SE453206B - Hygienpappersbana, forfarande for framstellning derav samt anvendning av expanderbara mikrosferer av termoplast vid framstellning av hygienpappersbana - Google Patents

Description

15 20 25 30 453 206 från en i omkretsriktningen spårförsedd cylinder. Denna metod le- der dock till att försvagningslinjer uppkommer så att det färdiga arkets hållfasthet i vissa riktningar minskas. Kemiska tillsatsme- del har också föreslagits, men de är erkänt svåra att applicera till det formade arket och kräver användning av bad eller spray och därmed kompletterande utrustning. Ytaktiva ämnen har inblan- dats i mälden, men den erhållna produkten har inte blivit särskilt mjuk, även om vattenupptagningsförmågan ökat. Patentlitteraturen är mycket omfattande med avseende på förslag att uppnå förbättrade hygienpappersprodukter och förbättrade anordningar och sätt att tillverka dessa, varvid följande endast är ett litet urval.

För att åstadkomma en mjuk tissue ned låg densitet är det en grundläggande åtgärd att undvika sanmanpressning av hygienpappers- banan. I US 3 812 000 beskrivs en apparat, som undviker mekanisk sammanpressning av pappersbanan, innan denna har torkats till en torrhalt av omkring 80%, i det att pappersbanan får passera en ro- terande genomblåsningstork, som är belägen uppströms yankee-cylin- dern eller annan kräppningscylinder. Den nästan torra pappersbanan fastnar dock inte på önskvärt sätt på yankee-cylindern och det är därför nödvändigt att applicera ett kräppningsbindemedel på pap- persbanans yta eller på cylindern.

US 3 301 746 föreslår att samnanpressa pappersbanan endast i åt- skilda områden med hjälp av en särskilt utformad präglingsvira, som åstadkommer avtryck eller inpressningar i den framförda pap- persbanan under dess kontakt med präglingsviran. Den så präglade pappersbanan kräppas sedan med hjälp av ett schaberblad, då pap- persbanan lämnar yankee-cylindern. Genom att därvid reglera präg- lings- och kräppningsmönstret kan man bl a öka den färdiga produk- tens mjukhet och bulk.

Enligt US 3 994 771 framställes en skiktad pappersbana med för- bättrade egenskaper i fråga om bulk och lenhet, varvid en bana av barrvedsmassa sammanföres med en bana av lövvedsmassa för bildande 10 15 20 25 453 206 av en sammansatt pappersbana, som underkastas prägling med en präglingsvira innan den bringas att passera en genomblåsningstork. Ökningen av bulk uppges bero på fibrernas omorientering och pene- trering på den sida av banan som vetter mot präglingsviran in i präglingsvirans masköppningar.

US 3 476 644 beskriver ett sätt att förbättra mjukheten genom att utföra dubbelkräppning av pappersbanan med kräppningsmönstret orienterat diagonalt mot banan.

Enligt US 4 000 237 och 4 166 001 utföres en dubbelkräppning genom att banan först med sin ena sida fästes mot och kräppas bort från en första kräppningsvals och därefter med sin andra sida fästes mot och kräppas bort från en andra kräppningsvals, varigenom pap- persbanan blir dubbelsidigt kräppad.

I US 3 903 342 beskrivs en enskiktad men laminatliknande fiberba- na, i vilken fiberkoncentrationen är större i ytområdena än i kär- nan, varvid fibrerna i ytområdena hålls sanman med ett bindemedel, som dessutom med vissa nellanrum bildar bryggpartier av bindemedel mellan ytskikten via kärnan. Vid kräppning av fiberbanan bildas håligheter i kärnan i det att den innehåller en mindre mängd fib- rer och är fri från bindemedel mellan nämnda bryggpartier. Därige- nom erhåller banan en ökad bulk och mjukhet. En liknande fiberbana beskrivs i den ovannämnda US 4 166 001.

