PL247347B1

PL247347B1 - Ręcznik papierowy oraz sposób wytwarzania ręcznika papierowego

Info

Publication number: PL247347B1
Application number: PL449840A
Authority: PL
Inventors: Przemysław Makowiak; Przemysław Koźlak
Original assignee: Zakl Poligraficzny Pol Mak Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2024-09-17
Filing date: 2024-09-17
Publication date: 2025-06-16
Also published as: PL449840A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia przedstawionym na rysunku jest ręcznik papierowy oraz sposób wytwarzania ręcznika papierowego. Ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny składający się z dwóch albo trzech warstw, przy czym gramatura ręcznika papierowego wynosi od 45 do 63 g/m2, charakteryzuje się tym, że każda z warstw składa się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości od 12 mm do 22 mm oraz grubości od 8 do 15 µm, w ilości od 2% do 7% oraz celulozy drzewnej w ilości od 93% do 98%. Ponadto przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania ręcznika papierowego wykonanego z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ręcznik papierowy wykonany z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny. Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania ręcznika papierowego wykonanego z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny.

Ręczniki papierowe są powszechnie stosowanymi produktami higienicznymi, które znajdują szerokie zastosowanie w różnych obszarach, takich jak gospodarstwa domowe, kuchnie, łazienki, miejsca pracy, a także w sektorze gastronomicznym i medycznym. Ich popularność wynika z łatwości użycia, jednorazowego charakteru oraz zdolności do szybkiego i skutecznego wchłaniania płynów. Ręczniki papierowe są dostępne w różnych formach, w tym w rolkach, składanych arkuszach oraz w formie chusteczek.

Jednakże standardowe ręczniki papierowe mają pewne wady. Przede wszystkim, ich chłonność może być niewystarczająca w przypadku większych ilości płynów. Ponadto, standardowe ręczniki papierowe są jednorazowego użytku, nie są kompostowalne i nie nadają się do recyklingu, co generuje dużą ilość odpadów i może być nieekologiczne.

Ręczniki papierowe o zwiększonej chłonności stanowią odpowiedź na potrzebę bardziej efektywnego wchłaniania płynów. W porównaniu do standardowych ręczników papierowych, charakteryzują się one wyższą zdolnością absorpcji, co pozwala na skuteczniejsze i szybsze usuwanie płynów. Co więcej dodatek substancji o właściwościach antybakteryjnych sprawia, że takie ręczniki są szczególnie przydatne w kuchniach, restauracjach, przemyśle spożywczym, w całym segmencie HoReCa, w firmach sprzątających, myjniach samochodowych, gdzie często dochodzi do rozlewania płynów.

Ręczniki papierowe wielokrotnego użytku to rozwiązanie, które łączy zalety jednorazowych ręczników papierowych z możliwością ich wielokrotnego użycia, jak w przypadku ścierek bez udziału plastiku. Dzięki specjalnym technologiom produkcji, takie ręczniki są bardziej wytrzymałe i mogą być używane wielokrotnie, co zmniejsza ilość generowanych odpadów.

Jednakże, dotychczas dostępne ręczniki papierowe o zwiększonej chłonności i wielokrotnego użytku mają pewne mankamenty. Po pierwsze, ich wytrzymałość na wielokrotne użycie jest ograniczona, co może prowadzić do szybkiego zużycia. Po drugie, ich produkcja jest skomplikowana i kosztowna.

Standardowy proces wytwarzania ręczników papierowych obejmuje kilka etapów. Po pierwsze należy przygotować masę papierniczą. Surowce, takie jak drewno lub makulatura, są rozdrabniane i mieszane z wodą, tworząc pulpę. Następnie formuje się arkusze papieru. Masa papiernicza jest równomiernie rozprowadzana na sicie, gdzie woda jest odprowadzana, a włókna tworzą arkusz papieru. Tak przygotowany arkusz poddaje się suszeniu. Arkusz papieru jest suszony za pomocą walców suszących lub suszarek powietrznych. Następnie prowadzi się kalandrowanie. Suszony arkusz papieru jest wygładzany i prasowany w celu uzyskania odpowiedniej grubości i gładkości. W ostatnim etapie gotowy papier jest nawijany na rolki i cięty na odpowiednie rozmiary.

Jednak sposoby wytwarzania ręczników papierowych nie są przystosowane do zastosowania różnego typu dodatków o innej charakterystyce niż masa papiernicza składająca się z celulozy.

