DE69515506T2

DE69515506T2 - Weiches und gekrepptes tissuepapier

Info

Publication number: DE69515506T2
Application number: DE69515506T
Authority: DE
Inventors: Van Phan; Douglas Vinson; Thomas Weisman
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: ATE190372T1; EP0795057A1; BR9509861A; WO1996017128A1; CA2205649C; KR100245356B1; TW300932B; ZA9510279B; EP0795057B1; US5487813A; DE69515506D1; AU707700B2; CN1070562C; JPH10510886A; MX9704044A; CN1174583A; CA2205649A1; ES2145940T3; AU4291896A; HK1003181A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft gekreppte Tissue-Papierprodukte. Insbesondere betrifft sie gekrepptes Tissue-Papier, das durch das Trockenkreppverfahren hergestellt wird, bei welchem eine embryonale Bahn auf einem Fourdrinier gebildet, von überschüssigem Wasser befreit, in einem halbtrockenen Zustand an einem Yankee- Trockner haftend angebracht und nach Erreichen eines im wesentlichen trockenen Zustands von dem Yankee abgekreppt wird. Die gekreppten Tissue-Papierprodukte können für feste, weiche Papierprodukte, wie etwa Toiletten-Tissue und Kosmetik- Tissue-Produkte verwendet werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Hygienepapier-Tissue-Produkte für einmaligen Gebrauch werden allgemein verwendet. Solche Dinge werden im Handel in Formaten angeboten, die für eine Vielzahl von Verwendungszwecken zurechtgeschnitten sind, wie etwa für Kosmetik- Tissue, Toiletten-Tissue und für Küchenrollen-Tücher. Die Formate, d. h. Flächengewicht, Dicke, Festigkeit, Blattgröße, Abgabemedium etc. dieser Produkte unterscheiden sich oft beträchtlich, jedoch sind sie durch ein gemeinsames Verfahren miteinander verbunden, durch welches sie in der Regel hergestellt werden, das ist das sogenannte Trockenkreppverfahren. Weiters sind sie durch den gemeinsamen Konsumentenwunsch nach einem angenehmen taktilen Eindruck, d. h. Weichheit, verbunden.
Weichheit ist das durch den Tastsinn vom Konsumenten wahrgenommene Gefühl, wenn er/sie ein spezielles Produkt hält, es über seine/ihre Haut reibt oder in seiner/ihrer Hand zusammenballt. Dieses durch den Tastsinn empfundene Gefühl wird durch eine Kombination mehrerer physikalischer Eigenschaften hervorgerufen. Als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften im Zusammenhang mit der Weichheit wird im allgemeinen von den Fachleuten auf diesem Gebiet die Steifheit der Papierbahn angesehen, aus welcher das Produkt hergestellt ist. Steifheit ihrerseits wird in der Regel als direkt abhängig von der Festigkeit der Bahn beurteilt.
Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und der es aufbauenden Bahnen, unter Gebrauchsbedingungen physikalischen Zusammenhalt beizubehalten und einem Zerreißen, Brechen und Schreddern zu widerstehen.
Die Papierherstellung im allgemeinen und insbesondere die Herstellung von gekrepptem Tissue-Papier ist eine altbekannte Kunst. Als solche hat es viele Jahre gedauert, um die anhaltenden Wünsche der Konsumenten nach immer größerem Verbrauch bei steigender Wirtschaftlichkeit zufriedenzustellen. Diese lange Geschichte gestattete es, daß die Papierherstellungsmaschinen in ihrer Größe zunahmen und in ihrer Geschwindigkeit rascher wurden. Die Größe und der Maßstab dieser Verfahren begrenzen nun oft die Fähigkeit des Produkt-Designers, dem zuvor erwähnten Bedürfnis des Konsumenten nach gefühlsmäßigem Eindruck und Festigkeit des Produkts wirkungsvoll zu begegnen, ohne einige der bei der Maschinenkapazität erreichten Gewinne zu opfern. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß der Grund hiefür der ist, daß viele Faktoren, die den gefühlsmäßigen Eindruck des Produkts positiv beeinflussen, dazu neigen, durch Größe und insbesondere Geschwindigkeit des Papierherstellungsverfahrens und des Krepp-Prozesses nachteilig verändert zu werden.
Es wurden Anstrengungen hinsichtlich Forschung und Entwicklung in Richtung der Verbesserung der Weichheit oder zumindest der Beibehaltung der Weichheitsqualität gerichtet, wobei gleichzeitig die Produktionskapazität von Papierherstellungsanlagen weiter gesteigert wurde.
Das Kreppen ist ein Mittel zur mechanischen Kompaktierung von Papier in der Maschinenrichtung. Das Ergebnis ist eine Steigerung des Flächengewichts (Masse pro Flächeneinheit) sowie dramatische Änderungen in vielen physikalischen Eigenschaften, insbesondere wenn diese in der Maschinenrichtung gemessen werden. Das Kreppen wird im allgemeinen mit einer flexiblen Klinge, einer sogenannten Abziehklinge, gegen einen Yankee-Trockner in einem Vorgang innerhalb der Maschine erreicht.
Bei der Technologie von gekrepptem Papier ermöglicht die Herabsetzung der Prozente Krepp (das Ausmaß, um welches die Papierbahn beim Kreppen verkürzt wird) im Herstellungsverfahren von gekrepptem Papier, daß das Flächengewicht der durch das Verfahren bis zur Kreppklinge wandernden Bahn erhöht werden kann, ohne das Flächengewicht des endgültigen Produkts zu steigern. Der Wirkungsgrad der Papierherstellung nimmt allgemein zu, wie das Flächengewicht zunimmt; daher ist es wünschenswert, so wenig Prozente Krepp als möglich zu verwenden, wie durch das Verfahren und das Produkt gestattet werden.
Ein Yankee-Trockner ist eine Trommel mit großem Durchmesser, im allgemeinen 2,4 bis 6,1 m (8-20 Fuß), die dazu eingerichtet ist, mit Wasserdampf unter Druck gesetzt zu werden, um eine heiße Oberfläche zur Vervollständigung der Trocknung der Papierbahnen am Ende des Papierherstellungsverfahrens zu bieten. Die Papierbahn, die zuerst auf einem durchlässigen Formungsträger, wie etwa auf einem Fourdrinier-Sieb, gebildet wurde, wo sie von den großen Wassermengen befreit wird, die zur Dispergierung der faserigen Aufschlämmung notwendig sind, wird im allgemeinen auf einen Filz oder einen Stoff in einem sogenannten Druckabschnitt übertragen, wo die Entwässerung entweder durch mechanische Kompaktierung des Papiers oder durch irgendeine andere Entwässerungsmethode, wie etwa Durchblasen von heißer Luft, fortgesetzt wird, bevor sie schließlich im halbtrockenen Zustand auf die Oberfläche des Yankee übertragen wird, um die Trocknung abzuschließen.
Die nasse Bahn hat an der Oberfläche des Yankee-Trockners eine natürliche Haftung. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, daß die Haftung in erster Linie von der Wirkung des Wassers und der Beschichtung an dem Yankee herrührt, wobei die Beschichtung lösliche oder restliche Bestandteile der Papiermacherzusammensetzung umfaßt, die sich bei fortlaufendem Betrieb an der Oberfläche des Trockners ansammeln.
Oft wird die Haftung, die durch die halbtrockene Bahn an dem Yankee aus dieser natürlichen Beschichtung entsteht, unzureichend sein. Das Ergebnis ist, daß das Produkt durch Bereiche von fehlendem Krepp beeinträchtigt wird, weil dadurch ein schlechtes Produktaussehen und eine schlechte Leistung erreicht werden, und daß der Betrieb durch niedrige Spannung in dem Blatt gestört wird, die ein Pendeln und Flattern verursacht, wodurch es schwierig wird, eine faltenfreie Rolle sorgfältig genug aufzuwickeln, um sie in anschließenden Arbeitsgängen einsetzen zu können, die zur Umwandlung des Produkts zu dessen endgültiger Form notwendig sind.
Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß die Schwierigkeit des Erreichens einer ausreichenden Haftung der wandernden halbtrockenen Bahn an dem Yankee noch verstärkt sein wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn niedrig ist. Ein anderer Faktor ist die Reibung der Bahnoberfläche, die an die Yankee-Oberfläche angeheftet ist. Insbesondere sind das Papierherstellungsverfahren zur Produktion von musterverdichtetem Papier, wie es von Sanford und Sisson im US-Patent 3,301.746, das am 31. Jänner 1967 erteilt wurde, beschrieben wurde, und dessen Produkt besonders anfällig für den zuvor beschriebenen Mangel an natürlicher Haftung. Das Verfahren '746 und sein Produkt bewirken einen relativ niedrigen Feuchtigkeitsgehalt der Bahn bei der Übertragung und verursachen daher das Haften nur eines Bruchteils der Oberfläche der Bahn an dem Yankee-Trockner.
Wenn die natürliche Haftung zu gering ist, wird sie manchmal durch den Zusatz von Haftungspromotoren ergänzt. Solche Haftungspromotoren können zu der Papiermacherzusammensetzung vor dem Erreichen des Fourdrinier-Siebs zugesetzt werden oder sie können durch Aufsprühen derselben auf die Oberfläche der Bahn oder auf die Oberfläche des Yankee zugesetzt werden.
Ein Beispiel eines zusätzlichen Haftungspromotors, der als Zugabe zu der Papiermacherzusammensetzung empfohlen wird, wird von Latimer, US-A-4,406.737, zur Verfügung gestellt, worin ein Verfahren zum Kreppen von Papier beschrieben wird, bei welchem in eine Papierbahn oder in einen Papierzellstoff, der anschließend zu einer Papierbahn geformt wird, ein kationisches wasserlösliches Zusatzpolymer einverleibt wird.
Ein Beispiel einer zum Aufsprühen auf die Oberfläche der Bahn oder auf den Yankee empfohlenen Zusammensetzung wird von Bates, US-A-3,926.716 angegeben, worin ein Verfahren zur Herstellung einer weichen und absorbierenden Tissue-Papierbahn beschrieben ist, bei welchem eine wässerige Lösung von Polyvinylalkohol aufgebracht wird, um Haftung der Bahn an einer rotierenden zylindrischen Oberfläche zu verursachen.
Haftungshilfen dieser Art sind wirkungsvoll beim Anheben des Ausmaßes der Haftung an dem Trockner, die für das Verfahren zur Herstellung von festem und weichem gekreppten Tissue-Papier, insbesondere des Typs des musterverdichteten Papiers, essentiell sein kann. Sie haben jedoch keine merkbare positive Wirkung hinsichtlich der Möglichkeit, die Prozente Krepp herabzusetzen. Tatsächlich verursacht die Verbesserung der Haftung oft, daß die Spannung in der Bahn zwischen der Kreppklinge und der festzumachenden Aufwickelspule verdichtet wird, wodurch es notwendig wird, die Prozente Krepp zu erhöhen, um ein häufiges Brechen durch Überspannen, wenn diese Materialien verwendet werden, zu verhindern.
Chemische Debonder-Mittel wurden in verschiedenen Literaturstellen geoffenbart, wie etwa in der US-A-3,554.862, die an Hervey et al. am 12. Jänner 1971 erteilt wurde. Diese Materialien inkludieren quaternäre Ammoniumsalze, wie etwa Cocos-trimethylammoniumchlorid, Oleyl-trimethylammoniumchlorid, Di-(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid und Stearyl-trimethylammoniumchlorid.
Shaw lehrt in der US-A-3,821.068, die am 28. Juni 1974 erteilt wurde, daß auch chemische Debonder zur Herabsetzung der Steifheit verwendet werden können und dadurch die Weichheit einer Tissue-Papierbahn verbessert wird.
Emanuelsson et al. lehren in der US-A-4, 144.122, die am 13. März 1979 erteilt wurde, die Verwendung von komplexen quaternären Ammoniumverbindungen, wie etwa der quaternären Bis[alkoxy(2-hydroxy)propylen]-ammoniumchloride, zum Weichmachen von Bahnen.
Die Armak Company in Chicago, Illinois, offenbart in ihrem Bulletin 76-17 (1977) die Verwendung von Dimethyl-di(hydrierter)Talg-ammoniumchlorid in Kombination mit Fettsäureestern von Polyoxyethylenglykolen, um den Tissue-Papierbahnen sowohl Weichheit als auch Absorptionsfähigkeit zu verleihen.
Übliche quaternäre Ammoniumverbindungen, wie etwa die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z. B. Di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Di- Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid etc.) sind wirksame Mittel, die chemische Bindungen inhibieren. Diese quaternären Ammoniumverbindungen sind nicht biologisch abbaubar.
Während sie die Weichheit der Bahnen begünstigen, wird angenommen, daß alle diese Materialien nachteilige Wirkungen auf das Papierprodukt haben, ganz besonders eine Herabsetzung der Festigkeit der sie enthaltenden Papierbahnen be wirken, da sie die Tendenz haben, die Bildung von Faser-an-Faser-Bindungen zu inhibieren.
Becker et al. beschreiben in der US-A-4,158.594, die am 19. Jänner 1979 erteilt wurde, ein Verfahren, von dem sie angeben, daß es ein festes, weiches, faseriges Blatt ergibt. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissue-Papierbahn (die durch die Zugabe von chemischen Debonder-Mitteln weichgemacht worden sein kann) verstärkt werden kann, indem während des Verfahrens eine Oberfläche der Bahn an eine Krepp-Oberftäche in einer fein gemusterten Anordnung durch ein Bindematerial (wie etwa eine Acryl-Latex-Gummi-Emulsion, ein wasserlösliches Harz oder ein elastomeres Bindematerial), das auf eine Oberfläche der Bahn und auf die Krepp-Oberfläche in der feingemusterten Anordnung haftend aufgebracht wurde, angeheftet wird und die Bahn von der Krepp-Oberfläche zur Bildung eines Blattmaterials abgekreppt wird.
Die Verwendung von Harzen zur Verstärkung der Festigkeit einer Papierbahn ist allgemein bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Anzahl solcher Materialien und diskutierte deren Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Band 13, auf den Seiten 813-825 (1979). Freimark et al. erwähnen in der US-A-3,755.220, die am 28. August 1973 erteilt wurde, daß bestimmte chemische Additive, die als Debonder-Mittel bekannt sind, die natürliche Faser-an-Faser-Bindung stören, die sich während der Blattbildung bei den Papierherstellungsverfahren ausbildet. Diese Herabsetzung der Bindung führt zu einem weicheren oder weniger groben Papierblatt. Freimark et al. lehren weiters die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen gemeinsam mit der Verwendung von Debonder-Mitteln zum Ausgleich der unerwünschten Wirkungen der Debonder-Mittel.
Leider ist jedoch das Ausmaß an Festigkeitsverlust, das mit diesen Mitteln ausgeglichen werden kann, begrenzt. Ein Grund hiefür ist, daß die Wirkungen von Festigkeitsharzen rasch bei Tissue-Strukturen niedriger Dichte verschwinden, wenn ihre Substanz verbraucht wird.
Zusätzlich dazu bewirkt der Zusatz von Festigkeitsharzen zum Ausgleich der nachteiligen Wirkungen der Bindungsinhibitoren nicht unbedingt die Beseitigung anderer Nebeneffekte der Debonder auf das Verfahren, wie ganz besonders der Abnahme der Haftung an dem Yankee-Trockner, die die zuvor erwähnten Betriebsschwierigkeiten verursacht.
Dementsprechend wurde die Verwendung chemischer Bindungsinhibitoren der zuvor erwähnten Arten auf relativ geringe zugesetzte Mengen und somit relativ geringen Einfluß auf das Produkt beschränkt.
Andere Beispiele des Stands der Technik sind:
Die WO-A-93/09287, die am 13. Mai 1993 veröffentlicht wurde, offenbart Tissue-Papierbahnen, die Papiermacherfasern, quaternäre Ammoniumverbindung, Polyhydroxy-Weichmacher und ein permantes Naßfestigkeitsharz enthalten.
Die WO-A-93/09288, die am 13. Mai 1993 veröffentlicht wurde, offenbart Tissue-Papierbahnen, die Papiermacherfasern, quaternäre Ammoniumverbindung, Polyhydroxy-Weichmacher und ein temporäres Naßfestigkeitsharz enthalten.
Die WO-A-93/21383, die am 28. Oktober 1993 veröffentlicht wurde, offenbart Tissue-Papierbahnen, die Papiermacherfasern, biologisch abbaubare quaternäre Aminester-Ver bindung, Netzmittel und ein temporäres Naßfestigkeitsharz enthalten.
Die EP-A-0 347 176, die am 20. Dezember 1989 veröffentlicht wurde, offenbart ein Tissue-Papier mit einem verstärkten, mit dem Tastsinn erfaßbaren Gefühl der Weichheit durch den Zusatz von nicht-kationischem Tensid.
Die US-A-4 309 246, die am 5. Jänner 1982 erteilt wurde, offenbart eine Papiermaschine und ein Verfahren, bei welchem mechanisch entwässert oder vorgetrocknet wird, indem eine unkompaktierte nasse Faserbahn durch einen Kompressionsspalt durchgeführt wird, sodaß eine deutliche Kompaktierung der Bahn im Bereich der Kompaktierungselemente stattfindet, die in dem Stoff gebildet sind, der die Bahn trägt. Ein Klebstoff, der CMC enthält, wird auf die Oberfläche der Papierbahn knapp vor dem Punkt aufgesprüht, wo die Bahn und ein Prägestoff zwischen einer Walze und dem Yankee-Trockner hindurchgelangen. Anschließend wird die Bahn thermisch getrocknet und gekreppt.
Jedoch löst keine dieser Literaturstellen die Probleme, die bei dem Kreppverfahren auftreten.
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, eine Papiermacherzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die zur Umwandlung in gekreppte Papierprodukte befähigt ist, die sowohl fest als auch weich sind.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Papiermacherzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die die Betriebswirksamkeit des Trockenkreppverfahrens verbessert.
Diese und andere Ziele werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht, wie deutlich beim Lesen der folgenden Offenbarung ersichtlich wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt feste und weiche gekreppte Tissue-Papierprodukte zur Verfügung durch die Verwendung einer biologisch abbaubaren Krepperleichternden Zusammensetzung, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist. Kurz gesagt, umfaßt das feste und weiche gekreppte Tissue-Papier:
a) Papiermacherfasern; und
b) eine biologisch abbaubare Krepp-erleichternde Zusammensetzung, die umfaßt:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen biologisch abbaubaren Bindungsinhibitor;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%,bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzellulose; wobei die Carboxymethylzellulose einen Sustitutionsgrad im Bereich von 0,3 bis 1,4 hat;
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke,;
wobei der genannte biologisch abbaubare Bindungsinhibitor vorzugsweise in einem Verhältnis zur Carboxymethylzellulose von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt, bevorzugter der genannte biologisch abbaubare Bindungsinhibitor in einem Verhältnis zur Carboxymethylzellulose von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1 vorliegt.
Der biologisch abbaubare Bindungsinhibitor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung, insbesondere sind es biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindungen der Formel
oder
oder
worin jeder R&sub2;-Substituent eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon darstellt; jeder R&sub1;-Substituent eine C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;- Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon darstellt; jeder R&sub3;-Substituent eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon darstellt; Y für -O-C(O)- oder --C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH- und Mischungen hievon steht; n 1 bis 4 bedeutet und X ein geeignetes Anion, zum Beispiel Chorid, Bromid, Methylsulfat, Ethylsulfat, Nitrat und dergleichen, ist.
Beispiele bevorzugter esterfunktioneller quaternärer Ammoniumverbindungen, die zur Verwendung als Bindungsinhibitor in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, inkludieren Verbindungen der Formeln:
und
und
und
worin jeder R&sub2;-Substituent eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon bedeutet; jeder R&sub1;-Substituent eine C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon darstellt; jeder R&sub3;-Substituent eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon darstellt.
Diese Verbindungen können als Mono- oder Diester-Variationen der allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden, wie etwa als Diesterdi-Talg-dimethylammoniumchlorid, Diester-distearyl-dimethylammoniumchlorid, Monoester-di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Diester-di(hydrierter)Talgdimethylammoniummethylsulfat, Diester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid, Monoester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid und Mischungen hievon, wobei die Diester-Variationen von Di(nicht-hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid, Di(touch-hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und Di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDHTDMAC) und Mischungen hievon bevorzugt sind. In Abhängigkeit von den Produktanforderungseigenschaften kann der Sättigungsgrad des Di-Talgs von nicht-hydriert (weich) bis touch, teilweise oder vollständig hydriert (hart) variiert werden.
Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Estergruppierung(en) diesen Verbindungen biologische Abbaubarkeit verleiht (verleihen). Wesentlich ist, daß die hierin verwendeten esterfunktionellen quaternären Ammoniumverbindungen rascher biologisch abbaubar sind als übliche chemische Dialkyldimethylarnmonium-Weichmacher.
Vorzugsweise liegt der quaternäre Ammonium-Bindungsinhibitor in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 zur Carboxymethylzellulose vor, bevorzugter liegt der quaternäre Ammonium-Bindungsinhibitor in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1 zur Carboxymethylzellulose vor.
Kurz gesagt, umfaßt ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen festen und weichen gekreppten Tissue-Papierbahnen folgende Schritte:
a) Bildung einer wässerigen Aufschlämmung von Papiermacherfasern;
b) Zusatz einer Krepp-erleichternden Zusammensetzung, welche enthält:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen biologisch abbaubaren Bindungsinhibitor;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzellulose; und
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke;
wobei der genannte biologisch abbaubare Bindungsinhibitor in einem Verhältnis, bezogen auf die Carboxymethylzellulose, von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt;
c) Ablegen der Papiermacherfasern auf einer durchlässigen Oberfläche, sodaß das überschüssige Wasser, das zur Bildung der Dispersion verwendet wurde, unter Bildung einer embryonalen Bahn entfernt wird;
d) Übertragen der embryonalen Bahn auf eine Trägeroberfläche, auf welcher die Wasserabtrennung unter Bildung einer halbtrockenen Bahn fortschreitet, wobei die genannte Trägeroberfläche aus der Gruppe von Papiermacherfilzen und Formungsstoffen ausgewählt ist;
e) Übertragen der halbtrockenen Bahn auf die Oberfläche eines Yankee-Trockners, an welcher die Trocknung solange fortgesetzt wird, bis die Bahn einen im wesentlichen trockenen Zustand erreicht;
f) Abnehmen der getrockneten Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Krepp-Klinge; und
g) Aufwickeln der gekreppten Bahn auf einer Rolle.
Es wurde festgestellt, daß die Bestandteile der Krepp-erleichternden Verbindung optimalerweise getrennt zu der Papiermacher-Aufschlämmung zugesetzt werden, während diese, bevor die Fasern abgelegt werden, in einer verdünnten Suspension vorliegt.
Es wurde auch festgestellt, daß die Leistung der Krepp-erleichternden Zusammensetzung optimal ist, wenn der chemische Bindungsinhibitor vor der kationischen Stärke zugesetzt wird.
Alle Prozentangaben, Verhältnisse und Proportionen hierin sind auf das Gewicht bezogen, wenn es nicht anders angegeben ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Papierherstellungsverfahrens zur Gewinnung eines festen und weichen gekreppten Tissue-Papiers durch den Einsatz einer Krepp-erleichternden Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verfahrensschritte zur Einverleibung der Krepp-erleichternden Zusammensetzung zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, besonders herausarbeiten und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der angeschlossenen Beispiele besser verstanden werden kann.
Wie der Ausdruck "umfassend" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß die verschiedenen Komponenten, Bestandteile, oder Schritte bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung gemeinsam eingesetzt werden können. Dementsprechend umfaßt der Ausdruck "umfassend" die engeren Ausdrücke "im wesentlichen bestehend aus" und "bestehend aus".
Wie der Ausdruck "Krepp-erleichternde Verbindungen" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf eine oder mehrere Komponenten, die zu einem Papiereintrag zugesetzt werden, während der Eintrag in verdünnter Aufschlämmung vorliegt, oder die anschließend zu der embryonalen Bahn zugesetzt werden, um den Kreppvorgang oder das entstehende Produkt günstig zu beeinflussen, indem die Haftung an dem Yankee-Trockner verändert wird, der stabile Prozentsatz (%) Krepp bei dem Verfahren verändert wird oder die Weichheit des entstehenden Produktes verbessert wird.
Wie der Ausdruck "wasserlöslich" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf Materialien, die bei 25ºC in Wasser mindestens zu 3% C löslich sind.
Wie die Ausdrücke "Tissue-Papierbahn, Papierbahn, Bahn, Papierblatt und Papierprodukt" hierin verwendet wird, beziehen sich alle auf Papierblätter, die nach einem Verfahren hergestellt sind, welches die Schritte der Bildung eines wässerigen Papiereintrags, des Ablegens dieses Eintrags auf einer durchlässigen Oberfläche, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, und der Abtrennung des Wassers aus dem Eintrag entweder durch Schwerkraft oder durch Vakuum-unterstütztes Abziehen mit oder ohne Pressen und durch Verdampfen umfaßt, wobei die endgültigen Schritte des Anheftens des Blattes in einem halbtrockenen Zustand an der Oberfläche eines Yankee-Trockners, die Vervollständigung der Wasserabtrennung durch Verdampfung bis zu einem im wesentlichen trockenen Zustand, das Abnehmen der Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer flexiblen Krepp-Klinge und das Aufwickeln des entstehenden Blattes auf einer Rolle mitumfaßt sind.
Wie der Ausdruck "wässeriger Papiereintrag" hierin verwendet wird, ist dieser eine wässerige Aufschlämmung von Papiermacherfasern, die gegebenenfalls modifizierende Chemikalien, wie sie später beschrieben werden, enthält.
Die Ausdrücke "mehrschichtige Tissue-Papierbahn, mehrschichtige Papierbahn, mehrschichtige Bahn, mehrschichtiges Papierblatt und mehrschichtiges Papierprodukt" werden alle in austauschbarer Weise in der Fachwelt verwendet, um sich auf Papierblätter zu beziehen, die aus zwei oder mehr Schichten wässerigen Papiereintrags bestehen, die vorzugsweise aus verschiedenen Faserarten aufgebaut sind, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relative kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von Tissue-Papier verwendet werden. Die Schichten werden vorzugsweise durch das Ablegen getrennter Ströme von verdünnten Faseraufschlämmungen auf einer oder mehreren endlosen durchlässigen Oberflächen gebildet. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten durchlässigen Oberflächen gebildet werden, können die Schichten anschließend im nassen Zustand vereinigt werden, um eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn zu bilden.
Wie der Ausdruck "mehrlagiges Tissue-Produkt" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß das Produkt aus mehr als einer Lage von gekrepptem Tissue besteht. Die Lagen eines mehrlagigen Produktes können im wesentlichen in ihrer Natur homogen sein oder sie können mehrschichtige Tissue-Papierbahnen sein.
Wie der Ausdruck "Prozente (%) Krepp" hierin verwendet wird, ist er als der Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen dem Yankee-Trockner und der Aufwickelrolle als Prozente der Yankee-Geschwindigkeit in einem Herstellungsverfahren von gekrepptem Papier definiert. Mit anderen Worten sind die Prozente Krepp die Netto-Prozente, mit welchen die wandernde Bahn im Verhältnis zu ihrer Länge, wenn sie sich auf dem Yankee-Trockner befindet, verkürzt wird.
Wie der Ausdruck Auftreffwinkel hierin verwendet, bezieht er sich auf den Winkel, der zwischen der Oberfläche der Krepp-Klinge und der Tangente des Yankee-Trockners an dem Punkt des Kontakts mit der Krepp-Klinge gebildet wird. In der Praxis wünscht sich der Papierhersteller, daß der Auftreffwinkel minimiert wird, was jedoch durch die Tendenz der Bahn beschränkt wird, sich über die Krepp-Klinge hinaus zu bewegen. Eine solche Tendenz verursacht oft, daß die Bahn reißt, und wird manchmal als "Verstopfen" bei der Abziehklinge bezeichnet.
Wie der Ausdruck "Bindungsinhibitor" hierin verwendet wird, ist er ein Additiv, das dahingehend wirkt, daß es die natürliche Bindung von Faser an Faser verzögert, die in einer Papiermacherbahn vor sich geht, wenn diese in einem Papierherstellungsverfahren getrocknet wird.
Die erste Stufe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Bildung eines Eintrags aus wässerigen Papiermacherfasern (hierin manchmal als Holzzellstoff bezeichnet).
Es sei vorweggenommen, daß Holzzellstoff in allen seinen Varietäten normalerweise die Papiermacherfasern ausmacht, die in dieser Erfindung verwendet werden. Jedoch können auch andere faserige Zellulose-Zellstoffe, wie etwa Baumwoll- Linters, Bagasse, Rayon, etc. verwendet werden und keiner davon soll ausgeschlossen sein. Hierin verwendbare Holzzellstoffe inkludieren chemische Zellstoffe, wie etwa Sulfit- und Sulfat- (manchmal Kraft genannt) Zellstoffe ebenso wie mechanische Zellstoffe, wie zum Beispiel Holzschliff, thermomechanische Zellstoffe (TMP) und chemi-thermomechanische Zellstoffe (CTMP). Es können Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen als auch von Nadelbäumen stammen, verwendet werden.
Sowohl Hartholz-Zellstoffe als auch Weichholz-Zellstoffe sowie Mischungen der beiden können als Papiermacherfasern für das erfindungsgemäße Tissue-Papier eingesetzt werden. Der Ausdruck "Hartholz-Zellstoffe", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf faserigen Zellstoff aus Holzsubstanz von Laubbäumen (Angiosperme), wogegen "Weichholz-Zellstoffe" faserige Zellstoffe sind, die aus der Holzsubstanz von Nadelbäumen (Gymnosperme) stammen. Mischungen von Hartholz-Kraft-Zellstoffen, insbesondere Eukalyptus, und nördlichen Weichholz-Kraft- (NSK) Zellstoffen sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tissue-Bahnen besonders gut geeignet. Auch von der Erfindung umfaßt sind geschichtete Tissue-Bahnen, worin am bevorzugtesten Hartholz-Zellstoffe, wie etwa Eukalyptus, als äußere Schichte(n) verwendet werden, wogegen nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe für die innere(n) Schichte(n) verwendet werden. Auch für die vorliegende Erfindung verwendbar sind Fasern, die aus rezykliertem Papier stammen, wobei sie alle oder beliebige der zuvor genannten Kategorien von Fasern enthalten können.

