Безгильзовый рулон абсорбирующего листа и способ его изготовления
Настоящее изобретение относится к безгильзовому рулону абсорбирующего листового изделия, способу его изготовления и применению безгильзового рулона в качестве туалетной бумаги, бытового полотенца, полотенца для рук, кухонного полотенца, бумаги для вытирания, косметической салфетки для лица, носового платка или гигиенической салфетки. Безгильзовый рулон абсорбирующего листового изделия сформирован из спирально намотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец. Полотно абсорбирующего материала намотано таким образом, чтобы создавать осевой полый проем, размещенный в центре относительно безгильзового рулона и проходящий от одного края до другого края безгильзового рулона, и таким образом, что первый конец размещен на наружной стороне рулона, а второй конец размещен у осевого полого проема и составляет не более 40% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала. Второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала включает покровную композицию, содержащую неионный простой эфир целлюлозы. Технический результат – создание безгильзового рулона абсорбирующего изделия, объединяющего превосходную жесткость и устойчивость к сплющиванию с надлежащим расслаивающим усилием, достаточные гибкость и эластичность, превосходную разлагаемость в воде и возможность использования по всей длине. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 11 пр., 2 табл., 7 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к безгильзовому рулону абсорбирующего листа в качестве такого изделия, как гигиенические салфетки, туалетная бумага, полотенца, и т.д. В одном аспекте настоящего изобретения безгильзовый рулон сформирован в сжатой форме. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления безгильзового рулона.
Уровень техники
Изделия из абсорбирующего листа в рулонной форме находят широкое применение в современном обществе. Рулоны туалетной бумаги, полотенец, таких как бытовые (кухонные) полотенца или полотенца для рук, и т.д., представляют собой постоянно востребованные изделия в торговле.
Рулонные изделия из абсорбирующего листа для домашнего использования (например, туалетная бумага) обычно состоят из непрерывного полотна абсорбирующего листового материала, которое спирально намотано вокруг предварительно изготовленной гильзы, выполненной из жесткого материала, такого как картон или склеенная бумага. Гильза образует осевой полый проем, который позиционирован в центре относительно рулона и является проходящим от одного края рулона до другого края. Осевой полый проем позволяет пользователю легко разместить рулон на валу держателя рулона. Однако гильза является дорогостоящей, требует места для хранения и дополнительной ручной обработки. Кроме того, гильза остается после использования изделия из абсорбирующего листа, тем самым увеличивая риск засорения канализационных систем.
Для разрешения этих проблем были разработаны «безгильзовые» рулоны и рулоны с водорастворимыми гильзами. К наиболее важным свойствам этих изделий относятся их устойчивость к сплющиванию и их гибкость/упругость.
«Сплющивание», как применяемое здесь, подразумевает явление, происходящее, когда первые внутренние витки рулона (то есть, витки, образующие осевой полый проем при начале наматывания) изделия из абсорбирующего листа не могут стабильно удерживаться так, чтобы осевой полый проем был четко определенным. Как правило, безгильзовые рулоны связаны с возрастающим риском «сплющивания». Сплющивание обычно происходит в процессе изготовления безгильзовых рулонов, когда временную гильзу извлекают после завершения намотки, или во время хранения и перевозки готового изделия. Вследствие сплющивания становится затруднительным размещение рулона на валу держателя рулона. Кроме того, сплющивание обычно создает у потребителей ощущение сниженного качества.
«Гибкий» рулон обеспечивает то преимущество, что он может быть сформирован в сжатой форме, которая требует меньшего пространства во время хранения и транспортирования. В результате этого могут быть значительно сокращены расходы на хранение и транспортирование. Рулон может быть возвращен из его сжатой (овальной) формы к несжатой (цилиндрической) форме приложением давления вдоль длинного диаметра сжатой (овальной) формы, то есть, перпендикулярно оси рулона.
Однако абсорбирующее листовое изделие, составляющее первые внутренние витки рулона, должно стабильно сохраняться, когда рулон возвращается из сжатой формы в несжатую форму. То есть, осевой полый проем должен самостоятельно открываться и быть четко определенным, когда рулон возвращается к цилиндрической форме. Рулон тем самым должен проявлять существенную гибкость и определенный уровень эластичности, чем подразумевается, что рулон может быть возвращен в свою цилиндрическую форму, в то же время вновь открывая осевой полый проем четко определенным образом. Для этого требуется, чтобы первые внутренние витки вновь и стабильно сохраняли осевой полый проем. В результате этого не должно быть существенной видимой разницы во внешнем виде между рулоном, вернувшимся из сжатой формы в несжатую форму, и рулоном, который не был подвергнут сжатию.
Кроме того, рулон может быть подвергнут воздействию деформирующих сил во время изготовления, упаковки, хранения и транспортирования, например, радиальных сил, прилагаемых в разматывающем и/или отрезном устройстве, осевых нагрузок, возникающих во время упаковки, и/или когда упакованные рулонные изделия штабелируют на поддоны для хранения/отгрузки, и т.д. Вследствие воздействия деформирующих сил непрерывное полотно абсорбирующего материала может необратимо деформироваться, создавая тем самым у потребителей ощущение сниженного качества. Поэтому рулон также должен проявлять определенный уровень осевой и радиальной жесткости (иногда также называемой «ригидностью»), чем подразумевается, что рулон с меньшей вероятностью подвержен деформированию и/или повреждению во время изготовления, упаковки и т.д.
В прототипе описаны способы создания гибких рулонов из абсорбирующего листового изделия, которые могут быть сформированы в сжатой форме.
Патентный документ WO 2009/027874 A1 раскрывает рулон, включающий полотно нетканого материала, которое спирально намотано вокруг гибкой гильзы. Гибкая гильза состоит из полимерного листа из синтетических полимеров, который присоединен к внутреннему слою полотна нетканого материала посредством соединительного средства, такого как клей, термосвязывание, и т.д. Гибкая гильза отличается более высокой прочностью на растяжение в машинном направлении, чем у полотна нетканого материала. В результате этого рулон проявляет гибкость для целей упаковки и хранения.
Однако полимерный лист из синтетических полимеров изготавливается заранее, хранится и обрабатывается вручную. Кроме того, в рамках промышленного производства непрерывное полотно абсорбирующего материала передвигается со скоростью около 10 м/сек. Это делает технически затруднительным операции введения и присоединения полимерного листа к внутреннему слою нетканого материала при скоростях передвижения, необходимых для промышленного изготовления.
Патентный документ WO 95/13183 A1 раскрывает рулон удлиненного материала, имеющий гильзу в центре рулона. Гильза по существу включает несколько витков удлиненного материала, которые скреплены друг с другом посредством связующего материала, такого как латекс, крахмал, поливиниловый спирт, и т.д. Патентный документ WO 95/13183 A1 также раскрывает способ получения такого рулона в сжатой форме. Более конкретно, патентный документ WO 95/13183 A1 описывает, что раствор связующего материала напыляют или наносят в виде покрытия на первые витки обычной намотки. После завершения намотки и снятия с намоточного вала рулон немедленно сжимают до эллиптической или овальной формы в сечении. Документ описывает, что рулон может быть выведен из сжатой формы приложением давления к «более коротким» сторонам эллипса.
Однако связующий материал, как описанный в патентном документе WO 95/13183 A1 (например, латекс, крахмал, поливиниловый спирт, и т.д.), создает жесткую гильзу, которая включает несколько витков склеенного удлиненного материала. Поэтому полученная гильза не имеет гибкости и проявляет низкую упругость. В результате этого, после того, как рулон был сжат, трудно опять открыть его осевой полый проем таким образом, который приводит к четко определенному осевому полому проему.
Кроме того, первые внутренние витки удлиненного материала (то есть, витки удлиненного материала, образующие гильзу), удерживаются склеенными друг с другом посредством связующего материала. Расслаивающее усилие, требуемое для отделения первых внутренних витков, как правило, является более высоким, чем прочность на разрыв удлиненного абсорбирующего материала. Поэтому затруднительно отделять первые внутренние витки, не разрывая удлиненный материал, на который нанесен связующий материал. В результате этого невозможно использовать удлиненный абсорбирующий материал по всей его длине, то есть, до последнего листа.
Патентный документ WO 2011/126707 А2 раскрывает водный адгезив для бумаги в рулонной форме, включающий (А) сахарид, (В) модификатор вязкости, и (С) гликоль и/или трехатомный спирт. Адгезив, как указывается в патентном документе WO 2011/126707 А2, проявляет хорошую начальную клейкость, пока он является влажным, и хорошую способность к отслаиванию, когда высыхает. Однако бумага, на которую нанесен клей, проявляет некоторую жесткость. В результате этого бумажное изделие в рулонной форме не имеет гибкости, и после того, как рулон был сжат, затруднительно вновь открыть осевой полый проем таким образом, чтобы обеспечить четко определенный осевой полый проем.
Желательным является создание безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия, который объединяет превосходную жесткость (и тем самым также устойчивость к сплющиванию) с надлежащим расслаивающим усилием, но также является достаточно гибким и эластиным.
Также желательным является создание рулона абсорбирующего листового изделия, который может быть использован по существу по всей его длине (то есть, по существу вплоть до последнего листа) и предотвращает засорение канализационных систем (время разложения).
Также желательным является создание безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия в сжатой форме, в которой, после того, как рулон был сжат, осевой полый проем может быть по существу вновь открыт путем, приводящим к четко определенному осевому полому проему.
Также желательно создание способа изготовления такого безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к безгильзовому рулону абсорбирующего листового изделия, такого как гигиенические салфетки, туалетная бумага, полотенца, и т.д., сформированному из непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, причем непрерывное полотно абсорбирующего материала намотано так, чтобы создавать осевой полый проем, размещенный в центре относительно безгильзового рулона и проходящий от одного края до другого края безгильзового рулона, и так, что первый конец размещается на наружной стороне рулона, и второй конец размещается у осевого полого проема;
причем второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала включает покровную композицию, содержащую неионный простой эфир целлюлозы.
Настоящее изобретение также относится к такому безгильзовому рулону, который сформирован в сжатой форме.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия, включающему стадии:
- передвижения непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, которое предпочтительно составлено 1 слоем санитарно-гигиенической бумаги, или от 2 до 6, в частности, от 2 до 5 наложенными друг на друга слоями санитарно-гигиенической бумаги;
- нанесения покровной композиции, содержащей неионный простой эфир целлюлозы, на второй конец;
- спиральной намотки непрерывного полотна абсорбирующего материала так, чтобы сформировать длинный рулон (лог) полотна абсорбирующего материала, причем полотно абсорбирующего материала наматывается так, чтобы определять осевой полый проем, позиционированный в центре относительно лога и проходящий от одного края лога до другого края лога, и так, что первый конец находится на наружной стороне лога, и второй конец находится у осевого полого проема;
- разрезания лога на многочисленные безгильзовые рулоны;
- необязательно, подвергания безгильзового рулона сжатию по направлению перпендикулярно осевому полому проему для получения безгильзового рулона в сжатой форме.
В одном аспекте настоящего изобретения неионный простой эфир целлюлозы имеет среднечисленную молекулярную массу от 1000 до 1000000, предпочтительно от 2000 до 500000, более предпочтительно от 3000 до 200000, более предпочтительно от 5000 до 100000.
В еще одном аспекте настоящего изобретения, неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир алкилцеллюлозы, такой как метилцеллюлоза или этилцеллюлоза. В еще одном аспекте настоящего изобретения, неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы, такой как гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза.
Безгильзовый рулон абсорбирующего листового изделия согласно настоящему изобретению отличается превосходной жесткостью и устойчивостью к сплющиванию, в то же время будучи также достаточно гибким и эластичным. Более того, безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению также проявляет превосходную разлагаемость в воде и может быть использован по всей его длине.
Настоящее изобретение включает следующие варианты осуществления («пункты»):
1. Безгильзовый рулон абсорбирующего листового изделия, сформированный из спирально намотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, причем непрерывное полотно абсорбирующего материала намотано так, чтобы создавать осевой полый проем, размещенный в центре относительно безгильзового рулона и проходящий от одного края до другого края безгильзового рулона, и так, что первый конец размещается на наружной стороне рулона, и второй конец размещается у осевого полого проема;
причем второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала включает покровную композицию, содержащую неионный простой эфир целлюлозы.
2. Безгильзовый рулон согласно пункту 1, причем безгильзовый рулон получают нанесением покровной композиции на второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала.
3. Безгильзовый рулон согласно пункту 1 или 2, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет среднечисленную молекулярную массу от 1000 до 1000000, предпочтительно от 2000 до 500000, более предпочтительно от 3000 до 200000, более предпочтительно от 5000 до 100000.
4. Безгильзовый рулон согласно пункту 1 или 2, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет средневязкостную молекулярную массу от 5000 до 2000000, предпочтительно от 10000 до 1500000, более предпочтительно от 30000 до 1000000.
5. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-4, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет растворимость в воде при 25°С по меньшей мере 40 г/л.
6. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир алкилцеллюлозы, такой как метилцеллюлоза или этилцеллюлоза.
7. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы, такой как гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза.
8. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой комбинацию простого эфира алкилцеллюлозы и простого эфира гидроксиалкилцеллюлозы.
9. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-8, в котором покровная композиция включает:
(а) по меньшей мере 50 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 65 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% неионного простого эфира целлюлозы;
(b) не более 50 вес.%, предпочтительно не более 35 вес.%, более предпочтительно не более 20 вес.% дополнительных добавок, таких как пластификаторы, упрочняющие агенты, отдушки и красители;
в каждом случае в расчете на общее содержание твердых веществ в покровной композиции.
10. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-9, в котором покровная композиция наносится в виде водного раствора, причем водный раствор предпочтительно содержит неионный простой эфир целлюлозы в количестве по меньшей мере 0,1 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 вес.%, в расчете на общий вес водного раствора.
11. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-10, в котором покровная композиция не содержит простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами, и/или не содержит иные сахариды, нежели неионный простой эфир целлюлозы.
12. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-11, в котором осевой полый проем имеет окружную периферию, и покровную композицию наносят по окружности, и предпочтительно наносят ее так, что полученное покрытие занимает по меньшей мере 50% второго конца, предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 95% второго конца.
13. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-12, в котором покровную композицию наносят непрерывно в машинном и осевом направлении, или периодически в машинном и/или осевом направлении.
14. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-13, в котором второй конец состоит по меньшей мере из одного витка, предпочтительно по меньшей мере из двух витков, предпочтительно по меньшей мере из трех витков, например, от 3 до 50 витков, например, от 3 до 30 витков или от 4 до 40 витков, предпочтительно от 3 до 30 витков, причем виток образован одним оборотом спирально намотанного непрерывного полотна вокруг осевого полого проема.
15. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-13, в котором второй конец занимает по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 15% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала в машинном направлении.
16. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-15, в котором количество неионного простого эфира целлюлозы составляет от 0,001 до 20 г/рулон, предпочтительно от 0,005 до 10 г/рулон, более предпочтительно от 0,005 до 5 г/рулон, в частности, от 0,01 до 2 г/рулон.
17. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-16, в котором полотно абсорбирующего материала состоит из 1 слоя санитарно-гигиенической бумаги, или от 2 до 6, в частности, от 2 до 5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги.
18. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-17, находящийся в сжатой форме.
19. Безгильзовый рулон согласно любому из пунктов 1-18, который представляет собой абсорбирующее изделие, выбранное из группы, состоящей из гигиенических салфеток, полотенец, таких как бытовые полотенца, кухонные полотенца или полотенца для рук, туалетных бумаг, бумаг для вытирания, носовых платков, и косметических салфеток для лица, причем это абсорбирующее изделие предпочтительно представляет собой туалетную бумагу.
20. Способ изготовления для получения безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия, включающий:
- передвижение непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, которое предпочтительно составлено 1 слоем санитарно-гигиенической бумаги, или от 2 до 6, в частности, от 2 до 5 наложенными друг на друга слоями санитарно-гигиенической бумаги;
- необязательно прорезание непрерывного полотна абсорбирующего материала по существу поперечно машинному направлению для получения одиночных, но сцепленных листов;
- нанесение покровной композиции, как определенной в любом из пунктов 1-16, на непрерывное полотно;
- спиральную намотку непрерывного полотна абсорбирующего материала так, чтобы сформировать лог полотна абсорбирующего материала, причем полотно абсорбирующего материала наматывается так, чтобы определять осевой полый проем, позиционированный в центре относительно лога и проходящий от одного края лога до другого края лога, и так, что первый конец находится на наружной стороне лога, и второй конец находится у осевого полого проема; и
- разрезание лога на многочисленные безгильзовые рулоны.
21. Способ изготовления согласно пункту 20, дополнительно включающий:
- подвергание безгильзового рулона сжатию по направлению перпендикулярно осевому полому проему для получения безгильзового рулона в сжатой форме.
22. Применение безгильзового рулона согласно любому из пунктов 1-19 в качестве туалетной бумаги, бытового полотенца, кухонного полотенца, полотенца для рук, бумаги для вытирания, косметической салфетки для лица, носового платка или гигиенической салфетки.
Там, где настоящее описание ссылается на «предпочтительные» варианты осуществления/признаки, комбинации этих «предпочтительных» вариантов осуществления/признаков также должны считаться как раскрытые, насколько эта комбинация «предпочтительных» вариантов осуществления/признаков является технически значимой.
Выше и ниже, в настоящем описании изобретения и в пунктах формулы изобретения, применение термина «включающий» должно пониматься как раскрытие, как более ограниченный вариант осуществления, а также как термин «состоящий из», насколько это является технически значимым.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематическое изображение, показывающее перспективный вид безгильзового рулона согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - схематическое изображение, показывающее вид сбоку безгильзового рулона согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Второй конец, как представленный в Фиг. 2, имеет три витка.
Фиг. 3 - схематическое изображение второго конца ненамотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Серая штриховка в Фиг. 3 представляет покровную композицию, которая непрерывно нанесена на второй конец.
Фиг. 4а и 4b - схематические изображения второго конца ненамотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Серая штриховка в Фиг. 4а и 4b представляет покровную композицию, которая периодически нанесена на второй конец, в виде полос и точек, соответственно.
Фиг. 1-4b представляют обзор терминологии, используемой в отношении безгильзового рулона согласно настоящему изобретению. На Фиг. 1-4b представлены следующие ссылочные позиции:
(1) безгильзовый рулон
(2) спиральное намотанное непрерывное полотно абсорбирующего материала
(3) осевой полый проем
(4) край
(5) первый конец
(6) второй конец
(7) покровная композиция
(8) линия перфорации
Фиг. 5 - схематическое изображение, показывающее вид в разрезе бумагообрабатывающей машины (9), иллюстрирующий изготовление безгильзовых рулонов согласно одному варианту осуществления изобретения. Фиг. 5 показывает нанесение покровной композиции на непрерывное полотно абсорбирующего материала напылением.
Фиг. 6 - схематическое изображение, показывающее вид в разрезе бумагообрабатывающей машины (9), иллюстрирующий изготовление безгильзовых рулонов согласно одному варианту осуществления изобретения. Фиг. 6 показывает нанесение покровной композиции на непрерывное полотно абсорбирующего материала с использованием валика для нанесения покрытий.
Фиг. 7а, 7b и 7с - схематические изображения устройства (динамометра) (39) и комплекта валов (40)-(43), пригодных для измерения межлистовой адгезии (расслаивающего усилия) в рулоне (44) санитарно-гигиенической бумаги согласно настоящему изобретению. Размеры в Фиг. 7а-7с приведены в мм.
Подробное описание настоящего изобретения
1. Безгильзовый рулон
Безгильзовый рулон абсорбирующего листового изделия согласно настоящему изобретению выполнен из спирально намотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец.
Непрерывное полотно абсорбирующего материала предпочтительно выполнено из базовой санитарно-гигиенической бумаги, которая может быть получена способами изготовления Conventional Wet Press (стандартного увлажнения под давлением) или Through Air Drying (TAD) (сквозной сушки горячим воздухом), или другими способами изготовления. Под «базовой (сырьевой) санитарно-гигиенической бумагой» («полотном санитарно-гигиенической бумаги») авторы настоящего изобретения понимают однослойную базовую тонкую бумагу, как полученную из машины для получения санитарно-гигиенических бумаг. Базовая санитарно-гигиеническая бумага имеет низкий базовый удельный вес, в диапазоне от 8 до 60 г/м2, предпочтительно от 10 до 30 г/м2.
Термин «слой», как применяемый здесь, подразумевает один или многие слои санитарно-гигиенической бумаги в конечном изделии из санитарно-гигиенической бумаги (например, туалетной бумаги), когда оно/они получены после обработки («переработки») одного или многих полотен базовой санитарно-гигиенической бумаги.
С учетом основополагающей совместимости способов получения (мокрого формования), изготовление «санитарно-гигиенической бумаги» считается относящимся к технологиям бумажного производства. Изготовление санитарно-гигиенической бумаги отличается от изготовления бумаги исключительно низким базовым удельным весом ее и гораздо более высоким показателем поглощения энергии при растяжении.
Показатель поглощения энергии при растяжении выводится из поглощения энергии при растяжении, в котором поглощение энергии при растяжении соотносится с объемом испытательного образца перед обследованием (величинами длины, ширины, толщины образца между зажимами перед приложением растягивающей нагрузки). Бумага и санитарно-гигиеническая бумага также различаются, как правило, в отношении модуля упругости, который характеризует деформационно-прочностные свойства этих планарных изделий как параметры материала.
Высокий показатель поглощения энергии при растяжении санитарно-гигиенической бумаги обусловливается наружным или внутренним крепированием. Первое получается сжатием бумажного полотна, налипшего на сухой цилиндр, в результате действия крепирующего шабера, или в последнем примере в результате разницы в скорости между двумя сетками («тканями»). Это вызывает внутренние разрушения пластически деформируемого все еще влажного бумажного полотна вследствие сжимающих и сдвиговых усилий, тем самым делая его более растяжимым под нагрузкой, чем некрепированная бумага. Высокий показатель поглощения энергии при растяжении также может достигаться приданием санитарно-гигиенической бумаге трехмерной (3D) структуры с помощью самих проволочных сеток. Большинство функциональных свойств, типичных для санитарно-гигиенической бумаги и изделий из санитарно-гигиенической бумаги, обусловливаются высоким показателем поглощения энергии при растяжении (смотри стандарты DIN EN 12625-4 и DIN EN 12625-5).
Типичные свойства санитарно-гигиенической бумаги включают способность легко поглощать энергию растягивающих напряжений, ее драпируемость, хорошую гибкость подобно текстильному материалу, такие свойства, которые часто называются объемной мягкостью, высокой поверхностной мягкостью, высоким удельным объемом с ощутимой толщиной, а также высокой способностью поглощать жидкости, и, в зависимости от варианта применения, надлежащей прочностью во влажном и сухом состоянии, а также интересным визуальным внешним видом наружной поверхности изделия. Эти свойства позволяют использовать санитарно-гигиеническую бумагу, например, как тряпки для вытирания (например, бытовые полотенца), изделия санитарно-гигиенического назначения (например, в качестве туалетной бумаги, полотенец для рук) и салфеток (например, косметических салфеток, носовых платков).
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, непрерывное полотно абсорбирующего материала предпочтительно состоит из 1 слоя санитарно-гигиенической бумаги, или от 2 до 5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги.
Санитарно-гигиеническая бумага может быть получена из волокон для изготовления бумаги согласно «Стандартным способам», таким как для изготовления «Dry Crepe Tissue» («Санитарно-гигиеническая бумага сухого крепирования») или «Wet Crepe Tissue» («Санитарно-гигиеническая бумага мокрого крепирования»), или «Processes for Structured Tissue» («Способы структурирования санитарно-гигиенической бумаги»), такие как способ изготовления Through Air Drying (TAD) («Сквозная сушка горячим воздухом»), изготовления некрепированной санитарно-гигиенической бумаги сквозной сушкой горячим воздухом (UCTAD), или альтернативными способами изготовления, например, Advanced Tissue Molding System (ATMOS) («Усовершенствованная система формования санитарно-гигиенических бумаг») фирмы Voith, или Energy Efficient Technologically Advanced Drying eTAD («Энергосберегающая технологически усовершенствованная сушка eTAD») фирмы Georgia Pacific, или Structured Tissue Technology SST («Технология структурированной санитарно-гигиенической бумаги») фирмы Metso Paper. Также могут быть применены гибридные способы, такие как NTT (New textured Tissue («Новая текстурированная санитарно-гигиеническая бумага»)), которые представляют собой модификации традиционных способов.
Традиционный способ изготовления с сухим крепированием включает:
- спрессовывание и высушивание влажных бумажных волокон с образованием листа на нагретом цилиндре большого диаметра (также называемом Янки-цилиндром); и
- затем отделение и крепирование листа из высушенных бумажных волокон с помощью металлического шабера, сопряженного с указанным цилиндром поперек направления его вращения.
Операция крепирования создает волнообразные неровности в листе поперек направления его передвижения. Операция крепирования увеличивает толщину листа и придает эластичность и сообщает листу тактильные свойства (мягкости на ощупь).
Способ изготовления TAD включает:
- формование листа из влажных бумажных волокон на тканевой ленте; и
- затем высушивание листа, по меньшей мере частично, с помощью потока горячего воздуха, пропускаемого сквозь него.
Затем высушенный лист может быть крепирован.
