DE69717636T2

DE69717636T2 - Tissuepapier, enthaltend eine aus pflanzlichem öl hergestellte, quaternäre ammoniumverbindung

Info

Publication number: DE69717636T2
Application number: DE69717636T
Authority: DE
Inventors: Van Phan; Dennis Trokhan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: DE69717636D1; KR100318061B1; EP0920553A1; CA2263878C; KR20000068272A; ATE229108T1; CA2263878A1; ES2185040T3; ZA977447B; BR9711344A; US5698076A; JP2000501461A; WO1998007927A1; CN1119458C; AU3909197A; CN1234085A; EP0920553B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Tissuepapierbahnen. Insbesondere betrifft sei weiche, absorbierende Tissuepapierbahnen, welche in Papierhandtüchern, Binden, Gesichtstissues und Toilettentissueprodukten verwendet werden können.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Papierbahnen oder Flächengebilde, manchmal als Tissues oder Papiertissuebahnen oder -blätter bezeichnet, finden eine extensive Nutzung in der modernen Gesellschaft. Solche Artikel, wie Papierhandtücher, Binden, Gesichts- und Toilettentissues, sind Stapelartikel im Handel. Es wurde seit langem erkannt, daß drei wichtige physikalische Attribute dieser Produkte ihre Weichheit, ihre Absorptionsfähigkeit, insbesondere ihre Absorptionsfähigkeit für wäßrige Systeme, und ihre Festigkeit, insbesondere ihre Festigkeit im nassen Zustand, sind. Untersuchungs- und Entwicklungsanstrengungen wurden auf die Verbesserung jedes dieser Attribute gerichtet, ohne die anderen ernsthaft zu beeinträchtigen, sowie auf die Verbesserung von zwei oder drei Attributen gleichzeitig.
Die Weichheit ist die taktile Empfindung, die von dem Verbraucher wahrgenommen wird, wenn er/sie ein spezielles Produkt hält, dieses über seine/ihre Haut reibt oder dieses in ihrer/seiner Hand zerknüllt. Diese taktile Empfindung ist eine Kombination aus mehreren physikalischen Eigenschaften. Eine der wichtigeren physikalischen Eigenschaften mit Bezug auf die Weichheit wird von dem Fachmann des Standes der Technik im allgemeinen die Weichheit der Papierbahn angesehen, aus welcher das Produkt hergestellt wird. Die Weichheit wiederum ist gewöhnlich als direkt abhängig von der trocknen Zugfestigkeit der Bahn und der Steifigkeit der Fasern, welche die Bahn aufbauen, angesehen.
Die Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und dessen Grundstoffbahnen, die physikalische Integrität beizubehalten und einem Reißen, Bersten und Zerbrechen unter Nutzungbedingungen, insbesondere im nassen Zustand, zu widerstehen.
Die Absorptionsfähigkeit ist das Maß der Fähigkeit eines Produkts und seiner Grundstoffbahnen, Mengen an Flüssigkeit, insbesondere wäßriger Lösungen oder Dispersionen, zu absorbieren. Die gesamte Absorptionsfähigkeit, wie sie von dem Verbraucher wahrgenommen wird, wird im allgemeinen als eine Kombination der Gesamtmenge an Flüssigkeit angesehen, die eine gegebene Masse Tissuepapier bis zur Sättigung absorbieren wird, sowie die Geschwindigkeit, mit welcher die Masse die Flüssigkeit absorbiert.
Die Verwendung von naßfesten Harzen, um die Festigkeit einer Papierbahn zu verbessern, ist weit bekannt. Zum Beispiel beschrieb Westfelt eine Anzahl solcher Materialien und diskutierte ihre Chemie in Cellulose Chemistry and Technology, Band 13, Seiten 813-825 (1979). Freimark et al. erwähnt in US-A-3,755,220, veröffentlicht am 28. August 1973, daß bestimmte chemische Additive, die als Bindungsmittel bekannt sind, die natürliche Faser-an-Faser-Bindung stört, die während der Blattbildung in Papier machenden Prozessen auftritt. Die Reduktion einer Bindung führt zu einem weicheren oder weniger rauhen Flächengebilde aus Papier. Freimark et al. gehen weiter und lehren die Verwendung von naßfesten Harzen, um die nasse Festigkeit des Flächengebildes in Verbindung mit der Verwendung von Entbindungsmitteln zu verbessern, um unerwünschte Effekte des naßfesten Harzes zu vermeiden. Diese Entbindungsmittel reduzieren die trockene Zugfestigkeit, es gibt aber auch im allgemeinen eine Reduktion der nassen Zugfestigkeit.
Shaw lehrt in US-A-3,821,068, veröffentlicht am 28. Juni8 1974, auch, daß chemische Entbinder verwendet werden können, um die Steifigkeit zu reduzieren und somit die Weichheit einer Tissuepapierbahn zu verbessern.
Chemische Entbindungsmittel wurden in verschiedenen Druckschriften offenbart, wie in US-A-3,554,862, veröffentlicht für Hervey et al. am 12. Januar 1971. Diese Materialien umfassen quartäre Ammoniumsalze, wie Trimethylcocoammoniumchlorid Trimethyloleylammoniumchlorid, di(hydriertes) Tallowdimethylammoniumchlorid und Trimethylstearylammoniumchlorid.
Emanuelsson et al. lehrt in der US-A-4,144,122, veröffentlicht am 13. März 1979, die Verwendung von komplexen quartären Ammoniumverbindungen, wie Bis(alkoxy(2-hydroxy)propylen) quartäre Ammoniumchloride, um Bahnen weich zu machen. Diese Autoren versuchen auch, eine Verminderung der Absorptionsfähigkeit zu überwinden, die durch die Entbindungsmitel verursacht werden, und zwar durch die Verwendung von nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffen, wie Ethylenoxid- und Propylenoxidadukten und fetten Alkoholen.
Die Armak Company aus Chicago, Illinois, offenbart in ihrem Bulletin 76-17 (1977), daß die Verwendung von Dimethyl di(hydriertes) Tallowammoniumchlorid in Verbindung mit Fettsäureestern von Polyoxiethylenglycolen den Tissuepapierbahnen sowohl Weichheit als auch Absorptionsfähigkeit verleihen kann.
Ein beispielhaftes Ergebnis der Forschung, die sich auf verbesserte Papierbahnen richtet, ist beschrieben in US-A-3,301,746, veröffentlicht für Sanford and Sisson am 31. Januar 1967. Trotz der hohen Qualität von Papierbahnen, die durch den in diesem Patent beschriebenen Prozeß hergestellt werden, und trotz des kommerziellen Erfolges die aus diesen Bahnen gebildeten Produkte, wurden Forschungsanstrengungen, die auf das Herausfinden verbesserter Produkte gerichtet sind, weiter fortgesetzt.
Zum Beispiel beschreibt Becker et al. in US-A-4,158,594, veröffentlicht am 19. Januar 1979 ein Verfahren, von sie behaupten, daß dieses ein festes, weiches, faseriges Flächengebilde bildet. Insbesondere lehren sie, daß die Festigkeit einer Tissuepapierbahn (welche durch die Hinzufügung chemischer Entbindungsmittel weich gemacht worden sein kann) verbessert werden kann, indem während der Verarbeitung eine Oberfläche der Bahn an eine Kreppoberfläche durch ein Bindemittel (wie eine Acryl-Latexgummi-Emulsion, ein wasserlösliches Harz oder ein elastomeres Bindematerial), welches an eine Oberfläche der Bahn und an der Kreppoberfläche in der fein gemusterten Anordnung angehaftet wurde, angehaftet wird und die Bahn von der Kreppoberfläche gekreppt wird, um ein Flächenmaterial zu bilden.
Die US-A-5,415,737 offenbart Papierprodukte, die eine biologisch abbaubare, auf pflanzlichsem Öl basierende chemische Weichmacherzusammensetzung enthält, wie auch US-A-4,510,000.