Krepp-erleichternde Zusammensetzung

Ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist die biologisch abbaubare Krepp-erleichternde Zusammensetzung. Die Krepp-erleichternde Zusammensetzung enthält einen biologisch abbaubaren Bindungsinhibitor, Carboxymethylzellulose und kationische Stärke.
Der Bindungsinhibitor ist eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung und liegt vorzugsweise im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1, in bezug auf die Carboxymethylzellulose, vor. Bevorzugter ist der Bindungsinhibitor eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung und liegt im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1, bezogen auf die Carboxymethylzellulose, vor.

A. Der biologisch abbaubare Bindungsinhibitor

Die biologisch abbaubare Krepp-erleichternde Zusammensetzung enthält als einen wesentlichen Bestandteil einen biologisch abbaubaren Bindungsinhibitor. Der Bindungsinhibitor liegt in einer Menge von 0,02% bis etwa 1,0%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern des Eintrags, und bevorzugter von 0,1% bis 0,5%, vor. Der genannte Bindungsinhibitor ist eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung mit der Formel:
oder
oder
worin jeder der R&sub2;-Substituenten eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder eine Mischung hievon darstellt; jeder R&sub1;-Substituent eine C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;- Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder eine Mischung hievon darstellt; jeder R&sub3;-Substituent eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischung hievon darstellt; Y steht für -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH- oder Mischungen hievon; n 1 bis 4 bedeutet und X' ein geeignetes Anion, zum Beispiel Chlorid, Bromid, Methylsulfat, Ethylsulfat, Nitrat und dergleichen, ist.
Wie in Swern, Hgb., in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3. Auflage, John Wiley and Sons (New York 1964), besprochen wird, ist Talg ein natürlich vorkommendes Material mit variabler Zusammensetzung. Tabelle 6.13 in der zuvor genannten Literaturstelle, die von Swern herausgegeben wurde, gibt an, daß in der Regel 78% oder mehr der Fettsäuren des Talgs 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. In der Regel ist die Hälfte der im Talg vorliegenden Fettsäuren ungesättigt, in erster Linie in Form von Ölsäure. Synthetische sowie natürliche "Talge" fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, daß in Abhängigkeit von den produktcharakteristischen Anforderungen der Sättigungsgehalt des Di- Talgs von nicht-hydriert (weich) bis touch, teilweise oder vollständig hydriert (hart) passend gemacht werden kann. Alle zuvor beschriebenen Sättigungsgrade sind ausdrücklich so zu verstehen, daß sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Es versteht sich, daß die Substituenten R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; gegebenenfalls durch verschiedene Gruppen, wie etwa Alkoxyl, Hydroxyl, substituiert sein können oder verzweigt sein können, jedoch sind solche Materialien hierin nicht bevorzugt. Vorzugsweise ist jedes R, ein C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkyl und/oder -Alkenyl, am bevorzugtesten ist jedes R&sub1; ein geradkettiges C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl und/oder -Alkenyl. Vorzugsweise ist jedes R&sub2; Methyl oder Hydroxyethyl. Vorzugsweise ist R&sub3; C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub7;-Alkyl und/oder -Alkenyl, am bevorzugtesten ist R&sub3; ein geradkettiges C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl und/oder -Alkenyl und X&supmin; ist Chlorid oder Methylsulfat. Weiters können die esterfunktionellen quaternären Ammoniumverbindungen gegebenenfalls bis zu etwa 10% Mono-(langkettiges Alkyl)- Derivate, z. B. (R&sub2;)&sub2;-N&spplus; -[(CH&sub2;)&sub2;OH][(CH&sub2;)&sub2;OC(O)R&sub3;)X&supmin; als untergeordnete Bestandteile enthalten. Diese untergeordneten Bestandteile können als Emulgatoren wirken und sind in der vorliegenden Erfindung verwendbar.
Spezifische Beispiele von esterfunktionellen quaternären Ammoniumverbindungen mit den zuvor genannten Strukturen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind u. a. die allgemein bekannten Diester-dialkyldimethylammoniumsalze, wie etwa Diester-di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Monoester-di-Talg-dimethylammoniumchlorid, Diester-di-Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Diester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniummethylsulfat, Diester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid und Mischungen hievon. Diesterdi-Talg-dimethylammoniumchlorid und Diester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid sind besonders bevorzugt. Diese besonderen Materialien sind im Handel von der Sherex Chemical Company Inc. in Dublin, Ohio, unter dem Handelsnamen "ADOGEN DDMC" erhältlich.
Variationen auf der Basis von pflanzlichen Ölen der biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindung können ebenso verwendet werden und sind dazu gedacht, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung zu liegen, Diese Verbindungen haben die gleichen Formeln wie zuvor beschrieben, wobei der R&sub3;- Substituent eine C&sub1;&sub1;C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe, die von pflanzlichen Ölquellen stammt, enthält. Vorzugsweise umfaßt die Hauptmenge von R&sub3; Fett-Acyle, die zu mindestens 90% eine Kettenlänge von C&sub1;&sub8;-C&sub2;&sub4; haben. Bevorzugter wird die Hauptmenge der R&sub3;-Substituenten aus der aus Fett-Acylen mit mindestens 90% C&sub1;&sub8;, C&sub2;&sub2; und Mischungen hievon bestehenden Gruppe ausgewählt.
Spezielle Beispiele von bevorzugten Variationen der biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindung auf der Basis von pflanzlichem Öl, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, inkludieren Verbindungen der Formeln:
und
Diese Verbindungen können als die Mono- und Diester-Variationen von Diesterdi(oleyl)-dimethylammoniumchlorid (DEDODMAC) (d. h. Di(octadec-z-9-enoyloxyethyl)-dimethylammoniumchlorid bzw. Diester-di(erucyl)-dimethylammoniumchlorid (DEDEDMAC) (d. h. Di(docos-z-13-enoyloxyethyl)-dimethylammoniumchlorid) angesehen werden. Es versteht sich, daß, weil die Oleyl- und die Erucyl- Fettacylgruppen von natürlich vorkommenden pflanzlichen Ölen abgeleitet sind (z. B. Olivenöl, Rapsöl, etc. ...), geringe Mengen anderer Fettacylgruppen ebenso vorliegen können.
Di-quat-Variationen der biologisch abbaubaren quaternären Ammoniumverbindung können ebenso verwendet werden und sind dazu gedacht, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung zu liegen. Diese Verbindungen haben die Formel:
In der zuvor genannten Struktur bedeutet jedes R&sub2; eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, R&sub3; ist eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe, n bedeutet 2 bis 4 und X&supmin; ist ein geeignetes Anion, wie etwa ein Halogenid (z. B. Chlorid oder Bromid) oder Methylsulfat. Vorzugsweise stellt jedes R&sub3; ein C&sub1;&sub3;-C&sub1;&sub7;-Alkyl und/oder -Alkenyl dar, am bevorzugtesten ist jedes R&sub3; ein geradkettiges C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl und/oder -Alkenyl und R&sub2; ist ein Methyl.

