HUT72012A - Paper products containing a chemical softening composition - Google Patents

Description

A találmány tárgyát selyemkrepp /tissue/ papírszalagok, illetve tekercsek képezik. Közelebbről, a találmány puha, szivóképes selyemkrepp papírszalagokra /tekercsekre/ vonatkozik, amelyek törülközőpapir, szalvéta, arctörlő és toalettpapír termékekben használhatók.

A papírtekercsek vagy ivek, amelyeket néha selyemkreppxK vagy selyemkrepp-papirtekercseknek vagy -iveknek is neveznek, a modern társadalomban széles körben használatosak. /A szóban forgó selyemkrepp papírokat a leírásban a továbbiakban egyszerűen papíroknak nevezzük/. Ezek a cikkek, mint a papírtörülközők, szalvéták, arctörlők és toalettpapírok fontos tételei a kereskedelemnek. Már régen felismerték, hogy ezeknek a termékeknek három fontos fizikai tulajdonsága a puhaságuk, a szivóképességük, főképpen a vizes rendszerekkel szembeni szivóképességük és a szilárdságuk, főleg a szilárdságuk nedves állapotban. A kutatási és fejlesztési erőfeszítések arra irányulnak, hogy ezen tulajdonságok mindegyikét tökéletesítsék, anélkül, hogy a többi tulajdonságot komolyabban befolyásolnák, valamint arra, hogy két vagy három tulajdonságot egyidejűleg j avitsanak.

A puhaság a tapintási érzékelés, amit a fogyasztó észlel, amikor megfog egy bizonyos terméket, megtöri! azzal a bőrét vagy összegyűri a kezében. Ez a tapintási érzékelés több fizikai tulajdonság kombinációja.

A puhasággal kapcsolatos egyik legfontosabb fizikai tulajdonság a szakemberek szerint általában a

- 3 termék készítésére használt papírtekercs merevsége. A merevség viszont - ahogy általában gondolják - közvetlenül függ a papirtekercs száraz szakítószilárdságától és a tekercset alkotó rostok merevségétől.

A szilárdság a terméknek és az ezt alkotó papírszalagoknak az a képessége, hogy megtartsák fizikai integritásukat, és ellenálljanak a tépésnek, szakításnak és szétfoszlásnak a felhasználási körülmények között, kiváltképpen ha nedvesek.

A szivóképesség a termék és az ezt alkotó papírszalagok azon képességének a mértéke, hogy milyen mennyiségű folyadékot, főképpen vizes oldatot vagy diszperziót tud felszívni. A teljes szivóképesség, amit a humán fogyasztó észlel, általában kombinációja az összes folyadékmennyiségnek, amit egy adott tömegű papír telítésig felszív, valamint a sebességnek, amellyel a papirtömeg a folyadékot felszívj a.

Széles körben ismeretes a nedves szilárdságot adó gyanták használata a papírtekercsek szilárdságának növelésére. így például Westfelt számos ilyen anyagot ir le és tárgyalja kémiájukat fCellulose Chemistry and Technology, 13, 813-825 /1979/J. A 3 755 220 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás megemlíti, hogy bizonyos kémiai adalékok, a lazitóanyagok /debonding agents/ zavarják a természetes szál-a-szálhoz kötést, ami a papírgyártási eljárásokban az iv képzése során fellép. A kötésnek ez a csökkenése puhább vagy kevésbé érdes papirivet ·

- 4 eredményez. A fenti szabadalmi leírás javasolja nedves szilárdságot adó gyanták használatát a papiriv nedves szilárdságának növelésére, összekapcsolva lazitóanyagok alkalmazásával, a nedves szilárdságot adó gyanták nem-kivánatos hatásainak a kompenzálására. Ezek a lazitóanyagok csökkentik a száraz szakítószilárdságot, de általában csökken a nedves szakítószilárdság is.

A 3 821 068 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szintén megemlíti, hogy kémiai lazitóanyagok használhatók a merevség csökkentésére, és igy növelhető a papírszalag puhasága.

Kémiai lazitóanyagokat számos irodalmi hely ismertet, igy a 3 554 862 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Ezek az anyagok magukba foglalják a kvaterner ammóniumsókat, igy a trimetil-kókusz-ammónium-klóridőt⁷di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-kloridot és a trimetil-sztearil-ammónium-kloridot.

A 4 144 122 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismerteti komplex kvaterner ammóniumvegyületek, igy a bisz/_alkoxi-/2-hidroxi/-propilén/-kvaterner-ammónium-kloridok használatát a papírszalagok puhaságának növelésére. A leirás szerint a szerzők megkísérlik kiküszöbölni a szivóképesség csökkenését is, amit a lazitóanyagok okoznak, nemionos felületaktív anyagok, igy a zsiralkoholok etilén-oxid- és propilén-oxid-adduktumainak a felhasználásával.

Az Armak Company of Chicago, Illinois, 1977. évi 76-17 számú közleményében leírja, hogy a dimetil-di/hidrogénezett/ faggyualkil - ammónium-klórid alkalmazása kombinálva polioxietilénglikolok zsirsavésztereivel, a papírszalagoknak puhaságot és szivóképességet biztosit.

Tökéletesített papírtekercsek előállítására irányuló kutatás eredményét írja le például a 3 301 746 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Az ebben a leírásban ismertetett eljárással előállított papírtekercsek igen jó minősége és az ezekből a tekercsekből előállított termékek kereskedelmi sikere ellenére a tökéletesített termékek előállítására irányuló kutatások folytatódtak .

így például a 4 158 594 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet egy eljárást, amelyről azt állítják, hogy erős, puha, rostos ivet eredményez. Specifikusabban leírják, hogy a papírszalag /amely lágyítva lehet kémiai lazitóanyagok hozzáadásával/ szilárdsága növelhető úgy, hogy a feldolgozás alatt a papírszalag egyik felületét egy kötőanyaggal /igy egy akrilsavlatex gumiemulzióval, vizoldható gyantával vagy elasztomer kötőanyaggal/ finommintás elrendezésben egy kreppelő felülethez ragasztják. A kötőanyag a papírszalag egyik felületéhez és a kreppelő felülethez ragad a finommintás elrendezésben, és a papírszalagot a kreppelő felületről kreppelve képezik a papiriveket.

A találmány célja puha, szivóképes papírtermékek előállítása.

A találmány további célja puha, szivóképes törülközőpapir termékek előállítása.

A találmány következő célja eljárás kidolgozása puha, szivóképes papír és törülközőpapir termékek előállítására.

Ezeket és még más célokat a találmány alkalmazásával elértük, amint az az alábbi ismertetésből kitűnik.

A találmány tárgyát puha, szivóképes papírtermékek képezik. Röviden, a papírtermékek cellulózanyagból készült ivek, és a rostos cellulózanyagra számítva körülbelül 0,005 - körülbelül 5,0 tömeg% kémiai lágyító készítményt tartalmaznak, amely a következő komponensek keveréke:

a/ egy /1/ általános képletű kvaterner ammóniumjvegyület, amelyben mindkét R£ szubsztituens 1-6 szénatomos alkilvagy hidroxi-alkilcsoport,vagy ezek keveréke; mindkét szubsztituens 1Ή-22 szénatomos szénhidrogéncsoport vagy ezek keveréke; és Χθ kompatibilis anion; és b/ egy polihidroxi-vegyület, igy glicerin,vagy polietilénglikol vagy polipropilénglikol, amelyek közepes molekulatömege körülbelül 2OO-4.OOO;

a keverékben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya körülbelül 1:0,1 - 0,1:1; és a polihidroxi-vegyület legalább 40°C hőmérsékleten elegyedik a kvaterner ammónium vegyülettel. A kvaterner ammónium^vegyület és a polihidroxi-vegyület keverékét egy folyékony vivőanyaggal előnyösen felhígítjuk a kémiai lágyító készítményre számítva körülbelül 0,01 - körülbelül

25,0 tömeg! koncentrációra, mielőtt azt a rostos cellulózanyaghoz adjuk. A rostos cellulózhoz adott polihidroxi-vegyületnek előnyösen legalább 20%-a marad abban vissza.

A találmány szerinti termékekben használható kvaterner ammónium-vegyületek például a jól ismert dialkil-dimetil-ammóniumsók, igy a difaggyualkil-dimetil-ammónium-klorid, difaggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát, di/hidrogénezett/-faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát és di/hidrogénezett/ faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid.

A találmány szerinti termékekben használható polihidroxi^vegyületek a glicerinés a polietilénglikolok körülbelül 200 - körülbelül 4.000 közepes molekulatömeggel·; a polietilénglikolok közepes molekulatömege előnyösen körülbelül 200 és körülbelül 600 között van.

Egy találmány szerinti)kiváltképpen előnyös papírtermék körülbelül 0,03 - körülbelül 0,5 tömeg! kvaterner ammóniumvegyület és polihidroxi-vegyület keveréket tartalmaz .

Az eljárás a találmány szerinti papírszalagok /-tekercsek/ előállítására röviden abból áll, hogy az említett komponensekből papírgyártási rostpépet készítünk, a papírgyártási rostpépet perforált felületre, igy Fourdrinier szitára visszük, és a szitára rétegzett rostpépből a vizet eltávolítjuk.

A leírásban - ha másképpen nem jelezzük - valamennyi százalékot, arányt és részt tömegben adjuk meg.

• · · • · ·

- 8 Az ábrák rövid ismertetése

A leírás és a csatolt igénypontok ugyan világosan ismertetik és igénylik a jelen találmányt, de úgy gondoljuk, hogy a találmány jobban megérthető az alábbi leírásból az ábrákkal együtt, amelyek a következők:

1. ábra: a DODMAMS és DTDMAMS fázisdiagramja;

2. ábra: a DODMAMS/tiszta PEG-400 rendszer fázis- diagramj a;

3. ábra: a PEG-400/metil-oktanoát rendszer fázis- diagramj a;

4. ábra: di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-

-metil-szulfát és PEG-400 rendszer 1:1 tömegarányu vezikula-diszperziójának 66,000-szoros kriogén transzmissziós mikrofényképe;

5. ábra: di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-

-metil-szulfát és glicerin rendszer 1:1 tömegarányú vezikula-diszperziójának 66,000-szoros kriogén transzmissziós mikrofényképe;

6. ábra: di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-

-klorid és PEG-400 rendszer 1:1 tömegarányu vezikula-diszperziójának 66,000-szoros kriogén transzmissziós mikrofényképe;

7. ábra: di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-

-klorid és glicerin rendszer 1:1 tömegarányu vezikula-diszperzió jának 66,000-szoros kriogén-transzmissziós mikrofényképe.

• ·

- 9 A találmányt részletesen a következőkben ismertetjük .