Herkömmliche quartäre Ammoniumverbindungen, wie die allgemein bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (z. B. Ditallowdimethylammoniumchlorid, Ditallowdimethylammoniummethylsulfat, Di(hydriertes) Tallowdimethylammoniumchlorid etc. ...) sind wirksame chemische Weichmachermittel. Die Mono- und Diestervariationen dieser quartären Ammoniumsalze wurden hinsichtlich ihrer Umweltfreundlichkeit geprüft und funktionieren auch wirksam als chemische Weichmachermittel zum Verbessern der Weichheit faseriger Zellulosematerialien. Unglücklicherweise können diese tierisch basierenden quartären Ammoniumverbindungen Geruchsproblemen ausgesetzt sein und können auch schwierig zu dispergieren sein. Die Anmelder haben entdeckt, daß auf pflanzlichem Öl basierende quartäre Ammoniumsalze (einschließlich der Mono- und Diestervariationen davon) auch wirksam als chemische Weichmachermittel zum Verbessern der Weichheit faseriger Zellulosematerialien funktionieren. Tissuepapier, das mit auf pflanzlichem Öl basierenden Di-quat-Weichmachern hergestellt wurde, zeigte eine gute Weichheit und Absorptionsfähigkeit mit verbessertem Geruch, im Vergleich zu einem Tissue, das mit tierisch basierten Di-quat-Weichmachern hergestellt wurde. Zudem haben, wie nachfolgend diskutiert wird, die Anmelder entdeckt, daß die Tissueweichheit ferner verbessert wird, indem die Kohlenwasserstoff-Kettenlängenverteilung und das Verhältnis der Di-zu-Mono-langkettigen Hydrocarbylsubstituenten kontrolliert wird. Ferner kann die Fluidität der auf pflanzlichen Ölen basierenden Di-quat- Weichmachern verbessert werden, indem das cis/Trans-Isomerverteilungsverhältnis der Kohlenwasserstoffketten angepaßt wird.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, weiche, absorbierende Badezimmer- Tissuepapierprodukte zu schaffen.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, weiche, absorbierende Gesichtstissue- Papierprodukte zu schaffen.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, weiche, absorbierende Papierhandtuchprodukte zu schaffen.
Diese und weitere Aufgaben werden unter Verwendung der Erfindung erfüllt, wie dies beim Lesen der folgenden Offenbarung ohne weiteres offensichtlich wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert weiche, absorbierende Papierprodukte. Kurz gesagt, umfassen die weichen Papierprodukte:
(a) Zellulosepapier machende Fasern; und
(b) von etwa 0,005 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% der das Zellulosepapier machende Fasern einer weichmachenden Verbindung aus quartärem Ammonium mit der Formel:
(R)4-m-[N&spplus;-(CH&sub2;)q-(N&spplus;)]-[(CH&sub2;)n-(Y)r-R&sub2;]m(X&supmin;)&sub2;
in welcher:
jedes Y ein -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH- ist;
m 1 bis 3 ist;
n 0 bis 4 ist;
q 1 bis 4 ist;
r 0 bis 1 ist;
n ≥ r;
jedes R eine C&sub1;-C&sub6; Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist, vorzugsweise jedes R eine C&sub1;-C&sub3; Alkylgruppe ist, ganz bevorzugt jedes R eine Methylgruppe ist;
jedes R² ein C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub3; Hydrocarbyl oder ein substituierter Hydrocrarbylsubstituent ist; und
X&supmin; ein weichmacher-kompatibles Anion ist;
wobei der R² Anteil der weichmachenden Verbindung abgeleitet ist von C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub4; fetten Acylgruppen, wobei die fetten Acylgruppen abgeleitet sind von pflanzlichen Ölquellen,
wobei die fetten Acylgruppen einen Iodwert zwischen etwa 105 und etwa 180 haben; und
wobei die fetten Acylgruppen ein cis/trans-Isomergewichtsverhältnis von größer als etwa 80 : 20 haben.
Vorzugsweise ist die quartäre Ammoniumverbindung verdünnt mit einem flüssigen Träger auf eine Konzentration von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 25,0 Gew.-%, bevor sie dem faserigen Zellulosematerial hinzu gegeben wird. Vorzugsweise reicht die Temperatur des flüssigen Trägers von etwa 30ºC bis etwa 60ºC und beträgt der pH- Wert weniger als etwa 4. Vorzugsweise werden wenigstens etwa 20% der faserigen Zellulose hinzu gegebenen quartären Ammoniumverbindungen zurückgehalten. Beispiele bevorzugter monoquartärer Ammoniumverbindungen, welche nicht Teil der Erfindung sind, umfaßt Verbindungen mit den Formeln:
Diese Verbindungen können als Mono- und Diestervariationen des Dieste Di(oleyl)dimethylammoniumchlorid (DEDODMAC) (das heißt, Di(octadec-z-9- eneoyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid) bzw. des Diester Di(erucyl)dimethylammoniumchlorid (DEDEMAC) (das heißt, Di(docos-z-13- eneoyloxyethyl)dimethylammoniumchlorid) ansehen werden. Es sei so verstanden, daß, weil die Oleyl- und die Erucyl-Fettacylgruppen von natürlich vorkommenden pflanzlichen Ölen (z. B. Olivenöl, Rapsöl etc....) hergeleitet werden, geringere Mengen weiterer Fettacylgruppen auch vorhanden sein können. Für eine Diskussion der variablen Zusammensetzungen natürlich auftretender pflanzlicher Öle siehe Bailey's Industrial Oil and Fat Products, dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964). In Abhängigkeit von Anforderungen an die Produkteigenschaften kann ein Sättigungsgrad der fetten Acylgruppen der pflanzlichen Öle angepaßt werden.
Kurz gesagt, umfaßt das Verfahren zum Herstellen von Tissuebahnen der vorliegenden Erfindung die Sehritte des Bildens eines Papier machenden Zellstoffs aus den vorerwähnten Komponenten, eine Ablagerung des Papier machenden Zellstoffs auf einer foraminösen Oberfläche, wie einem Flourdrinierdraht, und die Entfernung des Wassers aus dem abgelagerten Zellstoff.
Alle Prozentanteile, Verhältnisse und Proportionen sind hier durch Gewichtsprozent ausgedrückt, es sei denn, es ist anders angegeben.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen konkludiert, welche den Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung beim Lesen der folgenden, detaillierten Beschreibung und der angehängten Beispiele besser verstanden wird.
Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke Tissuepapierbahn, Papierbahn, Bahn, Papierblatt und Papierprodukt auf Flächengebilde von Papier, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Schritte aufweist des Bildens eines wäßrigen Papier machenden Zellstoffs, des Ablagerns dieses Zellstoffs auf einer foraminösen Oberfläche, wie einem Fourdrinierdraht, und des Entfernens des Wassers aus dem Zellstoff, wie durch Schwerkraft oder durch eine Unterdruck unterstützte Drainage, mit oder ohne Pressen, und durch Verdampfung.
Wie hier verwendet, ist ein wäßriger Papier machender Zellstoff ein wäßriger Brei aus Papier machenden Fasern und den nachfolgend beschriebenen Chemikalien.
Der erste Schritt in dem Verfahren ist das Bilden eines wäßrigen, Papier machenden Zellstoffs. Der Zellstoff umfaßt Papier machende Fasern (nachfolgend manchmal als Holzzellstoff bezeichnet) und wenigstens eine auf einem pflanzlichen Öl basierende diquartäre Ammoniumverbindung, die alle hier nachfolgend beschrieben werden.
Es wird vorausgesetzt, daß Holzzellstoff in allen seinen Varietäten normalerweise die in dieser Erfindung verwendeten Papier machenden Fasern aufweist. Es können jedoch andere faserige Zellulosezellstoffe, wie Baumwollliners, Bagasse, Rayon, etc., verwendet werden und es wird nichts ausgeschlossen. Holzzellstoffe, die hier nützlich sind, umfassen chemische Zellstoffe, wie Kraft- Sulfit- und Sulfatzellstoffe sowie mechanische Zellstoffe, einschließlich z. B. Holzmehl, thermomechanische Zellstoffe und einen chemisch modifizierten thermomechanischen Zellstoff (CTMP). Es können Zellstoffe verwendet werden, die sowohl von Laub- als auch von Nadelbäumen abgeleitet werden. Auch anwendbar für die vorliegende Erfindung sind Fasern, die aus wieder aufbereitetem Papier hergeleitet werden, welches eine oder alle der obigen Kategorien sowie andere nicht faserige Materialien, wie Füllstoffe und Haftmittel enthalten kann, die die ursprüngliche Papierherstellung erleichtert haben. Vorzugsweise umfassen Papier machende Fasern, die in dieser Erfindung verwendet werden, Kraft-Zellstoff, der von nördlichen Weichhölzern hergeleitet wird.

