JP2005530060A - 強力かつ分散性の紙製品 - Google Patents

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Abstract

本発明は、（ｉ）反応したカチオン性又は反応した非イオン性強度剤を含んだ少なくと
も１つの強度領域と、（ｉｉ）少なくとも１つの分散性領域とを有する繊維状物質からな
る、トイレの水で流すことができる紙製品に関し、この紙製品は、（ａ）少なくとも０．
１秒の分散性と、（ｂ）乾燥強度と、（ｃ）乾燥強度の少なくとも約５パーセントの湿潤
強度とを有する。

Description

ここしばらくの間、製紙業では、対象とする用途に対し十分強くかつ速く容易に分散で
きる紙製品を必要としてきた。高い湿潤強度と高い分散性の両方を有したトイレの水で流
すことができる紙製品は、多くの消費者及び市場のニーズを満たすので有用である。例え
ば、強力かつ分散性のトイレットペーパーは、浄化システム又は下水道にそのパイプを詰
まらせることなく容易に流すことができる。
現在、このような利点を有する製品は知られていない。ポリマー強度剤なしで作られた
製品は、優れた分散性を示すが、湿潤強度が低い。逆に、ポリマー強度剤を用いて作られ
た紙製品は、良好な湿潤強度を有するが、分散性は悪いかあるいは並みである。「一時的
な湿潤強度剤」の出現により、分散性は改善されたが、利用可能な技術は、依然として工
業ニーズ及び好みに合うほど十分には進歩していない。真に強力かつ分散性のトイレの水
で流すことができるトイレットペーパーなどの製品は、市場において大きな優位性をもつ
。
米国特許第６，３２２，６６５号は、高分子アニオン反応性化合物をセルロース繊維織
物に不均一に塗布し、化合物を硬化させてセルロース繊維を架橋させることを教示する。
この特許は、流れ方向又は幅方向などの一方向において高い湿潤強度を示すが、その直交
方向においては湿ると容易に破れる織物を教示する。この発明は、トイレの水で流すこと
ができる製品が、湿潤強度剤、特に高分子アニオン反応性化合物で処理されていない領域
を有するゆえに、水に流されて浄化システムに送られる際に容易にばらばらになることが
できる領域を有し、かつ水に流す前の使用を強化する湿潤強度ゾーンを有することを教示
する。残念ながら、この化学的現象は、重大な欠点を含んでいる。例えば、高分子アニオ
ン反応性化合物は、有効にするためには硬化させなければならない。高分子アニオン反応
性化合物は、分解しにくくいつまでも残るセルロース−ポリマー結合を作り出す。この発
明は、カチオン性又は非イオン性強度剤の使用について指針を与えない。実際には、この
発明は、カチオン性強度剤の欠点についてわざわさ論じている。さらに、この発明は、ア
ニオン性グリオキシル化ポリアクリルアミドポリマー、すなわち硬化させる必要のないポ
リマーの使用について有意義な指針を与えない。この特許は、ユーザーが紙製品の強度及
び分散性のレベルを制御するのを可能にする包括的な方法を与えない。
ＷＯ０１／３８６３８Ａ１は、湿潤強度ティッシュにおけるアルカリ試薬の使用を教示
する。この文献は、繊維からなる織物、ヘミ−アセタール結合を形成する一時的な湿潤強
度剤及びアルカリ試薬を含んだティッシュ製品を論じる。このアルカリ試薬は、ドライエ
ンドにおいてシート表面に噴霧される。この文献は、高強度及び高分散性の両方を有する
製品の製造法について有意義な詳細を提示しない。この文献は、湿潤強度と分散性との広
範囲の異なる組合せを有した紙製品を製造する包括的な方法を技術者が開発できるように
する指針を与えない。
米国特許第５，９５２，２５１号は、分散性と共に強度を獲得すべく強化ポリマー繊維
を用いることを教示する。この特許は、水分散性の主要繊維構造、強度を与える補助繊維
構造及びパルプ繊維などの吸収材料を有する紙製品を論じる。この文献は、湿潤強度と分
散性との広範囲の異なる組合せを有した紙製品を製造する包括的な方法を技術者が開発で
きるようにする指針を与えない。
上述した欠点は、当該技術において典型的である。
米国特許第６，３２２，６６５号 ＷＯ０１／３８６３８Ａ１ 米国特許第５，９５２，２５１号
よって、高い湿潤強度と高い分散性の両方を有する紙製品を開発する必要性が今なお存
在している。
したがって、高い湿潤強度と高い分散性の両方を有する紙製品の製造方法を開発する必
要性が今なお存在している。
概要
本発明は、（ｉ）反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含む少な
くとも１つの強度領域と、（ｉｉ）少なくとも１つの分散性領域とをもつ繊維状物質を含
んだ紙製品であって、該紙製品が、（ａ）少なくとも０．１秒の分散性、（ｂ）乾燥強度
、及び（ｃ）乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度を有する前記紙製品に関する。本発
明のこれら及びその他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲を
