DE69931073T2

DE69931073T2 - Weiches und solides papierprodukt mit hoher volumendichte

Info

Publication number: DE69931073T2
Application number: DE69931073T
Authority: DE
Inventors: S. Janica Appleton BEHNKE; C. Kenneth Appleton LARSON
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: BR9916595A; US6565707B2; DE69931073D1; AU1935100A; KR20010103727A; KR100625715B1; CN1335806A; US6423180B1; EP1156925A4; EP1156925A1; EP1156925B1; WO2000040405A1; US20020134520A1; BR9916595B1; AU755330B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betriftt ein weiches, absorbierendes und festes Papiererzeugnis und insbesondere ein Papiererzeugnis mit hoher spezifischer Dichte, niedrigem Trockenmodul und hohem Nassfestigkeitsverhältnis.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung einer Reihe von Papiererzeugnissen, so beispielsweise von Tüchern, Handtüchern, Servietten, Lappen und dergleichen, muss eine Vielzahl von Eigenschaften des Erzeugnisses berücksichtigt werden, um ein Enderzeugnis zu erhalten, das eine passende Mischung von Eigenschaften aufweist, die für den Verwendungszweck des Erzeugnisses geeignet sind. Unter diesen Eigenschaften waren – insbesondere bei Erzeugnissen für den Endkunden – die Verbesserung der Weichheit, der Festigkeit, des Absorptionsvermögens, der spezifischen Dichte und der Dehnung stets die Hauptziele. Im Allgemeinem müssen Wegwerfpapiererzeugnisse mit Blick auf Weichheit, Absorptionsvermögen und Festigkeit hervorragend sein. Kunden wünschen insbesondere Papiererzeugnisse, die als Reinigungsinstrumente formbar sind, große Verschüttungen absorbieren und bei Nässe nicht reißen. Der Hersteller wünscht zusätzlich ein festes Papiererzeugnis, das ein niedriges Rollengewicht und einen großen Durchmesser aufweist.
Weichheit ist allgemein dadurch definiert, wie sich das Papiererzeugnis für einen Anwender beziehungsweise eine Anwenderin auf dessen beziehungsweise deren Gesicht oder Hand anfühlt. Die Weichheit hängt allgemein von verschiedenen physikalischen Eigenschaften ab, darunter die Oberflächengriffigkeit und Steifheit des Erzeugnisses. Die Steifheit wiederum hängt im Allgemeinen von der Festigkeit des Erzeugnisses ab. Die Festigkeit des Papiererzeugnisses stellt die Fähigkeit des Erzeugnisses dar, seine physische Integrität aufrechtzuerhalten, ohne gebrauchsbedingt und insbesondere bei Durchnässung zu zerreißen oder zu zerfasern. Die Festigkeit ist eine Kombination aus Zugfestigkeit und Dehnung. Ist eine der beiden Größen höher, so kann die andere niedriger sein, und „Festigkeit" immer noch vorliegen. Wird zudem auf einem gewissen Niveau Nassfestigkeit benötigt, so ermöglicht die Verwendung eines Bindemittels, dass ein höheres Nass-/Trocken-Festigkeitsverhältnis, eine niedrigere Trockenfestigkeit und daher eine höhere Weichheit möglich werden.
Traditionell werden viele Papiererzeugnisse unter Einsatz eines Nasspressprozesses hergestellt, bei dem eine merkliche Menge Wasser aus einer nassgelegten Bahn entfernt wird, indem Wasser vor dem Endtrocknen aus der Bahn gepresst beziehungsweise gequetscht wird. Insbesondere wird die Bahn, während sie auf einem absorbierenden Papiermacherfilz aufliegt, zwischen dem Filz und der Oberfläche eines beheizten Drehzylinders, so beispielsweise eines Yankee-Trockners, unter Verwendung einer Druckwalze gequetscht, während die Bahn auf die Oberfläche des Yankee-Trockners übertragen wird. Die getrocknete Bahn wird anschließend mittels einer Abhebeschneide von dem Yankee-Trockner abgehoben, was als Kreppen bekannt ist. Das Kreppen dient der teilweisen Bindungslösung der getrockneten Bahn, indem viele der vorher während der Bahnpressephasen des Prozesses gebildeten Bindungen gelöst werden. Die Bahn kann trocken- oder nassgekreppt werden. Das Kreppen kann die Griffigkeit der Bahn stark verbessern, was jedoch merklich auf Kosten der Festigkeit geht.
Ein Kreppverfahren zur Herstellung von Handtüchern, die sowohl fest wie auch weich sind, ist in dem an Gentile et al. erteilten und an die Scott Paper Company (1975) überschriebenen US-Patent mit der Nummer 3,879,257 und dem Titel „Absorbent Unitary Laminate-like Fibrous Webs und Method for Producing them" offenbart. Die Ansprüche sind durch diese Offenbarung gekennzeichnet. Das Patent von Gentile et al. offenbart ein Verfahren des Kreppens eines Basisblattes, des anschließenden Aufdruckens eines Bindemittels auf einer Seite des Basisblattes, des erneuten Kreppens des Basisblattes, des anschließenden Aufdruckens eines Bindemittels auf der anderen Seite des Basisblattes und des anschließenden ein drittes Mal erfolgenden Kreppens des Basisblattes. Insbesondere wird das Basisblatt bedruckt, während es durch ein Gravürepresswalzenpaar läuft. Während des Gravüredruckprozesses, der auch als DRC-Prozess (Double ReCrepe DRC, Doppeirekreppen) bezeichnet wird, erfolgt eine Kompression des Basisblattes auf weniger als 50% der Eingangsdichte, während das Bindemittel auf das Blatt aufgedruckt wird. Der DRC-Prozess stellt eine Bahn bereit, bei der die Stärke und Weichheit in einem ausgeglichenen Verhältnis zueinander stehen. Der Prozess dreier aufeinanderfolgender Pressvorgänge stellt jedoch kein besonders voluminöses Blatt bereit. Darüber hinaus umfasst der Prozess drei Kreppvorgänge und ist damit erheblich komplizierter als ein Prozess mit nur einem Kreppvorgang.
