【発明の詳細な説明】
繊維状セルロース材料に有用な、無水、自己乳化性で
生分解性の化学軟化剤組成物
発明の分野
本発明は、実質的に水を含まない、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物
に関する。より詳しくは、本発明は、ティッシュペーパーウェブの様な繊維状セ
ルロース材料の処理に有用な、実質的に水を含まない、自己乳化性で生分解性の
化学軟化剤組成物に関する。処理したティッシュウェブは、タオル、ナプキン、
化粧用ティッシュおよびトイレットティッシュ製品などの、柔らかい吸収性の紙
製品の製造に使用できる。
発明の背景
ティッシュまたは紙ティッシュウェブまたはシートと呼ばれることがある紙の
ウェブまたはシートは、現代社会で広く使用されている。紙タオル、ナプキン、
化粧用およびトイレットティッシュなどの製品は主要な商業製品である。これら
の製品の3つの重要な特性は、それらの柔らかさ、それらの吸収性、特にそれら
の水系に対する吸収性、およびそれらの強度、特にそれらの湿った時の強度であ
ることが以前から認められている。これらの特性のそれぞれを、他の特性に深刻
な影響を及ぼさずに改良する、ならびに2つまたは3つの特性を同時に改良する
研究および開発の努力がなされている。
柔らかさは、消費者が特定の製品を手に取り、皮膚に擦りつけ、手の中で丸め
る時に感じる感触である。この感触は幾つかの物理特性の組合せである。柔らか
さに関連する最も重要な物理特性の一つは、その製品が製造される紙ウェブの剛
さであると当業者には考えられている。剛さは、一般的にウェブの乾燥引張強度
およびそのウェブを形成する繊維の剛さに直接依存すると考えられる。
強度は、その製品の、およびそれを構成するウェブの、使用条件における、特
に濡れた時の、物理的な一体性を維持し、裂け、破れ、およびちぎれに抵抗する
能力である。
吸収性は、製品およびそれを構成するウェブの、大量の液体、特に水溶液また
は分散液を吸収する能力である。消費者が知覚する全般的な吸収性は、一定質量
のティッシュペーパーが飽和まで吸収する液体の総量ならびにその材料が液体を
吸収する速度の組合せであると一般に考えられる。
ペーパーウェブの強度を高めるための湿潤強度樹脂の使用は広く知られている
。例えば、Westfeltは、Cellulose Chemistry and Technology,Volume 13,813
-825頁(1979)で、その様な多くの物質およびそれらの化学特性について記載し
ている。Freimarkらは、米国特許第3,755,220号、1973年8月28
日発行で、脱結合剤と呼ばれる、ある種の化学添加剤が、製紙工程におけるシー
ト形勢の際に生じる自然の繊維対繊維の結合を妨害することを記載している。こ
の結合低下により、より柔らかい、または粗さの少ない紙シートが得られる。Fr
eimarkらは、シートの湿潤強度を高め、脱結合剤の好ましくない影響を相殺する
ための、湿潤強度樹脂の使用を開示している。これらの脱結合剤は乾燥引張強度
および湿潤引張強度の両方を低下させる。
Shawも、米国特許第3,821,068号、1974年6月28日発行で、テ
ィッシュペーパーの剛さを下げ、それによって柔らかさを高めるために化学脱結
合剤を使用できることを開示している。
化学脱結合剤は様々な文献、例えば米国特許第3,554,862号、197
1年1月12日にHerveyらに発行、に記載されている。これらの物質には、単長
鎖第4級アンモニウム塩、例えば塩化ココトリメチルアンモニウム、塩化オレイ
ルトリメチルアンモニウム、塩化ジ(水素化)タロウジメチルアンモニウムおよ
び塩化ステアリルトリメチルアンモニウムが含まれる。
Emanuelssonらは、米国特許第4,144,122号、1979年3月13日
発行、で、ウェブを軟化させるための、塩化ビス(アルコキシ(2−ヒドロキシ
)プロピレン)第4級アンモニウムの様な複合第4級アンモニウム化合物の使用
を開示している。これらの著者は、脂肪アルコールのエチレンオキシドおよびプ
ロピレンオキシドの付加物の様な非イオン系界面活性剤を使用することにより、
脱結合剤により引き起こされる吸収性の低下を克服する試みも行なっている。
イリノイ州シカゴのArmak Companyは、その広報76−17(1977)の中
で、塩化ジメチルジ(水素化)タロウアンモニウムをポリオキシエチレングリコ
ールの脂肪酸エステルと組み合わせて使用することにより、柔らかさおよび吸収
性の両方がティッシュペーパーウェブに与えられることを記載している。
ペーパーウェブを改良するための代表的な研究結果が米国特許第3,301,
746号、1967年1月31日にStanfordおよびSissonに発行、に記載されて
いる。この特許に記載されている製法により製造されるペーパーウェブは高品質
であるにもかかわらず、またこれらのウェブから形成された製品は商業的な成果
を上げているにもかかわらず、製品改良のための研究努力は続けられている。
例えば、Beckerらは米国特許第4,158,594号、1979年1月19日
発行、で彼等が主張している方法により、強く、柔らかい繊維性シートが形成さ
れることを記載している。より詳しくは、彼等は、ティッシュペーパーウェブの
強度(これは化学脱結合剤の添加により軟化されていてよい)は、処理の際に、
ウェブの片側表面を、細かくパターン化された配置でウェブの一方の表面および
クレープ処理表面に付着させた接着剤(例えばアクリルラテックスゴムエマルシ
ョン、水溶性樹脂、またはエラストマー接着剤)により、クレープ処理表面に細
かくパターン化された配置で接着させ、ウェブをクレープ処理表面からクレープ
処理してシート材料を形成することにより、強化できることを開示している。
良く知られたジアルキルジメチルアンモニウム塩(例えば塩化ジタロウジメチ
ルアンモニウム、メチル硫酸ジタロウジメチルアンモニウム、塩化ジ(水素化)
タロウジメチルアンモニウム、等)の様な従来の第4級アンモニウム化合物は、
効果的な化学脱結合剤である。残念ながら、これらの第4級アンモニウム化合物
は生分解性ではない。本発明者は、これらの第4級アンモニウム塩の生分解性の
モノ−およびジエステル変形が、化学脱結合剤としても機能し、繊維状セルロー
ス材料の柔らかさを高めることを発見した。
さらに、これらの生分解性化合物を実質的に無水の形態で含む化学軟化剤組成
物を製造することにより、製品輸送コストが節約され(重量が小さい)、包装材
料コストが節約され、化学軟化剤組成物の処理に必要な機械にかかるコストが節
約される(水性分散液の製造に必要な装置が少ない)。さらに、本発明により、
有機溶剤、特に濃縮軟化剤組成物の製造に一般的に使用される揮発性有機溶剤を
使用しないので、環境的な安全性の利点が得られる。
本発明の目的は、繊維状セルロース材料の処理に効果的な、実質的に水を含ま
ない、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、柔らかい吸収性のティッシュペーパー製品を提供するこ
とである。
本発明のさらに別の目的は、柔らかい吸収性のティッシュペーパー製品の製造
方法を提供することである。
これらの、および他の目的は、下記の説明から明らかな様に、本発明の使用に
より達成することができる。
発明の概要
本発明は、繊維状セルロース材料の処理に効果的な、実質的に水を含まない、
自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物を提供する。手短にいうと、水を含ま
ない、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物は、(a)好ましくは式
または
または
(式中、各R2置換基はC1〜C6アルキルまたはヒドロキシアルキル基、ベンジ
ル基またはそれらの混合物であり、各R1置換基はC12〜C22ヒドロカルビル基
、または置換されたヒドロカルビル基またはそれらの混合物であり、各R3置換
基はC11〜C21ヒドロカルビル基、または置換されたヒドロカルビル基またはそ
れらの混合物であり、Yは−O−C(O)−または−C(O)−O−または−N
H−C(O)−または−C(O)−NH−、およびそれらの混合物であり、nは
1〜4であり、X-は適当な陰イオン、例えばクロリド、ブロミド、硫酸メチル
、硫酸エチル、ニトレート、等である。)
を有する生分解性でエステル官能性の第4級アンモニウム化合物と、
(b)グリセロール、重量平均分子量が約150〜約800であるポリグリセロ
ール、および重量平均分子量が約200〜約4000のポリオキシエチレングリ
コールおよびポリオキシプロピレングリコール、およびそれらの混合物からなる
群から選択されたポリヒドロキシ化合物、との混合物を含んで成り、エステル官
能性第4級アンモニウム化合物対ポリヒドロキシ化合物の重量比が約1:0.1
〜0.1:1であり、該エステル官能性第4級アンモニウム化合物および該ポリ
ヒドロキシ化合物が混和可能な温度で、該ポリヒドロキシ化合物が該エステル官
能性第4級アンモニウム化合物と混合される。
本発明の化学軟化剤組成物は、少なくとも約20℃の温度で安定した、均質な
、固体または粘性流体である。この流体は、液体または液晶相構造を有すること
ができる。実質的に自己乳化性の化学軟化剤組成物の含水量は約20重量%未満
であり、好ましくは化学軟化剤組成物の含水量は約10重量%未満であり、より
好ましくは化学軟化剤組成物の含水量は約5重量%未満である。
本発明で使用するのに適した好ましいエステル官能性第4級アンモニウム化合
物の例としては、式
および
および
および
(式中、各R2置換基は、C1−C6アルキルまたはヒドロキシアルキル基、ベン
ジル基またはそれらの混合物であり、各R1置換基はC12〜C22ヒドロカルビル
基、または置換されたヒドロカルビル基またはそれらの混合物であり、各R3置
換基はC11〜C21ヒドロカルビル基、または置換されたヒドロカルビル基または
それらの混合物である)
の化合物がある。
これらの化合物は、良く知られているジアルキルジメチルアンモニウム塩のモ
ノまたはジエステル変形、例えば塩化ジエステルジタロウジメチルアンモニウム
、塩化ジエステルジステアリルジメチルアンモニウム、塩化モノエステルジタロ
ウジメチルアンモニウム、メチル硫酸ジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム
、塩化ジエステルジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム、塩化モノエステル
ジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム、およびそれらの混合物、と考えるこ
とができ、塩化ジ(非水素化)タロウジメチルアンモニウム、塩化ジ(僅かに水
素化)タロウジメチルアンモニウム(DEDTHTDMAC)および、塩化ジ(
水素化)タロウジメチルアンモニウム(DEDHTDMAC)のジエステル変形
、およびそれらの混合物が好ましい。製品特性の必要条件に応じて、ジタロウの
飽和水準は、非水素化(軟質)から、僅かに、部分的に、または完全に水素化(
硬質)、まで調整することができる。
理論に捕らわれることはないが、エステル部分がこれらの化合物に生分解性を
付与するものと考えられる。ここで使用するエステル官能性第4級アンモニウム
化合物は、従来の塩化ジアルキルジメチルアンモニウム化学軟化剤よりも急速に
生物分解することは重要である。
本発明で有用なポリヒドロキシ化合物の例には、グリセロール、重量平均分子
量約150〜約800を有するポリグリセロール、および重量平均分子量約20
0〜約4000を有するポリオキシエチレングリコールが含まれ、重量平均分子
量約200〜600のポリオキシエチレングリコールが好ましい。
簡潔にいえば、本発明のティッシュウェブの製造方法は、上記の成分から製紙
紙料を形成する工程、製紙紙料を有孔表面、例えばフォードリニヤーワイヤ、上
に堆積させる工程、および堆積させた紙料から水分を除去する工程を含んで成る
。
ここで百分率、比率および割合は、他に指示がない限り、すべて重量により表
示する。
図面の簡単な説明
本明細書の末尾にある請求項は本発明を特に指摘し、明確に特許請求している
が、添付の図面に関連する下記の説明を読むことにより、発明をより正しく理解
できると考えられる。
図1はDEDTHTDMACおよびPEG−400系の状態図である。
図2はDEDHTDMACおよびPEG−400系の状態図である。
図3は、塩化ジエステルジ(僅かに硬化した)タロウジメチルアンモニウムお
よびPEG−400の系の1:1重量比の固体プレミックスを希釈して形成した
2%DEDTHTDMAC分散液の、63,000倍で撮影した低温伝送(cryo
-transmission)顕微鏡写真である。
図4は、塩化ジエステルジ(僅かに硬化した)タロウジメチルアンモニウムお
よびPEG−400の系の1:1重量比の液体プレミックスを希釈して形成した
2%DEDTHTDMAC分散液の、63,000倍で撮影した低温伝送顕微鏡
写真である。
図5は、塩化ジエステルジ(僅かに硬化した)タロウジメチルアンモニウムお
よびグリセロールとPEG−400の混合物の系の1:1重量比の液体プレミッ
クスを希釈して形成した2%DEDTHTDMAC分散液の、63,000倍で
撮影した低温伝送微鏡写真である。
以下に本発明をより詳細に説明する。
発明の詳細な説明
本明細書の末尾にある請求項は本発明の主題を特に指摘し、明確に特許請求し
ているが、下記の説明および付随する例を読むことにより、本発明をより正しく
理解できると考えられる。
ここで使用する用語“粘性流体”は、20℃における粘度が約10,000セ
ンチポアズ以上である流体を意味する。
ここで使用する用語“均質な混合物”は、エステル官能性第4級アンモニウム
およびポリヒドロキシ化合物が互いに溶解または分散した組成物を意味する。
ここで使用する用語“自己乳化性”は、水の様な液体キャリヤーに加えた時、
最小のせん断、熱、分散助剤、等で一様なコロイド状分散液を形成する組成物を
意味する。
ここで使用する用語“エステル官能性第4級アンモニウム化合物”は、1個以上
のエステル基を含む第4級化合物を意味する。
ここで使用する用語“ティッシュペーパーウェブ、ペーパーウェブ、ウェブ、
紙シートおよび紙製品”はすべて、水性の製紙紙料を形成する工程、この紙料を
有孔表面、例えばフォードリニヤーワイヤ上に堆積させる工程、および紙料から
、圧迫しながら、またはせずに、重力または真空排水および蒸発により水を除去
する工程を含んで成る製法により製造された紙のシートを意味する。
ここで使用する用語“水性製紙紙料”は、製紙繊維および以下に記載する化学
薬品の水性スラリーである。
本発明の第一工程は、水性製紙紙料の形成である。この紙料は、すべて以下に
説明する、製紙繊維(以下、木材パルプと呼ぶことがある)、および少なくとも
1種のエステル官能性第4級アンモニウム化合物および少なくとも1種のポリヒ
ドロキシ化合物の混合物を含んで成る。
木材パルプはすべて、本発明で使用する製紙繊維を構成すると考えられる。し
かし、他のセルロース繊維パルプ、例えばコットンライナー、バガス、レーヨン
、等も使用でき、いずれも請求範囲に入る。ここで有用な木材パルプとしては、
ケミカルパルプ、例えばクラフト、亜硫酸塩および硫酸塩パルプ、ならびに砕木
パルプ、サーモメカニカルパルプ、および化学に変性したサーモケミカルパルプ
(CTMP)を含むメカニカルパルプがある。落葉樹および針葉樹の両方に由来
するパルプを使用できる。上記のいずれか、またはすべての材料、ならびに他の
非繊維性材料、例えば本来の製紙作業を行ない易くするために使用する充填材お
よび接着剤を含んでいることがある循環使用紙に由来する繊維も本発明に使用で
きる。好ましくは、本発明に使用する製紙繊維は、北部軟材に由来するクラフト
パルプを含んで成る。
無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物
本発明は、必須成分として、エステル官能性第4級アンモニウム化合物および
ポリヒドロキシ化合物の混合物を含む。エステル官能性第4級アンモニウム化合
物対ポリヒドロキシ化合物の比は、約1:0.1〜約0.1:1であり、好まし
くはエステル官能性第4級アンモニウム化合物対ポリヒドロキシ化合物の重量比
は、約1:0.3〜約0.3:1であり、より好ましくはエステル官能性第4級
アンモニウム化合物対ポリヒドロキシ化合物の重量比は、約1:0.7〜約0.