参照してよく理解できるであろう。
本発明は、反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含んだ少なくと
も１つの強度領域と、少なくとも１つの分散性領域とを備えた繊維状物質を有する紙製品
に関する。本発明は、カチオン性又は非イオン性強度剤を用いて繊維状物質を選択的に改
質することにより、強力かつ高い分散性の紙製品を製造できることの発見に基づいている
。繊維状物質を選択的に改質することにより、その対象とする使用に特に望ましい強度及
び分散性特性を有した紙製品を製造することができる。本発明は、ユーザーが紙製品の強
度及び分散性のレベルを制御することを可能にする包括的な方法を提供する。有利には、
本方法は、どんなレベルの有用な所望の強度又は分散性でもほぼ与えるように適応できる
。
本発明の紙製品を製造するのに用いられる強度剤は、本発明に従って用いられる際に少
なくとも約０．１秒の分散性と紙製品の乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度とを有す
る紙製品を作るどんなカチオン性又は非イオン性強度剤でもよい。適したカチオン性及び
非イオン性強度剤としては、例えば、カチオン性及び非イオン性グリオキサル化ポリアク
リルアミド、ポリマーアミン−エピクロロヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン、メラミン
ホルムアルデヒド、及び尿素ホルムアルデヒド、ジアルデヒド澱粉、グリオキサール、ポ
リビニルアミン、ビニルアミンコポリマーが挙げられる。このようなポリマーは当該技術
においては既知である。有用なカチオン性熱硬化性ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂
としては、例えば、エピクロロヒドリンと、ポリアルキレンポリアミン及びＣ３−Ｃ１０
飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、シュウ酸又は尿素から誘導されるポリア
ミドとの水溶性重合反応生成物が挙げられる。これらのカチオン性熱硬化性樹脂の製造に
おいて、ジカルボン酸はまず反復基
−Ｎ（ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨ］ｎ−ＣＯＲＣＯ］ｘ
を含んだ水溶性ポリアミドを生成する条件下にてポリアルキレンポリアミンと反応する。
ここで、ｎ及びｘは各々２以上であり、Ｒはジカルボン酸の二価炭化水素基である。次に
、この水溶性ポリアミドは、エピクロロヒドリンと反応して水溶性カチオン性熱硬化性樹
脂を形成する。
湿潤強力紙の用途におけるアミノポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂の製造及び／又
は使用を教示する他の特許としては、米国特許第５，２３９，０４７号、第２，９２６，
１５４号、第３，０４９，４６９号、第３，０５８，８７３号、第３，０６６，０６６号
、第３，１２５，５５２号、第３，１８６，９００号、第３，１９７，４２７号、第３，
２２４，９８６号、第３，２２４，９９０号、第３，２２７，６１５号、第３，２４０，
６６４号、第３，８１３，３６２号、第３，７７８，３３９号、第３，７３３，２９０号
、第３，２２７，６７１号、第３，２３９，４９１号、第３，２４０，７６１号、第３，
２４８，２８０号、第３，２５０，６６４号、第３，３１１，５９４号、第３，３２９，
６５７号、第３，３３２，８３４号、第３，３３２，９０１号、第３，３５２，８３３号
、第３，２４８，２８０号、第３，４４２，７５４号、第３，４５９，６９７号、第３，
４８３，０７７号、第３，６０９，１２６号、及び第４，７１４，７３６号；英国特許第
１，０７３，４４４号及び第１，２１８，３９４号；フィンランド特許第３６，２３７号
（ＣＡ６５：５０５４３ｄ）；フランス特許第１，５２２，５８３号（ＣＡ７１：８２８
３５ｄ）；ドイツ特許第１，９０６，５６１号（ＣＡ７２：４５２３５ｈ）、第２，９３
８，５８８号（ＣＡ９５：９０４６ｔ）、第３，３２３，７３２号（ＣＡ１０２：１５１
１６０ｃ）；日本国特許第７０２７，８３３号（ＣＡ７４：４１８２ｍ）、第７１０８，
８７５号（ＣＡ７５：４９９９０ｋ）、第７１１２，０８３号（ＣＡ７６：１１５１０６
ａ）；第７１１２，０８８号（ＣＡ７６：１１５１０７ｂ）、第７１３６，４８５号（Ｃ
Ａ７７：９０３３６F）；オランダ出願第６，４１０，２３０号（ＣＡ６３：Ｐ５８５８
ｈ）；南アフリカ特許第６８０５，８２３号（ＣＡ７１：１１４４２０ｈ）；並びにスウ
ェーデン特許第２１０，０２３号（ＣＡ７０：２０７５５ｙ）が挙げられる。
他の適したカチオン性強度剤としては、水溶性ビニルアミドを水に溶解したビニル系水
溶性カチオン性モノマー、例えば、２−ビニルピリジン、２−ビニル−Ｎ−塩化メチルピ
リジニウム、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、（ｐ−ビニルフェニル）トリメチル塩
