány függ az alkalmazott speciális polihidroxi vegyület és/vagy kvaterner ammóniumvegyület molekulatömegétől.

A fenti tipusu vegyületeket a következőkben részletesen ismertetjük.

A. Kvaterner ammóniumvegyületek

A kémiai lágyító készítmény alapvető komponensként tartalmaz körülbelül 0,01 - körülbelül 3,00 tömeg%, előnyösen körülbelül 0,01 - 1,00 tömeg% /1/ általános képletű kvaterner ammóniumvegyületet, amelynek képletében mindegyik szubsztituens 14-:22 szénatomos szénhidrogéncsoport, előnyösen faggyuszénhidrogéncsoport, mindegyik R2 1-6 szénatomos alkil- vagy hidroxi-alkilcsoport, előnyösen

- 16 1-3 szénatomos alkilcsoport és egy megfelelő anion, igy egy halogenid /például klorid- vagy bromidion/ vagy metil-szulfát-ion.

Amint azt Swern ismertette fEd. in Baily's Industrial Oil and Fát Products, Third Edition, John Wiley and Sons /New York 1964J a faggyú a természetben előforduló, változó összetételű anyag. A fenti közlemény 6.13 táblázata szemlélteti, hogy a faggyuzsirsavaknak általában a 78%-a vagy ennél több,16 vagy 18 szénatomot tartalmaz.

A faggyúban jelenlévő zsírsavaknak általában a fele telítetlen, elsősorban olajsav formájában. Mind a szintetikus, mind a természetes faggyúk a találmány tárgykörébe tartoznak. Előnyösen mindegyik jelentése 16-18 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben mindegyik R^ jelentése egyenes láncú 18 szénatomos alkilcsoport. Előnyösen mindegyik R^ metilcsoport és X klorid- vagy metil-szulfát-ion.

A jelen találmányban használható kvaterner ammóniumvegyületek a jól ismert Jjalkil-dimetil-ammóniumsók, igy a difaggyualkil-dimetil-ammónium-klorid, difaggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát, di/hidrogénezett /faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid, előnyös a di/hidrogénézett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szülfát.

Ez a speciális anyag a kereskedelemben a Witco Company Inc. of Dublin, Ohio cégnél Varisoft^^ 137 márkanéven kapható.

B. Polihldroxl-vegyületek

A kémiai lágyító készítmény alapvető komponensként tartalmaz körülbelül 0,01 - körülbelül 3,00 tömeg%, • · · ·

- .1.7 előnyösen körülbelül 0,01 - körülbelül 1,00 tömeg% vizoldható polihidroxi-vegyületet.

A jelen találmányban használható polihidroxi-vegyületek a glicerin, a körülbelül 150 - körülbelül 800 súlyozott molekulatömeg átlagú poliglicerinek, valamint a polioxietilénglikolok és polioxipropilénglikolok, amelyek súlyozott molekulatömeg átlaga körülbelül 200 - körülbelül 4000, előnyösebben körülbelül 200 - körülbelül 1000, a legelőnyösebben körülbelül 200 - körülbelül 600. Kiváltképpen előnyösek a körülbelül 200 - körülbelül 600 súlyozott molekulatömeg átlaggal rendelkező polioxietilénglikolok.

A fentiekben ismertetett polihidroxi-vegyületek keverékei ugyancsak használhatók. így például a találmány szerinti eljárásban használhatók a glicerin és olyan polioxietilénglikolok keverékei, amelyek súlyozott molekulatömeg átlaga körülbelül 200-1000, előnyösebben körülbelül 200-600. A glicerin és a polioxietilénglikol tömegaránya előnyösen körülbelül 10:1 - 1:10.

Egy kiváltképpen előnyös .polihidroxi-vegyület a körülbelül 400 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikol. Ez az anyag a kereskedelemben az Union Carbide Company of Danbury, Connecticut cégtől a PEG-400 márkanéven kapható.

A fentiekben ismertetett kémiai lágyító készítményt, vagyis egy kvaterner ammóniumvegyület és egy polihidroxi-vegyület keverékét előnyösen a kívánt koncentrációra higitva a kvaterner-vegyület és a polihidroxi-vegyület • · ···

- 18 diszperzióját képezzük, mielőtt azokat a papírgyártási rostok vizes szuszpenziójához vagy rostpéphez adjuk, a papírgyártó gép nedves szakaszában, valamely megfelelő ponton a Fourdrinier szita vagy a lapképző szakasz előtt.

A fentiekben ismertetett kémiai lágyító készítmény alkalmazása azonban a nedves papírszalag képzése után és a papírszalag tökéletes megszáritása előtt is jelentős előnyöket biztosit a puhaság, felszívóképesség és nedves szilárdság területén, és alkalmazása ily módon is kifejezetten a találmány körébe tartozik.

Azt találtuk, hogy a kémiai lágyító készítmény hatásosabb, ha a kvaterner ammóniumvegyületet és a polihidroxi-vegyületet előre összekeverjük, mielőtt ezeket a papírgyártási rostpéphez adjuk. Egy előnyös eljárás - amit részletesebben az 1. példában fogunk leírni - abból áll, hogy először felmelegitjük a polihidroxi-vegyületet körülbelül 88°C-ra, majd a forró polihidroxi-vegyülethez adjuk a kvaterner ammóniumvegyületet, s igy homogén folyadékot képezünk. A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya körülbelül 1,0:0,1 - 0,1:1,0; a kvater ner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya előnyösen körülbelül 1,0:0,3 - 0,3:1,0; a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya még előnyösebben körülbelül 1,0:0,7 - 0,7:1,0, de ez az arány függ az alkalmazott speciális polihidroxi-vegyület és/vagy kvaterner ammóniumvegyület molekulatömegétől.

Meglepő módon azt találtuk, hogy a polihidroxi- 19 -vegyület felszívódását a papírra jelentősen elősegíti, ha azt a kvaterner ammóniumvegyülettel előre összekeverjük, és igy adjuk a papírhoz a fent leirt eljárással.

Lényeges, hogy a felszívódás olyan koncentráció bán és olyan időtartam alatt történjék, ami a papírgyártásban való felhasználásra gyakorlatilag megfelel. Abból a célból, hogy a polihidroxi-vegyület meglepően nagy retenciós arányát a papíron jobban megértsük, tanulmányoztuk egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát és polioxietilénglikol 400 olvadék-oldatának és vizes diszperziójának a fizikáját.

Anélkül, hogy elméletileg meg akarnánk kötni magunkat vagy a jelen találmányt más módon korlátoznánk, az alábbi ismertetést ajánljuk annak magyarázatául, hogy a kvaterner vegyület hogy segíti elő a polihidroxi-vegyület felszívódását a papíron.

A di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium -metil-szulfát /DHTDMAMS, R₂^/CH₃ /^Í^OSO^/ és a DODMAMS fizikai állapotára röntgensugárzással és az MMR-spektrum felvételével kaptunk információkat a kereskedelmi keverékből. A dioktadücil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DODMAMS, /C₁₈H₃₇/₂N®/CH₃/₂-CH₃OSO₃ ^ö/ a DHTDMAMS fő komponense, és modellvegyületként szolgál a kereskedelmi keverékhez. Célszerű először átgondolni az egyszerűbb DODMAMS rendszert, és csak azután a bonyolultabb kereskedelmi

DHTDMAMS keveréket.

A hőmérséklettől függően, a DODMAMS négy fázis egyikében fordulhat elő: két polimorf kristályfázisban /X^ és /, egy lamellás /Lám/ folyékony kristályfázisban vagy egy folyékony fázisban. Az X^ kristály szobahőmérséklet alatti hőfoktól 47°C-ig létezik. Ezen a hőmérsékleten átalakul a polimorf X* kristállyá, ami 72°C-on átalakul a Lám folyékony kristályfázissá. Ez a fázis azután 150°C-on izotrop folyadékká alakul. Várható, hogy a DHTDMAMS fizikai viselkedésében hasonlít a DODMAMS-hoz, azzal az eltéréssel, hogy a fázisátmenetek hőmérsékletei alacsonyabbak és szélesebbek. így például az átmenet az X^ kristályfázisból az X⁰⁴ kristályfázisba a DHTDMAMS-nál 27°C-on történik a 47°C helyett, mint a DODMAMS-nál. A kalorimetriás adatok szintén jelzik, hogy több kristály 0 Lám fázisátmenet történik a DHTDMAMS-nál mint egy, mint a DODMAMS-nál. Ezeknek az átmeneteknek a legmagasabb kezdeti hőmérséklete 56°C, jó egyezésben a röntgen adataival.