Z patentu europejskiego EP1058751B1 znany jest produkt z bibuły składający się z np. jednej, dwóch lub trzech warstw. Gramatura gotowej wstęgi (jedno-, dwu- lub trzywarstwowej) wynosi od około 1 do około 35 g/m², wstęga bibuły składa się z włókien bawełnianych lintersu o średniej długości włókna od około 0,3 do około 3 milimetrów (rozdrobnione włókna o długości od 2 do 16 mm), z dodatkiem kationowej pochodnej skrobi, pełniącej funkcję spoiwa. Jeżeli w produkcie z bibuły zastosowana jest druga warstwa, zbudowana jest ona również z włókien bawełnianych lintersu z dodatkiem pochodnej kationowej skrobi, natomiast w przypadku pojawienia się trzeciej warstwy, środkowa warstwa zbudowana jest z włókien pulpy drzewnej. W dokumencie tym opisano również konwencjonalne sposoby wytwarzania papieru, które obejmują etapy formowania masy celulozowej lub wodnej zawiesiny włóknistej, osadzania zawiesiny na perforowanej powierzchni, usuwania wody z osadzonej zawiesiny i nawijania powstałego arkusza na szpulę. Przedstawiono również sposób wytwarzania papieru z dodatkiem bawełny, w którym po przyjęciu wybielonych i rafinowanych włókien celulozowych do młyna wyjściowego są one rozcierane mechanicznie w celu oddzielenia włókien oraz, w którym wodną zawiesinę włókien bawełnianych rozciera się mechanicznie na miazgę. Jednak, w tym przypadku skład poszczególnych warstw jest różny co sprawia, że właściwości produktu wielowarstwowego nie są jednolite. Ponadto wytrzymałość i chłonność takiego rozwiązania nie jest zadowalająca. Co więcej zastosowany sposób obróbki włókien bawełny może nie dawać optymalnego efektu.

W patencie europejskim EP2758597B1 przedstawiono wielowarstwową wstęgę bibuły zawierającą pierwszą warstwę włóknistą składającą się z włókien drzewnych i drugą warstwę włóknistą, w której połączone zostały włókna drzewne oraz bawełniane. Jednak rozwiązanie to nie zapewnia produktu o optymalnych właściwościach mechanicznych i sensorycznych.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US20080076313A1 znana jest chusteczka składająca się z włókninowego podłoża zawierającego mieszaninę włókien naturalnych (np. włókna bawełny) i regenerowanych włókien celulozowych. Istnieje również wzmianka na temat kombinacji włókien syntetycznych, sztucznych i naturalnych. Dodatkowo chusteczka zawiera kompozycję składającą się ze środka aktywnego, a może także zawierać środek przeciwdrobnoustrojowy. Jednak rozwiązanie to nie zapewnia produktu o optymalnych właściwościach mechanicznych i sensorycznych.

Celowym byłoby zatem opracowanie ręcznika papierowego o składzie, który pozwalałby na uzyskanie zadowalających właściwości mechanicznych i sensorycznych. Wysoka odporność mechaniczna pozwoliłaby na wielokrotne wykorzystanie takiego ręcznika co ograniczyłoby ilość generowanych odpadów. Natomiast zadowalające właściwości sensoryczne byłyby kluczowe przy wykorzystaniu ręcznika do przetarcia części ciała i ograniczałyby ryzyko ich podrażnienia lub uszkodzenia. Ponadto celowym byłoby opracowanie sposobu wytwarzania ręcznika papierowego o wspomnianych właściwościach, który pozwalałby na jego wytwarzanie w skuteczny i optymalny ekonomicznie sposób.

Przedmiotem wynalazku jest ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny składający się z dwóch albo trzech warstw, przy czym gramatura ręcznika papierowego wynosi od 45 do 63 g/m², charakteryzujący się tym, że każda z warstw składa się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości od 12 mm do 22 mm oraz grubości od 8 do 15 μm, w ilości od 2 do 7% oraz celulozy drzewnej w ilości od 93 do 98%.

Ręcznik papierowy według wynalazku charakteryzuje się wysoką odpornością mechaniczną oraz zadowalającymi właściwościami sensorycznymi. Włókna bawełniane wzmacniają strukturę masy celulozowej. Ze względu na wzrost parametrów wytrzymałościowych ręcznika papierowego, dużo prostsze staje się jego zadrukowywanie na maszynach konfekcyjnych. Wzrost rozciągliwości pomaga również zminimalizować ilość odpadu produkcyjnego, będącego wynikiem zrywania się wstęgi papieru. Ponadto wysoka wytrzymałość pozwala na wielokrotne wykorzystanie ręcznika papierowego według wynalazku przed jego ostateczną utylizacją.

Domieszka długich włókien bawełnianych wpływa na parametry mechaniczne ręcznika papierowego. Włókna bawełniane o długości od 12 mm do 22 mm zapewniają optymalne wiązanie oraz optymalne właściwości fizyczne i nie powodują nadmiernych trudności związanych z rozwłóknieniem, które mogą pojawiać się przy włóknach o długości powyżej 22 mm. Elastyczne włókno bawełniane powoduje wzrost wytrzymałości na łamanie i pękanie oraz tendencję do powrotu do nominalnego kształtu. Jest to istotna cecha dla ręcznika papierowego wielokrotnego użytku, aby podczas użytkowania jego właściwości mechaniczne nie podlegały zbyt szybkiej degradacji, jak w przypadku zwykłego ręcznika. Włókna bawełniane zapewniają zdolność do powrotu do pierwotnego kształtu i zachowania pierwotnej struktury ręcznika po kilkukrotnym użyciu.

Włókno bawełniane charakteryzuje się odpornością na wysokie temperatury. W przypadku ręcznika papierowego według wynalazku, jest to ważna cecha, która pozwala na czyszczenie gorących powierzchni, czy też samego ręcznika ciepłą wodą.