Det är vidare känt att införliva termoplastiska expanderbara mik- rosfärer i papper, se t ex US 3 293 114 och 3 556 934, för att därigenom förbättra papperets egenskaper så att detta erhåller lägre ytvikt och högre styvhet. Den ökade styvheten och behand- lingen av pappersbanan i övrigt innebär givetvis att den färdiga produkten inte är lämpad som ansiktsservettpapper eller till andra hygienpappersartiklar. 10 15 20 25 30 453 206 SE 300 927 anger ett förfarande, vid vilket expanderade plastpär- lor tillföres en fibermäld före dess upptagning på ett planvira- parti för avvattning. Det uppstår emellertid problem att uppnå tillräcklig retention mellan cellulosafibrerna och god disperge- ring av plastpärlorna i mälden för att ett likformigt papper skall kunna erhållas. Det färdiga papperet kommer därför att uppvisa en utpräglad tvåsidighet, eftersom polymerpartiklarna, som inte un- dergår expansion, till väsentlig del kommer att ansamlas vid den sida av papperet som vetter från viran. Vidare innehåller ytan hos det färdiga papperet blåsor eller skumpartiklar från plasten så att en särskild ytbehandling, t ex ytlimning, erfordras, vilket ytterligare diskvalificerar användningen av förfarandet för hygi- enpapperstillverkning. US 3 941 634 anger ett sätt att undvika dessa problem genom att expanderbara termoplastpärlor införes nel- lan två partiellt avvattnade banor av cellulosafibrer, varefter banorna pressas tillsamman och torkas vid en temperatur som får plastpärlorna att expandera. Båda de sistnämnda metoderna leder emellertid till och har till syfte att åstadkomma ett papper, som uppvisar låg ytvikt med bibehållande av ett tyngre pappers tjän- steegenskaper, såsom bl a styvhet. Exempel på sådana tyngre papper är skrivpapper och kartong. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ny hy- gienpappersbana och ett nytt sätt att framställa en sådan hygien- pappersbana som har hög bulk, mjukhet och lenhet.

Hygienpappersbanan enligt uppfinningen kännetecknas i huvudsak av att den innehåller expanderade mikrosfärer av termoplast i en mängd som räknat på den torra banans vikt uppgår till mellan 1 och 10%.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är en större andel av mikrosfärerna belägen i ett mittre parti av banan sett i banans tjockleksriktning, varvid banan lämpligen är flerskiktad och inne- fattar två ytskikt och minst ett inre skikt, i vilket huvudandelen 15 20 25 30 453 206 av mikrosfärerna är belägen. Det föredrages därvid att pappersmas- sefibrerna i ytskikten till övervägande del härrör från lövträd och att de i det inre skiktet till övervägande del härrör från barrträd.

De expanderade mikrosfärernas storlek kan variera inom vida grän- ser, men enligt en lämplig utföringsform har minst 90% av de ex- panderade mikrosfärerna en storlek inom intervallet 10-100/Um.

Den nya hygienpappersbanan framställes enligt föreliggande uppfin- ning genom att man först formar en hygienpappersbana, som innehål- ler genom uppvärmning expanderbara mikrosfärer av termoplast i en mängd som räknat på viktmängden torra fibrer i banan uppgår till mellan 1 och 10%, genom att i en pappersmaskins våtparti avvattna mäld som innehåller en motsvarande mängd av sådana expanderbara mikrosfärer, och att man därefter under bibehållande av en avse- värd andel av den formade hygienpappersbanans bulk överför banan från våtpartiet till pappersmaskinens torkparti och där torkar den formade hygienpappersbanan innehållande de expanderbara mikrosfä- rerna vid en temperatur och under en tidsrymd som är tillräcklig för att expandera åtminstone en huvudandel av mikrosfärerna och därigenom bibringa hygienpappersbanan ökad bulk, ökad mjukhet och ökad lenhet. Hygienpappersbanan kan därvid med fördel torkas på en yankee-cylinder, från vilken banan kräppas bort. För att erhålla en hygienpappersbana med expanderade mikrosfärer inom det angivna storleksintervallet utgår man från expanderbara mikrosfärer med en storlek av 5-3Df1m, varvid andelen sådana mikrosfärer är 90%.

Framställningen av en hygienpappersbana under användning av expan- derbara mikrosfärer i enlighet med föreliggande uppfinning har på ett överraskande sätt visat sig resultera i en förbättrad mjukhet och lenhet förutom förbättrad bulk. De oväntade effekterna av an- vändningen av expanderbara mikrosfärer på beskrivet sätt antas be- ro på att fiberbindningarna förhindras på ett gnnsamt sätt, då hygienpappersbanan passerar igenom pappersmaskinens torkparti och 10 15 20 25 30 453 206 mikrosfärerna därvid expanderar. Vid denna expansion av mikrosfä- rerna tvingas fibrerna från varandra så att ett stort antal bind- ningar mellan fibrer förhindras. Genom att antalet fiberbindningar minskar blir fibrerna mer rörliga i förhållande till varandra, vilket innebär att banan känns mjukare samtidigt som den erhåller ökad bulk. Genom den av mikrosfärernas expansion åstadkomna minsk- ningen av fiberbindningar och omflyttningen av fibrerna i banan komner dessutom en del fiberändar vid banans ytor att riktas ut från dessa och utskjuta mer eller mindre från ytorna så att banan kommer att kännas lenare, då man med fingertopparna stryker över banan och komer i beröring med de utåtriktade mjuka och böjliga fiberändarna. De från banans båda ytor utskjutande fiberändarna bidrager även till att ge banan en ökad bulk. Den ökade bulken är därigenom resultatet av tre skilda effekter, nämligen dels genom den volymökning som erhålles då mikrosfärerna expanderar, dels ge- nom förhindrandet av fiberbindningar så att avstånden mellan fib- rerna kan ökas, och dels genom att banans tjocklek ökar något ge- nom de utskjutande fiberändarna.

