HU220118B

HU220118B - Többrétegű cellulóz papírtermék

Info

Publication number: HU220118B
Application number: HU9802537A
Authority: HU
Inventors: Timothy Jude Lorenz; George Vincent Wegele
Original assignee: The Procter & Gamble Co.
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2001-11-28
Also published as: HK1011873A1; ZA967203B; NZ315933A; CA2229645C; WO1997008387A1; US5693406A; DE69616352D1; CA2229645A1; JP3174344B2; NO980756L; NO980756D0; CZ48698A3; KR100291883B1; HUP9802537A3; CN1194019A; DE69616352T2; AR003333A1; JPH11512036A; EP0846202A1; HUP9802537A2

Description

A találmány tárgya többrétegű cellulóz papírtermék, amely legalább két, makroszkóposán egysíkú, egymással érintkező felületeiknél összeerősített réteget tartalmaz, a rétegek legalább egyikének felületén domborítások vannak, ezek a domborítások a réteg síkjából kifelé nyúlnak a szemközti réteg irányába és azzal érintkeznek, és a rétegek egymással a domborításoknál vannak összeerősítve.

Az egészségügyi papírtermékek jól ismertek a mindennapi életben. Ezekre a papírtermékekre gyakran mint selyemkrepp papírokra hivatkoznak, és ezeket papírtörülközőkhöz, arctörlőkhöz és furdőtörülközőkhöz használják.

A papírtermékek lehetnek egyrétegűek, de gyakran két vagy több rétegből állnak. A réteg itt egyetlen ívre vonatkozik, ami egy lapképző szitáról vagy hasonlóról van levéve és szárítva anélkül, hogy további rostokat adnánk hozzá.

Egy papírréteg természetesen különböző cellulózrostokból rétegezhető. A rétegzésnek az az előnye, hogy a középső réteg viszonylag erős rostokat tartalmazhat, és ezek szilárdságot adnak a papírterméknek. A középső rétegen kívül lehetnek rövidebb rostok, amelyek a felhasználónak puha tapintási érzetet biztosítanak. Ezt a rétegzést például az US 3 994 771 számú szabadalmi leírás ismerteti.

Gyakran két vagy több réteget összeerősítve állítják elő a papírterméket. Több réteg összeerősítésének az az előnye, hogy az így előállított laminátumnak kisebb hajlítási modulusa van, mint az azonos vastagságú egyrétegű termékeknek. Ennek ismét az az előnye, hogy a felhasználó puhább tapintásúnak érzi. Általában javul a felszívóképesség és a vastagság is. Három rétegnek az összeerősítése továbbá lehetővé teszi, hogy a papírtermék eltérő középső és külső rétegekkel rendelkezzék a laminátumban, ami szilárdságot és puhaságot biztosít.

A többrétegű papírtermékek általában cellulózalapúak. A „cellulózalapú” olyan papírtermékre vonatkozik, amely legalább körülbelül 50 tömeg% vagy legalább körülbelül 50 térfogat% cellulózrostot tartalmaz, továbbá - nem korlátozó jelleggel - gyapotpelyheket, rayont, kilúgozott cukomádrostot, és előnyösebben facellulózt, így puhafa vagy keményfa cellulózt. Ezek a rostok újrahasznosíthatok. A rostok többi része lehet szintetikus, így poliolefin vagy poliészter.

A cellulózrétegeket gyakran ragasztó alkalmazásával erősítik egymáshoz.

A WO 95/08671 számú leírás két összelaminált rétegből álló domborulatos papírlaminátumot ismertet. A laminátumok úgy vannak domborítva, hogy egyik réteg domborulatos oldala a másik réteg domborulat nélküli területéhez ragasztással van hozzáerősítve. Ragasztóként epoxi típusú polimereket neveznek meg.

Az EP-A-0 264 676 számú leírás kompozit papírszerkezetet ismertet, amelyben két külső réteg és legalább egy közbülső réteg van. A papírlapok különböző módszerekkel, így ragasztással erősíthetők össze. Ragasztóként cellulózétereket és vinilalapú ragasztókat használnak.

