DE69733213T2

DE69733213T2 - Weiches tissuepapier mit auf der oberfläche aufgebrachtem weichmittel

Info

Publication number: DE69733213T2
Application number: DE69733213T
Authority: DE
Inventors: Douglas Kenneth VINSON; Thomas Paul WEISMAN; Andrew Jonathan FICKE; James Thomas KLOFTA
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: KR100333213B1; TR199901512T2; IL130366A0; EP0951602B1; AU730321B2; BR9713643A; AU5527698A; US5814188A; MY112766A; CA2276027C; CN1095905C; PE33699A1; NO993208L; HUP9904111A3; CN1245545A; HUP9904111A2; ES2242239T3; CO4900102A1; ATE294894T1; DE69733213D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Tissuepapierprodukte. Insbesondere bezieht sie sich auf Tissuepapierprodukte, die chemische Weichmacher enthalten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sanitäre Papiertissueprodukte sind weit verbreitet. Solche Artikel werden im Handel in Formaten angeboten, die für eine Vielzahl von Verwendungen, wie als Gesichtstissues, Toilettentissues und absorbierende Tücher, zugeschnitten sind.
Alle diese sanitären Produkte teilen sich eine allgemeine Anforderung, insbesondere weich beim Berühren zu sein. Die Weichheit ist ein komplexer taktiler Eindruck, der von einem Produkt erweckt wird, Wenn es an der Haut entlang gestrichen wird. Der Zweck, weich zu sein, besteht dahin gehend, dass diese Produkte verwendet werden können, die Haut zu reinigen, ohne sie zu irritieren. Ein effektives Reinigen der Haut ist ein anhaltendes persönliches Hygieneproblem für viele Leute. Unangenehme Ausscheidungen von Urin, Menstruationsfluiden und Stuhlgangmaterial aus dem perinealen Bereich oder otorhinolarynge Schleimausscheidungen treten nicht immer zu einem Zeitpunkt auf, der für jemanden gelegen ist, um eine intensive Reinigung, wie beispielsweise mit Seife und reichlichen Wassermengen, durchzuführen. Als Ersatz für intensives Reinigen werden eine breite Vielfalt von Tissue- und Handtuchprodukten angeboten, um bei der Aufgabe zu helfen, solche Ausscheidungen von der Haut zu entfernen und in einer hygienischen Weise zur Entsorgung zurück zu halten. Es ist nicht überraschend, dass die Verwendung der Produkte nicht den Grad an Reinlichkeit erreicht, der durch intensivere Reinigungsverfahren erreicht werden kann, und die Hersteller von Tissue- und Handtuchprodukten bemühen sich andauernd, ihre Produkte konkurrenzfähiger zu Intensivreinigungsverfahren zu machen.
Nachteile bei Tissueprodukten veranlassen z.B. viele, den Reinigungsvorgang zu beenden, bevor die Haut vollständig gereinigt ist. Ein solcher Verhalten wird durch die Rauhigkeit des Tissues veranlasst, da ein fortgesetztes Reiben mit einem rauen Gerät die empfindliche Haut abscheuern kann und ernsthafte Schmerzen verursachen kann. Die Alternative, die Haut teilweise ungereinigt zu belassen, wird gewählt, obwohl dadurch häufig schlechte Gerüche ausstrahlen können und die Unterwäsche beflecken können und mit der Zeit auch Hautirritationen verursachen können.
Erkrankungen des Anus, zum Beispiel Hämorrhoiden, machen das perianale Gebiet äußerst empfindlich und machen solche, die an solchen Erkrankungen leiden, durch das Bedürfnis, ihren Anus ohne Veranlassung einer Irritation zu reinigen, besonders frustriert.
Ein weiterer bemerkenswerter Fall, in welchem eine Frustration veranlasst wird, ist das wiederholte Schnäuzen, das notwendig ist, wenn jemand eine Erkältung hat. Wiederholte Zyklen von Schnäuzen und Abwischen können in einer wunden Nase gipfeln, selbst wenn das weichste Tissue, das heute erhältlich ist, verwendet wird.
Demgemäß war die Herstellung von weichem Tissue- und Tuchprodukten, welche ein bequemes Reinigen unterstützen, ohne leistungsmindernde Beeinträchtigungen, das Ziel der Ingenieure und Wissenschaftler, die sich mit der Forschung zur Verbesserung von Tissuepapier gewidmet haben. Es gab zahlreiche Versuche, den abrasiven Effekt zu reduzieren, das heißt, die Weichheit von Tissueprodukte zu verbessern.
Die US 4,158,594 beschreibt gebundene, unterschiedlich gekreppte Faserbahnen und eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen derselben. Die US 3,755,220 beschreibt ein zellulosehaltiges Flächenmaterial mit einem aushärtenden Kunstharzbinder und einem grenzflächenaktiven Entbinder. Die WO 97/48854 be schreibt ein Tissuepapier (einlagig), das ein wahlweise dispergiertes chemisches Additiv enthält.
Ein Gebiet, dass in dieser Hinsicht ausgebeutet wurde, war, Zellulosefasermorphologien und konstruierte Papierstrukturen auszuwählen und zu modifizieren, um die optimalen Vorteile der verschiedenen erhältlichen Morphologien zu erhalten. Der greifbare Stand der Technik auf diesem Gebiet umfasst: Vinson et al. in US 5,228,954 , veröffentlicht am 20. Juli 1993, Vinson in US 5,405,499 , veröffentlicht am 11. April 1995, Cochrane et al. in US 4,874,465 , veröffentlicht am 17. Oktober 1989, die alle Verfahren zum Auswählen und Aufwerten von Faserquellen für ein Tissue und Handtuch höchster Eigenschaften offenbaren. Ein greifbarer Stand der Technik wird ferner dargestellt durch Carstens in US 4,300,981 , veröffentlicht am 17. November 1981, welcher diskutiert, wie Fasern eingebaut werden können, um sich an Papierstrukturen anzupassen, so dass sie ein maximales Weichheitspotential haben. Obwohl solche Techniken, wie sie durch diese Beispiele des Standes der Technik dargestellt sind, allgemein erkannt sind, können sie nur ein beschränkendes Potential bieten, um Tissue zu wirklich effektiven, bequemen Reinigungseinrichtungen zu machen.
Ein weiteres Gebiet, welches beachtliche Aufmerksamkeit erlangt hat, ist die Hinzugabe chemischer Weichmachungsmittel (hier auch als "chemische Weichmacher" bezeichnet), zu Tissue- und Handtuchprodukten.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "chemisches Weichmachungsmittel" auf irgendeinen chemischen Inhaltsstoff, welcher die taktile Empfindung verbessert, die von dem Verbraucher wahrgenommen wird, welcher ein spezielles Papierprodukt hält und dieses über die Haut reibt. Obwohl für Handtuchprodukte in gewissen Maßen wünschenswert, ist Weichheit eine besonders wichtige Eigenschaft für Gesichts- und Toilettentissues. Eine solche taktil wahrnehmbare Weichheit kann gekennzeichnet sein durch, ist aber nicht beschränkt darauf, Reibung, Flexibilität und Weichheit sowie subjektive Beschreibungen, wie eine fettige, samtige, seidige oder flanellartige Anfühlung, welche dem Tissue eine fettige Anfühlung verleiht. Geeignete Materialien umfassen solche, die dem Tissue eine fettige Anfühlung verleihen. Dies umfasst, nur zu beispielhaften Zwecken, Grundwachse, wie Paraffin und Bienenwachs, und Öle, wie Mineralöl und Siliconöl sowie Petrolatum und komplexere Schmiermittel und Weichmacher, wie quaternäre Ammoniumverbindungen mit langen Akylketten, funktionalen Siliconen, Fettsäuren, Fettalkoholen und Fettestern.
Das Arbeitsgebiet im Stand der Technik, das mit chemischen Weichmachern verbunden ist, hat zwei Wege genommen. Der erste Weg ist gekennzeichnet durch die Hinzugabe von Weichmachern zu der Tissuepapierbahn während ihrer Formation, entweder durch Hinzugabe eines anziehenden Inhaltsstoffes in die Bütten des Zellstoffes, welcher ultimativ in eine Tissuepapierbahn geformt wird, in Zellstoffbrei, wenn dieser eine Papier machende Maschine erreicht, oder in die nasse Bahn, wenn diese auf einem Fourdriniertuch- oder Trocknungstuch auf einer Papier machenden Maschine liegt.
Der zweite Weg ist gekennzeichnet durch die Hinzugabe von chemischen Weichmachern zu einer Tissuepapierbahn, nachdem die Bahn getrocknet wurde. Aufbringungsprozesse können in den Papier machenden Vorgang eingebaut werden, z.B. durch Sprühen auf die trockene Bahn, bevor sie in eine Papierrolle gewickelt worden ist.
Einen beispielhaften Stand der Technik, bezogen auf den früheren Weg, der durch die Hinzugabe chemischer Weichmacher zu dem Tissuepapier vor seines Zusammenbaues in eine Bahn gekennzeichnet ist, umfasst US 5,264,082 , veröffentlicht für Phan und Trokhan am 23. November 1993. Solche Verfahren haben eine allgemeine Anwendung in der Industrie gefunden, insbesondere dann, wenn es erwünscht ist, die Festigkeit zu verringern, welche andernfalls in dem Papier vorhanden wäre, und wenn der Papier machende Prozess, insbesondere der Kreppvorgang, robust genug ist, um den Einbau der bindungshindernden Mittel toleriert. Es gibt jedoch Probleme, die mit diesen Verfahren verbunden sind, die für die Fachleute des Standes der Technik allgemein bekannt sind. Erstens wird die Aufbringungsstelle des chemischen Weichmachers nicht gesteuert. Er wird ganz allgemein über die Papierstruktur als dem Faserstoff, auf welchen er aufzubringen ist, verteilt. Zudem gibt es einen Verlust an Papierfestigkeit, der mit der Verwendung dieser Additive auftritt. Obwohl nicht durch Theorie gebunden, wird allgemein angenommen, dass die Additive dazu neigen, die Formation von Faser-Zu-Faser Wasserstoffbindungen zu verhindern. Es kann auch ein Steuerungsverlust des Flächengebildes geben, wenn es von dem Yankee-Trockner gekreppt wird. Wiederum besteht eine weit verbreitete Theorie darin, dass die Additive sich mit dem Überzug auf dem Yankee-Trockner stören, so dass die Bindung zwischen der nassen Bahn und dem Trockner geschwächt wird. Der Stand der Technik, wie die US 5,487,813 , veröffentlicht für Vinson et al. am 30. Januar 1996, offenbart eine chemische Kombination, um die vorerwähnten Effekte auf die Festigkeit und die Haftung an dem Kreppzylinder zu mildern; es bleibt jedoch nach wie vor ein Bedürfnis, einen chemischen Weichmacher in eine Papierbahn in einer zielgerichteten Weise mit einem minimalen Effekt auf die Bahnfestigkeit und einer minimalen Störung des Produktionsprozesses einzubauen.
Ein weiterer beispielhafter Stand der Technik der sich auf die Hinzugabe von chemische Weichmachern zu der Tissuepapierbahn während ihrer Formation bezieht, umfasst US 5,059,282 , veröffentlicht für Ampulski et al. am 22. Oktober 1991, hier durch Bezugnahme mit aufgenommen. Das Patent von Ampulski offenbart ein Verfahren zum Hinzufügen einer Polysiloxanverbindung zu einer nassen Tissuebahn (vorzugsweise mit einer Faserkonsistenz zwischen etwa 20% und etwa 35%). Ein solches Verfahren repräsentiert in einiger Hinsicht einen Fortschritt gegenüber der Hinzufügung von chemischen Mitteln in die Breibütten, welche die Papier machende Maschine versorgen. Zum Beispiel richten solche Mittel die Aufbringung auf eine der Bahnoberflächen im Gegensatz zu einem Verteilen des Additivs auf allen Fasern des Stoffes. Solche Verfahren versagen jedoch dahin gehend, die primären Nachteile der Hinzufügung chemischer Weichmacher auf dem nassen Ende der Papier machenden Maschine zu überwinden, nämlich die Einflüsse auf die Festigkeit und die Einflüsse auf die Beschichtung des Yankee-Trockners, wenn ein solcher Trockner verwendet werden sollte. Diese Dokument erwähnt auch beiläufig, dass das Polysiloxan hinzu gegeben werden. kann, um Papierbahnen zu trocknen.
Wegen der oben genannten Einflüsse auf die Festigkeit und die Unterbrechung des Papier machenden Prozesses, ist ein beachtlicher Stand der Technik entstanden, um chemische Weichmacher auf bereits getrocknete Papierbahnen entweder auf dem sogenannten trockenen Ende der Papier machenden Maschine oder in einem separaten Konvertierungsvorgang, nachfolgend dem Papier machenden Schritt, aufzubringen. Ein beispielhafter Stand der Technik von diesem Gebiet umfasst US-A-5,215,626, veröffentlicht für Ampulski et al. am 01. Juni 1993; US 5,246,545 , veröffentlicht für Ampulski et al. am 21. September 1993 und US 5,525,345 , veröffentlicht für Warner et al. am 11. Juni 1996. Die US 5,215,626 offenbart ein Verfahren zum Präparieren eines weichen Tissuepapiers durch Aufbringen eines Polysiloxans auf eine trockene Bahn. Die US 5,246,545 offenbart ein ähnliches Verfahren unter Verwendung einer erwärmten Übertragungsoberfläche. Schließlich offenbart das Patent von Warner Verfahren zur Aufbringung, einschließlich einer Rollenbeschichtung und Extrusion, zum Aufbringen spezieller Zusammensetzungen auf die Oberfläche einer trockenen Tissuebahn. Obwohl jede dieser Druckschriften Vorteile gegenüber vorherigen, sogenannten nassseitigen Verfahren zeigen, insbesondere im Hinblick auf das Beseitigen von Beeinträchtigungen im Papierherstellungsverfahren, ist keines in der Lage, den Verlust der Zugfestigkeit, welcher mit der Aufbringung auf die trockne Papierbahn verbunden ist, vollständig zu vermeiden.
Als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften in Bezug auf die Weichheit wird von den Fachleuten des Standes der Technik allgemein die Festigkeit der Bahn angesehen. Die Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und ihrer Bestandteilsbahnen, eine physikalische Integrität zu behalten und einem Reißen, Bersten und Zerschreddern unter Benutzungsbedingungen zu widerstehen. Ein Erreichen eines hohen Potentials an Weichheit ohne einer Verschlechterung der Festigkeit ist seit langem einem Arbeitsaufgabe auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiches Tissuepapier zu schaffen, ohne die Leistung verschlechternde Eingeständnisse zu machen, wie beispielsweise an die Festigkeit des Papiers.
Diese und weitere Aufgaben werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erhalten, wie sie in der folgenden Offenbarung beschrieben wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist ein starkes, weiches Tissuepapierprodukt mit den kennzeichnenden Merkmalen, die in Anspruch 1 angegeben sind.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie die gleichförmigen Oberflächenablagerungen mit einer Häufigkeit zwischen etwa 2,75 und etwa 10 Ablagerungen pro laufendem Zentimeter (zwischen 7 und etwa 25 Ablagerungen pro laufendem Inch) hat.
Der Ausdruck "Häufigkeit" in Bezug auf den Abstand der Ablagerungen des chemischen Weichmachers, wie hier verwendet, wird durch die Anzahl von Ablagerungen pro laufendem Zentimeter (Inch) definiert, gemessen in der Richtung des engsten Abstandes. Es ist klar, dass viele Muster und Anordnungen von Ablagerungen als gleichförmig und diskret qualifiziert werden können und der Abstand in mehreren Richtungen gemessen werden kann. Zum Beispiel würde eine geradlinige Anordnung von Ablagerungen eine Messung mit weniger Ablagerungen pro Inch in einer diagonalen Linie ergeben als in der horizontalen und der vertikalen. Die Erfinder glauben, dass die Richtung des minimalen Abstands äußerst signifikant ist und definieren deshalb die Häufigkeit in dieser Richtung. Ein allgemeines Gravurmuster ist das sogenannte "hexagonale" Muster, in welchem die ausgenommenen Bereiche eingeprägt sind in Zentren, die auf den Ecken eines gleichseitigen Hexagons sitzen und mit einem zusätzlichen ausgenommenen Bereich im Zentrum der hexagonalen Figur. Es ist klar, dass der engste Abstand für diese Anordnung entlang eines Linienpaares liegt, das sich unter 60° schneidet und von denen jede eine horizontale Linie unter 60° schneidet. Die Anzahl von Zellen pro Quadratfläche in einer hexagonalen Anordnung beträgt somit das 1,15-Fache des Quadrats der Häufigkeit.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die einheitlichen Oberflächenablagerungen des chemischen Weichmachers vornehmlich auf einer oder auf beiden der zwei äußeren Oberflächen des weichen Tissuepapierprodukts liegen.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, glauben die Erfinder, dass die Kombination der hier angegebenen geometrischen Parameter das weich gemachte Tissuepapier dazu veranlassen, ein überraschendes Maximum an menschlicher taktiler Reaktion, die sich aus denn Abstand der Nervensensoren in der menschlichen Haut ergibt, zu verbieten.
Bevorzugte, im Wesentlichen fest liegende chemische Weichmacher umfassen quaternäre Ammoniumverbindungen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, allgemein bekannte Dialkyldimethylammoniumsalze (z. Ditallowdimethylammoniumchlorid, Ditallowdimethylammoniummethylsulfat, di(hydriertes Tallow)Dimethylammoniumchlorid, etc.). Besonders bevorzugte Varianten dieser Weichmacher sind solche, die als Mono- oder Diestervariationen der vorerwähnten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden. Diese umfassen sogenanntes Diesterditallowdimethylammoniumchlorid, Diesterdistearyldimethylammoniumchlorid, Monoesterditallowdimethylammoniumchlorid, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid, Monoesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Mischungen davon, wobei die Diestervariationen des Di(nicht hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid, Di(Touch hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und Di(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid (DEDHTDMAC) und Mischungen davon besonders bevorzugt werden. Abhängig von den Anforderungen an die Pro duktkennzeichen kann der Sättigungsgrad des Ditallow von nicht hydriert (weich) bis berührungsfest, teilweise oder vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein.