Кроме того, в изготовлении полотна санитарно-гигиенической бумаги (применяемой в качестве предпочтительного варианта исполнения непрерывного полотна абсорбирующего материала) может быть применен способ, как описанный в патентном документе WO 2016/173641 A1 (название: «Санитарно-гигиеническая бумага, включающая целлюлозные волокна, происходящие из мискантуса, и способ ее изготовления», включенном здесь ссылкой). Более конкретно, приводится ссылка на описание согласно пункту 3 на страницах 22-27 этой заявки, и раскрытые в нем подробности TAD-способа (например, трехмерная (3D) форма полотна, проницаемый сушильный цилиндр, и т.д.). Описанные в этом фрагменте текста параметры также пригодны для применения в ATMOS-технологии.
Как только санитарно-гигиеническая бумага была изготовлена, отдельная технологическая операция, называемая операцией переработки, обычно применяется для формирования изделия из санитарно-гигиенической бумаги (то есть, бумажных полотенец, рулонов туалетной бумаги, санитарно-гигиенической бумаги для ванной, санитарно-гигиенической бумаги для вытирания, рулонов кухонной санитарно-гигиенической бумаги, носовых платков, и т.д.).
В одном дополнительном варианте исполнения непрерывного полотна абсорбирующего материала абсорбирующий материал представляет собой «нетканый материал». Термин «нетканый материал» является широко распространенным в технологии, и может быть дополнительно определен так, как описано в стандарте ISO 9092:2011, также для цели настоящего изобретения. Типичные способы изготовления нетканых материалов включают технологию воздушной укладки, технологию фильерного холстоформирования, технологию сухой укладки, и технологию мокрой укладки длинных волокон. Полотно нетканого материала, используемого согласно этому варианту исполнения, может быть однослойным или многослойным полотном.
Согласно одному предпочтительному аспекту этого варианта исполнения, полотно на основе абсорбирующего нетканого материала, используемое в безгильзовом рулоне согласно изобретению, включает целлюлозные волокна. В этом случае содержание целлюлозных волокон, в расчете на общий вес всех волокон, присутствующих в полотне нетканого материала, составляет по меньшей мере 20 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 50 вес.%, например, по меньшей мере 80 вес.%. Остальные волокна в этих случаях представляют собой нецеллюлозные волокна, такие как синтетические волокна.
Вышеуказанные волокна бумажной массы (которые также могут называться «целлюлозными волокнами») могут быть получены из первичного и/или вторичного целлюлозно-бумажного сырьевого материала. Целлюлозные волокна, которые могут быть использованы в изобретении, обычно содержат в качестве основного структурообразующего компонента долю длинноцепочечной волокнистой целлюлозы, которая присутствует в природных содержащих целлюлозу клетках, в частности, в клетках растений древесных пород. Волокна предпочтительно выделяются из растений древесных пород обработкой в стадиях варки для удаления или сокращения содержания лигнина и других экстрагируемых компонентов, и, необязательно, в стадиях отбеливания. Целлюлозные волокна также могут происходить из недревесных источников, таких как однолетние растения.
Подходящие целлюлозные волокна, которые могут быть использованы, могут быть регенерированного типа (например, Lyocell), хотя предпочтительно использование целлюлозы других типов. Применяемые целлюлозы могут представлять собой первичный волокнистый материал («первичные волокна») или вторичный волокнистый материал (повторно используемые целлюлозы). Целлюлоза может иметь происхождение из не содержащих лигнин или имеющих низкое содержание лигнина источников, таких как хлопковые очесы, трава эспарто (альфа), выжимки (например, солома хлебных злаков, рисовая солома, бамбук или конопля), волокна конопли, волокна травы мискантус, или лен (также называемые «недревесными волокнами» в описании и в пунктах формулы изобретения). Предпочтительно целлюлоза получается из лигноцеллюлозного материала, такого как мягкая древесина (которая обычно происходит из хвойных пород) или твердая древесина (обычно из лиственных деревьев).
Возможно применение «целлюлозы химической обработки» или «целлюлозы механической обработки», в связи с чем предпочтительно использование целлюлоз химической обработки.
«Целлюлозы химической обработки», как здесь используемые, согласно стандарту DIN 6730 представляют собой волокнистые материалы, полученные из растительных сырьевых материалов, из которых большинство нецеллюлозных компонентов было удалено химической варкой без существенной механической дополнительной обработки. «Целлюлоза механической обработки», как применяемая здесь, представляет общий термин для волокнистого материала, изготовленного из древесины полностью или почти полностью механическими средствами, необязательно при повышенных температурах. Целлюлоза механической обработки может быть подразделена на чисто механические целлюлозы (измельченную древесную целлюлозу и очищенную механическую целлюлозу), а также механические целлюлозы, подвергнутые химической предварительной обработке, такие как химико-механическая целлюлоза (CMP), или химико-термомеханическая целлюлоза (CTMP).
В настоящем изобретении, со ссылкой на Фиг. 1 и 2, непрерывное полотно (2) абсорбирующего материала спирально намотано так, чтобы образовывать осевой полый проем (3), находящийся в центре относительно рулона (1), и который является проходящим от одного края (4) до другого края (4) рулона. Как используемый здесь, «осевой полый проем» означает трубчатое отверстие, которое является проходящим сквозь рулон вдоль его центральной оси. Осевой полый проем позволяет конечному пользователю устанавливать рулон на вал держателя рулона. Когда рулон размещается на валу держателя рулона, абсорбирующий материал дозируется с первого конца (находящегося снаружи рулона), в то время как рулон может свободно вращаться вокруг его центральной оси. Осевой полый проем имеет диаметр от 10 мм до 70 мм, предпочтительно от 20 мм до 50 мм.
В настоящем изобретении осевой полый проем (3) является проходящим от одного края (4) до другого края (4) безгильзового рулона. Безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению имеет окружную поверхность цилиндрической формы и противолежащие плоские концы (то есть, края), которые формируются, когда рулонный лог разрезают на многочисленные рулоны в конце процесса намотки. Как используемый здесь, «край» означает плоский участок, который находится на одной стороне рулона перпендикулярно его центральной оси.
В настоящем изобретении непрерывное полотно (2) абсорбирующего материала имеет первый конец (5) и второй конец (6). Первый конец (5) находится на наружной стороне рулона, и второй конец (6) находится у осевого полого проема. Поэтому непрерывное полотно абсорбирующего материала состоит, в машинном направлении, из первого конца и второго конца, и срединного участка, находящегося между этими концами. Совокупные длины первого конца, второго конца и срединного участка определяют всю длину непрерывного полотна абсорбирующего материала, который образует один рулон. В безгильзовом рулоне согласно настоящему изобретению непрерывное полотно абсорбирующего материала включает покровную композицию, предусмотренную в этой заявке. Непрерывное полотно из ленты абсорбирующего материала предпочтительно получают нанесением покровной композиции на второй конец. Это приводит к непрерывному полотну из ленты абсорбирующего материала, в котором остальные участки, то есть, первый конец и срединный участок, предпочтительно по существу или полностью не содержат покровную композицию. Полученное непрерывное полотно из ленты абсорбирующего материала тем самым может отличаться от известных непрерывных полотен абсорбирующего материала, например, обработанной жидким косметическим средством туалетной бумаги, в которой одна и также покровная композиция (например, лосьон) нанесена на все непрерывное полотно.
Однако этим не исключается, что покровная композиция в смысле изобретения наносится на второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала, тогда как, в добавление к этому, лосьон (который обязательно отличается от покровной композиции) наносится на одну сторону всего непрерывного полотна абсорбирующего материала.
В дополнительных вариантах исполнения безгильзового рулона также используется концепция настоящего изобретения относительно непрерывного полотна абсорбирующего материала, полученного нанесением покровной композиции на его второй конец, согласно которой часть остальных участков, то есть, первого конца и срединного участка, предпочтительно менее 20%, более предпочтительно менее 10%, более предпочтительно менее 5% общей площади остальных участков, также содержит такую же покровную композицию, какая наносится на второй конец.
В одном варианте исполнения второй конец (6) состоит по меньшей мере из одного витка, предпочтительно по меньшей мере из двуз витков, более предпочтительно по меньшей мере трех витков, например, от трех до пятидесяти витков, например, от трех до тридцати витков, или от четырех до сорока витков, предпочтительно от трех до тридцати витков, или от десяти до сорока витков. Как используемый здесь, «виток» означает один оборот спирально намотанного непрерывного полотна вокруг осевого полого проема. Например, Фиг. 2 показывает три витка у второго конца (6) полотна.
В одном дополнительном варианте исполнения второй конец (6) составляет по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 15% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала в машинном направлении, м предпочтительно не более 40%, более предпочтительно не более 35% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала в машинном направлении.
В одном варианте исполнения безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению образован в сжатой форме. Как используемая здесь, «сжатая форма» означает форму, в которой поперечное сечение рулона имеет овальную форму. Когда рулон находится в сжатом состоянии, осевой полый проем принимает овальную форму узкой, обычно овальной щели, и в него уже больше нельзя вставить вал держателя рулона. В результате этого для рулона требуется меньше пространства, и могут быть сокращены затраты на хранение и перевозку. Безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению может быть возвращен из сжатой формы (овальной) к несжатой форме (цилиндрической) приложением давления вдоль более длинной стороны (диаметра) рулона с овальной формой, то есть, перпендикулярно оси рулона.
2. Покровная композиция
В настоящем изобретении покровную композицию, содержащую неионный простой эфир целлюлозы, наносят на второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала. Неионный простой эфир целлюлозы более подробно описывается ниже в разделе 2.1.
Покровная композиция может быть нанесена на непрерывное полотно абсорбирующего материала в виде водного раствора. Это значит, что к покровной композиции добавляют воду и используют в качестве растворителя для неионного простого эфира целлюлозы и дополнительных добавок, если они присутствуют. Водный раствор покровной композиции предпочтительно содержит неионный простой эфир целлюлозы в общем количестве по меньшей мере 0,1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 0,5 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 1 вес.%, в расчете на общий вес водного раствора. Также могут присутствовать дополнительные добавки, такие как пластификаторы, упрочняющие агенты, отдушки, красители, и т.д. В этом случае также могут быть использованы предпочтительные уровни содержания их, разъясненные выше в связи с компонентом (b), (но со ссылкой на общее содержание сухого вещества в водном растворе).
Вода предпочтительно присутствует в количестве, которое составляет более 50 вес.%, и более предпочтительно в количестве свыше 65 вес.%, более предпочтительно более 80 вес.%, в расчете на общий вес водного раствора.
Этот водный раствор покровной композиции может быть нанесен в том виде, как есть, предпочтительно при комнатной температуре, на второй конец, например, напылением, нанесением покрытия валиком, или любым другим известным в технологии пригодным способом нанесения. После нанесения водного раствора непрерывное полотно абсорбирующего материала может быть высушено, например, при длительном хранении в условиях окружающей среды, или другими известными в технологии способами.
В одном варианте исполнения покровная композиция, применимая в настоящем изобретении, включает:
(а) по меньшей мере 50 вес.% указанного неионного простого эфира целлюлозы, предпочтительно по меньшей мере 65 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 85 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 95 вес.%;
(b) не более 50 вес.%, предпочтительно не более 35 вес.%, предпочтительно не более 20 вес.%, более предпочтительно не более 15 вес.%, более предпочтительно не более 10 вес.%, более предпочтительно не более 5 вес.%, дополнительных добавок, таких как пластификаторы, упрочняющие агенты, отдушки, красители, и т.д.;
в каждом случае в расчете на общий вес (общее содержание твердых веществ) покровной композиции.
В одном дополнительном варианте исполнения покровная композиция состоит из этих ингредиентов в указанных количествах. В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения покровная композиция состоит из неионного простого эфира целлюлозы.
В одном предпочтительном варианте исполнения покровная композиция согласно настоящему изобретению не содержит простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами, и/или не содержит иные сахариды, нежели неионный простой эфир целлюлозы. Термин «сахарид» должен пониматься в щироком смысле и включает моносахариды, дисахариды, олигосахариды (по меньшей мере из 3 сахаридных структурных единиц) и полисахариды, такие как крахмал, а также полимеры на основе сахаридов, иные, нежели неионный простой эфир целлюлозы, например, карбоксиметилцеллюлоза (CMC).
В настоящем изобретении покровную композицию наносят по меньшей мере на одну из двух сторон непрерывного полотна, то есть, на верхнюю и/или нижнюю сторону непрерывного в продольном направлении полотна. Под «верхней» стороной авторы настоящего изобретения подразумевают сторону непрерывного полотна, которая обращена наружу относительно рулона, когда полотно спирально намотано. В одном предпочтительном варианте исполнения покровную композицию наносят на нижнюю сторону, то есть, на сторону, обращенную к осевому полому проему.
Покровную композицию предпочтительно наносят на непрерывное полотно перед тем, как его спирально наматывают для получения рулона. В результате намотки покровная композиция наносится по окружному направлению относительно осевого полого проема. В настоящем изобретении покровную композицию предпочтительно наносят на полотно так, что в отношении общей площади второго конца (то есть, площади, содержащей полученное покрытие), покрыты по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 75%, и в особенности по меньшей мере 95%.