Ponadto bawełna cechuje się wysoką zdolnością absorpcji wody. W wilgotnej atmosferze tkaniny bawełniane mogą wchłonąć 27% wody bez efektu zawilgocenia. Dodanie włókien bawełnianych do ręcznika celulozowego zwiększa jego higroskopijność w stosunku do ręczników w 100% wykonanych z celulozy (np. w przypadku dodatku 7% włókien bawełnianych obserwujemy zwiększenie higroskopijności o 5% względem ręcznika papierowego zawierającego wyłącznie celulozę drzewną).

W przypadku właściwości sensorycznych delikatność włókien bawełnianych nadaje masie celulozowej miękką i przyjemną w dotyku teksturę, co jest ważną cechą ze względu na wielokrotność użycia ręcznika papierowego według wynalazku. Ponadto bawełna nie uczula i nie podrażnia skóry, co jest dodatkową zaletą w produkcji materiałów sanitarnych, w szczególności dla ludzi zmagających się z alergią skórną.

Zarówno celuloza jak i bawełna są materiałami biodegradowalnymi. Dzięki zastosowaniu takiego połączenia, produkt końcowy może być utylizowany razem z makulaturą. Ponadto dzięki wysokiej wytrzymałości zmniejsza się ilość generowanych odpadów.

Bawełna uszlachetnia wygląd końcowego produktu ze względu na swój wysoki stopień białości. Standardowo bibuła celulozowa posiada stopień białości na poziomie około 84%. Przykładowo, dodatek 7% włókien bawełnianych, pozwolił otrzymać bibułę celulozowo-bawełnianą o białości równej 87%.

Korzystnie, gramatura ręcznika papierowego wynosi od 50 do 51 g/m². Jest to gramatura zapewniająca optymalne parametry mechaniczne i sensoryczne ręcznika przy najbardziej optymalnym wykorzystaniu materiałów.

Korzystnie, ręcznik papierowy według wynalazku składa się z dwóch warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 25 g/m². Taka struktura zapewnia optymalne parametry mechaniczne i sensoryczne ręcznika przy najbardziej optymalnym wykorzystaniu materiałów.

Korzystnie, ręcznik papierowy według wynalazku składa się z trzech warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 17 g/m². Taka struktura zapewnia optymalne parametry mechaniczne i sensoryczne ręcznika przy najbardziej optymalnym wykorzystaniu materiałów.

Korzystnie, na powierzchnię ręcznika papierowego jest nałożony dodatek naturalnej substancji bakteriobójczej. Włókna bawełny same w sobie charakteryzują się działaniem antybakteryjnym, dodatek naturalnej substancji bakteriobójczej w trakcie produkcji, sprawia, że ręcznik zyskuje jeszcze większe działanie antybakteryjne. Jest to cecha bardzo pożądana w dzisiejszym świecie, po pandemii COVID-19.

Korzystnie, naturalna substancja bakteriobójcza jest substancją wybraną z listy składającej się z: ekstraktu z oregano, ekstraktu z drzewa herbacianego, ekstraktu z cynamonu, oraz ekstraktu z tymianku. Substancje te charakteryzują się istotną aktywnością bakteriobójczą, a przy tym są w pełni naturalne i przyjazne dla środowiska. Ich zastosowanie nie ogranicza możliwości utylizacji ręcznika papierowego razem z makulaturą.

W innym aspekcie wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania ręcznika papierowego wykonanego z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny według wynalazku, charakteryzującego się tym, że obejmuje następujące etapy: rozwłóknia się masę celulozową w rozwłókniaczu wodnym uzyskując rozwłóknioną masę celulozowa; oczyszcza się rozwłókniona masę celulozowa z zanieczyszczeń uzyIŁ i' J Ł 4 Ł 4 J J skując oczyszczoną masę celulozową; obrabia się mechanicznie, poprzez mielenie i deflokulację, oczyszczoną masę celulozową uzyskując końcową masę celulozową; rozwłóknia się masę bawełnianą w zgrzeblarce uzyskując rozwłóknioną masę bawełnianą; miesza się w kadzi rozwłóknioną masę ba\J J J i ii i‘ i ii wełnianą z wodą uzyskując jednolitą masę bawełnianą; dodaje się do jednolitej masy bawełnianej środki zapobiegające flokulacji; obrabia się mechanicznie, poprzez mielenie i deflokulację, jednolitą masę bawełnianą uzyskując końcową masę bawełnianą zawierającą włókna bawełny o długości od 12 mm do 22 mm, oraz grubości od 8 do 15 μm; podaje się na maszynę papierniczą końcową masę celulozową w ilości od 93 do 98% suchej masy mieszanki i końcową masę bawełnianą w ilości od 2 do 7% suchej masy mieszanki uzyskując wstęgę papieru; suszy się wstęgę papieru; przewija i warstwuje się wstęgę papieru na warstwownicy uzyskując dwuwarstwowy albo trójwarstwowy ręcznik papierowy o gramaturze od 45 do 63 g/m².

