CZ284239B6 - Způsob výroby hedvábného papíru nanášením chemických papírenských přísad - Google Patents

Abstract

Způsob výroby hedvábného papíru nanášením chemických papírenských přísad na suchý pás hedvábného papíru, přičemž se nejdříve připraví suchý pás hedvábného papíru, potom se rozředí chemické papírenské přísady vhodným rozpouštědlem pro vytvoření zředěného chemického roztoku, dále se tento zředěný chemický roztok nanese na ohřátý přepravní povrch, dále se odpaří alespoň část rozpouštědla z ohřátého přepravního povrchu alespoň na jeden vnější povrch pásu hedvábného papíru dotykem vnějšího povrchu tohoto pásu s ohřátým přepravním povrchem, přičemž se přenese dostatečné množství chemických papírenských přísad tak, že se tímto pásem hedvábného papíru zadrží množství 0,004 % až 2,0 % chemických papírenských přísad, vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru. ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se všeobecně týká způsobu výroby hedvábného papíru a zejména se týká způsobu nanášení malého množství chemických papírenských přísad na povrch hedvábného papíru ke zlepšení vlastností tohoto papíru, například pevnosti, měkkosti, absorpční schopnosti nebo estetického vzhledu.

Dosavadní stav techniky

Spotřební výrobky, jako je toaletní papír, papírové ručníky a měkký hedvábný papír na stírání obličejového krému, vyráběné z celulózového pásu, silně pronikají do moderní společnosti. Obecně řečeno, tyto výrobky musí mít určité základní fyzikální vlastnosti, které zákazníci posuzují jako přijatelné. Ačkoliv přesné spojení základních vlastností a absolutní hodnota jednotlivých vlastností kolísá v závislosti na druhu výrobku, nicméně měkkost, pevnost za mokra a za sucha, absorpční schopnost a příjemný estetický vzhled, jsou univerzálně žádané vlastnosti. Měkkost je aspekt vláknitého pásu, který vyvolává hmatovou reakci a zajišťuje, že výrobek není hrubý nebo drsný při dotyku s lidskou pokožkou nebo sjiným jemným povrchem. Pevnost je schopnost struktury udržet svou tělesnou soudržnost při používání. Absorpční schopnost je vlastnost vláknité struktury , která umožňuje zachycení a zadržení tekutin, se kterými při jde do styku, po přijatelnou dobu. Estetický vzhled se vztahuje k psychovizuální reakci, která nastává, když si zákazník prohlíží buď samotný výrobek nebo výrobek v kontextu sjeho prostředím. Nejběžnější způsob výroby hedvábného papíru je naplavování. Nejdříve se vytvoří jemná suspenze jednotlivých vláken v řídké vodné břečce. Tato břečka se potom naplavuje na síto, kde se z ní odstraní těžké části vody a vytvoří se tenký, poměrně stejnorodý počáteční pás. Tento počáteční pás se potom lisuje nebo suší různým způsobem pro vytvoření konečného papírového pásu. Při provádění části tohoto způsobu se lisovaný nebo vysušený pás obvykle přilepí k sušicímu bubnu a následně se krepuje povrchem tohoto sušicího bubnu pro získání požadovaných vlastností.

Výrobky zhotovené známými způsoby naplavováním tvoří součást popsaného stavu techniky. Příklady takových pásů, které jsou měkké, pevné a absorpční, a obsahují alespoň dvě mikrooblasti hustoty, jsou uvedeny v US patentovém spisu: 3,301,746, vydaném 31. ledna 1967, na jméno Lawrence H. Sanford a James B. Sisson; 3,974,025, vydaném 10. srpna 1976, najméno Peter g. Ayers; 3,994,771, vydaném 30. listopadu 1976, najméno George Morgan Jr. a Thomas F. Rich; 4,191,609, vydaném 4. března 1980, najméno Paul B. Trokhan; a 4,637,859, vydaném 20. ledna 1987, na jméno Paul B. Trokhan. Každý z těchto papírových pásů se vyznačuje opakujícím se vzorem husté a méně husté oblasti. Husté oblasti mohou být buď nespojité anebo spojité. Husté oblasti papírového pásu jsou výsledkem místního stlačení při jeho výrobě vyvýšenými oblastmi nosné tkaniny nebo nosného pásu.

Jiné objemné měkké hedvábné papíry jsou obsaženy v US patentovém spisu: 4,300,981, vydaném 17. listopadu 1981, najméno Jerry E. Carstens; a 4,440,597, vydaném 3. dubna 1984. na jméno Edward R. Wells a Thomas A. Hensler. Kromě toho je způsob dosažení objemného, měkkého a absorpčního hedvábného papíru s vyloučením celkového stlačení před konečným sušením obsažen v US patentovém spisu 3,821,086, vydaném 28. června 1974 najméno D. L.Shaw. a s vyloučením celkového stlačení v kombinaci s použitím rozpojovacího činidla a elastomerového pojivá v papírenské zanášce je obsažen v US patentovém spisu 3,812,000. vydaném 21. května 1974 najméno J.L. Salvucci, Jr. Chemická rozpojovací činidla, uvedená v tomto spisu, a teorie jejich působení jsou obsaženy jako typické příklady v US patentovém

- 1 CZ 284239 B6 spisu, jako 3,755,220, vydaném 28. srpna 1973 na jméno Friemark a kol., 3,844,880, vydaném 29. října 1974 na jméno Meisel a kol.; a 4,185,594, vydaném 19. ledna na jméno Becker a kol.

Hedvábný papír se také zpracovává katíontovými a rovněž nekationtovými povrchově aktivními činidly ke zvýšení měkkosti. Jako příklad slouží US patent 4,959,125, vydaný 25. září 1990 na jméno Spendel; a 4,940,513, vydaný 10. července 1990 na jméno Spendel, které obsahují způsoby ke zvýšení měkkosti hedvábného papíru jeho zpracováním nekationtovými, zejména neiontovými povrchově aktivními činidly.

Bylo zjištěno, že měkkost hedvábného papíru, zejména objemného hedvábného vzorované zhutněného papíru, se může zlepšit různými činidly, jako jsou rostlinné, živočišné nebo syntetické oleje a zejména polysiloxanové materiály, obvykle označované jako silikonové oleje. Jako příklad slouží US patent 5,059,282, vydaný 22. října 1991 na jméno Ampulski a kol. Tento patent obsahuje způsob přidávání polysiloxanové sloučeniny do mokrého pásu hedvábného papíru (zejména s konzistencí vláken od 20 % do 35 %), které propůjčují tomuto papíru pocit měkkého hedvábí.

I když popsané způsoby vytvářejí všeobecně přijatelné vlastnosti výrobků, mohou se tyto vlastnosti dále zlepšovat. Avšak způsoby k vytváření běžných výrobků a potencionálně zlepšených výrobků mají některé nedostatky. Například chemické látky, používané ke zvýšení pevnosti papírových pásů, se často přidávají do suspenze vláken v řídké vodné břečce před jejím počátečním naplavováním na tvářecí síto. To je poměrně vyhovující a co se týče nákladů, efektivní způsob zavádění přísad. Avšak ostatní chemické látky, které pomáhají zvýšit absorpční schopnost nebo zlepšit měkkost, se také běžně přidávají k tak zvané mokré části způsobu výroby hedvábného papíru. Protože se použije soubor jednotlivých chemických látek pro vytvoření požadovaných základních vlastností, dochází často u těchto látek k interakci a vý sledek je opačný. Mohou vzájemně úspěšně spolupracovat pro zachování požadovaných vlastností celulózových vláken, právě tak, jako mohou zničit vlastnosti, které jsou přirozené pro tato vlákna. Například změkčovací chemické látky často snižují přirozený sklon vláken ke vzájemnému spojování, a proto snižují účinnou pevnost výsledného pásu. Jak způsob, tak výrobek získají, když se množství přísad, přidávaných k mokré části způsobu výroby hedvábného papíru, omezí na minimum.

Jak již bylo uvedeno, u většiny známých způsobů se pás přilepí k sušicímu bubnu a následně se krepuje povrchem tohoto sušicího bubnu. Krepováním se obvykle zhotoví papírový pás se zlepšenou měkkostí, a což je důležité, i se zlepšenou roztažností. K provádění vlastního krepování je důležité, aby byl pás spolehlivě připojen k povrchu bubnu. Mnoho chemických látek, přidávaných v mokré části papírenského stroje pro údajné zlepšení základních vlastností, nakonec způsobí interferenci a ruší přilnavost pásu k sušicímu bubnu a má opačný vliv na průběh krepování a na jakost vyráběného papíru. Operace krepování probíhá optimálně, když lepidlo, používané k upevnění pásu ke krepovacímu povrchu, nezpůsobí interferenci nekrepujících chemických látek a těch chemických látek, které se přidávají v mokré části papírenského stroje při provádění způsobu výroby hedvábného papíru.

Přísady, přidávané v mokré části papírenského stroje, musí být zadržovány celulózovými vlákny, když mají být účinné. To se obvykle provádí použitím chemických látek, majících iontový náboj, zejména pozitivní iontový náboj, který je přitahován k inherentnímu negativnímu iontovému náboji v celulóze. Mnoho přísad, které by mohly zlepšit vlastnosti papírového pásu, neobsahuje náboj. Zavedení těchto chemických látek do suspenze vláken v řídké vodné břečce v mokré části papírenského stroje má za následek jejich slabé zadržování a vyvolává již zmíněné problémy interference.

Dalším nedostatkem přidávání jakýchkoliv chemických látek k mokré části stroje při provádění tohoto způsobuje, že při svém zadržení prostupují papírovým pásem. V radě případů je žádoucí

-2CZ 284239 B6 nanášet aktivní přísady jenom na povrch tohoto pásu. Může to být žádoucí například u mastných změkčujících materiálů. Jejich nanášení jenom na povrch zajišťuje účinné využití těchto materiálů, protože dochází jenom ke hmatové interakci uživatelů s povrchem výrobku. Nanášení na povrch také zamezí interferenci s ostatními materiály, jako jsou přísady ke zvýšení pevnosti, které mají být obsaženy hlavně v prostřední části pásu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož cílem je vytvořit zdokonalený způsob zavádění chemických papírenských přísad do pásu hedvábného papíru, které zlepší měkkost, pevnost, absorpci a estetický vzhled, nebo vytvoří kombinaci těchto vlastnosti, bez vzniku interference při krepování nebo bez porušení jemné rovnováhy vodního systému nebo ztráty výhodných vlastností, docílených jinými způsoby.

Dalším cílem vynálezu je vytvořit zdokonalený způsob zavádění chemických papírenských přísad do pásu hedvábného papíru, které mohou být obvykle slabě zadržovány, když se přidávají v mokré části papírenského stroje.

Dalším cílem vynálezu je vytvořit způsob přidáváni papírenských chemických přísad do suchého pásu u kalandru. Dalším cílem vynálezu je vytvořit zdokonalený způsob k nanášení zředěných chemických papírenských přísad k zajištění řízeného nanášení malých množství přísad na ohřátý přepravní povrch k přednostnímu odpaření rozpouštědla nebo materiálu nosiče, zatímco směs je jenom na přepravním povrchu, ale před přidáním k suchému pásu a následnému nanesení koncentrovanější směsi přísad a rozpouštědla na povrch pásu hedvábného papíru, než jaká byla původně nanesena na přepravní povrch.

Dalším cílem vynálezu je vytvořit zdokonalený způsob k nanášení chemických papírenských přísad na pás hedvábného papíru pomocí již popsaného způsobu, kde tlak páry materiálu nosiče nebo rozpouštědla je vyšší než tlak materiálu přísad, takže nosič je přednostně vyprázdněný po nanesení přísad na ohřátý přepravní povrch. Toto vyprázdnění nosiče také nastane zejména před nanesením přísad na pás hedvábného papíru.

