КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕПИРОВАННОЙ БУМАГИ И ПОЛУЧЕНИЕ КРЕПИРОВАННОЙ БУМАГИ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCTION OF CREPE PAPER, AND PRODUCTION OF CREPE PAPER USING THEM

Перекрестные ссылки на родственные заявки
В этой заявке испрашивается приоритет в связи с предварительной заявкой на патент США №62/474184, поданной 21 марта 2017 г., содержание которой в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Предпосылки создания настоящего изобретения
В настоящей заявке предлагается композиция, способ получения крепированной бумаги и продуктов из крепированной бумаги, изготовленных с использованием способа. Такие продукты включают, но не ограничиваясь только ими, туалетную бумагу, косметические салфетки и полотенца. Способ также относится к применению композиции блоксополимера полиаминосиликона/полисиликона/поверхностно-активного вещества (ПАВ) необязательно в комбинации со средствами для крепирования, такими как разделительные или модифицирующие агенты, дополнительные ПАВ, клеи и т.п., для получения улучшенного состава, используемого при получении крепированной бумаги. Была разработана композиция блоксополимера полиаминосиликона/полисиликона/ПАВ, которую можно наносить на поверхность полученного влажным способом (далее влажное полотно) волокнистого полотна перед сушильным Янки цилиндром и/или напрямую на поверхность сушильного Янки барабана или цилиндра для улучшения качества крепа и мягкости изготовленного продукта.
Крепированную бумагу, такую как ткань или полотенце, получают при прессовании полученного влажным способом волокнистого полотна на поверхность нагретого сушильного Янки барабана, называемого также Янки цилиндром или американским сушильным барабаном, и эти термины используются взаимозаменяемо, таким образом, влажное волокнистое полотно прилипает к нему, а затем его высушивают и отделяют полученное прямой воздушной сушкой волокнистое полотно (далее сухое полотно) с использованием вспомогательного ножа или шабера, и эти термины используются взаимозаменяемо.
В современных операциях крепирования обычно используют композиции, включающие клеи, разделительные агенты, модификаторы, ПАВ или пластификаторы, чтобы способствовать осуществлению крепирующих операций на высокоскоростной машине для крепирования. Композиции, при их нанесении на поверхность Янки цилиндра или американского сушильного барабана, обеспечивают равномерный перенос полученного влажным способом волокнистого материала на горячий американский сушильный барабан. Композиция, как будет подробно описано в следующем абзаце, имеет большое значение для процесса крепирования. Необходима высокая степень прилипания для переноса полученного влажным способом волокнистого материала на поверхность сушильного Янки барабана. Высокая степень прилипания способствует также быстрому высушиванию влажного бумажного или волокнистого материала в нагреваемом паром сушильном Янки барабане и горячим воздухом из сушильного колпака. Надлежащее нанесение на поверхность, равномерное и достаточной величины, обеспечивает адекватное прилипание для быстрого переноса влажного бумажного полотна на поверхность сушильного Янки барабана.
Мягкость, так же как прочность и впитывающая способность играют решающую роль для потребительского предпочтения. Мягкость имеет отношение как к объемной мягкости, так и к поверхностным характеристикам. Мягкость - это тактильное ощущение, воспринимаемое пользователем, когда он касается и удерживает бумажный продукт, и его часто называют «ручным ощущением». Впитывающая способность относится как к способности быстро поглощать воду, так и к способности удерживать воду в структуре тиссью или полотенца.
Процессы крепирования известны в уровне техники. Волокнистое полотно прилипает к сушильному барабану, например, к Янки цилиндру, и затем указанный материал отделяют с использованием гибкого крепирующего шабера. Термины «крепирующий шабер», «ракель» или «шабер» используются в данном контексте взаимозаменяемо. Крепирующий шабер можно изготавливать из металла, керамики или других материалов, известных в данной области техники. Степень, с которой волокнистое полотно прилипает к сушильному барабану, является фактором, который определяет эффективность крепирования и таким образом, определяет объемные характеристики продукта, растяжимость и мягкость полотна. Крепирование повышает мягкость бумаги за счет формирования структуры крепа, разрушения значительного числа межволоконных связей и экспонирования волоконных торцов на поверхности листа. Крепированная структура приводит к механическому сжатию бумаги в направлении обработки в машине, что повышает объемные характеристики и растяжимость, а также мягкость бумаги.
Для формирования высококачественной крепированной бумаги важными являются прилипание влажного волокнистого материала к нагретому сушильному барабану и способность к отслаиванию от него, а степень указанных характеристик значительного воздействует на конфигурацию крепа. Степень способности к отслаиванию контролируется как свойствами листа, так и составом материала, который используют для прилипания влажного листа к Янки барабану.
Как только влажное волокнистое полотно высушивается на поверхности Янки цилиндра, сухой волокнистый материал или крепированную бумагу «отделяют от крепирующей поверхности» Янки барабана с использованием шабера. Степень прилипания должна быть достаточной для формирования хорошей структуры крепа, которая обеспечивает требуемое ручное ощущение конечного бумажного продукта. Однако прилипание не должно быть слишком высоким, чтобы исключить «соскребание» шабером бумажного полотна с Янки барабана. Настоящая композиция обеспечивает оба признака.