In jüngster Zeit wurde das Durchtrocknen zu einem alternativen Mittel beim Trocknen von Papierbahnen. Das Durchtrocknen stellt ein vergleichsweise nicht-kompressives Verfahren zum Entfernen von Wasser aus der Bahn mittels Durchleitung von Heißluft durch die Bahn bis zu deren Trocknung dar. Insbesondere wird eine nassgelegte Bahn von einem Formungsgewebe auf ein grobes hochgradig durchlässiges Durchtrocknungsgewebe überführt und auf dem Durchtrocknungsgewebe gehalten, bis die Bahn nahezu trocken ist. Die sich ergebende durchgetrocknete Bahn ist voluminöser als eine auf herkömmliche Weise getrocknete und gekreopte Bahn, da die Bahn weniger komprimiert wird. Das Herausquetschen von Wasser aus der nassen Bahn unterbleibt, obwohl eine Druckwalze zur anschließenden Übertragung der Bahn auf einen Yankee-Trockner zum Zwecke des Kreppens der Bahn dennoch Verwendung finden kann.
Obwohl ein prozesstechnischer Anreiz gegeben ist, den Yankee-Trockner wegzulassen und ein durchgetrocknetes ungekrepptes Erzeugnis herzustellen, sind ungekreppte durchgetrocknete Blätter üblicherweise steif und fühlen sich, wenn sie nicht kalandriert oder geschichtet sind, im Vergleich zu ihren gekreppten Pendants bei Berührung rau an. Dies rührt teilweise von der inhärent hohen Steifheit und Festigkeit eines ungekreppten Blattes her, kann jedoch teilweise auch durch die Grooheit des Durchtrocknungsgewebes, auf dem die nasse Bahn geformt und getrocknet wird, bedingt sein.
Entsprechend besteht Bedarf an einem Papierhandtucherzeugnis beziehungsweise einem Papierblatt, das weich, absorbierend und fest ist und das insbesondere eine höhere spezifische Dichte, einen niedrigeren spezifischen Trockenmodul und höhere Nassfestigkeitsverhältniswerte als diejenigen Erzeugnisse aufweist, die auf herkömmliche Weise unter Verwendung eines Durchtrocknungsprozesses ohne Kreppen oder eines Doppelrekreppprozesses hergestellt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren zur Herstellung eines festen, weichen und absorbierenden Wegwerferzeugnisses nach Anspruch 1 und ein Erzeugnis nach Anspruch 10, das mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 herstellbar ist, bereitgestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird hierdurch ein festes, weiches, voluminöses und absorbierendes Wegwerfpapiererzeugnis beziehungsweise Papierblatt mit einem spezifischen Trockenmodul von weniger als ungefähr 0,0040 Kilogramm/Gramm pro drei Inch, einer spezifischen Dichte von mehr als ungefähr 10 cm³/g und einem Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als 0,40 bereitgestellt. Vorzugsweise liegt der spezifische Modul des festen, weichen und absorbierenden Wegwerfpapiererzeugnisses beziehungsweise Papierblattes bei weniger als 0,0038. Besonders bevorzugt liegt der spezifische Modul bei weniger als 0,0034. Vorzugsweise liegt die spezifische Dichte des Erzeugnisses oder Papierblattes bei mehr als 11. Besonders bevorzugt liegt die spezifische Dichte bei mehr als 12. Vorzugsweise liegt das Nassfestigkeitsverhältnis des Erzeugnisses oder Papierblattes bei mehr als 0,5. Besonders bevorzugt liegt das Nassfestigkeitsverhältnis bei mehr als 0,6. Das Erzeugnis beziehungsweise Papierblatt weist tendenziell eine größere Trocken-/Nass-Dehnung als die meisten herkömmlichen Erzeugnisse und Papierblätter auf.
Das Papiererzeugnis kann mittels des Prozesses der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Papiererzeugnis hergestellt, indem zunächst ein ungekrepptes durchluftgetrocknetes Basisblatt hergestellt, anschließend ein Bindemittel auf eine Seite des Basisblattes aufgedruckt, anschließend die eine Seite des Basisblattes gekreppt und abschließend die andere Seite des Basisblattes nacheinander bedruckt und gekreppt wird.
Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung erschließen sich besser bei Betrachtung der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines ungekreppten und durchgetrockneten Basisblattes, wie es zum Zwecke eines späteren Bedruckens und Kreppens des Basisblattes präpariert wird.