Uvedených cílů se dosáhne způsobem výroby měkkého, pevného, absorpčního a esteticky příjemného hedvábného papíru podle vynálezu, jehož podstatou je, že chemické papírenské přísady se rozředí rozpouštědlem a vytvoří se zředěný chemický roztok, který se poté nanese na ohřátý přepravní povrch, dále se odpaří alespoň část rozpouštědla z ohřátého přepravního povrchu a vytvoří se film s obsahem chemických papírenských přísad a film se poté přenese z ohřátého přepravního povrchu na alespoň jeden vnější povrch pásu hedvábného papíru dotykem vnějšího povrchu tohoto pásu s ohřátým přepravním povrchem při zadržení množství 0,004 % až 2,0 % chemických papírenských přísad, vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

Rozpouštědlem je výhodně voda.

Chemické papírenské přísady se podle výhodného provedení vynálezu vyberou z přísad pro zvýšení pevnosti, absorpční schopnosti, měkkosti, zlepšení estetického vzhledu a jejich směsí. Rovněž je výhodné, když přísady pro zvýšení měkkosti se vyberou z maziv, plastifikátorů, kationtových rozpojovacích činidel, nekationtových rozpojovacích činidel a jejich směsí.

Mazivy mohou být polysiloxany.

-3 CZ 284239 B6

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se nekationtové rozpojovací činidlo vybere ze sorbitových esterů, etoxylovaných sorbitových esterů, propoxylovaných sorbitových esterů a jejich směsí.

Dále je výhodné, když se přísady pro zvýšení pevnosti vyberou z pryskyřic, trvale zvyšujících pevnost za mokra, zejména z polyamidepichlorhydrinových pryskyřic, polyakrylamidových pryskyřic a jejich směsí, z pryskyřic, dočasně zvyšujících pevnost za mokra, zejména z pryskyřic na bázi škrobu, dočasně zvyšujících pevnost za mokra, z přísad, zvyšujících pevnost za sucha, a jejich směsí.

Rovněž je výhodné, když se přísady pro zvýšení absorpční schopnosti vyberou z polyetoxylátů, alkyletoxylátovaných esterů, alkyletoxylovaných alkoholů, alkylpolyetoxylovaných nonylfenolů a jejich směsí, zejména alkyletoxylovaných alkoholů.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se na pás hedvábného papíru nanáší přísady pro zlepšení absorpční schopnosti v množství 0,01 % až 2,0%. vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

Dále je výhodné, když přísady pro zvýšení absorpční schopnosti jsou nekationtová povrchově aktivní činidla, zejména alkyletoxylovaný alkohol s teplotou tání alespoň 50 °C.

Rovněž je výhodné, když se na pás hedvábného papíru nanáší přísady pro zvýšení jeho pevnosti v množství 0,01 % až 2,0 %, vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

Rozpouštědlem je míněna tekutina, která úplně rozpustí chemickou papírenskou přísadu, nebo tekutina, které se použije k emulgaci chemické papírenské přísady, nebo tekutina, které se použije k suspenzi chemické papírenské přísady. Rozpouštědlem může být také nosič nebo předávací prostředek, obsahující chemické přísady nebo pomůcky pro předávání chemických papírenských přísad. Všechny tyto reference mohou být zaměněny a nejsou omezující. Roztok je tekutina, obsahující chemické papírenské přísady. Roztokem je míněn skutečný roztok, emulze nebo suspenze. Pro účely vynálezu mohou být všechny tyto pojmy zaměněny a nejsou omezující. Když je rozpouštědlem voda, suší se horký pás na úroveň vlhkosti pod rovnovážnou vlhkost (při standardních podmínkách) před svým dotykem s filmem s obsahem papírenských přísad. Tohoto způsobu se dá ale použít u hedvábného papíru i při rovnovážné vlhkosti, jestliže se většina vlhkosti odpaří z přepravního povrchu. Množství chemických papírenských přísad, zadržené pásem hedvábného papíru, je s výhodou 0,01% až 1,0% chemických papírenských přísad, vztažené k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru. Výsledný hedvábný papír má základní hmotnost asi od 10 do 80 g/m² a hustotu vláken nižší než 0,6 g/cm³.

Jak již bylo uvedeno, papírenské přísady se nanášejí na pás papíru zejména po jeho vysušení a krepování. Přidáním papírenských přísad k pásu po jeho vysušení a krepování nevzniká interference u lepidla na sušicím bubnu Yankee, která může způsobit vynechané krepování nebo chybu v řízení pásu papíru. Dále, papírenské přísady nanesené tímto způsobem nezpůsobují interferenci ve vodním papírenském systému, jelikož se nepřidávají do mokré části papírenského stroje. Další výhodou tohoto způsobu je, že přísady nemusí být substantivní vzhledem k papíru. To znamená, že nemusí obsahovat kationtový náboj pro spojování s aniontovým nábojem celulózových papírenských vláken. Papírenské přísady se nanášejí zejména na horký krepovaný pás potom, co opustí krepovací škrabák a předtím, než se navine na matečný kotouč. S překvapením bylo zjištěno, že může být dosaženo významných zvýšení měkkosti, pevnosti, absorpční schopnosti nebo estetického vzhledu hedvábného papíru malým množstvím chemických papírenských přísad, když se tyto přísady rozředí rozpouštědlem, nanesou se na ohřátý přepravní povrch, který odpaří nosič rozpouštědla a potom přenese papírenské přísady na horký pás před jeho zpracováním. Výhodou uvedeného způsobu je, že množství zbylého rozpouštědla, přeneseného na papírový pás, je výrazně nízké, takže nezhoršuje další vlastnosti

-4CZ 284239 B6 tohoto výrobku. Kromě toho, množství použitých papírenských přísad je dosti nízké, takže je ekonomicky výhodné. Také hedvábný papír, zpracovaný malým množstvím chemických změkčovadel, jako jsou polysiloxany, zadržuje velké množství vlhkosti, což je důležitým rysem výrobku z hedvábného papíru. Výhodné přísady pro zvýšení měkkosti papíru tímto způsobem podle vynálezu obsahují aminofunkční polydimetylpolysiloxany, přičemž méně než 10 molámích procent vedlejších řetězců polymeru obsahuje aminofunkční skupinu. Kromě této substituce aminofúnkčními skupinami se může provést účinná substituce karboxylovými, hydroxylovými, éterovými, polyeterovými, aldehydovými, ketonovými, amidovými, esterovými a thiolovými skupinami. Z těchto důležitých skupin se dává přednost souboru skupin, obsahujícímu amino, karboxylové ahydroxylové skupiny, před ostatními skupinami, přičemž největší přednost se dává aminofunkčním skupinám. Příklady komerčně dostupných polysiloxanů zahrnují DOW 8075 a DOW 200 od firmy DOW Coming a Silvet L720 a Ucarsil EPS od firmy Union Carbide.

Další výhodné přísady, vhodné ke zvýšení měkkosti způsobem podle vynálezu, obsahují neiontová povrchově aktivní činidla, vybraná ze sorbitových esterů, etoxylovaných sorbitových esterů, propoxylovaných sorbitových esterů, směsných etoxylovaných a propoxylovaných sorbitových esterů a jejich směsí.

Způsob výroby hedvábného papíru zpracováváním chemickými přísadami pro zvýšení měkkosti, jako je polysiloxan nebo neiontová povrchově aktivní činidla, jak bylo popsáno, může dále obsahovat operaci přidání účinného množství přísad ke zvýšení hmatem vnímatelné povrchové hebkosti hedvábného papíru, nebo alespoň k částečné kompenzaci snížení smáčivosti hedvábného papíru, které by jinak mohlo být způsobeno použitím polysiloxanů nebo jiných chemických změkčovadel. Smáčivost papíru bez chemických změkčovacích přísad může být samozřejmě zvýšena přidáním vhodných přísad ke zvýšení absorpční schopnosti, jako je nějaké povrchově aktivní činidlo. Účinné množství povrchově aktivního činidla je takové, když se tímto hedvábným papírem zadrží zejména 0,01 % až 2,0 %,vztaženo k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru, ave výhodnějším provedení 0,05 % až 1,0%. Povrchově aktivní činidlo je také s výhodou nekationtové a zůstává v podstatě na původním místě po vy robení hedvábného papíru pro zamezení jeho povýrobních změn vlastností, které mohou být způsobeny vlivem povrchově aktivního činidla. Toho se dá například dosáhnout použitím povrchově aktivního činidla s teplotou tání vy šší než jsou teploty, běžně používané při skladování, lodní přepravě, prodeji a používání výrobků z hedvábného papíru v provedení podle vynálezu: například teplota tání je vyšší než 50 °C.

Způsob výroby hedvábného papíru podle vynálezu může dále obsahovat operaci přidání účinného množství přísad pro zvýšení pevnosti, jako je materiál na bázi škrobu, alespoň k částečné eliminaci snižování pevnosti v tahu nebo zvyšování sklonu ke tvorbě vláknitého prachu, které by jinak by ly způsobeny chemickými přísadami ke zvýšení měkkosti, nebo ke zvýšení absorpční schopnosti, pokud se tyto přísady přidají. Účinné množství přísad pro zvýšeni pevnosti je takové, když se tímto hedvábným papírem zadrží zejména 0.01 % až 2,0 % přísad, vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

Všechny uvedené procentuální údaje, poměry a podíly jsou hmotnostní, pokud nebylo uvedeno jinak.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, kde na obr. je znázorněn příklad výhodného provedení způsobu nanášení chemických papírenských přísad na pás hedvábného papíru.

-5 CZ 284239 B6

Příklady provedení wnálezu

Způsobem podle vynálezu se vyrábí hedvábný papír se zvýšenou měkkostí, vnímatelnou hmatem, které se dosáhne přidáním chemických změkčovacích přísad, dále se zvýšenou pevností, které se 5 dosáhne přidáním přísad ke zvýšení pevnosti, a se zvýšenou absorpční schopností, které se dosáhne přidáním přísad ke zvýšení absorpční schopnosti, nebo se zlepšenými estetickými vlastnostmi, kterých se dosáhne přidáním přísad, jako jsou inkoust, barviva, parfémy, k suchému pásu hedvábného papíru ke zlepšení estetického vzhledu. Tyto vlastnosti se dají zlepšit aplikací těchto a jiných chemický ch papírenských přísad samotných nebo v kombinaci na suchý 10 hedvábný papír. Pás hedvábného papíru se suší zejména na úroveň vlhkosti pod rovnovážnou vlhkost před aplikací papírenských přísad na tento pás. S překvapením bylo zjištěno, že způsobem podle vynálezu může být dosaženo významného zvýšení měkkosti hedvábného papíru přidáním velmi malého množství chemických papírenských přísad, například polysiloxanových změkčovadel, nanášených na suchý pás tohoto hedvábného papíru. Důležité bylo zjištění, že 15 množství změkčovacích přísad, použité ke změkčení tohoto pásu papíru, je dost malé, aby si hedvábný papír udržel svoji vysokou smáčivost. Protože hedvábný papír je zejména přesušený a má zvýšenou teplotu při nanášení papírenských přísad, a protože nosič tekutiny se vyprázdní na ohřátém přepravním povrchu, není žádoucí další sušení. Při tomto použití se horký papírový pás týká pásu hedvábného papíru, který má zvýšenou teplotu, která je vyšší než teplota místnosti. 20 Tato zvýšená teplota pásu papíru je zejména alespoň 43 °C a ve výhodnějším provedení alespoň 65 °C.