Die Verwendung von quaternären Ammonium-Inhaltsstoffen, wie hier vorstehend beschrieben, wird äußerst wirksam herbei geführt, wenn sie durch einen geeigneten Plastifizierer begleitet werden. Der Plastifizierer kann während des Quaternisierungsschrittes bei der Herstellung des quaternären Ammonium-Inhaltsstoffes hinzu gegeben werden oder er kann nachfolgend hinzu gegeben werden. Der Plastifizierer ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser im Wesentlichen während der chemischen Synthese inert ist, aber als ein Viskositätsverringerer wirkt, um die Synthese und die nachfolgende Handhabung, zum Beispiel die Auftragung der quaternären Ammoniumverbindung auf das Tissuepapierprodukt, zu unterstützen. Bevorzugte Plastifizierer umfassen eine Kombination aus einer nicht flüchtigen Polyhydroxyverbindung und einer Fettsäure. Bevorzugte Polyhydroxyverbindungen umfassen Glycerol und Polyethylenglycole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 besonders bevorzugt ist. Bevorzugte Fettsäuren umfassen C6–C23 lineare und verzweigte und gesättigte oder ungesättigte Analoge, wobei Isostearinsäure am meisten bevorzugt wird.
Eine alternative Ausführungsform der bevorzugten, im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmacher umfassen die allgemein bekannten organoreaktiven Polydimethyl-Siloxanstoffe, einschließlich des äußerst bevorzugten aminofunktionalen Polydimethylsiloxans.
Eine äußerst bevorzugte Form des im Wesentlichen fest liegenden Weichmachers besteht darin, das organoreaktive Silicon mit einer geeigneten quaternären Ammoniumverbindung zu kombinieren. In dieser Ausführungsform wird vorgezogen, dass das organofunktionale Silicon ein Aminopolydimethylsiloxan ist und in einer Menge im Bereich von 0 bis zu etwa 50% verwendet wird, mit einer bevorzugten Benutzung im Bereich von etwa 5% bis etwa 15%. Die vorherigen Prozentangaben stellen das Gewicht des Polysiloxans relativ zu Gesamtgewicht des im Wesentlichen fest liegenden Weichmachers dar.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Flächenmasse zwischen etwa 10 g/m² und etwa 50 g/m² und ganz bevorzugt zwischen etwa 10 g/m² und etwa 30 g/m². Es hat Dichte zwischen etwa 0,03 g/cm³ und etwa 0,6 g/cm³ und ganz bevorzugt zwischen etwa 0,1 g/cm³ und 0,2 g/cm³.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Papiermacherfasern sowohl aus Hartholz als auch aus Weichholz, wobei wenigstens etwa 50% der Papiermacherfasern Hartholz sind und wenigstens etwa 10% Weichholz sind. Die Hartholz- und Weichholzfasern werden äußerst bevorzugt isoliert, indem jeder Typ zu separaten Schichten geleitet wird, wobei das Tissue eine innere Schicht und wenigstens eine äußere Schicht umfasst.
Das Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise gekreppt, das heißt, auf einer Papiermaschine hergestellt, die mit einem Yankee-Trockner zusammenarbeitet, an welchem eine teilweise getrocknete Papiermacherbahn angehaftet wird und auf welchem diese getrocknet wird, und von welchem diese durch die Wirkung einer flexiblen Abstreichklinge entfernt wird.
Obwohl die Eigenschaften der gekreppten Papierbahnen, insbesondere dann, wenn dem Kreppvorgang Verfahren zur Musterverdichtung voraus gehen, für die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung vorgezogen werden, ist ein ungekrepptes Tissuepapier auch ein zufrieden stellender Ersatz und wird die praktische Umsetzung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines ungekreppten Tissuepapiers ausdrücklich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Ein ungekrepptes Tissuepapier, ein Ausdruck, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Tissuepapier, welches nicht komprimierend getrocknet wird, äußerst bevorzugt durch eine Durchlufttrocknung. Die resultierenden durchgetrockneten Bahnen werden musterverdichtet, derart, dass Zonen relativ hoher Dichte in nerhalb eines Gebietes hoher Fülligkeit dispergiert sind, einschließlich einem musterverdichteten Tissue, bei welchem die Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich sind und das Gebiet hoher Fülligkeit diskret ist.
Um ungekreppte Tissuepapierbahnen herzustellen, wird eine embryonische Bahn von dem foraminösen Formungsträger, auf welchem sie abgelegt ist, zu einem sich langsamer bewegenden Stoff-Übertragungsförderer mit hoher Faserabstützung übertragen. Die Bahn wird dann auf einen Trocknungsstoff übertragen, auf welchem sie bis zur endgültigen Trockenheit getrocknet wird. Solche Bahnen können einige Vorteile hinsichtlich einer Oberflächenglätte im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen bieten.
Die Techniken, ein ungekrepptes Tissue in dieser Weise herzustellen, werden im Stand der Technik gelehrt. Zum Beispiel beschreibt Wendt et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 677 612 A2, veröffentlicht am 18. Oktober 1995, ein Verfahren zum Herstellen weicher Tissueprodukte ohne Kreppen. In einem anderen Fall beschreibt Hyland et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 617 164 A1, veröffentlicht am 28. September 1994, ein Verfahren zum Herstellen glatter ungekreppter, durchgetrockneter Flächengebilde.
Tissuepapierbahnen umfassen im Allgemeinen im Wesentlichen Papier machende Fasern. Geringe Mengen chemischer funktionaler Mittel, wie nassfeste oder trockenfeste Binder, Retentionshilfen, grenzflächenaktive Stoffe, Größen, chemische Weichmacher-, Krepp-vereinfachende Zusammensetzungen sind häufig enthalten, diese werden aber typischerweise nur in geringeren Mengen verwendet. Die Papier machenden Fasern, die am häufigsten in Tissuepapieren verwendet werden, sind reine chemische Holzzellstoffe.
Füllmaterialien können auch in den Tissuepapieren der vorliegenden Erfindung eingebaut sein. Die US Patentanmeldung, amtlichen Aktenzeichen Nr. 08/418,990, Vinson et al., eingereicht am 07. April 1,995, offenbart gefüllte Tissuepapierprodukte, die als Substrate für die vorliegende Erfindung akzeptabel sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer Druckanordnung, welche das bevorzugte Verfahren zum Bilden der einheitlichen Oberflächenablagerungen von einem im Wesentlichen fest liegendenden chemischen Weichmacher der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 1 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf einer Oberfläche des Tissuepapierprodukts durch ein Offset-Druckverfahren auf.
2 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer Druckanordnung, welche ein anderes Verfahren zum Bilden einer einheitlichen Oberflächenablagerungen aus einem im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmacher der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 2 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf einer Oberfläche des Tissuepapierprodukts durch ein Direktdruckverfahren auf.
3 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer Druckanordnung, welche ein weiteres anderes Verfahren zum Bilden der einheitlichen Oberflächenablagerungen von dem im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmacher der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 3 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf beide Oberfläche des Tissuepapierprodukts durch ein Offset-Druckverfahren auf.
4 ist eine schematische Darstellung, welche das Detail der ausgenommenen Bereiche zur Verwendung auf den Druckzylindern zeigt, die in den 1, 2 und 3 dargestellt sind. 4A liefert ein weiteres Detail der ausgenommenen Bereiche, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden, indem seinen der ausgenommenen Bereiche in Schnittansicht darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Obwohl diese Beschreibung mit Ansprüchen zusammenpasst, welche den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, besonders heraus stellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, dass die Erfindung beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der angehängten Beispiele besser verständlich wird.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "umfassend", dass die verschiedenen Komponenten, Inhaltsstoffe oder Schritte bei der praktischen Umsetzung der Erfindung zusammen verwendet werden können. Demgemäß umfasst der Ausdruck "umfassend" die einschränkenderen Ausdrücke "bestehend im Wesentlichen aus" und "bestehend aus".
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "wasserlöslich" auf Materialien, die in Wasser bis auf wenigsten 3 Gew.-% bei 25°C löslich sind.
Wie hier verwendet, beziehen sich alle die Ausdrücke "Tissuepapierbahn, Papierbahn, Bahn, Papierlage und Papierprodukt" auf Flächengebilde aus Papier, die durch ein Verfahren hergestellt werden, umfassend die Schritte des Bildens eines wässrigen Papiermacherstoffes, Abscheiden dieses Stoffes auf einer foraminösen Oberfläche, wie einem Fourdrinier-Sieb, und Entfernen des Wassers aus dem Stoff, wie beispielsweise durch Schwerkraft oder durch eine vakuumunterstützte Drainage, Bilden einer embryonischen Bahn, Übertragen der embryonischen Bahn von der Formungsoberfläche auf eine Übertragungsoberfläche, die sich mit einer geringeren Fließgeschwindigkeit als die Formungsoberfläche bewegt. Die Bahn wird dann auf ein Gewebe übertragen, auf welchem dieses durch und durch auf einem entgültigen Trocknungsgrad getrocknet wird, wonach dieses auf eine Spule aufgewickelt wird.
Die Ausdrücke "mehrschichtige Tissuepapierbahn, mehrschichtige Papierbahn, mehrschichtige Bahn, mehrschichtige Papierlage oder mehrschichtiges Papierprodukt" werden im Stand der Technik alle untereinander austauschbar verwendet, und beziehen sich auf Flächengebilde aus Papier, die aus zwei oder mehr Schichten eines wasserhaltigen Papier machenden Stoffes präpariert werden, welcher vorzugsweise unterschiedliche Fasertypen umfasst, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Tissuepapierherstellung verwendet werden. Die Schichten werden vorzugsweise aus der Ablagerung separater Ströme verdünnter Faserbreie auf ein oder mehreren endlosen foraminösen Oberflächen gebildet. Falls die einzelnen Schichten anfänglich auf separaten foraminösen Oberflächen gebildet werden, können die Schichten nachfolgend im nassen Zustand kombiniert werden, um eine mehrschichtige Tissuepapierbahn zu bilden.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "einlagiges Tissueprodukt", dass dieses eine Lage eines ungekreppten Tissues umfasst; die Lage kann im Wesentlichen in ihrer Natur homogen sein oder sie kann eine mehrschichtige Tissuepapierbahn sein. Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "mehrlagiges Tissueprodukt", dass dieses mehr als eine Lage eines ungekreppten Tissues umfasst. Die Lagen eines mehrlagigen Tissueprodukts können in ihrer Natur im Wesentlichen homogen sein oder sie können mehrschichtige Tissuepapierbahnen sein.
Die Erfindung ist in ihrer allgemeinsten Form ein festes, weiches mehrlagiges Tissuepapierprodukt, bei welchem wenigstens eine äußere Oberfläche des Produkts einheitliche diskrete Oberflächenablagerungen eines im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmachers aufweist.
Wie hier verwendet, ist der Ausdruck "im Wesentlichen fest liegender chemischer Weichmacher" als ein chemisches Mittel definiert, welches den Tissuepapierprodukten Fettigkeit oder Weichheit verleiht und auch eine Leistungsfähigkeit in Bezug auf das Beibehalten der Wiedergabetreue ihrer Ablagerungen besitzt, ohne einer wesentlichen Migration, wenn sie den Umwelteinflüssen ausgesetzt werden, welchen die Produkte dieses Typs gewöhnlich während ihres typischen Lebenszyklusses ausgesetzt sind. Wachse und Öle sind zum Beispiel in der Lage, dem Tissuepa pier Fettigkeit oder Weichheit zu verleihen, sie leiden aber daran, dass sie zur Migration neigen, weil sie eine geringe Affinität für die Zellulosezellstoffe haben, welche die Tissuepapiere der vorliegenden Erfindung bilden. Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmacher der vorliegenden Erfindung mit der Zellulose durch eine covalente, ionische oder Wasserstoffbindung interagieren, von denen alle ausreichend potent sind, eine Migration unter normalen Umgebungseinflüssen aufzuhalten.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die einheitlichen Oberflächenablagerungen in Abstand zueinander mit einer Häufigkeit zwischen etwa 2,75 und etwa 10 Ablagerungen pro laufendem Zentimeter (zwischen 7 und etwa 25 Ablagerungen pro laufendem Inch) angeordnet sind.
Die einheitlichen Oberflächenablagerungen des chemischen Weichmachers sind kleiner als etwa 2700 Mikrometer (Microns) im Durchmesser, vorzugsweise kleiner als etwa 800 Mikrometer (Microns) im Durchmesser und ganz bevorzugt kleiner als etwa 240 Mikrometer (Microns) im Durchmesser.
Die vorliegende Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass diese die einheitlichen Oberflächenablagerungen vornehmlich auf wenigstens einer und ganz bevorzugt auf beiden zwei äußeren Oberflächen des Tissuepapierprodukts aufweist.
Vorzugsweise umfassen die im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmacher quaternäre Ammoniumverbindungen. Bevorzugte quaternäre Ammoniumverbindungen haben die Formel: (R₁)_4-m-N⁺-[R₂]_mX^– in welcher:
m 1 bis 3 ist;
jedes R₁ eine C₁-C₆ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist;
jedes R₂ eine C₁₄-C₂₂ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X^– irgendein Weichmacher kompatibles Anion ist, geeignet für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise ist jedes R₁ eine Methyl und ist X^– ein Chlorid oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein C₁₆-C₁₈ Alkyl oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₈ Alkyl oder Alkenyl. Optional kann der R₂-Substituent abgeleitet werden von pflanzlichen Ölquellen.
Solche Strukturen umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z.B. Ditallowdimenthylammoniumchlorid, Ditallowdimethylammoniummethylsulfat, Di(hydriertes Tallow)dimethylammoniumchlorid, etc.), in welchem R₁ Methylgruppen sind, R₂ Tallowgruppen variierender Sättigungsgraden sind, und X^– ein Chlorid oder ein Methylsulfat ist.
Wie in Swern, Ed. in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964) diskutiert, ist Talg ein natürlich auftretendes Material mit einer variablen Zusammensetzung. Die Tabelle 6.13 in der oben genannten Druckschrift, die von Swern heraus gegeben wurde, gibt an, dass typischerweise 78% oder mehr der Fettsäuren von Talg 16 oder 18 Kohlenstoffatome enthalten. Typischerweise sind die Hälfte der Fettsäuren, die im Talg vorhanden sind, ungesät tigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische sowie auch natürliche "Talge" („Tallows") fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, dass in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Sättigungsgrad des Ditallow von nicht hydriert (weich) bis berührungsfreundlich (teilweise hydriert) oder vollständig hydriert (hart) zugeschnitten sein. Alle der oben beschriebenen Sättigungsgrade sollen ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Besonders bevorzugte Varianten dieser Weichmacher sind solche, welche als Mono- oder Diestervariationen dieser quaternären Ammoniumverbindungen angesehen werden, mit der Formel: (R₁)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R₃]_mX^– in welcher
Y ist -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH-;
m 1 bis 3 ist;
n 0 bis 4 ist;
jedes R₁ eine C₁-C₆ Alkylgruppe, eine Hydroxylalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist;
jedes R₃ eine C₁₃-C₂₁ Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbylgruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist; und
X^– ein weichmacherkompatibles Anion ist.
Vorzugsweise ist Y = -O-(O)C-, oder -C(O)-; m = 2; und n = 2. Jeder R₁ Substituent ist vorzugsweise ein C₁-C₃ Alkylgruppe, wobei Methyl am meisten bevorzugt wird. Vorzugsweise ist jedes R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, ganz bevorzugt ist R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, C₁₅-C₁₇ Alkyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₃ ein geradkettiges C₁₇ Alkyl. Optional kann der R₃-Substituent abgeleitet werden aus pflanzlichen Ölquellen.
Spezifische Beispiele von esterfunktionalen quaternären Ammoniumverbindungen mit den oben genannten Strukturen und geeignet für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen die allgemein bekannten Diesterdialkyldimethylammoniumsalze, wie Diesterditallowdimethylammoniumchlorid, Monoesterditallowdimethylammoniumchlorid, Diesterditallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniummethylsulfat, Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid und Mischungen davon. Diesterditallowdimethylammoniumchlorid und Diesterdi(hydriertes)tallowdimethylammoniumchlorid werden besonders bevorzugt. Diese speziellen Materialien sind im Handel erhältlich von Witco Chemical Company Inc. aus Dublin, OH, unter dem Handelsnamen "ADOGEN SDMC".
Wie oben erwähnt, ist typischerweise die Hälfte der in Talg vorhandenen Fettsäuren ungesättigt, primär in Form von Oleinsäure. Synthetische sowie auch natürliche "Talge" fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Es ist auch bekannt, dass in Abhängigkeit von den Produkt-Eigenschaftsanforderungen der Grad der Sättigungsgrad für solchen Talge zugeschnitten sein kann von nicht hydriert (weich) bis berührungsfreundlich, teilweise hydriert bis vollständig hydriert (hart). Alle oben beschriebenen Sättigungsgrade sollen ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Es ist klar, dass die Substituenten R₁, R₂ und R₃ optional wie Alkoxyl, Hydroxyl, oder verzweigt sein können. Wie oben erwähnt, ist vorzugsweise jedes R₁ ein Methyl oder Hydroxylethyl. Vorzugsweise ist jedes R₂ ein C₁₂-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₆-C₁₈ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₂ ein geradkettiges C₁₈ Alkyl oder Alkenyl. Vorzugsweise ist R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl. Vorzugsweise ist X^– ein Chlorid oder Methylsulfat. Ferner können die esterfunktionalen quaternären Ammoniumverbindungen optional bis zu etwa 10% der Mono-/langkettigen Alkyl-)Derivate enthalten, z.B.: (R₁)₂-N⁺-((CH₂)₂OH)((CH₂)₂OC(O)R₃)X^– als untergeordnete Inhaltsstoffe. Diese untergeordneten Inhaltsstoffe können als Emulgatoren wirken und in der vorliegenden Erfindung sein.
Weitere Typen geeigneter quartärer Ammoniumverbindungen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind beschrieben in US Nr. 5,543,067, veröffentlicht für Phan et al. am 06. August 1996; US Patent Nr. 5,538,595, veröffentlicht für Trokhan et al. am 23. Juli 1996; US Patent Nr. 5,510,000, veröffentlicht für Phan et al. am 23. April 1996; US Patent Nr. 5,415,737, veröffentlicht für Phan et al. am 16. Mai 1995; und europäische Patentanmeldung Nr. 0 688 901 A2, übertragen auf die Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 12. Dezember 1995.
