DE2615889C2

DE2615889C2 - Verfahren zum Herstellen eines weichen, saugfähigen Papieres

Info

Publication number: DE2615889C2
Application number: DE19762615889
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Chem. Dr. Leitner; Wladimir Dipl.-Chem. 8500 Nürnberg Mora
Original assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg De; Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg
Current assignee: VEREINIGTE PAPIERWERKE AG 8500 NUERNBERG DE
Priority date: 1976-04-10
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE2615889A1

Description

zustande kommt und das deshalb bei erhöhter Weichheit nur eine äußerst geringe Festigkeit aufweist

In der US-PS 37 95 575 ist ein naßfestes Kraftpapier beschrieben, wie es zum Herstellen von Säcken oder anderen Verpackungen benötigt wird. Aus dieser Vorveröffentlichung ist es bekannt. Papier mit Hilfe thermoplastischer Bindemittel, speziell thermoplastischen Fasern, wie Polyäthylenfasern oder dergl. abzubinden und dadurch zwei Effekte zu erzielen, nämlich einerseits eine höhere Reißfestigkeit und andererseits Naßfestigkeit Die in der US-PS 37 95 575 beschriebenen Papiere sind aber im Hygienebereich nicht anwendbar, da sie nicht weich sind

Schließlich ist aus der britischen Patentschrift 12 79 210 ein Verfahren zum Herstellen eines flauschigen Noa-woven-Materials bekannt bei welchem aus einer Mischung aus z. B. Holzschliff und kräuselbaren Bi-Komponenten-Fasern zunächst ein wäßriger Schaum erzeugt und aus diesem auf der Papiermaschine eine Bahn geformt wird. Die entwässerte Bahn wird einer stufenweise» Temperaturbehandlung unterworfen, und zwar zunächst bei einer Temperatur getrocknet, die unterhalb des Schmelzpunktes der niedriger schmelzenden Komponente der Bi-Komponenten-Fasern liegt Danach wird kurzzeitig weiter erwärmt z. B. zwei Minuten auf 110⁰C um die Bi-Komponenten-Fasern zu kräuseln. Schließlich wird auf ,-iine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der niedriger schmelzenden Komponente erwärmt und dadurch eine Faser- zu Faser-Bindung erzeugt Es soll ein flauschiges Produkt entstehen, fiber dessen Festigkeit jedoch in der Schrift keine Aussagen gemacht sind.

Beim beschriebenen Stande der Tchnik besteht die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen eines weichen und saugfähigen Papieres mit erhöJier Festigkeit vorzuschlagen. ' · , .

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren ausgegangen, wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 31 645 bekannt ist, bei dem eine wäßrige Aufschlämmung von Zellstoffasern mit Zusätzen eines Bindemittels zur Bahn geformt die Bahn ohne Anwendung von Druck thermisch bis zu einem Trockengehalt von wenigstens 80 Gew.-% getrocknet und anschließend gegebenenfalls gekreppt wird. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Zellstoff-Faseraufschlämmung Thermoplastfasern zugesetzt werden und die Bahn nach dem Trocknen musterförmig geprägt wird, bei einer Temperatur,'die wenigstens der Erweichungstemperatur der Thermoplastfasern entspricht Die Prägebehandlung sollte vor der Kreppung durchgeführt werden; sie kann allerdings auch nach der Kreppung erfolgen, was jedoch weniger vorteilhaft ist.