7:1であるが、この比率は、使用する特定のポリヒドロキシ化合物および/ま
たはエステル官能性第4級アンモニウム化合物の分子量により異なる。
これらの種類の化合物をそれぞれ以下に詳細に説明する。
A.エステル官能性第4級アンモニウム化合物
化学軟化剤組成物は、必須成分として、式
または
または
(式中、各R2置換基はC1〜C6アルキルまたはヒドロキシアルキル基、ベンジ
ル基またはそれらの混合物であり、各R1置換基はC12〜C22ヒドロカルビル基
、または置換されたヒドロカルビル基またはそれらの混合物であり、各R3置換
基はC11〜C21ヒドロカルビル基、または置換されたヒドロカルビル基またはそ
れらの混合物であり、Yは−O−C(O)−または−C(O)−O−または−N
H−C(O)−または−C(O)−NH、およびそれらの混合物であり、nは1
〜4であり、X-は適当な陰イオン、例えばクロリド、ブロミド、硫酸メチル、
硫酸エチル、ニトレート、等である。)
を有するエステル官能性第4級アンモニウム化合物を含む。
Swern編集、Bailey's Industrial Oil and Fat Products,第3版、John Wil
ey and Sons(New York 1964)に記載されている様に、タロウは様々な組成物を有
する天然産の物質である。Swern編集の上記文献中、表6.13はタロウの脂肪
酸の一般に78%以上が16または18個の炭素原子を含むことを示している。
一般的に、タロウ中に存在する脂肪酸の半分が主としてオレイン酸の形態で不飽
和である。合成ならびに天然の“タロウ”が本発明の範囲内に入る。製品特性の
必要条件に応じて、ジタロウの飽和水準は、非水素化(軟質)から、僅かに、部
分的に、または完全に水素化(硬質)、まで調整できることも知られている。上
記のすべての飽和水準が本発明の範囲内に入る。
置換基R1、R2およびR3は、所望により様々な基、例えばアルコキシル、ヒ
ドロキシル、で置換することができる、または分枝鎖を有することができるが、
その様な物質はここでは好ましくない。好ましくは、各R1はC12−C18アルキ
ルおよび/またはアルケニルであり、最も好ましくは各R1は直鎖のC16−C18
アルキルおよび/またはアルケニルである。好ましくは、各R2はメチルまたは
ヒドロキシエチルである。好ましくはR3はC13−C17アルキルおよび/または
アルケニルであり、最も好ましくはR3は直鎖のC15−C17アルキルおよび/ま
たはアルケニルであり、X-はクロリドまたは硫酸メチルである。さらに、エス
テル官能性第4級アンモニウム化合物は、所望により少量成分として約10%ま
でのモノ(長鎖アルキル)誘導体、例えば(R2)2−N+−((CH2)2OH)((CH2
)2OC(O)R3)X-、を含むことができる。これらの少量成分は、乳化剤として
作用し、本発明で有用である。
上記の、本発明で使用するのに適当なエステル官能性第4級アンモニウム化合
物の例には、良く知られているジエステルジアルキルジメチルアンモニウム塩、
例えば塩化ジエステルジタロウジメチルアンモニウム、塩化モノエステルジタロ
ウジメチルアンモニウム、メチル硫酸ジエステルジタロウジメチルアンモニウム
、メチル硫酸ジエステルジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム、塩化ジエス
テ
ルジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム、およびそれらの混合物が含まれる
。塩化ジエステルジタロウジメチルアンモニウムおよび塩化ジエステルジ(水素
化)タロウジメチルアンモニウムが特に好ましい。これらの特別な物質は、オハ
イオ州ダブリンのSherex Chemical Company Inc.から“ADOGEN DDMC”の商品名
で市販されている。
エステル官能性第4級アンモニウム化合物のdi〜quat変形物も使用でき、本発
明の範囲内に入る。これらの化合物は式
を有する。
上記の構造中、各R2はC1−C6アルキルまたはヒドロキシアルキル基であり
、R3はC11−C21ヒドロカルビル基であり、nは2〜4であり、X-は適当な陰
イオン、例えばハライド(例えばクロリドまたはブロミド)または硫酸メチルで
ある。好ましくは、各R3はC13−C17アルキルおよび/またはアルケニルであ
り、最も好ましくは各R3は直鎖のC15−C17アルキルおよび/またはアルケニ
ルであり、R2はメチルである。
B.ポリヒドロキシ化合物
化学軟化剤組成物は、必須成分としてポリヒドロキシ化合物を含む。
本発明で有用なポリヒドロキシ化合物の例には、グリセロール、重量平均分子
量約150〜約800(例えば約2〜約10グリセロール単位)を有するポリグ
リセロール、および重量平均分子量約200〜約4000、好ましくは約200
〜約1000、最も好ましくは約200〜約600のポリオキシエチレングリコ
ールおよびポリオキシプロピレングリコールが含まれる。重量平均分子量約20
0〜600のポリオキシエチレングリコールが特に好ましい。上記のポリヒドロ
キシ化合物の混合物も使用できる。例えば、グリセロールと、重量平均分子量約
200〜約1000、より好ましくは約200〜約1000、より好ましくは約
200〜約600のポリオキシエチレングリコールの混合物が本発明で有用であ
る。好ましくは、グリセロール対ポリオキシエチレングリコールの重量比は約1
0:1〜約1:10である。
特に好ましいポリヒドロキシ化合物は、重量平均分子量が約400のポリオキ
シエチレングリコールである。この物質は、コネチカット州、ダンベリーのUnio
n Carbide Companyから“PEG-400”の商品名で市販されている。
上記の無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物、すなわちエステル官
能性第4級アンモニウム化合物およびポリヒドロキシ化合物の混合物は、好まし
くは所望の濃度に希釈し、第4級化合物およびポリヒドロキシ化合物の分散液を
形成してから、製紙繊維の水性スラリー、つまり紙料に、製紙機械のウェットエ
ンドで、フォードリニヤーワイヤまたはシート形成段階の前の適当な地点で加え
る。しかし、上記の化学軟化剤組成物を、湿ったティッシュウェブ形成の後で、
ウェブを乾燥させる前に塗布することも、柔らかさ、吸収性、および湿潤強度を
著しく改良し、無論、本発明の範囲内に入る。
化学軟化剤組成物は、製紙紙料に加える前に、まずエステル官能性第4級アン
モニウム化合物およびポリヒドロキシ化合物を一緒に予備混合した場合により効
果的であることが分かった。好ましい方法では、以下に実施例1でより詳細に説
明する様に、まずポリヒドロキシ化合物を約66℃(150°F)の温度に加熱
し、次いでこの高温のポリヒドロキシ化合物にエステル官能性第4級アンモニウ
ム化合物を加え、均質な液体を形成する。エステル官能性第4級アンモニウム化
合物対ポリヒドロキシ化合物の重量比は約1:0.1〜0.1:1であり、好ま
しく
はエステル官能性第4級アンモニウム化合物対化合物の重量比は約1:0.3〜
0.3:1であり、より好ましくはエステル官能性第4級アンモニウム化合物対
化合物の重量比は約1:0.7〜0.7:1であるが、この比率は使用する特定
の化合物および/またはエステル官能性第4級アンモニウム化合物の分子量に応
じて異なる。化学軟化剤組成物の含水量は約20重量%未満であり、好ましくは
化学軟化剤組成物の含水量は約10重量%未満であり、より好ましくは化学軟化
剤組成物の含水量は約5重量%未満である。化学軟化剤組成物が少なくとも約2
0℃の温度で安定しており、均質で、固体または粘性の液体であることは重要で
ある。
実質的に無水であり、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物は、薬品供給
者(例えばオハイオ州、ダブリンのSherex社)の所で予備混合することができる
。これらの生分解性化合物を実質的に無水の形態で含む化学軟化剤組成物を製造
することにより、製品輸送コストが節約され(重量が小さい)、包装材料コスト
が節約され、化学軟化剤組成物の処理に必要な機械にかかるコストが節約される
(水性分散液の製造に必要な装置が少ない)。さらに、本発明により、有機溶剤
、特に揮発性有機溶剤を使用しないので、環境的な安全性の利点が得られる。化
学軟化剤組成物の最終使用者は、混合物を液体キャリヤー(すなわち水)で単に
希釈し、エステル官能性第4級アンモニウム化合物/ポリヒドロキシ化合物の混
合物の水性分散液を形成し、次いでこれを製紙紙料に加えるだけでよい。エステ
ル官能性第4級アンモニウムとポリヒドロキシ化合物の均質な混合物は、水性媒
体中に分散させる前に、固体状態または液体状態で存在することができる。好ま
しくは、エステル官能性第4級アンモニウム化合物とポリヒドロキシ化合物の混
合物は、水の様な液体キャリヤーで、軟化剤組成物の約0.01〜約25重量%
の濃度に希釈してから、製紙紙料に加える。液体キャリヤーのpHは、好ましくは
約2〜約6である。液体キャリヤーの温度は好ましくは製造時に約20℃〜約6
0
℃である。混合した後、エステル官能性第4級アンモニウム化合物およびポリヒ
ドロキシ化合物は、液体キャリヤー中に分散した粒子として存在する。平均粒子
径は、好ましくは約0.01〜約10ミクロン、最も好ましくは約0.1〜約1
.0ミクロンである。図3〜5に示す様に、分散した粒子は閉じた小胞または開
いた粒子の形態で存在する。
予期せぬことに、ポリヒドロキシ化合物の紙上への吸着性は、ポリヒドロキシ
化合物をエステル官能性第4級アンモニウム化合物と予備混合し、上記の方法で
紙に加えた場合に、著しく強化されることが分かった。事実、繊維状セルロース
に加えたポリヒドロキシ化合物およびエステル官能性第4級アンモニウム化合物
の少なくとも20%が保持され、好ましくは、エステル官能性第4級アンモニウ
ム化合物およびポリヒドロキシ化合物の保持率は、加えた量の約50%〜90%
である。
重要なことに、吸着は製紙の際に使用するのに実用的な濃度および時間枠内で
起こる。ポリヒドロキシ化合物の、紙上への驚くほど高い保持率を解明するため
に、塩化ジエステルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチルアンモニウム(DE
DTHTDMAC)およびポリオキシエチレングリコール400の溶融溶液およ
び水性分散液の物理科学を研究した。
理論に縛られることなく、あるいは本発明を制限することなく、エステル官能
性第4級アンモニウム化合物が、ポリヒドロキシ化合物の紙上への吸着をどれ程
促進するかを説明するために、下記の考察を行なう。
DEDTHTDMAC(塩化ジエステルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチ
ルアンモニウム)は、液晶および結晶相の平衡混合物として存在する。X線デー
タは、市販のDEDTHTDMACが、事実、液晶相であることを示しており、
結晶状態の証拠を示していない。
DEDTHTDMACおよびPEG−400の混合物
段階的希釈法を使用するこれら2種類の物質の相研究(図1)により、それら
の物理的挙動が塩化ジ(水素化)タロウジメチルアンモニウムのそれと類似して
いることが立証される。これらの化合物は広い温度範囲内( 50℃)で混合す
ることができるが、これは、これらの混合物から同等の温度範囲で分散液を製造
できることを示唆している。X線データは、DEDTHTDMAC/PEG−4
00混合物中に、実際、結晶および液体の相の混合物が存在することを示してい
る。
DEDTHTDMACとグリセロールの混合物
DEDTHTDMACとグリセロールの1:1混合物は、(直接観察およびX
線データから)液相であると思われる。グリセロールは他の界面活性剤と組み合
わせて液晶相を形成できるが、この系において、この組成では、そうではない様
である。
DEDHTDMACおよびPEG−400の混合物
段階的希釈法を使用するこれら2種類の物質の相研究(図2)により、それら
の物理的挙動がDEDTHTDMACのそれと類似していることが立証される。
これらの化合物は広い温度範囲内(>67℃)で混和することができるが、これ
は、これらの混合物から同等の温度範囲で分散液を製造できることを示唆してい
る。混和性の温度上限は存在しない。
第4級化合物/ポリヒドロキシ化合物/水の混合物の物理的状態
これらの物質のいずれかの分散液は、ポリヒドロキシ化合物およびエステル官
能性第4級アンモニウム塩が混和し得る温度に維持した混合物を、水で希釈する
ことにより製造できる。DEDTHTDMACもDEDHTDMACも水溶性で
はないので、どちらの乾燥相を水で希釈しても、エステル官能性第4級アンモニ
ウム化合物が小さな粒子として沈殿する。ポリヒドロキシ化合物はあらゆる比率
で水に可溶なので、沈殿しない。
ほぼ等しい部数のDEDTHTDMACおよびポリヒドロキシ化合物(すなわ
ちグリセロール。PEG−400等)を水に加え、約1%のDEDTHTDMA
Cを含む混合物を形成することにより、DEDTHTDMACが沈殿する。恐ら
く、室温に近いDEDTHTDMAC相は、薄層状の液晶であろう。
分散液のコロイド構造
希釈された混合物の中の液晶相は、大部分が閉じた球状である小胞として存在
する。その様な分散液の形成は、工程中に一時的に存在する大きな浸透圧勾配に
より生じる様である。これらの圧力勾配の起源は、組成物中の、形成される水の
空間的勾配(および熱力学的作用)である。DEDTHTDMAC/グリセロー
ル混合物の液相は広範囲の温度にわたって存在し得るので、広範囲の温度で分散
液を製造することもできる。
低温電子顕微鏡検査により、存在する粒子の大きさが約0.1〜1.0マイク
ロメートルであり、構造が非常に様々であることが分かる。シート(湾曲した、
または平らな)もあれば、閉じた小胞もある。これらすべての粒子の薄膜は分子
の大きさの二重層であり、頭の群は水に露出しており、尾は一緒になっている。
PEGはこれらの粒子と会合していると推定される。この様にして製造した分散
液を紙に塗布することにより、エステル官能性第4級アンモニウムイオンが紙に
付着し、ポリヒドロキシ化合物の紙上への吸着を強く促進し、柔らかさおよび湿
潤性を改良する。
分散液の状態
上記の分散液を冷却すると、コロイド状粒子中で材料の部分的結晶化が起こる
ことがある。しかし、平衡状態の達成には長時間(恐らく数ヵ月)が必要と思わ
れるので、薄膜が液晶または無秩序結晶相である無秩序な粒子が紙と相互作用す
る。好ましくは、ここに記載する化学軟化剤組成物は、平衡状態に達する前に使
用する。
繊維状セルロース材料が乾燥すると、第4級化合物およびポリヒドロキシ化合
物(例えばグリセロール、PEG−400等)を含む小胞が壊れると考えられる
。小胞が壊れると、PEG成分の大部分がセルロース繊維の内部に浸透し、そこ
で繊維のたわみ性を強化する。重要なのは、PEGの一部が繊維表面上に保持さ
れ、そこでセルロース繊維の吸収速度を高める様に作用することである。イオン
性の相互作用により、第4級化合物成分の陽イオン部分がセルロース繊維の表面
上に残り、そこで紙製品の表面感触および柔らかさを高める。
本発明の方法の第二の工程は、上記の化学軟化剤組成物を添加剤として使用す
る製紙紙料を多孔性表面上に堆積させることであり、第三の工程は、その様に堆
積させた紙料から水分を除去することである。これら2つの処理工程を達成する
のに使用される技術および装置は、製紙分野の当業者には明らかである。本発明
の好ましいティッシュペーパー実施態様は、乾燥繊維に対して、重量で約0.0
05%〜約5.0%、より好ましくは約0.03%〜0.5%の、ここに開示す
る化学軟化剤組成物を含む。
本発明は、通常のフェルトプレスされたティッシュペーパー、かさの大きい、
パターン状に緻密化されたティッシュペーパー、およびかさの大きい、圧縮され
ていないティッシュペーパーを含む、一般的なティッシュペーパーに使用できる
が、これらに限定するものではない。ティッシュペーパーは、均質な、または多
層構造を有することができ、そこから製造されたティッシュペーパー製品は1枚
または複数枚構造を有するものでよい。層状に重ねた紙ウェブから形成されたテ
ィッシュ構造は、ここに参考として含める米国特許第3,994,771号、Mo
rgan,Jr.ら、1976年11月30日発行、に記載されている。一般的に、湿
った状態で置いた複合材料の、柔らかく、かさの大きい吸収性の紙構造は、好ま
しくは異なった種類の繊維を含んで成る2層以上の紙料から製造される。これら
の層は、希釈された繊維スラリーの個別の流れを1個以上の無限多孔スクリーン
上に堆積させることにより形成されるが、繊維は一般的にティッシュペーパー製
造に使用される、一般的に比較的長い軟材および比較的短い硬材の繊維である。
続いてこれらの層を組み合わせ、層状の複合材料ウェブを形成する。続いて層ウ
ェブを、流体を作用させたウェブに押し付けることにより、オープンメッシュ乾
燥/刻印織物の表面に従わせ、その後、低密度製紙工程の一部として該織物上で
熱的に予備乾燥させる。層形成されたウェブは、繊維の種類に対して区分するこ
とも、あるいは各層の繊維含有量を実質的に等しくすることもできる。ティッシ
ュペーパーは、好ましくは坪量が10g/m2〜約65g/m2で、密度が約0.60g/
cc以下である。好ましくは、坪量が約35g/m2以下で、密度が約0.3g/cc以下
である。最も好ましくは密度が約0.04g/cc〜約0.20g/ccである。
通常のプレスしたティッシュペーパーおよびその様な紙の製造方法はこの分野
では良く知られている。その様な紙は一般的に有孔成形ワイヤ上に製紙紙料を堆
積させることにより製造される。この成形ワイヤは、この分野でフォードリニヤ
ーワイヤと呼ばれることが多い。紙料を成形ワイヤ上に堆積させた後、それはウ
ェブと呼ばれる。ウェブを脱水フェルトに送り、ウェブを圧縮して脱水し、高温
で乾燥させる。上記の製法によりウェブを製造するための技術および代表的な装
置は、当業者には良く知られている。代表的な製法では、コンシステンシーの低
いパルプ紙料を加圧したヘッドボックスから供給する。ヘッドボックスは、パル
プ紙料の薄い堆積物をフォードリニヤーワイヤ上に配送し、湿ったウェブを形成
するための開口部を有する。次いで、ウェブを、真空脱水により、一般的にコン
システンシーが約7%〜約25%(ウェブの総重量に対して)になる様に脱水し
、さらに圧縮操作により乾燥させるが、その際、対向する機械的部材、例えば円
筒状のロールでウェブを加圧する。
次いで、脱水されたウェブを、この分野でヤンキードライヤーと呼ばれる流れ
ドラム(stream drum)装置でさらに圧縮および乾燥される。ヤンキードライヤ
ー
では、機械的手段、例えば対向してウェブを圧迫する円筒状のドラム、により圧
力を発生させることができる。ウェブがヤンキー表面に押し付けられている時に
、ウェブに真空を作用させることもできる。複数のヤンキードライヤードラムを
使用できるが、その際、所望によりドラム間でさらに圧縮を行なう。形成される
ティッシュペーパー構造は、以下、通常の、圧縮されたティッシュペーパー構造
と呼ぶ。その様なシートは、繊維が湿っている間に著しい機械的圧縮力にさらさ
れ、次いで圧縮された状態で乾燥されるので、緻密化されていると考えられる。
パターン状に緻密化されたティッシュペーパーは、繊維密度が比較的低い、か
さが比較的大きい面、および繊維密度が比較的高い緻密化された区域の列を有す
るのが特徴である。かさの大きな面は、ピロウ区域(pillow region)の面とも
呼ばれる。緻密化された区域は、ナックル区域とも呼ばれる。緻密化された区域
は、かさの高い面の中で不連続的に間隔を置いて配置するか、あるいはかさの高
い面の中で、完全にまたは部分的に相互接続することができる。パターン状に緻
密化されたティッシュウェブの好ましい製造方法は、すべてここに参考として含
める、米国特許第3,301,746号、1967年1月31日、Sanfordおよ
びSiaaonに発行、米国特許第3,974,025号、1976年8月10日、Pe
ter G.Ayersに発行、および米国特許第4,191,609号、1980年3月
4日にPaul D.Trokhanに発行、および米国特許第4,637,859号、19
87年1月20日にPaul D.Trokhanに発行、に開示されている。
一般的に、パターン状に緻密化したウェブは、好ましくは製紙紙料を有孔成形
ワイヤ、例えばフォードリニヤーワイヤ、上に堆積させて湿ったウェブを形成し
、次いでそのウェブを支持体の列に近接して配置する。ウェブを支持体の列に対
して圧迫し、それによって、支持体の列と湿ったウェブの接点に幾何学的に対応