2 ist eine schematische Darstellung des Bedruckens und Kreppens des ungekreppten durchgetrockneten Basisblattes nach Herstellung entsprechend 1.
Detailbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Papiertücher, Servietten, Lappen oder Handtucherzeugnisse, die einen niedrigen spezifischen Trockenmodul, eine hohe spezifische Dichte und ein hohes Nassfestigkeitsverhältnis aufweisen. Insbesondere weist das feste, wei che und absorbierende Wegwerfpapiererzeugnis einen spezifischen Trockenmodul von weniger als ungefähr 0,0040 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (7,62 cm), eine spezifische Dichte von mehr als ungefähr 10 Kubikzentimeter pro Gramm (cm³/g), eine Dehnung in Querrichtung von mehr als ungefähr 15% und ein Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als ungefähr 0,40 auf. Vorzugsweise liegt der spezifische Trockenmodul des festen, weichen und absorbierenden Wegwerfpapiererzeugnisses bei weniger als ungefähr 0,0038 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (7,62 cm). Besonders bevorzugt liegt der spezifische Trockenmodul des Erzeugnisses bei weniger als ungefähr 0,0034 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (7,62 cm). Vorzugsweise liegt die spezifische Dichte des Erzeugnisses bei mehr als 11 cm³/g. Besonders bevorzugt liegt die spezifische Dichte bei mehr als ungefähr 12 cm³/g. Vorzugsweise liegt das Nassfestigkeitsverhältnis des Erzeugnisses bei mehr als ungefähr 0,5. Besonders bevorzugt liegt das Nassfestigkeitsverhältnis bei mehr als ungefähr 0,6.
Tests
Es sollen drei Eigenschaften des Papiererzeugnisses der vorliegenden Erfindung getestet werden, nämlich der spezifische Modul, die spezifische Dichte und das Nassfestigkeitsverhältnis.
Spezifischer Modul
Der spezifische Trockenmodul des Erzeugnisses wird durch Dividieren des geometrisch gemittelten Moduls (in Kilogramm) des Erzeugnisses durch die geometrisch gemittelte Zugfestigkeit (in Gramm Kraft pro 3 Inch (7,62 cm)) des Erzeugnisses bestimmt. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden Zugfestigkeiten in Kilogramm Kraft pro 3 Inch (7,62 cm) der Probenbreite angegeben, wobei der Einfachheit halber die Einheit auch „Kilogramm" genannt wird.
Um den spezifischen Trockenmodul eines Erzeugnisses zu bestimmen, wird ein Zugfestigkeitstestgerät verwendet, so beispielsweise der Sintech Tensile Tester, der von Sintech Inc., Research Triangle Park, NC 27709, hergestellt wird. Insbesondere unter TAPPI-Testbedingungen wird eine Probe des Papiererzeugnisses in die Klemmbacken des Zugfestigkeitstestgerätes eingebracht. Die Klemmbacken stellen allgemein ein Paar rechteckiger Elemente dar, zwischen denen die Probe aufgehängt wird. Die Probe muss groß genug sein, dass sie die Spannbreite der Klemmbacken überbrücken kann. Übli cherweise weist die Probe eine Breite von etwa 3 Inch (7,6 cm) und eine Länge von wenigstens 4 Inch (10,2 cm) auf, wenn die Spannweite der Klemmbacken des Sintech Tensile Testers bei 4 Inch liegt. Nachdem die Probe in die Klemmbacken eingebracht ist, bewegt sich eine der beiden Klemmbacken nach außen, während die andere stationär bleibt. An der sich bewegenden Klemmbacke ist ein Dehnungsmesser angebracht, der die der Handtuchprobe aufgeprägte Dehnung misst. Darüber hinaus gibt eine Testperson eine Geschwindigkeit in den Sintech Tensile Tester ein. Im Allgemeinen liegt die Standardgeschwindigkeit bei 10 Inch (25,4 cm) pro Minute.
Das Papiererzeugnis wird in beiden Richtungen, in denen es hergestellt worden ist, getestet, das heißt in Maschinenrichtung und in der zur Richtung der Herstellung senkrechten Richtung, das heißt in Querrichtung. Es werden mindestens zwei Proben getestet, nämlich eine bezüglich der Maschinenrichtung und eine bezüglich der Querrichtung. Im Allgemeinen werden mindestens fünf bis zehn Proben in beiden Richtungen getestet, woraufhin über alle Probenwerte gemittelt wird.
Das Sintech Tensile Tester erstellt eine Beanspruchungs-/Dehnungskurve für jede Probe. Die Beanspruchung ist auf der y-Achse aufgetragen, während die Dehnung auf der x-Achse aufgetragen ist. Wie vorstehend ausgeführt, wird der spezifische Modul durch Dividieren des geometrisch gemittelten Moduls des Erzeugnisses durch die geometrisch gemittelte Zugfestigkeit des Erzeugnisses bestimmt, was entsprechend der nachfolgenden Formel erfolgt. spezifischer Trockenmodul = GMmodulus/GMtensile
Hierbei bezeichnen GM^modulus den geometrisch gemittelten Modul (gemäß Bestimmung aus der Steigung der Beanspruchungs-/Dehnungskurve) und GM^tensile die geometrisch gemittelte Zugfestigkeit.