A leirás a csatolt igénypontokkal ugyan részletesen ismerteti és világosan igényli a találmány tárgyát, de úgy gondoljuk, hogy a találmány jobban megérthető az alábbi részletes leirás és a csatolt példák elolvasásakor .

A leírásban a selyemkrepp papírszalag, papírszalag, tekercs, papiriv és papírtermék kifejezések mindazokra a papirivekre vonatkoznak, amelyeket úgy állítunk elő, hogy vizes adalékolt papírgyártási rostpépet készítünk, ezt a perforált felületre, igy Fourdrinier szitára rétegezzük, és a pépből a vizet gravitációs utón vagy vákuum-viztelenitéssel, nyomással vagy anélkül, vagy elpárologtatással eltávolítjuk.

A leírásban a vizes papírgyártási rostpép a papírgyártási rostok és a később ismertetett vegyszerek vizes szuszpenziója.

A találmány szerinti eljárás első művelete vizes papírgyártási rostpép készítése. A rostpép tartalmazza a papírgyártási rostokat /a továbbiakban néha facellulóznak is nevezve/ és legalább egy kvaterner ammónium_vegyület és legalább egy polihidroxi-vegyület keverékét, amelyek mindegyikét ismertetni fogjuk.

Előrebocsátjuk, hogy a facellulóz minden változatában általában a találmány szerinti eljárásban használt papírgyártási rostokból áll. Használhatók azonban • ··

- 10 - és ezeket is igényeljük - más cellulózrostok, igy gyapotanyagok, bagassz, rayon stb. A találmányhoz használható facellulózok a kémiai cellulózok, igy a kraft-, szulfités szulfátcellulózok, valamint a mechanikai cellulózok, igy például a faörlemény, termomechanikai cellulózok és kémiailag módosított- termomechanikai cellulóz /CTMP/.

Mind a lombhullató, mind a tűlevelű fákból származó cellulózok használhatók. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmazhatók továbbá az újra feldolgozott papírból származó rostok, amelyek a fenti kategóriák egyikét vagy valamennyit tartalmazhatják, valamint tartalmazhatnak más nem-rostos anyagokat, igy töltő- és kötőanyagokat, amelyeket az eredeti papír gyártásának elősegítésére használtak. A találmány szerinti eljárásban használt papírgyártási rostok előnyösen északi puhafákból származó kraft-cellulózok.

Kémiai lágyító készítmények

A találmány szerinti termékek alapvető komponensként körülbelül 0,005 - körülbelül 5,0 tömeg%, előnyösebben körülbelül 0,03 - 0,5 tömeg% kvaterner ammónium-vegyületből és polihidroxi-vegyületből álló keveréket tartalmaznak a száraz rostra számítva. A kvaterner ammónium-vegyület és a polihidroxivegyület aránya körülbelül 1:0,1 - 0,1:1, előnyösen a kvaterner ammónium-vegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya 1:0,3 - 0,3:1, még előnyösebben a katerner ammónium-vegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya körülbelül 1:0,7 - 0,7:1, az alkalmazott speciális • · • · ·* «44 • ♦· « • · · ’ · · · • · 44 ♦« · ·« 4«4

- 11 polihidroxi-vegyület és/vagy kvaterner ammónium-vegyület molekulatömegétől függően.

Ezeket a vegyülettipusokat az alábbiakban részletesen ismertetjük.

A. Kvaterner ammóniumvegyület

A kémiai lágyító készítmény alapvető komponensként tartalmaz egy /1/ általános képletű kvaterner ammónium-vegyületet. A képletben mindkét R-^ jelentése 14-22 szénatomos szénhidrogéncsoport, előnyösen faggyualkilcsoport, mindkét R£ 1-6 szénatomos alkil- vagy hidroxi-alkilcsoport, előnyösen 1-3 szénatomos alkilcsoport, Χθ kompatibilis anion, igy egy halogenid, például klorid vagy bromid vagy metil-szulfát. Amint azt a szakirodalom fSwen, Ed. in Bailey's Industrial Oil and Fát Products, Third Edition, John Wiley and Sons /New York 1964/] ismertette, a faggyú a természetben előforduló, változó összetételű anyag. A Swen által kiadott fenti közlemény 6.13 táblázata mutatja, hogy a faggyuzsirsavaknak tipikusan 78%-a vagy ennél több 16 vagy 18 szénatomos. A faggyúban lévő zsírsavaknak általában a fele telítetlen sav, elsősorban olajsav formájában van jelen. Mind a szintetikus, mind a természetes faggyúk a találmány körébe tartoznak.

Előnyösen mindkét 16-18 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben mindkét R^ 18 szénatomos egyenes láncú alkilcsoport.

Előnyösen mindkét R£ metilcsoport és X*⁹ kloridvagy metil-szulfátion.

• · · · *·♦· «··

- 12 A találmány szerinti termékekben használható kvaterner ammónium-vegyületek például a jól ismert dialkil-dimetil-ammóniumsók, igy a difaggyualkil-dimetil-ammónium-klórid, difaggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid, előnyösen a di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát. Ez a speciális anyag a kereskedelemben a Varisoft 137 márkanéven a Sherex Chemical Company Inc. of Dublin, Ohio cégnél kapható.

A kvaterner ammónium-vegyületek biológiailag lebontható mono- és diészter-változatai is használhatók, és ezek is a találmány tárgyához tartoznak. Ezek a vegyületek a /11/ és /111/ általános képletüek, a képletekben mindegyik alifás szénhidrogéncsoport, amely körülbelül 14-körülbelül 22 széantomos alkil-, igy faggyualkilcsoport, mindegyik 1-6 szénatomos alkil- vagy hidroxi-alkilcsoport és kompatibilis anion, igy egy halogenid, például klorid vagy bromid vagy metil-szulfát;c^·R.j_ előnyösen 16-18 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben egyenes láncú 18 szénatomos alkilcsoport és R2 metilcsoport.

B. Polihidroxi-vegyület

A kémiai lágyító készítmény alapvető komponense még egy polihidroxi-vegyület.

A találmány szerinti termékekben használható polihidroxi-vegyületek például a glicerin, a polietilén··· ·

- 13 glikolok és polipropilénglikolok, amelyek közepes molekulatömege körülbelül 200 - körülbelül 4.000, előnyösen körülbelül 200 - körülbelül 1.000, a legelőnyösebben körülbelül 200 - körülbelül 600. Kiváltképpen előnyösek a körülbelül 200 - körülbelül 600 közepes molekulatömegü polietilénglikolok.

Egy kiváltképpen előnyös polihidroxi-vegyület a körülbelül 400 közepes molekulatömegü polietilénglikol. Ez az anyag a kereskedelemben a PEG-400 márkanéven az Unión Carbide Company of Danbury, Connecticut cégnél kapható .

A fent ismertetett kémiai lágyító készítményt, vagyis egy kvaterner ammónium-vegyület és egy polihidroxi-vegyület keverékét, előnyösen hozzáadjuk a papírgyártási rostok vizes szuszpenziójához, a rostpéphez, a papírgyártó gép vizes szakaszában, egy megfelelő ponton a Fourdrinier szita vagy a lapképző szakasz előtt. A fent ismertetett kémiai lágyító készítményt bevihetjük azonban a nedves papírszalag képzése után is, még a szalag tökéletes szárítása előtt, így is jelentős javulás érhető el a puhaságban, szivóképességben és nedves szilárdságban, és ez a módszer is a találmány oltalmi körébe tartozik.

Azt találtuk, hogy a kémiai lágyitó készítmény sokkal hatásosabb, ha a kvaterner ammónium-vegyületet és a polihidroxi-vegyületet összekeverjük, mielőtt azokat a papírgyártási péphez adjuk. Egy előnyös eljárás - amit az 1. példában részletesebben ismertetni fogunk - abból áll,

- 14 hogy először a polihidroxi-vegyületet felmelegitjük körülbelül 66°C-ra, és ezután a kvaterner ammónium vegyületet hozzáadjuk a forró polihidroxi-vegyülethez, igy fluidizált olvadékot képezve. A kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya körülbelül 1:0,1 - 0,1:1, előnyösen körülbelül 1:0,3 - 0,3:1, még előnyösebben 1:0,7 - 0,7:1, de ez az arány változik az alkalmazott speciális polihidroxi-vegyülettől és/vagy kvaterner ammóniumvegyülettől függően. Ezután a kvaterner ammónium,vegyület és a polihidroxi-vegyület olvadékát a kivánt koncentrációra higitjuk és összekeverjük, igy a kvaterner ammónium,vegyület /polihidroxi-vegyület keverék vezikula-diszperzióját tartalmazó vizes oldatot kapunk, amit a papírgyártási rostpéphez adunk. A kvaterner ammónium.vegyület és a polihidroxi-vegyület keverékét előnyösen egy folyékony vivőanyaggal, igy vizzel a lágyitó készítmény körülbelül 0,01 - körülbelül 25 tömeg% koncentrációjára higitjuk, mielőtt azt a papírgyártási rostpéphez adjuk. A folyékony hordozó hőmérséklete előnyösen körülbelül 40°C - körülbelül 80°C. A kvaterner ammónium-vegyület és a polihidroxi-vegyület keveréke a folyékony vivőanyagban diszpergált részecskék alakjában van jelen. A közepes részecskenagyság előnyösen körülbelül 0,01-10 mikron, a legelőnyösebben körülbelül 0,1 - körülbelül 1,0 mikron. Amint azt a 4-6. ábra szemlélteti, a diszpergált részecskék vezikula-részecskék alakjában vannak jelen.

A kvaterner ammónium-vegyületet és a polihidroxi·*4* «ι

·. · ί : *·\ :··.

·· ·♦· ··· 999 φ·

- 15 ο

-vegyületet legalább 40 C, előnyösebben körülbelül 56 körülbelül 68°C hőmérsékleten keverjük össze. Az előnyös hőmérséklettartományban a di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid folyékony fázisú és elegyedik a polihidroxi-vegyülettel. A di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-metil-szulfát viszont folyadékkristály fázisban van, és igy elegyedik a polihidroxi-vegyülettel. A di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-s zulfát fizikai állapotait az alábbiakban részletesebben fogjuk ismertetni .

A papírgyártási rostpép a papírgyártásban jártas szakember számára jól ismert keverési eljárásokkal és berendezéssel könnyen képezhető vagy előállítható.

Meglepő módon azt találtuk, hogy a polihidroxi-vegyület adszorpciója a papírra jelentősen fokozódik, ha azt a papírhoz való hozzáadása előtt előre összekeverjük a kvaterner ammónium-vegyülettel. A polihidroxi-vegyületnek ténylegesen legalább 20 tömeg%-a marad vissza a rostos cellulózban, amelyhez hozzáadtuk; a polihidroxi-vegyület retenciós szintje előnyösen körülbelül 50 - körülbelül 90 tömeg% a száraz rostokra számítva.