Di-quat-Variationen der esterfunktionalen quaternären Ammoniumverbindungen können auch verwendet werden und sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Diese Verbindungen haben die Formel:
In der oben genannten Struktur ist jedes R₁ ein C₁-C₆ Alkyl oder eine Hydroxyalkylgruppe, ist R₃ eine C₁₁-C₂₁ Hydrocarbylgruppe, n ist gleich 2 bis 4 und X^– ist ein geeignetes Anion, wie ein Halid (z.B. Chlorid oder Bromid) oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist jedes R₃ ein C₁₃-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl, äußerst bevorzugt ist jedes R₃ ein geradkettiges C₁₅-C₁₇ Alkyl und/oder Alkenyl und ist R₁ ein Methyl.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass der oder die Esteranteil(e) der vorerwähnten quaternären Verbindungen ein Maß der Biodegradierbarkeit solcher Verbindungen liefern. Es ist wichtig, dass die ester funktionalen quaternären Ammoniumverbindungen, die hier verwendet werden, sich schneller biologisch abbauen als chemische Dialkyldimethylammonium-Weichmacher machen.
Die Verwendung quaternärer Ammoniuminhaltsstoffe, wie dies oben beschrieben wurde, wird äußerst effektiv herbei geführt, wenn der quaternäre Ammoniuminhaltsstoff durch einen geeigneten Plastifizierer begleitet wird. Der Ausdruck Plastifizierer, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Inhaltsstoff, der in der Lage ist, den Schmelzpunkt und die Viskosität bei einer gegebenen Temperatur eines quaternären Ammoniuminhaltsstoffes zu reduzieren. Der Plastifizierer kann während des Quaternisierungsschrittes bei der Herstellung des quaternäre Ammoniuminhaltsstoffes hinzu gegeben werden oder er kann nachfolgend auf die Quaternierung, aber vor der Aufbringung als chemischer Weichmacher hinzu gegeben werden. Der Plastifizierer ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser im Wesentlichen während der chemischen Synthese inert ist, aber als ein Viskositätsverringerer wirkt, um bei der Synthese zu helfen. Bevorzugte Plastifizierer sind nicht flüchtige Polyhydroxyverbindungen. Bevorzugte Polyhydroxyverbindungen umfassen Glycerol und Polyethylenglycole mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 2000, wobei Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von etwa 200 bis 600 besonders bevorzugt wird. Bevorzugte Fettsäuren umfassen C8–C23 lineare oder verzweigte und gesättigte oder ungesättigte Analoge, wobei Isostearinsäure am meisten bevorzugt wird.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, glauben die Anmelder, dass eine Synergie aus der Beziehung der Polyhydroxyverbindung und der Fettsäure in dem Gemisch entsteht. Obwohl die Polyhydroxyverbindung die wesentliche Funktion der Viskositätsreduktion durchführt, kann sie sehr mobil sein, nachdem sie abgelegt wurde, so dass sie sich einer der Aufgaben der vorliegenden Erfindung entzieht, das heißt, dass der abgeschiedene Weichmacher im Wesentlichen fest gelegt ist. Die Erfindung haben nun heraus gefunden, dass die Hinzugabe einer kleinen Menge der Fettsäure in der Lage ist, die Mobilität der Polyhydroxyverbindung zu unterbinden und ferner die Viskosität des Gemisches so zu reduzieren, dass die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzungen einer gegebenen quaternären Ammoniumverbindungsfraktion zunimmt.
Eine weitere Ausführungsform bevorzugter im Wesentlichen fest gelegter chemischer Weichmacher umfasst die allgemein bekannten organoreaktiven Polydimethylsiloxan-Inhaltsstoffe, einschließlich des am meisten bevorzugten aminofunktionalen Polydimethylsiloxans.
Eine am meisten bevorzugte Form des. im Wesentlichen fest liegenden Weichmachers besteht darin, das organoreaktive Silicon mit einer geeigneten quaternären Ammoniumverbindung zu kombinieren. In dieser Ausführungsform ist das organoreaktive Silicon vorzugsweise ein Amino-Polydimethylsiloxan und wird in einer Menge im Bereich von 0 bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung verwendet, wobei die bevorzugte Nutzung im Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Polysiloxans in Bezug zu dem gesamten, im Wesentlichen fest liegenden Weichmachers liegt.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Flächenmasse zwischen etwa 10 g/m² und etwa 50 g/m² und ganz bevorzugt zwischen etwa 10 g/m² und etwa 30 g/m². Es hat eine Dichte zwischen etwa 0,03 g/cm³ und etwa 0,6 g/cm³, ganz bevorzugt zwischen etwa 0,1 g/cm³ und 0,2 g/cm³.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Papiermacherfasern sowohl von Hartholz als auch Weichholz, wobei wenigstens etwa 50% der Papiermacherfasern Hartholz sind und wenigstens etwa 10% Weichholz sind. Die Hartholz- und Weichholzfasern werden äußerst bevorzugt isoliert, indem sie jeweils zu separaten Schichten gelenkt werden, wobei das Tissue eine innere Schicht und wenigstens eine äußere Schicht umfasst.
Das Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise gekreppt, das heißt, hergestellt auf einer Papiermachermaschine, welche einen Yankee-Trockner beinhaltet, auf welchem eine teilweise getrocknete Papiermacherbahn angehaftet wird und auf welcher diese getrocknet wird, und von welcher diese durch die Wirkung einer flexiblen Abstreichklinge entfernt wird.
Das Kreppen ist ein Mittel, Papier in der Maschinenrichtung mechanisch zu verdichten. Das Ergebnis ist eine Zunahme der Flächenmasse (Masse pro Einheitsfläche) sowie dramatische Veränderungen in vielen physikalischen Eigenschaften, insbesondere dann, wenn sie in Maschinenrichtung gemessen werden. Das Kreppen wird im Allgemeinen mit einer flexiblen Klinge herbei geführt, einer sogenannten Abstreichklinge, die an einem Yankee-Trockner bei Betrieb anliegt.
Ein Yankee-Trockner ist eine Trommel mit einem großen Durchmesser von im Allgemeinen 2,43 bis 6,05 m (8–20 Fuß), die so ausgebildet ist, dass sie unter Dampfdruck steht, um eine heiße Oberfläche zum Beenden des Trocknungsvorganges von Papier machenden Bahnen am Ende des Papiermacherprozesses bereit zu stellen. Die Papierbahn, welche zuerst auf einem foraminösen Formungsträger ausgebildet wird, wie beispielsweise einem Fourdrinier-Sieb, wo sie von überschüssigem Wasser befreit wird, das benötigt wurde, um den faserigen Brei zu dispergieren, allgemein auf ein Filz oder Gewebe in einem sogenannten Pressabschnitt übertragen wird, wo die Entwässerung entweder durch eine mechanische Kompaktierung des Papiers oder durch irgendein anderes Entwässerungsverfahren bzw. Durchlufttrocknung mit heißer Luft, fortgesetzt wird, bevor sie endgültig in dem halb trocknen Zustand zu der Oberfläche des Yankee-Trockner zur vollständigen Trocknung übertragen wird.
Obwohl die Eigenschaften der gekreppten Papierbahnen für die praktische Ausführung der vorliegenden Erfindung vorgezogen werden, insbesondere dann, wenn dem Kreppprozess andere Verfahren der Musterverdichtung voraus gehen, ist ein ungekrepptes Tissuepapier auch ein zufrieden stellender Ersatz und wird die prakti sche Umsetzung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines ungekreppten Tissuepapiers speziell in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Ein ungekreppten Tissuepapier, aus Ausdruck, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Tissuepapier, welches nicht kompressiv getrocknet wird, ganz bevorzugt durch Durchlufttrocknung. Die resultierenden durchgetrockneten Bahnen werden musterverdichtet, derart, dass Zonen relativ hoher Dichte in einem Gebiet hoher Fülligkeit dispergiert sind, einschließlich eines musterverdichteten Tissues, in welchem Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich sind und das Gebiet hoher Fülligkeit diskret ist.
Um ungekreppte Tissuepapierbahnen herzustellen, wird eine embryonische Bahn von dem foraminösen Formungsträger, auf welchem sie abgelegt ist, zu einem sich langsamer bewegenden Transfer-Gewebeträger mit hoher Faserabstützung übertragen. Die Bahn wird dann auf ein Trocknungsgewebe übertragen, auf welchem sie bis zum endgültigen Trocknungsgrad getrocknet wird. Solche Bahnen können einige Vorteile hinsichtlich der Oberflächenglätte im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen bieten.
Die Techniken, um ein ungekrepptes Tissue in dieser Weise herzustellen, werden im Stand der Technik gelehrt. Zum Beispiel beschreiben Wendt et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 677 612 A2, veröffentlicht am 18. Oktober 1995, ein Verfahren zum Herstellen weicher Tissueprodukte ohne Kreppen. In einem anderen Fall beschreiben Hyland et al. in der europäischen Patentanmeldung 0 617 164 A1, veröffentlicht am 28. September 1994, ein Verfahren zum Herstellen, glatter, ungekreppter, durchgetrockneter Flächengebilde.
Tissuepapierbahnen umfassen im Allgemeinen im Wesentlichen Papiermacherfasern. Geringe Mengen chemischer funktionaler Mittel, wie nassfeste oder trockenfest Binder, Retentionshilfen, grenzflächenaktive Stoffe, Größe, chemische Weichmacher, Krepp-erleichternde Zusammensetzungen sind häufig aufgenommen, diese werden aber typischerweise nur in geringen Mengen verwendet. Die Papier ma chenden Fasern, die in Tissuepapieren am häufigsten verwendet werden, sind reine chemische Holzzellstoffe.
Füllmaterialien können auch in den Tissuepapieren der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Die US Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen Nr. 08/418,990, Vinson et al., eingereicht am 07. April 1995, offenbart gefüllte Tissuepapierprodukte, die als Substrate für die vorliegende Erfindung akzeptabel sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in welchen der im Wesentlichen festigen Weichmacher eine quaternäre Ammoniumverbindung umfasst, umfassen ferner von etwa 1% bis etwa 50% einer Polyhydroxyverbindung und von etwa 0,1% bis etwa 10% einer Fettsäure, als eine. Prozentangabe des Gewichts der quaternären Ammoniumverbindung.
Polyhydroxyverbindungen, die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Mischungen davon.
Fettsäuren, die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen C6–C23 lineare, verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Analoge Die äußerst bevorzugte Form einer solchen Fettsäure ist eine Isostearinsäure.
Ein besonders bevorzugter chemischer Weichmacher enthält von etwa 0,1% bis etwa 70% einer Polysiloxanverbindung.
Polysiloxane, welche anwendbar sind für die chemischen weich machenden Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen Polymere, Oligomere, Copolymere und andere mehrfach monomere Siloxanmaterialien. Wie hier verwendet, soll der Ausdruck Polysiloxan alle solchen Polymeren, Oligomeren, Copolymeren und anderen mehrfach monomeren Materialien umfassen. Zudem kann das Polysiloxan eine geradkettige, verzweigte oder eine zyklische Struktur haben.
Bevorzugte Siloxanmaterialien umfassen solche mit monomeren Siloxaneinheiten der folgenden Struktur:
worin R₁ und R₂ für jede monomere Siloxaneinheit unabhängig ein Alkyl, Aryl, Alkenyl, Alkaryl, Aralkyl, Cycloalkyl, halogenierter Kohlenwasserstoff oder ein anderes Radikal sein kann. Jeder solcher Radikale kann substituiert oder nicht substituiert sein. R₁ und R₂ Radikale einer speziellen Monomereinheit können sich in dem korrespondierenden Funktionalitäten der nächsten anhängenden Monomereinheit unterscheiden. Zusätzlich können die Radikale entweder eine geradkettige, verzweigte oder eine zyklische Struktur haben. Die Radikale R₁ und R₂ können zusätzlich oder unabhängig andere Silicon-Funktionalitäten haben, wie, aber nicht beschränkt darauf, Siloxane, Polysiloxane und Polysilane. Die Radikale R₁ und R₁ können auch eine von einer Vielfalt von organischen Funktionalitäten enthalten, einschließlich zum Beispiel Alkohol-, Carboxylsäure- und Amin-Funktionalitäten.
Reaktive, organofunktionale Silikone, insbesondere aminofunktionale Silikone werden für die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt.
Bevorzugte Polysiloxane umfassen geradkettige Organopolysiloxanmaterialien der folgenden allgemeinen Formel:
in welcher jedes R₁–R₉ Radikal unabhängig voneinander ein C₁-C₁₀ nicht substituiertes Alkyl- oder Arylradikal sein kann und R₁₀ ein substituiertes C₁-C₁₀ Alkyl- oder Arylradikal ist. Vorzugsweise ist jedes R₁–R₉ Radikal unabhängig voneinander eine C₁-C₄ nicht substituierte Alkylgruppe. Die Fachleute des Standes der Technik werden erkennen, dass es kein Unterschied gibt, ob zum Beispiel R₉ oder R₁₀ das substituierte Radikal ist. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von b zu (a + b) zwischen 0 und etwa 20%, ganz bevorzugt zwischen 0 und etwa 10% und äußerst bevorzugt zwischen etwa 1% und etwa 5%.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind R₁–R₉ Methylgruppen und ist R₁₀ eine substituierte oder nicht substituierte Alkyl-, Aryl- oder Alkenylgruppe. Solche Materialien sollen hier allgemein beschrieben werden als Polydimethylsiloxan, welches eine spezielle Funktionalität hat, die in diesem speziellen Fall geeignet sein kann. Beispielhafte polydimethyle Siloxane umfassen zum Beispiel Polydimethylsiloxan, Polydimethylsiloxan mit einem Alkyl-Kohlenwasserstoff-R₁₀-Radikal und Polydimethylsiloxan mit ein oder mehreren Amino-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Ether-, Polyether-, Aldehyd-, Keton-, Amid-, Ester-, Diol- und/oder andere R₁₀-Funktionalitäten, einschließlich Alkyl- und Alkenylanaloge solcher Funktionalitäten. Zum Beispiel könnte eine aminofunktionelle Alkylgruppe, wie R₁₀, ein aminofunktionelles oder ein aminoalkylfunktionelles Polydimethylsiloxan sein. Die beispielhafte Auflistung dieser funktionellen Polydimethylsiloxane soll damit keine anderen, nicht speziell aufgelisteten ausschließen.
Die Viskosität von für diese Erfindung nützlichen Polysiloxanen kann so weit variieren, wie die Viskosität der Polysiloxane im Allgemeinen variieren kann, solange das Polysiloxan fließfähig ist oder zur Aufbringung auf das Tissuepapier fließfähig gemacht werden kann. Dies umfasst, ist aber nicht beschränkt darauf, eine Viskosität von wenigstens 0,000025 m²/s (25 Centistokes) bis etwa 20 m²/s (20.000.000 Centistokes) oder sogar höher. Polysiloxane mit hoher Viskosität, welcher selbst nicht fließfähig sind, können wirksam auf den Tissuepapierbahnen durch solche Verfahren abgeschieden werden, wie zum Beispiel Emulgieren des Polysiloxans in einem grenzflächenaktiven Stoff oder Bereitstellen des Polysiloxans in einer Lösung mit Hilfe eines Lösungsmittels, wie Hexan, das hier nur zu beispielhaften Zwecken angegeben ist. Spezielle Verfahren zum Ausbringen von Polysiloxanen auf Tissuepapierbahnen werden unten. in größerem Detail diskutiert.
Obwohl nicht durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass sich die taktil günstige Wirksamkeit eine Beziehung zu dem mittleren Molekulargewicht hat und dass die Viskosität auch eine Beziehung zu dem mittleren Molekulargewicht hat. Demgemäß wird die Viskosität hier, wegen der Schwierigkeit einer direkten Messung des Molekulargewichts, als der offensichtliche Betriebsparameter im Hinblick auf die Verleihung von Weichheit auf das Tissuepapierprodukt verwendet.
Druckschriften, welche Polysiloxane offenbaren, umfassen US Nr. 2,826,551, veröffentlicht für Geen am 11. März 1958; US Patent Nr. 3,964,500, veröffentlicht für Drakoff am 22. Juni 1976; US Patent Nr. 4,364,837, veröffentlicht für Pader am 21. Dezember 1982; US Patent Nr. 5,059,282, veröffentlicht für Ampulski; US Patent Nr. 5,529,665, veröffentlicht für Kaun am 25. Juni 1996; US Patent 5,552,020, veröffentlicht für Smithe et al. am 03. September 1996 und das britische Patent 849,433, veröffentlicht am 28. September 1960 im Namen von Wooston. Alle diese Patente sind hier durch Bezugnahme mit aufgenommen. Die Silicone Compounds, Seiten 181–217, vertrieben durch Petrach Systems, Inc., enthalten eine extensive Auflistung und Beschreibung von Polysiloxanen im Allgemeinen.
Die 1–4 werden als eine Hilfe zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung bereit gestellt.
1 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer Druckanordnung, welche das bevorzugte Verfahren zum Bilden der einheitlichen Oberflächenablagerungen eines im wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmachers der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 1 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf einer Oberfläche des Tissuepapierprodukts durch ein Offset-Druckverfahren auf.
In 1 ist einflüssiger chemischer Weichmacher 6, vorzugsweise durch nicht gezeigte Mittel erhitzt, in Wanne 5 enthalten, derart, dass ein drehender Gravurzylinder 4, der vorzugsweise auch durch nicht gezeigte Mittel beheizt ist, teilweise in den flüssigen chemischen Weichmacher 6 eingetaucht ist. Der Gravurzylinder 4 hat eine Mehrzahl von ausgenommenen Bereichen, welche im Wesentlichen inhaltsleer sind, wenn sie in die Wanne 5 eintreten, sich aber mit dem chemischen Weichmacher 6 füllen, wenn der Gravurzylinder 4 teilweise in das Fluid in der Wanne 5 während der Zylinderdrehung eingetaucht wird. Der Gravurzylinder 4 und sein Muster der ausgenommenen Bereiche sind nachfolgend in 5 dargestellt, so dass eine detaillierte Beschreibung zurück gestellt wird, bis Bezug auf diese Figur genommen wird.