Der geometrisch gemittelte Modul wird aus den Beanspruchungs-/Dehnungskurven des Erzeugnisses bezüglich der Querrichtung (cross direction CD) und bezüglich der Maschinenrichtung (machine direction MD) bestimmt, indem mittels der Methode der kleinsten Quadrate die Liniensteigung zwischen den Lastpunkten 70 g und 157 g gefittet wird, und zwar unter Verwendung der nachfolgenden Formel. GMmodums = (Laständerung (kg)) (ber. Eichlänge (mm))/(Änderung der Crossheadposition (mm))
Hierbei bezeichnet die berichtigte Eichlänge die Eichlänge nebst Spielraum (slack), wobei der Spielraum gleich dem Abstand der Nullspannungslast in mm ist, wenn die Probe in den Greifern des Zugfestigkeitstestgerätes befindlich ist.
Die geometrisch gemittelte Zugfestigkeit des Erzeugnisses wird bestimmt, indem zunächst die Zugfestigkeit in Querrichtung mit der Zugfestigkeit in Maschinenrichtung multipliziert und anschließend die Quadratwurzel aus dem Produkt genommen wird, was durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden kann. GMtensile = √(CDtensile × MDtensile
Hierbei bezeichnen CD^tensile die durchschnittliche Zugfestigkeit in Querrichtung und MD^tensile die durchschnittliche Zugfestigkeit in Maschinenrichtung.
Nassfestigkeitsverhältnis
Das Nassfestigkeitsverhältnis wird durch Dividieren der Nasszugfestigkeit in Querrichtung durch die Trockenzugfestigkeit in Querrichtung bestimmt, was durch die nachfolgende Formel ausgedrückt werden kann. Nassfestigkeitsverhältnis = CDwet/CDdry
Hierbei bezeichnen CD^dry die durchschnittliche Nasszugfestigkeit in Querrichtung und CD^dry die durchschnittliche Trockenzugfestigkeit in Querrichtung.
Sowohl die Nasszugfestigkeit in Querrichtung wie auch die Trockenzugfestigkeit in Querrichtung werden in Einheiten von Gramm pro 3 Inch (7,62 cm) bestimmt. Insbesondere wird die Trockenzugfestigkeit in Querrichtung unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Testgerätes „Sintech Tensile Tester" bestimmt. Die Nasszugfestigkeit in Querrichtung wird auf dieselbe Weise bestimmt, außer dass die Probe zunächst in der Mitte durchnässt und dann der Test vorgenommen wird. Die Nasszugfestigkeit in Querrichtung wird insbesondere dadurch bestimmt, dass eine Probenschleife gebildet wird, diese mit destilliertem Wasser durchlässt wird, und das Ergebnis sodann in die Greifer des Testgerätes „Sintech Tensile Tester" eingelegt wird.
Spezifische Dichte
Die spezifische Dichte ist als Trockendichte (dry caliper) eines Blattes des Erzeugnisses dividiert durch die Flächenmasse (basis weight) definiert. Die spezifische Dichte wird in Einheiten von Kubikzentimetern pro Gramm (cm³/g) gemessen. Die Trockendichte ist die Dicke des trockenen Erzeugnisses gemäß Messung unter kontrollierter Last. Die spezifische Dichte wird auf folgende Weise bestimmt. Allgemein wird ein Gerät, so beispielsweise das Testgerät „EMVECO Model 200-A caliper tester" von der Firma Emveco Co., verwendet. Insbesondere werden zehn Handtuch- oder Tuchblätter mit einer Länge von ungefähr 4 Inch und einer Breite von ungefähr 4 Inch aufeinandergestapelt. Sobald die Blätter aufeinander gestapelt sind, werden sie druckbeaufschlagt. Anschließend presst eine Druckplatte, die als kreisförmiges Metallstück mit einem Durchmesser von 2,21 Inch (56,14 cm) ausgebildet ist, den Stapel aus Blättern zusammen. Der durch die Druckplatte ausgeübte Druck liegt allgemein bei ungefähr 2 kPa (0,29 psi). Sobald die Druckplatte den Stapel zusammendrückt, wird die Dichte des Stapels gemessen. Die Druckplatte wird anschließend automatisch angehoben. Zur Bestimmung der Dichte eines Blattes wird die Dichte des gesamten Stapels durch zehn, also die Anzahl der Blätter in dem Stapel, geteilt. Die Flächenmasse wird bestimmt, nachdem die Probe in eine Umgebung mit einer Temperatur und einer Feuchtigkeit gemäß TAPPI-Spezifikation eingebracht worden ist. Die Einheiten hiervon sind 16./2880 Quadratfuß (268 Quadratmeter).
Erzeugnisse, ihre Bestandteile und Herstellungsverfahren
Geeignete Zellulosefasern zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung sind unter anderem Papierherstellungsrohfasern aus Weichholz/Nadelholz. Synthetische Nichtzellulosefasern, chemithermomechanische Fasern, Hartholzfasern oder recyclierte Fasern können anteilig ebenfalls verwendet werden. Die Blätter können zusammengeschichtet werden, sodass sie ein Mehrschichtenerzeugnis mit zwei, drei oder mehr Schichten bilden. Diese Mehrschichtenerzeugnisse weisen mit Blick auf die Menge verarbeiteter Fasern eine unerwartet hohe Dichte sowie unerwartet gute Absorptionseigenschaften auf. Die Flächenmasse der Mehrschichtenerzeugnisse der vorliegenden Erfindung hängt von der Anzahl der Schichten und der Flächenmasse jeder Schicht ab.