Quartäre Ammoniumverbindung

Das weiche Papierprodukt der vorliegenden Erfindung enthält als eine wesentliche Komponente von etwa 0,005 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,03 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% auf einer trockenen Faserbasis einer diquartären Ammoniumverbindung mit der Formel:
(R)4-m-[N&spplus;-(CH&sub2;)q-(N&spplus;)]-[(CH&sub2;)n-(Y)r-R&sub2;]m(X&supmin;)&sub2;
in welcher:
jedes Y ein -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH- ist;
m 1 bis 3 ist;
n 0 bis 4 ist;
q 1 bis 4 ist;
r 0 bis 1 ist;
n ≥ r;
jedes R eine C&sub1;-C&sub6; Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist, vorzugsweise jedes R eine C&sub1;-C&sub3; Alkylgruppe ist, ganz bevorzugt jedes R eine Methylgruppe ist;
jedes R&sub2; ein C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub3; Hydrocarbyl oder ein substituierter Hydrocrarbylsubstituent ist; und
X&supmin; ein weichmacher-kompatibles Anion ist;
wobei der R&sub2; Anteil der weichmachenden Verbindung abgeleitet ist von C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub4; fetten Acylgruppen, wobei die fetten Acylgruppen abgeleitet sind von pflanzlichen Ölquellen;
wobei die fetten Acylgruppen einen Iodwert zwischen etwa 105 und etwa 180 haben; und
wobei die fetten Acylgruppen ein cis/trans-Isomergewichtsverhältnis von größer als etwa 80 : 20 haben.
Die quartäre Ammoniumverbindung, die mit vollständig gesättigten Acylgruppen präpariert wurde, hat exzellente weiche Eigenschaften. Jedoch wurde nun entdeckt, daß Verbindungen, die mit wenigstens teilweise ungesättigten Acylgruppen präpariert werden, die von pflanzlichen Ölquellen abgeleitet sind, viele Vorteile haben (wie eine bessere Fluidität) und in höchstem Maße für Verbrauchsprodukte akzeptabel sind, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Der IV-Bereich reicht von 105 bis etwa 180, wobei Bereiche von etwa 120 bis etwa 180 auch für die Verwendung hier geeignet sind. Diese höheren IV-Werte resultieren von einer verbesserten Fluidität der auf pflanzlichen Ölen basierenden quartären Ammoniumverbindungen der vorliegenden Erfindung.
Variablen, die eingestellt werden müssen, um die Vorteile der Verwendung ungesättigter Acylgruppen zu erhalten, umfassen den Jodwert (IV) der fetten Acylgruppen; die cis/trans-Isomergewichtsverhältnissse in den fetten Acylgruppen. Jede Bezugnahme auf die IV-Werte hiernach bezieht sich auf den IV (Jodwert) der fetten Acylgruppen und nicht auf die resultierende quartäre Ammoniumverbindung.
Diese quartären Ammoniumverbindungen werden hergestellt von fetten Acylgruppen mit IV von mehr als etwa 105 und eine cis/trans-Isomergewichtsverhältnis von größer als etwa 60/40, vorzugsweise größer als etwa 80/20, ganz bevorzugt größer als etwa 90/10 und sind lagerungsstabil bei geringer Temperatur. Diese cis/trans- Isomergewichtsverhältnisse liefern eine optimale Konzentratbildungsfähigkeit bei diesen IV-Bereichen.
Die Anmelder haben entdeckt, daß die Tissueweichheit ferner verbessert wird, indem das Verhältnis der disubstituierten langkettigen Hydrocarbylsubstituenten zu den monosubstituierten kontrolliert wird. Die monosubstituierten Verbindungen, wie hier beansprucht, sind solche, in welchen m = 1 der obigen Formel ist. Während die disubstituierten Verbindungen solche sind, in welchen m = 2 der obigen Formel ist. Vorzugsweise ist m = 1 oder m². Das Verhältnis von m = 2 zu m = 1 ist vorzugsweise größer als etwa 10 : 1, vorzugsweise größer als etwa 20 : 1. Die Anmelder haben entdeckt, daß die disubstituierten Verbindungen wirksamere Weichmacher sind als die monosubstituierten Verbindungen sind, und somit wird eine Verwendung der disubstituierten Verbindungen bevorzugt.
Die quartäre Ammoniumverbindungen werden nachfolgend als "di-quats" bezeichnet. Vorzugsweise ist q = 2 in den di-quats. Die Anmelder haben entdeckt, daß die Ablagerung der di-quats-Verbindungen auf den Zellulosefasern erhöht wird, im Vergleich zu derjenigen der mono-quats. Mit anderen Worten wird mehr von dem Weichmacher auf dem fertigen Tissuepapierprodukt zurückbehalten. Ein Beispiel einer bevorzugten di-quats-Verbindung hat die folgende Formel
In der oben genannten Struktur ist jedes R eine C&sub1;&submin;C&sub6; Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe, R&sub2; ist eine C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub3; Hydrocarbylgruppe, n ist 2 bis 4 und X- ist ein geeignetes Anion, wie ein Halogenid (z. B. Chorid oder Bromid) oder ein Methylsulfat. Vorzugsweise ist dieses R&sub2; ein C&sub1;&sub7;-C&sub2;&sub1; Alkyl und/oder Alkenyl, ganz bevorzugt ist dieses R&sub2; ein geradkettiges C&sub1;&sub7; Alkyl und/oder Alkenyl und ist R1 ein Methyl.
Es hat sich auch herausgestellt, daß für eine gute hydrolytische Stabilität der quartären Ammoniumverbindung bei geschmolzener Lagerung ein Feuchtigkeitsgrad im Rohmaterial kontrolliert werden muß und vorzugsweise auf weniger als etwa 1% und ganz bevorzugt auf weniger als etwa 0,5% Wasser minimiert werden muß. Die Lagerungstemperaturen sollten so niedrig wie möglich gehalten werden und noch ein fluides Material erhalten, idealerweise im Bereich von etwa 26,6ºC (80ºF) bis etwa 48,9ºC (120ºF). Die optimale Lagerungstemperatur hinsichtlich Stabilität und Fluidität hängt ab von dem spezifischen IV der verwendeten Fettsäure zur Herstellung der esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindung und von dem Grad/Typ des gewählten Lösungsmittels. Es ist wichtig, eine gute geschmolzene Lagerungsstabilität zu schaffen, um ein im Handel brauchbares Rohmaterial zu schaffen, daß bei der normalen Transport/Lagerung-Handhabung des Materials bei Herstellungsvorgängen nicht bemerkbar degradiert.
Mehrere Typen von pflanzlichen Ölen (z. B. Canola, Saflor, Sonnenblume, etc....) können als Quellen für Fettsäuren verwendet werden, um die quartäre Ammoniumverbindung zu synthetisieren. Vorzugsweise werden Canolaöle verwendet. Es sei so verstanden, daß, weil die fetten Acalgruppen von natürlich auftretenden pflanzlichen Ölen hergeleitet werden, geringere Mengen anderer fetter Acylgruppen auch vorhanden sein können. Für eine Diskussion der variablen Zusammensetzungen natürlich auftretender pflanzlicher Öle siehe Bailey's Industrial Oil and Fat Products, dritte Ausgabe, John Wiley and Sons (New York 1964), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Vorzugsweise umfaßt der Hauptteil von (Y)r-R&sub2; fette Acyle, die wenigstens etwa 60% C&sub1;&sub8; Kettenlänge, vorzugsweise wenigstens etwa 90% C&sub1;&sub8; enthalten. Diese hoch reinen C&sub1;&sub8;-Kettenlängen können z. B. von Canolaöl hergeleitet werden. Alternativ kann der Hauptteil von (Y)r-R&sub2; fette Acyle aufweisen die wenigstens etwa 60% C&sub2;&sub2; Kettenlänge, ganz bevorzugt wenigstens etwa 90% C&sub2;&sub2; enthalten. Diese hoch reinen C&sub2;&sub2;-Kettenlängen können hergeleitet werden. Die Anmelder haben entdeckt, daß die Verwendung von hoch reinen C&sub1;&sub8; und/oder C&sub2;&sub2; fetten Acylgruppen in den quartären Ammoniumverbindungen der vorliegenden Erfindung zu einer verbesserten Weichheit, im Vergleich zu weniger reinen, auf pflanzlichem Öl basierenden quartären Ammoniumverbindungen.
Wichtig ist, daß entdeckt wurde, daß die auf pflanzlichem Öl basierenden quartären Ammoniumverbindungen der vorliegenden Erfindung ohne die Verwendung von Dispersionshilfen, wie Benässungsmitteln, dispergiert werden können. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß ihre überragenden Dispersionseigenschaften auf die gute Fluidität (niedrigen Schmelzpunkt) der pflanzlichen Öle zurückzuführen ist. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen, auf tierischem Fett basierenden (z. B. Talg) quartären Ammoniumverbindungen, die aufgrund ihrer relativ hohen Schmelzpunkte eine Dispersionshilfe benötigen. Pflanzliche Öle liefern auch eine verbesserte oxidative und hydrolythische Stabilität. Zudem zeigt ein Tissuepapier, das mit auf pflanzlichen Ölen basierenden Weichmachern hergestellt worden ist, eine gute Weichheit und Absorptionsfähigkeit mit verbesserten Geruchseigenschaften im Vergleich zu einem Tissuepapier, das mit Weichmachern auf tierischer Basis hergestellt worden ist.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Tissuepapier im allgemeinen, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, herkömmliches, filzgepreßtes Tissuepapier; musterverdichtetes Tissuepapier, wie beispielhaft angegeben in dem vorerwähnten US Patent von Sandford-Sisson und seinem Nachfolger; und hoch bauschiges, unkompaktiertes Tissuepapier, wie beispielhaft ausgeführt durch US-A- 3,812,000 Salvucci, Jr., veröffentlicht am 21. März 1974. Das Tissuepapier kann eine homogene oder mehrschichtige Konstruktion sein; und die Tissuepapierprodukte, die daraus hergestellt werden können, eine einlagige oder mehrlagige Konstruktion sein. Tissuestrukturen, die aus geschichteten Papierbahnen gebildet werden, sind beschrieben in US-A-3,994,771, Morgan Jr. et al., veröffentlicht am 30. November 1976. Im allgemeinen wird eine naßgelegte, zusammengesetzte, weiche, bauschige und absorbierende Papierstruktur aus zwei oder mehr Schichten eines Zellstoffs präpariert, welche vorzugsweise aus unterschiedlichen Fasertypen zusammengesetzt sind. Die Schichten werden vorzugsweise aus der Ablagerung separater Ströme verdünnter Faserbreie, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie in der Tissuepapier- Herstellung verwendet werden, auf ein oder mehrere endlose foraminöse Siebe geformt. Die Schichten werden nachfolgend so kombiniert, daß sie eine geschichtete, zusammengesetzte Bahn bilden. Die Schichtbahn wird nachfolgend dazu veranlaßt, sich an die Oberfläche eines offenmaschigen, trocknenden/eindrückenden Textilerzeugnisses anzupassen, und zwar durch Aufbringung eines Fluids, um an die Bahn zu drücken und danach auf dem Textilerzeugnis als Teil eines gering dichten Papier machenden Prozesses thermisch vorgetrocknet zu werden. Die geschichtete Bahn kann mit Bezug auf den Fasertyp in Lagen ausgebildet sein, oder der Fasergehalt der jeweiligen Schichten kann im wesentlichen der gleiche sein. Das Tissuepapier hat vorzugsweise ein Basisgewicht von zwischen 10 g/m² und etwa 65 g/m² und eine Dichte von etwa 0,60 g/cc oder weniger. Vorzugsweise wird das Basisgewicht unter etwa 35 g/m² oder weniger betragen; und die Dichte wird etwa 0,30 g/cc oder weniger betragen. Ganz bevorzugt wird die Dichte zwischen 0,04 g/cc und etwa 0,20 g/cc betragen.