Noch mit Bezug auf 1 wird überschüssiger chemischer Weichmacher 6, der aus der Wanne 5 ausgenommen wurde, aber nicht in den ausgenommenen Bereichen gehalten wird, durch eine flexible Abstreichklinge 7 entfernt, welche den Gravurzylinder 4 auf seiner äußeren Oberfläche berührt, aber nicht in der Lage ist, sich in die ausgenommenen Bereiche signifikant hinein zu biegen. So sitzt der restliche chemische Weichmacher auf dem Gravurzylinder 4 meistens ausschließlich in den ausgenommenen Bereichen des Gravurzylinders 4. Der restliche chemische Weichmacher wird in Form von einheitlichen diskreten Ablagerungen an einen Applikatorzylinder 3 übertragen. Der Applikatorzylinder 3 kann eine beliebige Vielzahl von Oberflächenbeschichtungen haben, voraus gesetzt, sie erfüllen den Zweck des Verfahrens. Am üblichsten wird der Zylinder eine Metallbeschichtung haben. Der Gravurzylinder 4 und der Applikatorzylinder 3 werden normalerweise mit gegenseitiger Beeinflussung arbeiten, da ein Frachtdruck die Extraktion des flüssigen chemischen Weichmachers aus den ausgenommenen Bereichen des Gravurzylinders 4 unterstützen wird, wenn sie nacheinander durch den Bereich 8 hindurch gehen, der durch den gegenseitigen Einflussbereich des Gravurzylinders 4 und des Applikatorzylinders 3 gebildet wird. Ein Einflussbereich oder ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Zylinderoberflächen im Bereich 8 wird üblicherweise bevorzugt, es kommt aber in Betracht, dass bestimmte Kombinationen von Größe und Form der ausgenommenen Bereiche und der Fluideigenschaften des chemischen Weichmachers eine zufriedenstellende Übertragung bloß dadurch erlauben könnte, dass die zwei Zylinder in enger Nähe aneinander vorbei gehen. Der im Bereich 8 aus dem Gravurzylinder 4 an den Applikatorzylinder 3 extrahierte chemische Weichmacher nimmt die Form von Oberflächenablagerungen an, die in ihrer Größe und in ihrem Abstand dem Muster der ausgenommenen Bereiche des Gravurzylinders 4 entsprechen. Die Ablagerungen des chemischen Weichmachers auf dem Applikatorzylinder 3 übertragen sich eine Tissuepapierbahn 1, welche in Richtung des Bereichs 9 gelenkt wird, einem Bereich, der durch den Punkt definiert wird, an welchem der Applikatorzylinder 3, die Tissuepapierbahn 1 und ein Presszylinder 2 nahe zueinander angeordnet sind. Der Presszylinder 2 kann irgendeine aus einer Vielzahl von Oberflächenbeschichtungen haben, voraus gesetzt, dass sie den Zweck des Verfahrens erfüllen. Am üblichsten wird der Zylinder mit einer komprimierbaren Beschichtung überdeckt sein, wie beispielsweisen einen elastomeren polymer, wie einem natürlichen oder synthetischen Gummi. Der Presszylinder 2 und der Applikatorzylinder 3 werden normalerweise ohne gegenseitige Beeinflussung arbeiten. Es ist nur notwendig, dass die Zylinder ausreichend eng an einander vorbei gehen, derart, dass, wenn die Tissuebahn in dem Bereich 9 vorhanden ist, die Tissuebahn mit den erhabenen Ablagerungen des chemischen Weichmachers auf dem Applikatorzylinder 3 ausreichend in Kontakt kommt, um diese zu veranlassen, wenigstens teilweise von dem Applikatorzylinder 3 auf die Tissuebahn 1 übertragen zu werden. Da der Frachtdruck zwischen dem Applikatorzylinder 3 und dem Presszylinder dazu neigen wird, die Tissuebahn 1 zu komprimieren, sollten übermäßig kleine Lücken zwischen den zwei Zylindern vermieden werden, um die Dicke oder die Fülligkeit der Tissuebahn 1 zu bewahren. Ein Einflussbereich oder tatsächlicher Kontakt zwischen den Zylinderoberflächen (durch die Tissuepapierbahn 1 hindurch) im Bereich 9, ist üblicherweise nicht notwendig, es kommt aber in Betracht, dass bestimmte Kombinationen von Mustern und Fluideigenschaften des chemischen Weichmachers erfordern könnten, dass die zwei Zylinder in Kontakt miteinander betrieben werden. Die Tissuepapierbahn 1 verlässt den Bereich 9 mit einheitlichen Oberflächenablagerungen von im Wesentlichen fest Oberflächenablagerungen von im Wesentlichen fest liegendem Weichmacher gemäß dem Muster des Gravurzylinders 4 enthaltenen Seite 11.
2 ist eine hervor gehobene Seitenansicht einer Druckanordnung, welche ein anderes Verfahren zum Bilden der einheitlichen Oberflächenablagerungen eines im Wesentlichen fest liegendem chemischen Weichmachers der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 2 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf eine Oberfläche des Tissuepapierprodukts durch ein Direktdruckverfahren auf.
In 2 ist einer Wanne 14 ein flüssiger Weichmacher 15, vorzugsweise durch nicht gezeigte Mittel erhitzt, enthalten, derart, dass ein drehender Gravurzylinder 13, der vorzugsweise auch durch nicht gezeigte Mittel beheizt ist, teilweise in den flüssigen Weichmacher 15 eingetaucht ist. Der Gravurzylinder 13 hat eine Mehrzahl von ausgenommenen Bereichen, welche im Wesentlichen inhaltsfrei sind, wenn sie in die Wanne 14 eintreten, sich aber mit dem Weichmacher 15 füllen, während sie in der Wanne 14 eingetaucht sind, wenn der Gravurzylinder 13 bei seiner Drehung teilweise eintaucht. Der Gravurzylinder 13 und sein Muster von ausgenommenen Bereichen sind hiernach in 4 dargestellt, so dass eine detaillierte Beschreibung aufgeschoben wird, bis Bezug auf diese Figur genommen wird.
Mit Bezug wieder auf 2 wird überschüssiger chemischer Weichmacher 15, der aus der Wanne 14 aufgenommen wird, aber nicht in den ausgenommenen Bereichen gehalten wird, durch eine flexible Abstreichklinge 16 entfernt, welche den Gravurzylinder 13 auf seiner äußeren Oberfläche berührt, aber nicht in der Lage ist, sich signifikant in die ausgenommenen Bereich hinein zu biegen. Auf diese Weise sitzt der restliche chemische Weichmacher auf dem Gravurzylinder 13 so gut wie ausschließlich in den ausgenommenen Bereichen des Gravurzylinders 13. Der restliche chemische Weichmacher wird in Form von einheitlichen diskreten Ablagerungen auf eine Tissuepapierbahn 1 übertragen, welche in Richtung des Bereichs 17 gelenkt wird. Die Übertragung erfolgt, weil die Tissuebahn 1 in die Nähe des chemischen Weichmachers in den ausgenommenen Bereichen gebracht wird, und zwar aufgrund der Druckausübung des Druckzylinders 12 in Bezug auf den Gravurzylinder 13 in dem Bereich 17. Der Druckzylinder kann eine von einer Vielzahl von Oberflächenbeschichtungen haben, voraus gesetzt, sie erfüllen den Zweck des Verfahrens. Ganz üblich wird der Zylinder mit einer komprimierbaren Beschichtung überdeckt, wie beispielsweise einem elastomeren Polymer, wie einem natürlichen oder synthetischen Gummi. Der Gravurzylinder 13 und der Druckzylinder 12 arbeiten normalerweise mit einer gegenseitigen Beeinflussung, das heißt, stehen über die Tissuepapierbahn 1 in Kontakt miteinander, da das Vorhandensein eines Lastdruckes das Aufdrücken des flüssigen chemischen Weichmachers aus den ausgenommenen Bereichen des Gravurzylinders 13 unterstützen wird, wenn sie nacheinander durch den Bereich 17 hindurch gehen, der unter der Beeinflussung des Gravurzylinders 13, der Tissuepapierbahn 1 und dem Druckzylinder 12 gebildet ist. Eine Beeinflussung bzw. ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Zylinderoberflächen, die durch die Tissuepapierbahn 1 im Bereich 17 hindurch übertragen wird, wird üblicherweise vorgezogen, es kommt aber auch in Betracht, dass bestimmte Kombinationen in Größe und Form der ausgenommenen Bereiche und die Fluideigenschaften des chemischen Weichmachers eine zufriedenstellende Übertragung bereits dadurch erlauben, dass sie zwei Zylinder haben und eine eingezwängte Tissuebahn in enger Nähe hindurch geht. Die Tissuepapierbahn 1 verlässt den Bereich 17 mit einer Seite 18, die einheitliche diskrete Oberflächenablagerungen von im Wesentlichen fest liegendem Weichmacher entsprechend dem Muster des Gravurzylinders 14 enthält.
3 ist ein hervor gehobene Seitenansichteiner Druckanordnung, welche ein weiteres anderes Verfahren zum Ausbilden der einheitlichen Oberflächenablagerungen des im Wesentlichen fest liegenden chemischen Weichmachers der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 3 dargestellte Verfahren bringt den Weichmacher auf beiden Oberflächen des Tissuepapierprodukts durch ein Offset-Druckverfahren an.
In 3 ist in Wannen 27 der flüssige chemische Weichmacher 26, vorzugsweise durch nicht gezeigte Mittel erhitzt, enthalten, derart, dass die drehenden Gravurzy linder 25, auch vorzugsweise durch nicht gezeigte Mittel beheizt, teilweise in den chemischen Weichmacher 26 eingetaucht sind. Die Gravurzylinder 25 haben eine Mehrzahl von ausgenommenen Bereichen, welche im Wesentlichen inhaltsleer sind, wenn sie in ihre jeweilige Wanne 27 eintreten, sich aber mit chemischen Weichmacher 26 füllen, während sie in den Wannen 27 eingetaucht sind, wenn die Gravurzylinder in der ihrer Drehung teilweise in diese eingetaucht werden. Die Gravurzylinder 25 und ihr Muster von ausgenommenen Bereichen sind nachfolgend in 4 dargestellt, so dass eine detaillierte Beschreibung verschoben wird, bis sie mit Bezug auf diese Figur gegeben wird. Die Gravurzylinder 25 in 3 haben gewöhnlich eine ähnliche Gestaltung, sie können auch wahlfrei variiert werden, insbesondere im Hinblick auf das Muster der ausgenommenen Bereiche. Unterschiede können verwendet werden, um die Eigenschaften des Produkts seitenweise zu gestalten.
Noch mit Bezug auf 3 wird überschüssiger chemischer Weichmacher 26, der aus den Wannen 27 aufgenommen wird, aber nicht in den ausgenommenen Bereichen gehalten wird, durch flexible Abstreichklingen 28 entfernt, welche die Gravurzylinder 25 auf ihren äußeren Oberflächen berühren, aber nicht in der Lage sind, sich signifikant in die ausgenommen Bereiche hinein zu biegen. So bleibt der restliche Weichmacher auf dem Gravurzylinder 25 fast ausschließlich in den ausgenommenen Bereichen des Gravurzylinders 25 sitzen. Dieser restliche chemische Weichmacher wird in Form einheitlicher diskreter Ablagerungen auf Applikatorzylinder 23 übertragen. Die Applikatorzylinder 23 können eine von einer Vielzahl von Oberflächenbeschichtungen haben, voraus gesetzt, dass diese den Zweck des Verfahrens erfüllt. Ganz gewöhnlich wird der Zylinder mit komprimierbaren Beschichtungen überdeckt sein, wie beispielsweise mit einem elastomeren Polymer, wie einem natürlichen oder synthetischen Gummi. Gewöhnlich werden die Zylinder 23 in ihrer Natur ähnlich sein, sie können sich aber auch unterscheiden, um unterschiedliche Eigenschaften des Produkts seitenweise zu erzeugen. Jedes Paar Gravurzylinder 25 mit den jeweiligen Applikatorzylindern 23 arbeitet normalerweise mit einer gegenseitigen Beeinflussung, da sie Vorhandensein eines Lastdruckes zwischen den Zylinderpaaren zu einem Ausdrücken des flüssigen chemischen Weichmachers aus den ausgenommen Bereichen der Gravurzylinder 25 unterstützen wird, wenn diese nacheinander durch die jeweiligen Beeinflussungsbereiche 24 hindurchgehen, die durch den Einflussbereich der Gravurzylinder 25 mit ihren jeweiligen Applikatorzylinders 23 gebildet werden. Beeinflussung bzw. ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Zylinderoberflächen in einer oder in beiden Der Bereiche 24 wird üblicherweise bevorzugt, es kommt aber auch in Betracht, das bestimmte Kombinationen von Größe und Form der ausgenommenen Bereiche und der Fluideigenschaften des chemischen Weichmachers eine zufriedenstellende Übertragung bereits damit zulassen können, dass das eine oder mehrere der Zylinderpaare in enger Nähe vorliegen. Der chemische Weichmacher, der in den Bereichen 24 aus den Gravurzylindern 25 an die Applikatorzylinder 23 extrahiert wird, nimmt die Form von Oberflächenablagerungen an, die in Größe und Abstand dem Muster der ausgenommenen Bereiche der Gravurzylinder 25 entspricht. Die Ablagerungen des chemischen Weichmachers auf den Applikatorzylindern 23 überträgt sich auf die Tissuepapierbahn 1, welche in Richtung des Bereichs 22 gelenkt wird, wenn die Ablagerungen des chemischen Weichmachers durch den Bereich 23 hindurch gelangen. Der Bereich 22 wird durch die Applikatorzylinder 23 an ihrem nächst liegenden Punkt zu der zwischen den Applikatorzylindern 23 hindurch gehenden Tissuepapierbahn 1 gebildet. Die Applikatorzylinder 23 arbeiten normalerweise ohne gegenseitige Beeinflussung, das heißt, Berührung. Voraus gesetzt, dass die Zylinder ausreichend nahe aneinander vorbei gehen, derart, dass, wenn die Tissuebahn in dem Bereich 22 vorhanden ist, diese mit den chemischen Weichmacherablagerungen auf jeder der Applikatorzylinder 23 ausreichend in Kontakt kommt, dass die Ablagerungen wenigstens teilweise von den Applikatorzylindern 23 zur Tissuebahn 1 übertragen werden. Da der Lastdruck zwischen den Applikatorzylindern 23 dazu führen wird, dass die Tissuebahn 1 komprimiert wird, sollten übermäßige kleine Lücken zwischen den zwei Zylindern vermieden werden, um die Dicke oder die Fülligkeit der Tissuebahn 1 zu bewahren. Eine gegenseitige Beeinflussung bzw. ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Zylinderoberflächen (durch die Tissuebahn 1 hindurch) ist üblicherweise nicht notwendig, es wird aber in Betracht gezogen, dass bestimmte Kombinationen von Mustern und Fluideigenschaften des chemischen Weichma chers erfordern könnten, dass die zwei Zylinder miteinander in Kontakt betrieben werden, der durch die Tissuebahn 1 hindurch übertragen wird. Die Tissuepapierbahn 1 verlässt den Bereich 22 mit beiden Seiten 29, welche einheitliche diskrete Oberflächenablagerungen von im Wesentlichen fest liegendem Weichmacher gemäß dem Muster der Gravurzylinder 25 aufweist.
4 ist eine schematische Darstellung, welche das Detail der ausgenommenen Bereiche für die Verwendung an Druckzylindern darstellt, die in den 1, 2 und 3 gezeigt sind, das heißt, den Gravurzylinder 4 aus 1, den Gravurzylinder 13 aus 2 und den Gravurzylindern 25 aus 3.
In Bezug auf 4 besitzt der Gravurzylinder 31 eine Mehrzahl von ausgenommenen Bereichen, die manchmal als Zellen bezeichnet werden. Die ausgenommenen Bereiche 33 bestehen aus einer ansonsten glatten zylindrischen Oberfläche 32.
Der Zylinder 31 kann eine Vielzahl von Materialien umfassen. Im Allgemeinen wird dieser relativ nicht komprimierbar sein, wie beispielsweise eine Metall- oder Keramikrolle, elastomere Rollenbeschichtungen sind aber auch möglich.
Äußerst bevorzugt ist die Oberfläche des Zylinders 31 keramisch, wie beispielsweise ein Aluminiumoxid. Dies erlaubt die Erzeugung der Mehrzahl von ausgenommenen Bereichen durch Eingravieren derselben, indem ein intensiver Laserstrahl an die Oberfläche gelenkt wird, wie dies in der Druckverfahrenindustrie bekannt ist.
Ein anderen Mittel zum Erzeugen ausgenommener Bereiche auf dem Zylinder 31 besteht darin, diese unter Verwendung einer elektronisch gesteuerten Oszillation mit einem Schneidewerkzeug, das ein Diamantspitze aufweist, elektromechanisch zu gravieren. Wenn dieses Verfahren ausgewählt wird, ist es sehr bequem, die Oberfläche der Rolle mit Kupfer zu versehen, bis diese graviert wird und dann mit einem dünnen Chrom-Finish zu plattieren, um die weiche Kupferschicht zu schützen.
Ein weiteres Mittel zum Erzeugen der ausgenommenen Bereiche auf dem Zylinder 31 besteht darin, diese chemisch zu ätzen, indem eine unbeständige Rollenoberfläche verwendet wird, die durch eine chemisch resistente Maske geschützt ist, welche auf der Rollenoberfläche angebracht ist, um ein Ätzen den Bereichen zu verhindern, die nicht zu ausgenommenen Bereichen 33 werden sollen. Wenn dieses Verfahren ausgewählt wird, ist es wieder höchst angenehm, die Oberfläche der Rolle mit Kupfer zu versehen, bis diese geätzt ist, und dann einen dünnen Chrom-Finish zu plattieren, um die weiche Kupferschicht zu schützen.
Schließlich besteht ein weiteres Mittel zum Erzeugen der ausgenommenen Bereiche auf dem Zylinder 31 darin, diesen mechanisch zu gravieren, indem ein gerändeltes Schneidewerkzeug verwendet wird. Dieses Verfahren gestattet die breiteste Vielfalt von Materialien zur Konstruktion für den Zylinder, leidet aber an einer nur geringen möglichen Variation der erzielbaren Muster.
Der Trennungsabstand 34 der ausgenommenen Zellen 33 auf der zylindrischen Oberfläche 32 liegt im Bereich von fünf ausgenommenen Bereichen pro Inch bis 100 ausgenommene Bereiche pro Inch. Die Geometrie jeder ausgenommenen Zelle ist hemisphärisch.
4A liefert ein weiteres Detail der ausgenommenen Bereiche, das für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt wird, indem einer der ausgenommenen Bereiche in einer Schnittansicht dargestellt wird. In 4A enthält eine Gravurzylinderoberfläche 42 einen hemisphärisch ausgenommenen Bereich mit einem Durchmesser im Bereich von 130 Micron bis 410 Micron.