Darüber hinaus können die einzelnen Schichten bezüglich verschiedener Faserbestandteile schichtartig oder durch Mischen/Blending (homogen) ausgebildet sein.
Insbesondere ist das Handtucherzeugnis der vorliegenden Erfindung ein Blatt mit einer Schicht, zwei Bestandteilen und drei Lagen. Bei einem Ausführungsbeispiel besteht das Handtucherzeugnis zu 50% aus NSWK-Rohfasern (Northern Softwood Kraft NSWK) und zu 50% aus SSWK-Rohfasern (Southern Softwood Kraft SSWK. Vorzugsweise sind die äußeren Lagen aus NSWK-Fasern gebildet, während die mittlere Lage aus SSWK-Fasern gebildet ist, und dies im Verhältnis von 25% zu 50% zu 25%. Mit anderen Worten, die Hälfte von den 50% (das heißt 25%) der NSWK-Fasern sind in einer äußeren Lage befindlich, während die verbleibende Hälfte von den 50% (das heißt die verbleibenden 25%) der NSWK-Fasern in der anderen äußeren Lage befindlich sind, und die gesamten 50% der SSWK-Fasern in der mittleren Lage befindlich sind. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die äußeren Lagen aus NSWK-Fasern gebildet, während die mittlere Lage aus Fasern der Sorte „Southern wet lap softwood" und Kieferfasern der Sorte „Weyerhauser HBA-S curly Southern" gebildet sind, und zwar im Verhältnis von 25% zu 40% zu 10% zu 25%. Mit anderen Worten, eine äußere Lage ist gänzlich aus NSWK-Fasern (im Verhältnis von 25% der gesamten 100% der Schicht) gebildet, und die andere äußere Lage ist ebenfalls gänzlich aus NSWK-Fasern (im Verhältnis von 25% der gesamten 100% der Schicht) gebildet, während die mittlere Lage zu 80% Fasern der Sorte „Southern wet lap softwood" und zu 20% Kieferfasern der Sorte „Weyerhauser HBA-S curly Southern" enthält. Die Fasern in der mittleren Lage können auch gänzlich oder teilweise chemithermomechanische Fasern oder dispergierte Fasern entsprechend den Patenten 5,348,620 und 5,501,768 von Hermans et al. sein.
Im Allgemeinen wird das Erzeugnis der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem jeder Seite eines hochvoluminösen ungekreppten durchgetrockneten Basisblattes ein Bindemittel hinzugefügt wird, woraufhin jede Seite des Basisblattes gekreppt wird. Das Bindemittel kann mittels Gravüredruck, Flexodruck (Gummidruck), Beschichten, Aufsprühen, Tintenstrahltechnik oder Heißschmelztechniken „hinzugefügt" werden.
Bei Verwendung der beschriebenen Faserbestandteile wird das Basisblatt für das Erzeugnis der vorliegenden Erfindung zunächst insbesondere mittels herkömmlicher Mittel hergestellt und anschließend entsprechend einem der nachfolgenden Patente einem Rush-Transfer und einer Durchlufttrocknung (und keinem Kreppen oder Kalandrieren) unterzogen: das an Wendt et al. (1998) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,746,887 und dem Titel „Method of Making Soft Tissue Products", das an Sudell et al. (1997) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,616,207 und dem Titel „Method for Making Uncreped, Throughdried Towels und Wipers", das an Rugowski et al. (1997) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,593,545 und dem Titel „Method for Making Uncreped Throughdried Tissue Products without an Open Draw", das an Rugowski et al. (1997) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,591,309 und dem Titel „Papermaking Machine for Making Uncreped Throughdried Tissue Sheets", das an Engel et al. (1997) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,667,636 und dem Titel „Method for Making Smooth Uncreped Throughdried Sheets" oder das an Cook et al. (1991) erteilte US-Patent mit der Nummer 5,048,589 und dem Titel „Non-creped Hand or Wiper Towel".
Anschließend wird auf jede Seite des ungekreppten durchgetrockneten Basisblattes ein Bindemittel aufgebracht, woraufhin jede Seite des Basisblattes gekreppt wird. Insbesondere wird beim Aufdrucken eines latexhaltigen Bindemittels das Basisblatt durch ein Gravürepresswalzenpaar gezogen, während das Basisblatt mit dem latexhaltigen Bindemittel bedruckt wird. In dem Gravürepresswalzenpaar wird das Blatt auf eine Dichte von weniger als 50% derjenigen Dichte komprimiert, die es vor dem Ziehen durch das Gravürepresswalzenpaar aufwies.
Man hat herausgefunden, dass ein auf diese Weise aus einem ungekreppten Basisblatt hergestelltes Handtucherzeugnis eine viel höhere spezifische Dichte bei derselben Nasszugfestigkeit und Weichheit wie ein Blatt aufweist, das aus einem nassgepressten gekreppten Basisblatt hergestellt ist. Darüber hinaus hat man herausgefunden, dass ein auf diese Weise hergestelltes Handtucherzeugnis eine viel höhere Nassfestigkeit bei derselben spezifischen Dichte wie ein zweischichtiges gekrepptes durchluftgetrocknetes Erzeugnis aufweist, was insbesondere daher rührt, dass das Zweischichtenerzeugnis seine spezifische Dichte wesentlich durch den Zweischichtenvorgang erhält.