Produkcja ręcznika celulozowego wielokrotnego użytku wymaga modyfikacji składu surowcowego oraz całego procesu przygotowania masy papierniczej. Standardowo w produkcji ręcznika celulozowego wykorzystywana jest jedna linia produkcyjna. W przypadku produkcji ręcznika papierowego według wynalazku wykorzystuje się dwie linie przygotowania masy. Jedna z nich przeznaczona jest do obróbki włókien celulozowych, natomiast druga do obróbki włókien bawełny. Związane jest to z faktem, że oba rodzaje mas charakteryzują się odmiennymi własnościami i rodzajami włókien. Pozwala to na optymalną obróbkę każdego z materiałów i nadanie mu parametrów, które są niezbędne do uzyskania ręcznika papierowego o oczekiwanych właściwościach.

Korzystnie, dodatkowo na etapie przewijania i warstwowania wstęgi papieru nakłada się na wstęgę papieru dodatek naturalnej substancji bakteriobójczej. Poprawia to właściwości antybakteryjne ręcznika papierowego wytworzonego sposobem według wynalazku.

Korzystnie, naturalna substancja bakteriobójcza nakładana na wstęgę papieru jest substancją wybraną z listy składającej się z: ekstraktu z oregano, ekstraktu z drzewa herbacianego, ekstraktu z cynamonu, oraz ekstraktu z tymianku. Substancje te charakteryzują się istotną aktywnością bakteriobójczą, a przy tym są w pełni naturalne i przyjazne dla środowiska. Ich zastosowanie nie ogranicza możliwości utylizacji ręcznika papierowego razem z makulaturą.

Korzystnie, wytworzony ręcznik papierowy składa się z dwóch warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 25 g/m². Taka struktura zapewnia optymalne parametry mechaniczne i sensoryczne ręcznika przy najbardziej optymalnym wykorzystaniu materiałów.

Korzystnie, wytworzony ręcznik papierowy składa się z trzech warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 17 g/m². Taka struktura zapewnia optymalne parametry mechaniczne i sensoryczne ręcznika przy najbardziej optymalnym wykorzystaniu materiałów.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia tabelę z parametrami opisującymi ręcznik papierowy według wynalazku;

Fig. 2 przedstawia wyniki oznaczenia aktywności przeciwbakteryjnej względem Bacillus subtilis;

Fig. 3 przedstawia wyniki oznaczenia aktywności przeciwbakteryjnej względem Escherichia coli;

Fig. 4 przedstawia schematycznie etapy sposobu wytwarzania ręcznika papierowego według wynalazku.

Przedmiotem wynalazku jest ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny składający się z dwóch albo trzech warstw, przy czym gramatura ręcznika papierowego wynosi od 45 do 63 g/m² (przykładowo od 47 do 60 g/m², lub przykładowo od 50 do 55 g/m²). Ręcznik papierowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że każda z jego warstw składa się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości od 12 mm do 22 mm (przykładowo od 14 mm do 20 mm, lub przykładowo od 16 mm do 18 mm) oraz grubości od 8 do 15 μm (przykładowo od 10 do 13 μm, lub przykładowo od 11 do 12 μm), w ilości od 2 do 7% (przykładowo od 3 do 6%, lub przykładowo od 4 do 5%) oraz celulozy drzewnej w ilości od 93 do 98% (przykładowo od 94 do 97%, lub przykładowo od 95 do 96%).

Na fig. 1 przedstawiono tabelę z parametrami opisującymi ręcznik papierowy według wynalazku o różnej zawartości włókien bawełny oraz ich względne porównanie z ręcznikiem papierowym wykonanym w 100% z celulozy. Pomiar właściwości mechanicznych potwierdza korzystny wpływ dodatku włókien bawełny o opisanych parametrach na wytrzymałość ręcznika papierowego. Ponadto wykazano korzystny wpływ na nasiąkliwość oraz poziom białości.

Analizując wyniki badań, można zauważyć, że wytrzymałość ręczników papierowych wzrastała wraz ze wzrostem udziału włókna bawełnianego w wyrobie końcowym. Wytrzymałość na rozciąganie ręcznika papierowego wzrosła o 21% w przypadku ręcznika, w którym udział włókna bawełnianego wynosił 7% względem ręcznika składającego się jedynie z celulozy drzewnej. Przeprowadzając oznaczenie odporności na przedarcie metodą Elmendorfa zaobserwowano wzrost wytrzymałości na przedarcie w ręcznikach z dodatkiem włókien bawełnianych (w ilości 7%) o 11% w porównaniu z ręcznikiem wykonanym w 100% z celulozy. Podwyższona odporność na przedarcie ręcznika papierowego według wynalazku zwiększa możliwość jego wielokrotnego wykorzystania.