化アンモニウム、２−（ジメチルアミノ）アクリル酸エチル、メタクリルアミドプロピル
トリメチル塩化アンモニウムなどと共重合させることにより生成されるものを含めて、グ
リオキサールとの反応に適したカチオン性ポリビニルアミドが挙げられる。
別法として、グリオキシル化カチオン性ポリマーは、そのアミド置換基の一部（非イオ
ン性）をカチオン性置換基に変換することにより非イオン性ポリビニルアミドから生成で
きる。このようなポリマーの一つは、ポリアクリルアミドをアルカリ金属次亜ハロゲン酸
塩で処理し、その際、アミド置換基の一部をカチオン性アミン置換基に対するホフマン反
応により分解されることで生成できる（米国特許第２，７２９，５６０号参照）。別の例
は、９０：１０のモル比のアクリルアミド：トリメチルアミンを用いたクロロメチル置換
基の四級化によりカチオン性状態に変換されたｐ−クロロメチルスチレンコポリマーであ
る。トリメチルアミンは、一部又は全部をトリエタノールアミン又は他の水溶性第３アミ
ンと交換できる。さらに別法として、グリオキシル化カチオン性ポリマーは、水溶性ビニ
ル第３アミン（例えば、ジメチルアミノアクリル酸エチル又はビニルピリジン）をそれと
共重合可能な水溶性ビニルモノマー、例えば、アクリルアミドと重合させることで、水溶
性カチオン性ポリマーを形成することによって製造できる。次に、第３アミン基は、公知
の方法にて塩化メチル、硫酸ジメチル、塩化ベンジルなどとの反応により第４アンモニウ
ム基に変換でき、それにより、ポリマーのカチオン特性が強化される。また、ポリアクリ
ルアミドは、少量のグリシジルジメチル塩化アンモニウムとの反応によりカチオン性にし
得る。
コポリマーは、その主成分として、任意のアクリルアミド、例えばアクリルアミド自体
、メタクリルアミドなどを含み得る。コポリマー中のアクリルアミドの量は、約７５〜約
９５重量％の範囲が好ましい。カチオン性コモノマーは、アクリルアミドと共重合可能な
任意の公知のカチオン性モノマーとし得る。有用なコモノマーとしては、２−ビニルピリ
ジン、２−ビニル−Ｎ−塩化メチルピリジニウム、ジアルキル（ジアリル）ジメチル塩化
アンモニウム、（ｐ−ビニルフェニル）トリメチル−塩化アンモニウム、２−（ジメチル
アミノ）アクリル酸エチル、メタクリルアミド−プロピルトリメチル塩化アンモニウムな
どが挙げられる。約５〜約２５重量％のカチオン性コモノマーを含有したコポリマーを用
いるのが好ましい。上記した限度内の濃度にあるこれらのコモノマーの混合物もまた使用
できる。約１０重量％まで、ポリマーのアクリルアミドコモノマーは、アクリルアミドと
共重合可能な他のコモノマーに交換できる。このようなコモノマーとしては、アクリル酸
、アクリル酸エチル、メチルメタクリレートなどのアクリル酸エステル、アクリロニトリ
ル、スチレンビニルベンゼンスルホン酸などが挙げられる。最後のコポリマーはカチオン
性であるので、これらのコモノマーに対する唯一の基準は、もしそれらがアニオン性の特
性であるならば、ポリマー中にカチオン性コモノマーより多い量は存在できないことであ
る。ポリマーにおけるアクリルアミドモノマー成分は、グリオキシル化後にグリオキサー
ル置換基が取り付く部位を与える。このようなカチオン性ポリマーは既知であり、ここに
その全体を組み入れた米国特許第４，６０５，７０２号に記載されている。ここにその全
体を組み入れた米国特許第６，３６５，０００号に開示された一時的な湿潤強度剤が使用
できる。ここにその全体を組み入れた米国特許第５，５２５，６６４号に挙げられた永久
的な湿潤強度剤も使用できる。
適するカチオン性強度剤又は適する非イオン性強度剤の分子量は、用途によって広く変
わり得る。ここで用いられる用語「分子量」は、重量平均分子量を意味する。一般に、カ
チオン性強度剤又は非イオン性強度剤の分子量は、本発明によると、カチオン性強度剤が
所望の湿潤強度及び分散性を与える限り、任意の分子量とし得る。一実施態様では、カチ
オン性強度剤又は非イオン性強度剤の分子量は、５０００ダルトンより大、又は約１０，
０００ダルトンより大である。一実施態様では、強度剤の分子量は、約１０，０００〜約
１００，０００ダルトンの範囲にある。別の実施態様では、カチオン性強度剤又は非イオ
ン性強度剤の分子量は１００，０００ダルトンより大である。別の実施態様では、強度剤
の分子量は、約１００，０００〜１００，０００，０００（１億）ダルトン、又はそれよ
り大である。一実施態様では、強度剤の分子量は、約１００，０００〜約１，０００，０
００ダルトンである。
一般に、本紙製品は、約５〜約１５０ｇ／ｍ２、好ましくは約５〜約８５ｇ／ｍ２の範
囲の重量の少なくとも１つの繊維状物質を有する。軽量の紙製品では、この繊維状物質は
、約１５〜約５０ｇ／ｍ２、好ましくは約５〜約３０ｇ／ｍ２、好ましくは約１５〜約３
０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する。中間重量の紙製品では、この繊維状物質は、約１５〜
約１５０ｇ／ｍ２、又は約１５〜約８５ｇ／ｍ２、好ましくは約３０〜約６０ｇ／ｍ２の