Если покрытие наносится на второй конец полотна периодически в машинном и/или осевом направлении, например, относительно индивидуальных оборотов полотна вокруг осевого полого проема, то есть, если один или многие обороты не полностью покрыты, когда рассматриваются от краев рулона, то также предпочтительно, чтобы площадь, содержащая полученное покрытие, составляла по меньшей мере 50% всей покрытой площади, предпочтительно по меньшей мере 75%, и, в частности, по меньшей мере 95% всей площади второго конца.
В настоящем изобретении покровная композиция может быть нанесена на второй конец непрерывного полотна для создания сплошного или частичного покрытия. Как используемое здесь, «сплошное покрытие» означает покрытие, которое нанесено непрерывно в машинном и осевом (поперечном) направлении, то есть, второй конец полотна не включает никаких непокрытых участков (например, смотри Фиг. 3).
Как используемое здесь, «частичное покрытие» означает, что покровную композицию наносят на непрерывное полотно так, что оно частично покрывает поверхность полотна (то есть, его второй конец). Частичное покрытие образуется, например, если покрытие наносится на второй конец полотна периодически в машинном и/или осевом направлении. В отношении предварительно определенного рисунка покрытия конкретного ограничения нет. Частичное покрытие может образовывать связные (например, полосы, линии или волны) или раздельные отложения (например, точки, квадраты, круги, или любые другие геометрические формы).
В одном варианте исполнения частичного покрытия, покрытие наносят периодически в машинном и/или осевом направлении, например,
- непрерывно в машинном направлении, но периодически в осевом (поперечном) направлении, например, в форме одной или многих параллельных полос, пролегающих в машинном направлении (например, смотри Фиг. 4а),
- непрерывно в осевом (поперечном) направлении, но периодически в машинном направлении, например, в форме одной или многих параллельных полос, пролегающих в осевом направлении, то есть от одного края рулона до другого края,
- периодически в машинном и осевом (поперечном) направлении, например, в форме параллельных полос, пересекающих друг друга.
В одном варианте исполнения частичного покрытия, покрытие наносят периодически в форме точек, как показано в Фиг. 4b. Точки могут образовывать регулярный или нерегулярный рисунок, в результате, например, напыления или нанесения покрытия валиком.
В одном варианте исполнения покровную композицию наносят периодически так, что она покрывает по меньшей мере 35% поверхности второго конца, предпочтительно по меньшей мере 50% поверхности второго конца, и более предпочтительно по меньшей мере 75%, например, по меньшей мере 95% всей поверхности второго конца.
2.1. Неионный простой эфир целлюлозы
В вариантах осуществления настоящего изобретения покровная композиция включает неионный простой эфир целлюлозы для осуществления желательных технических эффектов.
В соответствии согласно настоящему изобретению, предпочтительно используемые простые эфиры целлюлозы могут быть описаны следующим образом. Простые эфиры целлюлозы представляют собой полимеры, образованные из целлюлозы, которые получаются замещением (полным или частичным) гидроксильных групп целлюлозы. Применение одного этерифицирующего реагента (алкилирующего реагента) в процессе замещения приводит к единственному простому эфиру целлюлозы, тогда как использование реагентов различных видов приводит к смешанным простым эфирам целлюлозы (смешанным простым эфирам). Уровень замещения описывается как степень замещения (DS), определяемая как среднее число гидроксильных групп, замещенных в расчете на элементарное звено ангидроглюкозы. Величина DS может варьировать между >0 и 3. Если применяется такой этерифицирующий (алкилирующий) реагент, как алкиленоксидный этерифицирующий реагент, то может образовываться новая гидроксильная группа, и может дополнительно реагировать с образованием олигомерных цепей. В этом случае степень замещения описывается как молярное замещение (MS), определяемое как среднее число молей этерифицирующего реагента на моль элементарного звена ангидроглюкозы.
Степень замещения (DS) и молярное замещение (MS) (ионных или неионных) простых эфиров целлюлозы могут быть определены известными в технологии методами, например, 13C-ЯМР-спектроскопией или методом газовой хроматографии по Цейзелю (Zeisel-GC), как описано авторами Hodges и др. в Anal. Chem., 1979, том 51 (№ 13), стр. 2172-2176.
Простые эфиры целлюлозы подразделяются на две категории, а именно, ионные простые эфиры целлюлозы и неионные простые эфиры целлюлозы. Простые эфиры целлюлозы ионного типа, например, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (CMC), содержат заместители, которые являются электрически заряженными, тогда как простые эфиры целлюлозы неионного типа, например, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, и т.д., содержат электрически нейтральные заместители. Простые эфиры целлюлозы, используемые в настоящем изобретении, относятся к неионному типу.
Без намерения вдаваться в любую теорию, представляется, что неионные простые эфиры целлюлозы обеспечивают тонко настраиваемую степень адгезии между покровной композицией и удлиненным абсорбирующим материалом. В результате этого могут быть достигнуты превосходные жесткость и устойчивость к сплющиванию, а также достаточные гибкость и эластичность. Кроме того, расслаивающее усилие может поддерживаться в приемлемом диапазоне, и тем самым удлиненный абсорбирующий материал может быть использован по всей его длине, то есть, вплоть до последнего листа. С другой стороны, ионные простые эфиры целлюлозы, такие как CMC, могут прочно прилипать к абсорбирующему материалу, если они применяются в бóльших количествах, так что расслаивающее усилие, требуемое для отделения первых внутренних витков, может становиться более высоким, чем прочность на разрыв удлиненного абсорбирующего материала. В результате этого может становиться затруднительным отделение первых внутренних витков без разрыва удлиненного абсорбирующего материала.
Как применяемый здесь, термин «неионный простой эфир целлюлозы» должен пониматься в широком смысле и включает все типы простых эфиров целлюлозы - например, простые эфиры алкилцеллюлозы, простые эфиры гидроксиалкилцеллюлозы, простые эфиры алкилгидроксиалкилцеллюлозы, и смешанные простые эфиры ее - при условии, что они являются неионными.
В одном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы имеет среднечисленную молекулярную массу от 1000 до 2000000, например, от 1000 до 1000000, предпочтительно от 2000 до 800000, например, от 2000 до 500000, более предпочтительно от 3000 до 200000, более предпочтительно от 5000 до 100000. Среднечисленная молекулярная масса неионного простого эфира целлюлозы, применяемого в настоящем изобретении, может быть определена известными в технологии способами, такими как гель-проникающая хроматография (GPC).
В одном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы имеет средневязкостную молекулярную массу от 5000 до 2000000, предпочтительно от 10000 до 1500000, более предпочтительно от 30000 до 1000000. Средневязкостная молекулярная масса неионного простого эфира целлюлозы, применяемого в настоящем изобретении, может быть определена известными в технологии способами, такими как вискозиметрия.
В одном дополнительном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир алкилцеллюлозы, такой как метилцеллюлоза или этилцеллюлоза. Как используемый здесь, «простой эфир алкилцеллюлозы» должен пониматься как (неионный) простой эфир целлюлозы, в котором некоторые из гидроксильных групп целлюлозы (по меньшей мере одна гидроксильная группа в одном индивидуальном элементарном звене ангидроглюкозы) замещены алкильной группой, то есть, линейной или разветвленной алкильной группой, имеющей от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, более предпочтительно от 1 до 6 атомов углерода, в частности, метильной группой, этильной группой или пропильной группой. Кроме того, выражение «простой эфир алкилцеллюлозы» в соответствии с настоящим изобретением подразумевает включение простых эфиров целлюлозы, такой как метилцеллюлоза или этилцеллюлоза, а также их смешанных простых эфиров, таких как гидроксиалкилметилцеллюлозы, например, гидроксиэтилметилцеллюлоза.
В одном предпочтительном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир алкилцеллюлозы, выбранной из метилцеллюлозы (MC), смешанные простые эфиры MC, такой как гидроксиэтилметилцеллюлоза (HEMC), гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) и гидроксибутилметилцеллюлоза (HBMC), этилцеллюлозы (EC), смешанные простые эфиры EC, такой как гидроксиэтилэтилцеллюлоза (HEEC), гидроксипропилэтилцеллюлоза (HPEC) и гидроксибутилэтилцеллюлоза (HBEC). Простой эфир целлюлозы предпочтительно представляет собой MC, EC, или HPMC, более предпочтительно MC или EC.
MC, как предпочтительно используемая здесь, может иметь DS от 1,4 до 2,4, предпочтительно от 1,6 до 2,0. HEMC, как предпочтительно используемая здесь, может иметь (метил) DS от 1,3 до 2,2, и (гидроксиалкил) MS от 0,06 до 0,5. HPMC, как предпочтительно используемая здесь, может иметь DS от 1,1 до 2,0, и MS от 0,1 до 1,0. HBMC, как предпочтительно используемая здесь, типично имеет DS свыше 1,9 и не более 2,4, и MS свыше 0,04 и не более 0,6. EC, как предпочтительно используемая здесь, может иметь (этил) DS от 1,0 до 2,5, предпочтительно DS от 1,1 до 1,5.
В еще одном предпочтительном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы, такой как гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза. Как используемый здесь, «простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы» означает (неионный) простой эфир целлюлозы, в котором некоторые из гидроксильных групп целлюлозы замещены гидроксиалкильной группой, например, линейной или разветвленной гидроксиалкильной группой, имеющей от 1 до 20 атомов углерода, предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода, более предпочтительно от 1 до 6 атомов углерода, такой как (2-гидрокси)пропильная группа или гидроксиэтильная группа.
В одном предпочтительном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы, выбранной из гидроксиэтилцеллюлозы (HEC), гидроксипропилцеллюлозы (HPC) и гидроксибутилцеллюлозы (HBC). Простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы предпочтительно представляет собой HEC или HPC, более предпочтительно HPC. HEC, как используемая здесь, может иметь MS от 0,1 до 3,6, предпочтительно от 1,5 до 3,5. HPC, как используемая здесь, может иметь MS от 1,0 до 3,8, предпочтительно от 2,0 до 3,6.
Определение «неионный простой эфир целлюлозы», как применяемое здесь, также включает смесь (комбинацию) по меньшей мере двух, например, 2, 3 или 4, различных неионных простых эфиров целлюлозы, в частности, смесь простого эфира алкилцеллюлозы и простого эфира гидроксиалкилцеллюлозы, такую как смесь MC и HPC.
В одном предпочтительном варианте исполнения неионный простой эфир целлюлозы проявляет растворимость в воде при 25°С по меньшей мере 40 г/л, предпочтительно 200 г/л, в частности, 500 г/л. Растворимость неионного простого эфира целлюлозы в воде обеспечивает то, что абсорбирующее листовое изделие согласно настоящему изобретению (в частности, туалетная бумага, и т.д.) имеет хорошую пригодность к смыванию в унитаз и биоразлагаемость. Благодаря довольно высокой растворимости неионного простого эфира целлюлозы, он растворяется при контакте с водой в канализационной системе, или по меньшей мере быстро образует дисперсию. В результате этого может эффективно предотвращаться засорение канализационных систем. Для других вариантов исполнения безгильзового рулона, которые обычно не утилизируются через канализационные системы, таких гигиенические салфетки, полотенца, например, бытовые полотенца, кухонные полотенца или полотенца для рук, туалетные бумаги, тряпки для вытирания и носовые платки, этот признак не требуется, но является предпочтительным.
В настоящем изобретении количество неионного простого эфира целлюлозы в покровной композиции регулируют так, что неионный простой эфир целлюлозы наносится на второй конец в общем количестве от 0,001 до 20 г/рулон, предпочтительно от 0,005 до 10 г/рулон, более предпочтительно от 0,005 до 5 г/рулон, более предпочтительно от 0,01 до 2 г/рулон. Когда количество неионного простого эфира целлюлозы, наносимого на второй конец, составляет менее 0,001 г/рулон, то желательные свойства в плане жесткости и устойчивости к сплющиванию не могут быть полностью достигнуты. Напротив, когда количество неионного простого эфира целлюлозы, нанесенного на второй конец, составляет свыше 20 г/рулон, рулон проявляет высокую жесткость и устойчивость к сплющиванию, но могут становиться высокими затраты на изготовление.
2.2. Добавки
Пластификатор
Покровная композиция согласно настоящему изобретению может включать пластификатор, например, известный пластификатор сложноэфирного типа. Пластификатор может улучшать пленкообразующие свойства покровной композиции. Он выбирается так, чтобы быть совместимым с вышеописанным неионным простым эфиром целлюлозы. В одном варианте исполнения покровная композиция согласно настоящему изобретению не содержит пластификатор.
Может быть использован пластификатор одного типа сам по себе, или могут быть применены два или более типов в комбинации.
По соображениям стабильности во времени, содержание пластификатора в покровной композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет не более 20 вес.% общего содержания твердых веществ, более предпочтительно не более 10 вес.%, еще более предпочтительно не выше 5 вес.%.
Упрочняющий агент
Покровная композиция согласно настоящему изобретению может включать упрочняющий агент.