Vlhkost pásu hedvábného papíru souvisí s teplotou pásu hedvábného papíru a relativní vlhkostí prostředí, kde je pás umístěn. Výraz, přesušený pás hedvábného papíru, jak bylo použito, se 25 týká pásu hedvábného papíru, který byl sušen na vlhkost pod rovnovážnou vlhkost při standardních podmínkách testu, při 23 °C a 50 % relativní vlhkosti. Rovnovážná vlhkost pásu hedvábného papíru, umístěného ve standardních podmínkách testu při 23 °C a 50 % relativní vlhkosti, je přibližně 7 %. Pás hedvábného papíru vyrobený podle vynálezu, se může přesušit zvýšenou teplotou použitím běžných sušicích prostředků, jako je sušicí buben Yankee. Přesušený 30 pás bude mít vlhkost zejména nižší než 7 %, ve výhodnějším provedení od 0 do 6 % a v nejvýhodnějším provedení bude mít vlhkost od 0 do 3 % hmotnostních.

Papír, který je vystavený normálnímu prostředí, má rovnovážnou vlhkost v rozsahu od 5 do 8 %. Když se papír suší a krepuje, je rovnovážná vlhkost v pásu obvykle nižší než 3 %. Po svém 35 vyrobení absorbuje papírový výrobek vlhkost z atmosféry. Ve výhodném příkladu provedení způsobu podle vynálezu vzniká výhoda z nízké vlhkosti papíru, když opouští krepovací škrabák. U nanášení roztoku chemických papírenských přísad na přesušený papír je zbytek vody, přidávané k papíru, menší než množství vody, které by bylo normálně odebíráno z atmosféry. Proto není požadováno další sušení a není patrný úbytek pevnosti v tahu, kromě toho, který by 40 nastal normálně při absorbování vlhkosti ze vzduchu.

Způsob podle vynálezu je obecně použitelný na hedvábný papír, včetně běžného skládaného hedvábného papíru, hedvábného vzorované zhutněného papíru, jak může být doloženo příkladem výrobků firmy Sanford-Sisson a jejích poboček, a objemného nelisovaného hedvábného papíru, 45 jak může být dále doloženo příkladem výrobků firmy Salvucci. Hedvábný papír může mít homogenní nebo mnohovrstvou strukturu a výrobky, zhotovené z hedvábného papíru, mohou být s jedním nebo s mnoha přehyby. Hedvábný papír má plošnou hmotnost zejména 10 g/m' až 80 g/m² a hustotu nižší než 0,6 g/cm³ Hedvábný papír ve výhodnějším provedení má plošnou hmotnost nižší než 35 g/m² a hustotu nižší než 0,30 g/cm³. V nej výhodnějším provedení má 50 hustotu v rozmezí od 0,04 g/cm³ do 0,20 g/cm³.

V dosavadním stavu techniky je známý běžný lisovaný hedvábný papír a způsob jeho výroby. Takový papír se obvykle vyrábí ukládáním zanášky na formovací síto. Toto formovací síto je často označováno v dosavadním stavu techniky jako podélné síto papírenského stroje

-6CZ 284239 B6 (Fourdrinierovo síto). Když se zanáška uloží na formovací síto, označuje se jako pás. Pás se odvodní lisováním a sušením při zvýšené teplotě. Speciální techniky a běžné zařízení k výrobě pásu právě popsaným způsobem jsou velice dobře známé odborníkům v oboru. Při provádění obvyklého způsobu se buničitá zanáška o nízké konzistenci připraví v tlakové nátokové skříni. Nátoková skříň má otvor k dodávání tenké vrstvy buničité zanášky na podélné síto papírenského stroje pro vytvoření mokrého pásu papíru. Pás se potom běžně odvodní na hustotu vláken v rozsahu od 7 % asi do 45 % (celkové plošné hmotnosti pásu) vakuovým odvodněním a dále se suší lisováním, kde na pás působí tlak protilehlých mechanických prostředků, například válcových kladek. Odvodněný pás se dále stlačuje a suší parním bubnovým zařízením, známým jako sušicí buben Yankee. Tlak u sušicího bubnu Yankee může být vyvozen mechanickými prostředky, jako je protilehlý válcový buben, který stlačuje pás papíru. Může se použít i několikanásobných sušicích bubnů Yankee, přičemž mezi bubny se volitelně nastavuje přídavné stlačování. Vytvářené struktury hedvábného papíru jsou dále označovány jako běžné lisované struktury hedvábného papíru. Takové listy papíru se považují za lisované, protože pás papíru je vystaven v podstatě celkovým mechanickým tlakovým silám, když jsou vlákna vlhká, a když se potom suší ve stlačeném stavu.

Hedvábný vzorované zhutněný papír se vyznačuje poměrně objemnými oblastmi s poměrně nízkou hustotou vláken a dále souborem zhutněných oblastí s poměrně vysokou hustotou vláken. Objemná oblast je alternativně označena jako oblast ve tvaru polštářku. Zhutněná oblast je alternativně označena jako oblast ve tvaru kolínka. Zhutněné oblasti mohou být rozmístěny nespojitě v objemných oblastech, nebo mohou být spojeny buď plně anebo částečně v objemných oblastech. Výhodné způsoby výrob pásu hedvábného vzorované zhutněného papíru jsou obsaženy v US patentovém spise 3,301,746, vydaném na jméno Sanford a Sisson dne 31. ledna 1967, 3,874,025, vydaném na jméno Peter G. Ayers dne 10. srpna 1976 a 4,191,609, vydaném na jméno Paul D. Trokhan dne 4. března 1987, které jsou zde uvedeny formou odkazu. Obecně řečeno, hedvábný vzorované zhutněný pás papíru se zejména vyrábí ukládáním zanášky na formovací síto, jako je podélné síto papírenského stroje pro vytvoření mokrého pásu papíru, který se potom vyrovná proti souboru podpěr. Pás se stlačuje proti souboru podpěr a výsledkem jsou zhutněné oblasti na pásu v místech, která odpovídají dotykovým bodům mezi souborem podpěr a mokrým pásem. Zbytek pásu, který’ nebyl stlačen během této operace, se označuje jako objemná oblast. Objemné oblasti se mohou dále odvodňovat fluidním stlačením, například vakuovým zařízením nebo vyfukovací sušičkou nebo mechanickým stlačováním pásu proti seskupení podpěr. Pás se odvodní a volitelně předsuší tak, aby se zásadně zabránilo stlačení objemných oblasti.. To se provede zejména fluidním stlačením, například vakuovým zařízením nebo vyfukovací sušičkou nebo alternativně mechanickým stlačováním pásu proti souboru podpěr, přičemž objemné oblasti se nestlačují. Operace odvodnění, předsušení a vytváření zhutněných oblastí se mohou spojit nebo částečně spojit k omezení celkového počtu stupňů při zpracování pásu papíru. Následně po vytvoření zhutněných oblastí, odvodnění a volitelném předsušení se pás hotově vysuší, s výhodou stále bez mechanického stlačování. Zejména asi 8 % až 65 % povrchu hedvábného papíru obsahuje zhutněná kolínka s poměrnou hustotou alespoň 125 % hustoty objemných oblastí. Soubor podpěr je tvořen zejména značkovacím textilním nosičem, na jehož povrchu jsou vytvořena vzorované rozmístěná kolínka, která působí jako soubor opěr, usnadňující vytváření zhutněných oblastí použitím tlaku. Vzor kolínek je utvářen uvedeným souborem podpěr. Značkovací textilní nosiče jsou obsaženy v US patentovém spisu 3,301,746, vydaném 31. ledna 1967 na jméno Sanford a Sisson, 3,821,068. vydaném 21. května 1974 na jméno Salvucci Jr. a kol. 3,974,025, vydaném 10. srpna 1976 na jméno Ayers, 3,573,164, vydaném 30. března 1971 na jméno Friedberg a kol., 3,473,576, vydaném 21. října 1969 na jméno Amneus, 4.239,065, vydaném 16. prosince 1980 na jméno Trokhan a 4,528,239, vydaném 9. července 1985 na jméno Trokhan, které jsou zde všechny uvedeny formou odkazu.

Zanáška se zejména formuje do tvaru mokrého pásu na perforovaných tvarovacích nosičích, jako je podélné síto papírenského stroje. Pás se odvodní a přenese se na značkovací textilní nosič. Zanáška může být v alternativním provedení nejdříve uložena na perforovaný podpěrný nosič,

-7CZ 284239 B6 který také působí jako značkovací textilní nosič. Po zformování se pás papíru odvodní a zejména tepelně se předsuší na zvolenou hustotu vláken od 40 % do 80 %. Odvodnění se zejména provádí sacími boxy nebo jiným vakuovým zařízením nebo vyfukovací sušičkou.. Kolínka značkovacího nosiče se vtlačí do pásu papíru před jeho konečným vysušením, jak již bylo uvedeno. Jedním ze způsobů tohoto provedení je mechanické stlačování. Může se provádět například tlakem nipovacího válce, který podpírá značkovací textilní nosič, proti čelu sušicího bubnu, jako je sušicí buben Yankee, přičemž pás je uspořádán mezi nipovacím válcem a sušicím bubnem. Pás se také ve výhodném provedení formuje proti značkovacímu nosiči před sušením fluidním stlačením pomocí vakuového zařízení, jako je sací box nebo vyfukovací sušička. Fluidního stlačení se může použít pro zatlačení zhutněných oblastí během počátečního odvodňování jako samostatného následného stupně zpracování nebo jako kombinovaného stupně.

Nezhutněné struktury hedvábného papíru bez vzorovaného zhutnění jsou popsány v US patentu 3,812,000, vydaném 21. května 1974 na jméno Joseph L. Salvucci, Jr. a Peter N. Yiannos, a 4,208,459, vydaném 17. června 1980 na jméno Henry E. Becker, Albert L. McConnell a Richard Schutte, které jsou zde uvedeny formou odkazu. Obecně řečeno, nestlačené struktury hedvábného papíru bez vzorovaného zhutnění se vyrábějí ukládáním zanášky na perforované tvářecí síto, jako je podélné síto papírenského stroje, odvodněním pásu papíru a odstraněním přídavné vody bez mechanického stlačení, dokud nemá pás hustotu vláken alespoň 80 %, a krepováním pásu. Voda se odstraní z pásu vakuovým odvodněním a tepelným sušením. Výsledná struktura je měkký, ale slabý objemný pás poměrně nestlačených vláken.

Pojivo se zejména přidává k částem pásu před krepováním. Zhutněné struktury hedvábného papíru bez vzorovaného zhutnění jsou běžně známé ve stavu techniky jako běžné struktury hedvábného papíru. Obecně řečeno, zhutněné struktury hedvábného papíru bez vzorovaného zhutnění se vyrábějí ukládáním zanášky na perforované síto, jako je podélné síto papírenského stroje pro vytvoření mokrého pásu, odvodněním pásu papíru a odstraněním přídavné vody pomocí stejnoměrného mechanického zhutnění (stlačení), dokud nemá pás hustotu vláken 25 % až 50%, přenesením pásu k tepelné sušičce, jako je sušicí buben Yankee, a krepováním pásu. Celkové množství vody se odstraní z pásu vakuovými prostředky, mechanickým stlačením a tepelnými prostředky. Vý sledná struktura je silná a obvykle o stejné hustotě, ale s velice nízkou objemovou hmotností, absorpční schopností a měkkostí.

Papírenská vlákna, použitá ke způsobu výroby podle vynálezu, normálně zahrnují vlákna z dřevné buničiny. Může se použít také celulózových vláken, jako je bavlněný linter, bagasa atd., u nichž se předpokládá, že spadají do rozsahu vynálezu. Může se také použít syntetických vláken, jako jsou vlákna z umělého hedvábí, polyetylénu a polypropylenu, která mohou být také použita v kombinaci s přírodními celulózovými vlákny. Příkladem polyetylenových vláken, kterých se může použít, je Pulpex™, komerčně dostupná u firmy Hercules, lne., Wilmington. Delavare. Použitelná vlákna z dřevné buničiny zahrnují buničinu, jako je sulfátová a sulfitová buničina, a rovněž dřevoviny adřevolátky, které zahrnují například dřevovinu, termomechanickou vlákninu a chemicky upravenou termomechanickou vlákninu. Dává se však přednost buničině, protože propůjčuje hedvábnému papíru, který je z ní vyroben, nejlepší hmatový pocit měkkosti. Může se použít buničiny, získané jak z listnáčů, dále označených jako tvrdé dřevo, tak z jehličnanů, dále označených jako měkké dřevo.