На поверхность крепирующего сушильного барабана наносят средства или составы для крепирования, чтобы облегчить процесс крепирования. Эти составы могут включать клеи для крепирования, модификаторы крепировния, разделительные агенты, ПАВ и другие крепирующие добавки, которые используют в отдельности или в комбинации. Уровень прилипания полотна к поверхности сушильного барабана имеет значение, так как этот признак имеет отношение к возможности регулировать целостность полотна при обработке шабером и при сматывании бумаги в рулон. Если бумажное полотно недостаточно сильно приклеивается к поверхности крепирующего барабана, возникают трудности при контроле и могут образоваться складки и переплетения на полотне в разматываемом рулоне. Если в полотне образуются переплетения при наматывании в рулон, в разматываемом рулоне образуются слабые кромки и неравномерная поверхность. Низкое качество крепирования не только влияет на надежность операции крепирования, но может также вызвать разрывы листа, а также привести к проблемам при превращении основного полотна в конечный рулон тиссью и полотенца. Уровень приклеивания полотна к поверхности крепирующего барабана также имеет значение, так как относится к теплопередаче от поверхности сушильного барабана к полотну и в конечном счете влияет на скорость сушки. Следовательно, более высокие уровни приклеивания обеспечивают быструю сушку полотна, что в свою очередь позволяет эксплуатировать бумагоделательную машину при более высоких скоростях. Важно, чтобы крепирующие средства характеризовались надлежащими мягкостью/гибкостью, чтобы прилипание листа, тем не менее, обеспечивало чистую поверхность крепирующего барабана после использования шабера. Например, если крепирующий клей становится слишком твердым, может произойти неполное отделение клея от крепирующей поверхности и части полотна могут остаться приклеенными на поверхности крепирующего барабана. Если части полотна остаются приклеенными к крепирующему барабану, часто образуются дефекты в полотне, что в конечном итоге приводит к низкому качеству продуктов, и к разрывам в полотне в открытом участке между крепирующим шабером и рулоном. Изменение мягкости/гибкости также приводит к изменению свойств крепированного листа. Крепирующий процесс включает «столкновение» шабера с листом. Результат столкновения вызывает разрывы (трещины) на границе раздела между полотном и составом, нанесенным на барабан, или в соседних к границе участках. Процесс образования разрыва в значительной степени можно контролировать по типу рассеивания энергии, которая требуется для формирования трещины. Механические свойства как листа, так барабана играют важную роль в этом процессе.
На заводах обычно используют крепирующие средства, такие как клеи, ПАВ, модификаторы и разделяющие агенты в комбинации. Эти средства упоминаются со ссылкой на комплект крепирующих средств, которые способствуют контролю прилипания бумажного полотна к сушильному Янки барабану или цилиндру и отделения от него. Кроме того, применение одного или более крепирующих средств используют для контроля механических свойств композиции, используемой для покрытия поверхности сушильного Янки барабана.
При использовании на заводах было установлено, что применение одного или более крепирующих компонентов в составе делают эксплуатацию крепирующего барабана слишком сложной, операторы машин не способны эффективно оптимизировать относительные количества компонентов. Следовательно, производители мягкой бумаги и полотенец обычно пытаются использовать как можно меньше агентов, чтобы контролировать прилипание и механические свойства, когда композицию наносят на поверхность сушильного Янки барабана или волокнистое полотно.
n
В патенте США 5807956 (Czech) описаны негидролизуемые блоксополимеры типа (АВ)A, включающие чередующиеся звенья полиаминосиликона и аминополиалкиленоксида, а также предлагается способ получения таких полимеров. В цитированном документе указано применение этих полимеров в качестве гидрофильных мягчителей для тканей, которые улучшают тактильные свойства текстильных субстратов СГН после конечной обработки коммерческими грязеотталкивающими агентами.
В заявке США 2010/0089540А1 (Buder и др.) описана композиция для целлюлозных волокон, содержащая аминосиликон, для придания улучшенного ручного ощущения. Композиция включена в лосьон, который наносят на бумагу санитарно-гигиенического назначения (СГН или тиссью) и указанная композиция может включать гидрофильный мягчитель. Композицию наносят на субстрат СГН.
В патенте США 8444812 В2 (Grigoriev и др.) описана клеевая композиция, включающая смолу на основе полиаминоамидо-эпигалогидрина (ПАЭ), подкисленную по меньшей мере одной многофункциональной кислотой, где первую функциональную группу выбирают из карбоксильной и сульфонильной групп, а вторую функциональную группу выбирают из следующих групп: карбоксил, сульфонил, гидроксил, лактон, фенол, амин или гетероцикл. В адгезивную композицию добавляют функциональные добавки, включающие четвертичные соли для улучшения мягкости бумаги СГН.
В патенте 5374334 (Sommese и др.) описаны клеевые композиции, которые характеризуются надлежащей полезностью при использовании в качестве агентов для покрытия сушильного Янки барабана в процессе производства бумаги СГН. Клеевые композиции включают полимеры, содержащие фрагменты виниламина.
В заявке США 2008/0271867 А1 (Donner) описан продукт бумаги СГН, содержащий по меньшей мере один слой, где только внешняя поверхность продукта бумаги СГН включает химический мягчитель, который нанесен на указанный продукт и в основном закреплен на нем, и который включает комбинацию органосиликона (кремнийорганического полимера) с пригодной солью четвертичного аммония.