B. Carboxymethylzellulose

Der biologisch abbaubare Krepp-Promotor enthält als einen wesentlichen Bestandteil eine Carboxymethylzellulose.
Die vorliegende Erfindung enthält von etwa 0,02% bis etwa 0,5% Carboxymethylzellulose.
Der Ausdruck "Carboxymethylzellulose", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Carboxymethylzellulose (CMC) oder deren zusätzliche substituierten Derivate, wie etwa Carboxymethylmethylzellulose (CMMC), Carboxymethylhydroxyethylzellulose (CMHEC) und Carboxymethylhydroxypropylzellulose (CMHPC). Wenn zusätzliche Substituenten verwendet werden, ist es bevorzugt, wenn diese Methyl- oder Hydroxyalkylgruppen sind, wobei die letztgenannte Funktionalität vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatome enthält.
Carboxymethylzellulose, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist wasserlöslich und hat einen Substitutionsgrad im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 1,4 Carboxymethyl-Substituenten pro Anhydroglucose-Einheit der Zellulose.
Das Molekulargewicht der in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Carboxymethylzellulose kann im Bereich von etwa 10.000 bis etwa 1,000.000 liegen, liegt vorzugsweise jedoch im Bereich von etwa 90.000 bis etwa 700.000.
Eine geeignete Carboxymethylzellulose kann von Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, erhalten werden. Hercules CMC-7MT® ist eine geeignete Qualität.
Vor dem Zusatz der Carboxymethylzellulose zu dem Papiereintrag, der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tissue-Papierbahnen verwendet wird, ist es bevorzugt, eine wässerige Lösung der Carboxymethylzellulose herzustellen, die vorzugsweise im Bereich von 0,1% bis etwa 5,0% CMC liegt.