Herkömmlicherweise sind gepreßtes Tissuepapier und Verfahren zum Herstellen eines solchen Papier im Stand der Technik bekannt. Ein solches Papier wird typischerweise hergestellt durch Ablagern eines Papier machenden Zellstoffes auf einem foraminösen Formungsdraht. Dieser Formungsdraht wird häufig im Stand der Technik als ein Fourdrinierdraht bezeichnet. Sobald der Zellstoff auf dem Formungsdraht abgelagert ist, wird dieser als eine Bahn bezeichnet. Die Bahn wird entwässert durch Pressen der Bahn und durch Trocknen bei erhöhter Temperatur. Die speziellen Techniken und die typische Anlage zum Herstellen von Bahnen gemäß dem gerade beschriebenen Prozeß sind dem Fachmann des Standes der Technik allgemein bekannt. In typischen Verfahren wird ein Zellstoff von geringer Konsistenz in einem unter Druck gesetzten Stoffauflaufkasten bereit gestellt. Der Stoffauflaufkasten hat eine Öffnung zum Ausgeben einer dünnen Ablagerung eines Zellstoffs auf den Fourdrinierdraht, um die nasse Bahn zu formen. Die Bahn wird dann typischerweise auf eine Faserkonsistenz von zwischen etwa 7% und etwa 25% (gesamtes Bahngewicht als Basis) durch Unterdruckentwässerung entwässert und weiter durch Preßvorgänge getrocknet, wobei die Bahn dem durch gegenüber liegende mechanische Elemente, z. B. zylindrische Walzen oder ein sich erstreckende Spaltpresse, getrocknet.
Die entwässerte Bahn wird dann weiter gepreßt und durch eine Dampftrommeleinrichtung getrocknet, die im Stand der Technik als ein Yankee-Trockner bekannt ist. Der Druck kann an dem Yankee-Trockner durch mechanische Mittel, wie eine gegenüber liegende zylindrische Trommel, die gegen die Bahn preßt, entwickelt werden. Ein Unterdruck kann auch an die Bahn angelegt werden, wenn sie gegen die Yankee-Oberfläche gepreßt wird. Mehrere Yankee-Trocknertrommeln können verwendet, wodurch ein zusätzliches Pressen zwischen den Trommeln optional auftritt. Die Tissuepapierstrukturen, welche gebildet werden, werden nachfolgend als herkömmliche, gepreßte, Tissuepapierstrukturen bezeichnet. Solche Flächengebilde werden als kompaktiert angesehen, da die Bahn im wesentlichen insgesamt mechanischen Komprimierungskräften ausgesetzt wird, während die Fasern feucht sind und dann getrocknet (optional gekreppt) werden, während sie sich in einem komprimierten Zustand befinden.
Ein musterverdichtetes Tissuepapier ist dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Gebiet relativ hoher Bauschigkeit und relativ geringer Faserdichte und eine Anordnung von verdichteten Zonen von relativ hoher Faserdichte aufweist. Das Gebiet hoher Bauschigkeit ist alternativ gekennzeichnet als Gebiet von Kissenregionen. Die verdichteten Zonen werden alternativ als Rippenregionen bezeichnet. Die verdichteten Zonen können innerhalb des Gebietes hoher Bauschigkeit in diskreten Abständen angeordnet sein oder können entweder vollständig oder teilweise innerhalb des Gebietes hoher Bauschigkeit miteinander verbunden sein. Bevorzugte Verfahren zum Herstellen von musterverdichteten Tissuepapierbahnen sind offenbart in US-A- 3,301,746, veröffentlicht für Sanford und Sisson am 31. Januar 1967, US-A- 3,974,025, veröffentlicht für Peter G. Ayers am 10. August 1976 und US-A- 4,191,609, veröffentlicht für Paul D. Trokhan am 04. März 1980 und US-A- 4,637,859, veröffentlicht für Paul D. Trokhan am 20. Januar 1987.
Ganz allgemein werden musterverdichtete Bahnen vorzugsweise durch ein Ablagern eines Papier machenden Zellstoffes auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinierdraht, präpariert, um eine nasse Bahn zu bilden, und dann durch Anordnen der Bahn an einer Anordnung von Stützen. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Stützen gepreßt, wodurch verdichtete Zonen in der Bahn an den Stellen entstehen, die geographisch mit den Kontaktstellen zwischen der Anordnung von Stützen und der nassen Bahn korrespondieren. Der Rest der Bahn, der während dieses Vorganges nicht komprimiert wurde, wird als das Feld hoher Bauschigkeit bezeichnet. Dieses Feld hoher Bauschigkeit kann durch Aufbringung eines Fluiddruckes weiter entdichtet werden, wie mit einer Unterdruck-Vorrichtung oder einem Durchblastrockner oder durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen die Anordnung von Stützen. Die Bahn wird entwässert und optional vorgetrocknet, in einer solchen Weise, daß eine Komprimierung des Feldes hoher Bauschigkeit im wesentlichen vermieden wird. Dies wird durch einen Fluiddruck herbeigeführt, wie beispielsweise mit einer Unterdruck-Vorrichtung oder einem Durchblastrockner oder alternativ durch ein mechanisches Pressen der Bahn gegen eine Anordnung von Stützen, wobei das Feld hoher Bauschigkeit nicht komprimiert wird. Die Vorgänge des Entwässserns, des optionalen Vortrocknens und der Bildung der verdichteten Zonen kann integriert oder teilweise integriert sein, um die Gesamtzahl von durchzuführenden Verarbeitungsschritten zu reduzieren. Nach der Formation der verdichteten Zonen, dem Entwässern und dem optionalen Vortrocknen wird die Bahn abschließend getrocknet, vorzugsweise weiterhin unter Vermeidung eines mechanischen Pressens. Vorzugsweise umfaßt etwa 8% bis etwa 55% der Tissuepapieroberfläche verdichtete Rippen mit einer relativen Dichte von wenigstens 125% der Dichte des Feldes hoher Bauschigkeit.
Die Anordnung von Stützen ist vorzugsweise ein eindrückender Trägerstoff mit einer gemusterten Anordnung von Rippen, welche als die Anordnung von Stützen wirken, was die Bildung der verdichteten Zonen bei Aufbringung eines Druckes erleichtert. Das Muster der Rippen bildet die vorher bezeichnete Anordnung von Stützen. Die eindrückenden Trägerstoffe sind offenbart in US-A-3,301,746, Sanford und Sisson, veröffentlicht am 31. Januar 1967, US-A-3,821,068, Salvucci Jr. et al., veröffentlicht am 21. Mai 1974, US-A-3,974,025, Ayers, veröffentlicht am 10. August 1976, US-A-3,573,164, Friedberg et al., veröffentlicht am 30. März 1971, US- A-3,473,576, Amneus, veröffentlicht am 21. Oktober 1969; US-A-4,239,065, Trokhan, veröffentlicht am 16. Dezember 1980 und US-A-4,528,239, Trokhan, veröffentlicht am 09. Juli 1985.
Vorzugsweise wird der Zellstoff zuerst auf einem foramimösen Formungsträger, wie einem Fourdrinierdraht, in eine nasse Bahn geformt. Die Bahn wird entwässert und auf ein eindrückendes Textilerzeugnis überführt. Der Zellstoff kann alternativ anfänglich auf einem foraminösen Stützträger abgelagert werden, welcher auch als eindrückendes Textilerzeugnis wirkt. Sobald die nasse Bahn geformt worden ist, wird sie entwässert und vorzugsweise thermisch auf eine ausgewählte Faserkonsistenz von zwischen 40% und etwa 80% vorgetrocknet. Das Entwässern kann durch Saugkästen oder andere Unterdruckeinrichtungen oder mit Durchblastrocknern durchgeführt werden. Der Rippeneindruck des eindrückenden Textilerzeugnisses wird in die Bahn wie oben diskutiert eingedrückt, und zwar vor dem abschließenden Trocknen der Bahn. Ein Verfahren zum Herbeiführen desselben erfolgt durch Aufbringung eines mechanischen Druckes. Dies kann z. B. durch Pressen einer Spaltwalze erfolgen, welche das eindrückende Textilerzeugnis an der Fläche einer Trocknungstrommel, wie einem Yankee-Trockner, abstützt, wobei die Bahn zwischen der Spaltwalze und der Trocknungstrommel angeordnet wird. Auch wird vorzugsweise die Bahn an dem eindrückenden Textilerzeugnis vor der abschließenden Trocknung durch Aufbringung eines Fluiddruckes mit einer Unterdruckeinrichtung, wie einem Saugkasten oder mit einem Durchblastrockner angeformt. Der Fluiddruck kann aufgebracht werden, um einen Eindruck der verdichteten Zonen während des anfänglichen Entwässerns in einer separaten, nachfolgenden Verfahrensstufe oder einer Kombination derselben aufgebracht werden.
Unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen sind beschrieben in US-A-3,812,000 veröffentlicht für Joseph L. Salvucci, Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974 und US-A-4,208,459, veröffentlicht für Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980. Ganz allgemein werden unkompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen präpariert, indem ein Papier machender Zellstoff auf einem foraminösen Formungsdraht, wie einem Fourdrinierdraht, abgelagert wird, um eine nasse Bahn zu bilden, die Bahn drainiert wird und das zusätzliche Wasser ohne eine mechanische Komprimierung abgeführt wird, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von wenigstens 80% hat, und durch ein Kreppen der Bahn. Das Wasser wird aus der Bahn durch eine Unterdruckentwässerung und durch eine thermische Trocknung abgeführt. Die resultierende Struktur ist ein weiches aber schwaches, hoch bauschiges Flächengebilde aus relativ unkompaktierten Fasern. Ein Bindematerial wird vorzugsweise auf Bereiche der Bahn vor dem Kreppen aufgebracht.
Die kompaktierten, nicht musterverdichteten Tissuestrukturen sind im Stand der Technik allgemein als herkömmliche Tissuestrukturen bekannt. Im allgemeinen werden kompaktierte, nicht musterverdichtete Tissuepapierstrukturen präpariert durch ein Ablagern eines Papier machenden Zellstoffs auf einem foraminösen Draht, wie einem Fourdrinierdraht, um eine nasse Bahn zu bilden, durch Drainieren der Bahn und durch Abführen zusätzlichen Wassers mit Hilfe einer gleichförmigen mechanischen Kompaktion (Pressung), bis die Bahn eine Konsistenz von 25-50% hat, welche ein Überführen der Bahn an einen Wärmetrockner, wie einen Yankee und ein Kreppen der Bahn. Überall wird das Wasser von der Bahn durch Unterdruck, durch ein mechanisches Pressen und durch Wärmemittel abgeführt. Die resultierende Struktur ist stark und im allgemeinen von singularer Dichte, aber von sehr geringer Bauschigkeit, sehr geringem Absorptionsvermögen und sehr geringer Weichheit.
Die Tissuepapierbahn der vorliegenden Erfindung kann gekreppt werden oder nicht gekreppt werden, je nach Bedarf. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines ungekreppten, durchluftgetrockneten Tissuepapierprodukts ist beschrieben in EP-A-0 677 612 A2, übertragen auf Kimberly-Clark Corporation, veröffentlicht am 18. Oktober 1995. Solche ungekreppeten, durchluftgetrockneten Strukturen sind geeignete für die praktische Umsetzung dieser Erfindung.
Die Tissuepapierbahn dieser Erfindung kann in einer beliebigen Anwendung benutzt werden, in welcher weiche, absorbierende Tissuepapierbahnen benötigt werden. Besonders vorteilhafte Verwendungen der Tissuepapierbahn dieser Erfindung sind in Papierhandtücher, Toilettentissue- und Gesichtstissueprodukten. Zum Beispiel können zwei Tissuepapierbahnen dieser Erfindung geprägt und in einer seitenweisen Beziehung haftend aneinander festgelegt sein, wie dies gelehrt wird durch US-A-3,414,459, veröffentlicht für Wells am 03. Dezember 1968, um zweilagige Papierhandtücher zu bilden.