範囲の重量を有する。本発明による繊維状物質は、一般にトイレの水で流すことができる
。ここで用いられている用語「トイレの水で流すことができる」は、トイレを詰まらせる
ことなく、又は下水道又は浄化システムへの配管を詰まらせることなくトイレに流すこと
ができる紙製品を意味する。
一般に、本繊維状物質は、適当な紙スラリー（完成紙料）から作られた紙シートである
。完成紙料（それから繊維状物質が作られる）としては、本発明に適した繊維状物質を生
成する任意の完成紙料が挙げられる。完成紙料としては、例えば、ティッシュ完成紙料、
タオル完成紙料、湿式完成紙料、未使用又はリサイクル完成紙料又は処理されたセルロー
ス完成紙料が挙げられる。用途によって、紙製品における繊維状物質の数は変わり得る。
本紙製品は、１より多い繊維状物質を有し得る。一実施態様では、本紙製品は、２つの繊
維状物質、例えば二枚重ねの紙製品を有する。別の実施態様では、本紙製品は、２より多
い繊維状物質を有し得る。
一般に、強度領域は、反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含有
した繊維状物質の少なくとも一部を含む。反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオ
ン性強度剤は、本質的に、強度を付与する高分子網目として機能する。よって、強度領域
は、使用中のシートに湿潤引張強さを与える。しかし、水中では、繊維状物質の分散性領
域がすばやく分散するので、トイレの水で流すことができる優れた本紙製品の特性が得ら
れる。
強度領域は、紙製品の分散性を犠牲にすることなく紙製品の意図される使用にとって十
分な湿潤強度を該強度領域が与える限り、紙製品の任意の部分に配置し得る。一実施態様
では、例えば、強度領域は、繊維状物質の少なくとも１つの表面全体に渡って広がる。別
の実施態様では、強度領域は、繊維状物質の両表面上に広がる。別の実施態様では、強度
領域は、繊維状物質内にある。別の実施態様では、強度領域は、表面上及び繊維状物質内
の両方に配置される。
一般に、強度領域は、繊維状物質の少なくとも１つの表面上に、紙製品の分散性を損な
うことなく所望の強度特性を与える任意のパターンにて広がる。例えば、一実施態様では
、強度領域は、繊維状物質の表面上に「格子状」パターン、及び複数の平行及び垂直線領
域を形成する。別の実施態様では、強度領域は円形パターンにより表される。別の実施態
様では、強度領域は、波線パターンにより表される。一実施態様では、強度領域は、組み
合った蛇行パターンを形成する。パターンの線幅は、強度剤が所望の湿潤強度を与えるこ
とを可能にする幅ならどんな幅でもよい。一実施態様では、好ましくは、強度領域は、互
いに連結され又は互いに重なり合うことで、連結され又は重なり合った強度領域の結合が
、繊維状物質の一方の縁から繊維状物質の反対の端部まで延びる連続的な高分子網目を形
成する。紙製品が１より多い繊維状物質を有する実施態様、例えば、二枚重ねの紙製品で
は、強度領域は、繊維状物質の間に配置することができる。
各強度領域の面積は、用途に依存してかなり変わり得る。一般には、強度領域の面積は
、繊維状物質の表面の総面積の約０．０１％〜約７５％で変わる。繊維状物質の表面上に
て強度領域により包含された総面積は、一般に該表面の総面積の約９０％より小、又は約
７５％より小、又は約６０％より小である。一般に、一実施態様では、強度領域は、繊維
状物質の表面の面積の約５０％未満を包含する。別の実施態様では、強度領域は、繊維状
物質の表面の面積の約２５％未満を包含する。別の実施態様では、強度領域は、繊維状物
質の表面の面積の約１０％未満を包含する。
一般に、分散性領域は、紙製品の強度領域よりも相対的に低い湿潤及び乾燥強度をもっ
た繊維状物質の部分を含む。分散性領域は、本質的に分散性を付与する部材として機能す
るので、分散性領域が紙製品の湿潤強度を犠牲にすることなく紙製品の意図される使用に
とって十分な分散性を与えるならば、紙製品の任意の部分に配置し得る。一実施態様では
、例えば、分散性領域は、繊維状物質の少なくとも１つの表面全体に渡って広がる。例え
ば、強度領域が繊維状物質の少なくとも１つの表面上に延びる格子パターンを占めるとき
、分散性領域は、格子パターン間の領域、例えば複数の平行及び垂直領域により形成され
た長方形領域である。別の実施態様では、分散性領域は、繊維状物質の両方の表面上に広
がる。別の実施態様では、分散性領域は、繊維状物質内にある。別の実施態様では、分散
性領域は、該表面上及び繊維状物質内の両方に配置される。
一実施態様では、分散性領域は、反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強
度剤を完全に又は実質的に欠いている。しかしながら別の実施態様では、分散性領域は、
分散性領域内の強度剤が強度領域内の反応した強度剤の量より少ない量だけ存在している
ならば、いくらかの反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含有する