C. Kationische Stärke

Der biologisch abbaubare Krepp-Promotor enthält als einen wesentlichen Bestandteil eine kationische Stärke.
Wie der Ausdruck "kationische Stärke" hierin definiert ist, bedeutet er eine Stärke, wie sie natürlich vorkommt, die weiterhin chemisch modifiziert wurde, um eine kationische Gruppierung zu ergeben. Vorzugsweise stammt die Stärke aus Mais oder Kartoffeln, kann jedoch auch aus anderen Quellen stammen, wie etwa Reis, Weizen oder Tapioca. Stärke aus Wachsmais, die technisch auch als Amioca-Stärke bekannt ist, ist besonders bevorzugt. Amioca-Stärke unterscheidet sich von üblicher Stärke aus Dent-Mais dadurch, daß sie vollständig aus Amylopectin besteht, wogegen übliche Maisstärke sowohl Amylopectin als auch Amylose enthält. Verschiedene einzigartige Merkmale von Amioca-Stärke sind weiters beschrieben in "Amioca - The Starch from Waxy Corn", H. H. Schopmeyer, Food Industries, Dezember 1945, S. 106-108 (Bd. S. 1476-1478). Die Stärke kann in körniger Form, in vorgelatinierter körniger Form oder in dispergierter Form vorliegen. Die dispergierte Form ist bevorzugt. Wenn sie in körnig vorgelatinierter Form vorliegt, muß sie vor ihrer Verwendung nur in kaltem Wasser dispergiert werden, wobei die einzige Vorsichtsmaßnahme die Verwendung einer Einrichtung ist, die jede Neigung zur Gelblockierung bei der Bildung der Dispersion vermeidet. Geeignete Dispergiereinrichtungen, die als Eduktoren bekannt sind, sind in der Industrie üblich. Wenn die Stärke in körniger Form vorliegt und nicht vorgelatiniert wurde, ist es notwendig, die Stärke bis zur beginnenden Quellung der Körner zu kochen. Vorzugsweise werden solche Stärkekörner, etwa durch Kochen, bis zu einem Zeitpunkt knapp vor der Dispergierung des Stärkekorns gequollen. Solche stark gequollene Stärkekörner werden als "vollständig gekocht" bezeichnet. Die Bedingungen der Dispergierung im allgemeinen können von der Größe der Stärkekörner, dem Grad an Kristallinität der Körner und der Menge an anwesender Amylose abhängen.Vollständig gekochte Amioca-Stärke kann zum Beispiel durch Erhitzen einer wässerigen Aufschlämmung von Stärkekörnern mit etwa 4% Konsistenz auf etwa 190º F (etwa 88ºC) zwischen etwa 30 und etwa 40 Minuten hergestellt werden.
Kationische Stärken können in die folgenden allgemeinen Klassen eingeteilt werden: (1) tertiäre Aminoalkylether, (2) Onium-Stärke-Ether, inklusive quaternäre Amine, Phosphonium- und Sulfonium-Derivate, (3) primäre und sekundäre Aminoalkyl-Stärken und (4) unterschiedliche (z. B. Imino-Stärken). Es werden immer neue kationische Produkte entwickelt, jedoch sind die tertiären Aminoalkylether und die quaternären Ammoniumalkylether die hauptsächlichen im Handel befindlichen Arten. Vorzugsweise hat die kationische Stärke einen Substitutionsgrad im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,1 kationischer Substituent pro Anhydroglucose-Einheit der Stärke, wobei die Substituenten hauptsächlich aus den zuvor erwähnten Typen ausgewählt sind. Geeignete Stärken werden von der National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey, unter dem Handelsnamen RediBOND® produziert. Qualitäten mit nur kationischen Gruppierungen, wie etwa RediBOND 5320® und RediBOND 5327® sind geeignet und Qualitäten mit zusätzlicher anionischer Funktionalität, wie etwa RediBOND 2005® sind ebenfalls geeignet.
Die vorliegende Erfindung ist auf gekrepptes Tissue-Papier im allgemeinen anwendbar, welches das auf übliche Weise filzgepreßte gekreppte Tissue-Papier, hochbauschiges musterverdichtetes gekrepptes Tissue-Papier und hochbauschiges nicht-kompaktiertes gekrepptes Tissue-Papier umfaßt, jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Gekreppte Tissue-Papierbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, haben ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cm³ oder weniger. Vorzugsweise wird das Flächengewicht unterhalb von etwa 35 g/m² oder weniger betragen und die Dichte wird bei etwa 0,30 g/cm³ oder darunter liegen. Am bevorzugtesten wird die Dichte zwischen 0,04 g/cm³ und 0,20 g/cm³ liegen.
Die vorliegende Erfindung ist weiters auf mehrlagige Tissue-Papierbahnen anwendbar. Tissue-Strukturen, die aus geschichteten Papierbahnen gebildet sind, sind in US-A-3,994.771, Morgan Jr. et al. erteilt am 30. November 1976, in US- A-4,300.981, Carstens, erteilt am 17. November 1981, in US-A-4,166.001, Dunning et al., erteilt am 28. August 1979 und in der EP-0 613 979 A1, Edwards et al., veröffentlicht am 7. September 1994, beschrieben. Die Schichten bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Fasertypen, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholzfasern und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von mehrschichtigem Tissue-Papier verwendet werden. Mehrschichtige Tissue-Papierbahnen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen mindestens zwei übereinanderliegende Schichten, eine innere Schichte und mindestens eine äußere Schichte, die an der inneren Schichte anliegt. Vorzugsweise umfassen die mehrschichtigen Tissue-Papiere drei übereinanderliegende Schichten, eine innere oder mittlere Schichte und zwei äußere Schichten, wobei die innere Schichte zwischen den beiden äußeren Schichten angeordnet ist. Die zwei äußeren Schichten umfassen vorzugsweise einen primären faserigen Bestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr von relativ kurzen Papiermacherfasern mit einer durchschnittlichen Faser zwischen etwa 0,2 und etwa 1,5 mm. Diese kurzen Papiermacherfasern sind in der Regel Hartholzfasern, vorzugsweise Hartholz-Kraft- Fasern und besonders bevorzugt solche, die von Eukalyptus stammen. Die innere Schichte umfaßt vorzugsweise einen primären faserigen Bestandteil von etwa 60 Gew.-% oder mehr von relativ langen Papiermacherfasern mit einer durchschnittlichen Faserlänge von mindestens etwa 2,0 mm. Diese langen Papiermacherfasern sind in der Regel Weichholzfasern, vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern. Bevorzugt ist die Hauptmenge der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Krepp-erleichternden Zusammensetzung in mindestens einer der äußeren Schichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahn enthalten. Bevorzugter ist der Hauptteil der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Krepp-erleichternden Zusammensetzung in beiden äußeren Schichten enthalten.
Die gekreppten Tissue-Papierprodukte, die aus einschichtigen oder mehrschichtigen gekreppten Tissue-Papierbahnen hergestellt sind, können einen einlagigen oder mehrlagigen Aufbau haben.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen festen und weichen gekreppten Tissue-Papierbahnen umfaßt folgende Schritte:
a) Bilden einer wässerigen Aufschlämmung von Papiermacherfasern;
b) Zusetzen einer Krepp-erleichternden Zusammensetzung, welche umfaßt:
i) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, einen biologisch abbaubaren Bindungsinihibitor;
ii) zu etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylzellulose; und
iii) zu etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine kationische Stärke;
wobei der biologisch abbaubare Bindungsinhibitor in einem Verhältnis, bezogen auf die Carboxymethylzellulose, von etwa 1 : 5 bis etwa 5 : 1 vorliegt;
c) Ablegen der Papiermacherfasern an einer durchlässigen Oberfläche, sodaß das überschüssige Wasser, das zur Herstellung der Dispersion verwendet wurde, unter Bildung einer embryonalen Bahn abgezogen wird;
d) Übertragen der embryonalen Bahn auf eine Trägeroberfläche, auf welcher sich die Wasserabtrennung unter Bildung einer halbtrockenen Bahn fortsetzt, wobei die genannte Trägeroberfläche aus der aus Papiermacherfilzen und Formungsstoffen bestehenden Gruppe ausgewählt ist;
e) Übertragen der halbtrockenen Bahn auf die Oberfläche eines Yankee-Trockners, auf welcher die Trocknung fortgesetzt wird, bis die Bahn einen im wesentlichen trockenen Zustand erreicht;
f) Abnehmen der getrockneten Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Krepp-Klinge; und
g) Aufwickeln der gekreppten Bahn auf einer Rolle.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem das Ablegen der Papiermacherfasern auf einer durchlässigen Oberfläche erfolgt, sind die Einrichtung und die Methoden für Fachleute auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Bei einem typischen Verfahren wird ein Zellstoffeintrag mit niedriger Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten vorgesehen. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Abgeben eines dünnen Auftrags von Zellstoffeintrag auf das Fourdrinier-Sieb zur Bildung einer nassen Bahn. Die Bahn wird dann in der Regel bis zu einer Faserkonsistenz zwischen etwa 7% und etwa 25% (bezogen auf das Gewicht der gesamten Bahn) durch Vakuum-Entwässerung entwässert.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem die Zugabe der Krepp-erleichternden Zusammensetzung erfolgt, werden der biologisch abbaubare Bindungsinhibitor, die Carboxymethylzellulose und die kationische Stärke vorzugsweise in wässerige Lösungen gebracht, werden auf eine gewünschte Konzentration verdünnt und zu der wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern oder dem Eintrag an dem nassen Ende der Papiermaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt vor der Stufe des Fourdrinier-Siebs oder der Blattbildung zugesetzt. Es werden jedoch Anwendungen der zuvor beschriebenen biologisch abbaubaren Krepp-erleichternden Zusammensetzung im Anschluß an die Bildung einer nassen Tissue-Bahn und vor dem vollständigen Trocknen der Bahn ebenso deutliche Vorteile ergeben und sollen ausdrücklich im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Bevorzugter werden der Bindungsinhibitor, die Carboxymethylzellulose und die kationische Stärke als getrennte wässerige Dispersionen hergestellt und werden getrennt zu der wässerigen Dispersion der Papierfasern zu einem geeigneten Zeitpunkt vor der Stufe der Blattbildung zugesetzt und die wässerige Dispersion des Bindungsinhibitors wird der wässerigen Dispersion der Papiermacherfasern vor der kationischen Stärke zugesetzt.
Besonders bevorzugt werden die Bestandteile der genannten Krepperleichternden Zusammensetzung getrennt als wässerige Dispersionen zu der genannten wässerigen Aufschlämmung der Papiermacherfasern vor dem Ablegen der Fasern auf der genannten durchlässigen Oberfläche zugesetzt, die Carboxymethylzellulose wird der wässerigen Aufschlämmung vor dem quaternären Ammonium-Bindungsinhibitor zugesetzt und die quaternäre Ammoniumverbindung wird vor der kationischen Stärke zugesetzt.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem das Ablegen der Papiermacherfasern auf einer durchlässigen Oberfläche zur Bildung einer embryonalen Bahn erfolgt, inkludiert der Erfindungsbereich auch gekrepptes Tissue-Papier aus mehrfachen Papierschichten, in welchen zwei oder mehr Schichten des Eintrags vorzugsweise aus dem Ablegen getrennter Ströme verdünnter Faseraufschlämmungen gebildet werden. Die Schichten umfassen vorzugsweise unterschiedliche Faserarten, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von mehrschichtigem Tissue-Papier verwendet werden. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten Sieben gebildet werden, werden die Schichten anschließend im nassen Zustand vereinigt, um eine mehrschichtige Tissue-Papierbahn zu bilden. Die Papiermacherfasern bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Faserarten, wobei die Fasern in der Regel relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind. Bevorzugter machen die Hartholzfasern mindestens etwa 50% und die genannten Weichholzfasern mindestens etwa 10% der genannten Papiermacherfasern aus.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem die Übertragung der Bahn auf einen Filz oder Stoff erfolgt, ist der Verfahrensschritt der üblichen Filz-Pressung von Tissue-Papier, der in der Fachwelt allgemein bekannt ist, ausdrücklich inkludiert. Bei diesem Verfahrensschritt wird die Bahn durch Übertragen auf einen Entwässerungsfilz und Pressen der Bahn entwässert, sodaß das Wasser aus der Bahn in den Filz durch Preßvorgänge abgetrennt wird, in welchen die Bahn einem Druck ausgesetzt ist, der durch einander gegenüberliegende mechanische Bauteile, zum Beispiel zylindrische Walzen, entwickelt wird. Wegen der beträchtlichen Drücke, die zur Entwässerung der Bahn auf diese Weise notwendig sind, haben die entstehenden Bahnen, die durch übliche Filz-Pressung hergestellt werden, eine relativ hohe Dichte und sind dadurch gekennzeichnet, daß sie über die Bahnstruktur hinweg eine gleichmäßige Dichte aufweisen.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem die Übertragung der halbtrockenen Bahn auf einen Yankee-Trockner erfolgt, wird die Bahn während des Übertragens auf die zylindrische Dampftrommel, eine Vorrichtung, die in der Fachwelt als ein Yankee-Trockner bekannt ist, gepreßt. Die Übertragung erfolgt durch mechanische Mittel, wie etwa eine gegenüberliegende zylindrische Trommel, die sich an die Bahn anpreßt. Es kann auch Vakuum an die Bahn angelegt werden, wenn diese gegen die Yankee-Oberfläche gepreßt wird. Auch mehrfache Yankee-Trocknertrommeln können verwendet werden.
Bevorzugtere Variationen der Verfahrensschritte inkludieren die sogenannten musterverdichteten Verfahren, bei welchen die entstehende Struktur dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Feld mit relativ hohem Bausch von relativ niedriger Faserdichte und eine Gruppe von verdichteten Zonen mit relativ hoher Faserdichte aufweist. Das Hochbausch-Feld ist andererseits als ein Feld von Polsterbereichen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden andererseits auch als Überkreuzungsbereiche bezeichnet. Die verdichteten Zonen können in diskreten Abständen innerhalb des Hochbausch-Feldes' vorliegen oder sie können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des Hochbausch-Feldes miteinander in Verbindung stehen. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von musterverdichteten Tissue-Bahnen sind in US-A-3,301.746, erteilt an Sanford und Sisson am 31. Jänner 1967, in US-A-3,974.025, erteilt an Peter G. Ayers am 10. August 1976, und in US- A-4,191.609, erteilt an Paul D. Trokhan am 4. März 1980, und in US-A-4,637.859, erteilt an Paul D. Trokhan am 20. Jänner 1987, in US-A-4,942.077, erteilt an Wendt et al. am 17. Juli 1990, in der EP-0 617 164 A1, Hyland et al., veröffentlicht am 28. September 1994, in der EP-0 616 074 A1, Hermans et al., veröffentlicht am 21. September 1994, geoffenbart.