する位置で、ウェブ中に緻密化された区域が形成される。この操作の際に圧縮さ
れなかったウェブの残りの部分はかさの大きな面と呼ばれる。このかさの大きな
面
は、例えば真空型装置または吹抜け乾燥機で流体の圧力を作用させることにより
、あるいはウェブを支持体の列に対して機械的に圧迫することにより、さらに脱
緻密化することができる。ウェブは、かさの大きな面が実質的に圧迫されない様
に脱水し、所望により予備乾燥させる。これは、例えば真空型装置または吹抜け
乾燥機による流体圧力で、あるいはウェブを支持体の列に機械的に圧迫すること
により、かさの大きな面が圧縮されない様に行なうのが好ましい。脱水、所望に
より行なう予備乾燥、および緻密化区域の形成作業は、統合または部分的に統合
することにより、実行する製造工程の総数を少なくすることができる。緻密化区
域の形成、脱水、および所望による予備乾燥に続いて、好ましくはなお機械的な
圧迫を避けながら、完全に乾燥させる。好ましくは、ティッシュペーパー表面の
約8%〜約55%が、かさの大きな面の密度の少なくとも125%の相対的な密
度を有する緻密化されたナックルを含む。
支持体の列は好ましくは、加圧時に緻密化された区域を形成し易くする支持体
の列として作用する、パターン状に配置されたナックルを有する刻印担体織物(
imprinting carrier fabrics)である。ナックルのパターンは、上記の支持体の
列を構成する。刻印担体織物は、すべてここに参考として含める、米国特許第3
,301,746号、SanfordおよびSisson、1967年1月31日発行、米国
特許第3,821,068号、Sa1vucci,Jrら、1974年5月21日発行、米
国特許第3,974,025号、Ayers、1976年8月10日発行、米国特許
第3,573,164号、Friedbergら、1971年3月30日発行、米国特許
第3,473,576号、Amneus、1969年10月21日発行、米国特許第4
,239,065号、Trokhan、1980年12月16日発行、および米国特許
第4,528,239号、Trokhan、1985年7月9日発行、に記載されてい
る。
好ましくは、紙料をまず有孔成形担体、例えばフォードリニヤーワイヤ、上で
湿ったウェブに成形する。このウェブを脱水し、刻印織物に搬送する。あるいは
紙料を、刻印織物としても作用する有孔支持担体上に最初に堆積させることもで
きる。成形後、湿ったウェブを脱水し、好ましくは、約40%〜約80%の選択
された繊維コンシステンシーに熱的に予備乾燥させる。脱水は好ましくは、吸引
ボックスまたは他の真空装置あるいは吹抜け乾燥機で行なう。ウェブを完全に乾
燥させる前に、刻印織物のナックル刻印部が上記の様にウェブ中に押し付けられ
る。一方法では、これを機械的に圧力を作用させることにより行なう、これは例
えば、刻印織物を支持するニップロールと、乾燥ドラム、例えばヤンキードライ
ヤーの間にウェブを配置し、ニップロールを乾燥ドラムの面に押付けることによ
り達成できる。また、好ましくはウェブを刻印織物に対して成形してから、吸引
ボックスの様な真空装置で、あるいは吹抜け乾燥機で流体圧力を作用させること
により完全に乾燥させる。流体圧力は、最初の脱水の際に、別の、それに続く工
程で、あるいはそれらの組合せで作用させ、緻密化区域の刻印を行なうことがで
きる。
圧縮していない、パターン状に緻密化していないティッシュペーパー構造は、
両方ともここに参考として含める、米国特許第3,812,000号、Joseph L
.Salvucci,Jr.およびPeter N.Yiannos、1974年5月21日発行、および
米国特許第4,208,459号、Henry E.Becker,Albert L.McConellおよび
Richard Schutte、1980年6月17日発行に記載されている。一般的に、圧
縮していない、パターン状に緻密化していないティッシュペーパー構造は、製紙
紙料を有孔成形ワイヤ、例えばフォードリニヤーワイヤ、上に堆積させて湿った
ウェブを形成し、ウェブから排水し、機械的圧縮を行なわずに、ウェブの繊維コ
ンシステンシーが少なくとも約80%になるまで、余分な水を除去し、ウェブを
クレープ加工することにより製造される。水は、真空脱水および熱的乾燥により
ウェブから除去される。得られる構造は、柔らかいが弱く、かさの大きな、比較
的圧縮されていない繊維のシートである。クレープ加工する前に結合剤をウェブ
に部分的に塗布するのが好ましい。
圧縮された、パターン状に緻密化されていないティッシュ構造は、この分野で
一般的に通常のティッシュ構造と呼ばれている。一般的に、圧縮された、パター
ン状に緻密化されていないティッシュペーパー構造は、製紙紙料を有孔成形ワイ
ヤ、例えばフォードリニヤーワイヤ、上に堆積させて湿ったウェブを形成し、ウ
ェブから排水し、一様な機械的圧迫(プレス)により、ウェブのコンシステンシ
ーが25〜50%になるまで、余分な水を除去し、ウェブを熱乾燥機、例えばヤ
ンキー、に移行させ、ウェブをクレープ加工することにより製造される。全般的
に、水はウェブから真空、機械的圧迫および熱的手段により除去される。得られ
る構造は、強く、一般的に密度が一様であるが、かさ、吸収性および柔らかさが
非常に低い。
本発明のティッシュペーパーウェブは、柔らかい吸収性のティッシュペーパー
ウェブが必要なすべての用途に使用できる。本発明のティッシュペーパーウェブ
の特に有利な用途は紙タオル、トイレットティッシュおよび化粧用ティッシュ製
品である。例えば、ここに参考として含める米国特許第3,414,459号、
1968年12月3日にWellsに発行、に開示されている様に、本発明の2枚の
ティッシュペーパーウェブをエンボス加工し、面と面の関係で接着剤により固定
し、二重の紙タオルを形成することができる。
分子量測定
A.序論
重合体材料を区別する実質的な特性は、それらの分子の大きさである。重合体
を様々な用途に使用できる様にする特性は、ほとんどすべてそれらの高分子的性
質に由来する。これらの材料を十分に特徴付けるには、それらの分子量および分
子量分布を測定する幾つかの手段を有することが不可欠である。分子量ではなく
、相対的分子質量の用語を使用するのがより正確であるが、重合体技術では分子
量
の用語がより一般的に使用されている。分子量分布を測定することは常に実際的
である訳ではない。しかし、これはクロマトグラフィー技術を使用してより一般
的になりつつある。どちらかといえば、分子の大きさを表すのに、分子量平均に
頼っている。
B.分子量平均
相対的な分子質量(Mi)を有する分子の重量画分(wi)を代表する簡単な分
子量分布を考える場合、幾つかの有用な平均値を定義することができる。特定の
大きさ(Mi)を有する分子の数(Ni)に基づいて行なう平均は、数平均分子量
を与える。
この定義の重要な点は、グラムで表す数平均分子量が分子のアボガドロ数を含
むことである。分子量のこの定義は、単分散分子種、すなわち同じ分子量を有す
る分子、の分子量と一致する。より重要なのは、特定質量の多分散重合体におけ
る分子の数をいずれかの方法で測定できれば、nは簡単に計算できる。これは総
合的な特性測定の基礎である。
特定の質量(Mi)を有する分子の重量画分(Wi)に基づいて行なう平均は、
重量平均分子量
を与える。
wは、重合体の溶融粘度および機械的特性の様な特性をより正確に反映するの
で、重合体の分子量を表すのにnよりも有用な手段であり、したがって本発明で
使用する。
分析および試験手順
ここで使用する、つまりティッシュペーパーウェブ上に保持される生分解性処
理薬品の量の分析は、この分野で採用されているいずれかの方法で行なうことが
できる。
A.エステル官能性第4級アンモニウムおよびポリヒドロキシ化合物の定量分析
例えば、ティッシュペーパーにより保持されるエステル官能性第4級アンモニ
ウム化合物、例えば塩化ジエステルジ(水素化)タロウジメチルアンモニウム(
DEDHTDMAC)(すなわちADOGEN DDMCR)、の量は、有機溶剤でDEDH
TDMACを溶剤抽出し、続いて指示薬として臭化ジミジウムを使用する陰イオ
ン/陽イオン滴定により測定することができ、ポリヒドロキシ化合物、例えばP
EG−400、の量は、水系溶剤、例えば水、で抽出し、続いてガスクロマトグ
ラフィーまたは比色定量技術により、抽出物中のPEG−400の量を測定する
ことにより、求められる。これらの方法は例であり、ティッシュペーパーに保持
される特定成分の量を測定するのに有用な他の方法を排除するものではない。
B.親水性(吸収性)
ティッシュペーパーの親水性は、ティッシュペーパーが水で濡れる傾向を表す
。ティッシュペーパーの親水性は、乾燥したティッシュペーパーが水で完全に濡
れるまでに必要な時間を測定することによりある程度定量できる。この時間は“
濡れ時間”と呼ばれる。濡れ時間の一定した反復可能な試験を行なうために、濡
れ時間測定には下記の手順を使用することができる。第一に、ティッシュペーパ
ーの調整した試料単位シート(紙試料の試験のための環境条件は、TAPPI方
法T402に規定されている様に23+1℃および50+2%R.H.である)
、約4-3/8インチx4-3/4インチ(約11.1cmx12cm)を用意し、第二に、
そのシートを4つに折り、直径約0.75インチ(約1.9cm)〜約1インチ(
約2.5cm)のボールに丸め、第三に、丸めたシートを、23±1℃で、ある量
の
蒸留水表面上に置き、同時にタイマーを始動させ、第四に、丸めたシートが完全
に濡れた時にタイマーを止めて読む。完全に濡れた状態は目視で観察する。
本発明のティッシュペーパー実施態様の親水性は、無論、製造直後に測定でき
る。しかし、ティッシュペーパー製造後の最初の2週間、すなわち紙が製造され
てから2週間熟成した後で、疎水性が著しく増加することがある。したがって、
上記の湿潤時間はその様な2週間後に測定するのが好ましい。そこで、2週間の
熟成後に室温で測定する湿潤時間を“2週間湿潤時間”と呼ぶ。
C.生分解性
本発明で使用する適当な、実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤
組成物は、生分解性である。ここで使用する用語“生分解性”とは、ある物質が
微生物により二酸化炭素、水、バイオマス、および無機物質に完全に分解される
ことを意味する。生物分解の可能性は、唯一の炭素およびエネルギー供給源とし
ての供試物質、および均質化した活性スラッジの上澄みから得た希釈細菌接種物
を含む媒体から放出される二酸化炭素およびそこから除去される溶解有機炭素を
測定することにより評価できる。生分解性の適当な評価方法を記載している、La
rsonの“Estimation of BiodegradationPotential of Xenobiotic Organic Chem
icals”,Applied and Environmental Microbiology,Volume 38(1979),1153
-61頁参照。この方法を使用して、ある物質に、28日以内に、70%を超える
二酸化炭素発生および90%を超える溶解有機炭素除去がある場合、その物質は
容易に生物分解されるという。本発明で使用する軟化剤は、その様な生分解性基
準に適合している。
D.密度
ここで使用する用語、ティッシュペーパーの密度、は、そこに含まれる適当な
単位変換で、その紙の坪量を厚さで割ることにより計算された平均密度である。
ここで使用する、ティッシュペーパーの厚さ、とは95g/in2(15.5g/cm2)
の圧縮加重をかけた時の紙の厚さである。
所望により使用する成分
製紙に一般に使用される他の薬品も、繊維材料の軟化、吸収性に著しい悪影響
を及ぼさず、化学軟化剤組成物の作用を強化するのであれば、ここに記載する実
質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物、または製紙紙料に加え
ることができる。
例えば、界面活性剤を使用して本発明のティッシュペーパーウェブを処理する
ことができる。使用する場合、界面活性剤の量は、ティッシュペーパーの乾燥繊
維重量に対して好ましくは約0.01〜約2.0重量%である。界面活性剤は、
8個以上の炭素原子を有するアルキル鎖を有するのが好ましい。代表的な陰イオ
ン系界面活性剤は直鎖アルキルスルホン酸塩およびアルキルベンゼンスルホン酸
塩である。代表的な非イオン系界面活性剤は、アルキルグリコシドエステルを含
むアルキルグリコシド、例えばCroda,Inc.(New York,NY)から市販されてい
るCrodesta SL-40、米国特許第4,011,389号、1977年3月8日にW.
K.Langdon、らに発行、に記載されているアルキルグリコシドエーテル、および
アルキルポリエトキシル化エステル、例えばGlyco Chemicals,Inc.(Grrenwich
,CT)から市販のPegosperse 200 MLおよびRhone Poulenc Corporation(Cranbu
ry,N.J.)から市販のIGEPAL RC-520である。
添加できる他の種類の薬品には、ティッシュウェブの引張強度を増加するため
の乾燥強度添加剤がある。乾燥強度添加剤の例としては、カルボキシメチルセル
ロース、およびAcco 771およびAcco 514の様なAcco薬品群からの陽イオン系重合
体、があるが、Acco薬品群が好ましい。この物質はニュージャージー州、ウェイ
ンのAmerican Cyanamid Companyから市販されている。使用する場合、乾燥強度
添加剤の量は、ティッシュペーパーの乾燥繊維重量に対して約0.01〜約1.
0重量%である。
添加できる他の種類の薬品には、ティッシュウェブの湿潤破裂を増加させるた
めの湿潤強度添加剤がある。本発明は、所望により使用する成分として、乾燥繊
維重量に対して約0.01〜約3.0重量%、より好ましくは約0.3〜約1.
5重量%の水溶性永久湿潤強度樹脂を含むことができる。
ここで有用な永久湿潤強度樹脂には幾つかの種類がある。一般的に、製紙分野
で以前から使用され、今後も使用される樹脂がここで有用である。ここに参考と
して含めるWestfeltの上記文献に多くの例が示されている。
通常の場合、湿潤強度樹脂は水溶性の陽イオン系物質である。すなわち、これ
らの樹脂は製紙紙料に加える時は水溶性である。その後の処理、例えば架橋によ
り樹脂が水に不溶になることは十分に可能であり、期待されることですらある。
さらに、ある種の樹脂は、特別な条件下、例えば限られたpH範囲内でのみ可溶で
ある。
湿潤強度樹脂は一般的に、製紙繊維上、内、または間に堆積した後、架橋また
は他の硬化反応を起こすと考えられる。架橋または硬化は、大量の水が存在する
限り通常は起こらない。
各種のポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂が特に使用される。これらの物質
は、反応性官能基、例えばアミノ、エポキシ、およびアゼチジニウム基、を備え
た低分子量重合体である。特許文献には、その様な物質の製造方法が多く記載さ
れている。両方ともここに参考として含める米国特許第3,700,623号、
1972年10月24日にKeimに発行、および米国特許第3,772,076号
、1973年11月13日にKeimに発行、はその様な特許の例である。
デラウエア州、ウィルミントンのHercules IncorporatedからKymeneR 557Hお
よびKymeneR 2064の商品名で市販されているポリアミド−エピクロロヒドリン樹
脂は本発明に特に有用である。これらの樹脂はKeimへの上記特許に一般に記載さ
れている。
本発明に有用な塩基−活性化したポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂は、ミ
ズリー州、セントルイスのMonsanto CompanyからSanto Resの商品名、例えばSan
to Res31、で販売されている。これらの種類の物質は一般的に、すべてここに参
考として含める米国特許第3,855,158号、1974年12月17日にPe
trovichに発行、第3,899,388号、1975年8月12日にPetrovichに
発行、第4,129,528号、1978年12月12日にPetrovichに発行、
第4,147,586号、1979年4月3日にPetrovichに発行および第4,
222,921号、1980年9月16日にVan Eenamに発行、に記載されてい
る。
ここで有用な他の水溶性陽イオン系樹脂は、コネチカット州、スタンフォード
のAmerican Cyanamid CompanyによりParezの商標、例えばParez 631NC、で販売
されているポリアクリルアミド樹脂である。これらの材料は一般的に、すべてこ
こに参考として含める米国特許第3,556,932号、1971年1月19日
にCosciaらに発行、および第3,556,933号、1971年1月19日にWi
lliamsらに発行、に記載されている。
本発明に有用な他の種類の水溶性樹脂としては、アクリル性エマルションおよ
び陰イオン系スチレン−ブタジエンラテックスがある。これらの種類の樹脂の多
くの例が、ここに参考として含める米国特許第3,844,880号、Meisel,J
r.ら、1974年10月29日に記載されている。
本発明に使用できる、さらに別の水溶性陽イオン系樹脂は、尿素ホルムアルデ
ヒドおよびメラミンホルムアルデヒド樹脂である。これらの多官能性で反応性の
重合体は数千のオーダーの分子量を有する。より一般的な官能基には、窒素含有
基、例えばアミノ基および窒素に付加したメチロール基が含まれる。
好ましい訳ではないが、ポリエチレンイミン型の樹脂も本発明で使用できる。
上記水溶性樹脂は、それらの製造を含めて、ここに参考として含めるTAPPI Mo
nograph Series No.29、紙および厚紙における湿潤強度、パルプおよび紙の技術
協会(New York;1965)に、より詳細に記載されている。ここで使用する用語“永
久湿潤強度樹脂”は、紙シートを水性媒体中に入れた時に、その初期湿潤強度の
大部分を少なくとも2分間を超える時間維持できる様にする樹脂を意味する。
上記の湿潤強度添加剤により、永久湿潤強度を有する紙製品、すなわち水性媒
体中に入れた時に、その初期湿潤強度の大部分を長時間維持する紙製品が得られ
る。しかし、ある種の紙製品における永久湿潤強度は、不要で好ましくない特性
であることがある。トイレットティッシュ、等は短時間使用した後に浄化機構な
どに廃棄される。紙製品がその耐加水分解強度特性を永久的に維持すれば、これ
らの機構が詰まることがある。より最近では、湿潤強度が意図する用途には十分
であるが、水に浸すことにより衰退する一時的湿潤強度添加剤を紙製品に加えて
いる。湿潤強度の衰退により、紙製品が浄化機構を流れ易くなる。
適当な一時的湿潤強度樹脂の例としては、変性デンプン一時的湿潤強度剤、例
えばNational Starch and Chemical Corporation(New York,New York)により市
販されているNational Starch 78-0080がある。この種の湿潤強度剤は、ジメト
キシエチル−N−メチル−クロロアセトアミドを陽イオン系デンプン重合体と反
応させることにより製造できる。変性デンプン一時的湿潤強度剤は、ここに参考
として含める米国特許第4,675,394号、Solarekら、1987年6月2
3日発行、に記載されている。好ましい一時的湿潤強度樹脂としては、ここに参
考として含める米国特許第4,981,557号、Bjorkquist、1991年1月
1日発行、に記載されている樹脂がある。
上記の永久および一時的湿潤強度樹脂の両方の種類および具体例に関して、無
論、これらの樹脂は例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
相容性のある湿潤強度樹脂の混合物も本発明の実施に使用できる。
上記の所望により使用する化学添加剤は、単なる例であって、本発明の範囲を
限定するものではない。
下記の例は、本発明の実施を例示するが、本発明を限定するものではない。
実施例1
この実施例の目的は、塩化ジエステルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチル
アンモニウム(DEDTHTDMAC)およびポリオキシエチレングリコール4
00(PEG−400)の混合物を含んで成る、実質的に無水、自己乳化性で生
分解性の化学軟化剤組成物の製造に使用できる方法を例示することである。
無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物を下記の手順により製造する
:1.等量のDEDTHTDMACおよびPEG−400を個別に計量し、2.