A dioktadecil-dimetil-ammónium-klorid /DODMAC/ viselkedése minőségileg eltér a DODMAMS-étól, annyiban, hogy a Lám folyékony kristályfázis ennél a vegyületnél nem létezik /Laughlin et al. , Journal of Physical Chemistry, Physical Science of the Dioctadecyldimethylammonium Chloride -Water System. 1. Equilibrium Phase Behavior, 1990, volume 94, pages 2546-2552J. Úgy gondoljuk azonban, hogy ez a különbség nem fontos ennek a vegyületnek /vagy kereskedelmi analógjának, a DHTDMAC-nak/ alkalmazásánál a papír kezelésében.

A DHTDMAMS és PEG-400 keverékei

A két anyag 1:1 tömegarányu keverékét tanulmányoztuk. A DODMAMS és a PEG magasabb hőmérsékleteken nem elegyednek, itt két folyékony fázisban vannak együtt jelen. Ha a két folyadék keverékeit erről a hőmérsékletről lehűtjük, akkor egy Lám fázis válik ki a keverékből. Ez a tanulmány tehát azt mutatja, hogy ez a két anyag, amely nem elegyedik magasabb hőmérsékleteken, elegyedik alacsonyabb hőmérsékleteken, a Lám folyékony kristályfázisban. Még alacsonyabb hőmérsékleteken várható, hogy a kristályfázis kiválik a Lám fázisból, és a vegyületek ismét nem elegyednek.

Ezek a tanulmányok tehát azt sugalmazzák, hogy a DHTDMAMS és PEG-400 jó diszperzióinak a készítésére vízben az előkeveréket, amit vizzel hígítottunk, abban a közepes hőmérséklet-tartományban kell tartani, amelynél a vegyületek elegyednek.

A DHTDMAC és PEG-400 keverékei

Ennek a két anyagnak a fázistanulmányai - a fokozatos higitási módszert alkalmazva - azt mutatják, hogy fizikai viselkedésük jelentősen eltér a DHTDMAMS-étól. Folyékony kristályfázist nem találunk. Ezek a vegyületek mint folyékony oldatok széles hőmérséklet-tartományban elegyednek, ami jelzi, hogy ezekből a keverékekből hasonló hőmérséklet-tartományokban diszperziók készíthetők. Az elegyedésnek felső hőmérséklethatára nincsen.

A diszperziók elkészítése

A fenti anyagok bármelyikének diszperzióit el22 készíthetjük úgy, hogy egy olyan hőmérsékleten tartott előkeveréket, amelynél a polihidroxi-vegyület és a kvaterner ammóniumsó elegyedik, vízzel hígítunk. Nem sokat számit, hogy a két vegyület mint folyékony kristályfázis /mint a DHTDMAMS esetében/ vagy mint folyékony fázis /mint a DHTDMAC esetében/ elegyedik. Sem a DHTDMAMS, sem a DHTDMAC nem oldódik vízben, igy bármely szilárd fázis hígításakor vízzel a kvaterner ammóniumvegyület kis szemcsék alakjában kiválik. A kvaterner ammóniumvegyületek mind kiválnak magasabb hőmérsékleten mint folyékony kristályfázisok hig vizes oldatokból, tekintet nélkül arra, hogy a száraz oldat folyadék vagy folyékony kristályos. A polihidroxi-vegyület vízben minden arányban oldódik, igy ez nem válik ki.

A krio-elektronmikroszkópia kimutatja, hogy a diszperzióban jelenlévő szemcsék körülbelül 0,1-1,0 mikrométer nagyságúak, és szerkezetük igen változó. Némelyek lapok /görbültek vagy laposak/, mig mások zárt vezikulák. Valamennyi részecskének a membránjai kettősrétegüek molekuláris dimenziókban, ahol a fejcsoportok a viz felé irányul nak, a hátsó részek pedig együtt vannak. Feltételezhetően a PEG ezekhez a részecskékhez kapcsolódik. Az ily módon készített diszperziókat használva a papírhoz, az eredmény az, hogy a kvaterner ammóniumion a papírhoz kapcsolódik, erősen elősegíti a polihidroxi-vegyület felszívódását a papírra, és biztosítja a puhaság kívánt módosítását a nedvesedő képesség megtartásával.

• · • · ·

- 23 ···

A diszperziók, állapota

Ha a fent említett diszperziókat lehűtjük, akkor előfordulhat az anyag részleges kikristályosodása a kolloid szemcsékben. Valószínű azonban, hogy az egyensúlyi állapot elérése hosszú időt /esetleg hónapokat/ vesz igénybe, s igy a membránok azokban a szemcsékben, amelyek a papírral kölcsönhatásba lépnek, rendezetlen állapotban vannak.

Valószínű, hogy a DHTDMAMS-ot és PEG-t tartalmazó vezikulák széttörnek, amikor a rostos cellulózanyagot megszáritjuk. Ha egyszer a vezikula széttörött, akkor a PEG komponens legnagyobb része behatolhat a cellulózrostok belsejébe, ahol a rost flexibilitását javítja. Lényeges, hogy a PEG egy része visszamarad a rost felületén, ahol a cellulózrostok felszívási sebességét fokozza. Ionos kölcsönhatások következtében a DHTDMAMS komponens legnagyobb része a cellulózrost felületén marad, ahol a papírtermék felületi érzetét és puhaságát javítja.

Nedves szilárdságot adó kötőanyagok

A találmány szerinti papírtermékek alapvető komponensként körülbelül 0,03 - körülbelül 3,0 tömeg%, előnyösen körülbelül 0,01 - körülbelül 1,0 tömeg% permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagot tartalmaznak .

A. Permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagok

A permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagokat a vegyszerek következő csoportjából választjuk ki: poliamid-epiklórhidrin, poliakrilamidok, sztirol-butadién latexek, oldhatatlanná tett polivinil alkohol, karbamid-formaldehid, polietilénimin, kitozán polimerek vagy ezek keverékei. A permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagok előnyösen poliamid-epiklórhidrin gyanták, poliakrilamid gyanták vagy ezek keverékei. A permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagok úgy hatnak, hogy csökkentik a foszlást, és ellensúlyozzák a szakítószilárdságnak a kémiai lágyító készítményektől származó esetleges csökkenését.

A poliamid-epiklórhidrin gyanták kationos, nedves szilárdságot adó gyanták, amelyeket kiváltképpen hasznosnak találtunk. Az ilyen gyanták megfelelő típusait a 3 700 623 és 3 772 076 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A használható poliamid-epiklórhidrin gyanták egy kereskedelmi forrása a Hercules, Inc. of Wilmington, Delaware, amely egy ilyen gyantát a Kymene^^ 557H márkanéven forgalmaz.

Úgy találtuk, hogy a poliakrilamid gyanták ugyan csak használhatók mint nedves szilárdságot adó gyanták. Ezeket a gyantákat a 3 556 932 és 3 556 933 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A poliakrilamid gyanták egy kereskedelmi forrása az American Cyanamid Co. of Stanford, Connecticut, amely egy ilyen gyantát Parez 631NC márkanéven forgalmaz.

A találmány szerinti eljárásban alkalmazható • ·

- 25 egyéb vizoldható kationos gyanták a karbamid-formaldehid és melamin-formaldehid gyanták. Ezeknek a polifunkciós gyantáknak a legszokásosabb funkciós csoportjai a nitrogéntartalmú csoportok, igy az aminocsoportok és a nitrogénatomhoz kapcsolódó metilolcsoportok. A találmány szerinti eljárásban használhatók a polietilénimin tipusu gyanták is.

B. Időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagok

Ha időszakos nedves szilárdságra van szükség, akkor a kötőanyagok az alábbi keményítő alapú, időszakos nedves szilárdságot adó gyanták csoportjából választható ki: kationos dialdehid-keményitö alapú gyanták /igy a Caldas, a Japan Cáriét cég gyártmánya vagy a Cobond 1000, amit a National Starch forgalmaz/; dialdehid-keményitö; és/vagy a 4 981 557 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett gyanták.

Száraz szilárdságot adó kötőanyagok

A találmány szerinti papírtermékek alapvető komponensként körülbelül 0,01 - körülbelül 3,0 tömeg%, előnyösen körülbelül 0,01 - körülbelül 1,0 tömeg% száraz szilárdságot adó kötőanyagot tartalmaznak, ami az anyagok következő csoportjából választható ki: poliakrilamid /igy a Cypro 514 és Accostrength 711 kombinációja, az American Cyanamid of Wayne, N.J. cég terméke/; keményítő /igy a Redibond 5320 és 2005, amelyek a National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey cég termékei/; polivinilalkohol /igy az Airvol 540, az Air Products Inc.