В одном варианте исполнения покровная композиция согласно настоящему изобретению не содержит упрочняющие химические добавки, такие как стойкие смолы, например, не содержащие описываемые ниже водорастворимые катионные или анионные полимеры.
Другие добавки
Композиция может содержать известные добавки подходящих разнообразных типов, насколько это не мешает проявлению эффектов настоящего изобретения. Примеры включают отдушку, окрашивающее вещество, поверхностно-активное вещество, антинакипин, и антибактериальный агент, а также неорганические или органические наполнители.
Может быть использован один тип по отдельности, или могут быть применены два или более типов в комбинации.
3. Абсорбирующее изделие
Безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению имеет многие варианты применения в области санитарно-гигиенических или бытовых абсорбирующих изделий. В частности, рулон согласно настоящему изобретению может представлять собой абсорбирующее листовое изделие, выбранное из группы, состоящей из гигиенических салфеток, полотенец, таких как кухонные полотенца или полотенца для рук, туалетной бумаги, бумаг для вытирания и косметических салфеток для лица.
В настоящем изобретении абсорбирующее листовое изделие выполнено в виде непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, которое состоит по меньшей мере из одного слоя базовой санитарно-гигиенической бумаги с типичным базовым весом от 8 до 60 г/м2, предпочтительно от 10 до 30 г/м2.
В одном варианте исполнения непрерывное полотно абсорбирующего материала представляет собой однослойное полотно, выполненное из санитарно-гигиенической бумаги, или многослойное полотно, сформированное, например, из 2-5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги. Для получения многослойного абсорбирующего листового изделия однослойные базовые санитарно-гигиенические бумаги объединяют в стадии переработки до конечного числа слоев, которое может составлять, например, от 2 до 5, в зависимости от целевых свойств конечного изделия. Общий базовый вес полученного многослойного полотна предпочтительно не превышает 120 г/м2, и более предпочтительно составляет ниже 100 г/м2, например, ниже 90 г/м2.
В настоящем изобретении второй конец непрерывного полотна покрыт покровной композицией согласно настоящему изобретению (то есть, композицией, включающей неионный простой эфир целлюлозы, как описанный выше), и оно спирально намотано с образованием рулона абсорбирующего листового изделия, такого как рулон туалетной бумаги. Покровная композиция может быть нанесена на второй конец с использованием известных в технологии способов. К этим общеизвестным способам относятся «напыление» и «нанесение покрытия валиком».
В настоящем изобретении покровную композицию наносят по меньшей мере на одну из двух сторон непрерывного полотна, то есть, верхнюю и/или нижнюю сторону непрерывного в продольном направлении полотна, или между образующими полотно слоями базовой санитарно-гигиенической бумаги.
Когда полотно представляет собой многослойное полотно, например, полотно, имеющее от 2 до 5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги, покровная композиция может быть нанесена на одну или обе стороны одного или многих слоев, например, на все слои. В одном варианте исполнения покровную композицию наносят на один из наружных слоев полотна, предпочтительно на наружный слой, который обращен к осевому полому проему готового абсорбирующего листового изделия (то есть, наружный слой, который представляет собой слой, ближайший к осевому полому проему). Наружный слой может быть покрыт на одной или обеих сторонах, предпочтительно на его нижней стороне, то есть, на стороне, обращенной к осевому полому проему.
Абсорбирующее листовое изделие согласно настоящему изобретению предпочтительно выбирается из гигиенических салфеток, полотенец, таких как кухонные полотенца или полотенца для рук, туалетной бумаги, бумаг для вытирания и косметических салфеток для лица. Как используемая здесь, «туалетная бумага» означает мягкую и прочную базовую санитарно-гигиеническую бумагу, которая используется для очистки ягодиц после использования в туалете (иногда также называемая «бумажным полотенцем»).
Настоящее изобретение также относится к применению безгильзового рулона в качестве туалетной бумаги, бытового полотенца, кухонного полотенца, бумаги для вытирания, салфетки или носового платка.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, абсорбирующее листовое изделие представляет собой туалетную бумагу, состоящую из 2-5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги, например, от 2 до 4 слоев санитарно-гигиенической бумаги, в которой покровная композиция наносится по меньшей мере на один наружный слой непрерывного полотна, предпочтительно на нижнюю сторону наружного слоя, ближайшего к осевому полому проему.
Размеры безгильзового рулона согласно настоящему изобретению не являются ограниченными, и весьма зависят от целевого абсорбирующего листового изделия. Например, индивидуальный рулон может иметь диаметр (диаметр края) от 5 см до 50 см, предпочтительно от 8 см до 20 см. Осевой полый проем может иметь диаметр от 10 мм до 70 мм, предпочтительно от 20 до 50 мм. Ширина рулона (то есть, расстояние между одним краем и еще одним краем) может быть в диапазоне от 60 мм до 800 мм, предпочтительно от 70 мм до 400 мм, например, от 80 мм до 150 мм.
Непрерывное полотно абсорбирующего материала, образующее абсорбирующее листовое изделие, предпочтительно имеет общую длину в машинном направлении от 1 м до 60 м, предпочтительно от 1,5 м до 50 м, например, от 2 м до 40 м. Необязательно, полотно может быть частично прорезано в машинном направлении так, что состоит из последовательных одиночных, но сцепленных листов. Одиночный лист может иметь длину (в машинном направлении) от 80 мм до 300 мм, например, от 100 мм до 250 мм, в частности, от 100 мм до 200 мм.
4. Способ изготовления безгильзовых рулонов и абсорбирующих изделий
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления безгильзового рулона, как описанного выше и ниже, причем способ включает:
(А) передвижение непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, которое предпочтительно составлено одним слоем санитарно-гигиенической бумаги, или от 2 до 5 наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги;
(В) нанесение покровной композиции на второй конец;
(С) спиральную намотку непрерывного полотна абсорбирующего материала так, чтобы сформировать лог полотна абсорбирующего материала, причем полотно абсорбирующего материала наматывается так, чтобы определять осевой полый проем, позиционированный в центре относительно лога и проходящий от одного края лога до другого края лога, и так, что первый конец находится на наружной стороне лога, и второй конец находится у осевого полого проема;
(D) необязательно прорезание непрерывного полотна абсорбирующего материала по существу поперечно машинному направлению для получения одиночных, но сцепленных листов;
(Е) разрезание лога на многочисленные безгильзовые рулоны.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, вышеуказанный способ изготовления безгильзового рулона дополнительно включает:
(F) подвергание безгильзового рулона сжатию по направлению перпендикулярно осевому полому проему для получения безгильзового рулона в сжатой форме.
Безгильзовый рулон согласно настоящему изобретению может быть изготовлен с использованием имеющейся в продаже на рынке бумагоперерабатывающей машины. Подходящая бумагоперерабатывающая машина может быть приобретена, например, в фирме Paper Converting Machine Company (PCMC), Europe.
Описание способа ниже со ссылкой на модули/секции машины должно пониматься как иллюстрация машины, пригодной для изготовления рулона согласно настоящему изобретению. Также возможно применение машин/секций других типов, известных в технологии.
В настоящем изобретении, со ссылкой на Фиг. 5 и 6, способ изготовления безгильзового рулона включает стадии:
(А) передвижения непрерывного полотна (19) абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец.
Непрерывное полотно (19) абсорбирующего материала, используемое в настоящем изобретении, состоит из одного или многих слоев базовой санитарно-гигиенической бумаги, имеющей базовый вес от 8 до 60 г/м2, предпочтительно от 10 до 30 г/м2. Базовая санитарно-гигиеническая бумага типично получается в виде крупных исходных рулонов (15) и (16) машинной намотки для последующих перемотки и резки, имеющих ширину от 1,80 м до 7 м, как полученных из машины для изготовления санитарно-гигиенической бумаги. Исходные рулоны (15) и (16) машинной намотки установлены на размоточных стапелях (10) и (11) бумагоперерабатывающей машины (9). Число применяемых исходных рулонов машинной намотки соответствует числу слоев в целевом абсорбирующем листовом изделии. В Фиг. 5 и 6 два исходных рулона (15) и (16) машинной намотки, каждый из которых подает один слой бумажного полотенца (18А) и (18В) используются для получения рулона (1) двухслойной туалетной бумаги. В некоторых аспектах исходный(-ные) рулон(-ны) может(-гут) создавать многослойную, например, из 2 или более слоев, туалетную бумагу (например, в случае производственной линии с недостаточным числом размоточных устройств).
Слои (18А) и (18В) подаются с размоточных стапелей (10) и (11) на секцию (12) тиснения, в которой слои накладываются друг на друга и объединяются (связываются), чтобы образовать непрерывное полотно (19) абсорбирующего материала.
Секция тиснения включает гравированный цилиндр (20) и сопряженный резиновый цилиндр (21), оба вращающиеся в противоположных направлениях, и необязательно дозатор клея (не показан). На гравированном цилиндре может быть выгравирован микроструктурный рисунок, объединяющий разнообразные вытисненные острия. Гравированный цилиндр может выполнять одно- или двухуровневое тиснение в наложенных друг на друга слоях.
Дозатор клея, если имеется, обычно включает ванну (резервуар для клея), цилиндр аппликатора и погружной цилиндр. Цилиндр аппликатора прижимает наложенные друг на друга слои санитарно-гигиенической бумаги к гравированному цилиндру. Погружной цилиндр (не показан) подхватывает клей в ванне и переносит клей на цилиндр аппликатора (не показано). Цилиндр аппликатора предназначен для приложения определенного давления к гравированному цилиндру на периферическую область выступов тисненого полотна. При указанном определенном давлении клей проходит через полотно и связывает слои. Количество клея, используемого для связывания слоев, предпочтительно составляет от 0,1 г/м2 до 5,0 г/м2, предпочтительно от 0,2 г/м2 до 1,0 г/м2. Примером подходящего клея для связывания слоев является Swift®tak 1004 производства фирмы H.B. Fuller, Europe.
Описанная выше стадия тиснения используется для объединения слоев базовой санитарно-гигиенической бумаги, и также для тиснения или микротиснения по меньшей мере одного из слоев, чтобы создавать эстетические эффекты или модифицировать толщину, мягкость или податливость полученного непрерывного полотна (19).
(В) Нанесение покровной композиции на второй конец непрерывного полотна так, чтобы сформировать сплошное или частичное покрытие. Покровную композицию наносят на второй конец известными в технологии способами. В настоящем изобретении, наряду с другими способами, возможно применение напыления или нанесения покрытия валиком.
Как используемое здесь, «напыление» означает, что покровную композицию наносят на непрерывное полотно в форме дисперсии мелких капелек жидкости в газе (то есть, брызг). Брызги обычно формируются с использованием распылительного сопла (пульверизатора), имеющего жидкостный канал, который функционирует под действием механических сил, которые распыляют жидкость. Капельки жидкости могут иметь размер от 1 мкм до 1000 мкм, например, от 10 мкм до 400 мкм.
Бумагоперерабатывающая машина (9) может быть оснащена одним или многими пульверизаторами (23А), например, от 1 до 8 пульверизаторов, которые могут быть размещены в любом положении обрабатывающей линии, насколько это рационально с позиции желательных результатов (нанесения покрытий на второй конец). Пульверизатор(-ры) (23А) может(-гут) быть размещен(-ны) перед секцией (12) тиснения так, что покровная композиция (22) наносится, например, на наружный слой или между слоями. Пульверизатор(-ры) (23А) предпочтительно размещают между режущим модулем (27) и намоточным модулем (28) так, что покровная композиция (22) наносится на нижнюю сторону наружного слоя (как показано в Фиг. 5)
Распылительная система включает один или многие пульверизаторы (23А), ванну (24) и трубопроводы (25), подающие покровную композицию (22) из ванны на пульверизатор(-ры) (23А). Распылительная система необязательно оснащается нагревательной системой (например, нагревательной рубашкой, тепловой пушкой, и т.д., не показано), которая нагревает покровную композицию в ванне (24), трубопроводах (25) и/или пульверизаторе(-рах) (23А) так, чтобы поддерживать композицию в жидком состоянии во время напыления.
Пульверизаторы, пригодные для напыления покровной композиции согласно настоящему изобретению, могут быть приобретены, например, в фирме Walther Spritz- und Lackiersysteme GmbH, Германия.
Как используемое здесь, «нанесение покрытия валиком» означает, что покровную композицию наносят непосредственно на второй конец с помощью накатного валика. «Нанесение покрытия с рулона на рулон» и «нанесение покрытия реверсивным валиком» относятся к общеизвестным способам, которые могут быть применены в настоящем изобретении. Со ссылкой на Фиг. 6, система нанесения покрытия валиком включает погружной цилиндр и цилиндры (23В) аппликатора, ванну (24) и трубопроводы (25), подающие покровную композицию (22) из ванны на погружной цилиндр и цилиндры (23В) аппликатора. Система нанесения покрытия валиком необязательно включает нагревательную систему, как описанную выше (не показана). Система нанесения покрытия валиком может быть размещена в любом месте производственной линии, насколько это является рациональным. Система нанесения покрытия валиком может быть размещена, например, на секции тиснения таким образом, что цилиндр (23В) аппликатора прижимается к гравированному цилиндру (20) или к еще одному цилиндру (как показано в Фиг. 68).