Geeignete Durchtrocknungsgewebe werden von Wendt et al. (5,746,887) und Chiu et al. (5,429,686) beschrieben.
Beispiele
Die gewünschten Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert anhand von Beispielen und Tabellen beschrieben.
Beispiel 1
Um die Erfindung weiter zu illustrieren, wurde ein ungekrepptes durchgetrocknetes Blatt, wie es schematisch in 1 dargestellt ist, hergestellt. Insbesondere wurde ein dreilagiges Einzelschichtpapiererzeugnis aus 50% reinen LL19-NSWK-Rohfasern (Northern Softwood Kraft NSWK) und 50% Fasern der Sorte „Southern wet lap softwood" hergestellt. Insbesondere enthielt das dreilagige Blatt folgendes: 25% NSWK-Fasern bildeten eine äußere Lage, 50% Kieferfasern der Sorte „Mobile wet lap" bildeten die mittlere Lage, und die verbleibenden 25% der NSWK-Fasern bildeten die andere äußere Lage. Darüber hinaus wurden Chemikalien auf die Lagen des Einschichterzeugnisses aufgebracht. Insbesondere wurden 2,25 kg/mton Arosurf PA-801 Bindungslösemittel (das eine 80%-ige Aktivfeststoffflüssigkeit der Witco Corporation, Paper Chemicals Division aus Janesville, Wisconsin ist) den NSWK-Fasern hinzugefügt, während 10 kg/mton Kymene 557H (das eine 12,5%-ige Lösung von Hercules, Inc. aus Wilmington Delaware ist) der Mischung der mittleren Lage hinzugefügt wurde.
Das sich ergebende dreilagige Blatt wurde auf einer herkömmlichen Doppelsiebanlage mit Formungsgeweben (Bezugszeichen 2 und 4 in 1), die beide Gewebe der Sorte Lindsay 2164 waren, hergestellt. Die Geschwindigkeit der Formungsgewebe lag bei 1500 Fuß pro Minute (7,62 Meter pro Sekunde). Die neugeformte Bahn wurde anschließend auf eine Konsistenz von ungefähr 25% bis ungefähr 30% entwässert, und zwar unter Verwendung eines Vakuumsaugers unterhalb der Formungsgewebe, bevor eine Übertragung auf das Übertragungsgewebe 6 erfolgte. Das Übertragungsgewebe 6 lief mit einer Geschwindigkeit von 1402 Fuß pro Minute (7,12 Meter pro Sekunde) (Rush-Transfer von 7%) um. Das Übertragungsgewebe 6 war von der Sorte Appleton Mills T-216-3. Ein Vakuumschuh, der ungefähr 10 bis ungefähr 12 Inch (254 bis 305 mm) Quecksilbervakuum zog, wurde zur Übertragung der Bahn auf das Übertragungsgewebe 6 eingesetzt.
Die Bahn wurde anschließend auf ein Durchtrocknungsgewebe 8 der Sorte Appleton Mills T124-8 übertragen. Das Durchtrocknungsgewebe 8 lief mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1402 Fuß pro Minute (7,12 Meter pro Sekunde) um. Die Bahn wurde über einen Durchtrockner 9 gebracht, der ein Honeycomb-Durchtrockner war, und der bei einer Temperatur von ungefähr 400 °F (204 °C) betrieben wurde. Die Bahn wurde bis zu einer Endtrockenheit von ungefähr 97 bis ungefähr 98% Konsistenz getrocknet. Das getrocknete Basisblatt wurde anschließend zwischen einem oberen Gewebe und einem unteren Gewebe (in 1 Bezugszeichen 11 beziehungsweise 12) der Sorte Asten 934 Fabrics zu einer Übertragungsspule 14 verbracht, wo das Basisblatt zum Zwecke des nachfolgenden Bedruckens und Kreppens zu einer Rolle 15 gewickelt wurde.
Das Basisblatt wurde anschließend insbesondere, nachdem es zu einer Rolle gewickelt worden war, auf eine Doppelrekreppmaschine oder ein entsprechendes System, wie teilweise in 2 dargestellt, übertragen. 2 stellt allgemein die weiteren Schritte des nacheinander erfolgenden Bedruckens und Kreppens der zwei gegenüberliegenden Seiten des ungekreppten durchgetrockneten Basisblattes nach Herstellung entsprechend 1 dar.
Das Doppelrekreppsystem 16 enthält insbesondere einen ersten Drucker 20, einen ersten Krepptrockner 22, einen zweiten Drucker 24 und einen zweiten Krepptrockner 26. Das System 16 enthält darüber hinaus einen Aushärttrockner 28, ein Kühlwalzenpaar 30 und eine Spule 32 zum Wickeln des fertigen Papiererzeugnisses zu einer Rolle. Die Systeme gemäß 1 und 2 sind vorzugsweise in einer einzigen Maschine kombiniert, sodass die Schritte des Wickelns zu einer Rolle (14, 15), des Verbringens der Rolle und des Abwickelns (17) entfallen können.