PEGを約66℃(150°F)に加熱し、3.DEDTHTDMACをPEG
に溶解させ、66℃(150°F)で溶融した溶液を形成し、4.十分に混合し
てDEDTHTDMACとPEGの均質な混合物を形成し、5.(4)の均質な
混合物を室温で固体形態に冷却する。
(5)の実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物は、薬品供
給者の所(例えばオハイオ州、ダブリンのSherex社)で予備混合(工程1−5)
し、次いで化学軟化剤組成物の最終ユーザーの所に経済的に輸送し、そこで所望
の濃度に希釈することができる。
実施例2
この実施例の目的は、塩化ジエステルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチル
アンモニウム(DEDTHTDMAC)と、グリセロールおよびPEG−400
の混合物との混合物を含んで成る、実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学
軟化剤組成物の製造に使用できる方法を例示することである。
実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物を下記の手順により
製造する:1.グリセロールおよびPEG−400の混合物を重量比約75:2
5でブレンドし、2.等量のDEDTHTDMACおよび(1)の混合物を個別
に計量し、3.(1)の混合物を約66℃(150°F)に加熱し、4.DED
THTDMACを(3)に溶解させ、66℃(150°F)で溶融した溶液を形
成し、5.十分に混合してDEDTHTDMACと(3)の均質な混合物を形成
し、6.(5)の均質な混合物を室温で固体形態に冷却する。
(6)の実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物は、薬品供
給者の所(例えばオハイオ州、ダブリンのSherex社)で予備混合(工程1−6)
し、次いで化学軟化剤組成物の最終ユーザーの所に経済的に輸送し、そこで所望
の濃度に希釈することができる。
実施例3
この実施例の目的は、吹抜け(ブロースルー)乾燥製紙技術を使用し、塩化ジ
エステルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチルアンモニウム(DEDTHTD
MAC)およびポリオキシエチレングリコール400(PEG−400)の固体
状態のプレミックス、および永久湿潤強度樹脂を含んで成る、実質的に無水、自
己乳化性で生分解性の化学軟化剤組成物で処理した柔らかい吸収性の紙タオルシ
ートを製造する方法を例示することである。
本発明の実施にはパイロット規模のフォードリニヤー製紙機械を使用する。第
一に、実施例1の手順にしたがって実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学
軟化剤組成物を製造するが、その際、DEDTHTDMACとPEG−400の
固体状態の均質なプレミックスを調整した水タンク(pH約3、温度約66℃)中
に分散させ、1ミクロン未満の小胞分散液を形成する。小胞分散液の粒子径は、
光学顕微鏡技術を使用して測定する。粒子径は約0.1〜約1.0ミクロンであ
る。図3は、固体状態でDEDTHTDMACとPEG−400系の1:1重量
比の、2%濃度の小泡分散液の63,000倍で撮影した低温伝送顕微鏡写真で
ある。図3は、粒子が、1または2枚の二重層厚の薄膜を有し、その幾何学的構
造が閉じた/開いた小胞からディスク状構造およびシートにわたることを示して
いる。
第二に、通常のリーパルパー中でNSKの公称3重量%水性スラリーを製造す
る。NSKスラリーを穏やかに精製し、永久湿潤強度樹脂(すなわちDE)ウィ
ルミントンのHercules社から市販のKymeneR 557H)の公称2%溶液をNSK紙料
パイプに乾燥繊維の1重量%の比率で加える。KymeneR 557HのNSKへの吸着は
イン−ラインミキサーにより強化する。イン−ラインミキサーの後、カルボキシ
メチルセルロース(CMC)の公称1%溶液を、乾燥繊維の約0.2重量%の比
率で加え、繊維状基材の乾燥強度を高くする。CMCのNSKへの吸着は、イン
−ラインミキサーにより強化することができる。次いで、化学軟化剤混合物(D
EDTHTDMAC/PEG)をNSKスラリーに、乾燥繊維の0.1重量%の
比率で加える。化学軟化剤混合物のNSK繊維への吸着もイン−ラインミキサー
により強化することができる。NSKスラリーをファンポンプで約0.2重量%
に希釈する。
第三に、通常のリーパルパー中で、CTMPの3重量%水性スラリーを製造す
る。非イオン系界面活性剤(Pegosperse)をリーパルパーに乾燥繊維の約0.2重
量%の比率で加える。化学軟化剤混合物の1%溶液を紙料ポンプの前のCTMP
紙料パイプに乾燥繊維の約0.1重量%の比率で加える。化学軟化剤混合物のC
TMPへの吸着はイン−ラインミキサーにより強化することができる。ファンポ
ンプでCTMPスラリーを約0.2%に希釈する。処理した紙料混合物(NSK
/CTMP)をヘッドボックス中で混合し、フォードリニヤーワイヤ上に堆積さ
せて未発達ウェブを形成する。フォードリニヤーワイヤを通し、そらせ板および
真空ボックスの支援により脱水する。フォードリニヤーワイヤは、1インチあた
りそれぞれ機械方向で84、および機械横断方向76本のモノフィラメントを有
する5-shed、サテン織り構造になっている。未発達の湿潤ウェブは、移送地点
で約22%の繊維コンシステンシーにあるフォードリニヤーワイヤから、1平方
インチあたり240リニアー アイダホセル、34%ナックル区域および14ミ
ルの光重合体深さを有する光重合体織物に移送される。“リニアー アイダホ”
の名称は、このパターンが由来する導管の断面が、本来、ジャガイモの形状に似
ていることによる。しかし、導管の4つの側面の壁は、一般的に直線で形成され
るので、このパターンを、単にアイダホパターンといわずに、“リニア”アイダ
ホと呼んでいる。真空排水により、ウェブの繊維コンシステンシーが約28%に
なるまでさらに脱水する。パターン化したウェブを、空気の吹抜けにより繊維コ
ンシステンシー約65重量%まで予備乾燥させる。次いで、ポリビニルアルコー
ル(PVA)の0.25%水溶液を含むクレープ処理接着剤を吹き付けながら、
ウェブをヤンキードライヤーの表面に付着させる。繊維コンシステンシーを推定
96%に増加させてから、ドクターブレードでウェブを乾燥クレープ処理する。
ドクターブレードは傾斜角度が約25度であり、突当たり角度が約81度になる
様にヤンキードライヤーに対して配置し、ヤンキードライヤーは約800fpm(
フィート/分)(約244メートル/分)で運転する。乾燥ウェブは700fpm
(214メートル/分)の速度でロールに形成される。
2枚のウェブを、エンボス加工し、PVA接着剤を使用して一つに張り合わせ
ることにより、紙タオル製品を形成する。この紙タオルは、約26#/3M SqF
tの坪量、約0.2%の実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤混合
物および約1.0%の永久湿潤強度樹脂を有する。得られた紙タオルは柔らかく
、吸収性があり、湿った時も非常に強い。
実施例4
この実施例の目的は、吹抜け乾燥および層状製紙技術を使用し、塩化ジエステ
ルジ(僅かに硬化させた)タロウジメチルアンモニウム(DEDTHTDMAC
)およびポリオキシエチレングリコール400(PEG−400)の液体状態の
プレミックス、および一時的湿潤強度樹脂を含んで成る、実質的に無水、自己乳
化
性で生分解性の化学軟化剤組成物で処理した柔らかい吸収性のトイレットティッ
シュペーパーを製造する方法を例示することである。
本発明の実施にはパイロット規模のフォードリニヤー製紙機械を使用する。第
一に、実施例1の手順にしたがって実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学
軟化剤組成物を製造するが、その際、DEDTHTDMACとポリヒドロキシ化
合物の均質な固体状態のプレミックスを約66℃(150°F)の温度で再融解
させる。次いで、融解した混合物を調整した水タンク(pH約3、温度約66℃)
中に分散させ、1ミクロン未満の小胞分散液を形成する。小胞分散液の粒子径は
、光学顕微鏡技術を使用して測定する。粒子径は約0.1〜1.0ミクロンであ
る。図4は、液体状態におけるDEDTHTDMACとポリヒドロキシ化合物系
の1:1重量比の、2%濃度の小泡分散液の63,000倍で撮影した低温伝送
顕微鏡写真である。図4は、粒子が、1または2枚の二重層厚の薄膜を有し、そ
の幾何学的構造が閉じた/開いた小胞からディスク状構造およびシートにわたる
ことを示している。
第二に、通常のリーパルパー中でNSKの3重量%水性スラリーを製造する。
NSKスラリーを穏やかに精製し、一時的湿潤強度樹脂(すなわちNY、ニュー
ヨークのNational Starch and Chemical社から市販のNational starch 78-0080
)の2%溶液をNSK紙料パイプに乾燥繊維の約0.75重量%の比率で加える
。一時的湿潤強度樹脂のNSK繊維への吸着はイン−ラインミキサーにより強化
する。NSKスラリーをファンポンプで約0.2%コンシステンシーに希釈する
。第三に、通常のリーパルパー中で、ユーカリ繊維の3重量%水性スラリーを製
造する。化学軟化剤混合物の1%溶液をユーカリ紙料パイプに、紙料ポンプの前
で、乾燥繊維の約0.2重量%の比率で加える。実質的に無水、自己乳化性で生
分解性の化学軟化剤混合物のユーカリ繊維への吸着はイン−ラインミキサーによ
り強化することができる。ファンポンプでユーカリスラリーを約0.2%コンシ
ステ
ンシーに希釈する。
処理した紙料混合物(30%のNSK/70%のユーカリ)をヘッドボックス
中で混合し、フォードリニヤーワイヤ上に堆積させて未発達ウェブを形成する。
フォードリニヤーワイヤを通し、そらせ板および真空ボックスの支援により脱水
する。フォードリニヤーワイヤは、1インチあたりそれぞれ機械方向で84、お
よび機械横断方向76本のモノフィラメントを有する5-shed、サテン織り構造
になっている。未発達の湿潤ウェブは、移送地点で約15%の繊維コンシステン
シーにある光重合体ワイヤから、1平方インチあたり562リニアー アイダホ
セル、40%ナックル区域および9ミルの光重合体深さを有する光重合体織物
に移送される。真空排水により、ウェブの繊維コンシステンシーが約28%にな
るまでさらに脱水する。パターン化したウェブを、空気の吹抜けにより繊維コン
システンシー約65重量%まで予備乾燥させる。次いで、ポリビニルアルコール
(PVA)の0.25%水溶液を含むクレープ処理接着剤を吹き付けながら、ウ
ェブをヤンキードライヤーの表面に付着させる。繊維コンシステンシーを推定9
6%に増加させてから、ドクターブレードでウェブを乾燥クレープ処理する。ド
クターブレードは傾斜角度が約25度であり、突当たり角度が約81度になる様
にヤンキードライヤーに対して配置し、ヤンキードライヤーは約800fpm(フ
ィート/分)(約244メートル/分)で運転する。乾燥ウェブは700fpm(
214メートル/分)の速度でロールに形成される。
ウェブは、一重のティッシュペーパー製品に加工する。このティッシュペーパ
ーは、約18#/3M Sq Ftの坪量、約0.1%の生分解性の化学軟化剤混合物
および約0.2%の一時的湿潤強度樹脂を有する。得られたティッシュペーパー
は柔らかく、吸収性があり、化粧用および/またはトイレットティッシュとして
使用するのに適している。
実施例5
この実施例の目的は、吹抜け乾燥製紙技術を使用し、塩化ジエステルジ(僅か
に硬化させた)タロウジメチルアンモニウム(DEDTHTDMAC)およびポ
リヒドロキシ化合物の液体状態の混合物(グリセロール/PEG−400)のプ
レミックスおよび乾燥強度樹脂を含んで成る、実質的に無水、自己乳化性で生分
解性の化学軟化剤組成物で処理した柔らかい吸収性のトイレットティッシュペー
パーを製造する方法を例示することである。
本発明の実施にはパイロット規模のフォードリニヤー製紙機械を使用する。第
一に、実施例2の手順にしたがって実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学
軟化剤組成物を製造するが、その際、DEDTHTDMACとポリヒドロキシ化
合物の均質な固体状態のプレミックスを約66℃(150°F)の温度で再融解
させる。次いで、融解した混合物を調整した水タンク(pH約3、温度約66℃)
中に分散させ、1ミクロン未満の小胞分散液を形成する。小胞分散液の粒子径は
、光学顕微鏡技術を使用して測定する。粒子径は約0.1〜1.0ミクロンであ
る。図5は、液体状態におけるDEDTHTDMACとポリヒドロキシ化合物系
の1:1重量比の、2%濃度の小泡分散液の63,000倍で撮影した低温伝送
顕微鏡写真である。図5は、粒子が、1または2枚の二重層厚の薄膜を有し、そ
の幾何学的構造が閉じた/開いた小胞からディスク状構造およびシートにわたる
ことを示している。
第二に通常のリーパルパー中でNSKの3重量%水性スラリーを製造する。N
SKスラリーを穏やかに精製し、乾燥強度樹脂(すなわちOH、フェアフィール
ドのAmerican Cyanamid社から市販のAcco 514、Acco 711)の2%溶液をNSK
紙料パイプに乾燥繊維の約0.2重量%の比率で加える。乾燥強度樹脂のNSK
繊維への吸着はイン−ラインミキサーにより強化する。NSKスラリーをファン
ポンプで約0.2%コンシステンシーに希釈する。第三に、通常のリーパルパー
中で、ユーカリ繊維の3重量%水性スラリーを製造する。化学軟化剤混合物の1
%溶液をユーカリ紙料パイプに、紙料ポンプの前で、乾燥繊維の約0.2重量%
の比率で加える。実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤混合物のユ
ーカリ繊維への吸着はイン−ラインミキサーにより強化することができる。ファ
ンポンプでユーカリスラリーを約0.2%コンシステンシーに希釈する。
処理した紙料混合物(30%のNSK/70%のユーカリ)をヘッドボックス
中で混合し、フォードリニヤーワイヤ上に堆積させて未発達ウェブを形成する。
フォードリニヤーワイヤを通し、そらせ板および真空ボックスの支援により脱水
する。フォードリニヤーワイヤは、1インチあたりそれぞれ機械方向で84、お
よび機械横断方向76本のモノフィラメントを有する5-shed、サテン織り構造
になっている。未発達の湿潤ウェブは、移送地点で約15%の繊維コンシステン
シーにある光重合体ワイヤから、1平方インチあたり562リニアー アイダホ
セル、40%ナックル区域および9ミルの光重合体深さを有する光重合体織物
に移送される。真空排水により、ウェブの繊維コンシステンシーが約28%にな
るまでさらに脱水する。パターン化したウェブを、空気の吹抜けにより繊維コン
システンシー約65重量%まで予備乾燥させる。次いで、ポリビニルアルコール
(PVA)の0.25%水溶液を含むクレープ処理接着剤を吹き付けながら、ウ
ェブをヤンキードライヤーの表面に付着させる。繊維コンシステンシーを推定9
6%に増加させてから、ドクターブレードでウェブを乾燥クレープ処理する。ド
クターブレードは傾斜角度が約25度であり、突当たり角度が約81度になる様
にヤンキードライヤーに対して配置し、ヤンキードライヤーは約800fpm(フ
ィート/分)(約244メートル/分)で運転する。乾燥ウェブは700fpm(
214メートル/分)の速度でロールに形成される。
二重のウェブをティッシュペーパー製品に成形し、層接着技術を使用して一つ
に張り合わせる。このティッシュペーパーは、約23#/3M Sq Ftの坪量、約
0.1%の実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤混合物および約0
.1%の乾燥強度樹脂を有する。得られたティッシュペーパーは柔らかく、吸収
性があり、化粧用および/またはトイレットティッシュとして使用するのに適し
ている。
実施例6
この実施例の目的は、従来の乾燥製紙技術を使用し、塩化ジエステルジ(僅か
に硬化させた)タロウジメチルアンモニウム(DEDTHTDMAC)およびポ
リオキシエチレングリコール400(PEG−400)の固体状態のプレミック
ス、および乾燥強度樹脂を含んでなる実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化
学軟化剤組成物で処理した柔らかい吸収性のトイレットティッシュペーパーを製
造する方法を例示することである。
本発明の実施にはパイロット規模のフォードリニヤー製紙機械を使用する。第
一に、実施例1の手順にしたがって実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学
軟化剤組成物を製造するが、その際、DEDTHTDMACとPEG−400の
均質な固体状態のプレミックスを調整した水タンク(pH約3、温度約66℃)中
に分散させ、1ミクロン未満の小胞分散液を形成する。小胞分散液の粒子径は、
光学顕微鏡技術を使用して測定する。粒子径は約0.1〜1.0ミクロンである
。図3は、液体状態におけるDEDTHTDMACとPEG−400系の1:1
重量比の、2%濃度の小泡分散液の63,000倍で撮影した低温伝送顕微鏡写
真である。図3は、粒子が、1または2枚の二重層厚の薄膜を有し、その幾何学
的構造が閉じた/開いた小胞からディスク状構造およびシートにわたることを示
している。
第二に通常のリーパルパー中でNSKの3重量%水性スラリーを製造する。N
SKスラリーを穏やかに精製し、乾燥強度樹脂(すなわちOH、フェアフィール
ドのAmerican Cyanamid社から市販のAcco 514、Acco 711)の2%溶液をNSK
紙料パイプに乾燥繊維の約0.2重量%の比率で加える。乾燥強度樹脂のNSK
繊維への吸着はイン−ラインミキサーにより強化する。NSKスラリーをファン
ポンプで約0.2%コンシステンシーに希釈する。第三に、通常のリーパルパー
中で、ユーカリ繊維の3重量%水性スラリーを製造する。化学軟化剤混合物の1
%溶液をユーカリ紙料パイプに、紙料ポンプの前で、乾燥繊維の約0.2重量%
の比率で加える。化学軟化剤混合物のユーカリ繊維への吸着はイン−ラインミキ
サーにより強化することができる。ファンポンプでユーカリスラリーを約0.2
%コンシステンシーに希釈する。
処理した紙料混合物(30%のNSK/70%のユーカリ)をヘッドボックス
中で混合し、フォードリニヤーワイヤ上に堆積させて未発達ウェブを形成する。
フォードリニヤーワイヤを通し、そらせ板および真空ボックスの支援により脱水
する。フォードリニヤーワイヤは、1インチあたりそれぞれ機械方向で84、お
よび機械横断方向76本のモノフィラメントを有する5-shed、サテン織り構造
になっている。未発達の湿潤ウェブは、移送地点で約15%の繊維コンシステン
シーにあるフォードリニヤーワイヤから、通常のフェルトに移送される。真空排
水により、ウェブの繊維コンシステンシーが約35%になるまでさらに脱水する
。次いで、ウェブをヤンキードライヤーの表面に付着させる。繊維コンシステン
シーを推定96%に増加させてから、ドクターブレードでウェブを乾燥クレープ
処理する。ドクターブレードは傾斜角度が約25度であり、突当たり角度が約8
1度になる様にヤンキードライヤーに対して配置し、ヤンキードライヤーは約8
00fpm(フィート/分)(約244メートル/分)で運転する。乾燥ウェブは
700fpm(214メートル/分)の速度でロールに形成される。
二重のウェブをティッシュペーパー製品に成形し、層接着技術を使用して一つ
に張り合わせる。このティッシュペーパーは、約23#/3M Sq Ftの坪量、約
0.1%の実質的に無水、自己乳化性で生分解性の化学軟化剤混合物および約0
.