。分散性領域中の強度剤の量は、用途、及びもちろん強度領域中の反応したカチオン性強
度剤又は反応した非イオン性強度剤の量に依存して変わる。しかし、一般的な指針として
、強度領域は、分散性領域よりも少なくとも１０又は２０重量％多い反応したカチオン性
強度剤又は反応した非イオン性強度剤を有する。一実施態様では、分散性領域に対する強
度領域中の強度剤の重量比（単位面積、例えばｃｍ２当たり）は、約１．１又は１．２：
１〜約５００：１である。他の実施態様では、分散性領域に対する強度領域中の強度剤の
重量比（単位面積当たり）は、約１．１：１〜約４００：１、又は約１．１：１〜約３０
０：１、又は約１．１：１〜約２００：１、又は約１．１：１〜約１００：１である。ま
た、他の実施態様では、分散性領域に対する強度領域中の強度剤の重量比（単位面積当た
り）は、約１．２：１〜約２０：１、約５：１〜約１５：１、又は約５：１〜約１０：１
である。
強度領域により付与される湿潤強度は、物理的に劣化することなく紙製品がその対象と
する用途に使用され得るのに十分である。一般に、紙製品の湿潤強度は、紙製品の乾燥強
度の少なくとも約５％である。別の実施態様では、紙製品の湿潤強度は、紙製品の乾燥強
度の少なくとも約１０％、又は紙製品の乾燥強度の少なくとも約２５％である。一実施態
様では、紙の湿潤強度は、紙製品の乾燥強度の約５％〜約５０％の範囲にある。別の実施
態様では、紙の湿潤強度は、紙製品の乾燥強度の約５％〜約３５％の範囲にある。別の実
施態様では、紙の湿潤強度は、紙製品の乾燥強度の約５％〜約２５％の範囲にある。
紙製品の所望の湿潤強度は、紙製品の種類及びその意図される使用法に依存する。例え
ば、ティッシュ紙製品では、湿潤強度は、約０．００５ポンド／インチ（０．８９ｇ／ｃ
ｍ）〜約０．５ポンド／インチ（８９．３ｇ／ｃｍ）、好ましくは約０．１ポンド／イン
チ（１７．８６ｇ／ｃｍ）〜約０．５ポンド／インチ（８９．３ｇ／ｃｍ）の範囲とし得
る。タオル紙製品では、湿潤強度は、約０．１ポンド／インチ（１７．８６ｇ／ｃｍ）〜
約１ポンド／インチ（１７８．５８ｇ／ｃｍ）、好ましくは約０．５ポンド／インチ（８
９．３ｇ／ｃｍ）〜約１ポンド／インチ１７８．５８ｇ／ｃｍ）の範囲とし得る。３５ポ
ンド５０／５０硬材／軟材シートでは、湿潤強度は、約０．１ポンド／インチ（１７．８
６ｇ／ｃｍ）〜約５ポンド／インチ（８９２．３ｇ／ｃｍ）、好ましくは約０．３ポンド
／インチ（５３．７４）〜約５ポンド／インチ（８９２．３ｇ／ｃｍ）の範囲とし得る。
本発明の紙製品の乾燥強度は変わり得る。例えば、ティッシュ紙製品では、乾燥強度は
、約０．１ポンド／インチ（１７．８６ｇ／ｃｍ）〜約１０ポンド／インチ（１７８５．
８ｇ／ｃｍ）、好ましくは約２ポンド／インチ（３５７．１６ｇ／ｃｍ）〜約１０ポンド
／インチ（１７８５．８ｇ／ｃｍ）の範囲とし得る。タオル紙製品では、乾燥強度は、約
２ポンド／インチ（３５７．１６ｇ／ｃｍ）〜約２０ポンド／インチ（３，５７１．６ｇ
／ｃｍ）、好ましくは約１０ポンド／インチ（１７８５．８ｇ／ｃｍ）〜約２０ポンド／
インチ（３５７１．６ｇ／ｃｍ）の範囲とし得る。３５ポンド５０／５０硬材／軟材シー
トでは、乾燥強度は、約２ポンド／インチ（３５７．１６ｇ／ｃｍ）〜約１００ポンド／
インチ（１７，８５８ｇ／ｃｍ）、好ましくは約２０ポンド／インチ（３，５７１ｇ／ｃ
ｍ）〜約１００ポンド／インチ（１７，８５８ｇ／ｃｍ）の範囲とし得る。
紙製品の湿潤強度は、次のように測定する。紙製品の湿潤強度を測定するため、幅が約
１インチ（２．５４ｃｍ）で長さが約４．５インチ（１１．４ｃｍ）の細長い紙シート片
を、Ｔｈｗｉｎｇ-Ａｌｂｅｒｔ引張試験機、又は機能的に同等の装置の口部に置く。こ
の紙に水を噴霧し、すぐにこの試料をその長さ方向に引きちぎる。ここで用いられる用語
「湿潤強度」は、試料を引きちぎるのに要する負荷であり、ポンド／インチ又はｇ／ｃｍ
で表される。
強度領域と分散性領域の組合せにより、その意図される使用にとって十分な分散性をも
った紙製品が製造される。一般に、紙製品の分散性は、少なくとも約０．１秒となる。一
実施態様では、紙製品の分散性は、約０．１秒〜約３０分、又はそれ以上の範囲にある。
別の実施態様では、分散性は、約０．１秒〜約２０分の範囲にある。別の実施態様では、
分散性は、約０．１秒〜約１０分の範囲にある。別の実施態様では、分散性は、約０．１
秒〜約５分の範囲にある。別の実施態様では、分散性は、約０．１秒〜約４分の範囲にあ
る。別の実施態様では、分散性は、約０．１秒〜約３分の範囲にある。別の実施態様では
、分散性は、約０．１秒〜約２分の範囲にある。別の実施態様では、分散性は、約０．１
秒〜約１分の範囲にある。
上述した範囲が示唆するように、本発明は、本発明による紙製品の分散性が特定種類の
紙製品の予想される使用に従って有利に制御できるので、非常に用途が広い。例えば、テ
ィッシュ紙製品（例えば、トイレットペーパー、化粧紙、紙ナプキンなどの衛生製品や、
包装紙、コンデンサー、及び炭化グレードなどの産業用ティッシュを含めた軽量シート）