Der erfindungsgemäße Zusatz an Thermoplastfasern hat eine doppelte Wirkung: Er reduziert einerseits die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Zellstoffasern während der thermischen Blatttrocknung und wirkt so als Endbindungsmittel. Er dient aber auch der Abbindung der Fasern bei der nachfolgenden Warmprägebehandlung und wirkt so als Bindemittel in den geprägten Bereichen. Durch die angegebene Maßnahme wird einerseits eine beachtliche Verfahrensvereinfachung bewirkt, da der getrennte Einsatz von Entbinde- und Bindemittel sowie deren Abstimmung aufeinander entfallen kann und andererseits wird auch ein Produkt mit verbesserten Eigenschaften erhalten, da durch die musterförmige Warmprägung die einzelnen, die Bahn bildenden /ellstoffasern hinreichend durch geschmolzene oder eumindest erweichte Thermoplastfasern abgebunden werden und dadurch die Bahnfestigkeit in erwünschtem, dazu noch steuerbarem Maße erhöht wird. Gleichzeitig wird aber auch das Volumen infolge der übrigbleibenden, von der Prägung nicht erfaßten Bereiche beibehalten. Es resultiert auf diese Weise ein deutlich gegenüber dem Bekannten verbessertes Produkt, dessen Vorteile sich nicht nur beim Gebrauch bemerkbar machen, sondern Insbesondere auch bei der Umformung zu Gebrauchsgütern, also beim Durchlaufen der entsprechenden Verarbeitungsmaschinen.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn als Thermoplastfasern Polyolefinfasern eingesetzt werden.

Diese Polyolefinfasern sollten in der Regel etwa die gleichen Abmessungen wie die verwendeten Zellstoffasern haben, um eine gute Verarbeitbarkeit, insbesondere eine gleichmäßige Blattbildung, zu gewährleisten. Andererseits ist es aber auch denkbar, daß Thermoplast fasern mit Abmessungen eingesetzt werden, die von denen der Zellstoffasern abweichen. Welche Abweichungen jeweils toierierbar sind, richtet sich nach der speziell herzustellenden Produktsorte und muß im Einzelfall entschieden werden.

Bei Versuchen hat sich gezeigt daß außer Polyolefinfasern grundsätzlich auch andere Thermoplastfasern, beispielsweise auch aus polyacrylaten. Polyvinylchlorid oder Polyestern eingesetzt werden können. Auch diese Fasern lassen sich — gegebenenfalls nach entsprechen der hydrophiler Ausrüstung — zusammen mit Zellstoff fasern in die Papiermasse einarbeiten. Besonders hervorstechende Ergebnisse sind aber mit Polyolefinfasern, nämlich Polyäthylen- oder Polypropylenfasern erzielt worden. ·

Die Menge der einzusetzenden Thermoplastfasern richtet sich einerseits nach dem erwünschten Grad der Festigkeitssteigerung, andererseits nach der gewollten Entbindungswirkung. Es hat sich gezeigt daß beide Eigenschaften jedoch so miteinander verknüpft sind, daß bei einer gewünschten Steigerung der Festigkeit gleichzeitig auch eine optimale Entbindung, also Reduzierung der Ausbildung von Wasserstoffbindungen, einhergeht Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Menge der zuzusetzenden Thermoplastfasern zwischen 2 und 50Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 25 Gew.-%, der vorhandenen Zellstoffasern (atro) beträgt

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungs- und Vergleichsbeispiele erläutert

so Bei allen nachfolgenden Ausführungs- und Vergleichsbeispielen wird einheitlich von einer Fasermischung folgender Zusammensetzung ausgegangen:

20% Nadelholzsulfat-Zellstoff 40% Nadelholzsulfit-Zellstoff 40% Laubholzsulfat-Zellstoff.

Aus dieser Faserstoffmischung wurde zunächst in einem Pulper üblicher Bauart eine 4%ige Faserstoff-Aufschwämmung hergestellt Diese Aufschwämmung (Pulpe) wurde in einem Refiner auf etwa 23°

Schopper= Riegler angemahlen.