Es ist klar, dass Holzzellstoff in all seinen Varietäten normalerweise die Tissuepapiere umfasst, die in dieser Erfindung nützlich sind. Jedoch können andere zellulosehaltige faserige Zellstoffe, wie Baumwolllinter, Bagasse, Rayon, etc. verwendet werden und wird keiner ausgeschlossen. Holzzellstoffe, die hier nützlich sind, um fassen chemische Zellstoffe, wie Sulfit und Sulfat (manchmal Kraft genannt)Zellstoffe sowie mechanische Zellstoffe einschließlich zum Beispiel gemahlenes Holz, thermomechanischer Zellstoff (TMP) und chemothermomechanischer Zellstoff (CTMP). Zellstoffe, die sowohl von Laubbäumen als auch von Nadelbäumen abgeleitet werden, können verwendet werden.
Sowohl Hartholzzellstoffe als auch Weichholzzellstoffe sowie Kombinationen dieser zwei können als Papier machende Fasern für das Tissuepapier der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Ausdruck "Hartholz-Zellstoffe", wie hier verwendet, bezieht sich auf einen faserigen Zellstoff, der von der Holzsubstanz von Laubbäumen (Angiospermen) abgeleitet wird, während "Weichholz-Zellstoffe", faserige Zellstoffe sind, die von der holzigen Substanz koniferer Bäume (Gymnospermen) abgeleitet werden. Mischungen von Hartholz-Kraft-Zellstoffen, insbesondere Eukalyptus und nördliche Weichholz-Kraft-(NSK)Zellstoffe sind besonders geeignet für die Herstellung von Tissuebahnen der vorliegenden Erfindung. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung von geschichteten Tissuebahnen, wobei, äußerst bevorzugt, Hartholzzellstoffe, wie Eukalyptus, für ein oder mehrere äußere Schichten verwendet werden und wobei nördliche Weichholz-Kraft-Zellstoffe für ein oder mehreren inneren Schichten verwendet werden. Auch anwendbar für die vorliegende Erfindung sind Fasern, die aus wieder aufbereitetem Papier abgeleitet werden, welches einige oder alle der obigen Kategorien von Fasern enthalten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche mehrere Papier machende Stoffe verwendet, besteht der Zellstoff, der die Papier machenden Fasern enthält, die von dem partikulären Füllstoff berührt werden, vornehmlich aus Hartholz, vorzugsweise in einem Gehalt von wenigstens etwa 80% Hartholz.
Optionale chemische Additive
Weitere Materialien können dem wässerigen Papier machenden Stoff bzw. der embryonischen Bahn hinzu gegeben werden, um dem Produkt andere Eigenschaften zu verleihen oder um den Papier machenden Prozess zu verbessern, solange sie mit der Chemie der weich machenden Zusammensetzung kompatibel sind, und die Weichheit oder den Festigkeitscharakter der vorliegenden Erfindung nicht signifikant und nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien sind ausdrücklich enthalten, ihr Einschluss ist jedoch nicht abschließend erwähnt. Weitere Materialien können ebenfalls enthalten sein, solange sie die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht stören oder diesen entgegen wirken.
Es ist üblich, dem Papier machenden Prozess eine Spezies hinzu zu geben, welche eine kationische Ladung erzeugt, um das Zeta-Potential des wässerigen Papier machenden Stoffes zu kontrollieren, wenn dieser dem Papier machenden Prozess zugeführt wird. Diese Materialien werden verwendet, weil die meisten der Feststoffe in der Natur negative Oberflächenladungen haben, einschließlich der Oberflächen von Zellulosefasern und Feinstoffen und den meisten anorganischen Füllstoffen. Eine traditionell verwendete kationische Ladung erzeugende Spezies ist Alaun. In jüngster Zeit wird die Ladung im Stand der Technik durch Verwendung von kationischen synthetischen Polymeren mit relativ geringem Molekulargewicht erzeugt, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als etwa 500.000 und ganz bevorzugt nicht mehr als etwa 200.000 oder sogar etwa 100.000. Die Ladungsdichten solcher kationischer synthetischer Polymere mit geringem Molekulargewicht sind relativ hoch. Diese Ladungsdichten liegen im Bereich von etwa 4 bis etwa 8 Äquivalenten von kationischem Stickstoff pro Kilogramm Polymer. Ein Beispielmaterial ist Cypro 514^®, ein Produkt von Cytec, Inc. aus Stamford, CT. Die Verwendung solche Materialien liegt ausdrücklich innerhalb der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung.
Die Verwendung von stark anionisch geladenen Mikroteilchen mit hohem Oberflächenbereich für die Zwecke einer Verbesserung der Formation, Drainage, Festigkeit und Retention wird im Stand der Technik gelehrt. Siehe z.B. US Patent 5,221,435, veröffentlicht für Smith am 22. Juni 1993. Übliche Materialien für diesen Zweck sind ein Silicakolloid oder Bentonitton. Der Einbau solcher Materialien ist ausdrücklich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
Falls eine dauerhafte Nassfestigkeit erwünscht ist, umfasst die Gruppe von Chemikalien: Polyamidepichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadien ungelöster Polyvinylalkohol; Ureaformaldehyd; Polyethylenimin; Chitosanpolymere und Mischungen davon können dem Papier machenden Stoff oder der embryonischen Bahn hinzu gegeben werden. bevorzugte Harze sind kationische naßfeste Harze, wie Polyamid-Epichlorhydrinharze. Geeignete Typen solcher Harze sind beschrieben in US Patent Nrn. 3,700,623, veröffentlicht am 24. Oktober 1972 und 3,772,076, veröffentlicht am 13. November 1973, beide für Keim. Eine im Handel erhältlich Quelle nützlicher Polyamid-Epichlorhydrinharze ist Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware, welche ein solches Harz unter der Marke Kymene 557H^® vermarktet.
Viele Papierprodukte müssen eine begrenzte Festigkeit haben, wenn sie nass sind, weil das Bedürfnis besteht, diese durch Toiletten in Abwasser- oder Klärsysteme zu entsorgen. Falls diesen Produkten eine Nassfestigkeit verliehen wird, wird eine flüchtige Nassfestigkeit, gekennzeichnet durch einen Abbau eines Teils oder der Gesamtheit der anfänglichen Festigkeit beim Stehen in Wasser bevorzugt. Falls eine flüchtige Nassfestigkeit erwünscht ist, können die Bindermaterialien aus der Gruppe bestehend aus Dialdehydstärke oder anderen Harzen mit Aldehydfunktionalität ausgewählt werden, wie Co-Bond 1000, angeboten von National Starch and Chemical Company aus Scarborough, ME; Parez 750^®, angeboten durch Cytec aus Stamford, CT; und das Harz, das beschrieben ist in US Patent Nr. 4,981,557, veröffentlicht am 01. Januar 1991 für Bjorkquist.
Falls eine verbesserte Absorptionsfähigkeit benötigt wird, können grenzflächenaktive Stoffe verwendet werden, um die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung zu behandeln. Der Anteil eines grenzflächenaktiven Stoffes, falls verwendet, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, basierend auf dem trockenen Fasergewicht der Tissuebahn. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische grenzflächenaktive Stoffe enthalten lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispielhafte nicht ionische grenzflächenaktive Stoffe enthalten Alkylglycoside, einschließlich Alkylglycosidester, wie Crodesta SL-40^®, welches erhältlich ist von Croda, Inc. (New York., NY); Alkylglycosidether, wie beschrieben in US Patent 4,011,389, veröffentlicht für W. K. Langdon et al. am 08. März 1977 und alkylpolyethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, erhältlich von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) und IGEPAL RC-520^®, erhältlich von Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, NJ).
Obwohl der Kern der vorliegenden Erfindung im Vorhandensein einer Weichmachermittel-Zusammensetzung zu sehen ist, die in Form von einheitlichen und diskreten Ablagerungen auf der Oberfläche der Tissuepapierbahn abgeschieden wird, umfasst die Erfindung ausdrücklich auch Variationen, in welchen chemisch weich machende Mittel als ein Teil des Papier machenden Prozesses hinzu gegeben werden. Akzeptable chemische Weichmacher umfassen die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze, wie Ditallowdimethylammoniumchlorid, Ditallowdimethylammoniummethylsulfat, Di(hydriertes) tallowdimethylammoniumchlorid, Di(hydriertes)Ditallowdimethylammoniummethylsulfat bevorzugt wird. Dieses spezielle Material ist im Handel erhältlich von Witco Chemical Company Inc. aus Dublin, OH, als Varisoft 137^®. Biologisch abbaubare Mono- und Diestervariationen der quartärnären Ammoniumverbindungen können auch verwendet werden und liegen im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Die obigen Auflistung optionaler chemischer Additive sollen nur von beispielhafter Natur sein und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken.
Die Tissuepapierbahnen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, haben eine Flächenmasse von zwischen 10 g/m² und etwa 100 g/m². In seiner bevorzugten Ausführungsform hat das gefüllte, ungekreppte Tissuepapier, das durch die vorliegende Erfindung hergestellt wird, eine Flächenmasse zwischen etwa 10 g/m² und etwa 50 g/m² und, ganz bevorzugt, zwischen etwa 10 g/m² und etwa 30 g/m². Ungekreppte Tissuepapierbahnen, die durch die vorliegende Erfindung präpariert werden, besitzen eine Dichte von etwa 0,060 g/cm³ oder weniger. In ihrer bevorzugten Ausführungsform hat das gefüllte ungekreppte Tissuepapier der vorliegenden Erfindung eine Dichte zwischen etwa 0,03 g/cm³ und etwa 0,6 g/cm³ und, äußerst bevorzugt, zwischen etwa 0,05 g/cm³ und 0,2 g/cm³.
Die vorliegende Erfindung ist ferner anwendbar auf die Produktion von mehrschichtigen Tissuepapierbahnen. Mehrschichtige Tissuestrukturen und Verfahren zum Bilden mehrschichtiger Tissuestrukturen sind beschrieben im US Patent 3,994,771, Morgan, Jr. et al., veröffentlicht am 30. November 1976, US Patent Nr. 4,300,981, Carstens, veröffentlicht am 17. November 1981, US Patent Nr. 4,166,001, Dunning et al., veröffentlicht am 28. August 1979 und in der europäischen Patentoffenlegung Nr. 0 613 979 A1, Edwards et al., veröffentlicht am 07. September 1994. Die Schichten umfassen vorzugsweise unterschiedliche Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, so wie sie bei der Herstellung eines mehrschichtigen Tissuepapiers verwendet werden. Mehrschichtige Tissuepapierbahnen, die aus der vorliegenden Erfindung entstehen, umfassen wenigstens zwei übereinander liegende Schichten, eine innere Schicht und wenigstens eine äußere Schicht, die mit der inneren Schicht kontinuierlich ist. Vorzugsweise umfassen die mehrschichtigen Tissuepapiere drei übereinander gelagerte Schichten, eine innere oder zentrale Schicht und zwei äußere Schichten, wobei die innere Schicht zwischen den zwei äußeren Schichten liegt. Die zwei äußeren Schichten umfassen vorzugsweise einen primären Filamentbestandteil aus relativ kurzen Papiermacherfasern mit einer mittleren Faserlänge zwischen etwa 0,5 und etwa 1,5 mm, vorzugsweise weniger als etwa 1,0 mm. Diese kurzen Papiermacherfasern umfassen typischerweise Hartholzfasern, vorzugsweise Hartholz-Kraft-Fasern und äußerst bevorzugt abgeleitet von Eukalyptus. Die innere Schicht umfasst vorzugsweise einen primären Filamentbestandteil aus relativ langen Papier machenden Fasern mit einer mittleren Faserlänge von we nigstens etwa 2,0 mm. Diese langen Papier machenden Fasern sind typischerweise Weichholzfasern, vorzugsweise nördliche Weichholz-Kraft-Fasern. Vorzugsweise ist der Hauptteil des partikulären Füllstoffes der vorliegenden Erfindung in wenigstens einer der äußeren Schichten der mehrschichtigen Tissuepapierbahn der vorliegenden Erfindung enthalten. Ganz bevorzugt ist der Hauptteil des partikulären Füllstoffes der vorliegenden Erfindung sowohl in beiden äußeren Schichten enthalten.
Die Tissuepapierprodukte, die aus einschichtigen oder mehrschichtigen Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung herstellt sind, können einlagige Tissueprodukte oder mehrlagige Tissueprodukte sein.
In der typischen Praxis der vorliegenden Erfindung wird ein Zellstoff mit geringer Konsistenz in einem unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten bereit gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Abgeben einer dünnen Ablagerung eines Zellstoffes auf das Fourdrinier-Sieb, um eine nasse Bahn zu bilden, Die Bahn wird daher typischerweise auf eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 7% und etwa 25% (auf Basis des gesamten Bahngewichts) durch eine Vakuum-Entwässerung entwässert.
Um Tissuepapierprodukte zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung zu präparieren, wird ein wasserhaltiger Papiermacherstoff auf einer foraminösen Oberfläche abgelagert, um eine embryonische Bahn zu bilden. Der Schutzbereich der Erfindung umfasst auch Verfahren zum Herstellen eines Tissuepapierprodukts durch die Bildung von mehreren Papierschichten, in welchem zwei oder mehr Schichten des Stoffes vorzugsweise aus der Ablagerung separater Ströme verdünnter Faserbreie gebildet werden, zum Beispiel in einem mehrkanaligen Stoffauflaufkasten. Die Schichten umfassen vorzugsweise unterschiedliche Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholzfasern und relativ kurze Hartholzfasern sind, so wie sie bei der Papierherstellung von mehrschichtigem Tissuepapier verwendet werden. Falls die einzelnen Fasern anfänglich auf separaten Sieben gebildet werden, werden die Schichten nachfolgend kombiniert, wenn sie nass sind, um eine mehr schichtige Tissuepapierbahn zu bilden. Die Papier machenden Fasern umfassen vorzugsweise unterschiedliche Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholzfasern und relativ kurze Hartholzfasern sind. Ganz bevorzugt umfassen die Hartholzfasern wenigstens etwa 50% und umfassen die Weichholzfasern wenigstens etwa 10% der Papier machenden Fasern.
Der Ausdruck "Festigkeit", wie hier verwendet, bezieht sich auf die, spezifische totale Zugfestigkeit, wobei das Bestimmungsverfahren für dieses Maß in einem späteren Abschnitt dieser Beschreibung enthalten ist. Die Tissuepapierbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung sind stark. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass ihre spezifische totale Zugfestigkeit wenigstens etwa 200 Meter, ganz bevorzugt mehr als etwa 300 Meter beträgt.
Die Ausdrücke "Lint" und "Staub" sind hier untereinander austauschbar und beziehen auf die Neigung einer Tissuepapierbahn, Fasern oder partikuläre Füllstoffe frei zu geben, wie dies in einem kontrollierten Abrasionstest gemessen wird, dessen Methodik im Detail in einem späteren Abschnitt dieser Beschreibung beschrieben wird. Lint und Staub sind auf die Festigkeit bezogen, da die Neigung, Fasern oder Teilchen frei zu geben, direkt bezogen ist auf den Grad, in welchem solche Fasern oder Teilchen in der Struktur verankert sind. Mit zunehmendem gesamten Grad an Verankerung nimmt auch die Festigkeit zu. Es ist jedoch möglich, einen Festigkeitsrad zu haben, welcher als akzeptabel angesehen wird, aber einen unakzeptablen Grad an Lint- oder Staubbildung hat. Dies deshalb, weil eine Lint- oder Staubbildung lokalisiert werden kann. Zum Beispiel kann die Oberfläche einer Tissuepapierbahn anfällig sein für eine Lint- oder Staubbildung, wohingegen der Grad der Bindung unterhalb der Oberfläche ausreichend sein kann, um den Gesamtgrad an Festigkeit auf sehr akzeptable Werte steigen zu lassen. In einem anderen Fall kann die Festigkeit von einem Gerüst relativ langer Papier machenden Fasern abgeleitet werden, wohingegen die Faserfeinstoffe oder der partikuläre Füllstoff ungenügend in der Struktur gebunden sein kann. Die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung sind relativ geringe Lintbildner. Lintanteile unter etwa 12 sind vorzuziehen und unter etwa 10 sind äußerst vorzuziehen.
Die mehrschichtigen Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung können in einer beliebigen Anwendung verwendet werden, in welcher weiche, absorbierende, mehrschichtige Tissuepapierbahnen benötigt werden. Besonders vorteilhafte Verwendungen der mehrschichtigen Tissuepapierbahn dieser Erfindung sind in Toilettentissue- und Gesichtstissueprodukten. Sowohl einlagige als auch mehrlagige Tissuepapierprodukte können aus den Bahnen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Analyse- und Testverfahren
A. Dichte
Die Dichte eines mehrschichtigen Tissuepapiers, so wie dieser Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, berechnet auf der Flächenmasse dieses Papiers, geteilt durch die Dicke, wobei die entsprechenden Einheitsumwandlungen darin enthalten sind. Die Dicke des mehrschichtigen Tissuepapiers, wie hier verwendet, ist die Dicke des Papiers, wenn sie einer Kompressionslast von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt wird.
B. Messung des Lints eines Tissuepapiers
Die Lintmenge, die von einem Tissueprodukt erzeugt wird, wird bestimmt mit einem Sutherland-Reibtester. Dieser Tester verwendet einen Motor, um ein ausgewogenes Filz fünfmal über das stationäre Toilettentissue zu reiben. Der Hunter-Farbwert L wird gemessen vor und nach dem Reibtest. Die Differenz zwischen diesen zwei Hunter-Farbwerten L wird als Lint berechnet.