В патенте США 7744722 (Tucker и др.) описано нанесение крепирующего модификатора, включающего полиэтилен, на поверхность крепирующего цилиндра. Крепирующий модификатор дополнительно включает минеральное масло, катионные и анионные ПАВ. В патентах США 8608904 и 8147649 теми же авторами описано нанесение покрытия, включающего окисленный полиэтилен в комбинации с минеральным маслом и ПАВ.
В патенте США 9243367 В2 (Rekoske и др.) описаны крепированные полотна СГН и полученные из них продукты. Прежде всего, бумажный продукт СГН характеризуется величиной мягкости TS7 приблизительно менее 8,0 и средней геометрической прочностью на разрыв приблизительно более 300 г/3" для однослойного полотна бумаги СГН и приблизительно более 500 г/3" для продуктов из многослойного полотна.
В патентах США 5509282, США 5246546 и США 5385643, полученных теми же авторами, описано применение полисилоксанов для придания мягкости полотну, такой как шелковистость, ощущение мягкости фланели. В патенте США 5509282 указано, что полисилоксан можно распылять или наносить в виде набивки на полотно в процессе эксплуатации бумагоделательной машины. В патентах США 5246546 и США 5385643 также описано применение полисилоксанов и способы нанесения эмульсий полисилоксана на сухой крепированный лист бумаги. В обоих патентах описано, что нанесение полисилоксана на бумажное полотно перед его высушиванием и крепированием согласно способу, описанному в патенте США 5509282, может привести к взаимодействию с покрытием на сушильном Янки барабане, а также привести к пропускам рисунка крепирования и потере контроля равномерности листа. Важно отметить, что эти проблемы устраняются способом по настоящему раскрытию, где полисилоксан добавляют в бумажный лист, когда он отделен от сушильного Янки барабана.
Высушенное сухо-воздушным способом полотно имеет тенденцию к слабому приклеиванию к поверхности крепирующего Янки барабана по сравнению с полотном, полученным общепринятым влажным прессованием. Существует несколько причин, приводящих к этому явлению. Во-первых, высушенные сухо-воздушным способом полотна контактируют с поверхностью крепирующего сушильного барабана с более низким уровнем контакта, так как полотно переносится на поверхность крепирующего сушильного барабана с тканным материалом, характеризующегося ограниченным участком стыка, в то время как полотно, полученное общепринятым влажным способом, прессуют более равномерно при контактировании с сукном на поверхности сушильного барабана. Во-вторых, высушенные сухо-воздушным способом полотна переносят на поверхность сушильного барабана при более высоких уровнях высушивания, в то время как полотно, полученное общепринятым влажным прессованием, переносится при более низких уровнях высушивания. Более низкий уровень высушивания способствует более тесному контактированию полотна с поверхностью сушильного барабана и, следовательно, более высокому прилипанию.
Другие аспекты, которые наблюдаются в процессе крепирования, включают слишком сильное отверждение крепирующего клея, неполное удаление клея с крепирующей поверхности и тот факт, что части полотна могут оставаться приклеенными на поверхности крепирующего сушильного барабана. Если части полотна остаются приклеенными на крепирующем сушильном барабане, в полотне часто возникают дефекты, которые в конечном итоге приводят к низкому качеству продуктов и к разрывам в полотне в открытых участках передачи полотна между шабером и рулоном.
Избыточное накопление крепирующего клея на поверхности крепирующего сушильного барабана является другой проблемой, связанной с использованием крепирующих средств, например, образование полос на сушильном барабане. Полосы на барабане влияют на профиль прилипания в поперечном сечении (ПС) или «в направлении ширины» бумагоделательной машины, что часто приводит к образованию выступов или морщин в рулоне. Известный способ устранения этой проблемы заключается в замене крепирующих шаберов, однако, замена шаберов приводит к простоям бумагоделательной машины и к большим затратам на шаберы. В другом варианте полосы в покрытии можно контролировать при использовании шабера для очистки, который расположен после крепирующего шабера на крепирующем сушильном барабане. Шабер для очистки часто заменяют для контроля полос и избыточного накопления клея.
В настоящем изобретении предлагается композиция и способ улучшения крепирующих операций при изготовлении крепированных продуктов, таких как тиссью и полотенца.
Предлагается также композиция, которая не только обеспечивает улучшенные адгезионные свойства, но также придает повышенную мягкость по сравнению с традиционными комплектами для крепирования.
Краткое описание настоящего изобретения
n
В настоящем изобретении предлагается композиция, которая обеспечивает повышенное крепирование волокнистого полотна при изготовлении крепированной бумаги и продуктов. Настоящая композиция включает композицию полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ или композицию блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ, где полиаминосиликон или полисилоксан является линейным или разветвленным полиаминосиликоном или линейным или разветвленным полисилоксаном. Блоксополимер полиаминосиликона является негидролизуемым блоксополимером типа (АВ) или (АВ)A, включающим чередующиеся звенья полисилоксана и аминополиалкиленоксида. ПАВ для настоящей композиции выбирают из группы алкоксилированных спиртов. В других объектах композицию полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ или композицию блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ объединяют со средствами для крепирования, такими как разделяющие агенты, модификаторы, дополнительные ПАВ, клеевые составы и другие крепирующие добавки. В еще одних объектах композицию полиаминосиликона/блоксополимера полисиликона/ПАВ или композицию блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ используют в отдельности или в комбинации с традиционными или типичными составами крепирующих средств, которые включают один или более разделяющих агентов, модификаторов, дополнительных ПАВ, клеевых составов и других крепирующих добавок.