Die Druckfluide wurden durch die nachfolgende Formel hergestellt, wobei die Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge unter Rühren eingebracht wurden: Airflex A105 bei 52% Feststoffen (10.450 Gramm), NH4Cl mit 10% (190 Gramm), Nalco 7565 Schäumungshemmer (20 Gramm), Natrosol 250 MR Pulver mit 2% (2.000 Gramm) und Leitungswasser (6747 Gramm). Airflex A105 ist ein Bindemittel und insbesondere eine selbstvernetzende Ethylenvinylacetatemulsion von der Firma Air Products and Chemicals aus Allentown, PA. Der Schäumungshemmer Nalco 7565 ist ein Erzeugnis der Firma Nalco Chemical Company, Naperville, Illinois. Das Pulver Natrosol 250 MR ist ein Erzeugnis von Aqualon, einer Tochter von Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware. Die resultierenden A105-Feststoffe lagen bei 28% und die Viskosität nach Brookfield bei 490 cp.
Das ungekreppte durchgetrocknete Basisblatt wurde allgemein auf einer Seite mit einer Gravürewalze doppelter Tiefe bedruckt, auf einen Trockner gepresst, gekreppt und auf der anderen Seite in einem zweiten Drucker bedruckt, gekreppt, in einer Durchluftaushärteinheit ausgehärtet und aufgewickelt. Wein 2 gezeigt ist, erfolgte das erste Drucken in dem ersten Drucker 20, der sich aus einem Gravürepresswalzenpaar zu sammensetzt. Insbesondere wurde die Bahn 18 von der Rolle 17 (die in 1 der Rolle 15 entspricht) abgewickelt und lief durch das Gravürepresswalzenpaar 20, das sich aus der Stützwalze 20a und der Gravürewalze 20b zusammensetzt. Die eine Seite der Bahn 18 (die als erste Seite bezeichnet wird) wurde in dem Gravürepresswalzenpaar 20 unter Verwendung der Druckfluide gemäß vorstehender Beschreibung bedruckt. Die Gravürewalze 20b wies ein Panamabindungsmuster auf, wie es in dem an Hepford erteilten und an Kimberly-Clark Worldwide überschriebenen US-Patent mit der Nummer 5,776,306 beschrieben ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können andere Muster doppelter Tiefe verwendet werden, so beispielsweise unter anderem Punkt-Tiefpunkt-Muster nach dem an Roberts et al. erteilten US-Patent mit der Nummer 3,903,342 und dem an Roberts et al. erteilten US-Patent mit der Nummer 4,000,237.
Die Bahn 18 lief anschließend zu dem ersten Krepptrockner 22, wo die Bahn 18 gepresst und die erste Seite der Bahn 18 gekreppt wurde. Die Bahn 18 lief anschließend zu dem zweiten Drucker 24, der ebenfalls ein Gravürepresswalzenpaar darstellte, das aus Gravürepresswalzen 24a, 24b zusammengesetzt war. Analog zu dem Gravürepresswalzenpaar 20 umfasst das Gravürepresswalzenpaar 24 eine Stützwalze 24a und eine Gravürewalze 24b. In dem Gravürewalzenpaar 24 wurde die zweite Seite der Bahn 18 bedruckt, wobei erneut die Druckfluide gemäß vorstehender Beschreibung zum Einsatz kamen. In dem Gravürewalzenpaar 24 wurde die zweite Seite der Bahn 18 mit einem Punktmuster bedruckt. Alternativ kann die zweite Seite auch mit einem Panamabindungsmuster oder mit anderen Punktmustern bedruckt werden. Die Bahn 18 lief anschließend zu dem zweiten Krepptrockner 26, wo die Bahn 18 gepresst und die zweite Seite der Bahn 18 gekreppt wurde.
Wie auch in 2 gezeigt ist, wurde die Bahn 18 anschließend in dem Durchluftaushärttrockner 28 bei einer Zuluft von 500 °F (260 °C) ausgehärtet und sodann auf eine Spule 32 mit einer Spulgeschwindigkeit von ungefähr 200 Fuß pro Minute (61 Meter pro Minute) aufgewickelt.
Beispiel 2
Beispiel 2 entspricht Beispiel 1 (sowohl mit Blick auf die Zusammensetzung wie auch mit Blick auf die Herstellung), jedoch mit den folgenden Abweichungen. Zunächst ist die mittlere Lage des einschichtigen Erzeugnisses von Beispiel 2 ein Gemisch aus 80% Kieferfasern der Sorte „Mobile wet lap" und 20% Kieferfasern der Sorte „Weyerhauser HBA-S curly Southern" (von der Firma Weyerhauser, Inc. aus Tacoma, Washington). Zweitens unterschied sich die Menge der verschiedenen Bestandteile des Druckfluids für den Druckkreppprozess leicht von Beispiel 1. Insbesondere wurden die Druckfluide unter Verwendung der nachfolgenden Formel hergestellt, wobei die Substanzen in dieser Reihenfolge unter Rühren zugegeben wurden. Airflex A105 bei 52% Feststoffen (10.450 Gramm), NH4Cl mit 10% (190 Gramm), Nalco 7565 Schäumungshemmer (20 Gramm), Natrosol 250 MR Pulver mit 2% (400 Gramm) und Leitungswasser (7053 Gramm). Die resultierenden A105-Feststoffe lagen bei 30% und die Viskosität nach Brookfield bei 28 cp.