Analyse- und Testverfahren

Die Analyse der Menge von hier verwendeten oder auf Tissuepapierbahnen zurück gehaltenen Behandlungschemikalien kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, das in dem maßgeblichen Stand der Technik akzeptiert ist.

A. Quantitative Analyse zur einer esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindung

Zum Beispiel kann der Grad der esterfunktionalen quartären Ammoniumverbindungen, die von dem Tissuepapier zurückgehalten werden, durch eine Lösungsmittelextraktion des esterfunktionalen quartären Ammoniums durch ein organisches Lösungsmittel gefolgt von einer anionischen/kationischen-Titration unter Verwendung von Dimidiumbromid als Indikator bestimmt werden. Diese Verfahren sind beispielhaft und sollen nicht weitere Verfahren, welche zum Bestimmen der Anteile spezieller Komponenten, die auf dem Tissuepapier zurückgehalten werden, nützlich sein können, ausschließen.

B. Hydrophilizität (Absorptionsfähigkeit)

Die Hydrophilizität von Tissuepapier bezieht sich im allgemeinen auf die Neigung des Tissuepapiers, mit Wasser benäßt zu werden. Die Hydrophilizität von Tissuepapier kann ein wenig quantifiziert werden, indem die Zeitspanne bestimmt wird, die bei einem trocknen Tissuepapier benötigt wird, damit dieses mit Wasser vollständig benäßt wird. Diese Zeitspanne wird als die "Benässungszeit" bezeichnet. Um einen konsistenten und wiederholbaren Test für eine Benässungszeit zu schaffen, kann das folgende Verfahren für Bestimmungen der Benässungszeigt verwendet werden: erstens wird eine konditionierte Probe eines Einheitsblattes (die Umgebungsbedingungen zum Testen von Papierproben sind 23 + 1ºC und 50 + 2% relative Feuchtigkeit, wie dies im TAPPI-Verfahren T402 spezifiziert ist), einer in etwa 4 3/8 Inch · 4 3/4 Inch (etwa 11,1 cm · 12 cm) großen Tissuepapierstruktur bereitgestellt; zweitens wird das Blatt in vier (4) nebeneinander angeordnete Viertel gefaltet und dann in einen Ball von etwa 0,75 Inch (etwa 1,9 cm) bis etwa 1 Inch (etwa 2,5 cm) Durchmesser geknüllt; drittens wird das zu einem Ball geformte Blatt auf der Oberfläche eines Körpers destillierten Wassers bei 23 ± 1ºC angeordnet; und es wird ein Zeitgeber gleichzeitig gestartet; viertens wird der Zeitgeber gestoppt und abgelesen, wenn die Benässung des ballförmigen Blattes abgeschlossen ist. Die abgeschlossene Benässung wird visuell beobachtet.
Hydrophiliziätseigenschaften der Ausführungsformen von Tissuepapier der vorliegenden Erfindung können natürlich unmittelbar nach der Herstellung bestimmt werden. Wesentliche Zunahmen der Hydrophobizität jedoch können während der ersten zwei Wochen auftreten, nachdem das Tissuepapier hergestellt wurde: das heißt, nachdem das Papier zwei (2) Wochen nach seiner Herstellung alt geworden ist. So werden die Benässungszeiten vorzugsweise an dem Ende einer solchen zweiwöchigen Dauer gemessen. Demgemäß werden Benässungszeiten, die an dem Ende zweiwöchigen Alterungdauer bei Raumtemperatur gemessen wurden, als "Zwei Wochen Benässungszeiten" bezeichnet.

C. Dichte

Die Dichte des Tissuepapier, so wie dieser Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die auf dem Basisgewicht des Papiers, geteilt durch die Dicke berechnet wird, mit den hier eingebauten geeigneten Einheitsumwandlungen. Die Dicke des Tissuepapiers, wie hier verwendet, ist die Dicke des Papiers, wenn es einer Komprimierungslast von 95 g/in² (15,5 g/cm²) ausgesetzt wird.

D. Teilchengröße

Die Teilchengrößen der auf pflanzlichem Öl basierenden Dispersionen aus quartären Ammoniumverbindungen werden unter Verwendung einer herkömmlichen optischen Mikroskopie gemessen. Die mittlere Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung werden unter Verwendung einer Bildanalysentechnik berechnet.

Optionale Inhaltsstoffe

Weitere Chemikalien, die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendet werden, können der hier beschriebenen chemischen Weichmacherzusammensetzung oder Papier machenden Zellstoff hinzu gegeben werden, solange sie die Weichmachung, Absorptionsfähigkeit des faserigen Materials und die die Weichheit steigernden Wirkungen der weich machenden quartären Ammoniumverbindungen der vorliegenden Erfindung nicht signifikant und nachteilig beeinflussen.

A. Benässungsmittel:

Die vorliegende Erfindung kann als einen optionalen Inhaltsstoff von etwa 0,005 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,03 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% auf einer trockenen Faserbasis ein Benässungsmittel enthalten.

(1) Polyhydroxyverbindungen

Beispiele wasserlöslicher Polyhydroxyverbindungen, die als Benässungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Glycerol, Polyglycerole mit einem mittlerem Molekulargewicht von etwa 150 bis etwa 800 und Polyoxyethylenglycole und Polyoxypropylenglycole mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 4000, vorzugsweise von etwa 200 bis etwa 1000, ganz bevorzugt von etwa 200 bis etwa 600. Polyoxyethylenglycole mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 600 werden besonders bevorzugt. Mischungen der oben beschriebenen Polyhydroxyverbindungen können auch verwendet werden. Eine besonders bevorzugte Polyhydroxyverbindung ist Polyoxyethylenglycol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 400. Dieses Material ist im Handel erhältlich von der Union Carbide Company aus Danbury, Connecticut unter dem Handelsnamen "PEG-400".

(2) Nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe (alkoxylierte Materialien)

Geeignete nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe können als Benetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden und enthalten Zusatzprodukte von Ethylenoxid und optional Propylenoxid mit fetten Alkoholen, Fettsäuren, fetten Aminen etc..
Irgendeines der alkoxylierten Materialien des hier nachfolgend beschriebenen speziellen Typs können als der nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoff verwendet werden. Geeignete Verbindungen sind im wesentlichen wasserlösliche grenzflächenaktive Stoffe der allgemeinen Formel:
R²-Y-(C&sub2;H&sub4;O)z-C&sub2;H&sub4;OH
in welcher R² für feste als auch flüssige Zusammensetzung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus primären, sekundären verzweigt-kettigen Alkyl- und/oder Acyl-Hydrocarbylgruppen; primären, sekundären und verzweigt-kettigen Alkenyl- Hydrocarblygruppen; und primären, sekundären und verzweigt-kettigen Alkyl- und Alkenyl-substituierten Phenol-Hydrocarbylgruppen; wobei die Hydrocarblygruppen eine Hydrocarbylkettenlänge von etwa 8 bis 20, vorzugsweise von etwa 10 bis 18 Kohlenstoffatome haben. Ganz bevorzugt beträgt die Hydrocarbylkettenlänge für flüssige Zusammensetzungen von etwa 16 bis etwa 18 Kohlenstoffatome und für feste Zusammensetzungen von etwa 10 bis etwa 14 Kohlenstoffatome. In der allgemeinen Formel für die ethoxylierten nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe beträgt hier Y tyischerweise -O-, -C(O)N(R), oder -C(O)N(R)R-, oder - C(O)N(R)R-, in welcher R² und R, wenn vorhanden, die vorstehend gegebenen Bedeutungen haben und/oder R ein Wasserstoff sein kann und z wenigstens etwa 8 beträgt, vorzugsweise wenigstens etwa 10-11. Die Leistungsfähigkeit und gewöhnliche Stabilität der Weichmacherzusammensetzung nimmt ab, wenn weniger Ethoxilatgruppen vorhanden sind.
Die nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe sind hier durch ein HLB (hydrophiles-lipophiles Gleichgewicht) von etwa 7 bis etwa 20, vorzugsweise von etwa 8 bis etwa 15 gekennzeichnet. Natürlich wird durch Definieren von R² und der Anzahl von Ethoxylatgruppen das HLB des grenzflächenaktiven Stoffes ganz allgemein bestimmt. Es sie jedoch angemerkt, daß die nicht ionisierenden ethoxylierten grenzflächenaktiven Stoffe, die hier für konzentrierte flüssige Zusammensetzungen nützlich sind, relativ langkettige R²-Gruppen enthalten und relativ hoch ethoxyliert sind. Obwohl grenzflächenaktive Stoffe mit kürzeren Akylketten, die kürzere ethoxylierte Gruppen haben, das erforderliche HLB besitzen können, sind sie hier nicht so wirksam.
Beispiele nicht ionisierender grenzflächenaktiver Stoffe folgen. Die nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe dieser Erfindung sind nicht auf die Beispiele beschränkt. In den Beispielen definiert die ganze Zahl die Anzahl von Ethoxyl (EO)- Gruppen im Molekül.

Lineare alkoxylierte Alkohole

a. Lineare, primäre Alkoholalkoxylate

Die Deca-, Undeca-, Dodeca-, Tetradeca- und Pentadecaethoxylate von n- Hexydecanol und n-Octadecanol mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs sind nützliche Benässungsmittel im Kontext dieser Erfindung. Beispielhafte ethoxylierte primäre Alkohole, die hier als Viskosität/Dispersibilität-Modifizierer der Zusammensetzungen nützlich sind, sind n-C&sub1;&sub8;EO(10); und n-C&sub1;&sub0;EO(11). Die Ethoxylate der gemischten natürlichen oder synthetischen Alkohole in dem "Oleyl"- Kettenlängenbereich sind auch nützlich. Spezifische Beispiele solcher Materialien umfassen Oleylalkohol-EO(11), Oleylalkohol-EO(18) und Oleylalkohol-EO(25).

b. Lineare, sekundäre Alkoholalkoxylate

Die Deca-, Undeca-, Dodeca-, Tetradeca-, Pentadeca-, Octadeca- und Nonadeca- Ethoxylate von 3-Hexadecanol, 2-Octadecanol, 4-Eicosanol und 5-Eicosanol mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs können als Benässungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielhafte ethoxylierte sekundäre Alkohole können als Benässungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden und sind 2-C&sub1;&sub6;EO(11); 2-C&sub2;&sub0;EO(11); und 2-C&sub1;&sub6;EO(14).

Lineare alkylphenoxylierte Alkohole

Wie im Falle der Alkoholalkoxylate sind die Hexa- bis Octadecaethoxylate von alkylierten Phenolen, insbesondere einwertigen Alkylphenolen mit einem HLB innerhalb des hier genannten Bereichs nützlich als die Viskosität/Dispersibilität- Modifizierer der fertigen Zusammensetzungen. Die Hexa- bis Octadecaethoxylate von p-Tridecylphenol, m-Pentadecylphenol und dergleichen sind hier nützlich. Beispielhafte ethoxylierte Alkylphenole, die als Benässungsmittel von Mischungen hier nützlich sind, sind: p-Tredecylphenol EO(11) und p-Pentadecylphono EO(18).
Wie hier verwendet und wie im Stand der Technik allgemein erkannt, ist eine Phenylengruppe in der nicht ionisierenden Formel das Äquivalent einer Alkylengruppe mit von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen. Für die vorliegenden Zwecke werden nicht ionisierende Stoffe mit einer Phenylengruppe so betrachtet, daß sie eine äquvalente Anzahl von Kohlenstoffatomen enthalten, berechnet als die Summe der Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe plus etwa 3, 3 Kohlenstoffatome für jede Phenylengruppe.