Vilka som helst expanderbara termoplastiska mikrosfärer kan använ- das, under förutsättning att de expanderar vid de torkningstempe- raturer som förekommer vid papperstillverkningen. Som exempel på sådana expanderbara mikrosfärer kan nämnas plastkulor med höljen framställda av en sampolymer av vinylidenklorid och akrylonitril innehållande 10-35 viktprocent akrylonitril räknat på sampolyme- ren, varvid plastkulorna innehåller isobutan, som vid uppvärmning till 80°-1l0°C övergår i gasform så att höljena expanderar. En så- dan produkt saluföres av KemaNord Plastics, Sundsvall, under varu- märket EXPANCELR. I expanderat tillstånd har dessa mikrosfärer en genomsnittlig diameter av 10/Jm, som vid upphettning ökar till omkring 40/lm, vilket således innebär en 60-faldig ökning av voly- men.

Som exempel på andra expanderbara termoplastiska mikrosfärer, vil- ka lämpar sig för framställning av hygienpapper enligt föreliggan- *i 10 15 20 25 30 453 206 de uppfinning, kan nämnas polymetylmetakrylat eller sampolymerer av metylmetakrylat och därmed sampolymeriserbara monomerer, varvid mängden metylmetakrylat bör överstiga 70 viktprocent räknat på sampolymeren, och polystyren eller sampolymerer av styren och där- med sampolymeriserbara monomerer, varvid mängden styren bör över- stiga 70-viktprocent räknat på sampolymeren. Ytterligare exempel på användbara mikrosfärer lämnas i US 3 293 114.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hän- visning till ritningen och ett antal utföringsexempel.

Fig 1 illustrerar schematiskt en pappersmaskin för framställning av en hygienpappersbana enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 är en längdgenomskärning av ett förstorat avsnitt av en en- ligt uppfinningen framställd hygienpappersbana.

Med hänvisning till fig 1 visas där schematiskt väsentliga partier och delar av en pappersmaskin som är lämpad för framställning av tissuepapper och andra hygienpappersprodukter. Tissuemaskinen in- nefattar ett våtparti 1 och ett torkparti 2, varvid i våtpartiet ingår en inloppslåda 3 , vilken avger en flerskiktsmäldstråle nel- lan två rörliga formningsviror 4, 5 för formning av en hygienpap- persbana genom avvattning av mälden. Vid det visade utförandet strömmar tre mälder genom inloppslådan 3 åtskilda från varandra och utsprutas som en treskiktsmäldstråle, varvid mälderna från icke visade tvärfördelare inströmmar i inloppslådan via var sin rad 6, 7, 8 av slangar eller rör. Den mäld som skall bilda det mittersta skiktet innehåller därvid enligt en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen expanderbara termoplastiska mikrosfärer i en förutbestämd mängd och jämnt fördelade i mälden. Väsentliga mängder vatten avlägsnas i pappersmaskinens våtparti genom avvatt- ning av mälderna genm den, relativt en formningsvals med slät mantelyta yttre av virorna 4 och 5, varigenom en flerskiktad pap- persbana 18 erhålles, varefter banan överföres till torkpartiet 2 10 15 20 453 206 under bibehållande av en avsevärd andel av den formade hygienpap- persbanans bulk. Torkpartiet innefattar en yankee-cylinder 9, från vilken hygienpappersbanan kräppas bort med hjälp av en kräppnings- schaber 10 för erhållande av önskad kräppning. Vid hygienpappers- banans passage genom torkpartiet bringas de i mittskiktet inne- slutna mikrosfärerna att expandera på grund av den tillförda vär- men, varvid temperaturen och tiden för passagen genom torkpartiet väljes så relativt varandra att de är tillräckliga och lämpliga för att expandera åtminstone en huvudandel av mikrosfärerna för brytning av fiberbindningar såsom tidigare beskrivits.

Uppfinningen belyses ytterligare genom följande utföringsexempel.