Testergebnisse
Die physikalischen Eigenschaften des gemäß vorstehender Beschreibung hergestellten Erzeugnisses wurden gemessen und sind in nachstehender Tabelle 1 aufgeführt. Zu Vergleichszwecken sind die Eigenschaften einiger herkömmlicher im Handel erhältlicher Handtücher in Tabelle 2 zusammengefasst. Zu diesen Handtüchern zählen (1) ein Handtuch, das in einem Doppelrekreppprozess hergestellt wird und unter der Bezeichnung VIVA^® von der Firma Kimberly-Clark Corporation angeboten wird, (2) ein Zweischichtenhandtuch, das in einem Nichtkreppdurchlufttrocknungsprozess hergestellt wird und im Handel unter der Bezeichnung SuperSaugtuch^® von der Firma Kimberly-Clark Corporation in Frankreich vertrieben wird, und (3) ein Handtuch, das in einem Kreppdurchtrocknungsprozess hergestellt wird und im Handel unter der Bezeichnung Bounty^® von der Firma Procter & Gamble vertrieben wird.
Im Sinne der Tabellen 1 und 2 bezeichnet der Begriff „Technologie" dasjenige Verfahren, durch das das Erzeugnis hergestellt wurde. In den Tabellen sind weitere Begriffe aufgeführt. Deren Bedeutungen lauten folgendermaßen. „Spezifischer Modul" ist die geometrisch gemittelte Steigung (Kilogramm) geteilt durch die geometrische gemittelte Zugfestigkeit des Erzeugnisses (Gramm pro 3 Inch (7,62 cm)). „Spezifische Dichte" ist die spezifische Dichte (Kubikzentimeter pro Gramm). „Nassfestigkeitsverhältnis" ist die Nasszugfestigkeit des Erzeugnisses in Querrichtung (Gramm pro 3 Inch (7,62 cm)) dividiert durch die Nasszugfestigkeit des Erzeugnisses in Querrichtung (Gramm pro 3 Inch (7,62 cm)) (weshalb das Nassfestigkeitsverhältnis keine Einheit aufweist).
Tabelle 1: Erfindungsgemäße Erzeugnisse
Tabelle 2: Herkömmliche im Handel erhältliche Erzeugnisse
Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Erzeugnisse im Vergleich zu sämtlichen in Tabelle 2 aufgeführten herkömmlichen Erzeugnissen eine Kombination aus hoher Dichte, niedrigem spezifischem Modul, höherer Dehnung in Querrichtung und höherem Nassfestigkeitsverhältnis aufweisen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines festen, weichen und absorbierenden Wegwerf-Papiererzeugnisses, das die folgenden Schritte umfasst: Hinzufügen eines Bindemittels zu wenigstens einem Teil einer ersten Seite einer Bahn, Kreppen der ersten Seite der Bahn, Hinzufügen von Bindemittel zu wenigstens einem Teil einer zweiten Seite der Bahn, und Kreppen der zweiten Seite der Bahn, Aushärten des Bindemittels an der ersten und der zweiten Seite der Bahn, wobei die Bahn ein Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als 0,40 hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn unter Einsatz eines Rush-Transfer- und eines UCTAD(uncreped through-air drying)-Prozesses so hergestellt wird, dass sie des Weiteren einen spezifischen Trocken-Modul (dry, specific modulus) von weniger als 0,0040 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (7,62 cm) und eine spezifische Dichte von mehr als ungefähr 10 cm³/g hat.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt des Aushärttrocknens (cure drying) der Bahn umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn einen spezifischen Modul (specific modulus) von weniger als ungefähr 0,0038 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (pro 7,62 cm) hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn einen spezifischen Modul von weniger als ungefähr 0,0034 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (pro 7,62 cm) hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn ein spezifisches Volumen von mehr als ungefähr 11 cm³/g hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn ein spezifisches Volumen von mehr als ungefähr 12 cm³/g hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn ein Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als ungefähr 0,5 hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bahn ein Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als ungefähr 0,6 hat.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das ungekreppte Papier auf einer Tissue-Maschine hergestellt und aufgerollt und dann zum Hinzufügen von Bindemittel, Kreppen und Aushärten zu einer zweiten Maschine gebracht wird.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis oder Papierblatt, das mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 9 hergestellt werden kann, wobei das Papierblatt ein Nassfestigkeitsverhältnis von mehr als 0,40 hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Papiererzeugnis oder -blatt einen spezifischen Trocken-Modul von weniger als ungefähr 0,0040 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (7,62 cm) und ein spezifisches Volumen von mehr als ungefähr 10 cm³/hat.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei der spezifische Modul weniger als ungefähr 0,0038 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (pro 7,62 cm) beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei der spezifische Modul weniger als ungefähr 0,0034 Kilogramm/Gramm pro 3 Inch (pro 7,62 cm) beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei das spezifische Volumen mehr als ungefähr 11 cm³/g beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei das spezifische Volumen mehr als ungefähr 12 cm³/g beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei das Nassfestigkeitsverhältnis mehr als ungefähr 0,5 beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei das Nassfestigkeitsverhältnis mehr als ungefähr 0,6 beträgt.
Festes, weiches und absorbierendes Wegwerf-Papiererzeugnis nach Anspruch 10, wobei seine Trockendehnung in Querrichtung (CD dry stretch) mehr als ungefähr 15 % beträgt.