I

- 26 of Allentown, PA cég gyártmánya/; guargumi és szentjánoskenyérgumi; és/vagy karboximetil-cellulóz /igy a CMC, a Hercules, Inc. of Wilmington, DE cégtől/. A száraz szilárdságot adó kötőanyagokat előnyösen a karboximetil-cellulóz gyanták, a nem módosított keményítő alapú gyanták vagy ezek keverékei közül választjuk ki. A száraz szilárdságot adó kötőanyagok úgy hatnak, hogy csökkentik a foszlást és ellensúlyozzák a szakítószilárdságnak a kémiai lágyító készítmény által esetleg okozott csökkenését.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatában megfelelő keményítőt a vizoldhatóság és hidrofilitás jellemzi. Megfelelő keményítő anyagok például a kukoricakeményitő és a burgonyakeményitő, de ezekkel nem kívánjuk korlátozni a megfelelő keményítő anyagok körét; továbbá igen előnyös a viaszos kukoricakeményitő, ami az iparban amióka keményítő néven ismeretes. Az amióka keményítő a közönséges kukoricakeményitőtől abban különbözik, hogy teljes egészében amilopektin, mig a közönséges kukoricakeményitő amilopektint és amilózt is tartalmaz. Az amióka keményítő különböző egyedülálló tulajdonságait a szakirodalom ismertette ^Amioca - The Starch from Waxy Corn, H.H. Schopmeyer,

Food Industries, December 1945, pp. 106-108 /Vol. pp. 1476-1478/J. A keményítő lehet granulált vagy diszpergált formájú, de a granulált forma előnyösebb. A keményítőt célszerűen eléggé megfőzzük, ahhoz, hogy a granulátumok duzzadását megindítsuk. Előnyösebben, a keményítő granulátumokat főzéssel megduzzasztjuk éppen addig a pontig, mielőtt

- 27 .· 1*·. .· • · ·· «· · · · a keményítő-granulátum diszpergálódna. Az ilyen erősen megduzzadt keményítő granulátumokat teljesen megfőzöttnek nevezzük. A feltételek a diszperzióhoz általában változhatnak, a keményítő-granulátumok méretétől, a granulátumok kristályosságának fokától és a jelenlévő amilóztól függően. Teljesen megfőzött amióka keményítőt előállíthatunk például úgy, hogy a keményítő granulátumok körülbelül négyszeres sűrűségű vizes szuszpenzióját körülbelül 88°C-ra felmelegitjük körülbelül 30 - körülbelül 40 percre. Más, használható keményítő anyagok például a módosított kationos keményítők, igy azok, amelyek úgy vannak módosítva, hogy nitrogéntartalmú csoportokat, igy aminocsoportokat vagy nitrogénatomhoz kapcsolódó metilolcsoportokat tartalmaznak, ezek a National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey cég termékei. Az ilyen módosított keményítő anyagokat mint rostpép-adalékokat elsősorban a nedves és/vagy száraz szilárdság növelésére használjuk. Megfontolva azt, hogy az ilyen módosított keményítő anyagok költségesebbek, mint a nem módosított keményítők, utóbbiak általában előnyösebbek.

Az alkalmazás módjai ugyanazok, mint amelyeket más kémiai adalékok bevitelével kapcsolatban ismertettünk, igy előnyösen a nedves szakaszban való bevitel, a permetezés és kevésbé előnyösen a nyomtatás. A kötőanyag a selyemkrepp papírszalaghoz alkalmazható magában, a kémiai lágyító készítménnyel egyszerre, ez előtt vagy ez után. A papirivhez permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot és • · • ·

- 28 ··!

száraz szilárdságot adó kötőanyag kombinációjának, előnyösen egy permanens nedves szilárdságot adó gyanta, igy Kymene^ 557H és egy száraz szilárdságot adó gyanta, igy karboximetil-cellulóz kombinációjának legalább hatásos mennyiségét adjuk, igy a foszlás csökken, és egyidejűleg nő a szilárdság szárítás után, egy kötőanyaggal nem kezelt, de máskülönben azonos papirivhez hasonlítva. A megszáritott ívben előnyösen körülbelül 0,01% - körülbelül 3,0% kötőanyag marad vissza a száraz rost tömegére számítva; és előnyösebben körülbelül 0,1% - körülbelül 1,0% kötőanyag marad vissza.

A találmány szerinti eljárásban a második művelet az egyrétegű vagy többrétegű papírgyártási rostpép rétegzése egy perforált felületre, adalékokként a fentiekben ismertetett kémiai lágyító készítményt és kötőanyagokat használva, és a harmadik művelet a víz eltávolítása az igy rétegzett rostpépből. Az eljárások és a berendezés, amelyek a két művelet elvégzéséhez használhatók, a papírgyártásban jártas szakember előtt jól ismertek. Az előnyös találmány szerinti többrétegű selyemkrepp papírtermékek körülbelül 0,01 - körülbelül 3,0 tömeg%, előnyösebben körülbelül 0,1-1,0 tömeg% fenti kémiai lágyító készítményt és kötőanyagokat tartalmaznak a száraz rostra számítva. Az előállított egyrétegű vagy többrétegű selyemkrepp-papirszalagokat egyesítve egy vagy több más selyemkrepp-papirszalaggal, több rétegből álló selyemkrepp papirt állítunk elő.

A jelen találmány használható többrétegű selyem• · • ♦ * ·' ···· ·· «···

- 29 ··«« ··· krepp arctörlő papírok előállítására általában, beleértve - de ezekre nem korlátozva - a hagyományosan nemezzel préselt többrétegű selyemkrepp-papirokat, a nagy fajlagos térfogatú mintásán tömörített többrétegű arctörlo papírokat, és a nagy fajlagos térfogatú, nem préselt, többrétegű arctörlo papírokat. Az ezekből készített többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek lehetnek egyszer rétegzett vagy többször rétegzett szerkezetűek. Rétegzett papírszalagokból készített selyemkrepp-szerkezeteket ismertet a 3 994 771 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Egy nedvesen rétegzett, összetett, puha, kis sűrűségű és szivóképes papirszerkezetet általában két vagy több rostpép-rétegből állítunk elő, amelyek előnyösen különböző tipusu rostokat tartalmaznak. A rétegeket előnyösen a híg rostszuszpenziók külön áramainak a rétegzésével képezzük, a rostok általában viszonylag hosszú puhafa .rostok és viszonylag rövid keményfa rostok, amelyeket a többrétegű selyemkrepp-papirok gyártásához használnak, a rétegzést egy vagy több végtelen perforált szitán végezve. Ha az egyes rétegeket kezdetben külön szitákon képeztük, akkor ezt követően a rétegeket egyesítjük /még nedves állapotban/, s igy képezzük a rétegzett, összetett papírszalagot. Ezután a rétegzett papírszalagot egy hálószerű száritó/nyomtató szita felületéhez illesztjük, a papírszalagra folyadéknyomást gyakorolva, majd a papírszalagot ezen a szitán termikusán előszáritjuk, ez része a kis sűrűségű papir gyártási eljárásának. A rétegelt papírszalag lehet a rosttipus szerint rétegezve vagy az egyes rétegek rosttartalma lényegileg azonos lehet. A több- 30 ·· ·· ·· ·· ···· • · · ···· · • ··· · ··· · • · · · « · ···· ·· ···· ·· · rétegű selyemkrepp-papir négyzetmétertömege előnyösen g/m es körülbelül 65 g/m között van, es sűrűségé körülbelül 0,<í0 g/ml vagy ennél kisebb. A négyzetméter2 tömeg előnyösen körülbelül 35 g/m vagy énnél kisebb; es a sűrűség körülbelül 0,30 g/ml vagy ennél kisebb. A sűrűség a legelőnyösebben 0,04 g/ml és körülbelül 0,20 g/ml között van.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös kivitelezésénél a selyemkrepp-szerkezeteket többrétegű papírszalagokból készítjük, ahogyan azt a 4 300 981 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette. A fenti leírás szerint az ilyen papirok szubjektiven észlelhető nagyfokú puhasággal rendelkeznek, mivel többrétegüek; felületi rétegük legalább körülbelül 60%, előnyösen körülbelül 85% vagy ennél több rövid, keményfárostót tartalmaz; a felületi réteg HTR /Humán Texture Response/-indexe körülbelül 1,0 vagy ennél kisebb, előnyösebben körülbelül 0,7 vagy ennél kisebb, a legelőnyösebben körülbelül 0,1 vagy ennél kisebb; a felületi réteg FFE /Free Fiber End/-indexe körülbelül 60 vagy ennél több, előnyösen körülbelül 90 vagy ennél több. Az eljárás ilyen papirok előállítására magába foglalja azt a műveletet, hogy a felületi rétegüket meghatározó rövid, keményfarostok közül elegendő rostközi kötést eltörünk, s igy elegendő szabad végrészt biztosítunk ahhoz, hogy a selyemkrepp-papir felületi rétegének szükséges FFE-indexét elérjük. A kötéseknek ezt a széttörését úgy érjük el, hogy a selyemkrepp-papirt szárazon kreppeljük egy

- 31 ···· kreppelo felületről, amelyhez a felületi réteget /a rövid rostokból álló réteget/ ragasztással odaerősítettük, és a kreppelést legalább körülbelül 80%-os, előnyösen legalább körülbelül 95%-os sűrűségnél /szárazságnál/ végezzük. Az ilyen selyemkrepp papírokat készíthetjük hagyományos nemezek vagy perforált átvivő sziták alkalmazásával. Ezek a selyemkrepp-papirok lehetnek - de nem szükségszerűen viszonylag nagy térfogatsürüségüek.

A többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékekben az egyes laprétegek előnyösen legalább két egymásra helyezett réteget tartalmaznak, egy belső réteget, és a belső réteggel érintkező külső réteget. A külső rétegek elsődleges rostos komponense előnyösen körülbelül 60 tömeg% vagy ennél több viszonylag rövid papírgyártási rost, amelyek átlagos hossza körülbelül 0,2 mm és körülbelül 1,5 mm között van. Ezek a rövid papírgyártási rostok tipikusan keményfa rostok, előnyösen eukaliptusz rostok. Kivánt esetben nem költséges rövid rostok, igy szulfitrostok, termomechanikai cellulózrostok, kémiailag módosított termomechanikai cellulózrostok /CTMP/, újra feldolgozott rostok és ezek keverékei is használhatók a külső rétegekben vagy kivánt esetben keverhetők a belső rétegbe. A belső réteg elsődleges rostos komponensként előnyösen körülbelül 60 tömeg% vagy ennél több viszonylag hosszú papírgyártási rostot tartalmaz, amelyek átlagos rosthossza legalább 2,0 mm. Ezek a hosszú papírgyártási rostok tipikusan puhafa rostok, előnyösen északi puhafa kraft-rostok.

• · · • ··· • · *· ·· ···· • · · · • ·»· · • · ·

- 32 A találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli módja szerint többrétegű selyemkrepp arctörlő papírterméket képezünk úgy, hogy legalább két többrétegű arctörlő selyemkrepp-papirszalagot helyezünk egymás mellé. így például két-két réteget tartalmazó két laprétegből álló selyemkrepp-papirterméket készíthetünk úgy, hogy egy első kétrétegű selyemkrepp-papirszalagot és egy második kétrétegű selyemkrepp-papirszalagot helyezünk egymás mellé. Ebben a példában mindegyik lapréteg kétrétegű papiriv, amely egy belső réteget és egy külső réteget tartalmaz. A külső réteg előnyösen rövid, keményfa-rostokat, és a belső réteg előnyösen hosszú, puhafa-rostokat tartalmaz. A két lapréteget oly módon egyesitjük, hogy mindegyik lapréteg külső rétegeiben lévő rövid keményfa rostok kifelé nézzenek, és a hosszú puhafa rostokat tartalmazó belső rétegek befelé nézzenek.

Más szavakkal, mindegyik lapréteg külső rétege képezi a többrétegű arctörlő papír egyik kifelé forduló felületét, és mindegyik lapréteg belső rétege az arctörlő papír belseje felé fordul.

Az 1. ábra egy találmány szerinti két-két rétegből álló két laprétegü selyemkrepp arctörlő vázlatos keresztmetszeti nézete. Az 1. ábrán látható a két-két rétegből álló két laprétegü 20 papírszalag, amely a két 15 lapréteget tartalmazza egymás mellé helyezve. Mindegyik 15 lapréteg tartalmaz egy 19 belső réteget és egy 18 külső réteget. A 18 külső rétegek elsődlegesen a 16 rövid papírgyártási rostokból állnak, mig a 19 belső rétegek elsődlegesen ·· ····

- 33 a 17 hosszú papírgyártási rostokat tartalmazzák.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös kiviteli módjánál többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékeket képezünk úgy, hogy három egyrétegű selyemkrepp-papirszalagot helyezünk egymás mellé. Ebben a példában minden egyes réteg puhafa vagy keményfa rostokból készült egyrétegű papiriv. A külső rétegek tartalmazzák előnyösen a rövid, keményfa rostokat és a belső réteg tartalmazza előnyösen a hosszú puhafa rostokat. A három réteget úgy egyesítjük, hogy a rövid keményfarostok nézzenek kifelé.

A 2. ábra egy találmány szerinti háromszor egy rétegű selyemkrepp arctörlő vázlatos keresztmetszeti nézete. A 2. ábrán látható a három rétegből álló 10 lapréteg, amely a három réteget egymás mellé helyezve tartalmazza. A két 11 külső réteg elsődlegesen a 16 rövid papírgyártási rostokból áll, mig a 12 belső réteg elsődlegesen a 17 hosszú papírgyártási rostokból áll. Ennek a kivitelezésnek egy változatában /nem látható/ mindkét külső réteg két egymás mellé helyezett rétegből állhat.

A fenti leírásból nem kell arra következtetni, hogy a jelen találmányt korlátozzuk a három rétegből álló egy laprétegü vagy két-két rétegből álló két laprétegü stb. selyemkrepp papírtermékekre. Valamennyi selyemkrepp papírtermék, amely két vagy több laprétegből áll, ahol mindegyik lapréteg egy vagy több réteget tartalmaz, kifejezetten a találmány tárgyához tartozik.

A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi·· • » • « ··«

- 34 -vegyület legnagyobb részét a találmány szerinti többrétegű arctörlö papírtermék külső rétegeinek legalább egyike /vagy az egyberétegzett három elemi réteg közül a külső rétegek/ tartalmazzák. Még előnyösebben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület legnagyobb részét a két külső réteg tartalmazza /vagy az egyberétegzett három elemi réteg közül a külső rétegek/. Azt találtuk, hogy a kémiai lágyító készítmény akkor a leghatásosabb, ha azt a selyemkrepp papírtermék külső rétegeihez vagy laprétegeihez adjuk. Ezekben a kvaterner vegyület és a polihidroxi-vegyület keveréke úgy hat, hogy fokozza a találmány szerinti többrétegű selyemkrepp papírtermékeknek mind a puhaságát, mind a felszívóképességét. Az 1. és 2. ábrára hivatkozva, a kémiai lágyító készítményt, amely a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület keverékét tartalmazza, vázlatosan a 14 sötét pontok jelzik. Az 1. és 2. ábráról látható, hogy a 14 kémiai lágyító készítmény legnagyobb részét a 18, illetve 11 külső rétegek tartalmazzák.

Azt is tapasztaltuk azonban, hogy a többrétegű selyemkrepp papírtermékek foszlási ellenállása csökken, ha a kvaterner ammóniumvegyületet és a polihidroxi-vegyületet bekeverjük. Ezért a foszlás csökkentésére és a szakítószilárdság növelésére kötőanyagokat használunk. A kötőanyagokat előnyösen a találmány szerinti többrétegű arctörlő selyemkrepp papírtermékek belső rétege /vagy a három rétegből álló termék belső rétege/ tartalmazza és legalább egy külső rétege /vagy a háromrétegű termék külső rétegei/.

»* ···· » · · *·» ·

Még előnyösebben a kötőanyagok legnagyobb részét a találmány szerinti többrétegű selyemkrepp papírtermékek belső rétegei /vagy a háromrétegű termék belső rétege/ tartalmazzák. Az 1. és 2. ábrára hivatkozva, a permanens és/vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagokat vázlatosan a 13 üres körök jelzik, a száraz szilárdságot adó kötőanyagokat pedig a 21 kereszttel ellátott körök. Az 1. és 2. ábráról látható, hogy a 13 és 21 kötőanyagok legnagyobb részét a 19 belső rétegek, illetve a 12 belső réteg tartalmazza .

A kvaterner ammóniumvegyületet és a polihidroxi-vegyületet tartalmazó kémiai lágyító készítmény és a kötőanyagok kombinációja kiváló puhasággal,felszívóképességgel és foszlási ellenállással rendelkező selyemkrepp papírtermékeket eredményez. Növeli a hatásosságot, ha a kémiai lágyító készítmény legnagyobb részét szelektíven adjuk a selyemkrepp-papir külső rétegeihez. A kötőanyagokat általában az egész papiriven át diszpergáljuk a foszlás csökkentésére. A kémiai lágyító készítményekhez hasonlóan azonban a kötőanyagokat is szelektíven alkalmazhatjuk ott, ahol a legnagyobb szükség van rá.

A hagyományosan préselt többrétegű selyemkrepp-papirok és az eljárások ilyen papírok előállítására a szakterületen ismeretesek. Az ilyen papírokat általában úgy állítjuk elő, hogy papírgyártási rostpépet perforált lapképző szitára rétegzünk. Erre a lapképző szitára a szakmában gyakran mint Fourdrinier szitára hivatkozunk. Ha egyszer a «· ·· • * ·

V ··· • 4 ···· ··

- 36 rostpépet a lapképző szitára lerétegeztük, akkor azt már papírszalagnak nevezzük. A papírszalagot víztelenítjük, úgy, hogy víztelenítő nemezre visszük, a papírszalagot préseljük és magasabb hőmérsékleten szárítjuk. A speciális eljárások és a tipikus berendezés papírszalagok előállítására a most ismertetett eljárással a szakember részére jól ismertek. Egy tipikus eljárásban kis sűrűségű cellulózrostpépet készítünk nagynyomású felfutószekrényben. A felfutószekrénynek van egy nyilása, ezen keresztül jut a cellulózrostpép vékony rétege a Fourdrinier szitára és ott nedves papírszalagot képez. Ezután a papírszalagot általában körülbelül 7% - körülbelül 25% /a papírszalag teljes tömegére/ rostsürüségre víztelenítjük vákuum víztelenítéssel, és préselési műveletekkel tovább víztelenítjük, amikor a papírszalagot ellentétes mechanikai tagok, például hengeres görgők által kifejtett nyomásnak vetjük alá.