1. Herstellung eines ungeprägten Blattes aus der angegebenen Zellstoffmischung mit einem Zusatz von Polyolefinfasern

Zu 80 Gew.-Teilcn (atro gerechnet) der angegebenen Zellstoffmischung wurden 20 Gew.-Teile synthetischer Papierstoff auf der Basis von Polyolefinfasern, die zuvor

im Pulper aufgeschlagen worden waren, gegeben. Die so erhaltene Fasermischung wurde sodann in bekannter Weise zu einem Blatt von 20 g/m² verarbeitet Das erhaltene Blatt wurde nach dem Durchström-Trockenverfahren mit heißer Luft von ca, 300° C bis auf einen Trockengehalt von 95 Gew.-% getrocknet

Z Warmprägung eines nach Abschnitt 1 hergestellten Blattes (erfinduugsgemäßes Verfahren)

a) Ein narW Abschnitt 1 hergestelltes unverfestigtes Ausgangsblatt wurde auf ein erwärmtes Prägegewebe überführt, dessen Temperatur 125" C betrug und mit einem Druck von 150 N/cm² gegen eine glatte Metallwalze, die auf 80 bis 90° C erwärmt war, gedrückt Das Prägegewebe hatte eine Einfach-Monofilament- is Bindung und wies 9 Fäden/cm bei einer Drahtstärke von 0,4 mm auf. Das Prägesieb wurde bei dieser Behandlung in der Papierbahn ausgebildet

b) Es wurde in gleicher Weise verfahren, wie oben bei a). jedoch mit der Änderung, daß ein Prägegewebe mit 13 Fäden/cm (Einfach-Monofilament-Bindung; Drahtstärke 0,25 mm) verwendet wurde.

3. Prägung bei Raumtemperatur eines nacn Abschnitt 1

hergestellten Blattes _a

Es wurde in gleicher Weise verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit der Änderung, daß die Prägung , bei Raumtemperatur erfolgte. Beide für die Prägung verwendeten Walzen waren nicht beheizt

30

4. Herstellung einer Bahn entsprechend
DE-OS 22 31 645

Dem eingangs genannten Zellstoffgemisch wurden keinerlei Polyolefinfasern zugesetzt, sondern statt dessen das folgende Chemiekaliengemisch:

0,7% eines Entbindungsmittels

0,085% eines kationisches Polyelektrolyten

5,0% anionischer Latex auf Acrylbasis

Die so erhaltene Faserstoffmischung (Pulpe) wurde in gleicher Weise wie beschrieben zum Blatt geformt und bei gleicher Temperatur nach dem Durehström-Trakkenverfahren getrocknet

Messungen

An den erhaltenen Blättern wurden folgende Messungen ausgeführt:

Volumen (Dicke):

Mit einem Dicken-Meßgerät nach Sommer-Winkler wurde das Volumen (die Dicke) des Blattes gemessen. Der Meßauflagedruck betrug 0,20 N/ cm²; die Auflagefläche = Prüffläche 25 cm².

Bruchwiderstand trocken:

Zur Bestimmung des Bruchwiderstandes im trockenen Zustand wurde ein Instron-elektronischer Zugfestigkeitsprüfer verwendet Die Einspannbreite der Probe betrug 50 mir.; die Einspannlänge ebenfalls 50 mm. Die Abzugsgeschwindigkeit betrug 100 mm/min.

Bruchwiderstand naß:

Zur Bestimmung des Bruch wider Standes im naßen Zustand wurde das Gerät nach Brecht-Heininger verwendet; die Probenbreite betrug 30 mm.

Ura den Vergleich der ermittelten Meßwerte zu erleichtern, wurden die Meßwerte für die Dicke sowie den Bruchwiderstand im trockenen und nassen Zustand, die an der ungeprägien mit Polyolefinfasern versetzten Bahn erhalten wurde (Beispiel 1) = 100 gesetzt Die nachfolgende Tabelle zeigt daß beim erfindungsgemäßen Verfahren trotz reduzierter Dicke eine beträchtliche Erhöhung des Bruchwiderstandes im trockenen Zustand und eine noch stärkere Erhöhung des Bruchwiderstandes im nassen Zustand erzielt wurde. Die Erhöhung übertrifft auch bei weitem diejenigen Werte, die am Blatt gemäß DE-OS 22 31 645, welches als Vergleich zum Stande der Technik herangezogen wurde, erzielt worden ist

Meßwerte

Beispiel

Stichwort

Polyolefin- Bindefasern gemisch (Gew.-%) Prägegewebe (Fäden/cm)