の場合、ティッシュ紙製品の分散性は、約０．１秒〜約１０分、好ましくは約５秒〜約２
分の範囲とし得る。タオル紙製品、例えば（一般に家庭及び産業用の清掃用途に用いられ
る中間重量シート）では、分散性は、約５秒〜約１０分、好ましくは約１０秒〜約２分の
範囲とし得る。一実施態様では、タオル紙製品の分散性は、約２０秒〜約２分の範囲とし
得る。別の実施態様では、タオル紙製品の分散性は、５時間より長くし得る。３５ポンド
５０／５０硬材／軟材シートでは、このようなシートの分散性は、約５秒〜約３０分、好
ましくは約１０秒〜約２分の範囲とし得る。当業者ならば、用いられる紙スラリー（完成
紙料）の種類に依存して、紙製品の分散性強度が変わることが理解されよう。
紙製品の「分散性」は、ここで用語「分散性」が用いられているように、紙製品を１０
００ｍｌのビーカーに５００ｍｌの水道水と共に入れ、室温（２５°C）において製品を
オーバーヘッド撹拌器で３００ｒｐｍにて撹拌することにより求められる。紙製品は、約
１１ｃｍ２の表面積を有し得る。紙製品の分散性は、繊維状物質の部分が紙製品から離れ
るのに要する時間である。よって、ここで用いられているように、紙製品の「分散性」が
少なくとも約５秒であると言うときは、このことは、上記条件下での撹拌後に紙製品の一
部が紙製品から剥離するのに約５秒又はそれより長くかかることを意味する。
強度領域と分散性領域は、湿潤強度及び分散性特性の広範囲の組合せをもった紙製品を
ユーザーが製造するのを可能にすべく物理的又は化学的に改質し得る。例えば、一実施態
様では、分散性領域はパーフォレーションを有し、これらのパーフォレーションは、反応
したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤で満たし得、又は満たされ得ない。
この実施態様では、パーフォレーションが強度剤で満たされているとき、この満たされた
パーフォレーションは追加的な強度領域として機能し、紙製品の分散性を高める。別の実
施態様では、強度領域又は分散性領域は、強度領域又は分散性領域の強度を低下させる酵
素などのような反応した強度低下物質を有する。このような強度低下物質が使用される場
合には、該物質はカチオン性強度剤と共に使用されるのが好ましい。一実施態様では、強
度領域及び分散性領域は、サイズ剤により改質し得る。よって、異なる物理的及び化学的
特性をもった強度領域及び分散性領域の使用により、本発明による紙製品は、紙の所望の
分散性を犠牲にすることなく本製品がその有用な物理的特徴を維持するのに十分な強度剤
を有する。
一実施態様では、カチオン性強度剤又は非イオン性強度剤が、繊維状物質の全体に渡っ
て分布され、強度低下物質、例えば重炭酸ナトリウム又は酵素などのアルカリ物質の少な
くとも１つの領域が、繊維状物質の少なくとも１つの表面上に広がる。この実施態様では
、反応した強度低下物質が分散性領域を形成し、反応した強度低下物質の間の領域が強度
領域となる。
したがって、本発明は、望ましい湿潤強度と分散性特性をもった幅広いバリエーション
の製品を提供する。一実施態様では、本発明は、トイレの水で流すことができる紙製品を
提供し、この紙製品は繊維状物質を含み、この繊維状物質は、紙製品が（ａ）少なくとも
０．１秒の分散性、（ｂ）乾燥強度、及び（ｃ）紙製品の乾燥強度の少なくとも約５％の
湿潤強度を有するように、（ｉ）反応したカチオン性又は反応した非イオン性強度剤を含
んだ複数の強度領域と、（ｉｉ）複数の分散性領域とを有する。別の実施態様では、本発
明は、（ａ）第１表面及び第２表面を有する繊維状物質と、（ｂ）反応したカチオン性強
度剤又は反応した非イオン性強度剤を含んだ少なくとも１つの強度領域と、（ｃ）強度領
域中に存在する反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤よりも相対的に
少ない量の反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含んだ少なくとも
１つの分散性領域とを含んだ紙製品を提供する。別の実施態様では、本発明は、（ａ）第
１表面及び第２表面を有する繊維状物質と、（ｂ）繊維状物質の全体に渡って広がる複数
の強度領域と、（ｃ）繊維状物質の第１表面又は第２表面上に広がる少なくとも１つの反
応した強度低下剤とを含んだ紙製品を提供する。
好ましい実施態様では、本発明は、（ａ）幅が約８〜約１２ｃｍの範囲にある第１表面
及び第２表面を有し、重量が約５〜約５０ｇ／ｍ２の範囲にあるティッシュペーパー繊維
状物質と、（ｂ）少なくとも１つの表面上に分布される複数の強度領域と、（ｃ）強度領
域の間に配置された複数の分散性領域とを含んだティッシュ紙製品を提供する。別の実施
態様では、本発明は、約１５〜約５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有し、かつ（ａ）幅が約２
５〜約３５ｃｍ、好ましくは約３２〜約２６ｃｍの範囲の第１表面及び第２表面を有する
少なくとも１つのタオルペーパー繊維状物質と、（ｂ）紙製品の少なくとも１つの表面上