Použitelná jsou také vlákna z recyklovaného papíru, která mohou obsahovat některé nebo všechny uvedené kategorie, a rovněž nevláknité materiály, jako jsou plniva a lepidla, používaná k usnadnění výchozí výroby papíru.

Kromě papírenských vláken může papírenská zanáška. použitá k výrobě hedvábného papíru, obsahovat další komponenty nebo přídavné materiály, které mohou být známé nebo které se mohou stát známé později. Typy požadovaných přídavných látek mohou záviset na jednotlivých účelech použití pásu hedvábného papíru. Například u výrobků, jako je toaletní papír, papírové

-8CZ 284239 B6 ručníky, měkký hedvábný papír na stírání obličejového krému, a u dalších podobných výrobků, je požadována vysoká pevnost za mokra. Proto je často žádoucí přidávat do papírenské zanášky chemické substance, známé jako pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra. Všeobecné pojednání o typech pryskyřic, zvyšujících pevnost za mokra, použitých při výrobě papíru, je možno nalézt v monografii TAPPI, č.29, Pevnost za mokra u papíru a lepenky, Technical Association of the Pulp and Páper Industry, New York, 1965. Nej používanější pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra, mají obvykle kationtové vlastnosti. Bylo zjištěno, že obzvláštní funkční hodnotu jako pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra, mají polyamid - epichlorhydrinové pryskyřice, které jsou kationtové. Vhodné typy takových pryskyřic jsou popsány v US patentovém spise 3,700,623, vydaném 24. října 1972 a 3.772,076, vydaném 13. listopadu 1973 na jméno Keim, které jsou zde uvedeny formou odkazu. Jedním z dostupných zdrojů užitečných polyamid epichlorhydrinových pryskyřic je firma Hercules, lne., Wilmington, Delavare, která prodává tyto pryskyřice pod značkou Kymene™557 H. Také bylo zjištěno, že jako pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra, jsou užitečné polyakrylamidové pryskyřice. Tyto pryskyřice jsou popsané v US patentovém spise 3,556,932, vydaném 19. ledna 1971 na jméno Coscia a kol., a 3,556,933, vydaném 19. ledna 1971 na jméno Williams a kol., které jsou zde uvedeny formou odkazu. Jedním z dostupných komerčních zdrojů polyakrylamidových pryskyřic je firma Cyanamid Co., Stanford, Connecticut, která prodává tyto pryskyřice pod značkou Parez™631 NC.

Ještě další kationtové pryskyřice rozpustné ve vodě, které jsou prospěšné při provádění tohoto způsobu, jsou močovino formaldehydové a melamino formaldehydové pryskyřice. Nejběžnější funkční skupiny z těchto polyfunkčních pryskyřic jsou skupiny obsahující dusík a rovněž amino skupiny a mety lotové skupiny, vázané s dusíkem. Také mohou být prospěšné polyetyleniminové pryskyřice. Dále se může použít pryskyřic, dočasně zvyšujících pevnost za mokra, jako je Caldas, vyrobených firmou Japan Carlet, a CoBond 1000, vyrobených firmou National Starch and Chemical Company, při provádění způsobu podle vynálezu. Je třeba upozornit, že přidávání chemických sloučenin, jako jsou pryskyřice, zvyšující pevnost za mokra, a pryskyřice, dočasně zvyšující pevnost za mokra, do buničité zanášky, je volitelné a není nezbytné při provádění tohoto způsobu.

Při provádění tohoto vynálezu se papírenské přísady nanášejí po vysušení a krepování pásu hedvábného papíru, a zejména ještě při zvýšené teplotě. Bylo zjištěno, že přidání některých chemických papírenských přísad do pásu hedvábného papíru před jeho vysušením a krepováním může způsobit interferenci povlaku na sušičce, tj. povlaku lepidla na sušicím bubnu Yankee, a také může způsobit vynechané krepování nebo chybu v řízení pásu papíru. Tyto problémy se eliminují způsobem podle vynálezu, kde chemické papírenské přísady se nanášejí na pás papíru po jeho vysušení a krepování. Zejména se chemické papírenské přísady nanášejí na vysušený a krepovaný pás hedvábného papíru předtím, než se tento pás navine na matečný kotouč. Ve výhodném příkladu provedení způsobu podle vynálezu se chemické papírenské přísady nanášejí na horký přesušený pás po jeho krepování, ale předtím, než papír projde kalandrovými válci.

Chemické papírenské přísady se s výhodou nanášejí na horký přepravní povrch jako vodný roztok, emulze nebo suspenze. Chemické papírenské přísady se mohou také nanášet v roztoku, obsahujícím vhodné nevodné rozpouštědlo, v němž se rozpustí chemické papírenské přísady nebo s nímž jsou mísitelné. například hexan. Chemické papírenské přísady se mohou dodávat v čisté formě, nebo ve výhodném provedení jako emulze s vhodným povrchově aktivním emulgátorem. Emulgované chemické papírenské přísady jsou výhodné pro snazší nanášení, protože vodné roztoky čistých chemických papírenských přísad se musí promíchávat k potlačení separace mezi vodnou fází a fází chemických papírenských přísad.

Chemické papírenské přísady by se měly nanášet na ohřátý přepravní povrch v makroskopicky stejnoměrném utváření pro následné přenesení na pás hedvábného papíru tak, aby se v podstatě na celém pásu mohlo využít působení chemických papírenských přísad. Po nanesení chemických papírenských přísad na ohřátý přepravní povrch se zejména odpařuje rozpouštědlo a zanechává

-9CZ 284239 B6 na povrchu tenký film, který obsahuje chemické papírenské přísady. Výrazem tenký film je míněn jakýkoliv tenký povlak, zákal nebo mlha na přepravním povrchu. Tento film může být mikroskopicky spojitý, nespojitý nebo může být uspořádán do vzoru, ale měl by být makroskopicky stejnoměrný. V mikroskopickém měřítku mohou být chemické papírenské přísady rozděleny v uspořádání stejnoměrném, nepravidelném, nespojitém, ve vzoru a dále v uspořádání kontinuálním nebo diskontinuálním. Nanášení chemických přísad v kontinuálním uspořádání ave vzoru spadá do rozsahu vynálezu a vyhovuje uvedeným kritériím. Chemické papírenské přísady se mohou rovněž přidávat buď na jednu z obou stran pásu hedvábného papíru, nebo na obě strany.

Způsoby makroskopicky stejnoměrného nanášení chemických papírenských přísad na horký přepravní povrch zahrnují nanášení pomocí postřiku a hlubotisku. Bylo zjištěno, že postřik je ekonomicky výhodný a schopný pro přesné řízení množství a rozdělování chemických papírenských přísad, takže představuje nejvýhodnější způsob. Nanáší se zejména vodná směs, obsahující emulgované chemické papírenské přísady, z přepravního povrchu na vysušený krepovaný pás hedvábného papíru po jeho průchodu sušicím bubnem Yankee a před jeho navinutím na matečný kotouč.

Na obr. je zobrazen příklad výhodného provedení způsobu nanášení chemických papírenských přísad na pás hedvábného papíru. Podle obr. se mokrý pás 1 hedvábného papíru, uložený na textilním nosiči 14, vede kolem prvního otočného válce 2 a převádí se na sušicí buben 5 Yankee tlakem přítlačného válce 3, zatímco textilní nosič 14 prochází kolem druhého otočného válce 16. Pás 1 hedvábného papíru se přilepí na válcový povrch sušicího bubnu 5 Yankee lepidlem, naneseným rozprašovačem 4. Sušení se provádí sušicím bubnem 5 Yankee, vyhřívaným parou a horkým vzduchem, který- je ohříván a cirkuluje v sušicím krytu 6. Pás 1 hedvábného papíru se potom odvádí ze sušicího bubnu 5 Yankee a krepuje se za sucha krepovacím škrabákem 7. Potom je označen jako krepovaný papírový pás 15. Dále se nanáší vodná směs, obsahující emulgované chemické papírenské přísady, na horní vyhřívaný přepravní povrch, označený jako horní kalandrový válec J_0, nebo na dolní vyhřívaný přepravní povrch, označený jako dolní kalandrový válec H, pomocí rozprašovacích zařízení 8 a 9, podle toho, jestli se mají chemické papírenské přísady nanášet na obě strany nebo jenom na jednu stranu krepovaného papírového pásu 15. Po odpaření části rozpouštědla prochází krepovaný papírový pás 15 mezi horním kalandrovým válcem 10 a dolním kalandrovým válcem 11, přičemž se dotýká jejich vyhřívaných povrchů. Zpracovaný pás 15 potom prochází kolem části obvodu navíjecího válce 12 a potom se navíjí na matečný kotouč 13. Vhodným zařízením pro nástřik tekutin s obsahem chemických papírenských přísad na horké přepravní povrchy jsou vzduchové rozprašovací trysky s externím promícháváním, jako je 2 mm tryska, komerčně dostupná u firmy V.I.B. Systems, lne., Tucker, Georgia. Vhodným zařízením pro tiskové nanášeni tekutin s obsahem chemických papírenských přísad na horké přepravní povrchy je hlubotiskové nebo gumotiskové zařízení.

Následuje popis typických podmínek, které se vyskytují u operací během výroby papíru, a jejich vlivu na způsob výroby podle vynálezu, aniž by bylo nutno se vázat na teorii nebo jakkoliv omezovat tento vynález.. Sušicí buben 5 Yankee zvyšuje teplotu pásu hedvábného papíru a odstraňuje vlhkost. Tlak páry v sušicím bubnu se udržuje na 750 kPa. Tento tlak je postačující ke zvýšení teploty válce asi na 173 °C. Teplota papíru na válci se zvýší, když se odstraní voda z pásu papíru. Teplota pásu papíru za krepovacím škrabákem 7 může být vyšší než 120 °C. Pás prochází prostorem ke kalandru a navíjecímu válci a ztrácí část své teploty. Naměřená teplota pásu papíru na navíjecím válci je 65 °C. Pás papíru se eventuálně ochladí na teplotu místnosti. Může se to provést kdykoliv během dne, podle velikosti role papíru. Když se papír ochladí, tak také pohlcuje atmosférickou vlhkost. Jak bylo uvedeno, vlhkost pásu papíru závisí na teplotě pásu a na relativní vlhkosti prostředí, kde je papír umístěn. Například rovnovážná vlhkost pásu papíru, umístěného ve standardních testovacích podmínkách 23 °C a 50 % relativní vlhkosti, je přibližně 7 %.Vzrůst vlhkosti pásu nad 7 % může mít škodlivé účinky na pevnost v tahu pásu

- 10CZ 284239 B6 papíru. Například zvýšení vlhkosti na 9 % může způsobit snížení pevnosti v tahu pásu papíru o 15 %.

Jednou z velice překvapujících vlastností chemických změkčovadel, jako je polysiloxan, je jejich schopnost zvýšení měkkosti ve velice malé vrstvě na povrchu papíru. Chemické změkčovadlo však musí být skutečně stejnoměrně rozloženo na povrchu papíru, aby uživatel mohl poznat zvýšení měkkosti. Z hlediska zpracování papíru neexistoval dříve uspokojivý způsob stejnoměrného nanášení malého množství chemického změkčovadla na pás papíru, postupující vysokou rychlostí. U moderních vysokorychlostních papírenských strojů je typická rychlost pásu 10 700 až lOOOm/min. Pásy papíru, postupující touto rychlostí, mají obvykle na svém povrchu vzduchové rozhraní. Jeden způsob nanášení malého množství, tekutin používá postřiku s nastavením tlaku vzduchu a tekutiny. Například se může použít malých průtokových rychlostí s vysokým tlakem vzduchu. Tak se obvykle vytvoří mimořádně malé částečky. Těmto malým částečkám se obtížně uděluje dostatečná hybnost k proniknutí vzduchovým rozhraním při jejich 15 proudění k povrchu papíru, který se pohybuje vysokou rychlostí. Kromě toho, když se zvětší velikost částeček tekutiny pro nástřik, mohou proniknout vzduchovým rozhraním nižší rychlostí a pokrytí povrchu se stává nestejnoměrné.