A víztelenített papírszalagot ezután tovább préseljük, miközben az halad, és egy áramlásos dobszáritó berendezéssel, amit a szakmában Yankee szárítónak ismernek, szárítjuk. A Yankee száritón nyomást fejthetünk ki mechanikai eszközökkel, igy egy szembenálló hengeres dobot szorítva a papírszalag ellenében. Vákuumot szintén alkalmazhatunk a papírszalaghoz, amint azt a Yankee száritó felületéhez préseljük. Több Yankee szárítót is használhatunk, ezáltal további nyomás keletkezik adott esetben a dobok között. Az előállított többrétegű selyemkrepp-papirszerkezetekre a továbbiakban mint hagyományos, préselt, többrétegű selyemkrepp-papirszerkezetekre hivatkozunk. Ezek az ivek ·· ····

J .··. .·· . ··« • · β ···· ·· ·· ·· ···· ♦ · , · · « ♦·· » össze vannak nyomva, mivel a papírszalagot jelentős mechanikai nyomóerőknek vetjük alá, miközben a rostok még nedvesek, és azután összenyomott állapotban szárítjuk.

A mintásán tömörített többrétegű selyemkrepp-papirokat az jellemzi, hogy van egy viszonylag kis rostsürüségü, nagy fajlagos térfogatú zónájuk és egy viszonylag nagy rostsürüségü tömöritett zónákból álló mintázatuk. A nagy fajlagos térfogatú zónákat nevezik párnás /pillow/ régióknak. A tömörített zónák a szitacsomók /knuckles/ régiói. A tömörített zónák elkülönítve foglalhatnak helyet a nagy fajlagos térfogatú mezőben vagy a nagy fajlagos térfogatú mezőben egymással részben vagy teljesen össze lehetnek kötve. Előnyős eljárásokat ismertet a mintásán tömörített selyemkrepp-papirszalagok előállítására a 3 301 746, 3 974 025, 4 191 609 és 4 637 859 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A mintásán tömörített papírszalagokat általában előnyösen úgy állítjuk elő, hogy a papírgyártási rostpépet perforált lapképző szitára, igy Fourdrinier szitára rétegezzük, igy nedves papírszalagot képezünk, majd a papírszalagot egy mintás elrendezésű hordozó mellé helyezzük.

A papírszalagot a mintás hordozó ellenébe préseljük, igy a papírszalagban tömöritett zónák képződnek azokon a részeken, amelyek helyileg megfelelnek a mintás hordozó és a nedves papírszalag közötti érintkezési pontoknak. A papírszalag többi része, amely ez alatt a művelet alatt nem nyomódott össze, a nagy fajlagos térfogatú mező. Ez a nagy fajlagos térfogatú mező tovább lazítható hidrosztatikai nyomás alkalmazásával, igy egy vákuum tipusu eszközzel vagy egy átfuvató szárítóval. A papírszalagot víztelenítjük, és adott esetben eloszáritjuk, oly módon, hogy a nagy fajlagos térfogatú mező összenyomását lényegileg elkerüljük.

Ezt előnyösen hidrosztatikai nyomással végezzük, igy egy vákuum tipusu eszközzel vagy átfuvató száritóval, vagy a papírszalagot egy mintás hordozó ellenében mechanikailag préselve, úgy, hogy a nagy fajlagos térfogatú zónát ne nyomjuk össze. A víztelenítés, az esetleges elöszáritás és a tömörített zónák képzésének műveleteit összevonhatjuk vagy részben összevonhatjuk, igy csökkentve az elvégzett eljá rási műveletek összes számát. A tömörített zónák képzése, a víztelenítés és az esetleges elöszáritás után a papírszalagot tökéletesen megszáritjuk, előnyösen ugyancsak elkerülve a mechanikai préselést. A többrétegű selyemkrepp-papir felületének előnyösen körülbelül 8 - körülbelül 55%-a tartalmaz tömörített szitacsomókat, amelyek relativ sűrűsége legalább 125%-a a nagy fajlagos térfogatú mező sűrűségének.

A mintás elrendezésű hordozó előnyösen egy nyomtató átvivő szita, a szitacsomók mintás elhelyezkedésével, ami úgy hat mint a mintás hordozó, amely elősegíti a tömörített zónák kialakítását nyomás alkalmazásával. A szitacsomók mintája képezi az említett hordozó mintás elrendezését. Nyomtató átvivő szitákat ismertet a 3 301 746,

321 068, 3 974 025, 3 573 164, 3 473 576, 4 239 065 és

528 239 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás .

···· • · · ·

- 39 • · • · ·· ·

A rostpépből először előnyösen nedves papírszalagot képezünk egy perforált lapképző szitán, igy egy Fourdrinier szitán. A papírszalagot víztelenítjük és átvisszük egy nyomtató szitára. Úgy is eljárhatunk, hogy a rostpépet kezdetben egy perforált hordozóra rétegezzük, ami szintén úgy működik, mint egy nyomtató szita. A kialakított nedves papírszalagot víztelenítjük és előnyösen termikusán előszáritjuk, körülbelül 40% és körülbelül 80% közötti rostsürüségre. A víztelenítést végezhetjük szívószekrényekkel vagy más vákuum-eszközökkel vagy átfuvató szárítókkal. A nyomtató szita szitacsomó-lenyomata belenyomódik a papírszalagba, amint ezt a fentiekben ismertettük, még mielőtt a papírszalagot tökéletesen megszáritanánk.

Egy módszer ennek elvégzésére mechanikai préselés alkalmazása. Ezt végezhetjük például úgy, hogy a nyomtató szitával felszerelt szőritóhengert a száritó dob, igy a Yankee száritó felülete ellenében préseljük, miközben a papírszalag a szoritóhenger és a dobszáritó között foglal helyet.

A papírszalagot előnyösen még az előtt préseljük a nyomtató szita ellenében, mielőtt azt tökéletesen megszáritanánk hidrosztatikus nyomás alkalmazásával, egy vákuum-eszközzel, igy szivószekrénnyel vagy átfuvató száritóval. Hidrosztatikai nyomás alkalmazható tömörített zónák nyomásának az előidézésére a kezdeti víztelenítés alatt, egy ezt követő, külön eljárási műveletben vagy ezek kombinálásával.

Nem préselt, nem mintásán tömöritett többrétegű selyemkrepp-papirszerkezeteket ismertet a 3 812 000 és 4 208 459 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi • · • · • · · ·

- 40 leírás. A nem préselt, nem mintásán tömörített selyemkrepp-papirszerkezeteket általában úgy állítjuk elő, hogy a papírgyártási rostpépet perforált lapképzö szitára, igy Fourdrinier szitára rétegezzük, igy képezzük a nedves papírszalagot, a papírszalagból a vizet kivonjuk, és a maradék vizet mechanikai nyomás nélkül eltávolítjuk, amíg a papírszalag rostsürüsége legalább 80%-ot ér el, majd a papírszalagot kreppeljük. A papírszalagból a vizet vákuum víztelenítéssel és termikus utón szárítva távolitjuk el. Az ily módon kapott szerkezet puha, de gyenge, nagy fajlagos térfogatú ív, amely viszonylag nem összenyomott rostokból áll. Kreppelés előtt a papírszalag részeihez előnyösen kötőanyagot adunk.

A találmány szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermékek használhatók mindenhol, ahol puha, szivóképes, többrétegű arctörlő papírtermékekre van szükség. A találmány szerinti többrétegű selyemkrepp papírtermékek kiváltképpen előnyösen alkalmazhatók mint selyemkrepp toalettpapírok és arctörlő papírok.

A molekulatömeg méghatározása

A. Bevezetés

A polimer anyagok alapvető megkülönböztető jellemzője a molekulanagyságuk. Azok a tulajdonságok, amelyek lehetővé tették, hogy a polimereket változatos alkalmazásokban használjuk fel, majdnem kizárólag makromolekuláris természetükből erednek. Ezeknek az anyagoknak teljes jellemzése céljából lényeges, hogy legyenek mód« · · · ί

- 41 szereink a molekulatömegük és molekulatömeg-eloszlásuk definiálására és meghatározására. Helyesebb, ha a relatív molekulatömeg kifejezést használjuk a molekulatömeg helyett, bár ez utóbbit általánosabban használják a polimer technológiában. Nem mindig praktikus meghatározni a molekulatömeg-eloszlásokat. Egyre nagyobb teret nyer viszont a kromatográfiás eljárások alkalmazása. A molekulanagyságot inkább a molekulatömeg átlagokkal fejezzük ki.