に広がる複数の強度領域と、（ｃ）強度領域の間に配置された複数の分散性領域とを含ん
だタオル紙製品を提供する。
一般に、本発明による紙製品の製造方法は、強度領域（１つ又は複数）と分散性領域（
１つ又は複数）が、少なくとも０．１秒の分散性と紙製品の乾燥強度の少なくとも約５％
の湿潤強度とを有する紙製品を製造するのに十分であるように、カチオン性又は非イオン
性強度剤を繊維状物質に塗布し、少なくとも１つの強度領域と少なくとも１つの分散性領
域とを形成することを伴う。有利には、強度剤は硬化させる必要はない。
一実施態様では、強度剤は、2以上の繊維状物質（層）間のパターンに塗布され、それ
により、本方法は優れた分散性のみならず層接着をも与える。別の実施態様では、強度剤
が分散性領域内のパーフォレーション上に塗布され、それにより分散性を強化する。別の
実施態様では、強度領域は、約１８（０．９重量％）〜約２５０ポンド／トン（１２．５
重量％）、好ましくは約２０（１重量％）〜約１００ポンド／トン（５重量％）の範囲の
量の強度剤で繊維状物質を処理することにより形成し得る。分散性領域は、０〜約１５ポ
ンド／トン（０．７５重量％）、好ましくは０〜約５ポンド／トン（０．２５重量％）の
範囲の量の強度剤で処理し得る。
一実施態様では、繊維状物質は、カチオン性強度剤又は非イオン性強度剤により完全に
処理される。この実施態様では、次に強度低下物質、例えば重炭酸ナトリウム又は酵素が
、繊維状物質の上に塗布され、反応した強度低下物質が分散性領域を形成し、反応した強
度低下物質の間の領域が強度領域となる。水にさらされると、この物質は、反応した強度
低下物質により形成された領域に沿ってすばやく分解する。別の実施態様では、強度剤が
本質的にしぼ寄せ補助として、すなわち一般にヤンキードライヤー上に噴霧されて高バル
ク軟ティッシュの製造に良い条件を与える物質として用いられるように、強度剤があるパ
ターンにて塗布される。しぼ寄せ剤は、しばしばヤンキードライヤーに用いられ、ティッ
シュペーパーの伸縮性を増すのに用いられる湿り変形プロセスを補助する。この実施態様
では、強度剤は、しぼ寄せ剤と強度剤の二重の目的を果たす。
強度剤を塗布するのに用いられる装置は、紙製品が少なくとも約０．１秒の分散性と紙
製品の乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度とを有するように強度剤が強度領域を選択
的に形成可能にする装置ならばどんな装置でもよい。一実施態様では、強度剤は、現在イ
ンクジェット用途に用いられている装置により塗布できる。別の実施態様では、強度剤は
、液圧ノズルで塗布できる。別の実施態様では、強度剤は、ロール・コーターにより塗布
できる。別の実施態様では、強度剤は、ポンプ駆動のノズルアレイを用いて塗布できる。
別の実施態様では、強度剤は、非接触計量装置を用いて塗布できる。
本発明は、産業に価値ある利益をもたらす。現在、本発明により紙製品の強度及び分散
性特性を制御する包括的なシステムが与えられるので、異なる所望の所定強度及び分散性
特性を有する紙製品を作ることができる。本発明の一実施態様では、繊維状物質の全体の
領域が強度剤で処理されているわけではないので、所望の柔らかさをもった紙製品が提供
される。
これまで本発明は、強度領域が、反応したカチオン性又は反応した非イオン性強度剤で
ある実施態様を対象としてきたが、実施態様の一つでは、強度領域が反応したグリオキシ
ル化アクリルアミドであるようにアニオン性グリオキシル化アクリルアミドを用いること
もできる。この実施態様では、アニオン性グリオキシル化アクリルアミドは、カチオン性
又は非イオン性強度剤と共に使用し得る。これらのポリマーは、アクリルアミドモノマー
とコモノマー、例えばアクリル酸、アクリル酸エステル（例えばアクリル酸エチル、メチ
ルメタクリレートなど）、アクリロニトリル、スチレンビニルベンゼンスルホン酸などを
重合させることにより作ることができる。よって、非イオン性強度剤及びカチオン性強度
剤と共に製造された紙製品についての上記説明は、アニオン性グリオキシル化ポリアクリ
ルアミドが使用される実施態様にも当てはまる。
特定の好ましい態様に関して本発明を詳細に説明してきたが、他の態様も可能である。
したがって、特許請求の範囲の思想及び範囲は、ここに含まれる態様の説明に限定すべき
でない。

Claims (24)

  1. （ｉ）反応したカチオン性又は反応した非イオン性強度剤を含む少なくとも１つの強度
    領域と、（ｉｉ）少なくとも１つの分散性領域とをもつ繊維状物質を含んだ紙製品であっ
    て、該紙製品が、（ａ）少なくとも０．１秒の分散性、（ｂ）乾燥強度、及び（ｃ）紙製
    品の乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度を有する前記紙製品。
  2. 分散性領域が、反応した強度剤を欠くか又は実質的に欠く請求項１に記載の紙製品。
  3. 分散性領域が、強度領域中に存在する反応したカチオン性強度剤又は非イオン性強度剤