Olefinische Alkoxylate

Die Alkenylalkohole, sowohl die primären als auch die sekundären, und die Alkenylphenole, die den hier unmittelbar vorstehend offenbarten entsprechen, können auf ein HLB innerhalb des hier genannten Bereichs ethoxyliert werden und als Benässungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Alkoxylate mit verzweigten Ketten

Primäre und sekundäre Alkohole mit verzweigten Ketten, welche aus dem allgemein bekannten "OXO"-Prozeß erhalten werden können, können ethoxyliert werden und können als Benässungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die obigen ethoxylierten, nicht ionisierenden grenzflächenaktiven Stoffe sind in der vorliegenden Erfindung allein oder in Kombination nützlich, und der Ausdruck "nicht ionisierender grenzflächenaktiver Stoff" umfaßt gemischte nicht ionisierende, oberflächenaktive Mittel.
Der Anteil eines grenzflächenaktiven Stoffes, falls dieser verwendet wird, beträgt vorzugsweise von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-%, basierend auf dem trocknen Fasergewicht des Tissuepapiers. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionisierende grenzflächenaktive Stoffe sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzolsulfonate. Beispielhafte nicht ionisierende grenzflächenaktive Stoffe sind Alkylglycoside, einschließlich Alkyglycosidester, wie Credesta SL-40, welches erhältlich ist von Croda, Inc. (New York, NY); Alkylglycosidether, wie dies beschrieben ist in US-A-4,011,389, veröffentlicht für W. K. Langdon et al. am 08. März 1977 und alkylpolyethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, erhältliche von Glyco Chemicals, Inc. (Greenwich, CT) und IGEPAL RC-520, erhältlich von Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, N. J.).

B. Festigkeitsadditive:

Weitere Typen von Chemikalien, welche hinzu gegeben werden können, umfassen die Festigkeitsadditive, um die trockene Zugfestigkeit und die nasse Berstgrenze der Tissuebahnen zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung kann als eine optionale Komponente von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% auf einer trockenen Fasergewichtsbasis ein wasserlösliches, Festigkeitsadditivharz umfassen.

(a) Trockene Festigkeitsadditive

Beispiele von trockenen Festigkeitsadditiven umfassen Carboxymethylzellulose und kationische Polymere aus der ACCO-Chemiefamilie, wie ACCO 711 und ACCO 514, wobei die ACCO Chemiefamilie bevorzugt wird. Diese Materialien sind erhältlich von der American Cynamid Company aus Wayne, New Jersey.

(b) Permanent naßfeste Additive

Permanent naßfeste Harze, die hier nützlich sind, können unterschiedlicher Art sein. Im allgemeinen sind solche Harze hier nützlich, welche bereits früher gefunden wurden und welche auch zukünftig Anwendung in der Papier machenden Technik finden werden. Zahlreiche Beispiele sind in dem vorerwähnten Papier von Westfelt gezeigt.
In dem gewöhnlichen Fall sind die naßfesten Harze wasserlösliche, kationische Materialien. Das heißt, die Harze sind wasserlöslich zu dem Zeitpunkt, an welchem sie dem Papier machenden Zellstoff hinzu gegeben werden. Es ist sehr gut möglich und wird sogar erwartet, daß nachfolgende Ereignisse, wie ein Vernetzen, die Harze in Wasser unlöslich machen. Ferner sind einige Harze nur unter spezifischen Bedingungen, wie über einen bestimmten pH-Bereich, löslich.
Es wird allgemein angenommen, daß naßfeste Harze sich einer Vernetzung oder anderen Härtungsreaktionen unterziehen, nachdem sie auf, innerhalb oder zusammen mit Papier machenden Fasern abgelagert wurden. Eine Vernetzung oder Aushärtung tritt normalerweise nicht auf, solange wesentliche Mengen von Wasser vorhanden sind.
Von spezieller Nützlichkeit sind verschiedene Polyamid-Epichlorhydrinharze. Diese Materialien sind Polymere mit niederem Molekulargewicht, die mit reaktionsfähigen funktionalen Gruppen versehen sind, wie Amino-, Epoxy- und Azetidiniumgruppen. Die Patentliteratur ist reich an Beschreibungen von Verfahren zum Herstellen solcher Materialien. US-A-3,700,623, veröffentlicht für Keim am 24. Oktober 1972 und US-A-3,772,076, veröffentlicht für Keim am 13. November 1973 sind Beispiele solcher Patente.
Polyamid-Epichlorhydrinharze, die unter den Markennamen Kymene 557H und Kymene 2064 von der Hercules Incorporated aus Wilmington, Delaware verkauft werden, sind in dieser Erfindung besonders nützlich. Diese Harze sind in den vorerwähnten Patenten von Keim allgemein beschrieben.
Basen-aktivierte Polyamid-Epichlorhydrinharze, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, werden verkauft unter der Santo Res Marke wie Santo Res 31, durch Monsanto Company aus St. Louis, Missouri. Diese Typen von Materialien sind allgemein beschrieben in US-A-3,855,158, veröffentlicht für Petrovich am 17. Dezember 1974; 3,899,388, veröffentlicht für Petrovich am 12. August 1975; 4,129,528, veröffentlicht für Petrovich am 12 Dezember 1978; 4,147,586, veröffentlicht für Petrovich am 03. April 1979 und 4,222,921, veröffentlicht für Van Eenam am 16. September 1980.
Weitere wasserlösliche, kationische Harze, die hier nützlich sind, sind Polyacrylamidharze, wie solche, die verkauft werden unter der Parez-Marke, wie Parez 631NC, durch American Cynamid Company aus Stanford, Connecticut. Diese Materialien sind allgemein beschrieben in US-A-3,556,932, veröffentlicht für Coscia et al. am 19. Januar 1971 und 3,556,933, veröffentlicht für Williams et al. am 19. Januar 1971.
Weitere Typen wasserlöslicher Harze, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen Acrylemulsionen und anionische Styrol-Butadien-Latexe. Zahlreiche Beispiele dieser Typen von Harzen sind bereitgestellt in US-A-3,844,880, Meisel, Jr. et al., veröffentlicht am 29. Oktober 1974.
Noch weitere wasserlösliche, kationische Harze, die in dieser Erfindung Anwendung finden, sind die Urea Formaldehyd- und Melaminformaldehydharze. Diese polyfunktionalen, reaktiven Polymere haben Molekulargewichte in der Größenordnung von einigen Tausend. Die häufigsten funktionalen Gruppen umfassen Stickstoff enthaltende Gruppen, wie Aminogruppen und Methylgruppen, die an den Stickstoff angehängt sind.
Obwohl weniger bevorzugt finden Polyethyleniminharze in der vorliegenden Erfindung Anwendung.
Vollständigere Beschreibungen der vorerwähnten wasserlöslichen Harze, einschließlich ihrer Herstellung können gefunden werden in TAPPI Monograph Series Nr. 29, Wet Strength in Paper and Paperborad, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York; 1965). Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "dauerhaft naßfestes Harz" auf ein Harz, welches dem Papierblatt erlaubt, wenn es in ein wäßriges Medium gelegt wird, einen Hauptteil seiner anfänglichen Naßfestigkeit für eine Zeitspanne beizubehalten, die größer als wenigstens zwei Minuten ist.

(c) Temporär naßfeste Additive

Die oben erwähnten naßfesten Additive führen typischerweise zu Papierprodukten mit dauerhafter nasser Festigkeit, das heißt, einem Papier, welches, wenn es in einem wäßrigen Medium angeordnet wird, einen wesentlichen Teil seiner anfänglichen nassen Festigkeit über die Zeit beibehält. Eine dauerhafte nasse Festigkeit jedoch kann in einigen Typen von Papierprodukten eine unnötige und unerwünschte Eigenschaft sein. Papierprodukte, wie Toilettentissues, etc., werden allgemein nach kurzen Benutzungseinsätzen in Abwassersystemen entsorgt. Ein Verstopfen dieser Systeme kann sich ergeben, wenn das Papierprodukt sein hydrolyseresistenten Festkeitseigenschaften dauerhaft beibehält. In jüngster Zeit haben Hersteller temporär naßfeste Additive den Papierprodukten hinzu gegeben, für welche eine nasse Festigkeit für die gedachte Verwendung ausreichend ist, welche sich dann aber beim Einweichen in Wasser zersetzen. Der Abbau der nassen Festigkeit erleichtert den Strömungsweg des Papierprodukts durch die Abwassersysteme.
Beispiele geeigneter temporär naßfester Harze umfassen temporäre naßfeste Mittel auf Stärkebasis, wie National Starch 78-0080, vermarktet durch die National Starch and Chemical Corporation (New York, New York). Dieser Typ eines naßfesten Mittels kann hergestellt werden, indem Dimethoxyethyl-N-Methyl-Chloracetamid mit kationischen Stärkepolymeren in Reaktion gebracht wird. Temporär naßfeste Mittel auf modifzierter Stärkebasis sind auch beschrieben in US-A-4,675,394, Solarek et al., veröffentlicht am 23. Juni 1987. Bevorzugte temporär naßfeste Harze umfassen solche, die beschrieben sind in US-A-4,981,557, Bjorkquist, veröffentlicht am 01. Januar 1991.
Mit Bezug auf die Klassen und spezifischen Beispiele der oben angegebenen dauerhaft sowie temporär naßfesten Harze, sollte dies so verstanden sein, daß die aufgelisteten Harze nur Beispiele sind und damit nicht gemeint ist, den Schutzbereich dieser Erfindung zu beschränken.
Mischungen kompatibler naßfester Harze können auch bei der praktischen Umsetzung dieser Erfindung verwendet werden.
Die obigen Auflistungen optionaler chemischer Additive sollen nur beispielhaft sein und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken.
Die folgenden Beispiele zeigen Verfahren, die auf pflanzlichem Öl absierende monoquartäre Ammoniumverbindungen verwenden:

BEISPIEL 1

Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren darzustellen, das verwendet werden kann, um eine wäßrige Dispersion der auf pflanzlichem Öl basierenden quartären Ammoniumverbindung herzustellen (z. B. Diester di(oleyl)dimethylammoniumchlorid (DEDODMAC1), abgeleitet von Canolaöl, oder Dister di(oleyl)dimethylammoniumchlorid (DEDODMAC2), abgeleitet von hoch oleinischem Saffloweröl).
Diese Verbindungen sind jedoch nicht Teil der Erfindung.
Eine 2% Dispersion des DEDODMAC wird gemäß dem folgenden Verfahren präpariert: 1. Ein bekanntes Gewicht des DEDODMAC wird gemessen; 2. Das DEDODMAC wird auf etwa 50ºC (122ºF) erwärmt; 3. Das Verdünnungswasser wird vorkonditioniert auf einen pH-Wert 3 und bei etwa 50ºC (122ºF); 4. Das DEDODMAC und das Verdünnungswasser werden kombiniert und adäquat gemischt, um eine wäßrige submikrokopische Dispersion der DEDODMAC- Weichmacherzusammensetzung zu bilden. 5. Die Teilchengröße der DEDODMAC- Dispersion wird unter Verwendung einer herkömmlichen optischen Mikroskopie bestimmt. Der Teilchengrößenbereich liegt von etwa 0,1 bis etwa 1,9 Micron.