B. Molekulatömeg átlagok

Ha feltételezünk egy egyszerű molekulatömeg-eloszlást, amely az M^ relatív molekulatömeggel rendelkező molekulák tömegrészét képviseli, definiálhatunk néhány hasznos átlagértéket. Az átlagolást az M^ speciális nagyságú molekulák száma /N^/ alapján végezve, az átlagos molekulatömeg-számot kapjuk:

£ N.M.

*- ι 1 n = N_±

Ennek a definíciónak fontos következménye, hogy az átlagos molekulatömeg-szám gramokban megadja a molekulák Avogadro számát. A molekulatömegnek ez a definíciója a monodiszperz molekulafajtákra vonatkozik, vagyis ilyenkor a molekulák azonos molekulatömegüek. Nagyobb jelentőségű az a felismerés, hogy ha egy polidiszperz polimer adott tömegében valamely módon mehgatározható a molekulák száma, akkor n könnyen kiszámítható. Ez az alapja a kolligativ sajátság méréseinek.

·· · ·

- 42 Egy adott tömeg molekuláinak tömegrészei alapján végezve az átlagolást, ez a súlyozott molekulatömeg átlagok definíciójához vezet.

s W.Ν. < N.M.

1 ^11

W = - = é. w_± £ N_iM_i w sokkal használhatóbb polimer molekulatömegek kifejezésére mint n, mivel pontosabban tükröz bizonyos tulajdonságokat, igy az olvadék-viszkozitást és a polimerek mechanikai tulajdonságait, és ezért használjuk a jelen találmányban.

Analitikai és vizsgálati eljárások

Az eljárásban alkalmazott vagy a többrétegű selyemkrepp arctörlö papírtermékeken visszatartott vegyszerek mennyiségi analízise a szakterületen elfogadott bármely módszerrel elvégezhető.

A. A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület mennyiségi analízise

A többrétegű selyemkrepp arctörlő papír által visszatartott kvaterner ammóniumvegyület, igy a di/hidrogénezett/ faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DHTDMAMS/ mennyiségét meghatározhatjuk például úgy, hogy a DHTDMAMS-ot egy szerves oldószerrel extraháljuk, majd dimidium-bromid indikátort használva az extraktumot anionos/kationos titrálásnak vetjük elá. A polihidroxi-vegyület, igy a PEG-400 mennyiségét meghatározhatjuk úgy, hogy vizes oldószerrel, ·· · · • ·

- 43 igy vizzel extraháljuk, majd az extraktumban a PEG-400 mennyiségét gázkromatográfiás eljárással meghatározzuk.

Ezek a módszerek csupán példaszerüek, és nem zárják ki más módszerek alkalmazását, amelyek a többrétegű selyemkrepp arctörlő papirok által visszatartott speciális komponensek mennyiségeinek a meghatározására használhatók.

B. Hidrofilitás /felszívóképesség/

A többrétegű selyemkrepp arctörlő papír hidrofilitása a papírnak általánosságban arra a hajlamára utal, hogy a papír vízzel nedvesedik. A többrétegű selyemkrepp arctörlő papir hidrofilitása némileg kifejezhető mennyiségileg, ha meghatározzuk azt az időtartamot, ami szükséges ahhoz, hogy a száraz többrétegű selyemkrepp arctörlő papir vizzel tökéletesen átnedvesedjék. Ezt az időtartamot nedvesedés! időnek nevezzük. Abból a célból, hogy a nedvesedés! időre megfelelő és ismételhető tesztet biztosítsunk, a nedvesedés! idő meghatározásokhoz a következő eljárást használhatjuk: először, készítünk a többrétegű selyemkrepp arctörlő papirszerkezetből egy körülbelül 11,1 x 12 cm nagyságú kondicionált egységiv mintát /a papírminták vizsgálatához a környezeti körülmények 23+l°C és 50+2% relatív nedvesség, ahogy azt a TAPPI Method T4O2 előirja/; másodszor, az ivet négy egymás melletti negyedre összehajtjuk, majd körülbelül 1,9 cm - körülbelül 2,5 cm átmérőjű gombóccá összegyűrjük; harmadszor, a gombóccá gyűrt ivet 23+l°C hőmérsékletű desztillált víztömeg felszínére helyezzük és egy ellenőrző órát egyidejűleg megindítunk; negyedszer az • · • · .· I

- 44 órát megállítjuk és leolvassuk, amikor a gombóccá gyűrt iv nedvesedése befejeződött. A teljes nedvesedést vizuálisan állapítjuk meg.

A találmány szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papirok hidrofilitási tulajdonságai természetesen meghatározhatók közvetlenül a gyártás után. A hidrofóbitásban azonban jelentős növekedés állhat be a többrétegű selyemkrepp-papir gyártását követő első két hét alatt, vagyis miután a papír a gyártást követően két hetet öregedett. Ezért a nedvesedési időket előnyösen a kéthetes periódus végén mérjük meg. A kéthetes öregedési idő végén, szobahőmérsékleten mért nedvesedési időket kéthetes nedvesedési időknek- nevezzük.

C. Sűrűség

A többrétegű selyemkrepp arctörlő papír sűrűsége - ahogy ezt a kifejezést a leírásban használjuk - az átlagos sűrűség, amit úgy számítunk ki, hogy a papír négyzetmétertömegét osztjuk a caliperrel /a megfelelő egység-átalakitásokkal/. A caliper a többrétegű selyemkrepp arctörlő papírnak az a vastagsága, amit akkor kapunk, ha a 2 papirt 15,5 g/cm nyomoterhelesnek vetjük alá.

D. Foszlás

Száraz foszlás

A száraz foszlás mérhető egy Sutherland Rub Tester, egy darab fekete nemez, egy 4 fontos súly és egy

Hunter Color meter alkalmazásával. A sutherland tester motorral működtetett készülék, amely egy mért mintát egy

2— .· :··. · ··· ···· ·· ···· · · ι

- 45 kötött mintához tud ide-oda ütni. A fekete nemezdarabot a fontos súlyhoz erősítjük. A tester a lemért nemezt ezután a helyhez kötött minta felett dörzsöli vagy mozgatja öt ütéssel. A fekete nemez Hunter Color L értékét meghatározzuk dörzsölés előtt és után. A két Hunter Color érték különbsége adja a száraz foszlás mértékét. A száraz foszlás mérésére a szakterületen ismert más eljárások is használhatók .

Nedves foszlás

Selyemkrepp minták nedves foszlási tulajdonságának a mérésére alkalmas eljárást ismertet a 4 950 545 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Az eljárás lényegileg abból áll, hogy egy selyemkrepp mintát két acélhengeren vezetünk át, amelyek közül az egyik részben vízfürdőbe merül. A selyemkrepp mintáról a lefoszlott anyag arra az acélhengerre kerül, amelyet a vízfürdő nedvesít. Az acélhenger folyamatos forgása a lefoszlott anyagot a vízfürdőbe juttatja. A lefoszlott részt elkülönítjük és mérjük ^v.ö. a fenti szabadalmi leírás 5. oszlop, 45. sor - 6. oszlop, 27. sorj . A nedves foszlás mérésére a szakterületen ismert más módszerek is használhatók.

Esetleges komponensek

A papírgyártásban általában használt más vegyszerek is adhatók a fent ismertetett kémiai lágyító készítményhez vagy a papírgyártási rostpéphez, amennyiben ezek nem befolyásolják jelentékenyen és hátrányosan a rostos anyag puhaságát és felszívóképességét, és fokozzák a kémiai • · a · · · • · a aa ·· • a a a • · a· a • · a • a a a a · ·

- 46 lágyitó készítmény hatásait.

így például felületaktív anyagokat használhatunk a találmány szerinti többrétegű selyemkrepp-papirtermékek kezelésére. Ha használunk felületaktiv anyagot, akkor ennek mennyisége előnyösen körülbelül 0,01 - körülbelül 2,0 tömeg% a többrétegű selyemkrepp arctörlő papír száraz rosttömegére számítva. A felületaktiv anyagok előnyösen nyolc vagy több szénatomot tartalmazó alkilláncokkal rendelkeznek. Megfelelő anionos felületaktiv anyagok például a lineáris alkilszulfonátok és alkil-benzolszulfonátok. Nemionos felületaktiv anyagok például az alkilglikozidok, beleértve az alkilglikozid-észtereket, mint amilyen a Crodesta SL-40, a Croda, Inc. /New York, NY/ cég terméke; az alkilglikozid-éterek, ezeket a 4 011 389 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette; az alkil-polietoxilezett-észterek, igy a Pegosperse 200 ML, a Glyco Chemicals, Inc. /Greenwich, CT/ terméke, és az IGEPAL RC-520, amely a Rhone Poulenc Corporation /Cranbury, N.J./ cégnél kapható.