Lényeges, hogy az adszorpció olyan koncentrációban és olyan időtartam alatt megy végbe, ami a papírgyártásban gyakorlatilag megfelel. Abból a célból, hogy jobban megértsük a polihidroxi-vegyület meglepően nagy retenciós arányát a papíron, tanulmányoztuk egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát és polietilén• ·· · • ·«· ·· · · • ··· >«« _· * · · *·· ·*·

- 16 glikol-400 olvadék-oldatának és vizes diszperziójának a fizikáját.

Anélkül, hogy a jelen találmányt elméletekhez akarnánk kötni vagy más módon kívánnánk korlátozni, az alábbi ismertetést ajánljuk annak magyarázatára, hogy a kvaterner ammónium-vegyület hogy segíti elő a polihidroxivegyület adszorpcióját a papírra.

A DTDMAMS, a di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát, £R2N⁺/CH^/2CH3OSO3 J és a DODMAMS fizikai állapotáról röntgenfelvétellel és MMR-spektrum felvételével informálódtunk, egy kereskedelmi keverék vizsgálatával. A DODMAMS, a dioktadecil-dimetil-ammónium-metil-szulf át / 3^/^3 / 2CH3OSO3 7 ^a

DTDMAMS-nak a főkomponense, és modellvegyületként szolgál a kereskedelmi keverékhez. Célszerű először az egyszerűbb DODMAMS rendszert megvizsgálni, majd azután az összetettebb kereskedelmi DTDMAMS keveréket.

A DODMAMS a hőmérséklettől függően négy fázisállapot egyikében fordul elő, ezek a következők /1. ábra/: két polimorf kristály /X^ és /, egy lamellás /Lám/ folyadékkristály vagy egy folyékony fázis. Az kristály szobahőfok alatti hőmérséklettől 47°C-ig fordul elő. Ezen a hőmérsékleten átalakul a polimorf X¹* kristállyá, amely 72°C-on átalakul a lamellás folyadékkristály-fázissá. Ez a fázis azután 150°C-on átalakul egy izotrop folyadékká. Várható, hogy a DTDMAMS fizikai viselkedésében hasonlít a

DODMAMS-ra, azzal az eltéréssel, hogy a fázisátmenetek hőmérsékletei alacsonyabbak és szélesebb tartománynak lesznek. így például az átmenet az kristályból az X¹* kristályba 27°C-on megy végbe a DTDMAMS-nál, a DODMAMS-nál mért 47°C helyett. A kalorimetrikus adatok azt is mutatják, hogy néhány kristály átmenetei lamellás fázisba inkább a DTDMAMS-nál fordulnak elő mint a DODMAMS-nál. Ezeknek az átmeneteknek a legmagasabb kezdeti hőmérséklete 56°C, jó egyezésben a röntgenfelvétel adataival, de a kalorimetria két csúcsot mutat a kezdeti hőmérsékletben, 59 és 63°C-t.

A DODMAC /dioktadecil-dimetil-ammónium-klorid/ viselkedése minőségileg különbözik a DODMAMS-étól abban, hogy a lamellás folyadékkristály-fázis ennél a vegyületnél nem létezik. Úgy gondoljuk azonban, hogy ez a különbség nem lényeges a vegyület /vagy kereskedelmi analógja, a DTDMAC/ felhasználásában papír kezelésére /Laughlin et al., Journal of Physical Chemistry, Physical Science of the dioctadecyl-dimethylammonium Chloride-Water System.

1. Equilibrium Phase Behavior, 1990, volume 94, pages 2546-25527 .

A DTDMAMS és PEG-400 keverékei

Tanulmányoztuk ennek a két anyagnak 1:1 tömegarányú keverékét, és a rendszer fázisviselkedésének valószínű modelljét a 2. ábrán mutatjuk be. A diagram szemlélteti, hogy a DODMAMS és a PEG magas hőmérsékleteken nem • ·

- 18 elegyednek, ilyenkor két folyékony fázis alakjában vannak együtt jelen. Ha az ebben a régióban lévő két folyadék keverékét lehűtjük, akkor egy lamellás fázis /Lám/ válik ki a keverékből. A tanulmány tehát azt mutatja, hogy ez a két anyag ugyan nem elegyedik magas hőmérsékleteken, de elegyedik alacsonyabb hőmérsékleteken a lamellás folyadékkristály-fázisban. Még alacsonyabb hőmérsékleteken a kristályfázisok várhatóan elkülönülnek a lamellás fázistól, és a vegyületek újra nem elegyedők lesznek.

Ezek a tanulmányok tehát arra engednek következtetni, hogy abból a célból, hogy a DTDMAMS-ból és a PEG-4OO-ból jó diszperziót képezzünk vízben, az előkeveréket, amit vízzel hígítunk, abban az átmeneti hőmérséklettartományban kell tartani, amelynél a két komponens elegyedik .

A DTDMAC és PEG-4OO keverékei

Ennek a két anyagnak a fázisvizsgálatai, a fokozatos higitási módszert használva, azt mutatják, hogy fizikai viselkedésük jelentősen eltér a DTDMAMS-étól. Folyadékkristály-fázisok nem találhatók. Ezek a vegyületek széles hőmérséklettartományon belül elegyednek, ami azt jelzi, hogy ezekből a keverékekből hasonló hőmérséklettartományokon belül készíthetők diszperziók. Az elegyedésnek nincs felső hőmérséklethatára.

Diszperziók készítése

Ezeknek az anyagoknak midegyikéből diszperziókat készíthetünk, úgy, hogy vízzel hígítunk egy keveréket, amit olyan hőmérsékleten tartunk, amelyen a polihidroxi-vegyület és a kvaterner ammóniumső elegyedik. Nincs nagy jelentősége annak, hogy folyadékkristály-fázisban elegyednek /mint a DTDMAMS esetében/ vagy folyékony fázisban /mint a DTDMAC esetében/. Sem a DTDMAMS, sem a DTDMAC nem oldódik vízben, igy vlaamely száraz fázis vízzel való hígításakor a kvaterner ammónium-vegyület apró szemcsék alakjában kiválik. Mindegyik kvaterner ammónium-vegyület kiválik magasabb hőmérsékleten mint folyadékkristály-fázis hig vizes oldatokban, tekintet nélkül arra, hogy a száraz oldat folyékony vagy folyadékkristályos volt. A polihidroxivegyület a vízben minden arányban oldódik, igy ez nem válik ki.

A kriogén elektronmikroszkópia azt mutatja, hogy a jelenlévő részecskék körülbelül 0,1 - 1,0 mikrométer nagyságúak és igen eltérő szerkezetűek. Némelyek lemezek /hajlítottak vagy laposak/, mig mások zárt vezikulák. Valamennyi ilyen részecske membránjai kettősrétegü molekuláris dimenziójuak, amelyben a fej csoportok vannak kitéve a víznek, a farokrészek együtt vannak. Feltételezzük, hogy a PEG ezekkel a részecskékkel kapcsolódik. Az ily módon készített diszperziók alkalmazása a papírhoz azt eredményezi, hogy a kvaterner ammóniumion a papírhoz kapcsolódik, erősen elősegíti a polihidroxi-vegyület adszorpcióját a papírra, és igy biztosítja a puhaság módosítását és a nedvesithetőség megőrzését.

• · ·

- 20 A diszperziók állapota

Ha a fentiekben ismertetett diszperziókat lehűtjük, akkor az anyag részleges kristályosodása következhet be a kolloid részecskékben. Valószínű azonban, hogy az egyensúlyi helyzet elérése hosszú időt /esetleg hónapokat/ vesz igénybe, úgy, hogy a papírral olyan rendezetlen részecske lép kölcsönhatásba, amelynek membránjai folyadékkristály- vagy rendezetlen kristályfázisuak.

Valószínű, hogy a DTDMAMS-ot és PEG-t tartalmazó vezikulák széttörnek, amikor megszáradnak a rostos cellulózanyagon. Ha egyszer a vezikula széttörött, akkor a PEG komponens nagy része behatol a cellulózrostok belsejébe, ahol elősegíti a rost hajlékonyságát. Lényeges az, hogy némi PEG visszamarad a rost felszínén, ahol elősegíti az adszorpció mértékét a cellulózrostokba. Ionos kölcsönhatás következtében a DTDMAMS komponens legnagyobb része a cellulózrost felületén marad, ahol javítja a papírtermék felületének érzetét és a papírtermék puhaságát.

A találmány szerinti eljárásban a második művelet az adalékolt papírgyártási rostpépnek - adalékként a fent ismertetett kémiai lágyító készítményt használva - a felvitele egy perforált felületre, és a harmadik művelet az igy rétegzett rostpépből a viz eltávolítása. Az eljárások és a berendezés, amelyek e két feldolgozási művelet elvégzéséhez használhatók, a papírgyártási szakember részére jól ismertek.

A jelen találmány alkalmazható a selyemkrepp papírokhoz általában, beleértve a hagyományos nemezzel préselt papírokat, de ezekre nem korlátozva; a mintásán tömörített selyemkrepp papírokhoz, mint amilyen például a fent említett 3 301 746 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás szerinti és származéka; és a nagy fajlagos térfogatú, nem tömörített selyemkrepp papírokhoz, mint amilyen például a 3 812 000 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás szerinti. A selyemkrepp papír lehet homogén vagy többréteges szerkezetű; és az ezekből készített papírtermékek lehetnek egyrétegű vagy többrétegű szerkezetűek. Rétegzett papírszalagokból képezett papírszerkezeteket ismertet a 3 994 771 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás. Egy nedvesen rétegzett, öszszetett, puha, voluminózus és szivóképes papirszerkezetet általában két vagy több rostpép-rétegből állítunk elő, amely utóbbiak előnyösen különböző tipusu rostokból állnak. A rétegeket előnyösen úgy képezzük, hogy hig rostszuszpenziók külön áramait rétegezzük egy vagy több, végtelen perforált szitára, ahol a rostok a selyemkrepp papirok gyártásához általában használt, viszonylag hosszú puhafarostok és viszonylag rövid keményfarostok. A rétegeket ezután egyesítjük, és igy réteges összetételű papírszalagot képezünk. A réteges szalagot ezután egy hálószerű száritó/nyomtató szita felületéhez illesztjük, folyadéknyomást alkalmazva a papírszalagra,és ezután a szalagot a fenti szitán termikusán előszáritjuk, ami része a kis sűrűségű papír gyártási eljárásának. A réteges papírszalag a megfelelő rétegek rosttipusát vagy rosttartalmát tekintve lényegében azonos módon lehet rétegezve. A papír négyzetmétertömege

2 g/m es körülbelül 65 g/m között van, es sűrűségé körülbelül 0,60 g/ml vagy ennél kisebb. A négyzetmétertömeg előnyösen körülbelül 35 g/m alatt van vagy énnél kevesebb; és a sűrűség körülbelül 0,30 g/ml vagy ennél kisebb. A sűrűség a legelőnyösebben 0,04 g/ml és körülbelül 0,20 g/ml között van.