Zur Bildung musterverdichteter Bahnen erfolgt unmittelbar nach der Bildung der Bahnübertragungsschritt der Bahn eher auf ein Formungsgewebe als auf einen Filz. Die Bahn wird an eine Gruppe von Auflagern, die das Formungsgewebe bilden, angelegt. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Auflagern gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an jenen Stellen entstehen, die geografisch den Kontaktpunkten zwischen der Gruppe von Auflagern und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn wird während dieses Vorgangs nicht komprimiert und wird als das Hochbausch-Feld bezeichnet. Dieses Hochbausch-Feld kann weiters durch Anwendung von Fluid-Druck, wie etwa mit einer Vakuumvorrichtung oder einem Durchblasetrockner, in der Dichte reduziert werden. Die Bahn wird in einer solchen Weise entwässert und gegebenenfalls vorgetrocknet, daß eine Kompression des Hochbausch-Feldes im wesentlichen vermieden wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch Fluid-Druck, wie etwa durch eine Vakuumvorrichtung oder einen Durchblasetrockner, oder alternativ durch mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Gruppe von Auflagern, in welcher das Hochbausch-Feld nicht komprimiert wird. Die Vorgänge der Entwässerung, wahlweisen Vortrocknung und Bildung der verdichteten Zonen kann integriert oder teilweise integriert sein, um die Gesamtzahl der vorgenommenen Verfahrensstufen zu reduzieren. Der Feuchtigkeitsgehalt der halbtrockenen Bahn an dem Punkt der Übertragung auf die Yankee-Oberfläche ist geringer als etwa 40% und die heiße Luft wird durch diese halbtrockene Bahn hindurchgepreßt, während die halbtrockene Bahn sich auf dem genannten Formungsgewebe befindet, um eine Struktur mit niedriger Dichte zu bilden.
Die musterverdichtete Bahn wird auf den Yankee-Trockner übertragen und vollständig getrocknet, wobei vorzugsweise immer noch mechanisches Pressen vermieden wird. Bei der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise etwa 8% bis etwa 55% der gekreppten Tissue-Papieroberfläche verdichtete Überkreuzungsbereiche mit einer relativen Dichte von mindestens 125% der Dichte des Hochbausch-Feldes.
Die Gruppe an Auflagern ist vorzugsweise ein Prägeträgergewebe mit gemusterter Versetzung von Überkreuzungen, die als die Gruppe von Auflagern wirken, wodurch die Bildung der verdichteten Zone bei Anwendung von Druck erleichtert wird. Das Überkreuzungsmuster besteht aus der Gruppe von Auflagern, auf die zuvor Bezug genommen wurde. Prägeträgergewebe sind in US-A-3,301.746, Sanford und Sisson, erteilt am 31. Jänner 1967, in US-A-3,821.068, Salvucci, Jr. et al., erteilt am 21. Mai 1974, in US-A-3,974.025, Ayers, erteilt am 10. August 1976, US- A-3,573.164, Friedberg et al., erteilt am 30. März 1971, in US-A-3,473.576, Amneus, erteilt am 21. Oktober 1969, US-A-4 239 065, Trokhan, erteilt am 16. Dezember 1980, und in US-A-4,528.239, Trokhan, erteilt am 9. Juli 1985, geoffenbart.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die embryonale Bahn dazu gebracht wird, sich an die Oberfläche eines offenmaschigen Trocknungs-/Prägegewebe durch das Aufbringen einer Fluidkraft auf die Bahn anzupassen, worauf sie anschließend auf das genannte Gewebe als Teil eines Herstellungsverfahrens für Papier mit niedriger Dichte vorgetrocknet wird.
Eine andere Variation der innerhalb der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Verfahrensstufen inkludiert die Bildung von sogenannten unkompaktierten nichtmusterverdichteten mehrschichtigen Tissue-Papierstrukturen, wie sie etwa in US-A- 3,812.000, erteilt an Joseph L. Salvucci Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974, und in US-A-4,208.459, erteilt an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980, beschrieben sind. Im allgemeinen werden unkompaktierte nicht-musterverdichtete mehrschichtige Tissue-Papierstrukturen dadurch hergestellt, daß ein Papiereintrag auf einem durchlässigen Formungssieb, wie etwa einem Fourdrinier-Sieb, zur Bildung einer nassen Bahn abgelegt wird, die Flüssigkeit aus der Bahn ablaufen gelassen wird und zusätzliches Wasser ohne mechanische Kompression abgetrennt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80% hat, worauf die Bahn gekreppt wird. Aus der Bahn wird das Wasser durch Vakuum-Entwässerung und thermische Trocknung abgetrennt. Die entstehende Struktur ist ein weiches, jedoch schwaches hochbauschiges Blatt aus relativ unkompaktierten Fasern. Bindematerial wird vorzugsweise vor dem Kreppen auf Abschnitte der Bahn aufgebracht.
Bei dem Verfahrensschritt, bei welchem die Stufe der Abnahme der im wesentlichen trockenen Bahn von dem Yankee-Trockner mit Hilfe einer Krepp-Klinge erfolgt, ist es bevorzugt, den Auftreffwinkel, der durch die Krepp-Klinge gebildet wird, minimal zu halten. Solche Konfigurationen steigern in wünschenswerter Weise die Spannung in der Bahn, wenn diese von dem Yankee abgezogen wird. Es wird angenommen, daß die Krepp-erleichternde Zusammensetzung die Möglichkeit bietet, den Auftreffwinkel zu reduzieren, ohne daß der erwartete Anstieg der Häufigkeit der Bahnbrüche durch Verstopfen der Abziehklinge beobachtet würde.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die bevorzugte Ausführungsbeispiele des Papiermacherverfahrens zeigt, um ein festes und weiches gekrepptes Tissue- Papier mit Hilfe der Verwendung einer Krepp-erleichternden Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Diese bevorzugten Ausführungsbeispiele sind in der folgenden Diskussion beschrieben, wobei auf Fig. 1 Bezug genommen wird.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Papiermaschine 80 zur Herstellung von erfindungsgemäßem Papier. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt die Papiermaschine 80 einen geschichteten Stoffauflaufkasten 81 mit einer oberen Kam mer 82, einer mittleren Kammer 82.5 und einer unteren Kammer 83, ein Staudach 84 und ein Fourdrinier-Sieb 85, das über und um eine Brustwalze 86 gelegt ist, einen Deflektor 90, Vakuumsaugkästen 91, eine Gautschwalze 92 und eine Vielzahl von Umlenkrollen 94. Beim Betrieb wird ein Papiereintrag durch die obere Kammer 82, ein zweiter Papiereintrag durch die mittlere Kammer 82.5 und ein dritter Eintrag durch die untere Kammer 83 gepumpt und anschließend aus dem Staudach 84 in übereinanderliegernde Beziehung auf das Fourdrinier-Sieb 85 aufgebracht, um darauf eine embryonale Bahn 88 zu bilden, die Schichten 88a, 88b und 88c umfaßt. Die Entwässerung erfolgt durch das Fourdrinier-Sieb 85 und wird vom Deflektor 90 und den Vakuumkästen 91 unterstützt. Wenn das Fourdrinier-Sieb in der durch den Pfeil angegebenen Richtung zurückläuft, wird es von Duschen 95 gereinigt, bevor es einen weiteren Durchlauf über die Brustwalze 86 beginnt. An einer Bahnübertragungszone 93 wird die embryonale Bahn 88 durch die Wirkung eines Vakuum-Übertragungskastens 97 auf ein durchlässiges Trägergewebe 96 übertragen. Das Trägergewebe 96 trägt die Bahn von der Übertragungszone 93 über den Vakuum-Entwässerungskasten 98 hinweg durch Durchblasevortrockner 100 an zwei Umlenkwalzen 101 vorbei, worauf die Bahn durch die Wirkung einer Druckwalze 102 auf einen Yankee-Trockner 108 übertragen wird. Das Trägergewebe 96 wird dann gereinigt und entwässert, wenn es seine Schleife durch Wandern über und um zusätzliche Umlenkrollen 101, Duschen 102 und Vakuum-Entwässerungskästen 105 vollendet. Die vorgetrocknete Papierbahn wird haftend an der Zylinderoberfläche des Yankee-Trockners 108 befestigt, wobei dies durch einen Kleber unterstützt wird, der durch einen Sprüher 109 aufgebracht wird. Die Trocknung wird auf dem dampfgeheizten Yankee-Trockner 108 und durch Heißluft vervollständigt, die erhitzt wird und durch eine Trockenhaube 110 durch nicht dargestellte Mittel zirkulieren gelassen wird. Dann wird die Bahn von dem Yankee-Trockner 108 mit der Abzieh- Klinge 111 trocken abgekreppt, worauf sie als Papierblatt 70 bezeichnet wird, das eine zum Yankee gerichtete Schichte 71, eine Mittelschichte 73 und eine vom Yankee abgewandte Schichte 75 aufweist. Das Papierblatt 70 gelangt dann zwischen Kalanderwalzen 112 und 113 über einen Umfangsabschnitt der Rolle 115 und wird anschließend auf einem Kern 117, der auf einer Welle 118 angeordnet ist, zu einer Rolle 116 aufgewickelt.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 wird festgehalten, daß die Entstehung der Yankee-seitigen Schichte 71 des Papierblattes 70 auf den durch die untere Kammer 83 des Stoffauflaufkastens 81 gepumpten Eintrag zurückzuführen ist, und daß dieser Eintrag direkt auf das Fourdrinier-Sieb 85 aufgebracht wird, wo er zur Schichte 88c der embryonalen Bahn 88 wird. Die Entstehung der Mittelschichte 73 des Papierblattes 70 erfolgt durch den Eintrag, der durch die Kammer 82.5 des Stoffauflaufkastens 81 angeliefert wird, welcher Eintrag die Schichte 88b oberhalb der Schichte 88c bildet. Die Entstehung der von dem Yankee abgewandten Schichte 75 des Papierblattes 70 beruht auf dem Eintrag, der durch die obere Kammer 82 des Stoffauflaufkastens 81 geliefert wird, welcher Eintrag die Schichte 88a oberhalb der Schichte 88b der embryonalen Bahn 88 bildet. Obwohl Fig. 1 eine Papiermaschine 80 mit einem Stoffauflaufkasten 81 zeigt, der zur Herstellung einer dreischichtigen Bahn eingerichtet ist, kann andererseits der Stoffauflaufkasten 81 auch so eingerichtet sein, daß er ungeschichtete, zweischichtige oder andere mehrschichtige Bahnen bildet.
Weiters muß im Hinblick auf das Verkörpern des Papierblattes 70 der vorliegenden Erfindung auf der Papiermaschine 80, Fig. 1, das Fourdrinier-Sieb 85 ein feinmaschiges Sieb mit relativ kleinen Spannweiten in bezug auf die mittlere Länge der Fasern sein, die den kurzfaserigen Eintrag darstellen, sodaß eine gute Ausbildung stattfindet, und das durchlässige Trägergewebe 96 sollte feinmaschig mit relativ kleinen Spannweiten der Öffnungen im Hinblick auf die mittleren Längen jener Fasern sein, die den langfaserigen Eintrag darstellen, um im wesentlichen ein Aufbauschen der Gewebeseite der embryonalen Bahn in die Interfilamentabstände des Gewebes 96 zu verhindern. Auch unter Bezugnahme auf die Verfahrensbedingungen zur Herstellung des beispielhaften Papierblattes 70 wird die Papierbahn vor dem Kreppen vorzugsweise auf etwa 80% Faserkonsistenz und bevorzugter auf etwa 95% Faserkonsistenz getrocknet.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verfahrensstufe des Einbaus der Krepp-erleichternden Zusammensetzung zeigt. Die folgende Diskussion beschreibt unter Bezugnahme auf Fig. 2 dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Ein Vorratsgefäß 1 ist vorgesehen, um eine wässerige Aufschlämmung relativ langer Papiermacherfasern bereitzustellen. Die Aufschlämmung wird mit Hilfe einer Pumpe 2 und gegebenenfalls durch einen Refiner 3 transportiert, um das Festigkeitspotential der langen Papiermacherfasern vollständig zu entwickeln. Eine Additivleitung 4 liefert ein Harz, um je nach Wunsch Naßfestigkeit oder Trockenfestigkeit für das endgültige Produkt zu bewirken. Dann wird die Aufschlämmung in einem Mischer 5 weiter konditioniert, um die Absorption des Harzes zu unterstützen. Die geeignet konditionierte Aufschlämmung wird dann mit Weißwasser 7 in einer Flügelpumpe 6 verdünnt und bildet eine verdünnte Faseraufschlämmung 15 aus langen Papiermacherfasern.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 stellt ein Vorratsgefäß 8 einen Behälter für eine Aufschlämmung von kurzen Papiermacherfasern dar. Eine Additivleitung 9 liefert eine Carboxymethylzellulose-Komponente der Krepp-erleichternden Zusammensetzung. Eine Pumpe 10 transportiert die Aufschlämmung der kurzen Papiermacherfasern und sorgt für die Verteilung der Carboxymethylzellulose. Eine Additivleitung 11 liefert eine Bindungsinhibitor-Komponente der Krepp-erleichternden Zusammensetzung. Die Aufschlämmung wird weiters in einem Mixer 12 konditio niert, um die Absorption der Additive zu unterstützen. Eine Additivleitung 13 liefert eine kationische Stärke-Komponente der Krepp-erleichternden Zusammensetzung. Die geeignet konditionierte Aufschlämmung wird mit Weißwasser 7 an der Saugseite einer Flügelpumpe 14 verdünnt, um eine verdünnte Aufschlämmung 16 von kurzen Papiermacherfasern zu ergeben.
Vorzugsweise wird die Aufschlämmung der kurzen Papiermacherfasern 16 von Fig. 2 zu dem bevorzugten Papierherstellungsverfahren geführt, das in Fig. 1 erläutert ist, und wird in zwei etwa gleiche Ströme aufgeteilt, die dann in die Kammern 82 und 83 des Stoffauflaufkastens geführt werden und schließlich zu der vom Yankee abgewandten Schichte 75 bzw. der Yankee-seitigen Seite 71 des festen, weichen gekreppten Tissue-Papiers führen. In ähnlicher Weise wird die Aufschlämmung 15 der langen Papiermacherfasern unter Bezugnahme auf Fig. 2 vorzugsweise in die Kammer 82.5 des Stoffauflaufkastens geführt und bildet schließlich die Mittelschichte 73 des festen, weichen gekreppten Tissue-Papiers.
Die bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung realisierten Vorteile sind u. a.:
a) Die Prozente Krepp können herabgesetzt werden, ohne daß die üblichen Betriebsschwierigkeiten oder die Verminderung der Weichheit der Bahn auftreten, die sonst ohne die erfindungsgemäßen Merkmalen vorliegen würden; und
b) Die Vorteile werden erreicht, ohne Nachteile für die Festigkeit der Bahn oder die Haftung an dem Yankee-Trockner.
Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen oder auf andere Weise die vorliegende Erfindung einzuschränken, wird die folgende Diskussion, wie der Zusatz der Krepp-erleichternden Zusammensetzung wirkt, um diese Vorteile zu ermöglichen, zur Erklärung angeboten. Es wird angenommen, daß der Bindungsinhibitor die Bildung relativ steifer Wasserstoffbindungen verhindert. Der ionische Charakter der Carboxymethylzellulose und der kationischen Stärke baut die Bindung in einer anderen Form wieder auf als eine Anordnung von höherer Energie, jedoch mit weniger häufigen Bindungen. Das Resultat ist eine Bahn mit geringerer Steifheit als eine Funktion ihrer endgültigen Festigkeit. Als ein Ergebnis davon muß der (die) Papiermacher(in) bei seinen (ihren) Versuchen, an die Bahn eine Spannung anzulegen, um sie zu der Aufwickelrolle zu führen, mit einer höheren Geschwindigkeit der Aufwickelrollen arbeiten, um in der Bahn eine gegebene Spannung zu induzieren. Das Ergebnis ist ein geringerer Prozentsatz (%) Krepp ohne den Betriebsnachteilen, die sonst mit einer solchen Bewegung auftreten würden.