Exempel 1 Vid ett försök med expanderade mikrosfärer av ovan angivet slag i en hygienpappersbana framställdes denna av tre skikt, varvid de två yttre skikten bestod av lövvedsmassa (HH) och det mittre skik- tet av barrvedsmassa (SN), varvid de två yttre skikten utgjorde vardera 25% och det mittre skiktet 50% av banan. Försöket upprepa- des med olika mängder mikrosfärer som inbl andades homogent i mäl- den till det mittre skiktet. Pappersbanan framställdes under kon- ventionella driftsbetingelser som användes för tillverkning av tissue och liknande hygienpappersbanor. De erhållna resultaten har sammanställts i nedanstående tabell I. fllf 10 15 20 25 453 206 9 TABELL 1 köRNINe 1 2 3 4 5 Mikrosfärer i färdig bana, % 0 0,6 2,1 3,4 5,7 vtvikr, g/m? 29,3 30,0 20,7 25,4 25,1 Tjaexienaßm, via 0,2 N/cm2 120 125 135 125 145 auik, mïi/kgxlo-S 4,09 4,15 4,70 4,92 5,78 Lenhet*, översida 8,9 7,9 9,6 9,1 12,1 Lenhet*, undersida 11,7 12,7 12,3 10,4 13,3 Tensiïe Index, \ffiÜ;EÜ, Nm/g 18,3 Stiffness Shir1ey**, Víišëí, Nmx10-3 40,4 45,2 45,1 35,6 29,3 * Ju högre värde ju bättre ïenhet ** Stiffness Shir1ey = böjstyvhet enïigt Shi rïey 17,8 15,4 12,3 10,7 Såsom framgår av ovanstående resu1tat erhö11s en väsentïig ökning av buik och en väsentiig ökning av ienhet både på översidan och undersidan. Vidare framgår att de på draghållfasthet och böjstyv- het baserade värdena minskade på ett fördeïaktigt sätt.

I fig 2 visas i iângdgenomskärning ett förstorat avsnitt av en en- ligt exempe1 1 framstäiïd hygienpappersbana 18. Banan innehåller expanderade mikrosfärer 11, som är koncentrerade ti11 mittpartiet 12, men som även finns i de två ytpartierna 13, 14. Av förstoring- en framgår att fibrer 15, 16 har tvingats från varandra och att fiberbindningar förhindrats genom att mikrosfärerna 11 expanderat tili en väsentïigt större voïym. Vidare framgår att fiberändar 17 utskjuter från ytområdena och ïigger fria för beröring.

Exemgel 2 Försöket upprepades, men med den skiïïnaden att de två yttre skik- ten av pappersbanan bestod av barrvedsmassa (SH) och det mittre 455 206 10 15 20 25 10 skiktet av ïövvedsmassa (HH), varvid de två yttre skikten utgjorde vardera 25% och det mittre skiktet 50% av banan. De erhåiina 3 resuitaten har sammanstälïts i nedanstående tabell II.

TABELL II KÖRNING 1 2 3 4 5 Mikrosfärer i färdig bana, % 0,4 0,7 2,1 3,7 5,9 Ytvikt, g/m? 25,9 27,5 25,5 25,9 25,5 Tjoekiek, pm, vid 0,2 N/cm? 12o 125 13o 145 155 som, m3/kgx1o-3 4,45 4,53 4,90 5,5 5,05 Lennwf, översiaa 6,1 6,3 5,2 5,9 7,4 Lenhet*, undersida 8,7 8,3 7,8 7,7 6,4 rensnexnaex Wïum/g 18,4 17,9 15,5 14,3 11,9 Stiffness Shir1ey**, Vññšfií, Nmx1o-3 i 32,3 35,1 31,7 42,3 36,3 * Ju högre värde ju bättre ïenhet **Stiffness Shirïey = böjstyvhet enïigt Shir1ey Resuitaten visar att även i detta faïi uppnåddes en väsentïig ök- ning av buik och en ökning av lenheten på arkets ovansida. Vidare framgår att de på draghå11fasthet och böjstyvhet baserade värdena minskade på ett fördeïaktigt sätt, respektive hö11s på en godtag- bar nivå.