Az US 5 382 464 számú leírás többrétegű, domborított papírt ír le. A domborított rétegek két eltérő mélységű domborulatot tartalmaznak, és „csúcs a csúcshoz” kapcsolatban vannak összeerősítve közelebbről meg nem nevezett ragasztóanyagokkal.

A cellulózrétegek ragasztóval való egyesítését előnyösen az US 5 143 776 számú leírás ismerteti.

Egy papírtermékben több cellulózréteg ragasztóval való egyesítése azonban nem kielégítő viselkedéshez vezethet és vezet is. Speciálisan, a papírtermékeknek, amelyeket papírtörülközőkként, arctörlőkként és fürdőtörülközőkként használunk, a megfelelő rétegkötési szilárdsággal kell rendelkezzenek. A leírásban használt „rétegkötési szilárdság” kifejezés arra az erőre vonatkozik, amely szükséges ahhoz, hogy két egymás mellett lévő réteget az alábbiakban leírtak szerint egymástól elválasszunk.

A törlő papírtermékek, elsősorban a papírtörülközők a használatban gyakran nedvesednek. Ha a papír nedves rétegkötési szilárdsága nem kielégítő, akkor a rétegek használat közben szétválnak, és a papírtermék tönkremegy. Bár könnyűnek látszik egyszerűen növelni a rétegkötési szilárdságot, a száraz rétegkötési szilárdság közvetlen kapcsolatban van a nedves rétegkötési szilárdsággal. A technika állása szerint, ha a nedves rétegkötési szilárdság megfelelő szintre nő, akkor a száraz rétegkötési szilárdság lesz túl nagy. Ha viszont a száraz rétegkötési szilárdság túl nagy, akkor a papír puhasága és felszívóképessége általában csökken.

A találmány egyik célja tehát többrétegű papírtermék előállítása.

A találmány egy további célja olyan többrétegű papírtermék előállítása, amely megfelelő nedves rétegkötési szilárdsággal rendelkezik anélkül, hogy a száraz rétegkötési szilárdsága túl nagy lenne.

Végül a találmány célja olyan papírtermék előállítása, amely cellulózpapír alapanyagú, és amelyben a rétegek ragasztóval vannak összeerősítve.

A találmány tárgya többrétegű cellulóz papírtermék, amely legalább két, makroszkóposán egysíkú, egymással érintkező felületeiknél összeerősített réteget tartalmaz, a rétegek legalább egyikének felületén domborítások vannak, ezek a domborítások a réteg síkjából kifelé nyúlnak a szemközti réteg irányába és azzal érintkeznek, a rétegek egymással a domborításoknál vannak összeerősítve oly módon, hogy a rétegeket teljesen hidrolizált poli(vinil-alkohol)-t és hőre keményedé kationos gyantát tartalmazó ragasztó erősíti össze, és a papírtermék nedves rétegkötési szilárdsága legalább 0,18 g/mm és száraz rétegkötési szilárdsága 0,16-0,79 g/mm.

A találmány szerinti papírtermék két vagy több makroszkóposán egysíkú réteg laminátumából áll. A rétegek cellulózrétegek - amint azt a fentiekben említettük -, és ezek azonos vagy különböző gyártási eljárásokkal készülhetnek.

Mindegyik réteg számos domborítással (kiemelkedéssel) rendelkezhet, amelyek a réteg síkjából kiemelkednek a szomszédos réteg felé. A szomszédos réteg hasonlóképpen ellentétes kiemelkedésekkel rendelkezhet,

HU 220 118 Β amelyek az első réteg felé emelkednek ki. Ha három rétegből álló papírterméket kívánunk előállítani, akkor a középső rétegnek lehetnek kiemelkedései mindkét irányba, bár az is kivitelezhető, hogy a középső rétegnek nincsenek kiemelkedései vagy csak egy irányban van domborítva.