Při jednom z běžně používaných způsobů nanášení malých vrstev aktivního materiálu se materiál 20 nejprve rozředí rozpouštědlem. Způsoby postřiku se potom mohou nastavit pro dodávku větších částeček materiálu vyšší průtokovou rychlostí. Větší částečky mohou proniknout vzduchovým rozhraním. Přitom je však třeba čelit problému nutnosti odstranění rozpouštědla z papíru. V papírenském průmyslu se obecně nepoužívá těkavých rozpouštědel, protože představují nebezpečí požáru nebo ohrožení životního prostředí. Vody se může použít jako rozpouštědla pro 25 papírenské přísady, které jsou rozpustné ve vodě. Vody se také může použít jako rozpouštědla nebo spíše ředidla pro papírenské přísady, které nejsou rozpustné ve vodě, jako jsou organické oleje, polymery a polysiloxany, když jsou papírenské přísady, které nejsou rozpustné ve vodě, jako je polysiloxan, nejdříve emulgovány s vhodnou povrchově aktivní látkou. I když voda nemůže přinášet stejná výrobní rizika jako organická rozpouštědla, může způsobit degradaci 30 výrobku, projevující se snížením pevnosti v tahu nebo v krepovaném stavu. Voda se musí proto z papíru odstranit. Jedním z prostředků k vyřešení tohoto problému s vodou je nanášení zředěných chemických papírenských přísad na přesušený papír. Množství vody přidané k papíru s chemickými papírenskými přísadami při tomto způsobu je obvykle menší než množství vody, které by papír normálně absorboval z atmosféry při ochlazení na teplotu místnosti. Není proto 35 požadováno další sušení a nedochází ke snížení pevnosti v tahu přidáním vody. Avšak vodný roztok má schopnost proniknout celým pásem papíru, takže aktivní materiál se rozšíří spíše uvnitř pásu papíru, než aby zůstal na povrchu, kde je účinnější. Tento způsob je dále omezen na přesušený pás papíru, což přináší potíže při použití u papíru během jeho zpracování (mimo papírenský stroj), aniž by byl přidán dodatečný stupeň sušení. Dalším omezením tohoto způsobu 40 je omezený rozsah zředění a rozsah použití emulze chemických papírenských přísad vlivem vlastností emulze (tj. vysoké koncentrace mají sklon k vysoké viskozitě, zatímco nízké koncentrace zvyšují množství vody nastříkané na pás papíru).

Způsob výroby hedvábného papíru podle vynálezu řeší tyto problémy tím, že se nejdříve nastříká 45 zředěný vodný roztok chemických papírenských přísad nebo emulgovaný roztok ve vodě nerozpustných chemických papírenských přísad na ohřátý přepravní povrch a odpaří se rozpouštědlo z roztoku chemických papírenských přísad před jejich přenesením na suchý pás papíru.

Příkladem typicky komerčně dostupného chemického ředidla silikonové emulze je činidlo Dow Coming^R Q2-7224 společnosti Dow Coming Corporation. Tento materiál obvykle obsahuje asi 35 % hmotnostních aminofunkčního polysiloxani emulgovaného ve vodě. Tato silikonová emulze se ředí vodou na koncentraci nižší než 20 % hmotnostních před nanášením na ohřátý přepravní povrch. Ve výhodnějším provedení se emulze chemických papírenských přísad,

- 11 CZ 284239 B6 používaných ve způsobu pole tohoto vynálezu, nejdříve ředí vodou na koncentraci nižší než 15 % hmotnostních před nanášením na ohřátý přepravní povrch. Příkladem vhodného materiálu na ohřátý přepravní povrch jsou kovy (například ocel, nerezová ocel a chrom) a nekovy (například vhodné polymery, keramické materiály, sklo) a pryž. Když se nastříkala zředěná silikonová emulze uvedeného typu na horký přepravní povrch, tvořený ocelovým kalandrovým válcem, bylo s velkým překvapením zjištěno, že se při tomto způsobu přeneslo jen malé množství vody nebo žádná voda na pás papíru. Ve skutečnosti se u jednoho souboru výrobních podmínek očekávalo, že vlhkost pásu by se mohla po nástřiku zvýšit o 4 % až 5 %. Bylo však zjištěno, že se vlhkost vůbec nezvýšila, i když obsah silikonu v pásu papíru stoupl na svou očekávanou koncentraci. Dále bylo s překvapením zjištěno, že výsledkem pokusu o zvýšení vlhkosti pásu o 3,5 % (tj. zvýšení vlhkosti pásu ze 4% na 7,5%) bylo zvýšení vlhkosti o 0,7%, tj., že naměřená vlhkost byla jenom 4,7 %. Bylo to velice překvapivé, protože teplota válce je 80 °C (20 °C pod teplotou varu vody) a doba mezi nanesením a mezi předáváním je 0,1 s. S překvapením bylo zjištěno, že za těchto podmínek se z válce odpařilo více než 50 % vody, kde na válci zůstal tenký film polysiloxanové emulze. Počítalo se, že tento film bude mít tloušťku 0,25.10⁶ m. Film ve způsobu podle vynálezu má tloušťku menší než 10.10^-6 m a ve výhodnějším provedení menší než asi 1,10^-6 m.

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se odpaří alespoň 50 % a ve výhodnějším provedení alespoň 80 % vody ze zředěného roztoku chemických papírenských přísad, které se nanášejí na ohřátý přepravní povrch před jejich předáváním na suchý pás hedvábného papíru. Tak zůstane tenký film o vypočítané tloušťce 0,075.10^-6 m. V nej výhodnějším provedení se odpaří více než 95 % vody z roztoku na ohřátém přepravním povrchu, kde zůstal tenký film o vypočítané tloušťce asi 0,05.10^-6 m. k přenesení na pás papíru. Teplota ohřátého přepravního povrchu je s výhodou pod teplotou varu rozpouštědla. Takže, když je rozpouštědlem voda, měla by být teplota ohřátého přepravního povrchu mezi 50 °C a 90 °C, ve výhodnějším provedení mezi 70 °C a 90 °C.

Ohřev přepravního povrchu může také způsobit snížení viskozity chemických papírenských přísad, a tedy zvýšení je, jich schopnosti rozšíření ve formě tenkého filmu na přepravním povrchu. Tento film se potom přenese na povrch pásu papíru dotykem pásu s přepravním povrchem. S překvapením bylo zjištěno, že účinnost přenesení chemických papírenských přísad na pás papíru je docela vysoká. Typická účinnost přenesení je v rozsahu 40 % až 80 % výstupu těchto chemických papírenských přísad z rozprašovacích trysek na přepravní povrch k naměřenému množství na pásu papíru. Kromě toho tento způsob není omezen na přesušený papír. V závislosti na množství vody, odstraněné ze směsi postřiku horkým přepravním povrchem, je možno tímto způsobem dodávat chemické papírenské přísady rovněž na suchý papír s rovnovážnou vlhkostí. Výhodnější je však nanášení na přehřátý pás papíru pro zajištění, že nedojde k rušivým vlivům zbytkové vody ve filmu na vlastnostmi papíru.

Další přídavnou výhodou v nanášení roztoku chemických papírenských přísad na přehřátý pás papíruje, že, snížení viskozity roztoku pomáhá zajistit stejnoměrné nanesení roztoku po celém povrchu pásu papíru. (Předpokládá se, že roztok s nižší viskozitou je mobilnější).

Chemické papírenské přísady

Chemické papírenské přísady pro použití ve zdokonaleném způsobu výroby hedvábného papíru podle vynálezu se zejména vyberou ze skupin přísad pro zvýšení pevnosti, absorpční schopnosti, měkkosti, zlepšení estetického vzhledu, a jejich směsí. Každá z těchto přísad bude dále popsána.

- 12CZ 284239 B6

A) Přísady pro zvýšení pevnosti

Přísady pro zvýšení pevnosti se vyberou ze skupin pryskyřic, trvale zvyšujících pevnost za mokra, z pryskyřic, dočasně zvyšujících pevnost za mokra, z přísad, zvyšujících pevnost za sucha, a jejich směsí.

Když je požadována trvalá pevnost za mokra, vyberou se chemické papírenské přísady z následujících skupin chemikálií: polyamid-epichlorhydrin, polyakiylamidy, styrenbutadienové latexy, nerozpuštěné polyvinylalkoholy, močovinoformaldehydové pryskyřice, polyetylenimin a chitosanové polymery. Polyamidepichlorhydrinové pryskyřice jsou kationtové pryskyřice, zlepšující pevnost za mokra, které byly shledány jako obzvláště užitečné. Vhodné typy těchto pryskyřic jsou popsány v US patentovém spise 3,700,623, vydaném 24. října 1972 a 3,772,076, vydaném 13. listopadu 1973 na jméno Keim. Oba spisy jsou zde uvedeny formou odkazu. Komerčně dostupným zdrojem užitečných polyamid-epichlorhydrinových pryskyřic je firma Hercules. Inc., Wilmington, Delavare, která prodává tyto pryskyřice pod značkou Kymene™ 557 H. Bylo shledáno, že polyakrylamidové pryskyřice jsou užitečné jako pryskyřice, zlepšující pevnost za mokra. Tyto pryskyřice jsou popsány v US patentovém spise 3,556,932, vydaném 19. ledna 1971 na jméno Coscia a kol., a 3,556,933, vydaném 19. ledna 1971 na jméno Williams a kol. Oba spisy jsou zde uvedeny formou odkazu. Komerčně dostupným zdrojem polyakrylamidových pryskyřic je firma Američan Cyanamid Co., Stanford. Coonecticut, která je prodává pod značkou Pařez™ 632 NC.

Další kationtové pry skyřice rozpustné ve vodě, které naleznou uplatnění v tomto vynálezu, jsou močovino-formaldehydové pryskyřice a melaminoformaldehydové pryskyřice. Nejběžnější funkční skupiny těchto polyfunkčních pryskyřic jsou skupiny obsahující dusík, jako aminoskupiny a methylolové skupiny vázané na dusík. Polyetyleniminové pryskyřice mohou také najít uplatnění v tomto vynálezu.

Když je požadována dočasná pevnost za mokra, mohou být vybrány chemické papírenské přísady z následujících skupin chemikálií. Kationtová dialdehydová pryskyřice na bázi škrobu (jako je Caldas, vyrobená firmou Japan Carlet aCoBond 1000, vyrobená firmou National Starch), dialdehydový škrob nebo pryskyřice, popsaná v US patentovém spisu 4,981,557. vydaném 1. ledna 1991 na jméno Bjorquist, který je zde uveden formou odkazu.