A fent felsorolt esetleges kémiai adalékok csupán példaszerüek, ezek a találmány tárgyát nem korlátozzák.

A találmány szerinti eljárás gyakorlati kivitelezését korlátozó jelleg nélkül az alábbi példákkal illusztráljuk .

12._példa

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, amely di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DHTDMAMS/ és polioxietilénglikol 400

- 47 /PEG-400/ keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítmény előállítására használható.

A kémiai lágyító készítményt a következő eljárással állítjuk elő: 1. DHTDMAMS és PEG-400 ekvivalens tömegét külön-külön bemérjük; 2. a PEG-t körülbelül 88°Cra felmelegitjük; 3. a DHTDMAMS-ot feloldjuk a PEG-ban, igy 88°C-on olvadék-oldatot képezünk; 4. megfelelő keverést alkalmazva, a DHTDMAMS és a PEG homogén keverékét képezzük;

5. a 4. szerinti homogén keveréket lehűtjük szobahőmérsékletre, igy szilárd formájú lesz.

Az 5. szerinti kémiai lágyító készítményt az 1-5. műveletek szerint előre összekeverhetjük egy vegyi berendezésben /például a Witko Company of Dublin, Ohio cég készülékében/, és ezután gazdaságosan szállíthatjuk a kémiai lágyító készítmény végső felhasználóihoz, ahol a kívánt koncentrációra hígítható.

.._Eélda

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, amely di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DHTDMAC/ és polioxietilénglikol 400 /PEG-400/ keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítmény előállítására használható.

A kémiai lágyító készítményt a következő eljárás szerint állítjuk elő: 1. a DHTDMAC és a PEG-400 ekvivalens tömegeit külön-külön bemérjük; 2. a PEG-t körülbelül 88°C-ra felmelegitjük; 3. a DHTDMAC-ot feloldjuk a PEG-ban, s igy 88°C-on olvadék-oldatot képezünk; 4. meg• · • e

- 48 felelő keverést alkalmazva, a DHTDMAC és a PEG homogén keverékét képezzük; 5. a 4. szerinti homogén keveréket szobahőmérsékletre lehűtjük, igy szilárd formájú lesz.

Az 5. szerinti lágyító készítményt a fenti 1-5. műveletek szerint előre összekeverhetjük egy vegyi berendezésben /például a Witco Company of Dublin, Ohio cég készülékében/, és ezután gazdaságosan szállíthatjuk a kémiai lágyító készítmény végső felhasználóihoz, ahol a kivánt koncentrációra hígítható.

3_r_2élda

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, átfuvató szárítást és rétegzéses papírgyártási módszereket használva, puha, szivóképes és a foszlásnak ellenálló többrétegű arctörlő selyemkrepp papír előállítására, a papírt di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfátot /DHTDMAMS/ és polioxietilénglikol 400-at /PEG-400/ tartalmazó kémiai lágyító készítménnyel, permanens nedves szilárdságot adó gyantával és száraz szilárdságot adó gyantával kezelve.

A találmány szerinti eljárás kivitelezéséhez félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk.

Először, az 1. példa szerint elkészítjük a kémiai lágyító készítményt. A DHTDMAMS és a polihidroxi-vegyület. szilárd állapotú homogén előkeverékét körülbelül 88°Con újra felolvasztjuk. A megolvadt keveréket kondicionált víztartályban /a hőmérséklet 66°C/ diszpergáljuk, igy szubmikron vezikula-diszperziót képezünk. A vezikula-disz-

.X

- 49 perzió szemcsenagyságát optikai mikroszkópos eljárást használva határozzuk meg. A szemcsenagyság körülbelül 0,1-1,0 mikron.

Másodszor, hagyományos ujrapépesitőben 3 tömeg%os vizes NSK-szuszpenziót készítünk /NSK = northern softwood kraft pulp = északi puhafa kraft cellulóz/. Az NSK-szuszpenziót kissé finomítjuk és permanens nedves szilárdságot adó gyanta /például Kymene^^ 557H, forgalmazza a Hercules Incorporated of Wilmington, DE/ 2%-os oldatát viszszük be az NSK anyagvezetékébe, a száraz rostokra számítva 0,75 tömeg% arányban. A permanens nedves szilárdságot adó gyanta felszívódását az NSK rostokra papirgépi /in-line/ mixerrel segítjük elő. A száraz szilárdságot adó gyanta /például CMC a Hercules Incorporated of Wilmington, DE cégtől·/ 1%-os oldatát visszük be az NSK anyagvezetékébe a propellerszivattyu előtt, a száraz rostokra 0,2 tömeg% arányban. Az NSK szuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk.

Harmadszor, hagyományos ujrapépesitőben 3 tömeg%os vizes eukaliptusz-rostszuszpenziót készítünk. Az eukaliptusz-szuszpenzió anyagvezetékébe permanens nedves szilárdságot adó gyanta /például Kymene^^ 557H/ 2%-os oldatát visszük be, a száraz rostokra 0,2 tömeg% arányban, majd a CMC 1%-os oldatát, a száraz rostokra 0,05 tömeg% arányban. Az eukaliptusz rostszuszpenzió anyagvezetékébe adjuk a kémiai lágyító készítmény 1%-os oldatát, a papirgépi mixer előtt, a száraz rostokra számítva 0,25 tömeg% arányban. Az eukaliptusz-szuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sürüséI

- 50 • ·· güre hígítjuk.

A külön-külön kezelt rostpépáramokat /1. = = 100% NSK; 2. = 100% eukaliptusz/ a felfutószekrényen keresztül elkülönítve tartjuk és rétegezzük a Fourdrinier szitára, igy két kezdeti papírszalagot képezve, amelyek az NSK és eukaliptusz rostok azonos mennyiségeit tartalmazzák. A víztelenítést a Fourdrinier szitán át végezzük, és terelőlemezzel és szivószekrényekkel segítjük elő. A Fourdrinier szita 5 shed finomságú szaténszövet konfigurációjú, amely egy hüvelyken /2,54 cm/ 110 gépirányu, illetve 95 keresztirányú egyszálas fonalat tartalmaz. A kezdeti nedves papírszalagot a Fourdrinier szitáról körülbelül 15% sűrűséggel az átviteli ponton átvisszük egy fotopolimer szalagra, ami a 4 528 239 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás alapján készült. A 3. ábrára hivatkozva, ez a szalag négyzethüvelykenként 425 különálló 31 terelővezetékkel, a 32 ismétlődő tetszőleges szövetmintával, 35% fotopolimer 33 nyomószegéllyel rendelkezik, és 5 mii a fotopolimer mélysége a 34 szövött, merevítő elem felett. A további viztelenitést vákuummal elősegített vizkivonással végezzük, amig a rostsürüség körülbelül 28% lesz.

A mintás szalagot levegőátfuvatással előszáritjuk körülbelül 65 tömeg% sűrűségre. A papírszalagot ezután egy Yankee száritó felületére ragasztjuk egy rápermetezett kreppelő ragasztóval, amely 0,25%-os vizes polivinilalkoholból áll.

A rostsürüséget körülbelül 96%-ra növeljük, majd a papírszalagot kaparókéssel szárazon kreppeljük. A kaparókés ferde-

szöge körülbelül 25°, és a Yankee száritóhoz viszonyítva úgy helyezkedik el, hogy belépési szöge körülbelül 81°.

A Yankee száritót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 208 méter/perc sebességgel tekercseljük fel.

A papírszalagból kétszer .kétrétegű selyemkrepp arctörlő papirt készítünk. A többrétegű selyemkrepp arctörlö papir négyzetmétertömege körülbelül 20 =/ / 3M négy2 zetláb /929,03 cm /, amely körülbelül 0,475% permanens nedves szilárdságot adó gyantát, körülbelül 0,125% száraz szilárdságot adó gyantát és körülbelül 0,125% kémiai lágyító keveréket tartalmaz. Lényeges, hogy az ily módon előállított többrétegű selyemkrepp papir puha, szivóképes, jó a foszlási ellenállása és arctörlö papírnak használva megfelel.

4i_példa

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, hagyományos szárítást és rétegzéses papírgyártási eljárást használva, s igy puha, szivóképes és foszlásnak ellenálló többrétegű selyemkrepp arctörlö papirt előállítva, amit di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-kloridot /DHTDMAC/ és polioxietilénglikol 400-at /PEG-400/ tartalmazó kémiai lágyító készítménnyel, permanens nedves szilárdságot adó gyantával és száraz szilárdságot adó gyantával kezelünk.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatában félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk.

·· ·· • · · • ··· • · ·

- 52 Először, elkészítjük a kémiai lágyító készítményt a 2. példa szerint. A DHTDMAC és a polihidroxi-vegyület szilárd állapotú homogén előkeverékét körülbelül 88°C-on újra felolvasztjuk. A felolvasztott keveréket ezután kondicionált víztartályban /a hőmérséklet 66°C/ diszpergáljuk, s igy szubmikron vezikula-diszperziót képezünk. A vezikula-diszperzió szemcsenagyságát optikai mikroszküpos eljárást használva határozzuk meg. A szemcsenagyság körülbelül 0,1-1,0 mikron.