Предлагается также способ получения улучшенного крепированного продукта, характеризующегося повышенной мягкостью. Способ включает применение композиции полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ или композиции блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ, которые используют в отдельности или в комбинации с традиционными или типичными составами крепирующих средств, включающих один или более разделяющих агентов, модификаторов, клеевых составов и других крепирующих добавок, и которые наносят напрямую на сушильный Янки барабан или наносят на полученное влажным способом волокнистое полотно перед сушильным Янки барабаном.
Композиция и способ обеспечивают надлежащий уровень прилипания и оптимальные механические свойства композиции, которую наносят на поверхность сушильного Янки барабана, и обеспечивают дополнительное улучшение эффективности и производительности процесса крепирования. Этот состав используют в отдельности или в виде комплекта, который необязательно включает один или более разделяющих агентов, модификаторов, дополнительных ПАВ, клеевых составов, пластификаторов и других крепирующих добавок. Настоящая система крепирующих средств обеспечивает улучшенный процесс крепирования, что позволяет получать улучшенный более равномерный продукт крепированной бумаги.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показано действие настоящей композиции на силу крепирования.
На фиг. 2 показано действие настоящей композиции на величину мягкости TS7 тиссью, измеренную на анализаторе Emtec TSA.
На фиг. 3 показано действие настоящей композиции на величину ручного ощущения, измеренную на анализаторе Emtec.
Подробное описание настоящего изобретения
В настоящем изобретении предлагается композиция полиаминосиликона/ блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ или композиция блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ. Композицию полиаминосиликона/блоксополимера полисиликона/ПАВ или композицию блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ наносят на поверхность влажного волокнистого полотна и/или сушильного Янки барабана или цилиндра с целью модификации процесса крепирования и в результате получить продукт крепированной бумаги с повышенной мягкостью и «ручным ощущением».
В некоторых объектах настоящего изобретения композиция полиаминосиликона/блоксополимера полисиликона/ПАВ или композиция блоксополимера полисилоксана/полиаминосиликона/ПАВ необязательно включает один или более крепирующих средств, таких как дополнительные ПАВ, клеи, разделяющие агенты, модифицирующие агенты и пластификаторы. Настоящие композиции наносят на влажное крепированное волокнистое полотно или сушильный Янки барабан до добавления одного или более крепирующих средств, одновременно с ними или после них. Настоящие композиции можно объединять или перерабатывать с одним или более крепирующих средств перед добавлением на влажное волокнистое полотно или сушильный Янки барабан.
В некоторых объектах композиция блоксополимера полиаминосиликона/полисиликона/ПАВ включает от приблизительно 1% до приблизительно 98% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 98% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 98% ПАВ. В других объектах композиция включает от приблизительно 20% до приблизительно 80% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 40% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 40% ПАВ, а в еще одних объектах композиция включает от приблизительно 50% до приблизительно 80% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 20% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 20% ПАВ.
В некоторых объектах блоксополимер полиаминосиликона/полисиликона/ПАВ, описанный в предыдущем абзаце, является компонентом в составе, который необязательно включает один или более крепирующих средств. Крепирующие средства могут включать ПАВ, клеи, разделяющие агенты, модифицирующие агенты, пластификаторы и т.п. Содержание полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ может составлять вплоть до 25 мас.% в расчете на общую массу состава, может составлять вплоть до 40 мас.% в расчете на общую массу состава, может составлять вплоть до 60 мас.% в расчете на общую массу состава, при этом остальными компонентами состава являются ПАВ, клеи, модифицирующие агенты, пластификаторы и т.п.
В еще одних объектах предлагается способ повышения крепирования волокнистого полотна, где водный состав наносят напрямую на сушильный Янки барабан или наносят на влажное волокнистое волокно до сушильного Янки барабана. Состав включает от приблизительно 1% до приблизительно 98% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 98% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 98% ПАВ. В других объектах композиция включает от приблизительно 20% до приблизительно 80% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 40% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 40% ПАВ, и в еще других объектах композиция включает от приблизительно 50% до приблизительно 80% полиаминосиликона или полисилоксана, от приблизительно 1% до приблизительно 20% блоксополимера полиаминосиликона, и от приблизительно 1% до приблизительно 20% ПАВ.
n
a
2a
b
2
c
2
a
2a
b
a
2a
d
1
4
2
1
1
2
1
2
В некоторых объектах полиаминосиликон или полисилоксан в составе композиции блоксополимера полиаминосиликона/полисиликона/ПАВ является линейным или разветвленным. Блоксополимер полиаминосиликона является негидролизуемым блоксополимером типа (АВ) или (АВ)A, включающим чередующиеся звенья полисилоксана и аминополиалкиленоксида. Чередующиеся звенья полисилоксана могут представлять собой, например [X(CHO)R[SiO(R)]Si(R)R(OCH)X] и полиалкиленоксиды [YO(CHO)Y], где R означает C-С алкил, R означает двухвалентный органический остаток, X и Y означают двухвалентные органические группы, выбранные из вторичного или третичного амина и эпоксида с открытым циклом, например, когда X означает эпоксид с открытым циклом, Y означает амин и наоборот, индекс a равен от 2 до 4, или от 2 до 3, в каждом случае b равен от 0 до 100, d равен от 0 до 100, (b+d) равно от 1 до 100, или от 10 до 50, и c равен от 1 до 500 или от 10 до 100. Описание других блоксополимеров полиаминосиликона в составе настоящей композиции можно найти в патенте США No.5807956, содержание которого полностью включено в настоящее описание в виде ссылки.