A hagyományosan préselt selyemkrepp papirok és az eljárások ilyen papirok előállítására a szakterületen ismertek. Az ilyen papírokat általában úgy állítjuk elő, hogy a papírgyártási /adalékolt/ rostpépet perforált lapképző szitára rétegezzük. Erre a lapképző szitára a szakirodalomban gyakran mint Fourdrinier szitára hivatkoznak. Ha a rostpépet a lapképző szitára vittük, ettől kezdve papírszalagnak nevezzük. A papírszalagot víztelenítjük, úgy, hogy a szalagot préseljük és megemelt hőmérsékleten szárítjuk. A speciális eljárások és a tipikus berendezés papírszalagok előállítására a fenti módon, a szakterületen jártas szakember számára jól ismertek. Egy szokásos eljárásban kis sűrűségű rostpépet készítünk nagynyomású felfutószekrényben. A felfutószekrénynek van egy nyilása, amelyen át vékony rétegben rostpép jut a Fourdrinier szitára és ott nedves papírszalag képződik. A papírszalagot ezután általában víztelenítjük körülbelül 7% és körülbelül

25% közötti rostsürüségig /a teljes papírszalag tömegére számítva/ vákuum víztelenítéssel, majd tovább szárítjuk préseléses műveletekkel, amikor is a papírszalagot szembenálló mechanikai tagok, például hengeres görgők által kifejtett nyomásnak vetjük alá.

A víztelenített papírszalagot ezután tovább préseljük és szárítjuk egy áramlásos dob-berendezésben, ami a szakterületen Yankee-száritó néven ismeretes. A Yankee-száritón nyomást létesíthetünk mechanikai eszközökkel, igy egy szembenálló hengeres dobbal, ami a papírszalaghoz nyomódik. A papírszalaghoz vákuumot is alkalmazhatunk, amikor azt a Yankee-száritó felületéhez nyomjuk.

Több Yankee-száritót alkalmazhatunk, ezáltal adott esetben plusz nyomás lép fel a dobok között. A papirszerkezetekre, amelyek igy képződtek, a továbbiakban mint hagyományos, préselt selyemkrepp papirszerkezetekre hivatkozunk. Ezek az ivek tömörítve vannak, mivel a papírszalagot lényeges mechanikai nyomóerőknek vetjük alá amikor a rostok nedvesek, és azután komprimált állapotban szárítjuk ezeket /és adott esetben kreppeljük/.

A mintásán tömöritett selyemkrepp papírokat az jellemzi, hogy viszonylag nagy fajlagos térfogatú, viszonylag kis rostsürüségü mezőből, és viszonylag nagy rostsürüségü, tömörített zónák elrendezéséből állnak. A nagy fajlagos térfogatú mező úgy is jellemezhető mint párnás régió. A tömörített zónák a szitacsomók régiói. A tömörített zónák a nagy fajlagos térfogatú mezőben egymástól ·· · ·

- 24 elkülönítve lehetnek elhelyezve, vagy a nagy fajlagos térfogatú mezőben részben vagy teljesen össze lehetnek egymással kötve. Előnyös eljárásokat mintásán tömörített selyemkrepp papírszalagok előállítására a 3 301 746,

974 025, 4 191 609 és 4 637 859 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertetett.

A mintásán tömörített papírszalagokat előnyösen általában úgy állítjuk elő, hogy a papírgyártási rostpépet perforált lapképző szitára, igy Fourdrinier szitára rétegezzük, s igy nedves papírszalagot képezünk, majd a papírszalagot nyomást biztosító elrendezés mellé helyezzük. A papírszalagot a fenti elrendezéshez préseljük, igy a papírszalagon tömörített zónák alakulnak ki azokon a helyeken, amelyek megfelelnek a nyomást biztositó elrendezés és a nedves papírszalag érintkezési pontjainak. A papírszalag többi része, amely ez alatt a művelet alatt nem nyomódik össze, a nagy fajlagos térfogatú mező. Ez a nagy fajlagos térfogatú mező tovább lazítható folyadéknyomás alkalmazásával, igy egy vákuum tipusu készülékkel vagy egy átfuvató szárítóval, vagy a papírszalagot a fenti elrendezés ellenében mechanikailag préselve. A papírszalagot víztelenítjük és adott esetben előszáritjuk oly módon, hogy a nagy fajlagos térfogatú mező összenyomását lényegében elkerüljük. Ezt előnyösen folyadéknyomással végezzük, igy egy vákuum tipusu készülékkel vagy egy átfuvató száritóval, vagy a papírszalagot mechanikai utón egy nyomást biztositó • « · ···· ·· • ·· ·· · · • · ··· · ·· • · · · · · elrendezés ellenében préselve, úgy, hogy a nagy fajlagos térfogatú mezőt ne nyomjuk össze. A viztelenités, az esetleges előszáritás és a tömöritett zónák képzésének műveleteit összevonhatjuk vagy részben összevonhatjuk, igy csökkentve az elvégzett feldolgozási műveletek számát. A tömörített zónák képzése, a viztelenités és az esetleges előszáritás után a papírszalagot tökéletesen megszáritjuk, előnyösen mechanikai nyomás elkerülésével. A papír felülete előnyösen körülbelül 8 - körülbelül 55%-ban tartalmaz tömörített szitacsomókat, amelyek relatív sűrűsége a nagy fajlagos térfogatú mező sűrűségének legalább 125%-a.

A nyomást biztosító elrendezés előnyösen egy nyomtató átvivő szita, mintásán elhelyezett szitacsomókkal, amelyek úgy működnek, mint a nyomást biztositó elrendezés, amely nyomás hatására elősegíti a tömöritett képzését. A szitacsomók mintája alkotja a fent említett nyomást biztositó elrendezést. Nyomtató átvivő szitákat ismertet a 3 301 746, 3 821 068, 3 974 025, 3 573 164, 3 473 576, 4 239 065 és 4 528 239 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

Az adalékolt rostpépből· előnyösen először nedves papírszalagot képezünk egy perforált lapképző hordozón, igy egy Fourdrinier szitán. A papírszalagot viztelenitjük,fnyomtató szitára visszük. Úgy is eljárhatunk, hogy a rostpépet először egy olyan perforált támasztó hordozóra visszük, amely mint nyomtató szita is működik.

Ha a nedves papírszalag kialakult, akkor ezt víztelenítjük és előnyösen termikusán előszáritjuk körülbelül 40% és körülbelül 80% közötti rostsürüségig. A víztelenítést végezhetjük szivószekrényekkel vagy más vákuumkészülékekkel, vagy átfuvató szárítókkal. A nyomtató szita szitacsomó lenyomatát a papírszalagba - amint azt a fentiekben már említettük - annak teljes szárítása előtt nyomjuk be. Egy eljárás ennek kivitelezésére mechanikai nyomás alkalmazása. Ezt végezhetjük például úgy, hogy a nyomtató szitát tartó szoritóhengert préselünk a száritó dob, igy egy Yankee szárító felületéhez, amikor a papírszalag a szorítóhenger és a száritó dob között foglal helyet. A papírszalagot előnyösen a nyomtató szitához préseljük, mielőtt a papírszalagot folyadéknyomás alkalmazásával egy vákuum készülékkel, igy szivószekrénnyel vagy egy átfuvató szárítóval tökéletesen megszáritanánk. Folyadéknyomást alkalmazhatunk a tömörített zónák nyomtatásának a létrehozására a kezdeti víztelenítés alatt, egy külön későbbi eljárási szakaszban vagy ezeket kombinálhatjuk.

Nem préselt, nem mintásán tömörített selyemkrepp papirszerkezeteket ismertet a 3 812 000 és 4 208 459 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. A nem préselt, nem mintásán tömörített papirszerkezeteket általában úgy állítjuk elő, hogy papírgyártási adalékolt rostpépet perforált lapképző szitára, igy Fourdrinier szitára rétegzünk, igy nedves papírszalagot állítunk elő, a papírszalagot víztelenítjük, és a még jelenlévő vizet

- 27 mechanikus nyomás nélkül eltávolítjuk, amíg a papírszalag rostsürüsége legalább 80% lesz, majd a papírszalagot kreppel jük. A papírszalagból a vizet vákuum-víztelenítéssel és termikus szárítással távolitjuk el. Az igy kapott szerkezet puha, de gyenge, nagy fajlagos térfogatú, viszonylag laza rostokból álló papiriv. A papírszalag-részekhez kreppelés előtt előnyösen kötőanyagot alkalmazunk.

A préselt, nem mintásán tömörített selyemkrepp papirszerkezetek a szakterületen általánosan ismertek, mint hagyományos selyemkrepp papirszerkezetek. A préselt, nem mintásán tömörített papirszerkezeteket általában úgy állítjuk elő, hogy papírgyártási rostpépet perforált szitára, igy Fourdrinier szitára rétegzünk, igy nedves papírszalagot képezünk_}a papírszalagot víztelenítjük, és a még jelenlévő vizet egyenletes mechanikai nyomással /préseléssel/ eltávolítjuk, amíg a papírszalag rostsürüsége 25-50% lesz, ezután a papírszalagot átvisszük egy termikus szárítóra, igy Yankee-száritóra, majd a papírszalagot kreppeljük. A papírszalagból a vizet általában vákuummal, mechanikai préseléssel és termikusán távolitjuk el. Az igy kapott szerkezet erős /szilárd/, és általában szinguláris sűrűségű, de igen kicsi a fajlagos térfogata, a szivóképessége és nem elég puha.

A találmány szerinti puha papírszalagok /tekercsek/ használhatók minden téren, ahol puha, szivóképes selyemkrepp papírtekercsekre van szükség. A találmány sze rinti papírtekercsek kiváltképpen előnyösen felhasználhatók • · ···· ··

- 28 papírtörülköző termékekben. így például két találmány szerinti papírszalag összepréselhető és egymással szembe összetapasztható, ahogyan azt a 3 414 459 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertette.

A molekulatömeg meghatározása

A. Bevezetés

A polimer anyagok lényeges megkülönböztető jellemzője ezek molekulanagysága. Azok a tulajdonságok, amelyek lehetővé teszik, hogy a polimereket változatos alkalmazásokban használjuk, csaknem teljesen makromolekuláris jellegükből ered. Abból a célból, hogy ezeket az anyagokat tökéletesen jellemezzük, lényeges, hogy rendelkezzünk bizonyos módszerekkel molekulatömegük és molekulatömeg-eloszlásuk definiálására és ezek meghatározására. Helyesebb a relatív molekulatömeg kifejezés mint a molekulatömeg, de a polimer technológiában általában az utóbbit használják. Nem mindig praktikus meghatározni a molekulatömeg-eloszlást. Szokásosabbá vált azonban kromatográfiás eljárások alkalmazása. Inkább a molekula nagyság kifejezésénél folyamodtak a közepes molekulatömegben való kifejezéshez .