Andere Additive

Andere Materialien können dem Papiereintrag oder der embryonalen Bahn zugesetzt werden, um dem Produkt andere Eigenschaften zu verleihen oder das Verfahren zu verbessern, solange sie die Weichheit oder verbesserte Krepp-Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung nicht deutlich und nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien werden ausdrücklich erwähnt, jedoch ist ihre Anwesenheit nicht als all- inclusive anzusehen. Es können auch andere Materialien ebenso enthalten sein, solange sie die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht stören oder ihnen entgegenwirken.
Wenn permanente Naßfestigkeit gewünscht wird, kann die Gruppe der Chemikalien, die Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien-Latices, unlöslich gemachten Polyvinylalkohol, Harnstoff-Formaldehyd, Polyethylenimin, Chitosanpolymere und Mischungen hievon inkludiert, zu dem Papiereintrag oder zur embryonalen Bahn zugesetzt werden. Polyamid-Epichlorhydrin-Harze sind kationische Naßfestigkeitsharze, von denen herausgefunden wurde, daß sie besonders gut verwendbar sind. Geeignete Arten solcher Harze sind in US-A-3,700.823, erteilt am. 24. Oktober 1972, und In US-A-3,772.076, erteilt am 13. November 1973, beschrieben, welche Patente beide an Keim erteilt wurden. Eine Handelsquelle von geeigneten Polyamid-Epichlorhydrin-Harzen ist Hercules Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Bezeichnung Kymene® 557H auf den Markt bringt.
Retentionshilfen werden in der Papierherstellung verwendet, um während des Papierherstellungsverfahrens die Zurückhaltung der feinen Feststoffe des Eintrags in der Bahn zu verbessern. Ohne entsprechende Retention der feinen Feststoffe gehen diese entweder in dem Verfahrensablauf verloren oder reichern sich in übermäßig hohen Konzentrationen in der Schleife des zirkulierenden Weißwassers an und verursachen Produktionsschwierigkeiten; inklusive dem Aufbau von Ablagerungen oder einem gestörten Flüssigkeitsablaufen. Die Verwendung solcher Harze in Kombination mit der Krepp-erleichternden Zusammensetzung ist ausdrücklich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Eine Handelsquelle für eine Polyacrylamidharz-Retentionshilfe ist Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Marke Reten® 1232 auf den Markt bringt.
Viele gekreppte Papierprodukte müssen eine begrenzte Festigkeit im nassen Zustand haben, da sie durch Toiletten in die septischen oder Ablaufsysteme entsorgt werden müssen. Wenn diesen Produkten Naßfestigkeit verliehen wird, ist es bevorzugt, daß diese eine vorübergehende Naßfestigkeit ist, die durch einen Abfall eines Teils oder der ganzen Fähigkeit bei der Aufbewahrung in Anwesenheit von Wasser gekennzeichnet ist. Wenn eine vorübergehende Naßfestigkeit erwünscht ist, können die Bindermaterialien aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Dialdehyd-Stärke oder anderen Harzen mit Aldehyd-Funktionalität bestehen, wie etwa Co- Bond 1000® von der National Starch and Chemical Company, Parez 750®, das von der Cytec in Stamford, CT, angeboten wird, und das Harz, das in der US-A- 4,981.557 beschrieben ist, die am 1. Jänner 1991 an Bjorkquist erteilt und hierin als Literaturstelle aufgenommen ist.
Wenn eine erhöhte Absorptionsfähigkeit notwendig ist, können Tenside zur Behandlung der erfindungsgemäßen gekreppten Tissue-Papierbahnen verwendet werden. Die Menge des Tensids, wenn eines verwendet wird, beträgt vorzugsweise etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockenfasergewicht des Tissue-Papiers. Die Tenside haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispiele für anionische Tenside sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispiele für nicht-ionische Tenside sind Alkylglycoside, inklusive Alkylglycosidester, wie etwa Crodesta SL-40, das von Croda, Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglycosidether nach der Beschreibung in der US-A- 4,011.389, erteilt an W. K. Langdon et al., am 8. März 1977, und alkylpolyethoxylierte Ester, wie etwa Pegosperse 200 ML, das von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist, und IGEPAL RC-520, das von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N.J.) erhältlich ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch gemeinsam mit Klebstoffen und Beschichtungen verwendet werden, die darauf ausgerichtet sind, auf die Oberfläche der Bahn oder auf den Yankee-Trockner aufgesprüht zu werden, wobei solche Produkte zur Steuerung der Haftung an dem Yankee-Trockner geplant sind. Zum Beipsiel offenbart die US-A-3,926.716, Bates, ein Verfahren, bei dem eine wässerige Dispersion von Polyvinylalkohol mit bestimmtem Hydrolysegrad und bestimmter Viskosität zur Verbesserung der Haftung von Papierbahnen an Yankee-Trocknern verwendet wird. Solche Polyvinylalkohole, die unter dem Handelsnamen Airvol® von der Air Products and Chemicals, Inc. in Allentown, PA, verkauft werden, können gemeinsam mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere Yankee-Beschichtungen, die in ähnlicher Weise empfohlen werden, um direkt an dem Yankee oder an der Oberfläche des Blattes verwendet zu werden, sind kationische Polyamid- oder Polyaminharze, wie etwa jene, die unter den Handelsnamen Rezosol® und Unisoft® von Houghton International in Valley Forge, PA, hergestellt werden, sowie Crepetrol®, ein Handelsname von Hercules, Inc. in Wilmington, Delaware. Diese können auch mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß aufsprühbare Klebstoffprodukte in erster Linie als Bahnhaftungsmodifikatoren wirken, während die Krepp-erleichternde Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Modifikationsmittel für die Bahnkohäsion wirkt; daher wird die Verwendung eines geeigneten Yankee- Klebers oft die Leistungsfähigkeit der hierin geoffenbarten inneren Krepperleichternden Zusammensetzung ergänzen, statt mit ihr zu konkurrieren.
Vorzugsweise wird die Bahn an dem Yankee-Trockner mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus teilweise hydrolysiertem Polyvinylalkoholharz, Polyamidharz, Polyaminharz, Mineralöl und Mischungen hie von besteht. Bevorzugter wird der Klebstoff aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyamid-Epichlorhydrin-Harz, Mineralöl und Mischungen hievon besteht.
Die obigen Zusammenstellungen wahlweiser chemischer Additive sollen nur beispielhafter Natur sein und sind nicht dazu gedacht, den Rahmen der Erfindung einzuschränken.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige Tissue-Papierbahn kann bei jeder Anwendung eingesetzt werden, wo weiche absorbierende mehrschichtige Tissue-Papierbahnen erforderlich sind. Besonders vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Tissue-Papierbahn sind in Toiletten-Tissue- und Gesichts- Tissue-Produkten.