1%の乾燥強度樹脂を有する。得られたティッシュペーパーは柔らかく、吸収性
があり、化粧用および/またはトイレットティッシュとして使用するのに適して
いる。Detailed Description of the Invention
Anhydrous, self-emulsifying, useful for fibrous cellulosic materials
Biodegradable chemical softener composition
Field of the invention
The present invention is a substantially water-free, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition.
About. More specifically, the present invention is directed to fibrous cells such as tissue paper webs.
Substantially water-free, self-emulsifying and biodegradable, useful for treating lulose materials
It relates to a chemical softener composition. The treated tissue web can be washed with towels, napkins,
Soft absorbent paper, such as cosmetic and toilet tissue products
Can be used to manufacture products.
Background of the Invention
Tissue or paper tissue of paper, sometimes called web or sheet
The web or sheet is widely used in modern society. Paper towel, napkin,
Products such as cosmetics and toilet tissues are major commercial products. these
Three important properties of their products are their softness, their absorbency, especially those
Of water absorption in water systems and their strength, especially their strength when wet
It has been recognized for some time. Make each of these properties serious to other properties
Improve without significant impact, as well as improve two or three properties simultaneously
Research and development efforts are being made.
Softness means that the consumer picks up a particular product, rubs it against the skin and rolls it in the hand.
It is the feel that is felt when This feel is a combination of several physical properties. soft
One of the most important physical properties related to the stiffness is the stiffness of the paper web from which the product is manufactured.
It is considered by those skilled in the art to be Stiffness is generally the dry tensile strength of the web
And is believed to depend directly on the stiffness of the fibers forming the web.
Strength is a characteristic of the product, and of the web of which it is made, in the conditions of use.
Maintains physical integrity when wet and resists tears, tears, and tears
Ability.
Absorbency is defined by the large volume of liquids, especially aqueous solutions, of the product and its constituent webs.
Is the ability to absorb the dispersion. The general perceived absorbency by consumers is a constant mass.
The amount of liquid that tissue paper absorbs to saturation as well as the material
It is generally considered to be a combination of absorption rates.
The use of wet strength resins to increase the strength of paper webs is widely known
. For example, Westfelt, Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13, 813
-P. 825 (1979) describes many such substances and their chemical properties.
ing. Freimark et al., U.S. Pat. No. 3,755,220, August 28, 1973.
Issued daily, some chemical additives, called debinding agents, are used in the papermaking process.
It interferes with the natural fiber-to-fiber bonding that occurs during stressing. This
The reduced bond of results in a softer or less rough paper sheet. Fr
eimark et al. increase the wet strength of the sheet and offset the undesired effects of debinding agents
For the use of wet strength resins. These debinding agents have a dry tensile strength
And reduce both wet tensile strength.
Shaw also issued US Pat. No. 3,821,068, issued June 28, 1974, to Te
Chemical debonding to reduce the stiffness of the paper and thereby increase its softness
It discloses that a combination can be used.
Chemical decoupling agents have been described in various publications, such as US Pat. No. 3,554,862, 197.
Published in Hervey et al., January 12, 1st. For these substances,
Chain quaternary ammonium salts, eg cocotrimethylammonium chloride, oleic chloride
Rutrimethylammonium, di (hydrogenated) tallow dimethylammonium chloride and
And stearyl trimethyl ammonium chloride.
Emanuelsson et al., US Pat. No. 4,144,122, March 13, 1979.
At issue, bis (alkoxy (2-hydroxy) chloride for softening the web.
) Propylene) Use of complex quaternary ammonium compounds such as quaternary ammonium
Is disclosed. These authors wrote that the fatty alcohols ethylene oxide and
By using a nonionic surfactant such as an adduct of ropylene oxide,
Attempts have also been made to overcome the loss of absorbency caused by debinding agents.
The Armak Company of Chicago, Illinois is in its public relations 76-17 (1977).
Then, add dimethyldi (hydrogenated) tallow ammonium chloride to polyoxyethylene glycol.
Softness and absorption when used in combination with
It states that both sexes are imparted to the tissue paper web.
Representative research results for improving paper webs include US Pat. No. 3,301,
746, issued to Stanford and Sisson on January 31, 1967.
There is. The paper web produced by the process described in this patent is of high quality
And yet, the products formed from these webs are commercially successful.
However, research efforts for product improvement are continuing.
For example, Becker et al., U.S. Pat. No. 4,158,594, Jan. 19, 1979.
By the method they insisted on issuance, a strong, soft fibrous sheet was formed.
Is described. More specifically, they
The strength, which may have been softened by the addition of chemical debinding agents, is
Place one side of the web on one side of the web in a finely patterned arrangement and
Adhesive attached to creped surface (eg acrylic latex rubber emulsion
Solution, water-soluble resin, or elastomer adhesive)
The web is then creped from the creped surface by gluing in this patterned arrangement.
It is disclosed that it can be strengthened by processing to form a sheet material.
Well-known dialkyldimethylammonium salts (eg ditallow dimethyl chloride)
Lumonium, ditallow dimethyl ammonium methylsulfate, di (hydrogenated) chloride
Conventional quaternary ammonium compounds such as tallow dimethyl ammonium, etc.
It is an effective chemical decoupling agent. Unfortunately, these quaternary ammonium compounds
Is not biodegradable. The inventor has found that the biodegradability of these quaternary ammonium salts
The mono- and diester modifications also function as chemical debonding agents, resulting in fibrous cellulose.
It has been found to increase the softness of materials.
In addition, a chemical softener composition containing these biodegradable compounds in a substantially anhydrous form.
Manufacturing goods saves product transportation cost (small weight), packaging material
Material costs are saved and the machine costs required to process the chemical softener composition are saved.
Approximately (less equipment required to produce the aqueous dispersion). Furthermore, according to the present invention,
Organic solvents, especially volatile organic solvents commonly used in the production of concentrated softener compositions
Since it is not used, it offers the advantage of environmental safety.
It is an object of the present invention to include substantially water, which is effective in treating fibrous cellulosic materials.
To provide a self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition.
Another object of the invention is to provide a soft absorbent tissue paper product.
And.
Yet another object of the present invention is the manufacture of soft absorbent tissue paper products.
Is to provide a method.
These and other objects, as will be apparent from the description below, are of use in the present invention.
Can be more achieved.
Summary of the invention
The present invention is substantially water-free, effective in treating fibrous cellulosic materials,
Provided is a self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition. In short, it contains water
A self-emulsifying, biodegradable chemical softening agent composition having no (a) preferably a formula
Or
Or
(In the formula, each R2Substituents are C1 to C6 alkyl or hydroxyalkyl groups, benzyl
R group or a mixture thereof, each R1Substituents are C12-C22 hydrocarbyl groups
, Or substituted hydrocarbyl groups or mixtures thereof, each R3Replacement
The group may be a C11-C21 hydrocarbyl group, or a substituted hydrocarbyl group or its
A mixture of these, where Y is -OC (O)-or -C (O) -O- or -N
H-C (O)-or -C (O) -NH-, and mixtures thereof, n is
1-4, and X-Is a suitable anion such as chloride, bromide, methyl sulfate
, Ethyl sulfate, nitrate, and the like. )
A biodegradable, ester-functional quaternary ammonium compound having
(B) Glycerol, polyglycero having a weight average molecular weight of about 150 to about 800
And a polyoxyethylene glycol having a weight average molecular weight of about 200 to about 4000.
Consists of coal and polyoxypropylene glycol, and mixtures thereof
A polyhydroxy compound selected from the group, comprising a mixture with
The weight ratio of active quaternary ammonium compound to polyhydroxy compound is about 1: 0.1.
˜0.1: 1, the ester functional quaternary ammonium compound and the poly
At a temperature at which the hydroxy compound is miscible, the polyhydroxy compound is
It is mixed with a potent quaternary ammonium compound.
The chemical softener composition of the present invention is stable and homogeneous at temperatures of at least about 20 ° C.
, A solid or viscous fluid. This fluid must have a liquid or liquid crystal phase structure
Can be. The water content of the substantially self-emulsifying chemical softener composition is less than about 20% by weight.
And preferably the chemical softener composition has a water content of less than about 10% by weight, and
Preferably, the water content of the chemical softener composition is less than about 5% by weight.
Preferred ester-functional quaternary ammonium compounds suitable for use in the present invention
An example of an object is an expression
and
and
and
(In the formula, each R2The substituents are C1-C6 alkyl or hydroxyalkyl groups, benzene
A dill group or a mixture thereof, each R1Substituents are C12-C22 hydrocarbyl
A group, or a substituted hydrocarbyl group or a mixture thereof, wherein each R3Place
The substituent is a C11-C21 hydrocarbyl group, or a substituted hydrocarbyl group or
Is a mixture of them)
There is a compound of.
These compounds are compounds of the well-known dialkyldimethylammonium salt.
Or diester variants, eg diester ditallow dimethylammonium chloride
, Diester distearyl dimethylammonium chloride, monoester ditarod chloride
Udimethylammonium, Di (hydrogenated) methylsulfate Tallowdimethylammonium
, Chlorinated diester di (hydrogenated) tallow dimethyl ammonium, Chlorinated monoester
Think of it as di (hydrogenated) tallow dimethyl ammonium and mixtures thereof.
Tarodimethylammonium chloride (dihydrogenated), dichlorinated (slightly water)
Organized) tallow dimethyl ammonium (DEDHTDMAC) and di (
Hydrogenated) Diester modification of tallow dimethyl ammonium (DEDHTDMAC)
, And mixtures thereof are preferred. Depending on the requirements of the product characteristics,
Saturation levels range from non-hydrogenated (soft) to slightly, partially or fully hydrogenated (
(Hard), can be adjusted.
Without being bound by theory, the ester moiety renders these compounds biodegradable.
It is considered to be given. Ester Functional Quaternary Ammonium Used Here
The compound is more rapid than conventional dialkyldimethylammonium chloride chemical softeners
Biodegradation is important.
Examples of polyhydroxy compounds useful in the present invention include glycerol, weight average molecule
Polyglycerol having a weight of about 150 to about 800, and a weight average molecular weight of about 20.
A polyoxyethylene glycol having from 0 to about 4000, a weight average molecule
Polyoxyethylene glycol in an amount of about 200-600 is preferred.
Briefly, the method of making a tissue web of the present invention comprises a papermaking process from the above ingredients.
The process of forming the stock, the papermaking stock on a perforated surface, such as a Ford linear wire,
Comprising the steps of depositing on paper, and removing water from the deposited stock.
.
All percentages, ratios and proportions herein are by weight unless otherwise indicated.
To show.
Brief description of the drawings
The claims at the end of the specification particularly point out and distinctly claim the invention.
A better understanding of the invention may be gained by reading the description below in connection with the accompanying drawings.
It is thought to be possible.
FIG. 1 is a state diagram of the DEDHTDMAC and PEG-400 systems.
FIG. 2 is a state diagram of the DEDHTDMAC and PEG-400 systems.
FIG. 3 shows chlorinated diester di (slightly cured) tallow dimethyl ammonium
And 1: 1 weight ratio solid premix of the PEG-400 system was formed by dilution
Low temperature transmission (cryo of 63,000 times of 2% DEDHTDMAC dispersion liquid)
-transmission) Micrograph.
FIG. 4 shows chlorinated diester di (slightly cured) tallow dimethyl ammonium
And 1: 1 weight ratio liquid premix of the PEG-400 system was formed by dilution
Low-temperature transmission microscope of 6% magnification of 2% DEDHTDMAC dispersion.
It is a photograph.
FIG. 5 shows chlorinated diester di (slightly cured) tallow dimethyl ammonium
And a liquid premix of a system of a mixture of glycerol and PEG-400 in a 1: 1 weight ratio.
63,000 times the 2% DEDHTTDMAC dispersion formed by diluting
It is a low temperature transmission micrograph photographed.
The present invention will be described in more detail below.
Detailed Description of the Invention
The claims at the end of the specification particularly point out and distinctly claim the subject matter of the invention.
However, a more complete understanding of the invention can be obtained by reading the following description and accompanying examples.
I think I can understand.
As used herein, the term "viscous fluid" has a viscosity at 20 ° C of about 10,000 centigrade.
A fluid that is equal to or greater than ntipoise.
As used herein, the term "homogeneous mixture" refers to ester functional quaternary ammonium.
And a polyhydroxy compound dissolved or dispersed in each other.
The term "self-emulsifying" as used herein means that when added to a liquid carrier such as water,
A composition that forms a uniform colloidal dispersion with minimal shear, heat, dispersion aids, etc.
means.
As used herein, the term "ester functional quaternary ammonium compound" includes one or more
Means a quaternary compound containing an ester group.
The term “tissue paper web, paper web, web,
"Paper sheets and paper products" are all processes that form an aqueous papermaking stock.
From the process of depositing on perforated surfaces, such as Ford Linear Wire, and from stock
Remove water by gravity or vacuum drainage and evaporation, with or without pressure
It means a sheet of paper manufactured by a method comprising the steps of:
As used herein, the term "aqueous papermaking stock" refers to the papermaking fibers and chemicals described below.
It is an aqueous slurry of chemicals.
The first step of the present invention is the formation of an aqueous papermaking stock. This paper fee is all below
Explain, papermaking fiber (hereinafter sometimes referred to as wood pulp), and at least
One ester-functional quaternary ammonium compound and at least one polyhydric compound
It comprises a mixture of droxy compounds.
All wood pulps are considered to comprise the papermaking fibers used in the present invention. Shi
Scarecrow, other cellulosic fiber pulps such as cotton liner, bagasse, rayon
, Etc. can also be used, and both are within the claims. Wood pulp useful here includes:
Chemical pulps such as kraft, sulfite and sulfate pulps, and groundwood
Pulp, thermomechanical pulp, and chemically modified thermochemical pulp
There are mechanical pulps containing (CTMP). From both deciduous and coniferous trees
Pulp can be used. Any or all of the above materials, as well as other
Non-fibrous materials, such as fillers used to facilitate the original papermaking operation.
And fibers derived from recycled paper, which may contain adhesives, may also be used in the present invention.
Wear. Preferably, the papermaking fibers used in the present invention are kraft derived from northern softwood.
Comprising pulp.
Anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition
The present invention provides ester-functional quaternary ammonium compounds and
Includes a mixture of polyhydroxy compounds. Ester functional quaternary ammonium compounds
The ratio of product to polyhydroxy compound is about 1: 0.1 to about 0.1: 1, and is preferred.