W korzystnym przykładzie wykonania na powierzchnię ręcznika papierowego według wynalazku może być nałożony naturalny środek przeciwbakteryjny. Może on być nałożony na końcowy produkt albo na każdą z warstw oddzielnie. Korzystnie, naturalny środek przeciwbakteryjny ma postać cieczy i nakładany jest poprzez natryskiwanie na powierzchnię ręcznika lub warstwy papieru, ale może mieć również inną postać. Dodatek naturalnej substancji przeciwbakteryjnej poprawia właściwości przeciwdrobnoustrojowe papierowego ręcznika i pozwala na zachowanie lepszej higieny w szczególności przy jego wielokrotnym wykorzystaniu. Korzystnie, naturalny środek przeciwbakteryjny przyjmuje postać ekstraktów roślinnych np. ekstraktu z oregano, ekstraktu z drzewa herbacianego, ekstraktu z cynam onu, lub ekstraktu z tymianku. W niektórych przykładach wykonania jako naturalny środek przeciwbakteryjny może być wykorzystywany jeden ekstrakt roślinny lub ich mieszanka.

Na fig. 2 oraz fig. 3 przedstawiono przykładowy wynik oceny aktywności antybakteryjnej samych ręczników papierowych oraz ręczników papierowych z naniesionymi na nie ekstraktami z oregano i tymianku. Na fig. 2 przedstawiono wyniki oznaczenia aktywności przeciwbakteryjnej względem Bacillus subtilis. Dla ręcznika papierowego wykonanego w 100% z celulozy 101, ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy i 7% z bawełny 102 oraz ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy i 7% z bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z tymianku 104 nie wykryto zauważalnego hamowania wzrostu B. subtilis objawiającego się pojawieniem się strefy zahamowania wzrostu wokół wycinka ręcznika papierowego. Natomiast w przypadku ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy i 7% z bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z oregano 103 zauważono wyraźny efekt hamowania wzrostu B. subtilis objawiający się pojawieniem się strefy zahamowania wzrostu wokół wycinka ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy i 7% z bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z oregano 103. Natomiast na fig. 3 przedstawiono wyniki oznaczenia aktywności przeciwbakteryjnej względem Escherichia coli. Dla ręcznika papierowego wykonanego w 100% z celulozy 201, ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy i 7% z bawełny 202 nie wykryto zauważalnego hamowania wzrostu E. coli objawiającego się pojawieniem się strefy zahamowania wzrostu wokół wycinka ręcznika papierowego. Natomiast w przypadku ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy drzewnej i 7% z włókien bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z oregano 203 oraz ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy drzewnej i 7% z włókien bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z tymianku 204 zauważono efekt hamowania wzrostu E. coli objawiający się pojawieniem się strefy zahamowania wzrostu. Efekt zahamowania wzrostu był silniejszy wokół ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy drzewnej i 7% z włókien bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z oregano 203 oraz słabszy wokół ręcznika papierowego wykonanego w 93% z celulozy drzewnej i 7% z włókien bawełny dodatkowo nasączonego ekstraktem z tymianku 204.

W celu wyprodukowania ręcznika papierowego według wynalazku opracowano sposób wytwarzania ręcznika papierowego obejmujący niezależne przygotowanie masy celulozowej, w postaci celulozy drzewnej oraz masy bawełnianej. Sposób ten zapewnia odpowiednią obróbkę każdej z mas, co pozwala ostatecznie na uzyskanie ręcznika papierowego według wynalazku charakteryzującego się wysoką odpornością mechaniczną oraz znacznymi walorami sensorycznymi, co umożliwia jego wielokrotne wykorzystanie. Etapy sposobu według wynalazku schematycznie przedstawiono na Fig. 4.

W pierwszej kolejności rozwłóknia się w etapie 11 masę celulozową w rozwłókniaczu wodnym uzyskując rozwłóknioną masę celulozową. Masa celulozowa może pochodzić z recyklingu i mieć postać makulatury lub może to być świeża masa celulozowa. Następnie w etapie 12 oczyszcza się rozwłóknioną masę celulozową z zanieczyszczeń uzyskując oczyszczoną masę celulozową.

Oczyszczoną masę celulozową obrabia się mechanicznie w etapie 13, poprzez mielenie i deflokulację, uzyskując końcową masę celulozową o oczekiwanych parametrach smarności i fibrylacji włókien. Korzystnie, końcowa masa celulozowa charakteryzuje się smarnością na poziomie 22-26 SR oraz znikomą ilością pęczków.

W niezależnym procesie przygotowuje się masę bawełnianą. W pierwszym etapie 21 przygotowania masy bawełnianej rozwłóknia się masę bawełnianą w zgrzeblarce uzyskując rozwłóknioną masę bawełnianą. Korzystnie, zgrzeblarka dedykowana do bawełny powinna jak najdokładniej rozczesywać włókna i przekazywać je dalej w sposób niepowodujący ponownego łączenia się w większe skupiska. Ponadto powinna ona posiadać łatwe do wymiany grzebienie. Następnie w etapie 22 miesza się w kadzi rozwłóknioną masę bawełnianą z wodą uzyskując jednolitą masę bawełnianą. Korzystnie stężenie włókien bawełnianych w wodzie w jednolitej masie bawełnianej wynosi od 0,1% do 0,5%. W kolejnym etapie 23 dodaje się do jednolitej masy bawełnianej środki zapobiegające flokulacji. Korzystnie środki te mają postać skrobi naturalnej, która jest bezpieczna do stosowania w kontakcie z żywnością. Jest ona dodawana w stężeniu 0,2-1,0% w stosunku do suchej masy włókien bawełnianych. W ostatnim etapie przygotowania masy bawełnianej obrabia się mechanicznie w etapie 24, poprzez mielenie i deflokulację, jednolitą masę bawełnianą uzyskując końcową masę bawełnianą zawierającą włókna bawełny o długości od 12 mm do 22 mm, oraz grubości od 8 do 15 μm. Korzystnie, końcowa masa bawełniana charakteryzuje się smarnością na poziomie 22-26 SR oraz znikomą ilością pęczków.