B. Molekulatömeg középértékek

Ha veszünk egy egyszerű molekulatömeg-eloszlást, ami az M.

relatív molekulatömegü molekulák tömegfrakcióját képviseli, definiálhatunk néhány hasznos középértéket.

• · ·

- 29 A speciális nagyságú /M^/ molekulák száma /NL·/ alapján végzett átlagolás adja a közepes molekulatömeg értékét:

Ennek a definíciónak fontos következménye, hogy a közepes molekulatömeg gramokban a molekulák Avogadro számát tartalmazza.

A molekulatömegnek ez a definíciója megegyezik a monodiszperz molekuláiajtákéval, vagyis amikor a molekulák azonos molekulatömeggel rendelkeznek. Még nagyobb jelentősége van annak a felismerésnek, hogy ha a molekulák száma egy polidiszperz polimer adott tömegében meghatározható valamilyen módon, akkor M_n könnyen kiszámítható. Ez az alapja a kolligativ sajátság méréseinek.

M_w sokkal alkalmasabb a polimer molekulatömegének kifejezésére mint M , mivel ez pontosabban tükrözi az olyan tulajdonságokat , mint az olvadék-viszkozitás és a polimerek mechanikai tulajdonságai, és ezért ezt használjuk a jelen • · »· · · találmányban.

Analitikai és vizsgálati eljárások

A találmány szerinti eljárásban használt és a papírszalagokon visszatartott kezelő vegyszerek mennyiségi analízisét a szakterületen elfogadott valamely módszerrel végezzük.

így például a papir által visszatartott kvaterner ammónium-vegyület, igy a DTDMAMS mennyiségét meghatározhatjuk úgy, hogy a DTDMAMS-ot egy szerves oldószerrel oldószeres extrakciónak vetjük alá, majd az extraktumot anionosan/kationosan titráljuk, indikátorként dimidium-bromidot használva. A polihidroxi-vegyület, igy a PEG-400 mennyiségét meghatározhatjuk úgy, hogy a PEG-400-at vizes oldószerrel, igy vízzel extraháljuk, majd a PEG-400 mennyiségét az extraktumban gázkromatográfiás vagy kolorimetriás eljárásokkal meghatározzuk. Ezek a módszerek példaszerüek, és nem zárják ki más módszerek alkalmazását, amelyek a papir által visszatartott speciális komponensek mennyiségeinek meghatározására használhatók.

A papir hidrofilitása általában a papir hajlama a vízzel való nedvesedésre. A papir hidrofilitása bizonyos mértékig mennyiségileg jellemezhető annak az időtartamnak a meghatározásával, ami szükséges ahhoz, hogy a száraz papir a vízzel tökéletesen átnedvesedjék. Ez az időtartam a nedvesedés! idő. Abból a célból, hogy a nedvesedés! idő meghatározására állandó és ismételhető tesztet biztosítsunk, az alábbi eljárást használhatjuk a nedvesedés!

• · * · • ·

- 31 idő meghatározásához: először készítünk egy kondicionált egységiv mintát /a papírminták vizsgálatához használt környezeti körülmények: 23+l°C és 50+2% relatív nedvességtartalom, ahogyan azt a TAPPI Method T 402 előírja/, ami körülbelül 11,1 cm x 12 cm papirszerkezet; másodszor az ivet négy egymás mellé helyezett negyedre összehajtjuk és körülbelül 1,9 - körülbelül 2,5 cm átmérőjű labdává összegyűrjük;, harmadszor, a labdává gyűrt ivet 23+l°C hőmérsékletű desztillált víztömeg felszínére helyezzük és egyidejűleg egy stoppert megindítunk; negyedszer, a stoppert megállítjuk és leolvassuk, amikor a labdává gyűrt iv tökéletesen átnedvesedik. A teljes átnedvesedést vizuálisan állapítjuk meg.

A találmány szerinti papírtermékek hidrofilitási tulajdonságait természetesen meghatározhatjuk közvetlenül a gyártás után. A hidrofobitásban azonban lényeges növekedés állhat be az első két hét alatt, miután a papír elkészült, vagyis miután a papír legyártása után két hetet öregedett. Ezért a nedvesedés! időket előnyösen ennek a kéthetes periódusnak a végén mérjük. így a kéthetes öregedési periódus végén szobahőmérsékleten mért nedvesedés! időket kéthetes nedvesedési időknek nevezzük.

A leírásban a papír sűrűsége a közepes sűrűség, amit úgy számolunk ki, hogy a papír négyzetmétertömegét osztjuk a papír vastagságával /caliper/ a megfelelő egység átszámítással. A papír caliper értéke a papírnak « · · ·

- 32 2 az a vastagsága, amit akkor merünk, ha a papirt 15,5 g/cm nyomóterheiésnek tesszük ki.

Esetleges komponensek

A papírgyártási rostpéphez más, általában használt vegyszerek is adhatók, amennyiben jelentősen és hát rányosan nem érintik a rostos anyag puhaságát és szivóképességét és a kémiai lágyító készítmény előnyös hatását.

így például alkalmazhatunk felületaktív anyagokat is a találmány szerinti papírszalagok kezelésére. Ha alkalmazunk felületaktív anyagot, akkor ennek mennyisége előnyösen körülbelül 0,01 - körülbelül 2,0 tömeg%, a papír száraz rosttömegére számítva. A felületaktív anyagok előnyösen nyolc vagy ennél több szénatomot tartalmazó alkilláncokkal rendelkeznek. Anionos felületaktív anyagok például a lineáris alkil-szulfonátok és alkil-benzol szulfonátok. Nemionos felületaktív anyagok például az alkil-glikozidok, beleértve az alkil-glikozid-észterekrj mint például a Crodesta SL-40, amely a Croda, Inc. /New York, NY/ cég terméke; az alkil-glokozid-éterek , amelyeket a 4 011 389 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertetett; és az alkil-polietoxilezett-észterek, igy a pegosperse 200 ML, a Glyco Chemicals, Inc. /Greenwich, CT/ terméke és az IGEPAL RC-520, amely a Rhóne

Poulenc Corporation /Cranbury, N.J./ cég gyártmánya.

Más tipusu vegyszerek, amelyek bekeverhetők, a száraz szilárdságot növelő adalékok, amelyek a papír sza···· * · «·♦··· • ·· ·· ·· * « « «···«· • · · · ·· · ·· ♦«· ««· ν·«·«

- 33kitószilárdságát növelik. A száraz szilárdságot növelő adalékok közé tartozik például a karboximetil-cellulóz és a kationos polimerek az ACCO vegyi családból, igy az ACCO 771 és az ACCO 514; előnyös a karboximetil-cellulóz /CMC/. Ez az anyag a kereskedelemben a Hercules Company of Wilmington, Delaware cégnél a HERCULES CMC márkanéven kapható. Ha használunk száraz szilárdságot növelő adalékot, akkor ennek mennyisége előnyösen körülbelül 0,01 körülbelül 1,0 tömeg% a papír száraz rosttömegére számítva.

Más tipusu bekeverhető adalékok a nedves szilárdságot befolyásoló adalékok a papírszalagok nedves repesztőszilárdságának a növelésére. A találmány szerinti termékek esetleges komponensként körülbelül 0,01 - körülbelül 3,0 tömeg%, előnyösebben körülbelül 0,3 - körülbelül

1,5 tömeg% vízben oldható, tartós nedves szilárdságot biztosító gyantát tartalmazhatnak a száraz rosttömegre számítva.

A találmány szerinti készítményekben használható tartós nedves szilárdságot adó gyanták különböző típusúak lehetnek. Általában azok a gyanták használhatók, amelyek már ez előtt is alkalmazásra találtak a papírgyártásban és amelyeket a továbbiakban is alkalmazni fognak. Számos példát szemléltet Westfelt a bevezetésben említett közleményben.

A szokásos esetekben a nedves szilárdságot adó gyanták vizoldható, kationos anyagok. Vagyis, a gyanták vizoldhatók akkor, amikor ezeket a papírgyártási rost- 34 péphez adjuk. Valószínű, sőt várható, hogy az ezután bekövetkező reakciók, igy a térhálósodás, a gyantákat vízben oldhatatlanná alakítja. Továbbá, bizonyos gyanták csak specifikus körülmpnyek között, igy korlátozott pH-tartományban oldhatók.

Valószínű, hogy a nedves szilárdságot adó gyanták általában térhálósodáson vagy más keményedési reakciókon mennek át, miután a gyantákat a papírgyártási rostokon vagy ezek között elhelyeztük. Térhálósodás vagy keményedés általában nem megy addig végbe, amíg jelentős mennyiségű víz van jelen.

Kiváltképpen jól használhatók a különböző pliamid-epiklórhidrin gyanták. Ezek az anyagok kis molekulatömegü polimerek, esetleg reaktív funkciós csoportokkal, igy amino-, epoxi- és azetidinium-csoportokkal. A szabadalmi irodalom bővelkedik az ilyen anyagok gyártására alkalmas eljárások ismertetésével. Ezek közül megemlítjük például a 3 700 623 és 3 772 076 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírást.

A találmány szerinti termékekben kiváltképpen jól használhatók a Kymene 5Ξ7Η és Kymene 2064 márkanéven a Hercules Incorporated of Wilmington, Delaware cégnél kapható termékek. Ezeket a gyantákat általánosságban ismerteti az előző bekezdésben említett két szabadalmi leirás.

A találmány szerinti termékekben használható, bázissal aktivált poliamid-epiklórhidrin gyanták kaphatók ·*··

• · · « ♦ ··♦ ·»* • · · · ·«· ··· *· ·*·« aSanto Rés védjegyzett név alatt, igy a Santo Rés 31, a Monsanto Company of St. Louis, Missouri cégnél. Az ilyen tipusu anyagokat általánosságban a 3 855 158, 3 899 388, 4 147 586 és 4 222 921 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás ismertette.

Más használható vizoldható kationos gyanták a poliakrilamid gyanták, például a Parez márkanéven forgalomban lévők, igy a Parez 631NC, az American Cyanamid Company of Stanford, Connecticut cégtől. Ezeket az anyagokat általánosságban a 3 556 932 és 3 556 933 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás ismertette.

Más tipusu vizoldható gyanták, mány szerinti termékekben használhatók az akriles emulziók és az anionos sztlrol-butadién latexek. Az gyanták számos példáját ismertette a 3 844 amelyek a találilyen tipusu

880 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás.

Még egyéb, a találmány szerinti termékekben használható vizoldható kationos gyanták a karbamid-formaldehid és melamin-formaldehid gyanták. Ezeknek a polifunkciós, reaktív polimereknek a molekulatömege néhány ezer nagyságrendű. A legáltalánosabb funkciós csoportok a nitrogéntartalmú csoportok, igy az aminocsoportok és a nitrogénatomhoz kapcsolódó metilolcsoportok.