Weight ratio of the quaternary ammonium compound having a functional group to the polyhydroxy compound
Is from about 1: 0.3 to about 0.3: 1, more preferably an ester functional quaternary.
The weight ratio of ammonium compound to polyhydroxy compound is from about 1: 0.7 to about 0.
7: 1 but this ratio depends on the particular polyhydroxy compound used and / or
Or depending on the molecular weight of the ester-functional quaternary ammonium compound.
Each of these types of compounds is described in detail below.
A. Ester functional quaternary ammonium compounds
The chemical softener composition has the formula
Or
Or
(In the formula, each R2Substituents are C1 to C6 alkyl or hydroxyalkyl groups, benzyl
R group or a mixture thereof, each R1Substituents are C12-C22 hydrocarbyl groups
, Or substituted hydrocarbyl groups or mixtures thereof, each R3Replacement
The group may be a C11-C21 hydrocarbyl group, or a substituted hydrocarbyl group or its
A mixture of these, where Y is -OC (O)-or -C (O) -O- or -N
H-C (O)-or -C (O) -NH, and mixtures thereof, where n is 1
~ 4 and X-Is a suitable anion such as chloride, bromide, methyl sulfate,
Ethyl sulfate, nitrate, etc. )
Including an ester functional quaternary ammonium compound having
Edited by Swern, Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Third Edition, John Wil
Taro has various compositions, as described in ey and Sons (New York 1964).
It is a naturally occurring substance. Table 6.13 in the above document edited by Swern shows tallow fat.
It is shown that generally more than 78% of the acids contain 16 or 18 carbon atoms.
Generally, half of the fatty acids present in tallow are tired, mainly in the form of oleic acid.
It is a sum. Synthetic as well as natural "tallow" are within the scope of the present invention. Of product characteristics
Depending on the requirements, the saturation level of ditallow may vary from non-hydrogenated (soft) to
It is also known that partial or complete hydrogenation (hard) can be adjusted. Up
All saturation levels mentioned fall within the scope of the invention.
Substituent R1, R2And R3Are various groups, if desired, such as alkoxyl,
Droxyl, can be substituted with, or can have a branched chain,
Such substances are not preferred here. Preferably each R1Is C12-C18 Archi
R and / or alkenyl, most preferably each R1Is a straight-chain C16-C18
Alkyl and / or alkenyl. Preferably each R2Is methyl or
It is hydroxyethyl. Preferably R3Is C13-C17 alkyl and / or
Alkenyl, most preferably R3Is linear C15-C17 alkyl and / or
Or alkenyl, X-Is chloride or methyl sulfate. In addition,
The ter-functional quaternary ammonium compound may optionally be used as a minor component up to about 10%.
A mono (long-chain alkyl) derivative, eg (R2)2-N+-((CH2)2OH) ((CH2
)2OC (O) R3) X-, Can be included. These minor ingredients are used as emulsifiers
It works and is useful in the present invention.
Ester functional quaternary ammonium compounds suitable for use in the present invention, as described above.
Examples of products include the well-known diester dialkyldimethylammonium salt,
For example, diester ditallow dimethyl ammonium chloride, monoester ditarod chloride
U dimethyl ammonium, methyl sulfate diester ditallow dimethyl ammonium
, Methylsulfate diester di (hydrogenated) tallow dimethylammonium chloride
Te
Includes lugi (hydrogenated) tallow dimethyl ammonium, and mixtures thereof
. Diester ditallow dimethylammonium chloride and diester di (dihydrogen chloride)
Embedded image Tallow dimethyl ammonium is particularly preferred. These special substances are
Trade name of "ADOGEN DDMC" from Sherex Chemical Company Inc. of Dublin, Io.
It is commercially available at.
Di-quat variants of ester-functional quaternary ammonium compounds can also be used.
Within the range of Ming. These compounds have the formula
Having.
Each R in the above structure2Is a C1-C6 alkyl or hydroxyalkyl group
, R3Is a C11-C21 hydrocarbyl group, n is 2-4, and X is-Is a suitable shade
With ions such as halides (eg chloride or bromide) or methyl sulphate
is there. Preferably each R3Is C13 -C17 alkyl and / or alkenyl
And most preferably each R3Is linear C15-C17 alkyl and / or alkenyl
And R2Is methyl.
B. Polyhydroxy compound
The chemical softener composition contains a polyhydroxy compound as an essential component.
Examples of polyhydroxy compounds useful in the present invention include glycerol, weight average molecule
Polyg having an amount of about 150 to about 800 (eg, about 2 to about 10 glycerol units).
Licerol, and a weight average molecular weight of about 200 to about 4000, preferably about 200.
To about 1000, most preferably about 200 to about 600 polyoxyethylene glycos
And polyoxypropylene glycol. Weight average molecular weight of about 20
Particularly preferred is 0-600 polyoxyethylene glycol. Polyhydro above
Mixtures of xy compounds can also be used. For example, glycerol and a weight average molecular weight of about
200 to about 1000, more preferably about 200 to about 1000, more preferably about
Mixtures of 200 to about 600 polyoxyethylene glycols are useful in the present invention.
It Preferably, the weight ratio of glycerol to polyoxyethylene glycol is about 1.
It is from 0: 1 to about 1:10.
A particularly preferred polyhydroxy compound is a polyhydroxy compound having a weight average molecular weight of about 400.
It is ethylene glycol. This material is a Unio of Danbury, Connecticut
n Carbide Company marketed under the trade name of "PEG-400".
The above anhydrous, self-emulsifying and biodegradable chemical softener composition, namely ester ester
Mixtures of potent quaternary ammonium compounds and polyhydroxy compounds are preferred.
Or dilute to a desired concentration, and disperse the quaternary compound and polyhydroxy compound dispersion.
Once formed, it is applied to an aqueous slurry of papermaking fibers, or stock, to wet papermaking machines.
The Ford linear wire or sheet at the appropriate point before the sheet forming step.
It However, the chemical softener composition described above is
Applying before drying the web also improves softness, absorbency, and wet strength.
Significantly improved and, of course, within the scope of the invention.
The chemical softener composition should first be ester-functionalized quaternary quaternary prior to addition to the papermaking stock.
More effective when pre-mixing monium compounds and polyhydroxy compounds together
It turned out to be fruitful. A preferred method is described in more detail below in Example 1.
As can be seen, first heat the polyhydroxy compound to a temperature of approximately 66 ° C (150 ° F).
Then, the ester-functionalized quaternary ammonium compound was added to the hot polyhydroxy compound.
The rum compounds are added to form a homogeneous liquid. Ester functional quaternary ammoniumation
The weight ratio of compound to polyhydroxy compound is about 1: 0.1 to 0.1: 1, and is preferred.
Shishi
Is a weight ratio of ester functional quaternary ammonium compound to compound of about 1: 0.3-
0.3: 1, more preferably ester functional quaternary ammonium compound pair
The weight ratio of the compounds is about 1: 0.7 to 0.7: 1, but this ratio is specific to the one used.
Compound and / or ester functional quaternary ammonium compound
Very different. The water content of the chemical softener composition is less than about 20% by weight, preferably
The water content of the chemical softener composition is less than about 10% by weight, more preferably chemical softening
The water content of the agent composition is less than about 5% by weight. At least about 2 chemical softener compositions
It is important that it be a stable, homogeneous, solid or viscous liquid at a temperature of 0 ° C.
is there.
The substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable, chemical softener composition provides a chemical supply.
(Eg Sherex, Dublin, Ohio) can be premixed
. Producing a chemical softener composition containing these biodegradable compounds in a substantially anhydrous form
Saves product transportation cost (small weight), packaging material cost
Saves money and saves on the machine costs required to process chemical softener compositions
(Few equipment required to produce aqueous dispersions). Furthermore, according to the present invention, an organic solvent
In particular, since no volatile organic solvent is used, environmental safety advantages can be obtained. Conversion
The end user of the emollient composition simply mixes the mixture with a liquid carrier (ie, water).
Dilute and mix ester functional quaternary ammonium compound / polyhydroxy compound
It is only necessary to form an aqueous dispersion of the compound and then add it to the papermaking stock. Beauty salon
Homogeneous mixture of polyfunctional quaternary ammonium and polyhydroxy compound is an aqueous medium.
It can exist in the solid or liquid state before being dispersed in the body. Preferred
Specifically, a mixture of an ester functional quaternary ammonium compound and a polyhydroxy compound is used.
The compound is a liquid carrier such as water and comprises from about 0.01 to about 25% by weight of the emollient composition.
Diluted to the concentration of and then added to the papermaking stock. The pH of the liquid carrier is preferably
It is about 2 to about 6. The temperature of the liquid carrier is preferably about 20 ° C. to about 6 during manufacture.
0
℃. After mixing, the ester functional quaternary ammonium compound and polyhydric
The droxy compound exists as particles dispersed in a liquid carrier. Average particle
The diameter is preferably about 0.01 to about 10 microns, most preferably about 0.1 to about 1.
. It is 0 micron. As shown in Figures 3-5, the dispersed particles can be closed vesicles or open vesicles.
Existing in the form of particles.
Unexpectedly, the adsorption of polyhydroxy compounds on paper is
The compound is premixed with an ester functional quaternary ammonium compound and prepared as described above.
It was found to be significantly strengthened when added to paper. In fact, fibrous cellulose
Compounds and Ester-Functional Quaternary Ammonium Compounds Added to
At least 20% of which is retained, preferably ester-functional quaternary ammonium
The retention rate of the vinyl compound and the polyhydroxy compound is about 50% to 90% of the added amount.
Is.
Importantly, adsorption is within a concentration and time frame that is practical for use in papermaking.
Occur. To reveal the surprisingly high retention of polyhydroxy compounds on paper
In addition, diester dichloride (slightly cured) tallow dimethyl ammonium (DE
DTHTDMAC) and a polyoxyethylene glycol 400 melt solution and
And the physical science of aqueous dispersions was studied.
Without being bound by theory or limiting the invention, ester functionalities
To what extent a hydrophilic quaternary ammonium compound can adsorb polyhydroxy compounds on paper
The following considerations are made to explain promotion.
DEDTHTDMAC (Chlorinated Diester Di (slightly cured) Tallow Dimethy
Lumonium) exists as an equilibrium mixture of liquid crystal and crystalline phases. X-ray day
Shows that the commercially available DEDHTDMAC is in fact a liquid crystal phase,
No evidence of crystalline state is shown.
Mixture of DEDHTDMAC and PEG-400
A phase study of these two substances using the stepwise dilution method (Fig. 1) showed that
Physical behavior of is similar to that of di (hydrogenated) tallow dimethyl ammonium chloride
Is proved to be present. These compounds have a wide temperature range ( Mix at 50 ° C)
Can produce dispersions from these mixtures in the same temperature range.
It suggests that you can. X-ray data is DEDHTDMAC / PEG-4
00 indicates that there is actually a mixture of crystalline and liquid phases.
It
Mixture of DEDHTDMAC and glycerol
A 1: 1 mixture of DEDTHTDMAC and glycerol was used (direct observation and X
Suspected to be in liquid phase (from line data). Glycerol combined with other surfactants
It is possible to form a liquid crystal phase together, but in this system, it seems that this is not the case.
Is.
Mixture of DEDHTDMAC and PEG-400
A phase study of these two substances using the stepwise dilution method (Fig. 2) showed that
It is demonstrated that the physical behavior of the is similar to that of DEDHTTDMAC.
Although these compounds can be mixed within a wide temperature range (> 67 ° C),
Suggests that dispersions can be produced from these mixtures in the equivalent temperature range.
It There is no upper temperature limit for miscibility.
Physical state of quaternary compound / polyhydroxy compound / water mixture
Dispersions of any of these materials may contain polyhydroxy compounds and ester compounds.
The mixture maintained at a temperature at which the functional quaternary ammonium salt is miscible is diluted with water.
It can be manufactured. Both DEDHTDMAC and DEDHTDMAC are water-soluble
Therefore, no matter which dry phase is diluted with water, ester functional quaternary ammonium
The um compounds precipitate as small particles. All ratios of polyhydroxy compounds
Since it is soluble in water, it does not precipitate.
Approximately equal parts of DETHTDMAC and polyhydroxy compound (ie
Chi glycerol. PEG-400, etc.) to water and add about 1% DEDTHTDMA
By forming a mixture containing C, DETHTDMAC precipitates. Maybe
In addition, the DEDHTDMAC phase near room temperature will be a thin layer of liquid crystal.
Colloidal structure of dispersion
The liquid crystal phase in the diluted mixture exists as vesicles that are mostly closed spherical
To do. The formation of such a dispersion is due to the large osmotic pressure gradient that exists temporarily during the process.
It seems to occur more. The origin of these pressure gradients is due to the formation of water in the composition.
Spatial gradients (and thermodynamic effects). DEDHTDMAC / glycero
The liquid phase of the mixture can exist over a wide range of temperatures and therefore can be dispersed over a wide range of temperatures.
It is also possible to produce a liquid.
By cryo-electron microscopy, the size of the particles present is about 0.1-1.0 microphone
It can be seen that it has a lot of different structures. Sheet (curved,
Some are flat), others are closed vesicles. The thin film of all these particles is a molecule
It is a double layer of the size of, with groups of heads exposed to water and tails joined together.
PEG is presumed to be associated with these particles. Dispersion produced in this way
By applying the liquid to the paper, ester functional quaternary ammonium ions
Adheres strongly and strongly promotes the adsorption of polyhydroxy compounds on paper, softness and wetness
Improves wettability.
Dispersion state
Cooling of the above dispersion causes partial crystallization of the material in the colloidal particles
Sometimes. However, it takes a long time (probably several months) to reach the equilibrium state.
Since the thin film is a liquid crystal or a disordered crystalline phase, the disordered particles interact with the paper.
It Preferably, the chemical softener compositions described herein are used before equilibrium is reached.
To use.
When the fibrous cellulosic material dries, it will form a quaternary compound and a polyhydroxy compound.
Vesicles containing substances (eg glycerol, PEG-400, etc.) may be broken
. When the vesicles break, most of the PEG component penetrates inside the cellulose fibers, where
To enhance the flexibility of the fiber. Importantly, some of the PEG is retained on the fiber surface.
Where it acts to increase the absorption rate of the cellulose fibers. ion
The cation portion of the quaternary compound component is formed on the surface of the cellulose fiber due to the strong interaction.
It remains on top, where it enhances the surface feel and softness of the paper product.
The second step of the method of the present invention uses the above chemical softener composition as an additive.
Papermaking is the deposition of paper stock on porous surfaces, the third step is
The removal of water from the piled stock. Achieve these two processing steps
The techniques and equipment used to manufacture will be apparent to those of ordinary skill in the paper arts. The present invention
Preferred tissue paper embodiment of about 0.0 wt.
05% to about 5.0%, more preferably about 0.03% to 0.5%, disclosed herein.
And a chemical softening agent composition.
The present invention is a conventional felt-pressed tissue paper, bulky,
Patterned densified tissue paper, and bulky, compressed
Can be used with common tissue paper, including not-yet tissue paper
However, the present invention is not limited to these. Tissue paper can be homogenous or
Can have a layered structure, one tissue paper product made from it
Alternatively, it may have a multi-sheet structure. TE formed from layered paper webs
No. 3,994,771, Mo, which is incorporated herein by reference.
rgan, Jr. Et al., Issued November 30, 1976. Generally, wet
The soft, bulky absorbent paper structure of the composite material laid down is preferred.
It is preferably made from two or more layers of stock comprising different types of fibers. these
A layer of one or more infinitely perforated screens with individual streams of diluted fiber slurry
Fibers are typically made of tissue paper, although formed by depositing on top
Fibers of relatively long softwoods and relatively short hardwoods that are used in construction.
The layers are then combined to form a layered composite web. Then layer c
The web is pressed against the fluid-actuated web to create an open mesh dry web.
Follow the surface of the dry / stamped fabric and then on the fabric as part of the low density papermaking process.
Thermally pre-dry. Layered webs can be classified according to fiber type.
Alternatively, or the fiber content of each layer can be made substantially equal. Tissie
The woven paper preferably has a basis weight of 10 g / m.2~ About 65g / m2And the density is about 0.60 g /
It is less than cc. Preferably, the basis weight is about 35 g / m2Below, the density is about 0.3g / cc or less
Is. Most preferably, the density is from about 0.04 g / cc to about 0.20 g / cc.
Conventional pressed tissue papers and methods for making such papers are in this field.
Is well known. Such paper is typically deposited with paper stock on perforated wire.
It is manufactured by stacking. This forming wire is for Ford Linear in this field
-It is often called a wire. After depositing the stock on the forming wire, it is
Called Webb. Send the web to the dewatering felt, compress the web to dewater and heat
To dry. Techniques and typical equipment for producing a web by the above-mentioned production method
Devices are well known to those skilled in the art. A typical manufacturing method has low consistency.
Pulp pulp stock is supplied from a pressurized headbox. Head box
Deliver a thin pile of furnish onto a Ford linear wire to form a moist web
Has an opening for The web is then vacuum dehydrated, typically with a
Dehydrate to a consistency of about 7% to about 25% (based on total web weight)
, Further drying by a compression operation, in which case opposing mechanical members, eg circles
Press the web with a cylindrical roll.
The dewatered web is then passed through a stream called Yankee dryer in the field.
It is further compressed and dried in a stream drum device. Yankee dryer
-
In that case, mechanical means such as a cylindrical drum that presses the web against
Can generate force. When the web is pressed against the Yankee surface
It is also possible to apply a vacuum to the web. Multiple Yankee dryer drums
It can be used, with further compression between drums if desired. It is formed
The tissue paper structure is referred to below as a normal, compressed tissue paper structure.
Call. Such sheets are exposed to significant mechanical compressive forces while the fibers are wet.
Since it is dried in a compressed state, it is considered to be densified.
Tissue paper densified in a pattern has a relatively low fiber density,
With relatively large faces and rows of densified areas with relatively high fiber density
It is a feature. The bulky side is also the side of the pillow region
be called. The densified area is also called the knuckle area. Densified area
Are discontinuously spaced in a bulky surface, or
They can be wholly or partially interconnected in the same plane. Precise in a pattern
All preferred methods of making a densified tissue web are included here by reference.