Analytische Verfahren und Testverfahren

Quantitative Methoden zur Bestimmung des Bestandteils der Krepperleichternden Verbindungen, die in erfindungsgemäßen Bahnen vorliegen, sind in der Anwendungstechnik verfügbar und es kann jede verwendbare Methode eingesetzt werden.

A. Biologische Abbaubarkeit

Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Bestandteile sind biologisch abbaubar. Wie der Ausdruck "biologisch abbaubar" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf Materialien, die durch Mikroorganismen vollständig zu Kohlendioxid, Wasser, Biomasse und anorganischen Materialien abgebaut werden. Das Potential der biologischen Abbaubarkeit kann durch Messung der Kohlendioxidentwicklung und der Entfernung von gelöstem organischen Kohlenstoff aus einem Medium, das die zu untersuchende Substanz als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle und ein verdünntes Bakterieninoculum, das aus dem Überstand von homogenisiertem Aktivschlamm gewonnen wurde, enthält, abgeschätzt werden. Vgl. Larson, "Estimation of Biodegradation Potential of Xenobiotic Organic Chemicals", Applied and Environmental Microbiology, Band 38 (1979), Seiten 1153-61, was hierin als Literaturstelle aufgenommen wurde und ein geeignetes Verfahren zur Abschätzung der biologischen Abbaubarkeit beschreibt. Bei Verwendung dieser Methode wird von einer Substanz gesagt, daß sie leicht biologisch abbaubar ist, wenn sie eine Entwicklung von mehr als 70% Kohlendioxid hat und mehr als 90% gelösten organischen Kohlenstoff innerhalb von 28 Tagen entfernt. Die erfindungsgemäßen Materialien entsprechen diesen Kriterien der biologischen Abbaubarkeit.

B. Dichte

Die Dichte von mehrschichtigem Tissue-Papier, wie der Ausdruck hierin verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet als das Flächengewicht dieses Papiers, dividiert durch die Abgreifhöhe, wobei die geeigneten Umwandlungen für die Einheiten hierin angegeben sind. Die Abgreifhöhe des mehrschichtigen Tissue-Papiers, wie sie hierin verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn diese einer komprimierenden Belastung von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt ist.

C. Bestimmung des Molekulargewichts

Das wesentliche unterscheidende Merkmal von polymeren Materialien ist ihre Molekülgröße. Die Eigenschaften, die es den Polymeren ermöglicht haben, in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet zu werden, rühren fast zur Gänze von ihrer makromolekularen Natur her. Um diese Materialien vollständig zu kennzeichnen, ist es wesentlich, einige Mittel zur Definierung und Bestimmung ihrer Molekulargewichte und ihrer Molekulargewichtsverteilungen zur Verfügung zu haben, Korrekter ist es, den Ausdruck relative Molekularmasse statt des Molekulargewichts zu verwenden, jedoch wird das letztere allgemeiner in der Polymertechnologie verwendet. Es ist nicht immer praktisch, Molekulargewichtsverteilungen zu bestimmen. Jedoch wird dies unter Verwendung chromatografischer Techniken eine immer üblichere Praxis. Dennoch wird auf den Ausdruck Molekulargröße unter Bezugnahme auf die Mittelwerte der Molekulargewichte zurückgegriffen.

Mittelwerte der Molekulargewichte

Wenn wir eine einfache Molekulargewichtsverteilung betrachten, die den Gewichtsanteil (wi) von Molekülen mit einer relativen Molekülmasse (Mi) darstellt, ist es möglich, mehrere brauchbare Mittelwerte zu definieren. Die Mittelwertbildung auf der Basis der Anzahl der Moleküle (Ni) einer speziellen Größe (Mi) ergibt das zahlengemittelte Molekulargewicht
Eine wesentliche Konsequenz dieser Definition ist die, daß das zahlengemittelte Molekulargewicht in Gramm die Avogadro'sche Molekülzahl enthält. Diese Definition des Molekulargewichts stimmt mit der von monodispersen molekularen Spezies, d. h. Molekülen mit dem gleichen Molekulargewicht, überein. Von größerer Bedeutung ist es einzusehen, daß, wenn die Anzahl der Moleküle in einer gegebenen Masse eines polydispersen Polymers in irgendeiner Weise bestimmt werden kann, dann n leicht berechnet werden kann. Das ist die Basis von Messungen colligativer Eigenschaften.
Bildet man den Mittelwert auf der Basis der Gewichtsanteile (Wi) von Molekülen einer gegebenen Masse (Mi), führt das zu der Definition der gewichtsgemittelten Molekulargewichte
w ist ein brauchbareres Mittel zum Ausdrücken der polymeren Molekulargewichte als n, da es solche Eigenschaften, wie Schmelzviskosität, und mechanische Eigenschaften von Polymeren genauer widerspiegelt und daher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

D. Quantitative Analyse für biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindungen

Zum Beispiel kann die Menge an biologisch abbaubarer quaternärer Ammoniumverbindung, wie etwa Diester-di(hydrierter)Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDHTDMAC) (d. h. ADOGEN DDMC®), die von dem Tissue-Papier zurückgehalten wird, durch Lösungsmittelextraktion des DEDHTDMAC mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende anionische/kationische Titration unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator bestimmt werden.
Diese Methoden sind beispielhaft und sollen andere Methoden, die zur Bestimmung von Gehalten spezieller Bestandteile, die an dem Tissue-Papier zurückgehalten werden, verwendbar sind, nicht ausschließen.
Die folgenden Beispiele erläutern die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung, sind jedoch nicht zur Beschränkung derselben gedacht.

BEISPIELE

Der Zweck dieser Beispiele ist die Erläuterung der Vorteile der vorliegenden Erfindung, um in effizienter Weise festes und weiches gekrepptes Tissue-Papier zu produzieren. Für diese Erläuterung wird eine Fourdrinier-Papiermaschine im Pilotmaßstab verwendet, um gekrepptes Tissue-Papier sowohl mit als auch ohne Einbau der Merkmale der vorliegenden Erfindung herzustellen.