PROBENPRÄPARIERUNG:
Vor dem Lint-Abriebtest sollten die zu testenden Proben gemäß dem Tappiverfahren #T402OM-88 konditioniert werden, das hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Hier werden die Proben für 24 Stunden bei einem relativen Feuchtigkeitsgehalt von 10% bis 35% und in einem Temperaturbereich von 22°C bis 40°C vorkonditioniert. Nachdem dieser Vorkonditionierungsschritt ausgeführt worden ist, sollten die Proben über 24 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48% bis 52% und innerhalb eines Temperaturbereich von 22°C bis 24°C konditioniert werden. Der Abtriebstest sollte auch innerhalb der Grenzen des Raumes mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Der Sutherland-Abriebtester kann von Testing Machines, Inc. (Amityville, NY, 11701) erhalten werden. Bereiche der faserigen Bahn 50, die getestet werden sollen, werden zuerst präpariert, indem jeder Teil des Produkts, der bei der Handhabung abradiert werden könnte, entfernt und entsorgt wird, zum Beispiel kann typisch auf der Außenseite einer Toilettentissuerolle. Speziell werden für ein einlagiges Toilettentissueprodukt drei Abschnitt, jeweils enthaltend zwei Flächengebilde eines einlagigen Produkts, entfernt und auf die Gestelloberseite gelegt. Jede Probe wird dann auf die Hälfte gefaltet, derart, dass die Falte entlang der Quer- bzw. Quer-Maschinenrichtung (CD) der Toilettentissueprobe verläuft. Für andere Typen oder Formen von faserigen Bahnprodukten kann eine Größe ähnlich der in Richtung gefalteter Toilettentissuelagen verwendet werden.
Dann wird ein 30'' × 40'' Stück eines Kartons Crescent #300 von Cordage Inc. (800 E. Ross Road, Cincinnati, Ohio, 4521%) bereit gestellt. Unter Verwendung eines Papierschneiders werden sechs Kartonstücke mit den Abmessungen von 2,5'' × 6'' ausgeschnitten. Zwei Löcher werden in jeden der sechs Kartons gestanzt, indem der Karton auf die Niederhaltestifte des Sutherland-Abriebtesters gedrückt wird.
Falls mit einem einlagigen Fertigprodukt gearbeitet wird, werden jeweils 2,5'' × 6'' Kartonstücke zentriert und sorgfältig auf der Oberseite der drei vorher gefalteten Proben platziert. Die 6''-Abmessung des Kartons sollte parallel zur Längs- oder Maschinenrichtung (MD) jeder der Tissueproben verlaufen. Falls mit einem mehrlagigen Produkt gearbeitet wird, werden nur drei Stücke des 2,5'' × 6'' Kartons benötigt. Die Kartonstücke solle jeweils zentriert und sorgfältig auf die Oberseite der drei vorher gefalteten Proben gelegt werden. Wieder soll die 6''-Abmessung des Kartons parallel zur Längs- oder Maschinenrichtung (MD) jeder der Tissueproben verlaufen.
Falte einen Rand des frei liegenden Teils der faserigen Bahnprobe auf die Rückseite des Kartons. Sichere diesen Rand an dem Karton mit einem Haftmittelstreifen, erhältlich von 3 M Inc. (3/4'' breit der Marke Scotch, St. Paul, MN). Fasse sorgfältig den anderen überhängenden faserigen Bahnrand und falte diesen passend auf die Rückseite des Kartons. Während ein guter Sitz des Papiers auf dem Karton beibehalten wird, klebe dieses zweiten Rand mit einem Klebestreifen auf die Rückseite des Kartons. Wiederhole diesen Vorgang für jede Probe.
Drehe jede Probe um und klebe den Querrichtungsrand des Tissuepapiers mit einem Klebestreifen auf den Karton. Etwa eine Hälfte des Klebestreifens sollte das Tissuepapier berühren, während die andere Hälfte an dem Karton anhaftet. Wiederhole diesen Vorgang für jede der Proben. Falls die Probe bricht, zerreißt oder zu einem Zeitpunkt während des Verlaufs des Proben-Präparierungsvorgangs ausfasert, werfe diese weg und mache eine neue Probe mit einem neuen Tissueprobenstreifen.
Falls mit einem mehrlagigen konvertierten Produkt gearbeitet wird, werden nun drei Proben auf dem Karton liegen. Bei einem einlagigen Fertigprodukt werden nun drei Proben mit außenliegender Siebseite auf dem Karton und drei Proben mit der Nicht-Siebseite auf dem Karton liegen.
FILZPRÄPARIERUNG:
Nehme ein 30'' × 40'' Stück des Kartons Crescent #300 von Cordage Inc. (800 E. Ross Road, Cincinnati, Ohio, 45217). Unter Verwendung eines Papierschneiders schneide sechs Stücke des Kartons mit dem Abmessungen von 5,175 × 18,4 cm (2,25'' × 7,25'') aus. Ziehe zwei Linienparallel zu der kurzen Abmessung und um 2,86 cm (1,125'') von dem obersten und dem untersten Rand auf der weißen Seite des Kartons nach unten. Kerbe sorgfältig die Länge der Linie mit einer Rasierklinge unter Verwendung einer geraden Kante als Führung. Kerbe diese auf eine Tiefe von etwa der Hälfte der Dicke des Flächengebildes. Das Kerben erlaubt dieser Kombination aus Karton/Filz, sich dicht um das Gewicht des Sutherland-Abriebtesters anzulegen. Ziehe einen zu der Längsabmessung des Kartons auf dieser gekerbten Seite des Karton parallel verlaufenden Pfeil.
Schneide sechs Stücke eines schwarzen Filzes (F-55 oder ein Äquivalent von New England Gasket, 550 Broad Street, Bristol, CT 06010) auf die Abmessungen von 5,175 × 21,59 cm × 0,16 cm (2,25'' × 8,5'' × 0,0625'') aus. Lege das Filz auf die Oberseite der ungekerbten, grünen Seite des Kartons, derart, dass die langen Ränder sowohl des Filzes als auch des Kartons parallel und in Ausrichtung zueinander liegen. Stelle sicher, dass die flockige Seite des Filzes nach oben gerichtet ist. Lasse zudem zu, etwa 1,27 cm (0,5'') von dem obersten und dem untersten Rand des Kartons überhängen. Falte beide überhängenden Filzränder passend auf die Rückseite des Kartons mit dem Scotch-Klebeband. Präpariere insgesamt sechs dieser Filz/Karton-Kombinationen.
Für die beste Reproduzierbarkeit sollten alle Proben an der gleichen Charge des Filzes durchgeführt werden. Es ist offensichtlich, dass es Situationen geben kann, in welchen eine einzelne Charge eines Filzes vollständig zur Neige geht. In solchen Fällen, in welchen eine neue Charge eines Filzes besorgt werden muss, sollte ein Korrekturfaktor für die neue Filzcharge bestimmt werden. Um den Korrekturfaktor zu bestimmen, nehme man eine repräsentative einzelne Tissueprobe von Interesse und genügend Filz, um 24 Karton/Filz-Proben für die neue und alte Charge herzustellen.
Wie unten beschrieben wurde und bevor ein Reibevorgang stattgefunden hat, nimm Hunter L Ablesungen für jede der 24 Karton/Filz-Proben der neuen und alten Filzcharge vor. Berechne die Mittelwerte für sowohl die 24 Karton/Filz-Proben der alten Charge als auch die 24 Karton/Filz-Proben der neuen Charge.
Als Nächstes führe den Reibetest an den 24 Karton/Filz-Lagen der neuen Charge und der 24 Karton/Filz-Lagen der alten Charge durch, wie dies unten beschrieben wird. Stelle sicher, dass die gleiche Tissue-Chargennummer für jede der 24 Proben der alten und neuen Chargen verwendet wird. Zudem muss eine Probennahme des Papiers bei der Präparierung der Karton/Tissue-Proben durchgeführt werden, so dass die neue Charge des Filzes und die alte Charge des Filzes so repräsentativ wie möglich für eine Tissueprobe stehen. Für den Fall eines einlagigen Tissueprodukts werfe jedes Produkt, welches beschädigt oder abgerieben sein könnte, weg. Als Nächstes nehme 48 Streifen eines Tissues, jeweils zwei nutzbare Einheiten (auch Flächengebilde genannt) lang. Lege die ersten zwei nutzbaren Einheitsstreifen auf die ganz linke Seite des Labortisches und die letzten der 48 Proben auf die ganz rechte Seite des Tisches. Markieren die Probe auf der ganz linken Seite mit der Nummer "1" in einem 1 cm mal 1 cm Bereich der Ecke der Probe. Setze die Markierung der Proben nacheinander bis zu 48 fort, derart, dass die letzte Probe auf der ganz rechten Seite mit 48 nummeriert ist.
Verwende die 24 ungerade nummerierten Proben für das neue Filz und die 24 gerade nummerierten Proben für das alte Filz. Ordne die ungeraden Nummerproben von der niedrigsten zur höchsten. Ordne die gerade nummerierten Proben von der niedrigsten zur höchsten. Markiere nun die unterste Nummer für jeden Satz mit einem Buchstaben "W". Markiere die nächst höhere Nummer mit dem Buchstaben "N". Setze die Markierung der Proben in diesem alternierenden "W"/"N"-Muster fort. Verwende die "W"-Proben für mit der Drahtseite nach außen liegende Lintanalysen und die "N"-Proben für nicht mit der Drahtseite nach außen liegende Lintanalysen. Für ein einlagiges Produkt gibt es nun insgesamt 24 Proben für die neue Filzpartie und die alte Filzpartie. Von diesen 24 sind 12 für eine mit der Drahtseite nach außen gerichtete Lintanalyse und 12 sind für eine nicht mit der Drahtseite nach außen gerichtete Lintanalyse.
Rubble und miss die Hunter-Color-L-Werte für alle 24 Proben des alten Filzes, wie unten beschrieben. Zeichne die 12 Drahtseiten-Hunter-Color-L-Werte für das alte Filz auf. Mittlere die 12 Werte. Zeichne die 12 Nicht-Drahtseite-Hunter-Color-L-Werte für das alte Filz auf. Mittlere die 12 Werte. Subtrahiere den Mittelwert der anfänglichen ungerubbelten Hunter-Color-L-Filzablesung von dem Mittelwert der Hunter-Color-L-Ablesung für die auf der Drahtseite gerubbelten Proben. Dies ist die mittlere Delta-Differenz für die Drahtseite-Proben. Subtrahiere den Mittelwert der anfänglichen nicht gerubbelten Hunter-Color-L-Filzablesung von dem Mittelwert der Hunter-Color-L-Ablesung für die auf der Nicht-Drahtseite gerubbelten Proben. Dies ist die mittlere Delta-Differenz für die Nicht-Drahtseite-Proben. Berechne die Summe der mittleren Delta-Differenz für die Drahtseite und die mittlere Delta-Differenz für die Nicht-Drahtseite und teile die Summe durch 2. Dies ist der unkorrigierte Lintwert für das alte Filz Falls es einen geltenden Filzkorrekturfaktor für das alte Filz gibt, addiere diesen zu dem unkorrigierten Lintwert des alten Filzes. Dieser Wert ist der korrigierte Lintwert für das alte Filz.
Rubble und messe die Hunter-Color-L-Werte für alle 24 Proben des neuen Filzes wie unten beschrieben. Zeichne die 12 Drahtseite-Hunter-Color-L-Werte für das neue Filz auf. Mittlere die 12 Werte. Zeichne die 12 Nicht-Drahtseite-Hunter-Color-L-Werte für das neue Filz auf. Mittlere die 12 Werte. Subtrahiere den Mittelwert der anfänglichen nicht gerubbelten Hunter-Color-L-Filzablesung von dem Mittelwert der Hunter-Color-L-Ablesung für die auf der Drahtseite gerubbelten Proben. Dies ist die mittlere Delta-Differenz für die Drahseite-Proben. Subtrahiere den Mittelwert der anfänglichen ungerubbelten Hunter-Color-L-Filzablesung von dem Mittelwert der Hunter-Color-L-Ablesung für die auf der Nicht-Drahtseite gerubbelten Proben. Dies ist die mittlere Delta-Differenz für die Nicht-Drahtseite-Proben. Berechne die Summe der mittleren Delta-Differenz für die Drahtseite und die mittlere Delta- Differenz für die Nicht-Drahtseite und teile diese Summe durch 2. Dies ist der unkorrigierte Lintwert für das neue Filz.
Nimm die Differenz zwischen dem korrigierten Lintwert von dem alten Filz und dem nicht korrigierten Lintwert für das neue Filz. Diese Differenz ist der Filz-Korrekturfaktor für die neue Filzpartie.
Die Addition dieses Filz-Korrekturwertes zu dem unkorrigierten Filzwert des neuen Filzes sollte identisch sein mit dem unkorrigierten Lintwert für das alte Filz.
Der gleiche Vorgang wird auf ein zweilagiges Tissueprodukt angewendet, wobei 24 Proben für das alte Filz und 24 für das neue Filz laufen. Es werden aber nur die vom Verbraucher benutzten außenseitigen Schichten der Lagen dem Rubbeltest unterzogen. Wie oben angemerkt, stelle sicher, dass die Proben derart präpariert sind, dass eine repräsentative Probe für das alte und das neue Filz erhalten wird.
SORGFALT MIT DEM 1,8 kg GEWICHT (4 PFUND):
Das 1,8 kg (4 Pfund) Gewicht hat eine 10,16 cm² (vier Quadratinch) effektive Kontaktfläche, welche einen Kontaktdruck von 6,9 kPa (ein Pfund pro Quadratinch) liefert. Da der Kontaktdruck durch Veränderung der Gummipads, die auf der Fläche des Gewichts angebracht sind, verändert werden kann, ist es wichtig, nur die Gummipads zu verwenden, die von dem Hersteller geliefert werden (Brown Inc., Mechanical Services Department, Kalmazoo, MI). Diese Pads müssen ausgetauscht werden, wenn sie hart, abgescheuert sind oder abgeplatzt sind.
Wenn es nicht in Benutzung ist, muss das Gewicht derart positioniert sein, dass die Pads nicht das volle Gewicht des Gewichtes tragen. Es ist das beste, das Gewicht auf seiner Seite zu lagern.
RUBBELTESTER-GERÄTEKALIBRIERUNG:
Der Sutherland-Rubbeltester muss zuerst vor der Benutzung kalibriert werden. Zuerst schalte den Sutherland-Rubbeltester ein, indem der Testerschalter in die "Cont"-Position bewegt wird. Wenn sich der Testerarm in seiner Position am nächsten zu dem Benutzer befindet, drehe den Testerschalter in die "Auto"-Position. Stelle den Tester auf 5 Stöße ein, indem der Zeiger auf dem großen Zifferblatt auf die Positionseinstellung "Fünf" bewegt wird. Ein Stoß ist eine einzelne und vollständige Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Gewichts. Das Ende des Rubbelblocks sollte sich am Beginn und am Ende jedes Tests in der Position am nächsten zum Bediener befinden.
Präpariere ein Tissuepapier auf einer Kartonprobe, wie oben beschrieben. Zudem präpariere ein Filz auf einer Kartonprobe, wie oben beschrieben. Beide dieser Proben werden für die Kalibrierung des Gerätes verwendet und werden nicht für die Sammlung von Daten für die tatsächlichen Proben verwendet.
Lege diese Kalibrierungs-Tissueprobe auf die Basisplatte des Testers, indem die Löcher in dem Karton über die Niederhaltestifte geschoben werden. Die Niederhaltestifte verhindern, dass sich die Probe während des Tests bewegt. Klemme die Filz/Karton-Kalibrierungsprobe auf das 1,8 kg (4 Pfund) Gewicht, wobei die Kartonseite die Pads des Gewichtes berührend. Stelle sicher, dass die Karton/Filz-Kombination flach an dem Gewicht anliegt. Hake dieses Gewicht an den Testerarm und platziere die Tissueprobe vorsichtig unterhalb der Gewicht/Filz-Kombination. Das Ende des Gewichts, welches dem Bediener am nächsten ist, muss über dem Karton der Tissueprobe sein und nicht über der Tissueprobe selbst. Das Filz muss flach auf der Tissueprobe liegen und muss in 100%igen Kontakt mit der Tissueoberfläche sein. Aktiviere den Tester durch Herabdrücken des "Push"-Knopfes.
Behalte eine Zählung der Anzahl von Stößen und beobachte und merke dir die Start- und Stoppposition des mit Filz überdeckten Gewichts in Bezug zur Probe. Falls die gesamte Anzahl von Stößen fünf ist und falls das Ende des dem Bediener am nächsten mit Filz überdeckten Gewichts am Beginn und am Ende dieses Tests über dem Karton der Tissueprobe ist, ist der Tester kalibriert und fertig zur Verwendung. Falls die gesamte Anzahl von Stößen nicht fünf ist oder falls das Ende des dem Bediener am nächsten liegenden, mit Filz überdeckten Gewichts entweder am Beginn oder am Ende des Tests über der tatsächlichen Papiertissueprobe ist, wiederhole diesen Kalibrierungsvorgang, bis fünf Stöße gezählt sind, das Ende des dem Bediener am nächsten liegenden, mit Filz überdeckten Gewichts sowohl am Start als auch am Ende des Tests über dem Karton liegt.
Während des tatsächlichen Testvorgangs der Proben überwache und beobachte die Stoßzahl und den Start- und Stopppunkt des mit Filz überdeckten Gewichts. Rekalibriere, falls notwendig.
HUNTER-COLOR-GERÄTEKALIBRIERUNG:
Stelle das Hunter-Color-Differenz-Meßgerät für die schwarze und weiße Standardplatte nach den Prozeduren ein, die in dem Betriebshandbuch für das Gerät angegeben sind. Lasse auch den Stabilitätscheck für die Standardisierung sowie den täglichen Farbstabilitätscheck durchlaufen, falls dies nicht während der letzten acht Stunden gemacht wurde. Zudem muss der Null-Reflektionsgrad gecheckt und falls notwendig, neu eingestellt werden.
Lege die weiße Standardplatte auf die Probenbühne unter die Geräteöffnung. Löse die Probenbühne und lasse zu, dass die Probenplatte unter die Probenöffnung angehoben wird.
Unter Verwendung der "L-Y", "a-X", und "b-Z" Standardisierungsknöpfe stelle das Gerät so ein, dass die Standard-Weißplattenwerte "L", "a" und "b" abgelesen werden, wenn die "L", "a" und "b" Druckknöpfe nacheinander gedrückt werden.
MESSUNG DER PROBEN:
Der erste Schritt bei der Messung von Lint ist, die Hunter-Farbwerte der schwarzen Filz/Karton-Proben zu messen, bevor sie auf den Tissue gerubbelt werden. Der erste Schritt bei dieser Messung ist, die Standard-Weißplatte von unter der Geräteöffnung des Hunter-Farbgerätes nach unten abzusenken. Zentriere einen mit Filz überdeckten Karton, mit dem Pfeil zur Rückseite des Farb-Meßgerätes zeigend, auf die Oberseite der Standardplatte. Löse die Probenbühne, lasse zu, dass der mit Filz überdeckte Karton unter die Probenöffnung angehoben wird.