W następnym etapie przygotowana końcowa masa celulozowa oraz końcowa masa bawełniana są przetwarzane wspólnie. W etapie 31 podaje się na maszynę papierniczą końcową masę celulozową w ilości od 93 do 98% suchej masy mieszanki i końcową masę bawełnianą w ilości od 2 do 7% suchej masy mieszanki uzyskując wstęgę papieru. Następnie suszy się tak przygotowaną wstęgę papieru w etapie 32, a w ostatnim etapie 33 przewija i warstwuje się wstęgę papieru na warstwownicy uzyskując dwuwarstwowy albo trójwarstwowy ręcznik papierowy o gramaturze od 45 do 63 g/m².

Korzystnie, na wstęgę papieru nakłada się dodatkowo naturalny środek przeciwbakteryjny. Aplikacja naturalnego środka przeciwbakteryjnego odbywać się może w części suchej maszyny, na warstwownicy za pomocą systemu natryskowego.

Przykład 1 - sposób wytwarzania ręcznika papierowego zawierającego 93% celulozy drzewnej i 7% włókien bawełnianych

Na etapie wstępnym masa celulozowa oraz masa bawełniana przygotowywane były w dwóch niezależnych liniach produkcyjnych z racji na inną charakterystykę każdego z materiałów oraz konieczność zastosowania dedykowanego sposobu obróbki dla każdego z nich w celu uzyskania produktu końcowego o pożądanych parametrach.

W celu przygotowania masy celulozowej dostarczono ją w postaci bel i w pierwszej kolejności poddano procesowi rozwłókniania w etapie 11 w rozwłókniaczu wodnym. Następnie rozwłóknioną masę celulozową za pomocą piasecznika wysokiego stężenia oczyszczono w etapie 12 z zanieczyszczeń ciężkich oddzielając drobne cząsteczki mineralne, takie jak piasek lub inne niepożądane fragmenty, uzyskując oczyszczoną masę celulozową. Tak przygotowaną oczyszczoną masę celulozową przechowywano w kadzi do czasu przejścia do dalszego etapu obróbki. W ostatnim etapie przygotowania oczyszczoną masę celulozową obrobiono mechanicznie w etapie 13, poprzez mielenie i deflokulację w urządzeniu zwanym defrizerem, uzyskując końcową masę celulozową o smarności na poziomie 26 SR ze znikomą ilością pęczków. Etap ten pozwolił na nadanie końcowej masie celulozowej odpowiedniej smarności i fibrylacji włókien.

Równolegle przygotowano masę bawełnianą dostarczoną w belach (włókna bawełniane pochodzące z recyklingu, o długości minimum 12 mm). W pierwszym etapie 21 rozwłókniono masę bawełnianą w zgrzeblarce uzyskując jak najmniejsze skupiska włókien. Następnie rozwłókniona masa bawełniana została przetransportowana pneumatycznie do kadzi, gdzie została wymieszana w etapie 22 z wodą uzyskując jednolitą masę bawełnianą o stężeniu 0,5%. Następnie do jednolitej masy bawełnianej dodano w etapie 23 środki zapobiegające jej ponownej flokulacji w postaci skrobi naturalnej, w stężeniu 0,5% w stosunku do suchej masy włókien. W ostatnim etapie przygotowania jednolitą masę bawełnianą obrobiono mechanicznie 14, poprzez mielenie i deflokulację w urządzeniu zwanym defrizerem podobnie jak w przypadku masy celulozowej, uzyskując końcową masę bawełnianą o smarności na poziomie 24 SR ze znikomą ilością pęczków. Etap ten pozwolił na nadanie końcowej masie bawełnianej odpowiedniej smarności i fibrylacji włókien. Włókna bawełniane w końcowej masie bawełnianej miały długość nie przekraczającą 22 mm i grubość od 8 do 15 pm.

W następnym etapie końcową masę celulozową oraz końcową masę bawełnianą podano w etapie 31 do maszyny papierniczej. Końcowa masa celulozowa poprzez kolejną kadź maszynową i układ sortowania pompą wlewu podana została na wlew maszyny papierniczej w ilości 93% suchej masy mieszanki, a końcowa masa bawełniana została podana w ilości 7% suchej masy mieszanki oddzielną linią bezpośrednio do układu dozowania włókien specjalnych we wlewie maszyny papierniczej. Obie masy połączyły się w komorze dystrybucyjnej wlewu i dalej zostały podane na sito papiernicze tworząc wstępnie odwodnioną jednolitą wstęgę papieru i jej ostateczną strukturę.