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel erläutert ein Verfahren, bei welchem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Einsatz eines Fourdrinier im Pilotmaßstab verwendet wird.
Es wird eine wässerige Aufschlämmung von NSK mit einer Konsistenz von etwa 3% unter Verwendung eines üblichen Pulpers hergestellt und wird durch eine Stoffleitung in Richtung zum Stoffauflaufkasten des Fourdrinier geleitet.
Um dem fertigen Produkt eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen, wird eine 1%ige Dispersion von National Starch Co-BOND 1000® hergestellt und in die NSK- Stoffleitung mit einer Geschwindigkeit zugesetzt, die ausreicht, um 1% Co-BOND 1000®, basierend auf dem Trockengewicht der NSK-Fasern, zu liefern. Die Absorption des temporären Naßfestigkeitsharzes wird verstärkt, indem die behandelte Aufschlämmung durch einen In-line-Mischer durchgeführt wird.
Die NSK-Aufschlämmung wird mit Weißwasser an der Flügelpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Eine wässerige Aufschlämmung von Eukalyptusfasern mit etwa 3 Gew.-% wird unter Verwendung eines üblichen Aufschlußgeräts hergestellt.
Der Eukalyptus wird durch eine Stoffleitung geschickt, wo die Bestandteile der Krepp-erleichternden Zusammensetzung zugesetzt werden.
Zuerst wird die Carboxymethylzellulose zugesetzt. Die Carboxymethylzellulose wird zuerst in Wasser gelöst und auf eine Lösung mit einem Gehalt von 1 Gew.-% verdünnt. Es wird Hercules CMC-7MT® verwendet, um die CMC-Lösung herzustellen. Die wässerige Lösung der CMC wird zu der wässerigen Aufschlämmung der Eukalyptusfasern mit einer Geschwindigkeit von 0,25% CMC, bezogen auf das Trockengewicht der Eukalyptusfasern, zugesetzt. Die wässerige Aufschlämmung der Eukalyptusfasern gelangt durch eine Zentrifugen-Stoffpumpe, um die Verteilung des CMC zu unterstützen.
Als nächstes wird die Bindungsinhibitor-Zusammensetzung zugesetzt. Die Bindungsinhibitor-Zusammensetzung ist Diester-di(touch-gehärteter)Talg-dimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC). Das vorerhitzte DEDTHTDMAC (66ºC) (150ºF) wird zuerst in Wasser aufgeschlämmt, das durch Vorerhitzen auf 66ºC (150ºF) und Einstellen des pH-Werts auf etwa 3,0 mit Schwefelsäure konditioniert worden war. Während der Zugabe des DEDTHTDMAC wird gerührt, um die Dispergierung zu unterstützen. Die Konzentration der entstehenden DEDTHTDMAC-Dispersion beträgt 1 Gew.-% und diese wird der Eukalyptus-Stoffleitung mit einer Rate von 0,375 Gew.-% DEDTHTDMAC, bezogen auf das Trockengewicht der Eukalyptusfasern, zugesetzt. Die Absorption des DEDTHTDMAC auf dem Eukalyptus wird dadurch verbessert, daß die Aufschlämmung durch einen In-line-Mixer durchgeführt wird.
Als nächstes wird kationische Stärke zugesetzt. Es wird RediBOND 5320®, eine vordispergierte Form von Wachsmaisstärke, verwendet. Die Stärke-Dispersion wird zuerst auf eine Konzentration von 1% Feststoffen verdünnt und wird dann der wandernden Eukalyptus-Faseraufschlämmung mit einer Geschwindigkeit von 0,625 Gew.-% kationischer Stärke, bezogen auf das Trockengewicht der Eukalyptusfasern, zugesetzt.
Die Eukalyptus-Aufschlämmung gelangt zu der zweiten Flügelpumpe, wo sie mit Weißwasser auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt wird.
Die Aufschlämmungen von NSK und Eukalyptus werden in einen Stoffauflaufkasten, der mehrere Kanäle aufweist, geleitet, der geeigneterweise mit Schichtblättern ausgestattet ist, um die Ströme als getrennte Schichten bis zur Abgabe auf ein sich weiterbewegendes Fourdrinier-Sieb beizubehalten. Es wird ein dreikammeriger Stoffauflaufkasten verwendet. Die Eukalyptus-Aufschlämmung, die 80% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enthält, wird zu Kammern geliefert, die zu jeder der beiden äußeren Schichten führen, wogegen die NSK-Aufschlämmung, die 20% des Trockengewichts des endgültigen Papiers enthält, zu einer Kammer geliefert wird, die zu einer Schichte zwischen den beiden Eukalyptus-Schichten führt. Die NSK- und die Eukalyptus-Aufschlämmungen werden am Auslaß des Stoffauflaufkastens zu einer zusammengesetzten Aufschlämmung vereinigt.
Die zusammengesetzte Aufschlämmung wird auf das sich weiterbewegende Fourdrinier-Sieb abgegeben und wird entwässert, was durch einen Deflektor und Vakuumkästen unterstützt wird.
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% an dem Punkt der Übertragung auf einen gemusterten Formungsstoff einer 5-Fach-Satingewebe-Konfiguration mit 3, 4 Monofilamenten pro mm in Maschinenrichtung bzw. 3 Monofilamenten pro mm quer zur Maschinenrichtung (84 Monofilamente pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamente pro Inch quer zur Maschinenrichtung) und etwa 36% Überkreuzungsfläche übertragen.
Dann erfolgt die Entwässerung durch Vakuum-unterstütztes Ablaufen, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat.
Während die gemusterte Bahn in Kontakt mit dem gemusterten Formungsgewebe bleibt, wird sie durch Luftdurchblasen auf eine Faserkonsistenz von etwa 62 Gew.-% vorgetrocknet.
Die halbtrockene Bahn wird dann an die Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff angeklebt, der eine 0,125%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol umfaßt. Der Krepp-Klebstoff wird an die Yankee-Oberfläche mit einer Rate von 0,1% Klebstoff-Feststoffen, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn, herangeliefert.
Die Faserkonsistenz wird auf etwa 96% angehoben, bevor die Bahn von dem Yankee mit einer Abziehklinge trocken abgekreppt wird.
Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 20º und ist in bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß sie einen Auftreffwinkel von etwa 76º ergibt.
Die Prozente Krepp werden auf etwa 12% durch Betreiben des Yankee-Trockners bei etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) eingestellt, während die trockene Bahn mit einer Geschwindigkeit von 704 fpm (216 Meter pro Minute) zu einer Rolle geformt wird.
Die Bahn wird zu einem dreischichtigen einlagigen gekreppten musterverdichteten Tissue-Papierprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 0,03 kg/m² (18 lb pro 3000 ft²) verarbeitet.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Dieses Vergleichsbeispiel erläutert ein Referenzverfahren, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht enthält. Dieses Verfahren wird in den folgenden Stufen dargestellt:
Zuerst wird eine wässerige Aufschlämmung von NSK mit einer Konsistenz von etwa 3% unter Verwendung eines üblichen Pulpers hergestellt und wird durch eine Stoffleitung zum Stoffauflaufkasten des Fourdrinier geführt.
Um dem endgültigen Produkt eine temporäre Naßfestigkeit zu verleihen, wird eine 1%ige Dispersion von National Starch Co-BOND 1000® hergestellt und der NSK-Stoffleitung in einem Ausmaß zugesetzt, das ausreicht, um 1% Co-BOND 1000®, bezogen auf das Trockengewicht der NSK-Fasern, anzuliefern. Die Absorption des temporären Naßfestigkeitsharzes wird verstärkt, indem die behandelte Aufschlämmung durch einen In-line-Mixer geführt wird.
Die NSK-Aufschlämmung wird an der Flügelpumpe mit Weißwasser auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt.
Eine wässerige Aufschlämmung von Eukalyptus-Fasern mit etwa 3 Gew.-% wird unter Verwendung eines üblichen Aufschlußgeräts hergestellt.
Der Eukalyptus wird durch eine Stoffleitung zu einer anderen Flügelpumpe geschickt, wo er mit Weißwasser auf eine Konsistenz von etwa 0,2% verdünnt wird.
Die Aufschlämmungen von NSK und Eukalyptus werden zu einem Stoffauflaufkasten mit mehreren Kanälen, der mit Schichtblättern zur Erhaltung der Ströme als getrennte Schichten bis zur Abgabe auf ein sich bewegendes Fourdrinier-Sieb ausgestattet ist, geführt. Es wird ein Dreikammer-Stoffauflaufkasten verwendet. Die Eukalyptus-Aufschlämmung mit einem Gehalt von 80% des Trockengewichts des endgültigen Papiers wird zu Kammern geliefert, die jeweils zu den beiden äußeren Schichten führen, während die NSK-Aufschlämmung mit 20% des Trockengewichts des endgültigen Papiers zu einer Kammer geliefert wird, die zu einer Schichte zwischen den beiden Eukalyptus-Schichten führt. Die NSK- und Eukalyptus- Aufschlämmungen werden am Auslaß des Stoffauflaufkastens zu einer zusmmengesetzten Aufschlämmung vereinigt.
Die zusammengesetzte Aufschlämmung wird auf das sich bewegende Fourdrinier-Sieb abgegeben und wird entwässert, was durch einen Deflektor und Vakuumkästen unterstützt wird.
Die embryonale nasse Bahn wird von dem Fourdrinier-Sieb mit einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Übertragung auf ein gemustertes Formungsgewebe einer 5-Fach-Satingewebe-Konfiguration mit 3, 4 Monofilamenten pro Millimeter in Maschinenrichtung bzw. 3 Monofilamenten pro Millimeter quer zur Maschinenrichtung (84 Monofilamente pro Inch in Maschinenrichtung bzw. 76 Monofilamente pro Inch quer zur Maschinenrichtung) und etwa 36% Überkreuzungsfläche übertragen.
Die weitere Entwässerung wird durch Vakuum-unterstütztes Abziehen erreicht, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat.
Während die gemusterte Bahn in Kontakt mit dem gemusterten Formungsgewebe bleibt, wird sie durch Durchblasen von Luft bis zu einer Faserkonsistenz von etwa 62 Gew.-% vorgetrocknet.
Die halbtrockene Bahn wird dann an die Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepp-Klebstoff, der eine 0,125%ige wässerige Lösung von Polyvinylalkohol umfaßt, angeheftet. Der Krepp-Klebstoff wird an die Yankee- Oberfläche mit einer Rate von 0,1% Klebstoff-Feststoffen, bezogen auf das Trockengewicht der Bahn, angeliefert.
Die Faserkonsistenz wird auf etwa 96% angehoben, bevor die Bahn von dem Yankee mit einer Abziehklinge abgekreppt wird.
Die Abziehklinge hat einen Neigungswinkel von etwa 25 Grad und ist in bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß sie einen Auftreffwinkel von etwa 81 Grad ergibt.
Die Prozente Krepp werden durch Betreiben des Yankee-Trockners mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) eingestellt, während die trockene Bahn mit einer Geschwindigkeit von 656 fpm (201 Meter pro Minute) zu einer Rolle gewickelt wird.
Die Bahn wird zu einem dreischichtigen einlagigen gekreppten musterverdichteten Tissue-Papierprodukt mit einem Flächengewicht von etwa 0,03 kg/m² (18 lb pro 3000 ft²) verarbeitet.
Sowohl Beispiel 1 als auch das Vergleichsbeispiel 1 ergeben eine Bahnspannung in einem akzeptablen Bereich, um ein Pendeln und Flattern der niedriggespannten Bahn oder ein Schnappen wegen hoher Spannung zu verhindern. Es werden die Vorteile von Produkt und Verfahren nach Beispiel 1 gegenüber jenen des Vergleichsbeispiels 1 bestätigt, wobei die Bahn nach Beispiel 1 mit einer um 6% schnelleren Aufwickelgeschwindigkeit hergestellt wurde und durch eine Gruppe von geschulten Beurteilern als weicher beurteilt wurde.

Claims

1. Ein weiches gekrepptes Tissue-Papier, welches umfaßt:

a) Papiermacherfasern; und

b) eine biologisch abbaubare krepp-erleichternde Zusammensetzung, die umfaßt:

zu 0,02 bis 1,0 Gew.-%, auf der Basis des Trockengewichts der Papiermacherfasern, einen biologisch abbaubaren Bindungsinhibitor, wobei der genannte Bindungsinhibitor eine biologisch abbaubare quaternäre Ammoniumverbindung mit folgender Formel ist

oder

worin jeder R&sub2;-Substituent eine C&sub1;-C&sub6;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise Methyl, darstellt; jeder R&sub1;-Substiutent eine C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub2;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise C&sub1;&sub6;-C&sub1;&sub8;-Alkyl oder -Alkenyl, darstellt; jeder R&sub3;-Substituent eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoffgruppe oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl oder -Alkenyl, darstellt; Y für -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH- oder Mischungen hievon, vorzugsweise für -O-C(O)- oder -C(O)-O-, steht; n für 1 bis 4 steht und X ein geeignetes Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat, bedeutet, oder

worin jedes R&sub2; eine C&sub1;-C&sub4;-Alkyl- oder -Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise Methyl, bedeutet; jedes R&sub3; eine C&sub1;&sub1;-C&sub2;&sub3;-Kohlenwasserstoff- oder substituierte Kohlenwasserstoffgruppe oder Mischungen hievon, vorzugsweise C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;-Alkyl oder -Alkenyl, bedeutet; Y für -O-C(O)- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH- oder Mischungen hievon steht, wobei vorzugsweise Y für -O-C(O)- oder -C(O)-O- steht; und X ein geeignetes Anion, vorzugsweise Chlorid oder Methylsulfat, ist;

sowie zu 0,05 bis 3%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfassern, eine kationische Stärke,

dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch abbaubare krepp-erleichternde Zusammensetzung weiters umfaßt:

zu 0,02 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermacherfasern, eine wasserlösliche Carboxymethylcellulose, wobei die genannte Carboxymethylcellulose einen Substitutionsgrad im Bereich von 0,3 bis 1,4 und vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 90.000 bis 700.000 hat.

2. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1, bei welchem der genannte Bindungsinhibitor in einem Verhältnis zur Carboxymethylcellulose von 1 : 5 bis 5 : 1, vorzugsweise von 1 : 2 bis 2 : 1, vorliegt.

3. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die genannten Papiermacherfasern eine Mischung von Hartholzfasern und Weichholzfasern umfassen, wobei die genannten Hartholzfasern mindestens 50% und die genannten Weichholzfasern mindestens 10% der genannten Papiermacherfasern ausmachen, wobei die genannten Weichholzfasern vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern und die genannten Hartholzfasern vorzugsweise Eukalyptus- Kraft-Fasern umfassen.

4. Das Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das genannte Tissue-Papier mindestens zwei übereinanderliegende Schichten umfaßt, eine innere Schichte und mindestens eine äußere Schichte, die an der genannten inneren Schichte anliegt, wobei vorzugsweise das genannte Tissue-Papier drei übereinanderliegende Schichten umfaßt, eine innere Schichte und zwei äußere Schichten, wobei die genannte innere Schichte zwischen zwei genannten äußeren Schichten angeordnet ist.

5. Das Tissue-Papier nach Anspruch 4, bei welchem die genannte innere Schichte Weichholzfasern umfaßt, die eine durchschnittliche Länge von mehr als mindestens 2,0 mm aufweisen, und die genannten äußeren Schichten Hartholzfasern umfassen, die eine durchschnittliche Länge von weniger als 1,0 mm aufweisen.

6. Das Tissue-Papier nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem die krepperleichternde Zusammensetzung in mindestens einer der genannten äußeren Schichten enthalten ist, vorzugsweise die krepp-erleichternde Zusammensetzung in beiden genannten äußeren Schichten enthalten ist.

7. Das Tissue-Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem das genannte gekreppte Tissue-Papier musterverdichtetes Papier ist.

8. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1, bei welchem der R&sub3;-Substituent von pflanzlichen Quellen abgeleitet ist.

9. Das Tissue-Papier nach Anspruch 1, bei welchem die kationische Stärke einen Substitutionsgrad im Bereich von 0,01 bis 0,1 hat.