A rétegek elkészíthetők az US 4 637 859 vagy az US 4 191 609 szabadalmi leírások ismertetése szerint. Egy változat szerint a rétegek hagyományosan, nemez használatával is száríthatok.

A találmány szerinti minden egyes réteg alaptömege körülbelül 13-49 g/m², előnyösen 18-29 g/m². A rétegek keményfa és/vagy puhafa alapúak, amelyeket a szakterületen ismert bármely módon dolgozunk fel.

A papírgyártási eljárás után, amelyben a papírréteget képezzük, egyik vagy mindkét réteget domborítjuk. A domborítás elvégezhető az úgynevezett „csomóról csomóra” domborítási eljárással, amelyet az US 3 414 459 számú szabadalmi leírás ismertet; az „egymásba ágyazó” eljárással az US 3 556 907 számú szabadalmi leírás szerint; vagy egy kettősréteg-eljárással, amit az US 5 294 475 számú szabadalmi leírás ír le.

A jelen leírás szerinti kivitelezésben a kiemelkedések egymástól való távolsága körülbelül 1,27 mm-17,78 mm, és területük a távolabbi végen 0,645-64,5 mm². A kiemelkedések elkészíthetők egy hengeren, amelynek dudorai 0-3 mm-re emelkednek ki a henger síkjából. A kiemelkedések lehetnek kerek, ovális vagy szabálytalan alakúak.

A rétegeket ragasztással erősítjük össze. Megfelelő ragasztó egy teljesen hidrolizát poli(vinil-alkohol)-ragasztó és egy hőre keményedő kationos gyanta elegye. A gyanta lehet poliamid gyanta. A poli(vinil-alkohol)ragasztót és a kationos gyantát 89-95 tömeg%-os vizes oldatban, előnyösen 92-95 tömeg%-os vizes oldatban (vagyis a víz 92-95 tömeg%) készítjük el. A fent ismertetett ragasztókészítmény 5-11 tömeg% összes szilárdanyag-tartalmának 2-6 tömeg%-a poli(vinil-alkohol)ragasztó szilárd anyag. Az összes szilárd anyagnak legalább 1 tömeg%-a a hőre keményedő kationos gyanta szilárd anyag.

Egy kiváltképpen előnyös poli(vinil-alkohol) az Evanol 71-30, a DuPont Corporation of Wilmington, Delaware cég terméke. Egy kiváltképpen előnyös, hőre keményedő kationos poliamid gyanta a Kymene 557H, a Hercules Corporation of Wilmington, Delaware cég terméke, de megfelelhet a Kymene LX gyanta is, valamint más, hőre keményedő kationos gyanták.

A ragasztókészítmény például - nem korlátozó jelleggel - állhat 10 tömeg% szilárd anyagot tartalmazó poli(vinil-alkohol)-oldatból és 12,5 tömeg% szilárd anyagot tartalmazó Kymene 557H-oldatból. Az oldatokhoz szoba-hőmérsékletű csapvizet használunk. A ragasztót sorrendben 40 rész poli(vinil-alkohol)-ragasztóból, 8 rész Kymene 557H gyantából és 52 rész vízből készítjük el. A komponenseket a fenti sorrendben, megfelelő tartályban elegyítjük, és körülbelül 10 percig keverjük, járókerekes típusú keverést használva. A keverék pH-értéke legalább 7,0, hogy megfelelő keményedést eredményezzen.

Erre példa az olyan ragasztókészítmény, amelyben az összes szilárd anyag 5 tömeg%, és ebből 1 tömeg% a Kymene és 4 tömeg% a poli(vinil-alkohol)-ragasztó. A ragasztó a réteghez 0,01-0,3 g/m², előnyösen 0,015-0,17 g/m² és még előnyösebben 0,02-0,70 g/m²mennyiségben alkalmazható. Egy konstans mennyiségű szilárd anyagot tartalmazó ragasztókészítményhez - mivel a hőre keményedő kationos gyanta mennyisége a konstans szilárd anyagban nő - általában kisebb menynyiségű ragasztókészítmény használható a rétegekhez. Másképpen mondva, a hőre keményedő kationos gyanta egy konstans százalékára a poli(vinil-alkohol)-ragasztóhoz viszonyítva - mivel a ragasztókészítmény összes szilárdanyag-tartalma nő -, általában növekszik a rétegekhez alkalmazott összes szilárd anyag mennyisége.