Když je požadována pevnost za sucha, mohou být vybrány chemické papírenské přísady z následujících skupin chemikálií. Polyakrylamidy (jako jsou kombinace Cypro 514 a Accostemgth 711, vyráběné firmou Američan Cyanamid, Wayne, N.J.), škrob (jako je kukuřičný škrob nebo bramborový škrob), polyvinyl alkohol (jako je Airvol 540, vyráběný společností Air Products Inc., Allentown, PA), guarová nebo karubová guma, polyakrylátové latexy, nebo karboxymetylová celulóza (jako je Aqualon CMC-T společnosti Aqualon Co.. Wilmington, DE). Vhodný škrob pro použití u tohoto vynálezu se vyznačuje rozpustností ve vodě a hydrofilitou. Příklady vhodných škrobů zahrnují kukuřičný a bramborový škrob, i když tyto škroby neomezují rozsah vhodných škrobových materiálů, a dále voskový kukuřičný škrob, který je průmyslově známý pod označením škrob amioca. Škrob amioca se liší od běžného kukuřičného škrobu, protože se skládá jenom z amylpektinu, zatímco běžný kukuřičný škrob se skládá jak z amylpektinu, tak z amylózy. Různé mimořádné vlastnosti škrobu amioca jsou dále popsány v článku. Amioca - škrob z voskové kukuřice, H.H. Schopmeyer, Food Industries, December 1945, str. 106 až 108 (stránky svazku 1476 až 1478). Škrob může být ve formě granulí nebo v dispergované formě, i když granulím se dává přednost. Škrob má být zejména dostatečně uvařen, aby granule nabobtnaly. Ve výhodnějším provedení se granule nechají nabobtnat vařením až k bodu těsně před rozložením granule škrobu. Tyto vysoce nabobtnalé granule škrobu jsou označeny jako úplně vařené. Podmínky pro rozložení se mohou měnit v závislosti na velikosti granulí škrobu, na stupni krystalinity granulí a na množství přítomné amylózy. Úplně vařený škrob amioca se může připravit například ohřevem vodné břečky o konzistenci asi 4 %

- 13 CZ 284239 B6 granulí škrobu při asi 88 °C, po dobu asi 30 až 40 minut. Další příklady škrobů, které se mohou použít, zahrnují modifikované kationtové škroby, jako škroby s dusíkovými skupinami, jako jsou amino skupiny a metylolové skupiny vázané na dusík, které jsou komerčně dostupné u společnosti National Starch and Chemical Company, Bridgevater, New Jersey. Tyto modifikované škrobové materiály byly předtím používány jako přísady ve formě buničité zanášky ke zvyšování pevnosti za mokra nebo za sucha. Avšak při použití ve způsobu podle tohoto vynálezu k nanášeni na přesušený pás papíru mohly mít omezený účinek na pevnost za mokra vzhledem k přidávání stejných modifikovaných škrobových materiálů v mokré části papírenského stroje. Vzhledem ktomu, že tyto modifikované škrobové materiály jsou nákladnější než nemodifikované škroby, dává se všeobecně přednost nemodifikovaným škrobům. Tyto pryskyřice pro zvýšení pevnosti za mokra a za sucha se mohou přidávat k buničité zanášce kromě toho, že se přidávají při provádění způsobu podle tohoto vynálezu. Je zřejmé, že přidávání chemických sloučenin, jako pryskyřic pro trvalé zvýšení pevnosti za mokra a pryskyřic pro dočasné zvýšení pevnosti za mokra k buničité zanášce, jak bylo popsáno, je volitelné a není nezbytné při provádění tohoto způsobu.

Pro účely tohoto vynálezu se přísady pro zvýšení pevnosti zejména nanášejí ve formě vodného roztoku na ohřátý přepravní válec. Způsoby nanášení zahrnují již popsané způsoby nanášení ostatních chemických přísad, zejména pomocí nástřiku, a v méně výhodném provedení pomocí tisku. Přísady pro zvýšení pevnosti se mohou nanášet na pás hedvábného papíru samostatně, současně, před nebo po nanášení přísad ke zvýšení pevnosti, absorpční schopnosti, měkkosti nebo ke zlepšení estetického vzhledu. Na pás papíru se nanese alespoň účinné množství přísady pro zvýšení pevnosti, zejména škrobu, k regulování tvorby vláknitého prachu a k průvodnímu zvýšení pevnosti při sušení, v porovnání s jinak stejným pásem, ale nezpracovaným pojidlem. Ve vysušeném pásu se zadrží zejména asi 0,01 % až 2,0 % přísad pro zvýšení pevnosti, vztažené na hmotnost suchých vláken ave výhodnějším provedení asi 0,1 % až 1,0% přísad pro zvýšení pevnosti, zejména na bázi škrobu.

B) Změkčovací přísady

Chemické změkčovací přísady se vyberou ze skupin, které obsahují maziva, plastifikátory, kationtová a nekatintová rozpojovací činidla a jejich směsi. Přednostně používaná rozpojovací činidla ve způsobu podle tohoto vynálezu jsou nekationtová ave výhodnějším provedení neaniontová povrchově aktivní činidla. Mohou se však používat i kationtová povrchově aktivní činidla. Nekationtová povrchově aktivní činidla zahrnují aniotová, neaniontová, amfotemí a zwitteriontová povrchově aktivní činidla. Povrchově aktivní činidlo zůstává v podstatě na původním místě hedvábného papíru po jeho vyrobení pro zamezení jeho povýrobních změn vlastností, které mohou být způsobeny vlivem povrchově aktivního činidla. Toho se dá například dosáhnout použitím povrchově aktivního činidla s teplotou tání vyšší než jsou teploty běžně používané při skladování, lodní přepravě, prodeji a používání výrobků z hedvábného papíru v provedení podle vynálezu: například teplota tání je vyšší než 50 °C. Povrchově aktivní činidlo je zejména rozpustné ve vodě, když se nanáší na mokrý pás.

Množství nekationtového povrchově aktivního činidla, naneseného na pás hedvábného papíru pro dosažení uvedené výhody zvýšení měkkosti nebo pevnosti, se pohybuje od minimálního účinného množství, potřebného k dosažení takové výhody při konstantní míře pevnosti výsledného výrobku, že asi až 2 %, zejména asi 0,01 % až asi 2 % nekationtového povrchově aktivního činidla je zadrženo tímto pásem, ve výhodnějším provedení asi 0,05 % až asi 1,0% a v nej výhodnějším provedení asi 0,05 % až asi 0,3 %. Povrchově aktivní činidla mají alkylový řetězec sosmi nebo více atomy uhlíku. Příkladem aniontových povrchově aktivních činidel jsou lineární alkylsulfonáty a alkylbenzensulfonáty. Příkladem neaniontových povrchově aktivních činidel jsou alkylglykosidy včetně alkylglykosidových esterů, jako je Crodesta™ SL-40, který je komerčně dostupný u firmy Croda, lne., New York, NY, alkylglykosidové étery, popsané v US patentovém spise 4,011,389. vydaném 8. března 1977 na jméno W.K.. Langdon a kol., alkylpoly

- 14CZ 284239 B6 etoxylované estery, jako je Pegosperse™ 200 ML, který je komerčně dostupný u firmy Glyco Chemicals, lne., Greeiiwich, CT, alkylpolyetoxylované étery a estery, jako je Neodol^R 25-12, který je komerčně dostupný u firmy Shell Chemical Co, sorbitanové estery, jako je Spán 60 od firmy ICI America, lne., etoxylované sorbitové estery, propoxylované sorbitové estery, směsné etoxylované a propoxylované sorbitové estery, a polyetoxylované sorbitové alkoholy, jako je Tween 60, také od firmy ICI America, lne. Ve způsobu výroby papíru podle tohoto vynálezu se zejména dává přednost alkypolyglykosidům. Uvedený výčet příkladů povrchově aktivních činidel je pouze konkrétní příklad a neznamená omezování rozsahu vynálezu.

Povrchově aktivní činidla se mohou nanášet na horký přepravní povrch pomocí postřiku, hlubotisku nebo gumotisku. Jakékoliv povrchově aktivní činidlo jiné než emulgační povrchově aktivní činidlo chemické papírenské přísady bude dále nazýváno jako povrchově aktivní činidlo a jakékoliv povrchově aktivní činidlo, uvedené jako emulgační komponenta emulgovaných chemických papírenských přísad, bude nazýváno jako emulgátor. Povrchově aktivní činidla se mohou nanášet na pás hedvábného papíru samostatně nebo současně, po nebo před nanášením dalších chemických papírenských přísad. Při provádění typického způsobu, když jsou přítomny další chemické papírenské přísady, se povrchově aktivní činidla nanášejí na přesušený pás současně s ostatními přísadami. Může být také požadována úprava hedvábného papíru s obsahem rozpojovacího činidla pomocí poměrně malého množství pojidla k regulování tvorby vláknitého prachu nebo zvýšení pevnosti v tahu. Výraz pojidlo, který zde byl použit, se týká různých přísad pro zvy šování pevnosti za mokra a za sucha, které jsou v tomto oboru známé. Pojidlo se může nanášet na pás hedvábného papíru současně, po nebo před nanášením rozpojovacích činidel a přísad ke zvýšení absorpční schopnosti, pokud se jich používá. Pojidla se přidávají na přesušený pás hedvábného papíru současně s rozpojovacím činidlem (tj. pojidlo je obsaženo ve zředěném roztoku rozpojovacího činidla, nanášeném na ohřátý přepravní povrch).

Když jsou požadovány chemické změkčovací přísady, které působí primárně při vyvolání kluzkého pocitu, mohou být vybrány z následujících skupin chemikálií. Organické materiály (jako minerální oleje nebo vosky, jako parafin nebo cerový vosk nebo lanolin) a polysiloxany (jako sloučeniny, popsané v US patentu 5,059,282, vydaném na jméno Ampulski a uvedeném zde formou odkazu). S překvapením bylo zjištěno, že malé množství polysiloxanu, nanesené na horký, přesušený pás hedvábného papíru, může propůjčit hedvábnému papíru při dotyku pocit nemastného měkkého hedvábí nebo flanelu, bez pomoci dalších materiálů, jako jsou oleje nebo pleťové vody. Je důležité, že se může získat tato výhoda v mnoha příkladech provedení tohoto vynálezu v kombinaci s vysokou smáčivostí v rozsahu požadovaném pro toaletní papír. Hedvábný papír, zpracovaný zejména polysiloxanem podle tohoto vynálezu, obsahuje asi 0,75 % nebo méně polysiloxanu. Způsob podle vynálezu přináší nečekanou výhodu, že hedvábný papír, zpracovaný polysiloxanem v množství 0,75 % nebo méně, může vytvářet takový pocit měkkého hedvábí při tak malém množství polysiloxanu. Všeobecné platí, že hedvábný papír s obsahem méně než 0,75 % polysiloxanu, zejména méně než 0,5 %,může vytvářet podstatné zvýšení pocitu měkkého hedvábí nebo flanelu při současném zachování dostatečné smáčivosti bez požadavku na přidání povrchově aktivního činidla k eliminaci negativního vlivu na smáčivost, který vyvolává polysiloxan.

Minimální množství polysiloxanu, které má být zadrženo hedvábným papírem, je alespoň účinné množství k propůjčení hmatového rozdílu v pocitu měkkého hedvábí nebo flanelu u hedvábného papíru. Minimální účinné množství se může měnit v závislosti na speciálním typu pásu, způsobu nanášení, typu polysiloxanu a zda polysiloxan je doplněn škrobem, povrchově aktivním činidlem nebo dalšími přísadami, nebo způsobem zpracování. Aniž by se omezoval rozsah použitelného zadržování polysiloxanu hedvábným papírem, tento hedvábný papír zadrží zejména alespoň 0.004%, ve výhodnějším provedení alespoň 0,01%, v nejvýhodnějším provedení alespoň 0,05 % polysiloxanu. Dostatečné množství polysiloxanu k propůjčeni pocitu měkkosti se rozmístí stejnoměrně na oba povrchy hedvábného papíru, tj. rozmístí se na vnější povrchy povrchových vláken. Když se nanese polysiloxan najeden povrch hedvábného papíru, trochu ho

- 15 CZ 284239 B6 pronikne alespoň částečně dovnitř pásu hedvábného papíru. Polysiloxan se však nanáší obvykle na obě strany hedvábného papíru, aby propůjčil oběma stranám výhodné vlastnosti. Kromě zpracování hedvábného papíru polysiloxanem, jak bylo popsáno, bylo shledáno jako žádoucí, aby hedvábný papír byl také zpracován přídavnými látkami pro zvýšení absorpční schopnosti. To je, kromě jakéhokoliv povrchově aktivního činidla, které může být přítomno jako emulgátor pro polysiloxan. V některých případech bylo také shledáno jako žádoucí, aby byl polysiloxan vynechán z roztoku přísad a aby byl hedvábný papír zpracován samotným povrchově aktivním činidlem ke zvýšení smáčivosti nebo měkkosti. Hedvábný papír, který obsahuje více než asi 0,3 % polysiloxanu, se ve výhodné provedení zpracovává povrchově aktivním činidlem, když se předpokládá jeho použití tam, kde je požadována vysoká smáčivost. V nej výhodnějším provedení se nanáší nekationtové povrchově aktivním činidlo na horký přesušený pás hedvábného papíru pro získání dodatečné měkkosti, při konstantní pevnosti v tahu, jak již bylo uvedeno. Množství povrchově aktivního činidla ke zvýšení hydrofility na požadovanou úroveň bude záležet na druhu a množství polysiloxanu a na druhu povrchově aktivního činidla. Všeobecně platí, že když hedvábný papír, zadrží asi 0,01 % až 2 % povrchově aktivního činidla a zejména asi 0,05 % až 1,0 %, považuje se to za postačující pro vytvoření dostatečně vysoké smáčivosti pro většinu použití, včetně toaletního papíru, při množství polysiloxanu asi 0,75 % nebo méně.