Másodszor, 3 tömeg%-os vizes NSK-szuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. Az NSK-szuszpenziót •kissé finomítjuk, és az NSK anyagvezetékébe permanens nedves szilárdságot adó gyanta /például Kymene^^ 557H, forgalmazza a Hercules Incorporated of Wilmington, DE/ 2%-os oldatát visszük be, a száraz rostokra számítva 0,3 tömeg% arányban.

A permanens nedves szilárdságot adó gyanta felszívódását az NSK rostokra papirg;e.p£ mixerrel segítjük elő. Ezután az NSK anyagvezetékébe a propellerszivattyu előtt száraz szilárdságot adó gyanta /például CMC, a Hercules Incorporated of Wilmington, DE cégtől/ 1%-os oldatát visszük be, a száraz rostokra számítva 0,05 tömeg% arányban. Az NSK-szuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk.

Harmadszor, 3 tömeg%-os vizes eukaliptusz-rostszuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitŐben. Az eukaliptusz anyagvezetékébe permanens nedves szilárdságot adó gyanta /például Kymene^—* 557H/ 2%-os oldatát visszük • ·

- 53 be, a száraz rostokra számítva 0,1 tömeg% arányban, majdi'CMC 1%-os oldatát adjuk hozza, a szaraz rostokra

0,025 tömeg% arányban. Az eukaliptusz anyagvezetékébe, a papirgépi mixer előtt bevisszük a kémiai lágyító keverék 1%-os oldatát, a száraz rostokra 0,25 tömeg% arányban.

Az eukaliptusz-szuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk.

A külön-külön kezelt rostpépáramokat /1. áram = = 100% NSK; 2. áram = 100% eukaliptusz/ a felfutószekrényen keresztül külön tartjuk és a Fourdrinier szitára rétegezzük. így kétrétegű kezdeti papírszalagot képezünk, amely az NSK és eukaliptusz rostok azonos mennyiségeit tartalmazza.

A víztelenítést a Fourdrinier szitán keresztül végezzük, terelőlemezzel és szivószekrényekkel elősegítve. A Fourdrinier szita 5 shed finomságú, szaténszövet konfigurációjú, hüvelykenként /2,54 cm/ 110 gépirányu, illetve 95 keresztirányú egyszálas fonalat tartalmaz. A kezdeti nedves papírszalagot a Fourdrinier szitáról átvisszük egy hagyományos nemezre, az átviteli ponton körülbelül 8% rostsürüséggel. A további víztelenítést vákuummal elősegített vizkivonással végezzük, amíg a papírszalag rostsürüsége körülbelül 35% lesz. A papírszalagot ezután egy Yankee szárító felszínére ragasztjuk.

A rostsürüséget körülbelül 96%-ra növeljük, majd a papírszalagot kaparókéssel szárazon kreppeljük. A kaparókés ferdeszöge körülbelül 25°, és a Yankee szárítóhoz viszonyítva úgy helyezkedik el, hogy belépési szöge körülbelül 81°.

··

- 54 A Yankee szárítót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 200 méter/perc sebességgel tekercseljük fel.

A papírszalagból kétszer kétrétegű selyemkrepp arctörlő papirt készítünk. A többrétegű selyemkrepp arctörlő papír négyzetmétertömege körülbelül 18 #/3M négyzetláb /929,03 cm /, es körülbelül 0,2% permanens nedves szilárdságot adó gyantát, körülbelül 0,0375% száraz szilárdságot adó gyantát és körülbelül 0,125% kémiai lágyító keveréket tartalmaz. Lényeges, hogy az ily módon előállított többrétegű selyemkrepp papír puha, szivóképes, jó a foszlási •ellenállása és arctörlő papírokhoz használva megfelel.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amely tartalmaz:

   a/ papírgyártási rostokat;

   b/ 0,01%-3,0% /1/ általános képletű kvaterner ammóniumvegyületet, a képletben mindegyik szubsztituens 1-6 szénatomos alkil- vagy hidroxi-alkilcsoport vagy ezek keveréke, előnyösen 1-3 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben metilcsoport; mindegyik szubsztituens 14-22 szénatomos szénhidrogéncsoport vagy ezek keveréke, előnyö•sen 16-18 szénatomos alkilcsoport; és egy megfelelő anion, előnyösen klorid- vagy metil-szulfát-ion;

   c/ 0,01%-3,0% vizoldható polihidroxi-vegyületet, a polihidroxi-vegyület előnyösen glicerin, 150-800 súlyozott molekulatömeg átlagú poliglicerin, 200-1000, előnyösen 200-600 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikol vagy polioxipropilénglikol vagy ezek keverékei;

   d/ 0,01%-3,0% permanens vagy időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyagot;

   ahol a permanens nedves szilárdságot adó kötőanyag előnyösen poliamid-epiklórhidrin gyanta, poliakrilamid gyanta vagy ezek keverékei, a legelőnyösebben poliamid-epiklórhidrin gyanta; és az időszakos nedves szilárdságot adó kötőanyag előnyösen kationos dialdehid-keményitő-alapu gyanta, dialdehid-keményítő gyanta vagy ezek keverékei, a legelőnyösebben kationos dialdehid-keményitő-alapu gyanta; és ··· ··

   - 56 ··«· e/ 0,01%-3,0% száraz szilárdságot adó kötőanyagot, előnyösen karboximetil-celluióz gyantát, keményitő-alapu gyantát vagy ezek keverékeit, a legelőnyösebben karboximetil-cellulóz gyantát.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amely legalább két laprétegből áll, és mindegyik lapréteg legalább két egymásra helyezett réteget tartalmaz, egy belső réteget és a belső réteggel érintkező külső réteget, emellett a többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék előnyösen két egymás mellé helyezett lapréteget tartalmaz, és ezek a laprétegek a selyemkrepp arctörlőben úgy vannak orientálva, hogy mindegyik lapréteg külső rétege képezi a többrétegű selyemkrepp arctörlő egyik külső felületét, és a laprétegek belső rétegei fordulnak a selyemkrepp arctörlő papírtermék belseje felé.
3. 3. A 2. igénypont szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület legnagyobb részét a laprétegek külső rétegeinek legalább az egyike, előnyösen mindkét külső réteg tartalmazza; és amelyben a nedves szilárdságot adó kötőanyagok és a száraz sz-ilárdságot adó kötőanyagok legnagyobb részét .legalább az egyik .belső réteg, előnyösen mindkét belső réteg tartalmazza.
4. 4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben mindkét belső ·· ···«

   - 57 réteg viszonylag hosszú papírgyártási rostokat, előnyösen puhafarostokat, a legelőnyösebben északi puhafarostokat tartalmaz, amelyek közepes hossza legalább 2,0 mm; és amelyben mindkét külső réteg viszonylag rövid papírgyártási rostokat, előnyösen keményfárostokát, a legelőnyösebben eukaliptuszrostokat tartalmaz, amelyek közepes hossza 0,2 mm és 1,5 mm között van.
5. 5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a belső rétegek puhafarostokat vagy puhafarostok és alacsony áru rostok keverékét tartalmazzák, és legalább az egyik külső réteg alacsony áru rostokat vagy keményfarostok és alacsony áru rostok keverékeit tartalmazza, ahol az alacsony áru rostok szulfitrostok, termomechanikai cellulózrostok, kémiailag módosított termomechanikai cellulózrostok, újrahasznosított rostok vagy ezek keverékei.
6. 6. Az 1-5. igénypontok szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid vagy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya

   1,0:0,1 - 0,1:1,0.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti többrétegű selyem··· krepp arctörlő papírtermék, amely három réteget tartalmaz egymás mellé helyezve, két külső réteget és egy belső réteget, a belső réteg a két külső réteg között foglal helyet, és a két külső réteg előnyösen két egymásra helyezett rétegből áll, és mindhárom réteg egyetlen papírszalag réteget képez, és a belső réteg előnyösen hosszú puhafarostokat és a külső rétegek előnyösen rövid keményfarostokat tartalmaznak .
9. 9. A 3. igénypont szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület legnagyobb részét a két külső réteg tartalmazza, és a permanens nedves szilárdságot adó kötőanyagok és a száraz szilárdságot adó kötőanyagok legnagyobb részét a belső réteg tartalmazza.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti többrétegű selyemkrepp arctörlő papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid vagy -metil-szulfát, a polihidroxi-vegyület 200-600 súlyozott molekulatömeg átlagú polioxietilénglikol, a permanens nedves szilárdságot adó kötőanyag poliamid-epiklórhidrin gyanta és a száraz szilárdságot adó kötőanyag karboximetil-cellulóz gyanta.