BEISPIEL 2

Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren darzustellen, das eine Durchblastrocknung-Papiermachungstechnik verwendet, um weiche und absorbierende Papierhandtuchblätter herzustellen, die mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung eines auf pflanzlichem Öl basierenden Diester-Quat-Weichermachers (DEDODMAC1) und mit einem permanent naßfesten Harz behandelt sind.
Eine Papier machende Fourdrinier-Versuchsanlage wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Erstens wird eine 1% Lösung des chemischen Weichmachers gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 präpariert. Zweitens werden 3 Gew.-% eines wäßrigen Breies aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft verfeinert (kanadischer Standard Freiheitsgrad von 9) und eine 2% Lösung eines permanent naßfesten Harzes (das heißt, Kymene 557H, vermarktet von Hercules Incorporated aus Wilmington, DE) wird dem NSK-Materialrohr in einem Anteil von 1 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption von Kymene 557H an NSK wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Eine 1% Lösung von Carboxymethylzellulose (CMC) wird nach der Inline-Mischung in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben, um die trockene Festigkeit des faserigen Substrat zu verbessern. Die Adsorptions von CMC an NSK kann durch eine Inlinemischer verstärkt werden. Dann wird eine 1% Lösung des chemischen Weichmachers (DEDODMAC1) dem NSK-Brei in einem Anteil von 0,1 Gew.-% der trocknen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorptions des chemischen Weichmachergemisches an NSK kann auch über einen Inline-Mischer verstärkt werden. Der NSK-Brei wird durch eine Ventilpumpe auf 0,2% verdünnt. Drittens wird ein 3 Gew.-% wäßriger Brei aus CTMP in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Ein nicht ionisierender grenzflächenaktiver Stoff (Pegosperse) wird dem Repulper in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Eine 1% Lösung des chemischen Weichmachergemisches wird dem CTMP-Materialrohr vor der Materialpumpe in einem Anteil von 0,1 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des chemischen Weichmachergemisches an den CTMP kann durch ein Inline- Mischer verstärkt werden. Der CTMP-Brei wird durch die Ventilpumpe auf 0,2% verdünnt. Das behandelte Zellstoffgemisch (NSK/CTMP) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinierdraht abgelagert, um eine embryonische Bahn zu bilden. Eine Entwässerung erfolgt durch den Fourdrinierdraht hindurch und wird durch einen Deflektor und durch Unterdruckkästen unterstützt. Der Fourdrinierdraht ist von 5-fachiger, Satin-Bindungskonfiguration mit 84 Monofilamenten pro 2,54 cm (Inch) in Maschinenrichtung bzw. 76 in Quer-Maschinenrichtung. Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinierdraht, bei einer Faserkonsistenz von etwa 22% auf am Punkt der Übertragung, auf ein Photopolymerband mit 240 linearen Idaho-Zellen pro 6,45 cm² (Quadratinch) und etwa 34% Rippenfläche übertragen. Das lineare Idaho-Zellenmuster ist beschrieben im Detail in Fig. 19 der US-A-5,334,289, veröffentlicht für Trokhan et al. am 02. August 1994. Das photoempfindliche Harz, das in dem Verfahren verwendet wird, ist MEH-1000, ein methacryliertes Urethanharz, vermarktet durch MacDermid Imaging Technologiy Inc., Wilmington, Delaware. Das Papier machende Band hat eine Gesamtdicke von etwa 1,17 mm mit einem 0,25 mm Photopolymermuster, das über das foraminöse Gewebeelement hinaus erstreckt. Das foraminöse Gewebeelement ist eine zweischichtige Ausbildung mit 13,8 MD-Filamenten pro cm (35 MD-Filamenten pro Inch) und 11,8 CD-Filamenten pro cm (30 CD-Filamenten pro Inch). Das foraminöse Element verwendet eine differentielle Filamentübertragungstechnik, wie dies beschrieben ist in US-A-5,33,289. Eine weitere Entwässerung wird erreicht durch eine vakuumunterstützte Drainage, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Durchluft eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee- Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel, das eine 0,25% wäßrige Lösung aus Polyvinylalkohol (PVA) aufweist, angehaftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trocknen Kreppen der Bahn mit einer Abstreichklinge auf geschätzte 96% erhöht. Die Abstreichklinge hat einen Stellwinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Aufprallwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; der Yankee-Trockner wird mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird bei einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Zwei Lagen der Bahn werden in Papierhandtuchprodukte geformt, indem diese geprägt und unter Verwendung eines Polyvinyl-Alkoholhaftmittels zusammen laminiert werden. Das Papierhandtuch hat etwa ein 26 #/278,7 m² (26 #/m Sq Ft) Basisgewicht, enthält etwa 0,2% des chemischen Weichermachers (DEDODMAC1) und etwa 1,0% des permanent naßfesten Harzes. Das resultierende Papierhandtuch ist weich, absorbierend und sehr fest, wenn es naß ist.

BEISPIEL 3

Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren darzustellen, das Techniken einer Durchblastrocknung und einer geschichteten Papiermachung verwendet, um ein weiches und absorbierendes Toilettentissuepapier herzustellen, das mit einer chemischen Weichmacherzusammensetzung aus einem auf pflanzlichem Öl basierenden Diester quat-Weichermacher (DEDODMAC2) und einem temporär naßfesten Harz behandelt ist.
Eine Papier machende Fourdrinier-Versuchsanlage wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Erstens wird eine 1% Lösung des chemischen Weichmachers gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 präpariert. Zweitens werden ein 3 Gew.-% wäßriger Brei aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft verfeinert (Kanadischer Standard Freiheitsgrad von 9) und eine 2% Lösung dem temporär naßfesten Harzes (das heißt, National Starch 78-0080, vermarktet durch National Starch and Chemical Corporation aus New York, NY) wird dem NSK-Materialrohr in einem Anteil von 0,75 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des temporär naßfesten Harzes an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Der NSK-Brei wird auf etwa 0,2% Konsistenz an der Ventilpumpe verdünnt. Drittens werden 3 Gew.-% eines wäßrigen Breis aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 1% Lösung des chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Materialrohr vor der Materialpumpe in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des chemischen Weichmachergemisches an Eukalyptusfasern kann durch einen Inline- Mischer verbessert werden. Der Eukalyptusbrei wird an der Ventilpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Das behandelte Zellstoffgemisch (30% NSK/70% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinierdraht abgelagert, um eine embryonische Bahn zu bilden. Ein Entwässern durch den Fourdrinierdraht hindurch tritt auf und wird durch einen Deflektor und durch Unterdruckkästen unterstützt. Der Fourdrinierdraht ist eine 5-fachige Satin-Bindungskonfiguration mit 33 Monofilamenten pro Zentimeter in Maschinenrichtung (84 pro Inch) bzw. 30 Monofilamenten in Quer-Maschinenrichtung (76 pro Inch). Die embryonische nasse Bahn wird auf einen Fourdrinierdraht bei einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkte der Übertragung auf ein Photopolymerband mit 562 linearen Idohozellen pro 6,45 cm² (Quadratinch) und etwa 40% Rippenfläche überführt. Das lineare Idaho- Zellenmuster ist im Detail beschrieben in Fig. 19 von US-A-5,334,289, veröffentlicht für Trokhan et al. am 02. August 1994. Das lichtempfindliche Harz, das in dem Verfahren verwendet wird, ist ein MEH-1000, ein methacryliertes Urethanharz, vermarktet durch MacDermid Imaging Technologiy Inc., Wilmington, Delaware. Die Papier machende Zelle hat eine Gesamtdicke von etwa 0,89 mm, wobei 0,22 mm des Photopolymermusters sich über das foraminöse Gewebeelement hinaus erstreckt. Das Gewebeelement ist eine doppelschichtige Ausbildung mit 18,9 MD- Filamenten pro cm (48 pro Inch) und 20,5 CD-Filamenten pro cm (52 pro Inch). Das foraminöse Element verwendet eine differentielle Filament- Übertragungstechnologie, wie sie beschrieben ist in US-A-5,334,289. Ein weiteres Entwässern wird durch eine vakuumunterstützte Drainage herbei geführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Durchblasung auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel, das 0,25% wäßrige Lösung aus Polyvinylalkohol (PVA) umfaßt, angehaftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trocknen Kreppen der Bahn mit einer Abstreichklinge auf geschätzte 96% erhöht. Die Abstreichklinge hat einen Stellwinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Aufprallwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; der Yankee- Trockner wird mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockne Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Die wird in ein einlagiges Tissuepapierprodukt umgewandelt. Das Tissuepapier hat etwa 18 #278,7 m² (18 /3M Sq Ft) Basisgewicht, enthält etwa 0,1% des chemischen Weichmachers (DEDODMAC2) und etwa 0,2% des temporär naßfesten Harzes. Wichtig ist, daß das resultierende Tissuepapier weich, absorbierend ist und zur Verwendung als Gesichts- und/oder Toilettentissue geeignet ist.