Když jsou požadovány chemické změkčovací přísady, které působí primárně při plastifikaci struktury, mohou byt vybrány z následujících skupin chemikálií: polyetylenglykol (jako PEG 400), dimetylamin nebo glycerin. Když se požadují chemické změkčovací přísady, které působí primárně při rozpojování, mohou být vybrány z následujících skupin: kationtové kvartemí sloučeniny, jako je derivát hydrogenovaného hovězího loje a dimetylamoniummetylsulfátu (DTDMAMS), nebo jako je derivát hydrogenovaného hovězího loje a dimetylamoniumchloridu (DTDMAC), výrobky společnosti Sherex Corporation, Dudlin, OH, a Berocel 579, vyrobený firmou EKA Nobel, Stennungssund, SE, a materiály popsané v US patentových spisech 4,351,699 a 4,447,294, vydaných na jméno Osbom a uvedených zde formou odkazu, nebo diesterové deriváty z DTDMAMS nebo DTDMAC.

C) Přísady ke zvýšení absorpční schopnosti

Když jsou požadovány přísady ke zvýšení stupně absorpční schopnosti, mohou být vybrány z těchto skupin chemikálií: polyetoxyláty, jako je PEG 400, alkyletoxylované estery, jako Pegosperse 200ML od společnosti Lonza lne., alkyletoxylované alkoholy, jako je Neodol^R, alkylpolyetoxylované nonvlfenoly, jako je Igepal CO, vyráběný firmou Rhone-Poulenc/GAF, nebo materiály, popsané v US patentových spisech 4,959,125 a 4,940,513, vydaných na jméno Spendel a uvedených zde formou odkazu. V případech, kde povrchově aktivní rozpojovací činidla snižují smáčivost, může se přidat do roztoku pro nanášení činidlo pro zvýšení smáčivosti. například další povrchově aktivní činidlo. Tak se například ester sorbitu s kyselinou stearovou může smísit s alkylpolyetoxylovaným alkoholem pro vyrobení měkkého smáčivého papíru.

Když jsou požadovány přísady ke snížení stupně absorpční schopnosti, mohou být vybrány z těchto skupin chemikálií: alkylketendimery, jako je Aquapel^R 360XC Emulsion, vyráběný společností Hercules lne.. Wilmington, DE, fluorokarbony, jako je Scoth Guard. vyráběný firmou 3M Minneapolis, MN.

Přísady ke zvýšení absorpční schopnosti se mohou použít samostatně nebo v kombinaci s přísadami ke zvýšení pevnosti. Bylo zjištěno, že přísady ke zvýšení pevnosti na bázi škrobu jsou přednostní pojidla pro použití ve způsobu podle tohoto vynálezu. Hedvábný papír se zejména zpracovává vodným roztokem škrobu a jak již bylo uvedeno, pás papíru se přesušuje po dobu nanášení. Kromě toho že snižuje tvorbu vláknitého prachu při výrobě hedvábného papíru, malé množství škrobu také propůjčuje hedvábnému papíru mírné zlepšení pevnosti v tahu, bez zvyšování tuhosti, která může být způsobena přidáním velkého množství škrobu. Tak se také

- 16CZ 284239 B6 vytváří hedvábný papír se zlepšeným poměrem pevnosti a měkkosti ve srovnání s hedvábným papírem, který byl zpevňován běžnými způsoby zvyšování pevnosti v tahu, například pásy se zvýšenou pevností v tahu, způsobenou rafinací buničiny nebo přidáním jiných přídavných látek pro zvyšování pevnosti za sucha. Tento výsledek je zejména překvapivý, protože škrob se běžně používal ke zvyšování pevnosti na úkor měkkosti tam, kde měkkost není důležitá vlastnost, například u lepenky. Kromě toho se škrobu používá jako plniva do tiskového a psacího papíru ke zlepšení jeho potiskovatelnosti.

D) Přísady ke zlepšení estetického vzhledu

Když jsou požadovány přísady ke zlepšení estetického vzhledu, mohou být vybrány z těchto skupin chemikálií, inkousty, barviva, parfémy, kalicí látky (jako je TiO₂ nebo uhličitan vápenatý), optické zjasňovače a jejich směsi.

Estetický vzhled papíru se může také zlepšit pomocí způsobu podle tohoto vynálezu. Inkousty, barviva nebo parfémy se zejména přidávají k tekutině, která se následně nanáší na horký přepravní válec. Přísady ke zlepšení estetického vzhledu se mohou nanášet samotné nebo v kombinaci s přísadami ke zvýšení smáčivosti, měkkosti nebo pevnosti.

Analytické metody

Analýza množství chemikálií ke zpracování papíru, které se zadrží na hedvábném papíru, se může provádět jakoukoliv metodou, která je uznávaná jako použitelná. Například množství póly siloxanu, zadrženě hedvábným papírem, se může stanovit extrakcí rozpouštědlem polysiloxanu s organickým rozpouštědlem, s následovnou atomovou absorpční spektroskopií ke stanovení množství silokonu v extraktu. Množství neiontových povrchově aktivních činidel, jako jsou alkylglykosidy, se může stanovit extrakcí v organickém rozpouštědle s následnou plynovou chromatografií ke stanovení množství povrchově aktivního činidla v extraktu. Množství aniontových povrchově aktivních činidel, jako jsou lineární alkylové sulfonáty, se může stanovit vodnou extrakcí s následnou kolorimetrickou analýzou extraktu. Množství škrobu se může stanovit amylazovým digerováním škrobu k cukru s následnou kolorimetrickou analýzou k určení hladiny glukózy. Tyto metody jsou uvedeny pouze jako příklad a nevylučují ostatní metody, které mohou být užitečné ke stanovení množství jednotlivých komponent, zadržených hedvábným papírem.

Hydrofilita hedvábného papíru se všeobecně týká tendence hedvábného papíru ke smáčení vodou. Hydrofilita hedvábného papíru může být kvantifikována stanovením doby, za kterou se suchy hedvábný papír úplně smáčí vodou. Tato doba se označuje jako doba smáčení. Z důvodů vytvoření konzistentního a opakovatelného testu pro dobu smáčení se musí provést následující postup k jejímu stanovení: nejdříve se připraví upravený vzorek jednotkového archu hedvábného papíru rozměru přibližně 11,1 x 12 cm (podmínky prostředí pro testování vzorků papíru jsou 23 - 1 °C a 50 ± 2 % relativní vlhkosti podle předpisu TAPPI metoda T402), dále se vzorek přeloží na čtyři (4) čtvrtiny vyrovnané na sebe a zmačká se do kuličky o průměru přibližně 1,9 cm až 2,5 cm, dále se vzorek položí na hladinu destilované vody o teplotě 23 ± 1 °C, umístěné v nádobě, a současně se začíná měřit čas. Měření času se skončí při úplném smáčení kuličky. Celkové smáčení se pozoruje vizuálně.

Doporučená hydrofilita hedvábného papíru závisí na účelu jeho použití. U hedvábného papíru, určeného pro různá použití, například jako toaletní papír, je žádoucí, aby byl úplně smáčen během poměrně krátké časové periody proto, aby se zabránilo ucpání toalety po jejím spláchnuti. Doba smáčení je maximálně 2 minuty. Ve výhodnějším provedení je doba smáčení maximálně 30 sekund a v nejvýhodnějším provedení je doba smáčení maximálně 10 sekund.

- 17CZ 284239 B6

Hydrofilní vlastnosti hedvábného papíru v provedení podle vynálezu mohou být stanoveny samozřejmě okamžitě po vyrobení. Avšak během prvních dvou týdnů po vyrobení se může u papíru podstatně zvýšit hydrofobie. Proto se uvedená doba smáčení přednostně měří na konci druhého týdne od vyrobení. Proto se doba smáčení, měřená na konci druhého týdne od vyrobení, označuje jako doba smáčení po uplynutí dvou týdnů. Hustota hedvábného papíru, pokud se zde používá tohoto termínu, je průměrná hustota, vypočítaná z plošné hmotnosti, dělené tloušťkou papíru, s vhodným přepočtem příslušných jednotek. Tloušťka hedvábného papíru, použitá v tomto případě, je jeho tloušťka při tlakovém zatížení 15,5 g/cm'.

Příklad 1

Účelem tohoto příkladu je vysvětlit jeden příklad způsobu, kterého se může použít k výrobě pásů hedvábného papíru, zpracovaných změkčovacími přísadami, podle vynálezu. K provedení tohoto způsobu bylo použito papírenského stroje s podélným sítem (stroj Fourdrinier). Papírenský stroj má nátokovou skříň, kde jsou nad sebou uspořádány horní komora, prostřední komora a dolní komora. Při svém použití, jak bude dále naznačeno, se popsaný způsob hodí i na dříve popsané příklady. První vláknitá břečka, složená přednostně z krátkých papírenských vláken, se čerpá současně z horní a dolní komory, druhá vláknitá břečka, složená přednostně z dlouhých papírenských vláken, se čerpá z prostřední komor a ukládá se postupně na sebe na podélné síto papírenského stroje, kde vytváří třívrstvý počáteční pás. První břečka má hustotu vláken asi 0,11 % s vlákny ze sulfátové buničiny z tvrdého eukalvptového dřeva. Druhá břečka má hustotu vláken asi 0,15% s vlákny ze severní sulfátové buničiny z měkkého dřeva. Na podélném sítu papírenského stroje se provádí odvodnění. Podélné síto je 5-prošlupové s atlasovou vazbou v uspořádání 87 nití na 2,464 cm v podélném směru a 76 nití na 2,464 cm v příčném směru. Počáteční pás se přenáší z podélného síta s hustotou vláken asi 22 % v místě přenesení na textilní nosič, který je 5-prošlupový s atlasovou vazbou v uspořádáni 35 nití na 2,464 cm v podélném směru a 33 nití na 2,464 cm v příčném směru. Pás je nesen textilním nosičem přes vakuovou odvodňovací skříň, vyfukovací předsušičku, a za ni se předává na sušicí buben Yankee. Po projití vakuovou odvodňovací skříní je hustota vláken asi 27 % a působením předsušičky asi 65 %, před přenesením na sušicí buben Yankee. Lepidlo pro krepování s obsahem 0,25 % vodného roztoku polyvinylalkoholu se nanáší postřikem pomocí aplikátorů. Hustota vláken se zvýší odhadem na 99 % před krepováním pásu za sucha krepovacím škrabákem. Krepovací škrabák má úhel zkosení asi 24 stupňů a je skloněn vzhledem k sušicímu bubnu Yankee pod úhlem asi 83 stupně. Sušicí buben Yankee má při své provozu asi 177 °C a obvodovou rychlost asi 244 m/min. Vyhřívané kalandrové válce se nastříkávají emulzí chemického změkčovadla, která je dále popsána, s použitím 2 mm stříkací trysky. Pás papíru potom prochází mezi oběma vyhřívanými kalandrovými válci. Oba kalandrové válce jsou vzájemně uspořádány s předpětím na hmotnost válce a mají obvodovou rychlost asi 201 m/min.