U.S. Pat. No. 3,301,746, Jan. 31, 1967, Sanford et al.
And Siaaon, U.S. Pat. No. 3,974,025, August 10, 1976, Pe.
ter G. Issued to Ayers and US Pat. No. 4,191,609, March 1980.
Paul D. on the 4th. Issued to Trokhan and US Pat. No. 4,637,859, 19
Paul D. on January 20, 1987. Published in Trokhan, disclosed in.
Generally, the pattern densified web is preferably perforated into papermaking stock.
Deposit on a wire, eg Ford Linear Wire, to form a moist web
, Then placing the web in close proximity to the rows of supports. Pair the web against the rows of supports
And squeeze, which geometrically corresponds to the contact between the row of supports and the moist web
Densified areas are formed in the web at the locations where Compressed during this operation
The rest of the web that was not broken is called the bulky side. This bulky
surface
By applying the pressure of the fluid with, for example, a vacuum-type device or a blow-through dryer.
, Or by further mechanically pressing the web against the rows of supports,
Can be densified. The web should be substantially uncompressed on the bulky side
Dehydrate and optionally pre-dry. This is for example a vacuum type device or a blow-through
Fluid pressure from a dryer or mechanical pressing of a web against a row of supports
Therefore, it is preferable that the surface with a large bulk is not compressed. Dehydration, as desired
More pre-drying and densification area formation operations are integrated or partially integrated
By doing so, the total number of manufacturing steps to be executed can be reduced. Densification zone
Following zone formation, dehydration, and optional pre-drying, preferably still mechanical
Dry completely while avoiding pressure. Preferably, the tissue paper surface
About 8% to about 55% is a relative density of at least 125% of the bulky surface density.
Includes a densified knuckle with a degree.
The rows of supports are preferably supports that facilitate the formation of densified areas when pressed.
Imprinted carrier fabric with knuckles arranged in a pattern, which act as rows of
imprinting carrier fabrics). The knuckle pattern is
Configure columns. All imprinted carrier fabrics are incorporated herein by reference, US Pat.
, 301,746, Sanford and Sisson, issued January 31, 1967, USA
Patent No. 3,821,068, Sa1vucci, Jr et al., Issued May 21, 1974, US
National Patent No. 3,974,025, Ayers, issued August 10, 1976, US Patent
No. 3,573,164, Friedberg et al., Issued March 30, 1971, US patent
No. 3,473,576, Amneus, issued October 21, 1969, US Pat.
, 239,065, Trokhan, issued December 16, 1980, and US patents.
No. 4,528,239, Trokhan, published July 9, 1985.
It
Preferably, the stock is first placed on a perforated shaped carrier, such as a Ford linear wire.
Form into a wet web. The web is dewatered and conveyed to the stamped fabric. Or
The stock can also be first deposited on a perforated support which also acts as an imprinted fabric.
Wear. After molding, the moist web is dewatered, preferably with a selection of about 40% to about 80%.
Thermally pre-dry the resulting fiber consistency. Dehydration is preferably suction
In a box or other vacuum system or blow-through dryer. Completely dry the web
Prior to drying, the knuckle markings on the stamped fabric are pressed into the web as described above.
It One way is to do this by mechanically exerting pressure, which is an example
For example, a nip roll supporting the stamped fabric and a drying drum, such as a Yankee dry.
By placing the web between the jars and pressing the nip roll against the surface of the drying drum.
Can be achieved. It is also preferred that the web be formed against the stamped fabric prior to suction.
Applying fluid pressure with a vacuum device such as a box or with a blow-through dryer
Completely dry. The fluid pressure is such that during the first dewatering, another
The densified areas can be imprinted by operating them for a while or in combination.
Wear.
The tissue paper structure, which is not compressed and is not densified in a pattern,
Both are incorporated herein by reference, US Pat. No. 3,812,000, Joseph L
. Salvucci, Jr. And Peter N. Yiannos, issued May 21, 1974, and
US Pat. No. 4,208,459, Henry E. Becker, Albert L. McConell and
Richard Schutte, published June 17, 1980. Generally, pressure
The unfolded, non-densified tissue paper structure is a papermaking
Wet the stock by depositing it onto a perforated wire, such as a Ford linear wire.
The web is formed, drained from the web, and subjected to mechanical compression without mechanical compression.
Remove excess water and dry the web until the consistency is at least about 80%.
It is manufactured by creping. Water can be removed by vacuum dehydration and thermal drying.
Removed from the web. The resulting structure is soft but weak, bulky, comparison
It is a sheet of fiber that has not been mechanically compressed. Web the binder before creping
It is preferable to partially apply it to the.
Compressed, non-patterned tissue structures are
It is generally called a normal tissue structure. Generally, compressed, putter
A tissue paper structure that is not densified into a paper-like shape allows the papermaking stock to be perforated.
A wet web to form a moist web and
Draining the web and applying a uniform mechanical press to the web consistency.
Excess water is removed and the web is dried in a heat drier, for example
Manufactured by creping the web. Universal
First, water is removed from the web by vacuum, mechanical compression and thermal means. Obtained
The structure is strong and generally uniform in density, but bulky, absorbent and soft.
Very low.
The tissue paper web of the present invention is a soft absorbent tissue paper.
The web can be used for all purposes. Tissue paper web of the present invention
Particularly advantageous uses of paper towels, toilet tissues and cosmetic tissues
It is a product. For example, U.S. Pat. No. 3,414,459, incorporated herein by reference,
Published in Wells, Dec. 3, 1968, two sheets of the invention as disclosed in
Embossed tissue paper web and secure with face-to-face adhesive
And can form double paper towels.
Molecular weight measurement
A. Introduction
A substantial characteristic that distinguishes polymeric materials is their molecular size. Polymer
Almost all of the properties that enable them to be used in various applications are their polymeric nature.
Derived from quality. To fully characterize these materials, their molecular weight and molecular weight
It is essential to have some means of measuring the offspring distribution. Not the molecular weight
, It is more accurate to use the term relative molecular mass, but polymer technology
amount
Is more commonly used. Measuring molecular weight distribution is always practical
It does not mean that. However, this is more common using chromatographic techniques.
It is becoming a reality. If anything, the molecular weight average is used to express the size of the molecule.
I rely on.
B. Molecular weight average
Relative molecular mass (MiWeight fraction of molecules withi) A simple minute to represent
When considering the offspring distribution, some useful mean values can be defined. specific
Size (MiNumber of molecules havingi) Is the number average molecular weight
give.
The important point of this definition is that the number average molecular weight in grams includes the Avogadro number of the molecule.
It is to be. This definition of molecular weight is a monodisperse molecular species, i.e. having the same molecular weight
Is the same as the molecular weight of More importantly, for polydisperse polymers of specific mass
N can be easily calculated if the number of molecules to be measured can be measured by any method. This is total
It is the basis of comprehensive characteristic measurement.
Specific mass (Mi) -Containing molecules by weight (Wi) Based on
Weight average molecular weight
give.
w more accurately reflects properties such as melt viscosity and mechanical properties of the polymer.
Is a more useful tool than n for expressing the molecular weight of the polymer,
use.
Analytical and test procedures
As used here, that is, the biodegradable treatment retained on the tissue paper web.
Analysis of the amount of chemicals can be done by any of the methods used in the field.
it can.
A. Quantitative analysis of ester functional quaternary ammonium and polyhydroxy compounds
For example, an ester-functional quaternary ammoni carried by tissue paper.
Um compounds such as diester di (dihydrogenated) tallow dimethyl ammonium (
DEDHTDMAC) (ie ADOGEN DDMCR), Is the amount of DEDH
Solvent extraction of TDMAC followed by anion-iodine using dimidium bromide as an indicator
Cation / cation titration and can be measured by polyhydroxy compounds such as P
The amount of EG-400 is extracted with an aqueous solvent, such as water, followed by gas chromatography.
Determine the amount of PEG-400 in the extract by Ruffy or colorimetric techniques
It is required. These methods are examples only and should be kept on a tissue
It does not exclude other methods useful for determining the amount of the particular component being treated.
B. Hydrophilic (absorbent)
Hydrophilicity of tissue paper indicates the tendency of tissue paper to get wet with water
. The hydrophilic nature of the tissue means that the dry tissue is completely wet with water.
It can be quantified to a certain extent by measuring the time required for the measurement. This time is “
Wet time ". To perform a repeatable test of constant wetting time, wetting
The following procedure can be used for time measurement. First, tissue paper
-Adjusted sample unit sheet (environmental conditions for testing paper samples are TAPPI
23 + 1 ° C. and 50 + 2% R.S. as specified in Method T402. H. Is)
, About 4-3 / 8 inch x 4-3 / 4 inch (about 11.1 cm x 12 cm), second,
Fold the sheet in four and make it about 0.75 inches (about 1.9 cm) to about 1 inch (
Roll it into a ball of about 2.5 cm, and third, roll the rolled sheet at 23 ± 1 ℃
of
Place it on the surface of distilled water and start the timer at the same time.
When it gets wet, stop the timer and read. Visually observe the completely wet condition.
The hydrophilicity of the tissue paper embodiment of the present invention can, of course, be measured immediately after manufacture.
It But the first two weeks after making tissue paper, that is, the paper is made
After aging for 2 weeks, the hydrophobicity may increase significantly. Therefore,
The above wetting time is preferably measured after such two weeks. So for 2 weeks
The wetting time measured at room temperature after aging is called "2 weeks wetting time".
C. Biodegradable
Suitable, substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softeners for use in the present invention
The composition is biodegradable. As used herein, the term “biodegradable” refers to a substance
Completely decomposed by microorganisms into carbon dioxide, water, biomass, and inorganic substances
Means that. Biodegradability is the only source of carbon and energy
All test substances and diluted bacterial inoculum from the homogenized activated sludge supernatant
Carbon dioxide released from a medium containing and dissolved organic carbon removed from it
It can be evaluated by measuring. La, which describes a suitable evaluation method for biodegradability
rson's “Estimation of Biodegradation Potential of Xenobiotic Organic Chem
icals ”,Applied and Environmental Microbiology, Volume 38 (1979), 1153
-See page 61. Use this method to exceed 70% of a substance within 28 days
If there is carbon dioxide evolution and greater than 90% dissolved organic carbon removal, the material is
It is easily biodegraded. The softening agent used in the present invention is such a biodegradable group.
It conforms to the standard.
D. density
The term tissue density used here refers to the appropriate
It is the average density calculated by dividing the basis weight of the paper by the thickness in unit conversion.
The thickness of tissue paper used here is 95g / in2(15.5g / cm2)
It is the thickness of the paper when the compression load is applied.
Ingredients used as desired
Other chemicals commonly used in papermaking also have a significant adverse effect on softening and absorbency of textile materials.
If the effect of the chemical softening agent composition is enhanced,
In addition to a qualitatively anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition or papermaking stock
Can be
For example, a surfactant is used to treat the tissue paper web of the present invention.
be able to. The amount of surfactant, if used, depends on the dry fibers of the tissue.
It is preferably about 0.01 to about 2.0% by weight with respect to the weight of fibers. The surfactant is
It is preferred to have alkyl chains having 8 or more carbon atoms. Typical Yin-io
-Based surfactants are linear alkyl sulfonates and alkylbenzene sulfonic acids
It is salt. Typical nonionic surfactants include alkyl glycoside esters.
Alkyl glycosides such as those commercially available from Croda, Inc. (New York, NY)
Crodesta SL-40, U.S. Patent No. 4,011,389, W. Mar. 8, 1977.
Alkyl glycoside ethers described in K. Langdon, et al., And
Alkyl polyethoxylated esters such as Glyco Chemicals, Inc. (Grrenwich
, CT) commercially available from Pegosperse 200 ML and Rhone Poulenc Corporation (Cranbu
RYEP, N.J.) commercially available IGEPAL RC-520.
Other types of chemicals that can be added are to increase the tensile strength of the tissue web.
There are dry strength additives. Examples of dry strength additives include carboxymethyl cell
Cationic Polymerization from Loose and Acco Chemicals such as Acco 771 and Acco 514
Body, but the Acco drug group is preferred. This material is Way, NJ
Marketed by the American Cyanamid Company. Dry strength, if used
The amount of additive is from about 0.01 to about 1. based on the dry fiber weight of the tissue paper.
It is 0% by weight.
Other types of chemicals that can be added increase the wet burst of the tissue web.
There is a wet strength additive for The present invention uses a dry fiber as an optional ingredient.
About 0.01 to about 3.0% by weight, more preferably about 0.3 to about 1.
It may include 5% by weight of water soluble permanent wet strength resin.
There are several types of permanent wet strength resins useful herein. Generally, the papermaking field
Resins that have been and will continue to be used here are useful here. Here for reference
Many examples are given in the above-cited Westfelt article.
Typically, the wet strength resin is a water soluble cationic material. Ie this
These resins are water soluble when added to paper stock. By subsequent treatment, for example by crosslinking
It is quite possible and even expected that the resin will become insoluble in water.
Furthermore, some resins are only soluble under special conditions, for example within a limited pH range.
is there.
Wet strength resins are generally crosslinked or deposited after depositing on, in, or between papermaking fibers.
Is believed to cause other curing reactions. Crosslinking or curing is in the presence of large amounts of water
As long as it doesn't usually happen.
Various polyamide-epichlorohydrin resins are especially used. These substances
Comprises reactive functional groups such as amino, epoxy, and azetidinium groups.
It is a low molecular weight polymer. The patent literature describes many methods for producing such substances.
Have been. US Pat. No. 3,700,623, both of which are hereby incorporated by reference,
Issued to Keim on October 24, 1972, and US Pat. No. 3,772,076.
, Issued to Keim on November 13, 1973, is an example of such a patent.
Hercules Incorporated from Wilmington, Delaware to KymeneR 557H
And KymeneR Polyamide-epichlorohydrin tree sold under the trade name 2064
Fats are particularly useful in the present invention. These resins are generally described in the above patents to Keim.
Have been.
Base-activated polyamide-epichlorohydrin resins useful in the present invention are
The Santo Res trade name from Monsanto Company of St. Louis, Zuri, eg San
Sold at to Res31. All of these types of substances are generally listed here.
U.S. Pat. No. 3,855,158, for consideration, Dec. 17, 1974, Pe.
Published by trovich, Issue 3,899,388, Petrovich on August 12, 1975.
Issued, No. 4,129,528, issued to Petrovich on December 12, 1978,
No. 4,147,586, issued to Petrovich on April 3, 1979 and No. 4,
222,921, issued to Van Eenam on September 16, 1980.
It
Other water-soluble cation-based resins useful herein are Stamford, Connecticut
Sold by the American Cyanamid Company under the trademark Parez, for example Parez 631NC.
It is a polyacrylamide resin. These materials are generally all
U.S. Pat. No. 3,556,932, January 19, 1971, incorporated herein by reference.
, Coscia et al., And No. 3,556,933, Wi.
Published by lliams et al.
Other types of water-soluble resins useful in the present invention include acrylic emulsions and
And anionic styrene-butadiene latex. Many of these types of resins
Examples are included in US Pat. No. 3,844,880, Meisel, J.
r. Et al., October 29, 1974.
Still another water-soluble cationic resin that can be used in the present invention is urea formaldehyde.
Hide and melamine formaldehyde resin. These multifunctional and reactive
Polymers have molecular weights on the order of thousands. More common functional groups include nitrogen
Groups such as amino groups and methylol groups attached to the nitrogen are included.
Although not preferred, polyethyleneimine type resins can also be used in the present invention.
The above water-soluble resins, including their manufacture, are included here for reference.
nograph Series No.29, Wet Strength in Paper and Cardboard, Pulp and Paper Technology
The Society (New York; 1965) describes it in more detail. The term "permanent" used here
Permanent wet-strength resin "is a measure of the initial wet strength of a paper sheet when placed in an aqueous medium.
Means a resin that allows the majority to be maintained for at least 2 minutes.
The above-mentioned wet strength additive allows the paper product having a permanent wet strength, that is, an aqueous medium.
A paper product is obtained that, when placed in the body, retains most of its initial wet strength for a long time.
It However, the permanent wet strength of some paper products is an unwanted and undesirable property.
May be. Toilet tissues, etc. do not have a cleaning mechanism after being used for a short time.
Where is it discarded? If the paper product permanently retains its hydrolysis resistance properties,
These mechanisms may be blocked. More recently, wet strength is sufficient for its intended use
However, by adding a temporary wet strength additive to paper products that fades when immersed in water,
There is. The decline in wet strength facilitates the flow of paper products through the cleaning mechanism.
Examples of suitable temporary wet strength resins include modified starch temporary wet strength agents, eg
For example, the market by National Starch and Chemical Corporation (New York, New York)
There is National Starch 78-0080 for sale. This type of wet strength agent is
Reaction of xyethyl-N-methyl-chloroacetamide with cationic starch polymer
It can be manufactured by adapting it. For modified starch temporary wet strength agents, see here
U.S. Pat. No. 4,675,394, Solarek et al., June 2, 1987.
Issued on the 3rd, See here for preferred temporary wet strength resins.
U.S. Pat. No. 4,981,557, Bjorkquist, January 1991, included for consideration.
There is a resin described in 1 day issue.
For both types and embodiments of the permanent and temporary wet strength resins described above, no
Of course, these resins are examples and do not limit the scope of the present invention.
Mixtures of compatible wet strength resins can also be used in the practice of this invention.
The optional chemical additives mentioned above are only examples and are intended to be within the scope of the present invention.
It is not limited.
The following examples illustrate the practice of the invention, but do not limit the invention.
Example 1
The purpose of this example is to provide chlorinated diester di (slightly cured) tallow dimethyl.
Ammonium (DEDHTDMAC) and polyoxyethylene glycol 4
00 (PEG-400), a substantially anhydrous, self-emulsifying, raw
It is to exemplify the methods that can be used to make degradable chemical softener compositions.
Anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition is prepared by the following procedure
: 1. 1. Weigh equal amounts of DETHTDMAC and PEG-400 separately and 2.