BEISPIEL 4

Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren darzustellen, das eine Papier machende Durchblastechnik verwendet, um ein absorbierendes Toilettentissuepapier herzustellen, das mit einem auf pflanzlichem Öl basierenden Diester quat Weichmacher (DEDODMAC2) und einem trockenfesten Additivharz behandelt wurde.
Eine Papier machende Fourdrinier-Versuchsanlage wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Erstens wird eine 1% Lösung des chemischen Weichmachers gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 präpariert. Zweitens wird ein 3 Gew.-% wäßriger Brei von NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft verfeinert (Kanadischer Standard Freiheitsgrad 9) und wird eine 2% Lösung des trockenfesten Harzes (das heißt, Acco 514, Acco 711, vermarktet durch American Cynamid Company aus Faifield, OH) dem NSK- Materialrohr in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des trockenfesten Harzes an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Der NSK-Brei wird durch die Ventilpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt. Drittens wird ein 3 Gew.-% wäßriger Brei aus Eukalytusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 1% Lösung des chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus-Materialrohr vor der Ventilpumpe in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des chemischen Weichmachers an die Eukalyptusfasern kann durch ein Inline- Mischer verstärkt werden. Der Eukalyptusbrei wird an der Ventilpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Das behandelte Zellstoffgemisch (30% NSK/70% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinierdraht abgelagert, um eine embryonische Bahn zu bilden. Das Entwässern tritt durch den Fourdrinierdraht hindurch auf und wird durch einen Deflektor und durch Unterdruckkästen unterstützt. Der Fourdrinierdraht ist eine 5-fachige, Satin-Bindungskonfiguration mit 33 Monofilamenten pro cm in Maschinenrichtung (84 pro Inch) und 30 Monofilamenten pro cm in Quer Maschinenrichtung (86 pro Inch). Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinierdraht in einer Faserkonsistenz von etwa 15% am Punkt der Überführung auf ein Photopolymerband mit 221 linearen Idahozellen pro 6,45 cm² (562 pro Quadratinch) und etwa 40% Rippenfläche überführt. Das lineare Idaho- Zellenmuster ist im Detail beschrieben in Fig. 19 der US-A-5,334,289, veröffentlicht für Trokhan et al. am 02. August 1994. Das lichtempfindliche Harz, das in dem Verfahren verwendet wird, ist ein MEH-1000, ein methacryliertes Urethanharz, vermarktet durch MacDermid Imaging Technology Inc., Wilmington, Delaware. Das Papier machende Band hat eine Gesamtdicke von etwa 0,89 mm, wobei 0,22 mm des Photopolymermusters sich über das foraminöse Gewebeelement hinaus erstrecken. Das Gewebeelement ist eine doppelschichtige Ausbildung mit 18,9 MD- Filamenten pro cm (48 pro Inch) und 20,5 CD-Filamenten pro cm (52 pro Inch). Das foraminöse Element verwendet eine diffentielle Filamentübertragungstechnologie, wie sie beschrieben ist in US-A-5,334,289. Ein weiteres Entwässern wird durch eine vakuumunterstützte Drainage herbeigeführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 28% hat. Die gemusterte Bahn wird durch Durchluft auf eine Faserkonsistenz von etwa 65 Gew.-% vorgetrocknet. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners mit einem aufgesprühten Krepphaftmittel, das 0,25% wäßrige Lösung eines Polyvinylalkohols (PVA) umfaßt, angehaftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trocknen Kreppen der Bahn mit einer Abstreichklinge auf geschätzte 96% erhöht. Die Abstreichklinge hat einen Stellwinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Aufprallwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; der Yankee-Trockner wird mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene wird mit einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) in einer Rolle geformt.
Zwei Lagen der Bahn werden in Tissuepapierprodukte geformt, indem sie unter Verwendung einer Lagenbindungstechnik aneinander laminiert werden. Das Tissuepapier hat etwa 23 #/278,7 m² (23 #/3M Sq Ft) Basisgewicht, enthält etwa 0,1% des chemischen Weichmachers (DEDODMAC2) und etwa 0,1% des trockenfesten Harzes. Es ist wichtig, daß das resultierende Tissuepapier weich, absorbierend ist und zur Verwendung als Gesichts- und/oder Toilettentissue geeignet ist.

BEISPIEL 5

Der Zweck dieses Beispiels ist, ein Verfahren darzustellen, daß eine herkömmliche trockene Papierherstellungstechnik verwendet, um ein weiches und absorbierendes Toilettentissuepapier herzustellen, das mit einem auf pflanzlichem Öl basierenden Diester quat-Weichmacher (DEDODMAC1) und einem naßfesten Additivharz behandelt wurde.
Eine Papier machende Fourdrinier-Versuchsanlage wird bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet. Erstens wird eine 1% Lösung des chemischen Weichmachers gemäß dem Verfahren in Beispiel 3 präpariert. Zweitens wird ein 3 Gew.-% wäßriger Brei aus NSK in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Der NSK-Brei wird sanft verfeinert (Kanadischer Standard Freiheitsgrad von 9), und eine 2% Lösung des temporären naßfesten Harzes (das heißt, National Starch 78-0080, vermarktet durch National Starch and Chemical Corporation aus New-York, NY) wird dem NSK-Materialrohr in einem Anteil von 0,75 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorption des temporär naßfesten Harzes an den NSK-Fasern wird durch einen Inline-Mischer verstärkt. Der NSK-Brei wird an der Ventilpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt. Drittens wird ein 3 Gew.-% wäßriger Brei aus Eukalyptusfasern in einem herkömmlichen Repulper hergestellt. Eine 1% Lösung des chemischen Weichmachergemisches wird dem Eukalyptus- Materialrohr vor der Materialpumpe in einem Anteil von 0,2 Gew.-% der trockenen Fasern hinzu gegeben. Die Adsorptions des chemischen Weichmachergemisches an den Eukalyptusfasern kann durch einen Inline-Mischer verbessert werden. Der Eukalyptusbrei wird an der Ventilpumpe auf etwa 0,2% Konsistenz verdünnt.
Das behandelte Zellstoffgemisch (30% NSK/70% Eukalyptus) wird in dem Stoffauflaufkasten gemischt und auf einem Fourdrinierdraht abgelagert, um eine embryonische Bahn zu bilden. Das Entwässern erfolgt durch den Fourdrinierdraht hindurch und wird durch einen Deflektor und Unterdruckkästen unterstützt. Der Fourdrinierdraht ist eine 5-fachige, Satin-Bindungskonfiguration mit 33 Monofilamenten pro cm in Maschinenrichtung (84 pro Inch) und 30 Monofilamenten pro cm in Quer-Maschinenrichtung (76 pro Inch). Die embryonische nasse Bahn wird von dem Fourdrinierdraht in einer Faserkonsistenz von etwa 15 am Punkt der Übertragung auf ein herkömmliches Filz (das heißt, Superfine Triovent, vermarktet durch die Appleton Wire Copmpany aus Appleton, WI) überführt. Ein weiteres Entwässern wird durch eine vakuumunterstützte Drainage herbeigeführt, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von etwa 35% hat. Die Bahn wird dann an der Oberfläche eines Yankee-Trockners angehaftet. Die Faserkonsistenz wird vor dem trocknen Kreppen der Bahn mit Abstreichklingen auf geschätzte 96% erhöht. Die Abstreichklinge hat einen Stellwinkel von etwa 25 Grad und ist mit Bezug auf den Yankee-Trockner so positioniert, daß ein Aufprallwinkel von etwa 81 Grad geschaffen wird; der Yankee-Trockner wird mit etwa 800 fpm (Fuß pro Minute) (etwa 244 Meter pro Minute) betrieben. Die trockene Bahn wird mit einer Geschwindigkeit von 700 fpm (214 Meter pro Minute) in eine Rolle geformt.
Zwei Lagen der Bahn werden in Tissuepapierprodukte geformt, indem sie unter Verwendung einer Lagenbindungstechnik aneinander laminiert werden. Das Tissuepapier hat etwa ein 23 #/278,7 m² (23 #/3M Sq Ft) Basisgewicht, enthält etwa 0,1% des chemischen Weichmachers (DEDODMAC1) und etwa 0,1% des naßfesten Harzes. Wichtig ist, daß das resultierende Tissuepapier weich, absorbierend ist und zur Verwendung als Gesichts- und/oder Toilettentissue geeignet ist.

Claims

1. Weiches Papierprodukt mit:

(a) Zellulosepapier machenden Fasern; und

(b) von etwa 0,005 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% der das Zellulosepapier machenden Fasern einer weichmachenden Verbindung aus quartärem Ammonium mit der Formel:

(R)4-m-[N&spplus;-(CH&sub2;)q-(N&spplus;)]-[(CH&sub2;)n-(Y)r-R&sub2;]m(X&supmin;)&sub2;

in welcher:

jedes Y ein -O-(O)C-, oder -C(O)-O-, oder -NH-C(O)-, oder -C(O)-NH- ist;

m 1 bis 3 ist;

n 0 bis 4 ist;

q 1 bis 4 ist;

r 0 bis 1 ist;

n ≥ r;

jedes R eine C&sub1;-C&sub6; Alkylgruppe, Hydroxyalkylgruppe, Benzylgruppe oder Mischungen davon ist, vorzugsweise jedes R eine C&sub1;-C&sub3; Alkylgruppe ist, ganz bevorzugt jedes R eine Methylgruppe ist;

jedes R&sub2; ein C&sub1;&sub3;-C&sub2;&sub3; Hydrocarbyl oder ein substituierter Hydrocrarbylsubstituent ist; und

X&supmin; ein weichmacher-kompatibles Anion ist;

wobei der R&sub2; Anteil der weichmachenden Verbindung abgeleitet ist von C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub4; fetten Acylgruppen, wobei die fetten Acylgruppen abgeleitet sind von pflanzlichen Ölquellen,

wobei die fetten Acylgruppen einen Iodwert zwischen etwa 105 und etwa 180 haben; und

wobei die fetten Acylgruppen ein cis/trans-Isomergewichtsverhältnis von größer als etwa 80 : 20 haben, wobei vorzugsweise das cis/trans-Isomergewichtsverhältnis größer als 90 : 10 ist.

2. Papierprodukt nach Anspruch 1, in welchem der Großteil von (Y)r-R&sub2; fette Acyle umfaßt, die wenigstens etwa 60% C&sub1;&sub8; Kettenlänge enthalten, vorzugsweise der Großteil von (Y)r-R&sub2; fette Acyle umfaßt, die wenigstens etwa 90% C&sub1;&sub8; Kettenlänge enthalten, ganz bevorzugt die fetten Acyle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Oleinsäure und fetten Acylgruppen, die von Canolaöl abgeleitet sind.

3. Papierprodukt nach Anspruch 1, in welchem der Großteil (Y)r-R&sub2; fette Acyle umfaßt, die wenigstens etwa 60% C&sub2;&sub2; Kettenlänge enthalten, vorzugsweise der Großteil von (Y)r-R&sub2; fette Acyle umfaßt, die wenigstens etwa 90% C&sub2;&sub2; Kettenlänge enthalten.

4. Papierprodukt nach Anspruch 1, in welchem m = 1 oder m = 2 und in welchem das Verhältnis von m = 2 zu m = 1 größer als 10 : 1 beträgt.

5. Papierprodukt nach Anspruch 1, ferner mit von etwa 0,5% Gew.-% bis etwa 3,0 Gewichtsprozent eines Benässungsmittels, wobei vorzugsweise das Benässungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Polyhydroxiverbindungen, linearen alkoxylierten Alkoholen oder linearen alkylphenoxylierten Alkoholen.