Roztok pro postřik se připraví zředěním C12-25 lineárního primárního alkoholu, známého jako látka NeodoÚ 25-12 Shell Chemical, na 5 % hmotnostních vodou. Roztok povrchově aktivního činidla se potom nastříkává na ohřátý ocelový kalandrový válec. Průtoková rychlost vodného roztoku tryskou je asi 25 1/hod na 1 m v příčném směru.

Více než 95 % vody se odpaří z kalandrových válců, kde zůstane film chemického změkčovadla vypočítané tloušťky méně než 0.07.10’⁶ m. Suchý pás o vlhkosti asi 1 % se dotýká horkých kalandrových válců. Sloučenina chemického změkčovadla se přenáší na suchý pás přímým tlakovým přenosem. Účinnost přenosu chemického změkčovadla. nanášeného na pás, je obvykle asi 45 %.

Výsledný hedvábný papír má plošnou hmotnost 30 g/m², hustotu 0,10 g/cnť a obsahuje 0,17 % hmotnostních sloučeniny alkylpolyetoxylovaného alkoholu a má počáteční nerovnovážnou

- 18CZ 284239 B6 vlhkost 1,2%. Je důležité, že výsledný hedvábný papír vytváří hmatový pocit měkkosti ve srovnání s papírem, jehož povrch nebyl zpracován.

Příklad 2

Účelem tohoto příkladu je vysvětlit jeden příklad způsobu, kterého se může použít k výrobě pásů hedvábného papíru, zpracovaných změkčovacími přísadami a škrobem, podle vynálezu.

Vyrobí se třívrstvý pás papíru podle popsaného způsobu 1. Pás hedvábného papíru se zpracovává činidlem Crodesta™ SL -40 (alkyl glykosidové polyesterové neaniontové povrchově aktivní činidlo, prodávané společností úroda lne.) a úplně vařeným škrobem amioca, připraveným podle předchozího popisu. Povrchově aktivní činidlo a škrob se nanášejí současně na ohřátý přepravní válec jako část vodného roztoku postřikem pomocí trysky papírenského stroje. Koncentrace neaniotového činidla Crodesta™ SL-40 ve vodném roztoku je nastavena tak, že množství zadrženého povrchově aktivního činidla je asi 0,15 %, vztažených k hmotnosti suchých vláken. Podobně je nastavena koncentrace škrobu ve vodném roztoku tak, že množství zadrženého škrobu je asi 0,2 %, vztažených k hmotnosti suchých vláken.

Směs na zpracování povrchu se nastříká na horní a dolní ohřátý přepravní válec. Voda se odpařuje z válců a povrchově aktivní činidlo a pojidlo se přenášejí na obě strany pásu hedvábného papíru. Průtoková rychlost horní a dolní tryskou na ohřáté válce je asi 12,5 1/h na 1 m v příčném směru. Výsledný hedvábný papír má plošnou hmotnost 30 g/m², hustotu 0,10g/cm^J a obsahuje 0,15% hmotnostních neaniontového činidla Crodesta™ SL-40 a 0,2% hmotnostních vařeného škrobu amioca. Je důležité, že výsledný hedvábný papír vytváří zlepšený hmatový pocit měkkosti a má vyšší smáčivost a nižší tendenci ke tvorbě prachu ve srovnání s papírem, jehož povrch nebyl zpracován.

Příklad 3

Účelem tohoto příkladu je vysvětlit jeden příklad způsobu, kterého se může použít k výrobě pásů měkkého hedvábného papíru, kde hedvábný papír se zpracovává způsobem podle vynálezu, upraveným na dvouvrstvý výrobek.

Dvouvrstvý pás papíru se vyrábí způsobem podle příkladu 1, s následujícími výjimkami. Průtoková rychlost tryskami je asi 13,3 litru/hod, na 1 m v příčném směru. Tloušťka filmu po odpaření 95% vody je vypočítaná asi na 0,035.10⁶ m. Výsledný jednovrstvý pás hedvábného papíru má plošnou hmotnost 16 g/m'.

Při následující výrobě papíru se spojí dva pásy papíru, které mají zpracovaný povrch, dohromady, se zpracovanými povrchy obrácenými na vnější stranu.

Výsledný dvouvrstvý výrobek z papíru má plošnou hmotnost 32 g/m². hustotu 0,10g/cm^J a obsahuje 0,17 % hmotnostních alkylpolyetoxylovaného alkoholu.

Je důležité, že výsledný hedvábný papír vytváří zlepšený hmatový pocit měkkosti.

Příklad 4

Účelem tohoto příkladu je vysvětlit jeden příklad způsobu, kterého se může použít k výrobě pásů měkkého hedvábného papíru, kde hedvábný papír se zpracovává směsí povrchově aktivního činidla, obsahující přísadu povrchově aktivního činidla a činidla, zvyšujícího absorpční

- 19CZ 284239 B6 schopnost. Způsobem podle příkladu 1 se vyrábí třívrstvý pás papíru. Vodná disperze změkčovadla se připraví z 11,9 % GLYCOMOLu-S CG (směs povrchově aktivního činidla ze sorbitového stearátu esteru, vyráběná společností Lonza, lne.), 3,2 % činidla Neodol^R 23-6,5T (etoxylované C12-C13 lineární alkoholové disperzní povrchově aktivního činidlo, vyrobené společností Shell Chemical Company), 0,8 % přídavné látky DOW 65 (omezovač silikonové polymemí pěny, vyrobený společností Dow Coming Corporation) a 84,1 % destilované vody.

Směs na zpracování se nastříkává na dolní ohřátý kalandrový (přepravní válec). Voda se odpaří z válce a aktivní změkčovač a činidlo ke zvýšení absorpční schopnosti se přenesou na jednu stranu pásu hedvábného papíru. Průtoková rychlost tryskami se nastaví tak, aby pás papíru zadržel asi 0,6 % změkčovadla (Glycomul-S CG). Výsledný hedvábný papír má plošnou hmotnost 30 g/m², hustotu 0,10 g/cm³ a obsahuje asi 0,6% hmotnostních povrchově aktivního činidla Glycomul-S CG. Je důležité, že výsledný hedvábný papír vytváří zlepšený hmatový pocit měkkosti a má vysokou smáčivost.

Příklad 5

Účelem tohoto příkladu je vysvětlit jeden příklad způsobu, kterého se může použít k výrobě pásů měkkého hedvábného papíru, kde hedvábný papír se zpracovává biologicky se rozkládající kvartemovanou aminoesterovou změkčovací sloučeninou.. Způsobem podle příkladu 1 se vyrábí třívrstvý pás papíru. Připraví se 1 % vodná disperze změkčovací látky ze směsi diesterového derivátu hydrogenovaného hovězího loje a dimetylamoniumchloridu (DEDTDMAC) (tj. ADOGEN DDMC firmy Sherex Chemical Company) a polyetylenového glykolu jako činidla ke zvýšeni smáčivosti (tj. PEG-400 společnosti Union Carbide Company). Roztok se připraví podle následujícího postupu: 1. Odváží se ekvivalentní molámí koncentrace DEDTDMAC a PEG-400;

2. PEG se ohřeje asi na 70 °C; 3. DEDTDMAC se rozpustí v PEG ve formě roztaveného roztoku. 4. Použitím smykového namáhání se vytvoří homogenní směs DEDTDMAC v PEG; 5. pH faktor vody ke zředění se nastaví na 3 přidáním kyseliny chlorovodíkové; 6. Voda ke zředění se ohřeje asi na 70 °C, 7. roztavená směs DEDTDMAC a PEG-400 se rozředí na 1 % roztok, 8. Použitím smykového namáhání se vytvoří vodný roztok, obsahující suspenzi ze směsi DEDTDMAC a PEG-400.

Směs na zpracování se nastříkává na dolní ohřátý kalandrový (přepravní) válec. Voda se odpaří z válce a na jednu stranu pásu hedvábného papíru se přenese změkčovací sloučenina a činidlo ke zvýšeni absorpční schopnosti. Průtok stříkacími tryskami se nastaví tak, aby asi 0,05 % změkčovací látky (DEDTDMAC) byl zadržen pásem hedvábného papíru. Výsledný hedvábný papír má plošnou hmotnost 30 g/m², hustotu 0,10 g/cm³ a obsahuje asi 0,5% hmotnostních změkčovací látky DEDTDMAC. Je důležité, že výsledný hedvábný papír vytváří zlepšen hmatový pocit měkkosti a má vysokou smáčivost.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Způsob výroby hedvábného papíru nanášením chemických papírenských přísad na suchý pás hedvábného papíru, vyznačující se tím, že chemické papírenské přísady se rozředí rozpouštědlem a vytvoří se zředěný chemický roztok, který se poté nanese na ohřátý přepravní povrch, dále se odpaří alespoň část rozpouštědla z ohřátého přepravního povrchu a vytvoří se film s obsahem chemických papírenských přísad a film se poté přenese z ohřátého přepravního povrchu na alespoň jeden vnější povrch pásu hedvábného papíru dotykem vnějšího

-20CZ 284239 B6 povrchu tohoto pásu s ohřátým přepravním povrchem při zadržení množství 0,004 % až 2,0 % hmotn. chemických papírenských přísad, vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rozpouštědlem je voda.

3. Způsob podle nároků 1 a2, vyznačující se tím, že chemické papírenské přísady se vyberou z přísad pro zvýšení pevnosti, absorpční schopnosti, měkkosti, zlepšení estetického vzhledu a jejich směsí.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že přísady pro zvýšení měkkosti se vyberou z maziv, plastifikátorů, kationtových rozpojovacích činidel, nekationtových rozpojovacích činidel a jejich směsí.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že mazivy jsou polysiloxany.

6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že nekationtové rozpojovací činidlo se vybere ze sorbitových esterů, etoxylovaných sorbitových esterů, propoxylovaných sorbitových esterů a jejich směsí.

7. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že přísady pro zvýšení pevnosti se vyberou z pryskyřic, trvale zvyšujících pevnost za mokra, zejména z polyamidepichlorhydrinových pryskyřic, polyakrylamidových pryskyřic a jejich směsí, z pryskyřic dočasně zvyšujících pevnost za mokra, zejména z pryskyřic na bázi škrobu, dočasně zvyšujících pevnost za mokra, z přísad zvyšujících pevnost za sucha a jejich směsí.

8. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že přísady pro zvýšení absorpční schopnosti se vyberou z polyetoxylátů, alkyletoxylátovaných esterů, alkyletoxylovaných alkoholů, alkylpolyetoxylovaných nonylfenolů a jejich směsí, zejména alkyletoxylovaných alkoholů.

9. Způsob podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že na pás hedvábného papíru se nanášejí přísady pro zlepšení absorpční schopnosti v množství 0,01 % až 2,0% hmotn., vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že přísady pro zvýšení absorpční schopnosti jsou nekationtová povrchově aktivní činidla, zejména alkyletoxylovaný alkohol s teplotou tání alespoň 50 °C.

11. Způsob podle nároků 4 až 6 nebo 8ažl0, vyznačující se tím, že na pás hedvábného papíru se nanáší přísady pro zvýšení jeho pevnosti v množství 0,01 % až 2,0 % hmotn., vztažených k hmotnosti suchých vláken pásu hedvábného papíru.

12. Způsob podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že ohřátým přepravním povrchem je kalandrový válec.