Da die Filzbreite nur ein wenig größer ist als der zu betrachtende Flächendurchmesser, stelle sicher, dass der Filz den Sichtbereich vollständig überdeckt. Nach Bestätigung der vollständigen Abdeckung, drücke den L-Druckknopf nach unten und warte mit der Ablesung, bis sich die Sache stabilisiert hat. Lese diesen L-Wert auf 0,1 Einheiten genau ab und zeichne ihn auf.
Fall ein D25D2A-Kopf verwendet wird, senke den mit Filz überdeckten Karton, drehe den mit Filz überdeckten Karton um 90 Grad, so dass der Pfeil zu der rechten Seite des Messgerätes zeigt. Als nächstes löse die Probenbühne und checke noch einmal, um sicher zu gehen, dass der Betrachtungsbereich vollständig mit Filz überdeckt ist. Presse den L-Druckknopf herab. Lese diesen Wert auf 0,1 Einheiten genau ab und zeichne ihn auf. Für die D25D2M-Einheit ist der aufgezeichnete Wert der Hunter-Farb-L-Wert. Für den D25D2A-Kopf, bei welchem die Ablesung einer gedrehten Probe auch aufgezeichnet wird, ist der Hunter-Farb-L-Wert der Mittelwert der zwei aufgezeichneten Werte.
Messe die Hunter-Farb-L-Werte für alle mit Filz überdeckten Kartons unter Verwendung dieser Technik. Falls die Hunter-Farb-L-Werte alle innerhalb von 0,3 Einheiten zueinander liegen, nimm den Mittelwert, um die Anfangs-L-Ablesung zu erhalten. Falls die Hunter-Farb-L-Werte nicht innerhalb von 0,3 Einheiten liegen, werfe diese Filz/Karton-Kombinationen, die außerhalb der Grenze liegen, weg. Prä pariere neue Probe und wiederhole die Hunter-Farb-L-Messung, bis alle Proben innerhalb von 0,3 Einheiten zueinander liegen.
Für die Messung der tatsächlichen Tissuepapier/Karton-Kombinationen, lege die Tissueprobe/Karton-Kombination auf die Basisplatte des Testers, indem die Löcher in dem Karton über die Niederhaltestifte gezogen werden. Die Niederhaltestifte verhindern, dass die Probe sich während des Tests bewegt. Klemme die Filz/Karton-Kalibrierungsprobe auf das 1,8 kg (4 Pfund) Gewicht, wobei die Kartonseite die Pads des Gewichts berühren. Stelle sicher, dass die Karton/Filz-Kombination flach an dem Gewicht anliegt. Hake dieses Gewicht an den Testerarm und platziere die Tissueprobe vorsichtig unter die Gewicht/Filz-Kombination. Das Ende des Gewichts, das dem Bediener am nächsten ist, muss über dem Karton der Tissueprobe sein und nicht über der Tissueprobe selbst. Das Filz muss flach auf der Tissueprobe liegen und muss in 100%igen Kontakt mit der Tissueoberfläche sein.
Als nächstes aktiviere den Tester durch Herabdrücken des "Push"-Knopfes. An dem Ende der fünf Stöße wird der Tester automatisch anhalten. Notiere die Stoppposition des mit Filz überdeckten Gewichts in Bezug zur Probe. Falls das Ende mit Filz überdeckten Gewichts in Richtung des Bedieners über dem Karton ist, arbeitet der Tester richtig. Falls das Ende dem mit Filz überdeckten Gewichts in Richtung des Bedieners über der Probe liegt, beachte diese Messung nicht und rekalibriere neu, wie oben in dem Abschnitt Sutherland-Rubbeltester-Kalibrierung angegeben ist.
Entferne das Gewicht mit dem mit Filz überdeckten Karton. Inspiziere die Tissueprobe. Falls sie gerissen ist, wirf das Filz und das Tissue weg und starte neu. Falls die Tissueprobe intakt ist, entferne den mit Filz überdeckten Karton von dem Gewicht. Bestimme den Hunter-Farb-L-Wert an dem mit Filz überdeckten Karton, wie oben für die Rohfilze beschrieben. Zeichne die Hunter-Farb-L-Ablesungen für das Filz nach dem Rubbelvorgang auf. Rubble und messe und zeichne die Hunter-Farb-L-Werte für alle verbleibenden Proben auf.
Nachdem alle Tissues gemessen wurden, entferne alle Filze und wirf sie weg. Filzstreifen werden nicht wieder verwendet. Die Kartons verwendet, bis sie gebogen, gerissen, lappig sind oder nicht länger eine glatte Oberfläche haben.
BERECHNUNGEN:
Bestimme die Delta-L-Werte durch Subtrahieren der mittleren Anfangs-L-Ablesung, die für die ungenutzten Filze von jedem der gemessenen. Werte für die Drahtseite und die Nicht-Drahtseite der Probe ermittelt wurden. Noch einmal, ein mehrlagiges Produkt wird nur auf einer Seite des Papiers gerubbelt. So werden drei Delta-L-Werte von dem mehrlagigen Produkt erhalten. Mittlere der drei Delta-L-Werte und subtrahiere den Filzfaktor von diesem abschließenden Mittelwert. Dieses Endergebnis wird als der Lint für das zweilagige Produkt bezeichnet.
Für das einlagige Produkt, bei welchem Messungen sowohl für die Drahtseite als auch für die Nicht-Drahtseite erhalten werden, subtrahiere den Mittelwert der anfänglichen L-Ablesung, die für ungenutzte Filze von jeder der drei Drahtseiten-L-Ablesungen ermittelt wurden, von jeder der drei Nicht-Drahtseite-L-Ablesungen. Berechne den mittleren Deltawert für die drei Drahtseitenwerte. Berechne den mittleren Deltawert für die drei Nicht-Drahtseite-Werte. Subtrahiere den Filzfaktor von jedem dieser Mittelwerte. Die Endergebnisse werden als ein Lint für die Nicht-Drahtseite und als Lint für die Drahtseite des einlagigen Produkts bezeichnet. Indem der Mittelwert dieser zwei Werte genommen wird, ein ultimativer Lint für das gesamte einlagige Produkt erhalten.
C. Messung der Feld-Weichheit von Tissuepapieren
Idealerweise sollten vor einem Weichheitstest die zu testenden Papierproben gemäß dem TAPPI-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Hier werden die Proben für 24 Stunden bei einem relativen Feuchtigkeitsgrad von 10 bis 35% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 40°C vorkonditioniert. Nach diesem Vorkonditionierungsschritt sollten die Proben für 24 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 24°C konditioniert werden.
Idealerweise sollte der Weichheits-Feldtest innerhalb der Grenzen eines Raumes mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden. Falls dies nicht machbar ist, sollten alle Proben, einschließlich der Kontrollen, identischen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein.
Der Weichheitstest wird durchgeführt als ein gepaarter Vergleich in einer Form, ähnlich derjenigen, wie sie beschrieben ist in "Manual on Sensory Testing Methods", ASTM Special Technical Publication 434, veröffentlicht durch the American Society For Testing and Materials 1968. Die Weichheit wird durch ein subjektives Testen bewertet, indem etwas verwendet wird, was als ein gepaarter Differenztest bezeichnet wird. Das Verfahren verwendet einen externen Standard zu dem Testmaterial selbst. Für eine taktil wahrgenommene Weichheit werden zwei Proben so präsentiert, dass die Person die Proben nicht sehen kann, und die Person wird aufgefordert, eine derselben auf der Basis einer taktilen Weichheit auszuwählen. Das Ergebnis des Tests wird festgehalten, in einer Einrichtung, die als Panel Score Unit (PSU) bezeichnet wird. Im Hinblick auf den Weichheitstest werden, um die hier in der PSU festgehaltenen Weichheitsdaten zu erhalten, eine Anzahl von Weichheits-Feldtests durchgeführt. In jedem Test werden zehn praktizierende Weichheitsjuroren befragt, die relative Weichheit von drei Sätzen gepaarter Proben einzustufen. Die Paare von Proben werden jeweils paarweise durch jeden Beurteiler beurteilt: Eine Probe jedes Paares wird mit X bezeichnet und die andere mit Y. Kurz gesagt, wird jede X-Probe eingestuft gegenüber ihrer paarigen Y-Probe, und zwar wie folgt:

1. Eine Stufe von plus eins wird gegeben, wenn X so beurteilt wird, dass sie ein wenig weicher sein könnte als Y, und eine Stufe von minus eins wird gegeben, falls Y beurteilt wird, dass sie ein wenig weicher sein könnte als X;
2. eine Stufe von plus zwei wird gegeben, falls X so beurteilt wird, dass sie sicher ein wenig weicher ist als Y, und eine Stufe von minus zwei wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie sicher ein wenig weicher ist als X;
3. eine Stufe von plus drei wird X gegeben, falls diese so beurteilt wird, dass sie sehr viel weicher ist, als Y, und eine Stufe von minus drei wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie sehr viel weicher als X ist; und, schließlich
4. eine Stufe von plus vier wird X gegeben, falls diese so beurteilt wird, dass sie sehr viel weicher ist, als Y, und eine Stufe von minus vier wird gegeben, falls Y so beurteilt wird, dass sie sehr viel weicher als X ist.

Die Abstufungen werden gemittelt und der resultierende Wert steht in Einheiten von PSU. Die resultierenden Daten werden als die Ergebnisse eines Feldtests angesehen. Falls mehr ein Probenpaar bewertet wird, dann werden alle Probenpaare gemäß ihren Einstufungen durch die gepaarte statistische Analyse in ihre Rangfolge gebracht. Dann wird der Rand in seinem Wert nach oben oder nach unten verschoben, je nachdem wie dies erforderlich ist, um einen Null-PSU-Wert zu geben, der gegenüber jeder gewählten Probe der Nullbasis-Standard ist. Die weiteren Proben haben dann Plus- oder Minuswerte, wie sie durch ihre relativen Einstufungen im Hinblick auf den Nullbasis-Standard bestimmt werden. Die Anzahl der durchgeführten und gemittelten Feldteste erfolgt so, dass etwa 0,2 PSU einen signifikanten Unterschied in einer subjektiv wahrgenommenen Weichheit darstellt.
D. Messung der Festigkeit von Tissuepapieren
TROCKENZUGFESTIGKEIT:
Die Zugfestigkeit wird an ein 2,54 cm (ein Inch) breiten Streifen einer Probe unter Verwendung eines Thwing-Albert Intelect II Standard Zugtesters bestimmt (Thwing-Albert Instrument Co. 10960 Dutton Rd. Philadelphia, PA, 19154). Dieses Verfahren ist zur Verwendung an fertigen Papierprodukten, Spulenproben und unkonvertierten Vorräten gedacht.
PROBENKONDITIONIERUNG UND -PRÄPARIERUNG
Vor einem Zugtest sollten die zu testenden Papierproben gemäß dem TAPPI-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Alle Plastik- und Papierkarton-Verpackungsmaterialien müssen sorgfältig von den Papierproben vor dem Test entfernt werden. Die Papierproben sollten für wenigstens zwei Stunden bei relativer Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert werden. Eine Probenpräparierung und alle Aspekte des Zugtests sollten auch in den Grenzen eines Raumes konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Für das fertige Produkt gilt, dass alle beschädigten Produkte weg geworfen werden. Als nächstes entferne 5 Streifen von vier nutzbaren Einheiten (auch Flächengebilde bezeichnet) und Staple einen über den anderen, um einen langen Stapel zu bilden, wobei die Perforationen zwischen den Flächengebilden zusammenfallen. Identifiziere das Flächengebilde 1 und 3 für Zugmessungen in Maschinenrichtung und die Flächengebilde 2 und 4 für Zugmessungen in Querrichtung. Als nächstes schneide die Perforationslinie hindurch unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Sicherheitsschild, erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co. 10960 Dutton Rd. Philadelphia, PA, 19154), um 4 separate Stapel herzustellen. Stelle sicher, dass die Stapel 1 und 3 nach wie vor für den Test in Maschi nenrichtung identifiziert sind und die Stapel 2 und 4 für den Test in Querrichtung identifiziert sind.
Schneide zwei 2,54 cm (1'') breite Streifen in der Maschinenrichtung von den Stapeln 1 und 3. Schneide zwei 2,54 cm (1'') breite Streifen in Querrichtung von den Stapeln 2 und 4. Es gibt nun vier 2,54 cm (1'') breite Streifen für einen Zugtest in Maschinenrichtung und vier 2,54 cm (1'') breite Streifen für einen Zugtest in Querrichtung. Für diese fertigen Produktproben sind alle acht 2,54 cm (1'') breiten Streifen fünf nutzbare Einheiten (auch Flächengebilde bezeichnet) dick.
Für Proben eines unkonvertierten Stapels und/oder Spulenproben schneide eine 38,1 cm (15'') mal 38,1 cm (15'') Probe, welche acht Lagen dick ist, aus einer Region von Interesse der Probe, und zwar unter Verwendung eines Papierschneiders (JDC-1-10 oder JDC-1-12, mit einem Sicherheitsschild, erhältlich Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Stelle sicher, dass ein 38,1 cm (15'') Schnitt parallel zur Maschinenrichtung verläuft, während der andere parallel zur Querrichtung verläuft. Stelle sicher, dass die Probe für wenigstens 2 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einen Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert wird. Die Probenpräparierung und alle Aspekte des Zugtests sollten innerhalb der Grenzen eines Raumes mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Von dieser vorkonditionierten 38,1 cm (15'') mal 8,1 cm (15'') Probe mit acht Lagen Dicke schneide vier Streifen 2,54 cm (1'') mal 17,78 cm (7'') mit der langen 17,78 cm (7'') Abmessung parallel zur Maschinenrichtung verlaufend. Notiere diese Probe als Spulen- oder unkonvertierte Vorratsproben in Maschinenrichtung. Schneide vier zusätzliche Streifen 2,54 cm (1'') mal 17,78 cm (7'') mit der langen 17,78 cm (7'') Abmessung parallel zur Querrichtung verlaufend. Notiere diese Proben als Spulen- oder unkonvertierte Vorratsproben in Querrichtung. Stelle sicher, dass alle früheren Schnitte unter Verwendung eines Papierschneiders gemacht wurden (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Sicherheitsschild, erhältlich von Thwing- Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Es gibt nun insgesamt acht Proben: vier 2,54 cm (1'') mal 17,78 cm (7'') Proben, welche acht Lagen dick sind, wobei die 17,78 cm (7'') zur Abmessung parallel zur Maschinenrichtung verläuft, und vier 2,54 cm (1'') mal 17,78 cm (7'') Streifen, welche acht Lagen dick sind, wobei die 17,78 cm (7'') Abmessung parallel zur Querrichtung verläuft.
BETRIEB DES ZUGTESTERS:
Für die tatsächliche Messung der Zugfestigkeit verwende einen Thwing-Albert Intelect II Standard Zugtester (Thwing-Albert Instrument Co. aus Philadelphia, PA). Führe die Klammern mit flachen Seiten in die Einheit und kalibriere den Tester gemäß den Anweisungen, die in dem Betriebshandbuch des Thwing-Albert Intelect II gegeben sind. Stelle die Gerät-Querkopfgeschwindigkeit auf 10,16 cm/min (4,00 in/min) und die erste und die zweite Messlänge auf 5 cm (2,00 Inch) ein. Die Bruchempfindlichkeit sollte eingestellt werden auf 20,0 Gramm und die Probenbreite sollte eingestellt werden auf 2,54 cm (1,00'') und die Probendicke auf 0,0635 cm (0,025'').
Eine Lastzelle wird derart ausgewählt, dass das vorhergesagte Zugergebnis für die zu testende Probe zwischen 25% und 75% des Benutzungsbereichs liegt. Zum Beispiel kann eine 5000 Gramm Lastzelle für Proben mit einer vorgesagten Zugfestigkeit von 1250 Gramm verwendet werden (25% von 5000 Gramm) und 3750 Gramm (75% von 5000 Gramm). Der Zugtester kann auch bis in den 10% Bereich mit der 5000 Gramm Lastzelle eingestellt werden, derart, dass Proben mit vorgesagten Zügen von 125 Gramm bis 375 Gramm getestet werden könnten.
Nimm einen der Zugstreifen und lege ein Ende desselben in eine Klammer des Zugtesters. Lege das andere Ende des Papierstreifens in die andere Klammer. Stelle sich, dass die lange Abmessung des Streifens parallel zu den Seiten des Zugtesters verläuft. Stelle auch sicher, dass die Streifen nicht auf den Seiten der zwei K1am mern überhängen. Zudem muss der Druck jeder der Klammern in vollem Kontakt mit der Papierprobe sein.
Nach dem Einführen des Papierteststreifens in die zwei Klammern kann die Gerätespannung überwacht werden. Falls sie einen Wert von 5 Gramm oder mehr zeigt, ist die Probe zu stramm. Umgekehrt ist, wenn eine Zeitspanne von 2–3 Sekunden nach dem Beginn des Tests verstreicht, bevor ein Wert aufgezeichnet wird, der Zugstreifen zu schlaff.
Starte den Zugtester, wie in dem Gerätehandbuch des Zugtesters beschrieben. Der Test ist abgeschlossen, nachdem der Querkopf automatisch in eine anfängliche Startposition zurück gekehrt ist. Lese die Zuglast in Einheiten von Gramm von der Instrumentenscala oder der digitalen Feldanzeige auf die nächste Einheit genau ab und zeichne sie auf.
Falls der Reset-Zustand nicht automatisch durch das Gerät durchgeführt wird, führe die notwendige Einstellung aus, um die Geräteklammern in ihre anfänglichen Startpositionen zurück zu stellen. Führe den nächsten Papierstreifen in die zwei Klammern ein, wie oben beschrieben, und erhalte eine Zugablesung in Einheiten von Gramm. Erhalte Zugablesungen von allen Papierteststreifen. Es sollte angemerkt werden, dass Ablesungen zurück gewiesen werden sollten, falls der Streifen beim Durchführen des Tests in oder an dem Rand der Klammern rutscht oder bricht.
BERECHNUNGEN:
Für die vier 2,54 cm (1'') breiten Maschinenrichtungs-Fertigproduktstreifen summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugablesungen. Teile diese Summe durch die Anzahl der getesteten Streifen. Diese Zahl sollte normalerweise Vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Züge durch die Zahl der nutzbaren Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise Fünf für sowohl einlagige als auch zweilagige Produkte.