A találmány szerinti termékekben használhatók

- bár ezek kevésbé előnyösek - a polietilén-imin tipusu gyanták.

• ·

- 36 A fent említett vizoldható gyanták teljesebb leirása - beleértve gyártásukat is - megtalálható a TAPPI Monograph Series No. 29,Wet Strength in Paper and Paperboard/ Technical Association of the Pulp and Paper Industry /New York, 1965/ irodalmi helyen. A leírásban használt tartós nedves szilárdságot adó gyanta kifejezés olyan gyantára utal, amely lehetővé teszi, hogy ha a papirivet vizes közegbe helyezzük, kezdeti nedves szilárdságának legnagyobb részét megtartja legalább két percnél nagyobb időtartamig.

A fent említett, nedves szilárdságot biztositó adalékok a papírtermékekben általában tartós nedves szilárdságot eredményeznek, vagyis a papír vizes közegbe helyezve, bizonyos időn át megtartják kezdeti nedves szilárdságuk lényeges részét. A tartós nedves szilárdság azonban bizonyos tipusu papírtermékekben szükségtelen és nem kívánatos tulajdonság. Bizonyos papírtermékek, igy a toalettpapírok stb. általában eldobásra kerülnek rövid időtartalmú használat után szennyviz-rendszerekbe és hasonlókba. Ezek a rendszerek eltömődhetnek, ha a papírtermék tartósan megőrzi hidrolizis-rezisztens szilárdsági tulajdonságait. A legutóbbi időkben a gyártók átmeneti nedves szilárdságot biztosító adalékokat adtak az olyan papírtermékekhez, amelyeknél a nedves szilárdság elegendő a célzott felhasználáshoz, de amely tönkremegy, ha a papír vízzel átitatódik. A nedves szilárdság elromlása megkönnyíti, hogy a papírtermék a szennyvíz-rendszereken átjusson.

• · · • · • ·* ·· · · • · · · · · ··· ^Γ * · ·

- 37 Megfelelő időszakos nedves szilárdságot adó gyanták például a módosított keményitőgyanták, amelyek időszakos nedves szilárdságot adó szerek, igy a National Starch 78-0080, a National Starch and Chemical Corporation /New York, N.Y./ terméke. Az ilyen tipusu nedves szilárdságot adó szer előállítható dimetoxi-etil-N-metil-klór-acetamid és kationos keményitőpolimerek reakciójával.

A 4 675 394 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet módosított keményítőből álló nedves szilárdságot adó szereket is. Előnyös időszakos nedves szilárdságot adó gyantákat ismertetett a 4 981 557 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

Tekintettel a tartós és időszakos /átmeneti/ nedves szilárdságot adó fent felsorolt gyanták osztályaira és specifikus példáira, meg kell jegyeznünk, hogy a felsorolt gyanták csak példa jellegűek és nem korlátozzák a találmány tárgyát.

Kompatibilis nedves szilárdságot adó gyanták keverékei szintén használhatók a találmány szerinti eljárás gyakorlatában.

A fent felsorolt esetleges kémiai adalékok csupán példajellegűek, és ezek a találmány tárgyát nem korlátozzák .

A találmány szerinti eljárás gyakorlatát az alábbi példákkal szemléltetjük, anélkül, hogy ezekkel a találmány oltalmi körét korlátoznánk.

• *

- 38 l^__gélda

Ennek a példának a célja egy módszer szemléltetése, amely di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szuifát /DTDMAMS/ és polietilénglikol 400 /PEG-400/ keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítmény előállítására használahtó.

A kémiai lágyító 1%-os oldatát készítjük el a következőképpen: 1. külön-külön bemérjük a DTDMAMS és a PEG-400 ekvivalens tömegét; 2. a PEG-t felmelegitjük 66°Cra; 3. a DTDMAMS-ot feloldjuk a PEG-ben, igy olvadék-oldatot képezve 66°C-on; 4. nyiróerőt alkalmazva, a DTDMAMS-nak a PEG-ban homogén keverékét képezzük; 5. a hígító vizet felmelegitjük 66°C-ra; 6. a DTDMAMS és a PEG megolvadt keverékét 1%-os oldattá hígítjuk; és 7. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAMS/PEG keverék vezikula-diszperzióját vagy-szuszpenzióját tartalmazó vizes oldatot állítunk elő; 8. optikai mikroszkópos eljárást használva meghatározzuk a DTDMAMS/ PEG vezikula-diszperzió részecskeméretét. A részecskék mérettartománya körülbelül 0,5-1,0 mikron.

A 4. ábra szemlélteti egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát és PEG-400 rendszer 1:1 tümegarányu vezikula-diszperziójának 66-szoros kriogén transzmissziós mikrofényképét. A 4. ábrából kitűnik, hogy a részecskék egy vagy két kettősréteg vastag membránokkal rendelkeznek. A részecskék geometriája a zárt/nyitott vezikuláktól a lemezszerű szerkezetekig és lapokig terjed.

2₂__példa

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, amely di/hidrogénezett/faggyualkii-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DTDMAMS/ és glicerin keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítmény előállítására használható.

A kémiai lágyító 1%-os oldatát készítjük el a következőképpen: 1. külön-külön bemérjük a DTDMAMS és a glicerin ekvivalens tömegét; 2. a glicerint felmelegitjük körülbelül 66°C-ra; 3. a DTDMAMS-ot feloldjuk a glicerinben, s igy 66°C-on olvadék-oldatot képezünk; 4. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAMS-nak a glicerinben homogén keverékét képezzük; 5. a higitó vizet felmelegitjük körülbelül 66°C-ra;

6. a magolvadt keveréket 1%-os oldattá hígítjuk; 7. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAMS/glicerin keverék vezikula-diszperzióját vagy -szuszpenzióját tartalmazó vizes oldatot képezünk; 8. optikai mikroszkópos eljárást használva meghatározzuk a DTDMAMS/glicerin vezikula-diszperzió részecskeméretét. A részecskék mérete körülbelül 0,1-1,0 mikron tartományú.

Az 5. ábra egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát és glicerin rendszer 1:1 tömegarányu vezikula-diszperziójának 66-szoros, kriogén transzmissziós mikrofényképe. Az 5. ábráról látható, hgoy a részecskék egy vagy két kettősréteg vastag membránokkal rendelkeznek. A részecskék geometriája a zárt vezikuláktól a lemezszerű szerkezetekig terjed.

3^__2élda

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, amely di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DTDMAC/ és polietilénglikol 400 /PEG-4OO/ keverékét tartalmazó kémiai lágyitó készítmény előállítására használható.

A kémiai lágyitó 1%-os oldatát készítjük el a következőképpen: 1. külön-külön bemérjük a DTDMAC és PEG-400 ekvivalens tömegét; 2. a PEG-t felmelegitjük körülbelül 60°C-ra, 3. a DTDMAC-ot feloldjuk a PEG-ban, s igy 60°C-on olvadék-oldatot képezünk; 4. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAC homogén keverékét képezzük a PEG-ban; 5. a hígító vizet 60°C-ra felmelegitjük; 6. az olvadt keveréket 1%-os oldattá higitjuk; 7. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAC/PEG keverék vezikula-diszperzióját vagy -szuszpenzióját tartalmazó vizes oldatot képezünk; 8. optikai mikroszkópos eljárást használva meghatározzuk a DTDMAC/PEG vezikula-diszperzió részecskeméretét. A részecskék mérete körülbelül 0,5-1,0 mikron tartományú.

A 6. ábra egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid és PEG-400 rendszer 1:1 tömegarányu vfzikula-diszperziójának 66-szoros, kriogén-transzmissziós mikrofényképét szemlélteti. A 6. ábrából látható, hogy a részecskék egy és két kettősréteg vastagságú membránokkal rendelkeznek, és geometriájuk a zárt vezikuláktól a lemezszerű szerkezetekig terjed.

• ·

- 41 4i-gélda

Ennek a példának a célja szemléltetni egy eljárást, amely di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DTDMAC/ és glicerin keverékéből álló kémiai lágyító rendszer előállítására használható.

Elkészítjük a kémiai lágyító 1%-os oldatát a következőképpen: 1. külön-külön bemérjük a DTDMAC és a glicerin ekvivalens tömegét; 2. a glicerint felmelegitjük körülbelül 60°C-ra; 3. a DTDMAC-ot feloldjuk a glicerinben, igy 60°C-on olvadék-oldatot képezünk; 4. nyiróerőt alkalmazva képezzük a DTDMAC homogén keverékét a glicerinben; 5. a higitő vizet felmelegitjük körülbelül 60°C-ra;

6. az olvadt keveréket 1%-os oldattá higitjuk; és 7. nyiróerőt alkalmazva a DTDMAC/glicerin keverék vezikula-diszperzióját vagy -szuszpenzióját tartalmazó vizes oldatot képezünk; 8. optikai mikroszkópos technikát használva meghatározzuk a DTDMAC/glicerin vezikula-diszperzió részecskeméretét. A részecskék mérete körülbelül 0,5-1,0 mikron tartományú.

A 7. ábra egy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid és glicerin rendszer 1:1 tömegaránya vezikula-diszperziójának 66-szoros, kriogén-transzmissziós mikrofényképét szemlélteti. A 7. ábrából látható, hgoy a részecskék egy vagy két kettősréteg vastagságú membránokkal rendelkeznek, a részecskék geometriája a zárt vezikuláktól a lemezszerű szerkezetekig terjed.