W kolejnym etapie wstęga papieru była suszona w etapie 32. Najpierw filcem wstęga papieru transportowana była na układ pras, a następnie w procesie suszenia na cylindrze Yankee osiągnęła swoje finalne parametry. Wytworzona tym sposobem wstęga papieru miała gramaturę 17 g/m² i zawierała 93% celulozy drzewnej oraz 7% włókien bawełnianych.

W ostatnim etapie 33 nawinięta wstęga papieru była przewijana i warstwowana na warstwownicy uzyskując układ trójwarstwowy. Ponadto w trakcie przewijania i warstwowania nastąpiło również wzbogacenie powierzchniowe wstęgi papieru w naturalne środki przeciwbakteryjne, w postaci ekstraktu z oregano poprzez natryskiwanie wodnego roztworu ekstraktu z oregano na powierzchnię wstęgi papieru.

W efekcie całego procesu otrzymano ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny, o gramaturze 51 g/m² składający się z trzech warstw, przy czym każda z warstw miała gramaturę 17 g/m², charakteryzujący się tym, że każda z warstw składała się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości nieprzekraczającej 22 mm i grubości od 8 do 15 μm, w ilości 7% oraz celulozy drzewnej w ilości 93%. Ponadto powierzchnia ręcznika była pokryta naturalnym środkiem przeciwbakteryjnym.

Wytworzony ręcznik charakteryzował się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz korzystnymi właściwościami sensorycznymi. Wysoka wytrzymałość otrzymanego ręcznika papierowego pozwoliła na jego wielokrotne wykorzystanie przed jego ostateczną utylizacją. Wytrzymałość na rozciąganie ręcznika papierowego wzrosła o około 21% względem ręcznika składającego się wyłącznie z celulozy drzewnej. Ręcznik podczas użytkowania wielokrotnego zachowuje swoją jednolitą strukturę.

Przeprowadzono oznaczenie odporności otrzymanego ręcznika na przedarcie metodą Elmendorfa i zaobserwowano wzrost wytrzymałości na przedarcie o około 11% w porównaniu z ręcznikiem wykonanym w 100% z celulozy drzewnej.

Uzyskany ręcznik papierowy charakteryzował się lepszą odpornością na wysokie temperatury niż standardowy ręcznik papierowy.

Dodanie włókien bawełnianych do ręcznika celulozowego zwiększyło o około 5% jego higroskopijność w stosunku do ręczników w 100% wykonanych z celulozy.

W przypadku właściwości sensorycznych delikatność włókien bawełnianych nadała otrzymanemu ręcznikowi papierowemu miękką i przyjemną w dotyku teksturę, co jest ważną cechą ze względu na wielokrotność użycia ręcznika papierowego według wynalazku. Ponadto bawełna nie uczula i nie podrażnia skóry, co ma dodatkowe zalety w produkcji materiałów sanitarnych, w szczególności dla ludzi zmagających się z alergią skórną. Standardowo ręcznik papierowy wykonany w 100% z celulozy posiada stopień białości na poziomie około 84%. Dodatek 7% włókien bawełnianych, pozwolił otrzymać ręcznik papierowy o białości równej 87%.

Ponadto, zarówno celuloza jak i bawełna są materiałami biodegradowalnymi. Dzięki zastosowaniu takiego połączenia, produkt końcowy może być utylizowany razem z makulaturą.

Przykład 2 - sposób wytwarzania ręcznika papierowego zawierającego 98% celulozy drzewnej i 2% włókien bawełnianych

W przykładzie tym, ręcznik papierowy był wytwarzany w sposób analogiczny do tego przedstawionego w Przykładzie 1 z pewnymi różnicami opisanymi poniżej.

W etapie 31 końcowa masa celulozowa podana została na wlew maszyny papierniczej w ilości 98% suchej masy mieszanki, a końcowa masa bawełniana została podana w ilości 2% suchej masy mieszanki. Wytworzono wstęgę papieru o gramaturze około 25 g/m² zawierającą 98% celulozy drzewnej oraz 2% włókien bawełnianych. Następnie w procesie przewijania i warstwowania w etapie 33 na warstwownicy uzyskano układ dwuwarstwowy. W procesie tym w odróżnieniu od pierwszego przykładu nie nałożono na wstęgę papieru naturalnego środka przeciwbakteryjnego.

W efekcie całego procesu otrzymano dwuwarstwowy ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny o gramaturze około 50 g/m² składający się z dwóch warstw, przy czym każda z warstw miała gramaturę zasadniczo 25 g/m², charakteryzujący się tym, że każda z warstw składała się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości w zakresie od 12 mm do 22 mm i grubości od 8 do 15 μm, w ilości 2% oraz celulozy drzewnej w ilości 98%.

Wytworzony ręcznik charakteryzował się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz korzystnymi właściwościami sensorycznymi. Wysoka wytrzymałość otrzymanego ręcznika papierowego pozwoliła na jego wielokrotne wykorzystanie przed jego ostateczną utylizacją. Wytrzymałość na rozciąganie ręcznika papierowego wzrosła o około 6% względem ręcznika składającego się wyłącznie z celulozy drzewnej.

Przeprowadzono oznaczenie odporności otrzymanego ręcznika na przedarcie metodą Elmendorfa i zaobserwowano wzrost wytrzymałości na przedarcie o około 3% w porównaniu z ręcznikiem wykonanym w 100% z celulozy drzewnej.