Förfarandet en1igt uppfinningen kan även tiilämpas för att forma en hygienpappersbana, som är tvåskiktad, varvid mikrosfärerna finns i det mäïdskikt som är närmast ínnerviran och vandrar mot ytterviran under avvattningen. Vidare är det möjiigt att forma en enskiktad hygienpappersbana av en mäïd, i vilken mikrosfärerna är üwwæmæienfimwæfimmhfl. 10 453 206 11 Förfarandet enïigt uppfinningen är avsett att göra genombïåsnings- torkning onödig, men det kan kombineras med en sådan genombïås- ningstorkning, om så önskas. Det är även möjïigt att kombinera förfarandet med andra förfaringstekniska åtgärder för ökning av bulk, mjukhet och ïenhet. T ex kan torkpartiet innefatta två yankee-cylindrar anordnade i tandem, varvid hygienpappersbanan först fästes med sin ena sida mot den första yankee-cylindern och kräppas bort från denna och därefter fästes med sin andra sida mot den andra yankee-cyïindern och kräppas bort från densamma så att en dubbeïsidig kräppning uppnås. Det är emeïïertid en av huvudav- sikterna med uppfinningen, att sådana kostnadskrävande åtgärder skall kunna undvaras genom att hygienpappersbanan ändock bibringas en avsevärd bu1k, mjukhet och ïenhet.

Claims (13)

10 15 20 25 453 206 12 .EAIEEIEEM

1. Hygienpappersbana med hög bulk, mjukhet och lenhet, känne- tecknad av att den innehåller expanderade mikrosfärer av termo- plast i en mängd som räknat på den torra banans vikt uppgår till mellan l och 10%.

2. Hygienpappersbana enligt krav 1, kännetecknad av att en större andel av mikrosfärerna är belägen i ett i banans tjockleks- riktning mittre parti av banan.

3. Hygienpappersbana enligt krav 2, kännetecknad av att den är flerskiktad och innefattar två ytskikt och minst ett inre skikt i vilket huvudandelen av mikrosfärerna är belägen.

4. Hygienpappersbana enligt krav 3, kännetecknad av att pap- persmassefibrerna i ytskikten till övervägande del härrör från lövträd och att de i det nämnda inre skiktet till övervägande del härrör från barrträd.

5. Hygienpappersbana enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att minst 90% av de expanderade mikrosfärerna har en storlek av 10-100/Ym.

6. Förfarande för framställning av en hygienpappersbana med hög bulk, mjukhet och lenhet för tillverkning av alstret enligt krav 1, kännetecknat av att man först formar en hygienpappersbana, innehållande genom uppvärmning expanderbara mikrosfärer av termo- plast i en mängd som räknat på viktmängden torra fibrer i banan uppgår till mellan 1 och 10%, genom att i en pappersmaskins våt- parti avvattna mäld som innehåller en motsvarande mängd av sådana expanderbara mikrosfärer, och att man därefter under bibehållande av en avsevärd andel av den formade hygienpappersbanans bulk över- för banan från våtpartiet till pappersmaskinens torkparti och där torkar den formade hygienpappersbanan innehållande de expanderbara f) 10 15 20 25 453 206 13 mikrosfärerna vid en temperatur och under en tidsrymd som är till- räcklig för att expandera åtminstone en huvudandel av mikrosfärer- na och förhindra fiberbindningar och därigenom bibringa hygienpap- persbanan ökad bulk, ökad nüukhet och ökad lenhet.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att man torkar hygienpappersbanan med de expanderbara mikrosfärerna på en yankee- -cylinder från vilken man kräppar bort banan.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, kännetecknat av att man i våtpartiet formar en hygienpappersbana i vilken en övervägande andel av mikrosfärerna är belägen i ett i banans tjockleksriktning mittre parti av banan.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av att man i våt- partiet formar en hygienpappersbana som är flerskiktad och inne- fattar två ytskikt och minst ett inre skikt, i vilket en övervä- gande andel av mikrosfärerna är belägen.

10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att man använder pappersmassefibrer från lövträd för ytskikten och från barrträd för det nämnda inre skiktet.

11. Förfarande enligt något av kraven 8-10, kännetecknat av att man formar hygienpappersbanan genom att mellan två formnings- viror eller en yttre formningsvira och en inre filt i en krökt formningszon i en hygienpappersmaskin av dubbelviratyp avvattna en från en flerskiktsinloppslåda avgiven flerskiktad mäldstråle, var- vid strålens i förhållande till formningszonens krökning inre skikt innehåller de expanderbara mikrosfärerna.

12. Förfarande enligt något av kraven 6-11, kännetecknat av att minst 90% av de expanderbara mikrosfärerna har en storlek av 5-30/1m. 453 206 14

13. Användning av genom uppvärmning expanderbara mikrosfärer av termopïast såsom medeï för att vid framstäïlníng av en luygienpap- persbana med hög buïk, mjukhet och Ienhet för 'ciHverkning av a1- strat enïigt krav 1 åstadkonlna en ökning av banans buïk, mjukhet och 'lenhet genom värmeinducerad hämníng av fiberbindni ngar i hy- gienpappersbanan. \\