5_i_példa

Ennek a példának a célja egy eljárás szemléltetése, átfuvató szárítást használva a papírgyártásban, s igy puha és szivóképes papírtörülköző iveket előállítva, a papirt di/gidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid /DTDMAC/, polietilénglikol 400 /PEG-400/ és állandó nedves szilárdságot adó gyanta keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítménnyel kezelve.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatában félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk. Először, a 3. példa szerint elkészítjük a kémiai lágyító 1%-os oldatát. Másodszor, 3 tömeg%-os vizes NSK-rost szuszpenziót /NSK = északi puhafa kraftcellulóz/ készítünk hagyományos ujra_pépesitőben. Az NSK-rost„lszuszpenziót kissé finomítjuk, és az NSK anyagvezetékébe a száraz rostra számítva 1 tömeg% arányban tartós nedves szilárdságot biztosító gyanta /Kymene 557H, a Hercules Incorporated of Wilmington, Delaware cég terméke/ 2%-os oldatát visszük. A Kymene 557H adszorpcióját az NSK-rostra in line mixerrel segítjük elő. Az in line mixer után 1%-os karboxi-metil-cellulóz /CMC/-oldatot viszünk be a száraz rostra számítva 0,2 tömeg% mennyiségben, a rostos szubsztrátum száraz szilárdságának a növelésére. A CMC adszorpcióját az NSK-rostra in line mixerrel segíthetjük elő. Ezután a DTDMAMS/PEG kémiai lágyító keverék 1%-os oldatát adjuk az NSK-rostj.szuszpenzióhoz a száraz rostra számítva 0,1% mennyiségben. A kémiai lágyító keverék adszorpcióját az NSK-rostra szintén in line • · · · « · · · ·· · · • · 9 ·« · · • » ···«··· • · · · · · mixerrel segíthetjük elő. Az NSK-rostj'szuszpenziót propellerszivattyuval 0,2%-ra hígítjuk. Harmadszor, 3 tömeg%-os vizes CTMP-szuszpenziót /CTMP = kémiailag módosított termőmechanikai rost/ készítünk hagyományos ujra_pépes!tőben. Az ujra^pépesitőbe a száraz rostok tömegére számítva 0,2 tömeg% nemionos felületaktív anyagot /pegosperse/ viszünk be. A CTMP anyagvezetékébe az anyagszivattyu előtt a száraz rostokra számítva 0,1 tömeg% mennyiségben 1%-os kémiai lágyitókeverék-oidatot adunk. A kémiai lágyitókeverék adszorpcióját a CTMP-rostra in line mixerrel segíthetjük elő. A CTMP-rostszuszpenziót propellerszivattyuval 0,2%-ra hígítjuk. A kezelt rostpép-keveréket /NSK/CTMPj összekeverjük a felfutószekrényben és Fourdrinier szitára rétegezzük, igy képezve a kezdeti papírszalagot. A víztelenítést a Fourdrinier szitán keresztül végezzük, deflektorral és szivószekrényekkel segítve. A Fourdrinier szita 5-shed finomságú szaténszövet, 84 gépirányu és 76 keresztirányú egyszálas fonallal 2,54 cm-enként /per inch/. A kezdeti nedves papírszalagot a Fourdrinier szitáról - körülbelül 22% rostsürüséggel az átviteli ponton - átvisszük egy fotopolimer szitára, amely egy négyzethüvelyken /square inch/ 240 lineáris idaho sejtet és 34% szitacsomó területet tartalmaz és 14 mii fotopolimer vastagságú. A további viztelenitést vákuummal segített víztelenítéssel végezzük, amíg a papírszalag rostsürüsége eléri a körülbelül 28%-ot. A mintás papírszalagot levegő átfuvatással előszáritjuk, amíg a rostsürüség körülbelül 65 tömeg% lesz. A papírszalagot ezután egy Yankee-száritó felületére ragasztjuk, 0,25%-os vizes

polivinilaikohol-oldatból álló kreppelő ragasztót rápermetezve. A rostsürüséget körülbelül 96%-ra növeljük, mielőtt a papírszalagot egy kaparópengével szárazon kreppelnénk. A kaparópenge beélezési szöge körülbelül 25°, és a Yankee száritóhoz körülbelül 81° belépési szöggel van elhelyezve; a Yankee száritót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 214 méter/ perc sebességgel feltekercseljük.

A papírszalag két rétegéből papírtörülköző termékeket képezünk, összepréselve és kasírozva ezeket, polivinilalkohol ragasztót használva. A papírtörülköző 26#/3M négyzetláb rizsmatömegü, körülbelül 0,2% kémiai lágyító keveréket és körülbelül 1,0% tartós nedves szilárdságot biztosító gyantát tartalmaz. Az igy előállított papírtörülköző puha, szivóképes és igen szilárd ha nedves lesz.

Az alabbi 1. tablazat szemlélteti a DTMAC/PEG-400 vezikula-diszperzió retenciós szintjeit és közepes részecskeméretét. Összehasonlításképpen a rostszusupenzió hoz csak PEG-t adunk.

• · · · • ·

1. táblázat

A szuszpenzióhoz

DTDMAC/PEG csak PEG adva vezikula-diszperzió

A PEG retenciós szintje a termékben /%/

A DTDMAC retenciós szintje a termékben /%/

Közepes részecskeméret /mikron/ _í__példa

Ennek a példának a célja egy eljárás szemléltetése, átfuvató szárítást és rétegzéses papírgyártási eljárásokat használva, s igy puha és szivóképes toalettpapírt előállítva, a papirt di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DTDMSMS/, polietilénglikol 400 /PEG-400/ és átmeneti nedves szilárdságot adó gyanta keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítménnyel kezelve.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatáöan félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk. Először, elkészítjük a kémiai lágyító 1%-os oldatát az 1. példa szerint. Másodszor, 3 tömeg%-os vizes NSK-rostszuszpenziót • ·

- 46 készitünk hagyományos ujrapépesitőben. Az NSK-rostszusz*·· • ·· penziót kissé finomítjuk és átmeneti nedves szilárdságot adó gyanta /National starch

78-0080, a National Starch and Chemical· Corporation of

New York, oldatát adjuk az NSK anyagvezetékébe, a száraz rostokra számítva 0,75 tömeg% mennyiségben. Az átmeneti nedves szílárdságot adó gyanta adszorpcióját az

NSK rostokra in line mixerrel segítjük elő. Az NSK-rostszuszpenziót propeller szivattyúval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk. Harmad szor, eukaliptuszrostokból 3 tömeg%-os vizes szuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. Az eukaliptusz

-rostszuszpenzió anyagvezetékébe az anyagszivattyu előtt kémiai lágyító keverék 1%-os oldatát visszük, a száraz ros tokra számítva 0,2 tömeg% mennyiségben. A kémiai lágyító keverék adszorpcióját az eukaliptuszrostokra in line mixerrel elősegíthetjük. Az eukaliptusz-rostszuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk.

A kezelt rostszuszpenzió-keveréket /30% NSK és 70% eukaliptusz/ felfutószekrényben összekeverjük és Fourdrinier szitára rétegezve kezdeti papírszalagot képezünk. A víztelenítést a Fourdrinier szitán keresztül végezzük, deflektorral és szivószekrényekkel elősegítve a víztelenítést. A Fourdrinier szita 5 shed finomságú szaténszövet, 84 gépirányu, illetve 76 keresztirányú egyszálas fonallal 2,54 cm-en /per inch/. A kezdeti nedves papírszalagot a fotopolimer szitáról, az átvitel pontján körülbelül 15% rostsiirüséggel, átvisszük egy fotopolimer szitára, amely egy • · ·

·*· ··· négyzethüvelyken 562 lineáris idaho sejtet, 40% szitacsomó területet tartalmaz, és 9 mii fotopolimer vastagságú. További víztelenítést végzünk vákuummal vonva ki a vizet, amíg a rostsürüség körülbelül 28% lesz. A mintás papírszalagot levegő átfuvatással előszáritjuk körülbelül 65 tömeg% rostsürüségig. Ezután a papírszalagot 0,25% vizes polivinilalkohol-oldat kreppelő ragasztó felpermetezésével egy Yankee-száritó felületére ragasztjuk. A rostsürüséget körülbelül 96%-ra növeljük, mielőtt a papírszalagot egy kaparópengével· szárazon kreppeljük. A kaparópenge beélezési szöge körülbelül 25°, és úgy van elhelyezve, hogy a Yankee-száritóval körülbelül 81° belépési szöget alkot. A Yankee-száritót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 214 méter/perc sebességgel feltekercseljük .

A papírszalagot egyrétegű selyemkrepp papírtermékké alakítjuk. A papir körülbelül 18#/3M négyzetláb rizsmatömegü, körülbelül 0,1% kémiai lágyító keveréket és körülbelül 0,2% átmeneti nedves szilárdságot adó gyantát tartalmaz. Lényeges, hogy az igy kapott papir puha, szívóképes és megfelel arctörlőként és/vagy toalettpapírként való felhasználásra.

Az alábbi 2. táblázat a DTDMAMS/PEG vezikula-diszperzió retenciós szintjeit és közepes részecskeméretét mutatja. Az összehasonlító vizsgálatban a rostszuszpenzióhoz csak PEG-400-at adtunk.

• · ♦ · • 9 ·

2. táblázat

A PEG retenciós szintje a termékben /%/

·· ···

A szuszpenzióhoz DTDMAMS/PEG csak PEG adva vezikula-diszperzió

A DTDMAMS retenciós szintje a termékben /%/

Közepes részecskeméret /mikron/

0,8

Ennek a példának a célja egy eljárás szemléltetése, átfuvató szárítást alkalmazó papírgyártási technikát használva, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DTDMAMS/, polietilén-glikol 400 /PEG-400/ és száraz szilárdságot adó gyanta keverékét tartalmazó kémiai lágyító készítménnyel kezelt, puha és szívóképes toalettpapír előállítására.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatában félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk. Először, készítünk egy 1%-os kémiai lágyító-oldatot az 1. példa szerinti eljárással. Másodszor, 3 tömeg%-os vizes NSK-rost•·· ···

- 49 szuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. Az NSK-rostszuszpenziót enyhén finomítjuk, és az NSK anyagvezetékébe a száraz rostokra számítva 0,2 tömeg% arányban száraz szilárdságot adó gyanta /Acco 514, Acco 711, az American Cyanamid Company of Fairfield, OH cég termékei/ 2%-os oldatát visszük be. A száraz szilárdságot adó gyanta adszorpcióját az NSK rostokra in-line mixerrel segítjük elő. Az NSK rostszuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk. Harmadszor, 3 tömeg%-os vizes eukaliptusz-rostszuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. Az eukaliptusz-rostszuszpenzió anyagvezetékébe az anyagszivattyu előtt bevisszük a kémiai lágyító keverék 1%-os oldatát a száraz rostokra számítva 0,2 tömeg% arányban. A kémiai lágyító keverék adszorpcióját az eukaliptusz rostokra in-line mixerrel segíthetjük elő. Az eukaliptusz-rostszuszpenziót propellerszivattyuval hígítjuk körülbelül 0,2% sűrűségre.

A kezelt rostpép-keveréket /30% NSK és 70% eukaliptusz/ felfutószekrényben összekeverjük és Fourdrinier szitára rétegezzük, igy kezdeti papírszalagot képezve. A viztelenitést a Fourdrinier szitán keresztül végezzük, és deflektorral és szivószekrényekkel segítjük elő. A Fourdrinier szita 5 shed finomságú szaténszövet, 2,54 cm-en /per inch/ 84 gépirányu, illetve 76 keresztirányú egyszálas fonallal. A kezdeti nedves papírszalagot a fotopolimer szitáról, az átvitel pontján körülbelül 15% rostsürüséggel, átvisszük 1 négyzethüvelyken /per square inch/ 562 lineáris • ·· ·· · · • · · ··· ··· • · · · · · · ·· ··· ··· ·♦· ··

- 50 idaho sejtet, 40% szitacsomó területet tartalmazó és 9 mii vastagságú fotopolimer szitára. További víztelenítést végzünk vákuummal elősegített vízelvonással, amíg a papírszalag rostsürüsége körülbelül 28% lesz. A mintás papírszalagot levegő átfuvatással előszáritjuk körülbelül 65 tömeg% rostsürüségig. Ezután a papírszalagot 0,25% vizes polivinilalkohol-oldatból álló kreppelő ragasztó felpermetezésével egy Yankee-száritó felületére ragasztjuk. A rostsürüséget körülbelül 96%-ra növeljük, mielőtt a papírszalagot kaparópengével szárazon kreppelnénk. A kaparópenge beélezési szöge körülbelül 25°, és úgy van elhelyezve, hogy a Yankee-száritóval körülbelül 81° belépési szöget alkot. A Yankee-száritót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 214 méter/perc sebességgel feltekercseljük .