A ragasztó felviteléhez a háromhengeres ragasztófelviteli rendszer használható. Ezt a rendszert használva, a ragasztót mint egy filmet felveszi a felhordóhenger felülete. A ragasztófilm ezután a felhordóhenger és az adagolóhenger közötti résben elhasad. A filmnek az a része, amelyik az adagolóhengeren marad, ezután átkerül egy kenőhengerre, ahol a ragasztófilm újra elhasad. A kenőhengeren maradt filmet használjuk a réteg domborításaihoz. Ennek a rétegnek a kiemelkedéseit ezután érintkezésbe hozzuk egy másik réteggel. A rétegeket hagyományos hengerpár hengerrésében egymáshoz ragasztjuk.

A ragasztó a kiemelkedésekhez természetesen bármely más módon alkalmazható, amelyek a szakterületen jól ismertek, és amelyeket a „csomóról csomóra” vagy a beágyazásos domborítási eljárásokhoz általában használnak. Megfelelő ragasztófelhordó rendszerek például a flexográfiás, a szórásos, a nyomásos rendszer, valamint a fent említett háromhengeres rendszer.

Mivel a kiemelkedések távolsága és mérete csökken, a leírt kivitelezésnél nagyobb mennyiségű ragasztó használható mindegyik kidudorodáshoz. A ragasztó mennyisége növelhető úgy, hogy a ragasztókészítményben a ragasztó viszonylag nagyobb szilárdanyag-mennyiségét alkalmazzuk, vagy a ragasztókészítmény nagyobb mennyiségét használjuk a réteghez.

Az így előállított, találmány szerinti papírtermék két vagy több réteget tartalmazó laminátumból áll. A találmány szerinti papírtermék nedves rétegkötési szilárdsága legalább 0,18 g/mm, előnyösebben legalább 0,2 g/mm.

A találmány szerinti papírtermék alkalikusan nedves rétegkötési szilárdsága legalább 0,18 g/mm, előnyösebben legalább 0,2 g/mm. Az alkalikusan nedves rétegkötési szilárdságnak az az előnye, hogy ha a találmány szerinti papírterméket a kereskedelemben kapható bizonyos tisztítószerekkel együtt használják, a rétegek együtt maradnak egységes laminátumként.

Az előállított papírtermék száraz rétegkötési szilárdsága 0,16-0,79 g/mm, előnyösebben 0,2-0,59 g/mm. A száraz és nedves rétegkötési szilárdságot az alábbiak szerint mérjük.

A száraz rétegkötési szilárdság meghatározása

Négy kész papírtermékből veszünk mintát. Mindegyik minta közepéből kivágunk a minta teljes hosszában futó 7,62 cm-es csíkot. A csíkok közül kettőt a gép3

HU 220 118 Β irányban, kettőt pedig keresztirányban vágunk ki (vagyis a perforációk között a gépirányban, vagy a szélek között a keresztirányban). A csíkokat (rétegeket) kissé elválasztjuk egymástól a 7,62 cm-es szélek mentén úgy, hogy mindegyik réteg független a többitől. A rétegeket kézzel választjuk szét, amíg a minta méretének hossza 5,08 cm.