Wiederhole diese Berechnung für die Querrichtungs-Fertigproduktstreifen.
Für die unkonvertierten Vorratsproben oder Spulenproben schneide in der Maschinenrichtung, summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugablesungen. Teile die Summe durch die Zahl der getesteten Streifen. Diese Zahl sollte normalerweise Vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Züge durch die Anzahl nutzbarer Einheiten pro Zugstreifen. Dies ist normalerweise Acht.
Wiederhole diese Berechnung für die Querrichtungs-Papierstreifen der unkonvertierten oder Spulenprobe.
Alle Ergebnisse liegen in Einheiten von g/cm (1 Gramm/Inch) vor.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden angeboten, um die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung darzustellen. Diese Beispiele sind dazu gedacht, die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, sie sollten aber in keiner Weise dahin gehend interpretiert werden, den Schutzbereich derselben zu beschränken. Die vorliegende Erfindung ist nur durch die angehängten Ansprüche begrenzt.
Beispiel 1
Dieses Beispiel stellt die Verwendung einer Offset-Tiefdruckvorrichtung dar, um ein zweilagiges Badezimmertissue mit gleichförmigen diskreten Ablagerungen eines im wesentlichen fest aufgebrachten chemischen weich machenden Gemisches auf einer seiner äußeren Oberflächen zu präparieren.
Die verwendeten Materialien, um die weich machende Zusammensetzung zu präparieren, sind:

1. Tallowdiesterchlorid-Quartärammonium-Verbindung (ADOGEN SDMC), erhältlich von WITCO Chemical Company aus Greenwich, CT.
2. Polyethylenglycol 400 von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ.
3. Isostearinsäure (Century 1105 von Union Camp Company aus Wayne, NJ.

Die weich machende Lösung wird präpariert, indem 75% Tallowdiesterchlorid quaternär, 20% Polyethylenglycol 400 und 5% Isostearinsäure in einem auf einer konstanten Temperatur von 60°C (140°F) gehaltenen Gefäß geschmolzen und vermischt werden. Die weich machende Lösung wird dann einer Tiefdruckwanne zugeführt, welche der weich machenden Lösung erlaubt, die ausgenommenen Bereiche des drehenden Tiefdruckzylinders zu füllen.
Die Tiefdruckzylinderkonstruktion enthält einen zentralen Lückenbereich, der für eine Zirkulation eines erhitzenden Fluids geeignet ist, um die Oberfläche der Rolle bei etwa 60°C (140°F) zu halten. Die Oberfläche des Tiefdruckzylinders ist mit einer Aluminiumoxidkeramik plattiert, in welcher die ausgenommenen Bereiche mit einer Lasertechnik eingraviert sind. Die ausgenommenen Flächen sind hemisphärisch geformt; jeder Bereich hat einen Durchmesser von etwa 400 μm (Micron) und deshalb eine Tiefe von etwa 200 μm (Micron). Das Muster der ausgenommenen Bereiche ist hexagonal und die Häufigkeit der ausgenommenen Bereiche ist 10 pro 2,54 cm (laufendem Inch), derart, dass es 292,1 Bereiche pro cm² (115 pro Quadratinch) gibt. Der sich daraus ergebene Prozentanteil der Gesamtfläche, die mit ausgenommenen Flächen überdeckt ist, beträgt etwa 2,2%.
Die überschüssige Weichmacherzusammensetzung wird von der Oberfläche des Tiefdruckzylinders durch eine flexible PTFE-Abstreichklinge abgestrichen.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Tiefdruckzylinder wird in Kontakt mit einem Applikatorzylinder betrieben. Der Applikatorzylinder hat einen Gummiüberzug von 50 P&J-Härte. Die zwei Zylinder sind in Interferenz derart belastet, dass die Breite einer Kontaktfläche der zwei Zylinder durch die Verformung des den Applikatorzylinder überdeckenden Gummis 0,396 cm (5/32 eines Inch) beträgt. Die weich machende Zusammensetzung wird somit von dem Tiefdruckzylinder zu dem Applikatorzylinder übertragen.
Der Applikatorzylinder wird in der Nähe zu einem Eindruckzylinder betrieben. Der Eindruckzylinder ist eine Stahlkonstruktion. Die Zylinder sind so in Halterungen gelagert, dass eine Lücke von 0,033 cm (13 mil) zwischen den zwei Zylindern besteht.
Eine zweilagige Badezimmertissue-Papierbahn bestehend aus einer Lage eines musterverdichteten Tissues mit etwa 0,0457 cm (18 mil) Dicke wird durch den Spalt, der zwischen dem Applikator- und dem Eindruckzylinder gebildet ist, hindurch bewegt, in welchem sich die weich machende Zusammensetzung von dem Applikatorzylinder auf die Tissuepapierbahn überträgt. Die Tissuepapierbahn, die den Spalt, der durch den Applikatorzylinder und den Eindruckzylinder gebildet wird, verlässt, enthält etwa 1,2 Gew.-% gleichförmig fest aufgebrachten Weichmacher entsprechend den ausgenommenen Flächen des Tiefdruckzylinders.
Die resultierende zweilagige Tissuebahn wird in Rollen von Badezimmertissue konvertiert.
Beispiel 2
Dieses Beispiel stellt die Verwendung einer Offset-Tiefdruckvorrichtung dar, um ein zweilagiges Badezimmertissue mit, gleichförmigen diskreten Ablagerungen eines im wesentlichen fest aufgebrachten chemischen weich machenden Gemisches zu präparieren.
Die Materialien, die verwendet werden, um die weich machende Zusammensetzung zu präparieren, sind:

1. Tallowdiesterchlorid-Quartärammonium-Verbindung (ADOGEN SDMC), von WITCO Chemical Company aus Greenwich, CT.
2. Polyethylenglycol 400 von J. T. Baker Company aus Phillipsburg, NJ.
3. Isostearinsäure (Century 1105 von Union Camp Company aus Wayne, NJ.
4. Aminopolydimethylsiloxan (SF1921 von GE Silcones aus Waterford, NY)

Die weich machende Lösung wird präpariert, indem 33,8% Tallowdiesterchlorid quaternär, 9% Polyethylenglycol 400 und 2,3% Isostearinsäure und 55% SF 1921 in einem auf einer konstanten Temperatur gehaltenen Behälter bei 60°C (140°F) geschmolzen und vermischt werden. Die weich machende Lösung wird dann einer Tiefdruckwanne zugeführt, welche der weich machenden Lösung erlaubt, die ausgenommenen Bereiche des drehenden Tiefdruckzylinders zu füllen.
Die Tiefdruckzylinderkonstruktion enthält einen zentralen Lückenbereich, der für eine Zirkulation eines erhitzenden Fluids geeignet ist, um die Oberfläche der Rolle bei etwa 60°C (140°F) zu halten. Die Oberfläche des Tiefdruckzylinders ist mit einer Aluminiumoxidkeramik plattiert, in welcher die ausgenommenen Bereiche mit einer Lasertechnik eingraviert sind. Die ausgenommenen Flächen sind hemisphärisch geformt; jeder Bereich hat einen Durchmesser von etwa 400 μm (Micron) und deshalb eine Tiefe von etwa 200 μm (Micron). Das Muster der ausgenommenen Bereiche ist hexagonal und die Häufigkeit der ausgenommenen Bereiche ist 10 pro 2,54 cm (laufendem Inch), derart, dass es 292,1 Bereiche pro cm² (115 pro Quadratinch) gibt. Der sich daraus ergebene Prozentanteil der Gesamtfläche, die mit ausgenommenen Flächen überdeckt ist, beträgt etwa 2,2%.
Die überschüssige Weichmacherzusammensetzung wird von der Oberfläche des Tiefdruckzylinders durch eine flexible PTFE-Abstreichklinge abgestrichen.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Tiefdruckzylinder wird in Kontakt mit einem Applikatorzylinder betrieben. Der Applikatorzylinder hat einen Gummiüberzug von 50 P&J-Härte. Die zwei Zylinder sind in Interferenz derart belastet, dass die Breite einer Kontaktfläche der zwei Zylinder durch die Verformung des den Applikatorzylinder überdeckenden Gummis 0,396 cm (5/32 eines Inch) beträgt. Die weich machende Zusammensetzung wird somit von dem Tiefdruckzylinder zu dem Applikatorzylinder übertragen.
Der Applikatorzylinder wird in der Nähe zu einem Eindruckzylinder betrieben. Der Eindruckzylinder ist eine Stahlkonstruktion. Die Zylinder sind so in Halterungen gelagert, dass eine Lücke von 0,01 cm (4 mil) zwischen den zwei Zylindern besteht.
Eine zweilagige Badezimmertissue-Papierbahn bestehend aus einer Lage eines musterverdichteten Tissues mit etwa 0,0457 cm (18 mil) Dicke wird durch den Spalt, der zwischen dem Applikator- und dem Eindruckzylinder gebildet ist, hindurch bewegt, in welchem sich die weich machende Zusammensetzung von dem Applikatorzylinder auf die Tissuepapierbahn überträgt. Die Tissuepapierbahn, die den Spalt, der durch den Applikatorzylinder und den Eindruckzylinder gebildet wird, verlässt, enthält etwa 1,5 Gew.-% gleichförmig fest aufgebrachten Weichmacher entsprechend den ausgenommenen Flächen des Tiefdruckzylinders.
Die resultierende zweilagige Tissuebahn wird in Rollen von Badezimmertissue konvertiert.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung einer Offset-Tiefdruckvorrichtung, um ein zweilagiges Badezimmertissue mit einheitlichen diskreten Ablagerungen eines im wesentlichen fest aufgebrachten chemischen weich machenden Gemisches zu präparieren.
Die verwendeten Materialien, um die weich machende Zusammensetzung zu präparieren, sind:

Die weich machende Lösung wird präpariert, indem 76% Tallowdiesterchlorid quaternär, 20% Polyethylenglycol 400 und 5% Isostearinsäure in einem auf einer konstanten Temperatur von 60°C (140°F) gehaltenen Gefäß geschmolzen und vermischt werden. Die weich machende Lösung wird dann einer Tiefdruckwanne zugeführt, welche der weich machenden Lösung erlaubt, die ausgenommenen Bereiche des drehenden Tiefdruckzylinders zu füllen.
Die Tiefdruckzylinderkonstruktion enthält einen zentralen Lückenbereich, der für eine Zirkulation eines erhitzenden Fluids geeignet ist, um die Oberfläche der Rolle bei etwa 60°C (140°F) zu halten. Die Oberfläche des Tiefdruckzylinders ist mit einer Aluminiumoxidkeramik plattiert, in welcher die ausgenommenen Bereiche mit einer Lasertechnik eingraviert sind. Die ausgenommenen Flächen sind hemisphärisch geformt; jeder Bereich hat einen Durchmesser von etwa 400 μm (Micron) und deshalb eine Tiefe von etwa 200 μm (Micron). Das Muster der ausgenommenen Bereiche ist hexagonal und die Häufigkeit der ausgenommenen Bereiche ist 10 pro 2,54 cm (laufendem Inch), derart, dass es Bereiche pro 6,4559 cm (115 pro Quadratinch) gibt. Der sich daraus ergebene Prozentanteil der Gesamtfläche, die mit ausgenommenen Flächen überdeckt ist, beträgt etwa 2,2%.
Die überschüssige Weichmacherzusmmensetzung wird von der Oberfläche des Tiefdruckzylinders durch eine flexible PTFE-Abstreichklinge abgestrichen.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Offset-Drucker wird derart betrieben, dass die Oberflächengeschwindigkeit seiner Zylinder und somit die Bahngeschwindigkeit (100 Fuß pro Minute) 30,48 m/min beträgt.
Der Tiefdruckzylinder wird in Kontakt mit einem Applikatorzylinder betrieben. Der Applikatorzylinder hat einen Gummiüberzug von 50 P&J-Härte. Die zwei Zylinder sind in Interferenz derart belastet, dass die Breite einer Kontaktfläche der zwei Zylinder durch die Verformung des den Applikatorzylinder überdeckenden Gummis 0,396 cm (5/32 eines Inch) beträgt. Die weich machende Zusammensetzung wird somit von dem Tiefdruckzylinder zu dem Applikatorzylinder übertragen.
Der Applikatorzylinder wird in der Nähe zu einem Eindruckzylinder betrieben. Der Eindruckzylinder ist eine Stahlkonstruktion. Die Zylinder sind so in Halterungen gelagert, dass eine Lücke von 0,038 cm (15 mil) zwischen den zwei Zylindern besteht.
Eine zweilagige Badezimmertissue-Papierbahn bestehend aus einer Lage eines musterverdichteten Tissues mit etwa 0,0457 cm (18 mil) Dicke wird durch den Spalt, der zwischen dem Applikator- und dem Eindruckzylinder gebildet ist, hindurch bewegt, in welchem sieh die weich machende Zusammensetzung von dem Applikatorzylinder auf die Tissuepapierbahn überträgt. Die Tissuepapierbahn, die den Spalt, der durch den Applikatorzylinder und den Eindruckzylinder gebildet wird, verlässt, enthält etwa 0,7 Gew.-% gleichförmig fest aufgebrachten Weichmacher entsprechend den ausgenommenen Flächen des Tiefdruckzylinders.
Die resultierende zweilagigen Badezimmertissue-Papierbahn wird auf eine Rolle geformt, und sie wird durch den Druckvorgang in der gleichen Weise noch einmal hindurch bewegt. Bei dem zweiten Durchgang ist das Tissue so orientiert, dass ein Maß des Weichmachers auf die Oberfläche aufgebracht wird, welche beim ersten Durchgang nicht bedruckt wurde. Die Tissuepapierbahn, welche die Lücke verlässt, die durch den Applikatorzylinder und den Eindruckzylinder gebildet wird, enthält insgesamt etwa 1,3 Gew.-% gleichförmig fest aufgebrachten Weichmacher entsprechend den ausgenommenen Flächen des Tiefdruckzylinders.
Die resultierende zweilagige Tissuebahn wird in Rollen von Badezimmertissue konvertiert.
Wichtige Eigenschaften des resultierenden Tissues werden gemessen, und die Weichheit wird mit einem Produkt verglichen, das ohne den Druckvorgang aus dem gleichen Ausgangstissue hergestellt wurde.

Claims

Weiches Tissue-Papierprodukt mit einer oder mehreren Lagen, wobei mindestens eine Außenfläche des Tissue-Papiers einheitliche diskrete Oberflächen-Ablagerungen eines im Wesentlichen festgelegten chemischen Weichmachers umfasst, wobei der chemische Weichmacher vorzugsweise eine quaternäre Ammonium-Verbindung umfasst, wobei – weniger als ungefähr 50%, bevorzugter weniger als ungefähr 25%, und am bevorzugtesten weniger als ungefähr 5% der Tissue-Oberfläche durch den chemischen Weichmacher bedeckt ist, und dadurch gekennzeichnet, dass – die einheitlichen Oberflächen-Ablagerungen mit einer Häufigkeit zwischen ungefähr zwei Ablagerungen pro laufendem Zentimeter (5 Ablagerungen pro laufendem Inch) und ungefähr 40 Ablagerungen pro laufendem Zentimeter (100 Ablagerungen pro laufendem Inch) beabstandet sind, und dass – die einheitlichen Oberflächen-Ablagerungen des chemischen Weichmachers kleiner als ungefähr 2700 Mikrometer im Durchmesser sind.
Tissue-Papier nach Anspruch 1, wobei der chemische Weichmacher die Formel aufweist: (R₁)_4-m-N⁺-[R₂]_mX^– wobei: m von 1 bis 3 reicht, vorzugsweise 2 ist; jedes R₁ ist eine C₁-C₆-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon, wobei R₁ vorzugsweise eine Methyl-Gruppe ist; jedes R₂ ist eine C₁₄-C₂₂-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon, wobei R₂ vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₁₆-C₁₈-Alkyl-Gruppen und C₁₆-C₁₈-Alkenyl-Gruppen; und X^– ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion ist, wobei das Weichmacher-kompatible Anion vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chlorid und Methylsulfat.
Tissue-Papier nach Anspruch 1, wobei der chemische Weichmacher die Formel aufweist: (R₁)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R₃]_mX^– wobei Y ist -O-(O)C- oder -C(O)-O- oder -NH-C(O)- oder -C(O)-NH-, wobei Y vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -O-(O)C- und -C(O)-O-; m von 1 bis 3 reicht, vorzugsweise 2 ist; n von 0 bis 4 reicht, vorzugsweise 2 ist; jedes R₁ ist eine C₁-C₆-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon, wobei R₁ vorzugsweise eine Methyl-Gruppe ist; jedes R₃ ist eine C₁₃-C₂₁-Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, Hydroxyalkyl-Gruppe, Hydrocarbyl- oder substituierte Hydrocarbyl-Gruppe, alkoxylierte Gruppe, Benzyl-Gruppe oder Gemische davon, wobei R₃ vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C₁₅-C₁₇-Alkyl-Gruppen und C₁₅-C₁₇-Alkenyl-Gruppen; und X^– ein beliebiges Weichmacher-kompatibles Anion ist, wobei das Weichmacher-kompatible Anion vorzugsweise gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chlorid und Methylsulfat.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der chemische Weichmacher ferner eine Polyhydroxy-Verbindung und eine Fettsäure umfasst.
Tissue-Papier nach Anspruch 4, wobei die Polyhydroxy-Verbindung gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykol, Polypro pylenglykol und Gemischen davon, und die Fettsäure C₆-C₂₃ lineare, verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Homologe umfasst, wobei die Fettsäure vorzugsweise eine Isostearinsäure umfasst.
Tissue-Papier nach Anspruch 1 bis 3, wobei der chemische Weichmacher eine Polysiloxan-Verbindung umfasst, wobei die Polysiloxan-Verbindung vorzugsweise eine Amino-funktionelle Polysiloxan-Verbindung umfasst.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Papier Profil-verdichtet ist.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Papier ein ungekrepptes, Durch-Luft-getrocknetes Papier ist.
Tissue-Papier nach der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberflächen-Ablagerungen mit einer Häufigkeit zwischen ungefähr 5 Gebieten pro laufendem Inch (pro 2,54 cm) und ungefähr 100 Gebieten pro laufendem Inch (pro 2,54 cm) beabstandet sind.
Tissue-Papier nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der chemische Weichmacher zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 10 Gew.-% des Papiers vorliegt.