Präge-

temperatur

(⁰C)

Dicke

finichwiderstand trocken naß

1	uiigeprägte Bahn	20
2a	Erfind.	20
2b	-	20
3	kaltgeprägte; Blatt	20
4	DE-OS 22 31645	-

5,785

-	—	100	100	100
9	125	87	150	630
13	125	83	144	750
9	20	96	106	200
-	_	112	94	176

Claims

1 2 Patentansprüche; erreicht werden kann, wenn dje Bahn ohne Anwendung von Druck, also ohne Prpßbehandlung, getrocknet wird,

1. Verfahren zum Herstellen eines weichen, Die Fasern bilden dann eine weitgehend voluminöse saugfähigen Papieres, bei dem eine wäßrige Aufschüttung, die noch durch entweichenden Wasser-Aufschwämmung von Zellstoffasem mit Zusätzen s dampf weiter gelockert wird. Infolge der weniger eines Bindemittels zur Bahn geformt, die Bahn ohne dichten Faserlagerung können sich bei einer derartigen Anwendung von Druck thermisch bis zu einem Behandlung der Bahn nur verhältnismäßig wenige Trockengehalt von wenigstens 80 Gew.-% getrock- Wasserstoffbrücken zwischen den Fasern ausbilden, so net und anschließend gegebenenfalls gekreppt wird, daß die typischen Papiereigenschaften bei einer solchen dadurch gekennzeichnet, daß der wäßri- io Bahn in den Hintergrund treten und das Produkt fast gen Zellstoffaser-Aufschwämmung Thermoplastfa- textilähnüchen Griff erhält

sern zugesetzt werden und die Bahn nach dem Ein so erzeugtes Faserprodukt kann nach vollendeter

Trocknen musterförmig geprägt wird bei einer Trocknung gegebenenfalls einer Verdichtungsbehand-

Temperatur, die wenigstens der Erweichungstempe- lung im Kalander unterworfen werden, wodurch es ratur der Thermoplastfasern entspricht. 15 möglich ist, den gewünschten Grad des Volumens sowie

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- auch der Glätte und anderer Eigenschaften einzustellen, zeichnet, daß als Thermoplastfasern Polyolefinfa- Gemäß der deutschen Patentschrift 95 961 kann es sern mit etwa den gleichen Abmessungen wie die dabei vorteilhaft sein, die nachträgliche Verdichtung verwendeten Zellstoffasem eingesetzt werden. dadurch herbeizuführen, daß die Bahn zusammen mit

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn- 20 einem Trägersieb oder -gewebe durch den Walzenspalt zeichnet. Jaß der wäßrigen Faserstoff-Aufschwäm- eines Kalanders geführt wird, wobei die Struktur des mung Thermopiastfasern in Mengen von Trägersiebes der Bahn musierartig eingeprägt wird. 2—50Gew.-%, vorzugsweise 10—25Gew.-%, der Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 31 645 ist vorhandenen Zellstoffasem zugesetzt werden. eine Weiterbildung dieses Verfahrens bekannt, bei der

25 der Papiermasse ein Bindemittel zugegeben wird,

welches auf die Fasern aufzieht und diese miteinander

verbindet Die Festigkeit der so erzeugten Bahn muß nun nicht mehr durch Wasserstoffbrücken erzeugt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen werden, sondern sie wird von dem Bindemittel getragen, eines weichen, saugfähigen Papieres, bei dem eine x> was zur Folge hat, daß der Vorteil der drucklosen, wäßrige Aufschlämmung von Zellstoffasem mit Zusät- voluminösen Trocknung voll ausgenützt werden kann, zen eines Bindemittels zur Bahn geformt die Bahn ohne Der Effekt wird dabei insofern noch gesteigert, als das Anwendung von Druck thermisch bis zu einem Bindemittel oder zusätzlich zugegebene sogenannte Trockengehalt von wenigstens 80 Gew.-% getrocknet Entbindungsmittel die Ausbildung der Wasserstoffbrük- und anschließend gegebenenfalls gekreppt wird. ii ken zwischen den Fasern noch weiter zurückdrängen.