Пульверизатор(-ры) (23А) или устройство (23В)для нанесения покрытия валиком могут быть отрегулированы для нанесения сплошного покрытия в машинном и осевом направлении, или периодического покрытия (например, полос, точек, и т.д.) в машинном и/или осевом направлении.
(С) Спиральная намотка непрерывного полотна (19), чтобы сформировать лог (34) полотна абсорбирующего материала.
Непрерывное полотно (19) подается из секции (12) тиснения на перемоточную секцию (13), в которой полотно (19) спирально наматывается с образованием лога (34) полотна абсорбирующего материала. Перемоточная секция (13) включает перфорирующий модуль (26), режущий модуль (27), намоточный модуль (28) и извлекающий модуль (33). Перемоточная секция (13) наматывает непрерывное полотно (19) с образованием многочисленных логов (34).
Намоточный модуль (28) предназначен для намотки непрерывного полотна с образованием логов (34) полотна. Намоточный модуль (28) может быть периферийного типа (с осевой намоткой) или поверхностного типа (с поверхностной намоткой). Намоточный модуль включает рольганг (29), первый намоточный валик (30), второй намоточный валик (31), третий намоточный валик (32), и устройство подачи временной гильзы (не показано). Лог формируется намоткой непрерывного полотна на временную гильзу (36), которая поддерживает четко определенный осевой полый проем. Временные гильзы (36) последовательно подаются устройством подачи временной гильзы через рольганг (29) перед началом нового цикла формирования лога. Временная гильза (36) может быть выполнена, например, из пластика или картона. Для подхватывания второго конца полотна (19) на временную гильзу (36) в начале нового производственного цикла может быть использован «летучий клей» (прихватывающий клей).
Лог (34) удерживается в своем положении во время намотки первым, вторым и третьим намоточными валиками (30), (31) и (32), вращающимися в поверхностном контакте с логом (34). Один из намоточных валиков (30), (31) и (32) может задавать вращательное движение лога (поверхностная намотка).
Как только достигается желательный диаметр лога (соответствующий главным образом определенной длине полотна или числу индивидуальных листов), непрерывное полотно (19) обрезается. Полученный лог (34) отделяется от полотна (19), и затем начинается изготовление нового лога.
Секция (27) резки предназначена для разрезания полотна согласно регулярно разнесенным друг от друга линиям реза по существу поперечно машинному направлению. Разрезание полотна производится в переходной фазе, а именно, когда заканчивается формирование первого лога в конце цикла изготовления лога, и перед началом намотки второго последующего лога в начале нового цикла образования лога.
Линии реза (не показаны) представляют собой линии в осевом направлении, проведенные по толщине полотна (19). Две последовательных линии реза определяют общую длину полотна, образующего один рулон. Расстояние между двумя последовательными линиями реза, то есть, длина рулона, определяется в зависимости от целевого изделия. Как правило, длина рулона и диаметр рулона выбираются в зависимости, например, от числа слоев, образующих полотно, базового веса индивидуальных слоев, и т.д. Отдельный рулон абсорбирующего листового изделия может иметь общую длину полотна в машинном направлении от 1 м до 60 м, предпочтительно от 1,5 м до 50 м, например, от 2 м до 40 м.
Полученный лог (34) затем подается в извлекающий модуль (33), который предназначен для вытаскивания временных гильз (36) из лога (34) после завершения намотки лога. Временные гильзы (36) после извлечения могут быть использованы повторно с помощью устройства подачи гильз.
Когда покровная композиция, используемая в способе согласно настоящему изобретению, представляет собой водный раствор, как описанный здесь выше, полученный лог может быть подвергнут высушиванию. Затем полученный лог отделяется от полотна абсорбирующего материала для извлечения временной гильзы. Полученный лог также может быть подвергнут высушиванию после извлечения временной гильзы.
Полученный лог предпочтительно высушивают до тех пор, пока образующая лог санитарно-гигиеническая бумага не будет содержать количество воды, которое не превышает 10% общего веса лога, предпочтительно 5% общего веса лога. Например, полученный лог может быть высушен выдерживанием лога при комнатной температуре (от 20°С до 25°С) и RH (относительно влажности) от 10 до 60% в течение периода времени 12 часов.
(D) Необязательное прорезание непрерывного полотна (19) абсорбирующего материала по существу поперечно машинному направлению для получения одиночных, но сцепленных листов.
Перед тем, как непрерывное полотно (19) спирально наматывается в намоточном модуле (29), как описано выше, полотно (19) поступает в перфорирующий модуль (26), если он имеется, который предназначен для создания полотна (19) с регулярно расположенными на расстоянии друг от друга линиями (8) перфорации, по существу поперечно машинному направлению, то есть, в осевом направлении, чтобы образовать одиночные, но сцепленные листы (как показано в Фиг. 3, 4а и 4b).
Линия (8) перфорации представляет собой линию в осевом направлении, образованную по толщине полотна (19) и включающую чередующиеся перфорированные сегменты и неперфорированные сегменты (то есть, два перфорированных сегмента разделены одним неперфорированным сегментом, и наоборот). Каждый неперфорированный сегмент образует зону соединения между двумя последовательными участками непрерывного полотна. Каждый перфорированный сегмент образует зону рассоединения между двумя последовательными участками непрерывного полотна. Если рассматривать ширину индивидуального рулона, например, между 10 см и 30 см, длина указанных неперфорированных/перфорированных сегментов может составлять от 1 мм до 15 мм, предпочтительно от 4 мм до 10 мм. Также возможны линии перфорации других видов, насколько это является существенным.
Две последовательных линии (8) перфорации определяют длину индивидуального листа в готовом абсорбирующем листовом изделии. Расстояние между двумя последовательными линиями перфорации, то есть, длина листа, определяется в зависимости от целевого изделия. Одиночный лист может иметь длину в машинном направлении от 80 мм до 300 мм, например, от 100 мм до 250 мм. Например, лист бумажного полотенца может иметь длину от 80 мм до 200 мм, и такое полотенце, как бытовое (кухонное) полотенце или полотенце для рук, может иметь длину от 80 мм до 300 мм.
(Е) Разрезание полученного лога (34) на многочисленные безгильзовые рулоны (1).
После намотки лог (34) подается в секцию (14) разрезания лога, в которой лог (34) разрезается параллельно машинному направлению с использованием многочисленных разделочных пил (35) на многочисленные индивидуальные рулоны (1). Многочисленные разделочные пилы (35) размещаются на регулярных расстояниях друг от друга в осевом направлении так, что лог (34) разрезается на многочисленные индивидуальные рулоны (1), имеющие определенную ширину в осевом направлении (то есть, расстояние от одного края до другого края). Ширина индивидуального рулона (1) составляет от 60 мм до 800 мм, предпочтительно от 70 мм до 400 мм, например, от 80 мм до 150 мм.
Контрольный модуль (37) связан с перфорирующим модулем (26), с режущим модулем (27) и с системой напыления или нанесения покрытия валиком посредством интерфейса (38). Контрольный модуль (37) управляет работой перфорирующего модуля (26) и режущего модуля (27). В частности, контрольный модуль (37) приводит в действие режущий модуль (27) для обрезания полотна (19) в переходной фазе между двумя последовательными логами. Кроме того, контрольный модуль (37) управляет работой перфорирующего модуля (26) вне переходных фаз.
В дополнение, контрольный модуль (37) управляет работой системы напыления или нанесения покрытия валиком, а именно, надлежащим нанесением (напылением или нанесением покрытия валиком) покровной композиции на второй конец непрерывного полотна (19). Надлежащее нанесение покровной композиции на второй конец может контролироваться передачей, например, сигналов пуска/остановки в систему (напыления или нанесения покрытия валиком) нанесения, которые определяются на основе длины целевого изделия и параметров машины, например, рабочей скорости.
Разнообразные валики (17) надлежащим образом позиционированы, чтобы контролировать траекторию движения непрерывного полотна (19) вдоль бумагоперерабатывающей машины (9), внутри и между различными секциями.
(F) Необязательное подвергание рулона сжатию по направлению перпендикулярно осевому полому проему для получения безгильзового рулона в сжатой (овальной) форме (не показано).
Как используемое здесь, «сжатие» означает, что давление прилагается к рулону по направлению перпендикулярно осевому полому проему, чтобы получить рулон, имеющий овальное поперечное сечение, который требует меньше места для хранения. Сжатие рулона производится предпочтительно сразу же после завершения намотки. Для выполнения сжатия может быть использовано подходящее известное в технологии устройство. В настоящем изобретении возможно применение, например, двух сходящихся синхронно движущихся конвейерных лент, описанных в патентном документе WO 95/13183, прижимной пластины с пневматическим или гидравлическим приводом, или других устройств.
После этого индивидуальные безгильзовые рулоны (1) упаковывают и готовят к отгрузке (не показано).
5. Примеры
Нижеследующие методы испытания были использованы для оценки абсорбирующих материалов, неионных простых эфиров целлюлозы и полученных безгильзовых рулонов.
5.1. Базовый вес
Базовый вес был определен согласно стандарту EN ISO 12625-6:2005, Tissue Paper and Tissue Products, Part 6: Determination of grammage («Санитарно-гигиеническая бумага и санитарно-гигиенические изделия, Часть 6: определение граммажа»).
5.2. Толщина
Измерение выполняют с помощью точного микрометра (точность 0,001 мм) согласно модифицированному методу на основе стандарта EN ISO 12625-3:2014, Часть 3. Для этой цели измеряют расстояние, созданное между фиксированной контрольной пластиной и параллельным нажимным рычагом. Диаметр нажимного рычага составляет 35,7±0,1 мм (10,0 см2 номинальной площади). Прилагаемое давление составляет 2,0 кПа±0,1 кПа. Нажимной рычаг может перемещаться в скоростном режиме 2,0±0,2 мм/сек.
Подходящим устройством является толщиномер типа L&W SE050 (производства фирмы Lorentzen & Wettre, Europe).
Измеряемое изделие из санитарно-гигиенической бумаги разрезают на куски размером 20×25 см и кондиционируют в атмосфере при 23°С, 50%-ной RH (относительной влажности) в течение по меньшей мере 12 часов.
Для измерения один лист помещают под нажимной пластиной, которую затем опускают. Значение толщины для листа затем считывают через 5 секунд после того, как давление было стабилизировано. Затем измерение толщины повторяют девять раз с дополнительными образцами, обработанными таким же образом.
Среднее значение полученных 10 величин принимают как толщину одного листа («толщина одного листа») измеренного изделия из санитарно-гигиенической бумаги (например, двухслойной туалетной бумаги).
5.3. Среднечисленная молекулярная масса
Измерение выполняют методом гель-проникающей хроматографии (GPC) с использованием объединенной GPC/SEC-системы («гель-проникающей/эксклюзионной хроматографии») PL-GPC 50, оснащенной колонкой PL aquagel-OH MIXED, частицы 8 мкм, 7,5×300 мм (обе от фирмы Agilent Technologies, Europe). GPC-система была калибрована с использованием калибровочного набора пуллулановых полисахаридов от фирмы Agilent Technologies (для метилцеллюлозы), или, в зависимости от измеряемого полимера, подходящего калибровочного набора, такого как калибровочного набора для гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы, все от фирмы American Polymer Standards Corporation, США.
Образец измеряемого неионного простого эфира целлюлозы растворили в воде при концентрации 2 мг/мл. Образец впрыснули (объем впрыска: 100 мкл), и измерение проводили при величине расхода потока 1,0 мл/мин и температуре 50°С с использованием водного буферного раствора 0,05М NaH2PO4, 0,25M NaCl, pH 7 в качестве элюента. Время удерживания (минут) простого эфира целлюлозы регистрировали в виде пика. Среднечисленную молекулярную массу M̅n простого эфира целлюлозы определяли сравнением зарегистрированного времени удерживания со значением для стандартных (калибровочных) полимеров.
5.4. Средневязкостная молекулярная масса
Измерение может быть проведено следующим образом методом вискозиметрии с использованием капиллярного вискозиметра Ubbelodhe, оснащенного капилляром, имеющим внутренний диаметр 0,63 мм (оба от фирмы SI Analytics, Europe).
Получают раствор образца (концентрация С1=10,0 г/л) простого эфира целлюлозы в воде и переносят в капиллярный вискозиметр Ubbelodhe. Вискозиметр подвешивают в термостатированной ванне в течение 30 минут при температуре (25±0,1)°С. Измеряют время протекания (время, затрачиваемое на протекание раствора образца между двумя калибровочными метками). Измерение повторяют пять раз, и среднее значение полученных пяти величин принимают как время протекания раствора образца. То же измерение воспроизводят с образцом воды (без простого эфира целлюлозы). Из измеренных значений времени протекания вычитали поправочный коэффициент Хагенбаха (как указано фирмой SI Analytics).