ПАВ выбирают из группы алкоксилированных спиртов и их можно выбрать из группы линейного этоксилированного спирта, разветвленного этоксилированного спирта, моно- и диэфиров жирной кислоты и полиэтиленгликоля, алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций. В некоторых объектах ПАВ представляет собой алкоксилат тридецилового спирта (ТДС).
В некоторых объектах ПАВ представляет собой линейный алкоксилированный спирт, содержащий от приблизительно 6 до приблизительно 20 атомов углерода, и может содержать от приблизительно 10 до приблизительно 16 атомов углерода, и содержать от приблизительно 1 до приблизительно 100 этиленоксидных звеньев, может содержать от приблизительно 1 до приблизительно 50 этиленоксидных звеньев, от приблизительно 5 до приблизительно 50 этиленоксидных звеньев, от приблизительно 1 до приблизительно 20 этиленоксидных звеньев и от приблизительно 30 до приблизительно 50 этиленоксидных звеньев.
В еще одних объектах полиаминоблоксополимер включает звенья полисилоксанов и полиалкиленоксидов.
a
2a
b
2
c
2
a
2a
b
a
2a
d
1
4
2
1
1
2
1
2
В других вариантах состава полиаминосиликон характеризуется формулой [Х(CHO)R[SiO(R)]Si(R)R(OCH)X], а блоксополимер полиаминосиликона характеризуется формулой [YO(CHO)Y], где R означает C-С алкил, R означает двухвалентный органический остаток, X и Y означают двухвалентные органические группы, выбранные из вторичного или третичного амина и эпоксида с открытым циклом, например, когда X означает эпоксид с открытым циклом, Y означает амин и наоборот, индекс a равен от 2 до 4, или от 2 до 3, в каждом случае b равен от 0 до 100, d равен от 0 до 100, (b+d) равно от 1 до 100, или от 10 до 50, и c равен от 1 до 500 или от 10 до 100.
В некоторых вариантах композиции ПАВ выбирают из группы линейного алкоксилированного спирта, разветвленного алкоксилированного спирта, моно- и диэфиров жирной кислоты и полиэтиленгликоля, алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций. В некоторых объектах ПАВ представляет собой алкоксилат тридецилового спирта (ТДС). Нанесение композиции полиамино/полиаминоблоксополимера/ПАВ в отдельности или в комбинации с крепирующим составом на поверхность влажного волокнистого полотна и/или Янки барабана осуществляют с использованием типичных в промышленности методик, таких как нанесение распылением и поливом. Композицию полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ и необязательно одного или более крепирующих средств, включающих дополнительные ПАВ, клеи, разделительные агенты и модифицирующие агенты, пластификаторы и т.п., можно наносить на поверхность влажного волокнистого полотна или Янки цилиндра в отдельности, в любом порядке, одновременно или в виде смешанного состава.
Как использовано в данном контексте, термины влажное волокнистое полотно и влажное волоконное полотно используются взаимозаменяемо и означают полотно, сформированное до Янки барабана.
В некоторых объектах композицию полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ включают в состав крепирующих средств, который может включать дополнительные ПАВ, разделяющие агенты, модифицирующие агенты, клеи и пластификаторы. Эти дополнительные добавки выбирают из крепирующих средств, которые обычно используют в промышленности и которые включают гидрофобные материалы, неионные ПАВ, анионные ПАВ и их смеси.
В некоторых объектах состав крепирующих средств содержит гидрофобный материал, выбранный из группы, включающей минеральное масло, растительное масло, сложные эфиры жирных кислот, природный или синтетический углеводород, природный или синтетический воск, карнаубский воск, гидролизованный клей АКД (алкилкетен димер), гомополимеры полиэтилена, гомополимеры полипропилена, сополимеры этилена и акриловой кислоты, сополимеры этилена и малеинового ангидрида, сополимеры пропилена и малеинового ангидрида, гомополимеры полиэтилена, гомополимеры окисленного полипропилена, гомополимеры окисленного полиэтилена и их комбинации. В других объектах разделяющий агент и модифицирующий агент представляют собой триэфир жирной кислоты, синтетический углеводород, анионные ПАВ и/или линейный или разветвленный алкоксилированный спирт.
В еще одном объекте состав крепирующих средств содержит неионное ПАВ, выбранное из группы линейного этоксилированного спирта, разветвленного этоксилированного спирта, сложного моно- или диэфира полиэтиленгликоля и жирной кислоты, простого алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций.
В других объектах состав крепирующих средств содержит анионный ПАВ, выбранный из группы диоктилсульфосукцината натрия, додецилбензолсульфоната натрия, лаурилсульфата натрия и их комбинаций.
В некоторых объектах клей в составе крепирующих средств выбирают из группы термоотверждающейся смолы, нетермоотверждающейся смолы, полиамидной смолы, полиаминоамидной смолы, поливиниламина, смолы на основе глиоксалатного полиакриламида, пленкообразующего полукристаллического полимера, гемицеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, неорганического сшивающего агента и их комбинаций.