Mindegyik réteget behelyezzük egy szakítógép befogópofájába. Egy megfelelő szakítókészülék a Model 1451-244, ami a Thwing/Albert Corporation of Philadelphia, Pennsylvania cég gyártmánya. A keresztfej elválasztási sebességét 508 mm/percre állítjuk be, és ez 190 mm-t tesz meg az 508 mm kezdeti elválasztástól. A keresztfej útjának csak utolsó 152 mm részére veszünk fel adatokat. Mind a négy mintát megvizsgáljuk szakításra. A kapott négy számnak vesszük a középértékét, ez egy rétegkötési szilárdságot ad, ami képviseli a terméket, amelyből a négy mintát vettük.

Ügyelni kell arra, hogy a mintának az a része, amit a szakítógéppel el akarunk választani, ne érintkezzék a szakítógép alsó befogópofájával vagy alsó keresztfejével. Ha ez mégis előfordul, akkor ez jelentkezik az erőmérő cellán és hibásan magas értéket ad. Hasonlóképpen ügyelni kell arra is, hogy a mintának az a része, amit le akarunk választani, ne érintkezzék a mintának azzal a részével, amelyről a rétegeket már leválasztottuk a szakítógéppel. Ha ilyen érintkezés előfordul, ez hibásan növeli a látszólagos rétegkötési szilárdságot. Ha az említett érintkezések egyike előfordul, a jelzett adatokat el kell dobni és új mintát kell megvizsgálni.

A nedves rétegkötési szilárdság meghatározása

A papírtermékből egyetlen mintát veszünk. A mintát a feldolgozás után legalább 2 hétig öregítjük, hogy elegendő keményedési időt hagyjunk a ragasztókészítménynek.

A minta közepéből, a gépirányban kivágunk egy 76 mm-es csíkot. A csík a minta teljes gépirányú hosszában fut végig (például a perforációk között).

A rétegeket szétválasztjuk a minta 76 mm-es szélei mentén. A mintának azt a részét, amit nem választottunk szét, vagyis azt a részét, amit nem helyeztünk a szakítógép befogópofájába, desztillált vízbe merítjük. A mintát a bemerítés után azonnal kivesszük a vízből, és 60 másodpercre egy szárítókereten száradni hagyjuk. A szárítókeret nejlonhuzalból álló négyszögletes háló. A hálót alkotó huzalok 0,4 mm vastagok, egymástól 6 mm távolságban. A szárítókeret a vízszintessel 45° szöget zár be. A kereten való szárítás közben a mintát úgy orientáljuk, hogy a minta hosszabb szegélyei lefelé összhangban legyenek a keret lejtésével. A minta leválasztott széleit együtt visszük vissza a szárítókeretre úgy, hogy a minta sima legyen, amennyire csak lehet, és a mintából a felesleges víz megfelelően távozzék. Miután a mintát ily módon előkészítettük, a mintát a száraz rétegkötési szilárdságra a fentiekben leírt módon teszteljük a szakítógépben.

Az alábbiakban a találmány szerint előállított papírtermék nem korlátozó jellegű példáját adjuk meg. A papírtermékek két réteg cellulózrostból készülnek, ahogyan azt a Bounty márkájú papírtörülközőkhöz a Procter and Gamble Company, Cincinnati, Ohio, US, a jelen találmány bejelentője általában használja. Mindegyik réteg 65 tömeg% északi puhafa kraftcellulózból és 35 tömeg% CTMP-ből (kémiailag módosított, hőkezelt aprítékanyag) készül, a rétegek alaptömege 22,5 g/m². Mindegyik réteget domborítottuk beágyazó domborítóeljárásban, ellipszis alakú kiemelkedésekkel, amelyek nagyobbik tengelye 1,93 mm, kisebbik tengelye 0,96 mm, és a kiemelkedések magassága 1,78 mm. A kiemelkedések két/három komplementer koncentrikus gyémántmintában vannak elosztva, körülbelül 3 mm távolságra 45°ban. A kiemelkedések az egyes rétegeknek körülbelül 10%-át foglalják el. Két komplementer réteget készítünk, és összeerősítünk zéró hézagú hengerpárrésben, s így egységes laminátumot készítünk, rétegenként 42 ±3 kiemelkedéssel 6,45 cm²-en.