Относительная вязкость z1 образца простого эфира целлюлозы может быть рассчитана следующим образом:
z1=(время протекания раствора образца)/(время протекания воды)
Измерение повторяют с использованием дополнительных растворов образца с концентрациями С2=5,0 г/л, С3=3,33 г/л и С4=2,5 г/л. Получают относительные вязкости z2, z3 и z4.
Характеристическая вязкость η может быть определена графически нанесением на график относительной вязкости (y-ось) в зависимости от концентрации образца (x-ось), и экстраполяцией теоретической прямой линии назад до нулевой концентрации (линия пересекает y-ось на высоте характеристической вязкости).
Средневязкостная молекулярная масса M̅v простого эфира целлюлозы может быть рассчитана с использованием уравнения Марка-Хаувинка-Сакурады (1) и констант K и α простого эфира целлюлозы, как показано в работе авторов Brandrup, J., Immergut, E.H., Grulke, E.A., Polymer Handbook, 4-ое издание, издательство John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 1999 (гидроксиэтилцеллюлоза: K=9,53·10-3 мл/г, α=0,87).
(1)
5.5. Осевая жесткость
Измерение проводили с помощью вертикального динамометра, оснащенного ячейкой на 2,5 кН. Применимым прибором является динамометр типа ZwickiLine Z1.0 (от фирмы Zwick Roell, Europe).
Для измерения рулон поместили вертикально между нажимными пластинами (одним из двух плоских краев), и приложили давление по направлению параллельно оси полого проема. Рулон сжимали между пластинами с постоянной скоростью 60 мм/мин. Силу сжатия измеряли и наносили на график относительно смещения ячейки (y-ось: сила сжатия; x-ось: смещение ячейки). Корреляцию между силой сжатия и смещением ячейки определяли линейной регрессией в области упругих деформаций на графике. Наклон линейной регрессии принимали за осевую жесткость рулона.
Измерение повторяли четыре раза с дополнительными образцами, и среднее значение из полученных пяти величин принимали как осевую жесткость Kax рулона.
5.6. Радиальная жесткость
Измерение проводят с помощью вертикального динамометра, оснащенного ячейкой на 200 Н. Применимым прибором является динамометр типа ZwickiLine Z1.0 (от фирмы Zwick Roell, Europe).
Для измерения измеряемый рулон поместили горизонтально между нажимными пластинами (на круглый край), и приложили давление по направлению перпендикулярно оси полого проема. Рулон сжимали между пластинами с постоянной скоростью 60 мм/мин. Силу сжатия измеряли и наносили на график относительно смещения ячейки (y-ось: сила сжатия; x-ось: смещение ячейки). Корреляцию между силой сжатия и смещением ячейки определяли линейной регрессией в области упругих деформаций на графике. Наклон линейной регрессии принимали за радиальную жесткость рулона.
Измерение повторяли четыре раза с дополнительными образцами, и среднее значение из полученных пяти величин принимали как осевую жесткость Krad рулона.
5.7. Расслаивающее усилие
Измерение проводят с использованием вертикального динамометра (39) (ZwickiLine Z1.0), оснащенного комплектом валов (40)-(43), зажимом (45) и ячейкой на 50 Н (не показано), как изображено в Фиг. 7а, 7b и 7с.
Для измерения первые внутренние витки измеряемого безгильзового рулона (44) надели на верхний вал (41) комплекта валов, отмотали самый наружный бумажный лист и поместили на комплект валов, как показано в Фиг. 7а, и самый наружный бумажный лист вставили в зажим (45). Витки отматывали с постоянной скоростью 300 мм/мин. Измеряли расслаивающее усилие, необходимое для отделения образующих рулон бумажных листов, и наносили на график как функцию смещения ячейки. Максимальную силу и усредненную силу, необходимую для расслоения образца, регистрировали в пределах интервала смещения. Измерение расслаивающего усилия затем повторили четыре раза на дополнительных образцах.
Среднее значение из пяти величин полученной максимальной силы принимают как расслаивающее усилие покрытого непрерывного полотна.
5.8. Дезинтегрируемость
Дезинтегрируемость (разлагаемость) определяли согласно стандарту NF Q34-20:1998, Sanitary and Domestic Articles - Bathroom Tissue - Determination of Disintegration («Санитарно-гигиенические и бытовые изделия - бумажные полотенца - определение дезинтегрируемости»).
5.9. Исходные материалы, химикаты и бумагоперерабатывающая машина
Абсорбирующий материал
Трехслойную санитарно-гигиеническую бумагу (1) (стандартную), имеющую базовый вес 55,6 г/м2 и толщину 0,62 мм (производства фирмы SCA), использовали в качестве непрерывного полотна абсорбирующего материала в Контрольном Примере 1 и Примерах 1-3.
Трехслойную санитарно-гигиеническую бумагу (2) (стандартную), имеющую базовый вес 53,6 г/м2 и толщину 0,63 мм (производства фирмы SCA), использовали в качестве непрерывного полотна абсорбирующего материала в Контрольном Примере 2 и Примерах 4-8.
Трехслойную санитарно-гигиеническую бумагу (непрерывное полотно) (1) и (2) получили с использованием стандартной бумагоперерабатывающей машины объединением однослойной санитарно-гигиенической бумаги с образованием конечного числа (3) слоев следующим образом:
Первая размоточная секция подает первый слой санитарно-гигиенической бумаги с первого исходного рулона машинной намотки, имеющего ширину 0,6 м. Вторая размоточная секция подает второй слой санитарно-гигиенической бумаги со второго исходного рулона машинной намотки, имеющего ширину 0,6 м. Третья размоточная секция подает третий слой санитарно-гигиенической бумаги с третьего исходного рулона машинной намотки, имеющего ширину 0,6 м. Слои санитарно-гигиенической бумаги подаются в секцию тиснения. Санитарно-гигиенические бумаги наслаиваются друг на друга и объединяются (связываются) с использованием клея в секции тиснения, чтобы образовать непрерывное полотно абсорбирующего материала. Гравированный цилиндр выполняет двухуровневое тиснение в логе из наложенных друг на друга базовых абсорбирующих полотен. Клей, использованный для связывания слоев, представлял собой Swift®tak 1004 в количестве 0,5 г/м2.
Полученное трехслойное непрерывное полотно абсорбирующего материала подавалось в перемоточную секцию.
Химикаты
Ниже перечислены химические вещества, использованные в нижеследующих примерах:
- для покровной композиции:
> метилцеллюлоза от фирмы Sigma-Aldrich с вязкостью около 400 сПз (2%-ный раствор в воде при 20°С) и среднечисленной молекулярной массой около 40000 (как определено методом GPC);
> гидроксиэтилцеллюлоза от фирмы Sigma-Aldrich со средневязкостной молекулярной массой около 90000 (как определено вискозиметрией);
> гидроксиэтилцеллюлоза от фирмы Sigma-Aldrich со средневязкостной молекулярной массой около 720000 (как определено вискозиметрией);
> гидроксипропилцеллюлоза от фирмы Sigma-Aldrich со среднечисленной молекулярной массой около 10000 (как определено методом GPC);
> гидроксипропилметилцеллюлоза от фирмы Sigma-Aldrich с содержанием гидроксипропильных групп около 9% и вязкостью около 15 сПз (2%-ный раствор в воде при 25°С).
> карбоксиметилцеллюлоза Blanose® 7ECL1 от фирмы Ashland.
- клеевые материалы:
> Swift®tak 1004 от фирмы H.B. Fuller (использованный для связывания слоев);
> Tissue Tak 604 от фирмы Henkel («летучий клей», использованный для намотки).
Бумагоперерабатывающая машина
Стандартную машину для обработки санитарно-гигиенической бумаги приспособили для изготовления туалетной бумаги, имеющей три слоя. Машина включала две размоточных секции, секцию тиснения, перемоточную секцию и секцию разрезания лога.
Секция тиснения включала гравированный цилиндр, сопряженный резиновый цилиндр и дозатор клея. На гравированном цилиндре был выгравирован микроструктурный рисунок, объединяющий разнообразные вытисненные острия. Дозатор клея содержал ванну, аппликатор и погружной цилиндр.
Перемоточная секция включала перфорирующий модуль, режущий модуль, намоточный модуль и извлекающий модуль. Перфорирующий модуль включал перфорирующий валик и стационарный опорный вал. Режущий модуль включал режущий валик и стационарный опорный вал.
Кроме того, перемоточная секция была оснащена системой напыления, состоящей из четырех пульверизаторов типа WA520 (от фирмы Walther Pilot), имеющих диаметр сопла 1,5 мм и действующих под давлением 1,5, 2,0 или 2,5 бар (0,15, 0,2 или 0,25 МПа), ванны и трубопроводов, подающими покровную композицию из ванны на пульверизаторы.
Пульверизаторы были размещены между режущим модулем и намоточным модулем так, что покровная композиция наносилась/напылялась на нижнюю сторону непрерывного полотна абсорбирующего материала выше по потоку относительно линии реза в начале лога, определяя тем самым первый конец полотна (то есть, витки лога/рулона, близкие к осевому полому проему).
Секция разрезания лога включала многочисленные пилы для резки лога.
Разнообразные валики надлежащим образом позиционированы, чтобы контролировать траекторию движения базового абсорбирующего полотна лога вдоль бумагоперерабатывающей машины, внутри и между различными секциями. Базовые абсорбирующие полотна лога передвигаются в бумагоперерабатывающей машине согласно машинному направлению (MD) от размоточных секций, в сторону секции тиснения, к перемоточной секции и к секции разрезания лога.
Контрольный модуль был связан с перфорирующим модулем, с режущим модулем и с пульверизаторами посредством интерфейса. Контрольный модуль управлял работой перфорирующего модуля и режущего модуля, а также надлежащим напылением покровной композиции на второй конец.
Скорость машины на протяжении всех испытаний поддерживали при 100 м/мин.
Контрольный Пример 1 (контрольная туалетная бумага 1)
Для получения желательного безгильзового рулона туалетной бумаги, получили трехслойное непрерывное полотно (1) абсорбирующего материала (базовый вес: 55,6 г/м2, толщина: 0,62 мм), как описано выше, и протянули от секции тиснения и подали на перемоточную секцию.
В перемоточной секции непрерывное полотно сначала поступило в перфорирующий модуль, который прищипывал полотно с образованием линий перфорации, ориентированных поперек относительно машинного направления (MD) и регулярно отстоящих друг от друга относительно поперечного направления (CD). Размер перфорированного сегмента составлял 4 мм, и размер неперфорированного сегмента составлял 1 мм. Расстояние между двумя линиями перфорации составляло 125 мм.
После прищипывания полотно абсорбирующего материала поступало в намоточный модуль, в котором полотно подхватывалось временной гильзой (наружный диаметр: 38 мм) с использованием адгезива Tissue Tak 604 в качестве «летучего клея». Затем непрерывное полотно наматывалось на гильзу с образованием лога, имеющего диаметр 120 мм (соответственно 140 перфорированным листам; приблизительная общая длина полотна: 17500 мм).
Полученный лог отделялся от полотна абсорбирующего материала в режущем модуле, который разрезал полотно поперек относительно MD. Полученный лог выдерживали при температуре 20-22°С, 50%-ной относительной влажности в течение периода времени 12 часов.
После выдерживания временную гильзу извлекали из лога в извлекающем модуле. Полученный лог разрезали параллельно MD многочисленными пилами для разрезания лога на многочисленные индивидуальные рулоны, имеющие ширину 99 мм.
Контрольный Пример 2 (контрольная туалетная бумага 2)
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как описано выше в Контрольном Примере 1, за исключением того, что получили трехслойное непрерывное полотно (2) абсорбирующего материала (базовый вес: 53,6 г/м2, толщина: 0,47 мм), как описано выше, которое протянули от секции тиснения и подали на перемоточную секцию.
Полученный лог, имеющий диаметр 120 мм, разрезали параллельно MD многочисленными пилами для разрезания лога на многочисленные индивидуальные рулоны, имеющие ширину 99 мм.
Пример 1 (туалетная бумага с гидроксипропилметилцеллюлозой)
Получили покровную композицию растворением гидроксипропилметилцеллюлозы (HPMC) с вязкостью 15 сПз в воде при концентрации 3,7% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре (22°С).
Для получения желательного безгильзового рулона туалетной бумаги, получили безгильзовый рулон таким же способом, как описано выше в Контрольном Примере 1, за исключением того, что после прищипывания/прорезания и перед намоткой полотна наносили (напыляли) покровную композицию с помощью пульверизаторов (давление: 1,5 бар (0,15 МПа)) на длину около 1800 мм (то есть, около 15 листов) выше по потоку относительно линии реза.
Количество HPMC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм; то есть, около 10% всей длины полотна), составляло 0,019 г/рулон (содержание твердого вещества HPMC, нанесенной на один индивидуальный рулон, то есть, после разрезания лога).