В другом объекте полиаминосиликон/блоксополимер полиаминосиликона/ПАВ и одно или более крепирующих средств смешивают перед нанесением реагентов на поверхность влажного волокнистого полотна и/или сушильного Янки барабана.
В другом объекте полиаминосиликон/блоксополимер полиаминосиликона/ПАВ и одно или более крепирующих средств наносят в отдельности на поверхность влажного волокнистого полотна и/или сушильного Янки барабана.
В еще одном объекте полиаминосиликон/блоксополимер полиаминосиликона/ПАВ и одно или более крепирующих средств сначала наносят на волокнистое полотно, при этом композицию переносят на поверхность сушильного Янки барабана и прижимают волокнистый материал к поверхности Янки барабана.
Примеры
Ряд экспериментов проводили с использованием моделирующей установки для крепирования бумажных листов. Эта установка описана в статье "Predicting the Performance of Creping Adhesives", Proceeding of TAPPI PaperCon 2010, Atlanta, GA. май 2010. Использованная установка имитирует процесс крепирования на небольшом Янки цилиндре, который нагревается до температур, обычно используемых для бумагоделания, и на котором осуществляется процесс крепирования, в то время как Янки барабан вращается со скоростью, которая обычно используется для бумагоделания. На фиг. 1, 2 и 3 показан результат испытаний одного варианта предлагаемой композиции. В этой серии экспериментов два различных состава наносили на Янки барабан, и лист приклеивали к барабану. Каждый состав состоял из крепирующего клея, разделяющего агента, и композицию испытывали. Крепирующий клей и разделяющий агент представляли собой коммерческие продукты, используемые для изготовления бумаги СГН. В обоих вариантах испытывали один и тот же вариант композиции. Первый состав назван клеем А, представлял собой 2% раствор в воде и состоял из 70% продукта Crepetrol9730 (Solenis LLC, Wilmington, DE) и 30% продукта Rezosol6156 (Solenis LLC, Wilmington, DE). Второй состав назван клеем В, представлял собой 2% раствор в воде 70% продукта Crepetrol9750 (Solenis LLC, Wilmington, DE) и 30% Rezosol4119 (Solenis LLC, Wilmington, DE).
Добавку добавляли в клей в количестве 3% в расчете на сухую массу обоих компонентов таким образом, что конечный раствор (клей + добавка) представляет собой 2,06%-ный раствор в воде. Добавка представляет собой смесь, содержащую 25% полимера аминосиликона (Xsoftsil401, Shiwuan Chemical, Ltd.), 5% блоксополимера аминосиликона (XsoftsilB2050, Shiwuan Chemical, Ltd.), 4% алкоксилата тридецилового спирта (8-молей ЕО аддукта) (IconolTDA, BASF Corporation), 33% глицерина и 4% полиэтиленгликоля (ПЭГ).
Композиция по изобретению состоит из полимера аминосиликона, блоксополимера аминосиликона и алкоксилата тридецилового спирта. Полиэтиленгликоль добавляли для ускорения смешивания компонентов. Глицерин является увлажнителем, который удерживает воду, и его обычно используют в качестве добавки в крепирующие клеевые добавки, и он не является критическим в описании.
Добавка, использованная как описано выше, рассматривается как смесь глицерина и ПЭГ в составе «исследуемой композиции», которая содержит 73% полимера аминосиликона (Xsoftsil 401, Shiwuan Chemical, Ltd.), 15% блоксополимера аминосиликона (Xsoftsil В2050, Shiwuan Chemical, Ltd.) и 12% алкоксилата тридецилового спирта (8-молей ЕО аддукта) (IconolTDA - BASF Corporation).
Другие возможные составы включали все три компонента в количествах в интервале от 1% до 98% в расчете на массу конечной композиции.
На фиг. 1 показан график зависимости силы крепирования от процентного состава предлагаемой композиции, которую использовали в составе крепирующих средств, нанесенных на Янки барабан для приклеивания листа к Янки барабану. Оба клея, клей А и клей В, использовали в виде 2,0%-ного раствора, то есть 2,0% твердых веществ, клея и разделяющего агента, и 98,0% воды. Композицию полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ добавляли дополнительно в клей А или клей В. На фиг. 1 «добавление 4% к композиции» означает клей А или клей В, и композиция состоит из 2,0% клея и разделяющего агента, клея А или клея В, и 0,08% композиции полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ. Установка снабжена крепирующим шабером, который позволяет измерять и регистрировать силу, которая используется для отделения листа от Янки барабана, и которая называется силой крепирования. Как указано ранее, процесс отделения листа от Янки барабана является разрушительным процессом. Структура крепа полученного листа зависит от количества энергии, использованной для отделения листа от сушильного Янки барабана, то есть крепированного листа, и от того, как эта энергия рассеивается. На фиг. 1 показано, что при повышении содержания композиции полиаминосиликона/блоксополимера полиаминосиликона/ПАВ сила крепирования снижается. Этот факт означает, что композиция изменяет разрушительный процесс, который происходит, когда лист отделяется от Янки барабана.