Két réteg papírszalagból papírtermékeket képezünk és összekasirozzuk ezeket, rétegkötési technikát alkalmazva. A papír rizsmatömege körülbelül 23&/3M négyzetláb /square foot/, körülbelül 0,1% kémiai lágyító keveréket és körülbelül 0,1% száraz szilárdságot adó gyantát tartalmaz. Lényeges az, hogy az igy előállított papír puha, szivóképes és alkalmas arctörlő és/vagy toalett papírokhoz való felhasználásra .

Az alábbi 3. táblázat szemlélteti a DTDMAMS/PEG-400 vezikula-diszperzió retenciós szintjeit és közepes részecskeméretét. Összehasonlításképpen a rostszuszpenzióhoz csak PEG-400-at adtunk.

3. táblázat

A szuszpenzióhoz DTDMAMS/PEG vecsak PEG adva zikula-diszperzió

A PEG retenciós szintje a termékben /%/ 570

A DTDMAMS retenciós szintje a termékben /%/ -80

Közepes részecskeméret /mikron/ -0,8

8₂__példa

Ennek a példának a célja egy eljárás szemléltetése, hagyományos szárítást használó papírgyártási technikát alkalmazva, di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát /DTDMAMS/, poiietilénglikol 400 /PEG-400/ és száraz szilárdságot adó gyanta keverékét tartalmazó kémiai lágyitó készítménnyel kezelt, puha és szivóképes toalettpapír előállítására.

A találmány szerinti eljárás gyakorlatában félüzemi méretű Fourdrinier papírgyártó gépet használunk. Először, az 1. példa szerint eljárva elkészítjük a kémiai lágyitó 1%-os oldatát. Másodszor, 3 tömeg%-os vizes NSK-rostszuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. Az NSK-

-rostszuszpenziót kissé finomítjuk, és az NSK anyagvezetékébe, a száraz rostokra számítva 0,2 tömeg% mennyiségben bevisszük a száraz szilárdságot adó gyanta /Acco 514, Acco 711, az American Cyanamid Company of Fairfield, OH cég terméke/ 2%-os oldatát. A száraz szilárdságot adó gyanta adszorpcióját az NSK rostokra, in-line mixerrel segítjük elő. Az NSK-rostszuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígítjuk. Harmadszor, 3 tömeg%-os vizes eukaliptusz-rostszuszpenziót készítünk hagyományos ujrapépesitőben. A kémiai lágyító keverék 1%-os oldatát az anyagszivattyu előtt bevisszük az eukaliptusz anyagvezetékébe, a száraz rostokra 0,2 tömeg% mennyiségben. A kémiai lágyító keverék adszorpcióját az eukaliptusz-rostokra in-line mixerrel segíthetjük elő. Az eukaliptusz-rostszuszpenziót propellerszivattyuval körülbelül 0,2% sűrűségűre hígít jük .

A kezelt rostpép-keveréket /30% NSK és 70% eukaliptusz/ felfutószekrényben összekeverjük és Fourdrinieszitára rétegezzük, igy kezdeti papírszalagot képezve. A viztelenitést a Fourdrinier szitán keresztül végezzük, deflektorral és szivószekrényekkel elősegítve. A Fourdrinier szita 5-shed finomságú szaténszövet, 2,54 cm-en /per inch/ 84 gépirányu, illetve 76 keresztirányú egyszálas fonallal. A kezdeti nedves papírszalagot a Fourdrinier szitáról hagyományos nemezre visszük át, az átviteli ponton körülbelül 15% rostsürüséggel. A további viztelenitést vákuummal elősegített vízelvonással végezzük, amíg a papírszalag rost··«· · · *··· » · • ·· ·· · · * · ««····* • · * * · · * « <··« ·«···· ··

- 53 sűrűsége körülbelül 35% lesz. A papírszalagot ezután egy Yankee-száritó felületére ragasztjuk. A rostsürüséget növeljük körülbelül 96%-ig, mielőtt a papírszalagot kaparópengével szárazon kreppeljük. A kaparópenge beélezési szöge körülbelül 25°, és úgy van elhelyezve, hogy a Yankee-száritóval körülbelül 81° belépési szöget alkot. A Yankee-száritót körülbelül 244 méter/perc sebességgel működtetjük. A száraz papírszalagot 214 méter/perc sebességgel feltekercseljük .

Két réteg papírszalagból papírtermékeket képezünk, és ezeket rétegkötési technikával összekasirozzuk. A papír 23#/3M négyzetláb rizsmatömegü, ko^ulbelüLO,1% kémiai lágyító keveréket és körülbelül 0,1% száraz szilárdságot adó gyantát tartalmaz. Lényeges az, hogy az előállított papír puha, szivóképes és alkalmas arctörlő és/vagy toalettpapírokhoz való felhasználásra.

Az alábbi 4. táblázat szemlélteti a DTDMAMS/ PEG-400 vezikula-diszperzió retenciós szintjeit és közepes részecskeméretét. Összehasonlításképpen a rostszuszpenzió hoz csak PEG-400-at adtunk.

♦ · · ·« ·» • ··

- 54 9 •9 *

4. táblázat

A szuszpenzióhoz DTDMAMS/PEG csak PEG adva vezikula-disz per zió

A PEG retenciós szintje a termékben /%/

A DTDMAMS retenciós szintje a termékben /%/

Közepes részecskeméret

Claims (12)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Papírtermék, amely cellulózanyagból készült iv, és a rostos cellulóz anyagra számítva 0,005 -5,0 tömeg% kémiai lágyitó készítményt tartalmaz, amely a következő komponensek keveréke:

   a/ /1/ általános képletű kvaterner ammóniumvegyület, amelyben mindkét szubsztituens 1-6 szénatomos alkilvagy hidroxi-alkilcsoport vagy ezek keveréke, előnyösen

   1-3 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben metilcsoport, mindkét szubsztituens 14-22 szénatomos szénhidrogéncsoport vagy ezek keveréke, előnyösen 16-18 szénatomos alkilθ csoport és X kompatibilis anion, előnyösen klorid- vagy metil-szulfátion, és b/ egy polihidroxi-vegyület, igy glicerin vagy polietilénglikol vagy polipropilénglikol, amelyek közepes molekulatömege 200-4.000, előnyösen 200-1.000, a legelőnyösebben 200-600;

   a keverékben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya 1:0,1 - 0,1:1, előnyösen 1:0,3 - 3:1, a legelőnyösebben 1:0,7 - 0,7:1, a polihidroxi-vegyület és a kvaterner ammóniumvegyület egy olyan magasabb hőmérsékleten van Összekeverve, amelynél a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület elegyedik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti papírtermék, ···· 9 · ···* ·· ···«·· · » · · · *· ··· • · · · · « « ·· ·«· ··» ««· ·· amelyben a kvaterner ammóniumvegyület di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid vagy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szülfát.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti papírtermék, amelyben a polihidroxi-vegyület a kvaterner ammóniumvegyületv€l folyadékkristály fázisban vagy folyadékfázisban elegyedik.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, amelyben a bevitt polihidroxi-vegyületnek legalább 20%-a, előnyösen 50-90%-a marad vissza a rostos cellulózon .
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyületek a polihidroxi-vegyülettel legalább 40°C, előnyösen 56-68°C hőmérsékleten van összekeverve.
6. 6. Az 1-5.igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület keveréke folyékony vivőanyaggal a kémiai lágyító készítményre 0,01-25,0 tömeg%-ra van hígítva.
7. 7. A 6. igénypont szerinti papírtermék, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület a folyékony vivőanyagban diszpergált részecskék alakjában van jelen.
8. 8. A 7. igénypont szerinti papírtermék, amelyben ···· · · w··**· • ·· ·· · · » · · *····· • · · · · ♦ · ·· ··· ··· ·«·«· a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület közepes részecskemérete 0,01-10 mikron, előnyösen 0,1-1,0 mikron.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti papírtermék, arnv-ly törülköző, toalettpapír vagy arc törlő.
10. 10. Kémiai lágyító készítmény, amely a következő komponensek keverékéből áll:

    a/ egy /1/ általános képletü kvaterner ammóniumvegyület, amelyben mindkét szubsztituens 1-6 szénatomos alkilvagy hidroxi-alkilcsoport vagy ezek keveréke, előnyösen 1-3 szénatomos alkilcsoport, a legelőnyösebben metilcsoport, mindkét szubsztituens 14-22 szénatomos szénhidrogéncsoport vagy ezek keveréke, előnyösen 16-18 szénatomos alkilcsoport, és X° kompatibilis anion, előnyösen klorid- vagy metil-szulfátion; és b/ egy polihidroxi-vegyület, igy glicerin vagy polietilénglikol vagy polipropilénglikol, amelyek közepes molekulatömege 200-4.000, előnyösen 200-1.000, álegelőnyösebben 200-600;

    a keverékben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület tömegaránya 1:0,1 - 0,1:1, előnyösen 1:0,3 - 3:1, a legelőnyösebben 1:0,7 - 0,7:1, a polihidroxi-vegyület és a kvaterner ammóniumvegyület olyan magasabb hőmérsékleten van összekeverve, amelynél a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület elegyedik.

    ···*>

    • · ····· • ·· ·· ·· • · · *··»·· • · · · » · · ·· ··· ··· ·*· «·
11. 11. A 10. igénypont szerinti kémiai lágyító készítmény, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-klorid vagy di/hidrogénezett/faggyualkil-dimetil-ammónium-metil-szulfát.
12. 12. A 10. vagy 11. igénypont szerinti kémiai lágyító készítmény, amelyben a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület keveréke folyékony vivőanyaggal a kémiai lágyító készítményre 0,01-25,0 tömeg% koncentrációra fel van hígítva, és a kvaterner ammóniumvegyület és a polihidroxi-vegyület keveréke a folyékony vivőanyagban diszpergált részecskék alakjában van jelen, amelyek közepes részecskemérete 0,01-10 mikron, előnyösen 0,1-1,0 mikron.