Пример 2 (туалетная бумага с гидроксипропилметилцеллюлозой)
Безгильзовый рулон получили таким же образом, как выше в Примере 1, за исключением того, что покровную композицию наносили на длину около 1800 мм под давлением 2,5 бар (0,25 МПа). Количество HPMC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,081 г/рулон (содержание твердого вещества HPMC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 3 (туалетная бумага с гидроксипропилметилцеллюлозой)
Безгильзовый рулон получили таким же образом, как выше в Примере 1, за исключением того, что покровную композицию наносили на длину около 3500 мм (то есть, около 28 листов) под давлением 2,0 бар (0,2 МПа). Количество HPMC, нанесенное на второй конец (длина: 3500 мм; то есть, около 20% всей длины полотна), составляло 0,099 г/рулон (содержание твердого вещества HPMC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 4 (туалетная бумага с метилцеллюлозой)
Покровную композицию получили растворением метилцеллюлозы с вязкостью 400 сПз в воде при концентрации 2% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Для получения желательного безгильзового рулона туалетной бумаги, получили безгильзовый рулон таким же способом, как описано выше в Контрольном Примере 2, за исключением того, что после прищипывания/прорезания и перед намоткой полотна наносили (напыляли) покровную композицию с помощью пульверизаторов (давление: 2,5 бар (0,25 МПа)) на длину около 1800 мм (то есть, около 15 листов) выше по потоку относительно линии реза.
Количество MC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,066 г/рулон (содержание твердого вещества MC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 5 (туалетная бумага с гидроксиэтилцеллюлозой, M̅v=90000)
Покровную композицию получили растворением гидроксиэтилцеллюлозы, имеющей средневязкостную молекулярную массу 90000 (HEC90) в воде при концентрации 6% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как описано выше в Примере 4, за исключением того, что описанную выше покровную композицию наносили под давлением 1,5 бар (0,15 МПа). Количество HEC90, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,09 г/рулон (содержание твердого вещества HEC90, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 6 (туалетная бумага с гидроксипропилцеллюлозой, M̅v=720000)
Покровную композицию получили растворением гидроксиэтилцеллюлозы, имеющей средневязкостную молекулярную массу 720000 (HEC720) в воде при концентрации 4% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как описано выше в Примере 4, с использованием описанной выше покровной композиции. Количество HEC720, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,03 г/рулон (содержание твердого вещества HEC720, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 7 (туалетная бумага с гидроксипропилцеллюлозой)
Покровную композицию получили растворением гидроксипропилцеллюлозы, имеющей среднечисленную молекулярную массу 10000 (HPC) в воде при концентрации 6% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как описано выше в Примере 4, с использованием описанной выше покровной композиции. Количество HPC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,06 г/рулон (содержание твердого вещества HPC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Пример 8 (туалетная бумага с гидроксипропилметилцеллюлозой)
Покровную композицию получили растворением HPMC в воде при концентрации 3,7% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как описано выше в Примере 4, за исключением того, что описанную выше покровную композицию наносили под давлением 2,0 бар (0,2 МПа). Количество HPMC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,042 г/рулон (содержание твердого вещества HPMC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Сравнительный Пример 1 (туалетная бумага с карбоксиметилцеллюлозой)
Покровную композицию получили растворением карбоксиметилцеллюлозы (CMC) Blanose® 7ECL1 (средневзвешенная молекулярная масса около 90,000) в воде при концентрации 5% по весу. Полученную покровную композицию подавали в пульверизаторы и наносили при комнатной температуре.
Безгильзовый рулон получили таким же способом, как выше в Примере 4, с использованием описанной выше покровной композиции. Количество CMC, нанесенное на второй конец (длина: 1800 мм), составляло 0,17 г/рулон (содержание твердого вещества CMC, нанесенной на один индивидуальный рулон).
Свойства полученных рулонов туалетной бумаги оценивали согласно описанным здесь выше процедурам. Более конкретно, оценивали характеристики жесткости рулонов, полученных в Контрольном Примере 1 и Примерах 1, 2 и 3. Результаты показаны ниже в таблице 1. Кроме того, оценивали характеристики расслоения и разложения рулонов, полученных в Контрольном Примере 2 и Примерах 4, 5, 6, 7 и 8. Результаты показаны ниже в таблице 2.
Таблица 1
| Пример | Количество покровной композиции (г/рулон) | Осевая жесткость Kax (Н/мм) | Радиальная жесткость Krad (Н/мм) |
|
Контрольный Пример 1
необработанный |
- | 190 | 0,41 |
|
Пример 1
HPMC-обработка |
0,019 | 251 | 0,43 |
|
Пример 2
HPMC-обработка |
0,081 | 279 | 0,53 |
|
Пример 3
HPMC-обработка |
0,066 | 299 | 0,46 |
Таблица 2
| Пример | Расслаивающее усилие (Н) | Разрыв перфорации и/или повреждение листов |
Разложение
(секунд) |
|
Контрольный Пример 2
необработанный |
0,16 | нет | 11 |
|
Пример 4
MC-обработка |
0,73 | нет | 20 |
|
Пример 5
HEC90-обработка |
0,64 | нет | 12 |
|
Пример 6
HEC720-обработка |
0,43 | нет | 13 |
|
Пример 7
HPC-обработка |
0,47 | нет | 12 |
|
Пример 8
HPMC-обработка |
0,37 | нет | - |
|
Сравнительный Пример 1
CMC-обработка |
1,75 | да (5 из 5) | 6 |
Эти данные испытаний показывают, что применение покровной композиции согласно настоящему изобретению привело к повышенной жесткости, тогда как расслаивающее усилие рулонов поддерживалось в приемлемом диапазоне. Покровная композиция позволяет стабильно сохранять первые внутренние витки, и поэтому рулоны согласно настоящему изобретению не склонны к сплющиванию. Это может достигаться при довольно низких общих количествах неионного простого эфира целлюлозы. Рулоны согласно настоящему изобретению могут быть размотаны вплоть до последнего листа без разрыва и/или повреждения листов (то есть, без возникновения разрушения перфорации и/или повреждения листов при измерении расслаивающего усилия.
Кроме того, хорошие характеристики жесткости рулонов согласно настоящему изобретению является благоприятными во время процесса изготовления, в котором рулоны подвергаются радиальному сжатию (например, радиальная сила прилагается пилами для разрезания лога в режущем модуле), а также во время хранения и перевозки, в условиях которых рулоны подвергаются осевому сжатию, например, воздействию осевых нагрузок, возникающих, когда упакованные рулонные изделия штабелируют на поддоны для хранения, отгрузки, и т.д.
С другой стороны, применение покровной композиции, содержащей ионный простой эфир целлюлозы (CMC), приводит к рулону, в котором листы первых внутренних витков прочно слипаются (склеиваются) друг с другом. В результате этого было невозможно разматывать рулон без разрыва и/или повреждения последних листов. Рулон контрольного примера (на который покровную композицию не наносили) был склонен к сплющиванию. Это приводит к проблемам во время упаковки и обусловливает ощущение сниженного качества у потребителей.
1. Безгильзовый рулон абсорбирующего листового изделия, сформированный из спирально намотанного непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, причем полотно абсорбирующего материала намотано таким образом, чтобы создавать осевой полый проем, размещенный в центре относительно безгильзового рулона и проходящий от одного края до другого края безгильзового рулона, и таким образом, что первый конец размещен на наружной стороне рулона, а второй конец размещен у осевого полого проема и составляет не более 40% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала;
при этом второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала включает покровную композицию, содержащую неионный простой эфир целлюлозы.
2. Безгильзовый рулон по п. 1, получаемый нанесением покровной композиции на второй конец непрерывного полотна абсорбирующего материала.
3. Безгильзовый рулон по п. 1 или 2, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет среднечисленную молекулярную массу от 1000 до 1000000, предпочтительно от 2000 до 500000, более предпочтительно от 3000 до 200000, более предпочтительно от 5000 до 100000.
4. Безгильзовый рулон по п. 1 или 2, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет средневязкостную молекулярную массу от 5000 до 2000000, предпочтительно от 10000 до 1500000, более предпочтительно от 30000 до 1000000.
5. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-4, в котором неионный простой эфир целлюлозы имеет растворимость в воде при 25°С по меньшей мере 40 г/л.
6. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир алкилцеллюлозы, такой как метилцеллюлоза или этилцеллюлоза.
7. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой простой эфир гидроксиалкилцеллюлозы, такой как гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза.
8. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-5, в котором неионный простой эфир целлюлозы представляет собой комбинацию простого эфира алкилцеллюлозы и простого эфира гидроксиалкилцеллюлозы.
9. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-8, в котором покровная композиция включает:
(а) по меньшей мере 50 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 65 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80 вес.% неионного простого эфира целлюлозы;
(b) не более 50 вес.%, предпочтительно не более 35 вес.%, более предпочтительно не более 20 вес.% дополнительных добавок, таких как пластификаторы, упрочняющие агенты, отдушки и красители;
в каждом случае в расчете на общее содержание твердых веществ в покровной композиции.
10. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-9, в котором покровная композиция наносится в виде водного раствора, причем водный раствор предпочтительно содержит неионный простой эфир целлюлозы в количестве по меньшей мере 0,1 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 вес.% в расчете на общий вес водного раствора.
11. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-10, в котором покровная композиция не содержит простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами и/или не содержит иные сахариды, отличные от неионного простого эфира целлюлозы.
12. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-11, в котором осевой полый проем имеет окружную периферию и покровную композицию наносят по окружности, предпочтительно наносят ее так, что полученное покрытие занимает по меньшей мере 50% второго конца, предпочтительно по меньшей мере 75%, более предпочтительно по меньшей мере 95% второго конца.
13. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-12, в котором покровную композицию наносят непрерывно в машинном и осевом направлении или периодически в машинном и/или осевом направлении.
14. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-13, в котором второй конец состоит по меньшей мере из одного витка, предпочтительно по меньшей мере из двух витков, предпочтительно по меньшей мере из трех витков, например от 3 до 50 витков, например от 3 до 30 витков или от 4 до 40 витков, предпочтительно от 3 до 30 витков, причем виток образован одним оборотом спирально намотанного непрерывного полотна вокруг осевого полого проема.
15. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-13, в котором второй конец занимает по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 15% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала в машинном направлении.
16. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-15, в котором количество неионного простого эфира целлюлозы составляет от 0,001 до 20 г/рулон, предпочтительно от 0,005 до 10 г/рулон, более предпочтительно от 0,005 до 5 г/рулон, в частности от 0,01 до 2 г/рулон.
17. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-16, в котором полотно абсорбирующего материала состоит из 1 слоя санитарно-гигиенической бумаги или от 2 до 6, в частности от 2 до 5, наложенных друг на друга слоев санитарно-гигиенической бумаги.
18. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-17, находящийся в сжатой форме.
19. Безгильзовый рулон по любому из пп. 1-18, который представляет собой абсорбирующее изделие, выбранное из группы, включающей гигиенические салфетки, полотенца, такие как бытовые полотенца, кухонные полотенца или полотенца для рук, туалетные бумаги, бумаги для вытирания, носовые платки и косметические салфетки для лица, причем это абсорбирующее изделие предпочтительно представляет собой туалетную бумагу.
20. Способ изготовления безгильзового рулона абсорбирующего листового изделия, включающий:
- передвижение непрерывного полотна абсорбирующего материала, имеющего первый конец и второй конец, причем второй конец составляет не более 40% всей длины непрерывного полотна абсорбирующего материала;
- необязательно прорезание непрерывного полотна абсорбирующего материала по существу поперечно машинному направлению для получения одиночных, но сцепленных листов;
- нанесение покровной композиции, определенной в любом из пп. 1 и 3-11, на второй конец;
- спиральную намотку непрерывного полотна абсорбирующего материала таким образом, чтобы сформировать лог полотна абсорбирующего материала, причем полотно абсорбирующего материала наматывается таким образом, чтобы определять осевой полый проем, позиционированный в центре относительно лога и проходящий от одного края лога до его другого края, и таким образом, что первый конец находится на наружной стороне лога, а второй конец находится у осевого полого проема; и
- разрезание лога на множество безгильзовых рулонов.
21. Способ изготовления по п. 20, при котором непрерывное полотно абсорбирующего материала составлено 1 слоем санитарно-гигиенической бумаги или от 2 до 6 наложенными друг на друга слоями санитарно-гигиенической бумаги.
22. Способ изготовления по п. 20, при котором непрерывное полотно абсорбирующего материала составлено от 2 до 5 наложенными друг на друга слоями санитарно-гигиенической бумаги.
23. Способ изготовления по любому из пп. 20-22, дополнительно включающий
- подвергание безгильзового рулона сжатию по направлению, перпендикулярному осевому полому проему, для получения безгильзового рулона в сжатой форме.
24. Применение безгильзового рулона по любому из пп. 1-18 в качестве туалетной бумаги, бытового полотенца, полотенца для рук, кухонного полотенца, бумаги для вытирания, косметической салфетки для лица, носового платка или гигиенической салфетки.