На фиг. 2 и 3 показаны графики с данными, полученными с использованием анализатора мягкости тиссью (с англ. Tissue Softness Analyzer (TSA)) от компании Emtec. Этот доступный для приобретения анализатор используется в производстве тиссью и полотенец для оценки мягкости санитарно-гигиенических изделий. Впервые он был разработан в 2004 году и поэтому потребовалось время, чтобы получить широкое признание в промышленности. Анализатор осуществляет три измерения на закрепленном листе тиссью или полотенца. Одно измерение это измерение отклонения, которое обозначено как «D». В случае «D» более высокие величины означают более высокое отклонение и более мягкий лист. Другие два измерения являются акустическими измерениями. Устройство типа лопастного колеса прижимается к поверхности закрепленного листа и вращается с высокой скоростью. При вибрации листа формируется звук, величину которого измеряют в интервале частот от 0 до 20000 Гц. Тиссью и полотенце имеют характерные пики вибрации при 750 Гц и чуть ниже 7000 Гц. Пик при 750 Гц назван «TS 750» и связан с типом тиснения поверхностных структур. Пик чуть ниже 7000 Гц назван «TS 7» и связан с изменениями масштаба структуры волокна и крепа на поверхности листа. В обоих случаях, как значений TS 750, так и значений TS 7, более низкое значение указывает на меньшую вибрацию и более мягкий лист. Все три измерения используются в запатентованном алгоритме для расчета значения ручного ощущения. Более высокая величина ручного ощущения указывает на более мягкий лист. Максимальная величина ручного ощущения равна 100. На фиг. 2 показаны измерения TS 7 для клея А и клея В при их добавлении в композицию на уровне 2%. Результаты свидетельствуют о том, что для обоих составов наблюдается снижение величины TS 7, хотя каждый состав характеризуется различным снижением. Это означает, что состав композиции можно подбирать в зависимости от материалов, наносимых на Янки барабан. На фиг. 3 показаны рассчитанные измерения ручного ощущения. Результаты свидетельствуют о том, что применение настоящей композиции позволяет получить более мягкий лист.
Типичные варианты осуществления настоящего изобретения, объекты раскрытия включают, но не ограничиваясь только ими:
1. Композиция для повышения крепирования волокнистого полотна, включающая полиаминосиликон или полисилоксан, блоксополимер полиаминосиликона, ПАВ и необязательно одно или более крепирующих средств, где композицию наносят напрямую на сушильный Янки барабан и/или на волокнистое полотно до сушильного Янки барабана.
2. Композиция по объекту 1, где полиаминосиликон или полисилоксан является линейным или разветвленным.
3. Композиция по объекту 1 или 2, где композиция включает полиаминосиликон, блоксополимер полиаминосиликона и ПАВ.
n
4. Композиция по любому из объектов 1-3, где блоксополимер полиаминосиликона является негидролизуемым блоксополимером типа (АВ) или (АВ)A, включающим чередующиеся звенья полисилоксана и аминополиалкиленоксида.
a
2a
b
2
c
2
a
2a
b
a
2a
d
1
4
2
1
1
2
1
2
5. Композиция по объекту 4, где чередующиеся звенья полисилоксана и полиалкиленоксида характеризуются формулой Х(CHO)R[SiO(R)]Si(R)R(OCH)X] и [YO(CHO)Y], где R означает C-С алкил, R означает двухвалентный органический остаток, X и Y означают двухвалентные органические группы, выбранные из вторичного или третичного амина и эпоксида с открытым циклом, например, когда X означает эпоксид с открытым циклом, Y означает амин и наоборот, индекс a равен от 2 до 4, или от 2 до 3, в каждом случае b равен от 0 до 100, d равен от 0 до 100, (b+d) равно от 1 до 100, или от 10 до 50, и c равен от 1 до 500 или от 10 до 100.
6. Композиция по любому из объектов 1-5, где ПАВ выбирают из группы алкоксилированных спиртов.
7. Композиция по объекту 6, где алкоксилированные спирты выбирают из группы линейного этоксилированного спирта, разветвленного этоксилированного спирта, моно- или диэфиров жирной кислоты и полиэтиленгликоля, алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций.
8. Композиция по любому из объектов 1-7, где необязательно одно или более крепирующих средств выбирают из группы дополнительных ПАВ, клеев, разделяющих агентов, модифицирующих агентов, пластификаторов и их комбинаций.
9. Композиция по п. 8, где дополнительное (дополнительные) ПАВ выбирают из группы гидрофобных материалов, неионных ПАВ, анионных ПАВ и их смесей.
10. Композиция по п. 9, где гидрофобные материалы выбирают из группы минерального масла, растительного масла, сложных эфиров жирных кислот, природного или синтетического углеводорода, природного или синтетического воска, карнаубского воска, гидролизованного АКД (алкилкетен димер), гомополимеров полиэтилена, гомополимеров полипропилена, сополимеров этилена и акриловой кислоты, сополимеров этилена и малеинового ангидрида, сополимеров пропилена и малеинового ангидрида, гомополимеров полиэтилена, гомополимеров окисленного полипропилена, гомополимеров окисленного полиэтилена.
11. Композиция по п. 9, где неионное ПАВ выбирают из группы линейного алкоксилированного спирта, разветвленного этоксилированного спирта, сложного моно- или диэфира полиэтиленгликоля и жирной кислоты, простого алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций.
12. Композиция по п. 9, где анионное ПАВ выбирают из группы диоктилсульфосукцината натрия, додецилбензолсульфоната натрия, лаурилсульфата натрия и их комбинаций.