Heat PEG to about 66 ° C. (150 ° F.), 3. PEG with DEDHTDMAC
3. to form a molten solution at 66 ° C (150 ° F). Mixed well
4. to form a homogeneous mixture of DEDHTDMAC and PEG, (4) homogeneous
The mixture is cooled to solid form at room temperature.
The substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition of (5) is a chemical supply agent.
Pre-mix at supplier (eg Sherex, Dublin, Ohio) (steps 1-5)
And then economically shipped to the end user of the chemical softener composition where desired.
Can be diluted to a concentration of.
Example 2
The purpose of this example is to provide chlorinated diester di (slightly cured) tallow dimethyl.
Ammonium (DEDHTDMAC) with Glycerol and PEG-400
A substantially anhydrous, self-emulsifying and biodegradable chemistry comprising a mixture with a mixture of
It is to exemplify the methods that can be used to make the softener composition.
A substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition was prepared by the following procedure.
Manufacturing: 1. A mixture of glycerol and PEG-400 in a weight ratio of about 75: 2.
Blend with 5, 2. Separately mix equal volumes of DEDHTDMAC and (1)
And weigh 3. 3. Heat the mixture of (1) to about 66 ° C (150 ° F); DED
Dissolve THTDMAC in (3) and form a molten solution at 66 ° C (150 ° F).
And 5. Mix well to form a homogeneous mixture of DEDHTDMAC and (3)
And 6. The homogeneous mixture of (5) is cooled to solid form at room temperature.
The substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition of (6) is a chemical supply agent.
Pre-mix at supplier (eg Sherex, Dublin, Ohio) (steps 1-6)
And then economically shipped to the end user of the chemical softener composition where desired.
Can be diluted to a concentration of.
Example 3
The purpose of this example was to use blow-through dry papermaking technology and
Esterdi (slightly hardened) tallow dimethyl ammonium (DEDTHTD
MAC) and polyoxyethylene glycol 400 (PEG-400) solids
A substantially anhydrous, self-comprising, pre-mixed state and a permanent wet strength resin.
Soft absorbent paper towel treated with a self-emulsifying, biodegradable chemical softener composition
It is to exemplify a method of manufacturing a sheet.
A pilot scale Ford Liner paper machine is used to practice the invention. First
First, according to the procedure of Example 1, a substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemistry.
A emollient composition is prepared, wherein DETHTDMAC and PEG-400 are used.
In a water tank (pH approx. 3, temperature approx. 66 ° C.) in which a solid state homogeneous premix is prepared
To form a vesicle dispersion of less than 1 micron. The particle size of the vesicle dispersion is
Measure using light microscopy techniques. Particle size is about 0.1 to about 1.0 micron
It FIG. 3 shows a 1: 1 weight ratio of DEDHTDMAC and PEG-400 in the solid state.
Ratio of 2% concentration of small foam dispersion 63,000 times taken at low temperature transmission micrograph
is there. FIG. 3 shows that the particles have one or two thin films of double layer thickness and their geometrical structure.
Showing that the structure extends from closed / open vesicles to disk-like structures and sheets
There is.
Second, make a nominal 3 wt% aqueous slurry of NSK in a conventional reeulper.
It The NSK slurry is gently refined to give a permanent wet strength resin (ie DE)
Kymene available from Hercules in LumingtonR 557H) nominal 2% solution to NSK stock
Add 1% by weight of dry fiber to the pipe. KymeneR Adsorption of 557H to NSK
Strengthen with in-line mixer. After the in-line mixer, carboxy
A nominal 1% solution of methyl cellulose (CMC) in a ratio of about 0.2% by weight of dry fiber.
And the dry strength of the fibrous base material are increased. Adsorption of CMC to NSK is
It can be strengthened by a line mixer. Then, the chemical softener mixture (D
EDTHTDMAC / PEG) in an NSK slurry containing 0.1% by weight of dry fiber.
Add in proportion. In-line mixer for adsorption of NSK fibers of chemical softener mixture
Can be strengthened by. About 0.2% by weight of NSK slurry with a fan pump
Dilute.
Third, make a 3 wt% aqueous slurry of CTMP in an ordinary re-pulper.
It Nonionic surfactant (Pegosperse) is added to the re-pulper with about 0.2 weight of dry fiber.
Add in the amount% ratio. CTMP in front of stock pump with 1% solution of chemical softener mixture
Add to the stock pipe at a rate of about 0.1% by weight of dry fiber. Chemical softener mixture C
Adsorption to TMP can be enhanced by an in-line mixer. Fanpo
The CTMP slurry to about 0.2%. Treated stock mixture (NSK
/ CTMP) in the headbox and deposited on the Ford linear wire.
To form an undeveloped web. Pass the Ford Linear Wire through the baffle and
Dehydrate with the assistance of a vacuum box. Ford Linear Wire is 1 inch warm
Each has 84 monofilaments in the machine direction and 76 monofilaments in the cross machine direction.
A 5-shed, satin weave construction. Undeveloped wet web is a transfer point
From Ford Linear Wire with a fiber consistency of about 22% at
240 Linear Idaho Cell, 34% Knuckle Area and 14 Mi per inch
Transferred to a photopolymer fabric having a photopolymer depth of 1 mil. "Linear Idaho"
The name of is that the cross-section of the conduit from which this pattern originates originally resembles the shape of a potato.
It depends on However, the four side walls of the conduit are generally straight
Since this pattern is not simply called an Idaho pattern,
I call it ho. Vacuum drainage brings the fiber consistency of the web to about 28%
Dehydrate further until. The patterned web is blown through the air and
Pre-dry to a consistency of about 65% by weight. Then polyvinyl alcohol
While spraying a crepe treatment adhesive containing a 0.25% aqueous solution of PVA (PVA),
Adhere the web to the surface of the Yankee dryer. Estimate fiber consistency
Increase to 96% before dry creping the web with a doctor blade.
The doctor blade has an inclination angle of about 25 degrees and the abutment angle is about 81 degrees
Like the Yankee dryer, the Yankee dryer is about 800 fpm (
Ft / min) (about 244 meters / min). Dry web is 700 fpm
It is formed into rolls at a speed of (214 meters / minute).
Two webs are embossed and glued together using PVA adhesive
To form a paper towel product. This paper towel is about 26 # / 3M SqF
t basis weight, about 0.2% substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener mixture
And a permanent wet strength resin of about 1.0%. The resulting paper towel is soft
It is absorbent and very strong when wet.
Example 4
The purpose of this example was to use blow-through drying and layered papermaking techniques to
Luji (slightly hardened) tallow dimethyl ammonium (DEDTHTDMAC
) And polyoxyethylene glycol 400 (PEG-400) in the liquid state
A substantially anhydrous, self-milking product comprising a premix and a temporary wet strength resin.
Conversion
Soft absorbent toilet tissue treated with a degradable, biodegradable chemical softener composition
It is to exemplify the method of manufacturing the paper.
A pilot scale Ford Liner paper machine is used to practice the invention. First
First, according to the procedure of Example 1, a substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemistry.
A softener composition is prepared, with DETHTTDMAC and polyhydroxylation
Remelt the compound homogeneous solid state premix at a temperature of about 66 ° C (150 ° F)
Let Next, a water tank (pH about 3, temperature about 66 ° C) in which the melted mixture is adjusted
Dispersed therein to form a sub-micron vesicle dispersion. The particle size of the vesicle dispersion is
, Using optical microscopy techniques. Particle size is about 0.1-1.0 micron
It FIG. 4 shows DETHTDMAC and polyhydroxy compound system in liquid state.
Low temperature transmission taken at 63,000 times 2% concentration of small foam dispersion of 1: 1 weight ratio of
It is a micrograph. FIG. 4 shows that the particles have one or two thin films of double layer thickness,
Geometric structure ranges from closed / open vesicles to disk-like structures and sheets
It is shown that.
Second, a 3% by weight aqueous slurry of NSK is prepared in a conventional reepar pulper.
The NSK slurry is gently refined to give a temporary wet strength resin (ie NY, New
National starch 78-0080 commercially available from National Starch and Chemical Company of York
) Is added to the NSK stock pipe at a ratio of about 0.75% by weight of dry fiber.
. Adsorption of temporary wet strength resin to NSK fiber is enhanced by in-line mixer
To do. Dilute NSK slurry with fan pump to approximately 0.2% consistency
. Third, make a 3% by weight aqueous slurry of eucalyptus fiber in an ordinary re-pulper.
Build. Put a 1% solution of the chemical softener mixture into a eucalyptus stock pipe before the stock pump.
At about 0.2% by weight of dry fiber. Substantially anhydrous, self-emulsifying and raw
Adsorption of degradable chemical softener mixture to eucalyptus fiber was carried out by an in-line mixer.
Can be strengthened. Approximately 0.2% eucalyptus slurry with fan pump
Ste
Diluted to
Headbox with treated stock mixture (30% NSK / 70% eucalyptus)
Mix in and deposit on a Ford linear wire to form a green web.
Dehydration with the help of baffles and vacuum boxes through a Ford linear wire
To do. Ford linear wire is 84 per inch in each machine direction.
5-shed, satin weave construction with 76 monofilaments in the cross machine direction
It has become. Undeveloped wet web has about 15% fiber consistency at the transfer point.
562 linear Idaho per square inch from photopolymer wire at Sea
Photopolymer fabric with cells, 40% knuckle area and 9 mil photopolymer depth
Be transferred to. Vacuum drainage brings the fiber consistency of the web to about 28%.
Dehydrate further until The patterned web can be
Pre-dry to a consistency of about 65% by weight. Then polyvinyl alcohol
While spraying a crepe treatment adhesive containing a 0.25% aqueous solution of (PVA),
Attach the web to the surface of the Yankee dryer. Estimate fiber consistency 9
Increase to 6% before dry creping the web with a doctor blade. Do
The blade angle is about 25 degrees and the contact angle is about 81 degrees.
The Yankee dryer is installed at about 800 fpm
Drive at approximately 244 meters / minute. Dry web is 700 fpm (
Formed into rolls at a speed of 214 meters / minute).
The web is processed into a single piece of tissue paper product. This tissue paper
Is about 18 # / 3M Sq Ft basis weight, about 0.1% biodegradable chemical softener mixture
And about 0.2% temporary wet strength resin. Obtained tissue paper
Soft and absorbent, as a cosmetic and / or toilet tissue
Suitable to use.
Example 5
The purpose of this example is to use blow-through dry papermaking technology to
Cured to tallow dimethyl ammonium (DEDTHTDMAC) and po
A mixture of liquid state mixture of glycerol compounds (glycerol / PEG-400)
Substantially anhydrous, self-emulsifying and raw, comprising remix and dry strength resin
Soft Absorbent Toilet Tissue Paper Treated With Degradable Chemical Softener Composition
It is to exemplify a method for producing par.
A pilot scale Ford Liner paper machine is used to practice the invention. First
First, according to the procedure of Example 2, a substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemistry.
A softener composition is prepared, with DETHTTDMAC and polyhydroxylation
Remelt the compound homogeneous solid state premix at a temperature of about 66 ° C (150 ° F)
Let Next, a water tank (pH about 3, temperature about 66 ° C) in which the melted mixture is adjusted
Dispersed therein to form a sub-micron vesicle dispersion. The particle size of the vesicle dispersion is
, Using optical microscopy techniques. Particle size is about 0.1-1.0 micron
It FIG. 5 shows DETHTDMAC and polyhydroxy compound system in liquid state.
Low temperature transmission taken at 63,000 times 2% concentration of small foam dispersion of 1: 1 weight ratio of
It is a micrograph. FIG. 5 shows that the particles have one or two double-layer thin films,
Geometric structure ranges from closed / open vesicles to disk-like structures and sheets
It is shown that.
Second, a 3% by weight aqueous slurry of NSK is prepared in a conventional reepar pulper. N
The SK slurry is gently refined to a dry strength resin (ie OH, fairfield).
2% solution of Acco 514, Acco 711) commercially available from American Cyanamid, Inc.
Add to the stock pipe at a ratio of about 0.2% by weight of dry fiber. Dry strength resin NSK
Adsorption to the fiber is enhanced by an in-line mixer. Fan NSK slurry
Dilute to about 0.2% consistency with pump. Third, the ordinary re-pulper
In, a 3 wt% aqueous slurry of eucalyptus fiber is produced. 1 of a mixture of chemical softeners
% Solution into eucalyptus stock pipe, in front of stock pump, about 0.2% by weight of dry fiber
Add in the ratio of. A mixture of substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical softener mixtures.
Adsorption to potassium fiber can be enhanced by an in-line mixer. Fa
Pump pump to dilute eucalyptus slurry to approximately 0.2% consistency.
Headbox with treated stock mixture (30% NSK / 70% eucalyptus)
Mix in and deposit on a Ford linear wire to form a green web.
Dehydration with the help of baffles and vacuum boxes through a Ford linear wire
To do. Ford linear wire is 84 per inch in each machine direction.
5-shed, satin weave construction with 76 monofilaments in the cross machine direction
It has become. Undeveloped wet web has about 15% fiber consistency at the transfer point.
562 linear Idaho per square inch from photopolymer wire at Sea
Photopolymer fabric with cells, 40% knuckle area and 9 mil photopolymer depth
Be transferred to. Vacuum drainage brings the fiber consistency of the web to about 28%.
Dehydrate further until The patterned web can be
Pre-dry to a consistency of about 65% by weight. Then polyvinyl alcohol
While spraying a crepe treatment adhesive containing a 0.25% aqueous solution of (PVA),
Attach the web to the surface of the Yankee dryer. Estimate fiber consistency 9
Increase to 6% before dry creping the web with a doctor blade. Do
The blade angle is about 25 degrees and the contact angle is about 81 degrees.
The Yankee dryer is installed at about 800 fpm
Drive at approximately 244 meters / minute. Dry web is 700 fpm (
Formed into rolls at a speed of 214 meters / minute).
A double web is formed into a tissue paper product and made into one using the layer bonding technique.
Stick to. This tissue paper weighs about 23 # / 3M Sq Ft,
0.1% substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical emollient mixture and about 0.
. It has a dry strength resin of 1%. The obtained tissue paper is soft and absorbent
Suitable for use as cosmetic and / or toilet tissue
ing.
Example 6
The purpose of this example was to use conventional dry papermaking techniques to
Cured to tallow dimethyl ammonium (DEDTHTDMAC) and po
Solid-state premic of Lioxyethylene glycol 400 (PEG-400)
Substantially anhydrous, self-emulsifying and biodegradable comprising
Made of soft absorbent toilet tissue paper treated with softener composition
It is to exemplify the method of making.
A pilot scale Ford Liner paper machine is used to practice the invention. First
First, according to the procedure of Example 1, a substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemistry.
A emollient composition is prepared, wherein DETHTDMAC and PEG-400 are used.
In a water tank (pH approx. 3, temperature approx. 66 ° C) with a homogeneous solid state premix prepared
To form a vesicle dispersion of less than 1 micron. The particle size of the vesicle dispersion is
Measure using light microscopy techniques. Particle size is about 0.1-1.0 micron
. FIG. 3 is a 1: 1 ratio of DEDHTDMAC and PEG-400 system in the liquid state.
Low-temperature transmission microscope image taken at 63,000 times the weight ratio of a 2% concentrated small foam dispersion.
Is true. Figure 3 shows that the particles have one or two double-layered thin films
Structure extends from closed / open vesicles to disk-like structures and sheets
are doing.
Second, a 3% by weight aqueous slurry of NSK is prepared in a conventional reepar pulper. N
The SK slurry is gently refined to a dry strength resin (ie OH, fairfield).
2% solution of Acco 514, Acco 711) commercially available from American Cyanamid, Inc.
Add to the stock pipe at a ratio of about 0.2% by weight of dry fiber. Dry strength resin NSK
Adsorption to the fiber is enhanced by an in-line mixer. Fan NSK slurry
Dilute to about 0.2% consistency with pump. Third, the ordinary re-pulper
In, a 3 wt% aqueous slurry of eucalyptus fiber is produced. 1 of a mixture of chemical softeners
% Solution into eucalyptus stock pipe, in front of stock pump, about 0.2% by weight of dry fiber
Add in the ratio of. Adsorption of chemical softener mixture to eucalyptus fiber is in-line mixing
It can be enhanced by sir. About 0.2 eucalyptus slurry with fan pump
Dilute to% consistency.
Headbox with treated stock mixture (30% NSK / 70% eucalyptus)
Mix in and deposit on a Ford linear wire to form a green web.
Dehydration with the help of baffles and vacuum boxes through a Ford linear wire
To do. Ford linear wire is 84 per inch in each machine direction.
5-shed, satin weave construction with 76 monofilaments in the cross machine direction
It has become. Undeveloped wet web has about 15% fiber consistency at the transfer point.
Transferred from Ford Linear Wire at Sea to regular felt. Vacuum exhaust
Further dehydration with water until the fiber consistency of the web is about 35%
. The web is then attached to the surface of a Yankee dryer. Fiber consistency
Increase the sea to an estimated 96% and then dry crepe the web with a doctor blade
To process. The doctor blade has an inclination angle of about 25 degrees and an abutment angle of about 8
It is placed against the Yankee dryer so that it will be once, and the Yankee dryer is about 8
Operate at 00 fpm (feet / minute) (about 244 meters / minute). Dry web
Formed into rolls at a speed of 700 fpm (214 meters / minute).
A double web is formed into a tissue paper product and made into one using the layer bonding technique.
Stick to. This tissue paper weighs about 23 # / 3M Sq Ft,
0.1% substantially anhydrous, self-emulsifying, biodegradable chemical emollient mixture and about 0.
.
It has a dry strength resin of 1%. The obtained tissue paper is soft and absorbent
Suitable for use as a cosmetic and / or toilet tissue
There is.
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(72)発明者 トロカン,ポール デニス
アメリカ合衆国オハイオ州、ハミルトン、
ウォーベル、ロード、1356
(72)発明者 トリン,トアン
アメリカ合衆国オハイオ州、メインビル、
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