    よりも相対的に少ない量の反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を有
    する請求項１に記載の紙製品。
  4. 強度領域が直線状領域の格子状パターンからなる請求項１に記載の紙製品。
  5. 強度領域が繊維状物質の第１表面に隣接して配置される請求項１に記載の紙製品。
  6. 繊維状物質が繊維状物質の第２表面上に強度領域をさらに含む請求項５に記載の紙製品
    。
  7. 分散性領域がパーフォレーションを含む請求項１に記載の紙製品。
  8. パーフォレーションが、反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤で満
    たされる請求項７に記載の紙製品。
  9. 紙製品が紙製品の乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度を有する請求項１に記載の紙
    製品。
  10. 紙製品が少なくとも約１秒の分散性を有する請求項１に記載の紙製品。
  11. 紙製品がティッシュ又はタオルである請求項１に記載の紙製品。
  12. 分散性領域が、反応した強度剤を欠くか又は実質的に欠き、強度領域が紙製品の表面積
    の約５０％未満を包含する請求項１に記載の紙製品。
  13. 強度領域が繊維状物質の第１表面上に配置される請求項１に記載の紙製品。
  14. 強度領域が繊維状物質の第２表面上に配置される請求項１３に記載の紙製品。
  15. 紙製品が反応した強度低下物質をさらに含む請求項１に記載の紙製品。
  16. カチオン性強度剤又は非イオン性強度剤が、カチオン性グリオキサル化ポリアクリルア
    ミド、非イオン性グリオキサル化ポリアクリルアミド、ポリマーアミン−エピクロロヒド
    リン樹脂、ポリエチレンイミン、メラミンホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデヒド、ジ
    アルデヒド澱粉、グリオキサール、ポリビニルアミン、ビニルアミンコポリマー、及びそ
    れらの混合物からなる群から選択される請求項１５に記載の紙製品。
  17. 強度領域が組み合った蛇行パターンからなる請求項１に記載の紙製品。
  18. （ａ）第１表面及び第２表面をもち、約１５〜約１５０ｇ／ｍ２の範囲の重量を有する繊
    維状物質、
    （ｂ）反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤を含む少なくとも１つの
    強度領域、
    （ｃ）前記少なくとも１つの強度領域中に存在する反応したカチオン性強度剤又は反応し
    た非イオン性強度剤よりも相対的に少ない量の反応したカチオン性強度剤又は反応した非
    イオン性強度剤を含む少なくとも１つの分散性領域
    を含む紙製品。
  19. 分散性領域が、反応したカチオン性強度剤又は反応した非イオン性強度剤も欠くか又は
    実質的に欠き、強度領域が、第１表面の面積の約５０％未満の面積を包含する請求項１８
    に記載の紙製品。
  20. 複数の高強度領域及び複数の高分散性領域と一体化された物質を含む紙製品であって、
    該紙製品が、乾燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度と少なくとも約０．１秒の分散性と
    を有する前記紙製品。
  21. 強度剤を繊維状物質に選択的に塗布し、少なくとも１つの強度領域と少なくとも１つの
    分散性領域を形成することを含む紙製品の製造方法であって、少なくとも１つの強度領域
    と少なくとも１つの分散性領域が、少なくとも０．１秒の分散性と紙製品の乾燥強度の少
    なくとも約５％の湿潤強度とを有する紙製品を作るのに十分である前記紙製品の製造方法
    。
  22. （ａ）第１表面と第２表面をもつ第１繊維状物質、
    （ｂ）第１表面と第２表面をもつ第２繊維状物質、
    （ｃ）第１繊維状物質と第２繊維状物質の間に配置され、反応したカチオン性又は非イオ
    ン性強度剤である少なくとも１つの強度領域
    を含む紙製品。
  23. （ａ）第１表面及び第２表面をもつ少なくとも１つの繊維状物質、
    （ｂ）少なくとも１つの繊維状物質の全体に渡って広がる複数の強度領域、及び
    （ｃ）少なくとも１つの繊維状物質の前記第１表面又は第２表面上に広がる少なくとも１
    つの反応した強度低下剤
    を含む紙製品。
  24. （ｉ）反応したアニオン性ポリアクリルアミド強度剤を含んだ少なくとも１つの強度領域
    と、（ｉｉ）少なくとも１つの分散性領域とをもった繊維状物質を含む紙製品であって、
    該紙製品が（ａ）少なくとも０．１秒の分散性、（ｂ）乾燥強度、及び（ｃ）紙製品の乾
    燥強度の少なくとも約５％の湿潤強度を有する前記紙製品。
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