13. Композиция по п. 8, где клеи выбирают из группы термоотверждающейся смолы, не-термоотверждающейся смолы, полиамидной смолы, полиаминоамидной смолы, поливиниламина, смолы на основе глиоксалатного полиакриламида, пленко-образующего полукристаллического полимера, гемицеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, неорганического сшивающего агента и их комбинаций.
14. Способ повышения крепирования волокнистого полотна, включающий: нанесение композиции, включающей полиаминосиликон, блоксополимер полиаминосиликона и ПАВ, или полисилоксан, блоксополимер полиаминосиликона и ПАВ, и необязательно одно или более крепирующих средств, напрямую на сушильный Янки барабан и/или на влажное волокнистое полотно до сушильного Янки барабана.
15. Способ по объекту 14, где полиаминосиликон или полисилоксан является линейным или разветвленным.
16. Способ по объекту 14 или 15, где композиция включает полиаминосиликон, блоксополимер полиаминосиликона и ПАВ.
n
17. Способ по любому из объектов 14-16, где блоксополимер полиаминосиликона является негидролизуемым блоксополимером типа (АВ) или (АВ)A, включающим чередующиеся звенья полисилоксана и аминополиалкиленоксида.
a
2a
b
2
c
2
a
2a
b
a
2a
d
1
4
2
1
1
2
1
2
18. Способ по любому из объектов 14-17, где чередующиеся звенья полисилоксана и полиалкиленоксида характеризуются формулой Х(CHO)R[SiO(R)]Si(R)R(OCH)X] и [YO(CHO)Y], где R означает C-С алкил, R означает двухвалентный органический остаток, X и Y означают двухвалентные органические группы, выбранные из вторичного или третичного амина и эпоксида с открытым циклом, например, когда X означает эпоксид с открытым циклом, Y означает амин и наоборот, индекс а равен от 2 до 4, или от 2 до 3, в каждом случае b равен от 0 до 100, d равен от 0 до 100, (b+d) равно от 1 до 100, или от 10 до 50, и с равен от 1 до 500 или от 10 до 100.
19. Способ по любому из объектов 14-18, где ПАВ выбирают из группы алкоксилированных спиртов.
20. Способ по объекту 19, где алкоксилированные спирты выбирают из группы линейного этоксилированного спирта, разветвленного этоксилированного спирта, моно- или диэфиров жирной кислоты и полиэтиленгликоля, алкилового эфира полиэтиленгликоля и их комбинаций.
21. Способ по любому из объектов 14-20, где ПАВ представляет собой алкоксилат тридецилового спирта.
22. Способ по любому из объектов 14-21, где композицию, включающую полиаминосиликон или полисилоксан, блоксополимер полиаминосиликона и ПАВ, наносят на поверхность влажного волокнистого полотна и/или сушильного Янки цилиндра перед необязательным одним или более крепирующих средств, наносят одновременно с необязательным одним или более крепирующих средств, наносят после необязательного одного или более крепирующих средств или наносят в любой их комбинации.
23. Способ по любому из объектов 14-22, где композицию, включающую полиаминосиликон, блоксополимер силикона, ПАВ и необязательно одно или более крепирующих средств, формируют в смеси перед нанесением на влажное волокнистое полотно и/или на сушильный Янки барабан.
24. Способ по любому из объектов 14-23, где одно или более необязательных крепирующих средств выбирают из группы дополнительных ПАВ, клеев, разделяющих агентов, модифицирующих агентов, пластификаторов и их комбинаций.
25. Способ по объекту 24, где дополнительное (дополнительные) ПАВ выбирают из группы диоктилсульфосукцината натрия, додецилбензолсульфоната натрия, лаурилсульфата натрия и их комбинаций.
26. Способ по любому из объектов 14-25, где клеи выбирают из группы термоотверждающейся смолы, нетермоотверждающейся смолы, полиамидной смолы, полиаминоамидной смолы, поливиниламина, смолы на основе глиоксалатного полиакриламида, пленкообразующего полукристаллического полимера, гемицеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, неорганического сшивающего агента и их комбинаций.
27. Способ по любому из объектов 14-26, где композицию, включающую полиаминосиликон или полисилоксан, блоксополимер силикона, ПАВ и необязательно одно или более крепирующих средств, перемешивают перед нанесением на поверхность сушильного Янки барабана и/или влажное волокнистое полотно до сушильного Янки барабана.
28. Способ по любому из объектов 14-26, где полиаминосиликон/блоксополимер силикона и необязательно одно или более крепирующих средств сначала наносят на влажное волокнистое полотно, и где композицию переносят на поверхность сушильного Янки барабана при прессовании влажного волокнистого полотна к поверхности сушильного Янки барабана.
29. Бумага, изготовленная способом по объекту 14.
Хотя варианты осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы в виде различных примеров и эти варианты достаточно подробно описаны, заявитель не намерен ограничивать или каким-либо образом ограничивать объем прилагаемой формулы изобретения такими деталями. Дополнительные преимущества и модификации представляются очевидными для специалиста в данной области техники. Следовательно, в более широком объеме описание не следует ограничивать конкретными деталями, типичными способами и иллюстративными примерами, представленными и описанными в данном контексте. Соответственно возможны отклонения от указанных деталей, не выходя за пределы сущности или объема общей изобретательской концепции заявителей.