Egy fenti módon előállított ragasztókészítményt alkalmazunk a rétegek kiemelkedéseihez. A ragasztókészítmény összes szilárdanyag-tartalma, amit a papírtermékhez alkalmazunk, körülbelül 0,03 g/m², háromhengeres rendszert használva. Az így kapott papírtermék nedves rétegkötési szilárdsága 0,2 g/mm és száraz rétegkötési szilárdsága 0,36 g/mm.

Az alábbi I. táblázatban összehasonlítjuk a jelen találmány szerinti papírtermékeket a kereskedelemben kapható más papírtörülközőkkel.

I. táblázat

Márka	Vállalat/Üzem	Nedves rétegkötési szilárdság (g/mm)	Száraz rétegkötési szilárdság (g/mm)
Jelen találmány	Bejelentő	0,21	0,36
Jelen találmány	Bejelentő	0,24	0,46
Bounty	Bejelentő	0,15	0,58
Brawny	James River	0,12	0,40
Sparkle	Georgia Pacific	0,12	0,28
Mardis Gras	Ft. Howard	0,13	0,30
Viva 2-ply	Scott	0,12	0,17
Hi-Dri	Kimberly Clark	0,13	0,22

Az I. táblázatban minden egyes nedves és száraz rétegkötési szilárdság öt mintából kapott átlagértéket jelent. A száraz rétegkötési szilárdságnál természetesen mind az öt minta négy mintadarab középértékét jelenti.

Az ismertetett szerkezetben nyilvánvaló változtatások végezhetők. így például a rétegek egyike lehet domborított, a másik nem. Úgy is eljárhatunk, hogy egyik réteget sem domborítjuk. Ilyen kivitelezésben a két réteget a ragasztó szakaszos vagy folytonos felhordásával erősítjük össze. Az egyes rétegek ragasztóval összeerősített és ragasztóval össze nem erősített zónái a réteg síkjában fekszenek.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Többrétegű cellulóz papírtermék, amely legalább két, makroszkóposán egysíkú, egymással érintkező felületeiknél összeerősített réteget tartalmaz, a rétegek legalább egyikének felületén domborítások vannak, ezek a domborítások a réteg síkjából kifelé nyúlnak a szemközti réteg irányába és azzal érintkeznek, és a rétegek egymással a domborításoknál vannak összeerősítve, azzal jellemezve, hogy a rétegeket teljesen hidrolizált poli(vinil-alkohol)-t és hőre keményedő kationos gyantát tartalmazó ragasztó erősíti össze, és a papírtermék nedves rétegkötési szilárdsága legalább 0,18 g/mm és száraz rétegkötési szilárdsága 0,16-0,79 g/mm.
2. Az 1. igénypont szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy a ragasztó teljesen hidrolizált poli(vinilalkohol)-t és hőre keményedő kationos gyantát tartalmazó 5-11 tömeg% szilárd anyagból és 89-95 tömeg% vízből áll.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy a ragasztó legalább 1 tömeg% hőre keményedő kationos gyantát, 2-6 tömeg% poli(vinilalkohol)-t és 92-95 tömeg% vizet tartalmaz.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy nedves rétegkötési szilárdsága legalább 0,2 g/mm és száraz rétegkötési szilárdsága 0,20-0,59 g/mm.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy minden egyes rétege domborításokkal rendelkezik, és ezek a másik réteg irányába kiemelkednek és azzal érintkeznek.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy egy réteg domborításai ragasztóval kezeltek.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy két, egymással érintkező felületükkel elhelyezkedő réteget tartalmaz.
8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy három, egymással érintkező felületükkel összeerősített réteget tartalmaz.
9. A 8. igénypont szerinti papírtermék, azzal jellemezve, hogy a három réteg egy középső és két külső réteget képez, és mindkét külső rétegen domborítások vannak, amelyek a középső réteg felé domborodnak ki és azzal érintkeznek.