Besonders weiche, voluminöse Papiere mit hoher Die aus dieser Masse in konventioneller Weise gebildete Saugfähigkeit werden in steigender Menge für verschie- Bahn wird alsdann thermisch ohne Druck bis wenigstens dene Einsatzgebiete benötigt insbesondere für die 80% Fasergehall getrocknet und anschließend geHerstellung von Hygieneartikeln wie Taschentücher, kreppt. Die hinzutretende Kreppbehandlung bewirkt Kosmetiktücher oder Toilettenpapier, aber auch für die «o naturgemäß eine Erhöhung der Dehnbarkeit unter Herstellung von Wischtüchern, Küchentüchern oder gleichzeitiger Erhöhung des Volumens, dergl. Bei der Herstellung dieser Artikel hat sich gezeigt. Die entstehenden Produkte haben jedoch den

daß die bekannten, an sich schon sehr weichen und Nachteil, daß sie entweder — bei nur geringem saugfähigen Tissue-Qualitäten nicht in jedem Falle Bindemitteleinsatz — eine häufig unzureichende Festigbefriedigen, und daß deshalb der Wunsch besteht, über « keit aufweisen oder — bei erhöhtem Bindemittelzusatz Papiere mit insbesondere erhöhter Weichheit zu — infolge dieses Zusatzes wieder erheblich an verfügen. Weichheit verloren haben.

Bei der Herstellung der bekannten Tissue-Qualitäten Offenbar um diese Nachteile auszuschalten, wird

wird in aller Regel von der Aufschlämmung reiner dann in der deutschen Offenlegungsschrift 24 20932 Zellstoffasem in Wasser ausgegangen, der gegebenen- so vorgeschlagen, das gleiche Verfahrt » mit einer Masse falls noch Zusätze zur Erhöhung der Naßfestigkeiten, durchzuführen, welche keinerlei Bindemittel mehr beispielsweise kationische modifizierte Polyamidharze crthält Auf diese Weise kann zwar, wie dies die oder Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrinharze züge- deutsche Patentschrift 95 961 bereits nahelegt, ein setzi werden. Aus dieser Papiermasse wird nach Papier mit erhöhter Weichheit, großem Volumen und konventioneller Papiermacherart auf der Langsiebma- SS guter Saugfähigkeit erhalten werden, jedoch unter schine ein Blatt mit geringem Flächengewicht erzeugt, weitgehendem Verzicht auf Festigkeit dieses entweder unmittelbar oder nach leichter In der US-PS 33 01746 ist ein Verfahren zum Vortrocknung unter Druck auf einen Kreppzylinder Herstellen eines konventionellen weichen und saugfähiübifführt und von diesem schließlich wieder mit Hilfe gen Papieres beschrieben, bei welchem eine wäßrige eines Kreppschabers abgenommen. Da die Bahn 60 Faserstoffsusperision üblicher Zusammensetzung zu-2uminde$t wahrend eines Teiles der Trockenbehand· nächst zur Bahn geformt, diese entwässert und in einem lung gepreßt wird, ist das Volumen des so erhaltenen Warmlufttrockner ohne Druck getrocknet wird. Die Erzeugnisses gering; allerdings ist es möglich, infolge Trocknung soll bis zu einem Trockengehalt von ca. 80% weitgehender Ausbildung der Wasserstoffbindungen durchgeführt werden. Die auf diese Weise vorgetrockbcträchtliche Bahnfestigkeilen zu erreichen. 65 nete Bahn wird anschließend gekreppt.

Es ist seit langem bekannt (deutsche Patentschrift Da dem Faserstoff keine Bindemittel zugesetzt

95 961), dall eine beträchtliche Erhöhung des Papiervo- werden, entsteht ein Produkt, dessen Faser- zu lumens unter weitgehendem Vcr/icht auf Festigkeit Faserbindung ausschließlich durch Wasserstoffbrücken