Dodanie włókien bawełnianych do ręcznika celulozowego zwiększyło o 5% jego higroskopijność w stosunku do ręczników w 100% wykonanych z celulozy.

W przypadku właściwości sensorycznych delikatność włókien bawełnianych nadała otrzymanemu ręcznikowi papierowemu miękką i przyjemną w dotyku teksturę, co jest ważną cechą ze względu na wielokrotność użycia ręcznika papierowego według wynalazku. Ponadto bawełna nie uczula i nie podrażnia skóry, co ma dodatkowe zalety w produkcji materiałów sanitarnych, w szczególności dla ludzi zmagających się z alergią skórną. Standardowo ręcznik papierowy wykonany w 100% z celulozy posiada stopień białości na poziomie około 84%. Dodatek 2% włókien bawełnianych, pozwolił otrzymać ręcznik papierowy o białości równej 85%.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Ręcznik papierowy z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny składający się z dwóch albo trzech warstw, przy czym gramatura ręcznika papierowego wynosi od 45 do 63 g/m², znamienny tym, że każda z warstw składa się z jednorodnego materiału będącego mieszanką włókien bawełny o długości od 12 mm do 22 mm oraz grubości od 8 do 15 μm, w ilości od 2 do 7% oraz celulozy drzewnej w ilości od 93 do 98%.
2. Ręcznik papierowy według zastrz. 1, znamienny tym, że gramatura ręcznika papierowego wynosi od 50 do 51 g/m².
3. Ręcznik papierowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że składa się z dwóch warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 25 g/m².
4. Ręcznik papierowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że składa się z trzech warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 17 g/m².
5. Ręcznik papierowy według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń, znamienny tym, że na jego powierzchnię jest nałożony dodatek naturalnej substancji bakteriobójczej.
6. Ręcznik papierowy według zastrz. 5, znamienny tym, że naturalna substancja bakteriobójcza jest substancją wybraną z listy składającej się z: ekstraktu z oregano, ekstraktu z drzewa herbacianego, ekstraktu z cynamonu, oraz ekstraktu z tymianku.
7. Sposób wytwarzania ręcznika papierowego wykonanego z celulozy drzewnej uszlachetnionej włóknami bawełny według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń, znamienny tym, że obejmuje następujące kroki:

- rozwłóknia się (11) masę celulozową w rozwłókniaczu wodnym uzyskując rozwłóknioną masę celulozową;

- oczyszcza się (12) rozwłóknioną masę celulozową z zanieczyszczeń uzyskując oczyszczoną masę celulozową;

- obrabia się mechanicznie (13), poprzez mielenie i deflokulację, oczyszczoną masę celulozową uzyskując końcową masę celulozową;

- rozwłóknia się (21) masę bawełnianą w zgrzeblarce uzyskując rozwłóknioną masę bawełnianą;

- miesza się (22) w kadzi rozwłóknioną masę bawełnianą z wodą uzyskując jednolitą masę bawełnianą;

- dodaje się (23) do jednolitej masy bawełnianej środki zapobiegające flokulacji;

- obrabia się mechanicznie (24), poprzez mielenie i deflokulację, jednolitą masę bawełnianą uzyskując końcową masę bawełnianą zawierającą włókna bawełny o długości od 12 mm do 22 mm, oraz grubości od 8 do 15 μm;

- podaje się (31) na maszynę papierniczą końcową masę celulozową w ilości od 93 do 98% suchej masy mieszanki i końcową masę bawełnianą w ilości od 2 do 7% suchej masy mieszanki uzyskując wstęgę papieru;

- suszy się (32) wstęgę papieru;

- przewija i warstwuje (33) się wstęgę papieru na warstwownicy uzyskując dwuwarstwowy albo trójwarstwowy ręcznik papierowy o gramaturze od 45 do 63 g/m².
8. Sposób wytwarzania ręcznika papierowego według zastrz. 7, znamienny tym, że dodatkowo na etapie przewijania i warstwowania (33) wstęgi papieru nakłada się na wstęgę papieru dodatek naturalnej substancji bakteriobójczej.
9. Sposób wytwarzania ręcznika według zastrz. 8, znamienny tym, że naturalna substancja bakteriobójcza jest substancją wybraną z listy składającej się z: ekstraktu z oregano, ekstraktu z drzewa herbacianego, ekstraktu z cynamonu, oraz ekstraktu z tymianku.
10. Sposób wytwarzania ręcznika papierowego według zastrz. 7, 8 albo 9, znamienny tym, że gramatura ręcznika papierowego wynosi od 50 do 51 g/m².
11. Sposób wytwarzania ręcznika papierowego według zastrz. 7, 8, 9 albo 10, znamienny tym, że wytworzony ręcznik papierowy składa się z dwóch warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 25 g/m².
12. Sposób wytwarzania ręcznika papierowego według zastrz. 7, 8, 9 albo 10, znamienny tym, że wytworzony ręcznik papierowy składa się z trzech warstw, przy czym gramatura każdej z warstw wynosi 17 g/m².