JP2008537026A - 水が含浸されることを意図した繊維質支持体 - Google Patents

水が含浸されることを意図した繊維質支持体 Download PDF

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Abstract

含浸されることを意図した繊維質支持体であって、その繊維は100%のセルロース繊維で形成され、その支持体は、ひだ加工又はエンボス加工の前に、機械交差方向において2.4N/15mmを超える湿潤牽引強度、少なくとも300%の吸水容量を示し、及び前記繊維の乾燥重量に対して乾燥物質として2%未満の湿潤強度向上剤を含有することを特徴とする。

Description

本発明は、特に、窓、床、家具等の物体及び表面の清掃用に商品化された湿った拭取紙の市場に関する。これらの製品は、衛生分野において、皮膚、特に乳児の皮膚の洗浄用、又はメーク落としとしても用いられる。
前記湿った拭取紙は、幾つかの下記特性を持たなければならない。
まず第一に、これらは、触れ心地をよくするある種の柔らかさを持たなければならない。高い柔らかさ、言い換えると低い硬さは、拭取紙の、清掃対象である表面への接触を更に増大させる。
しかしかながら、圧力及び捩れ現象の効果の下、最終ユーザーによる液体の含浸及び取り扱い後にそれが裂けてしまうことを回避するため、製品は十分に抵抗力を持つことが必要である。この要因は、支持体の湿潤強度の測定により規定できる。
従って、これら2つの要因は、一方では柔らかさ、他方では堅さと、矛盾する。これらは、一般的に逆比例する(米国特許第6719862号及び米国特許出願第2005/0034826号)。
第三の特性は、他の2つと同じく肝要であり、吸収特性、すなわち、支持体が液体を吸収する容量である。支持体がより多くの液体を吸収できれば、蒸発の継続時間が、従って、使用継続時間がより長くなるであろう。実際には、支持体の吸収容量は、特にその空隙率及び厚さに依存する。これらの要因は、特に空隙率テクステストにより、及び支持体の厚さ/坪量比に対応する「嵩」の計算により、測定することができる。
これらの目的全てを満たすことを目指して、数多くの解が提案されているが、おおよその成功でしかない。
第一の解は、天然セルロース繊維と合成繊維を組み合わせた不織の支持体を提案することから成る。合成繊維は、一般的に、支持体の少なくとも30重量%に相当する。合成繊維の存在は、幾つかの不都合を生じさせる。
先ず、これらは製品の最終価格に影響し、これは著しく高くなる。更に、これらは、製品を非生物分解性にする。更には、これらは、これらをセルロース繊維に結びつけるために、含浸処理を必要とする。しかしながら、これらの処理の成分は、清掃液によって変性され、表面、特に窓の表面を汚染し、それらの上に油脂性の膜を残す。更には、特に窓の清掃において、この種の拭取紙は、表面上を滑るのが困難であることが観察されている。最後に、製造方法の点から見て、これは比較的遅い速度、約180m/分から300m/分でしか実施できない。勿論、合成繊維の価格、及びこの速度が、最終価格に影響しないことはあり得ない。
これらの不都合の全てを取り除くために最も明らかと思われた解は、合成繊維をセルロース繊維によって置き換え、斯くして、セルロース100%の繊維から主に調製された支持体を提案することにあった。
文献、米国特許第4725489号は、例えば、空気集積技術により得たセルロース100%の支持体を記載している。この文献には、得られた支持体の湿潤強度及び剛性に関するいかなる指摘も為されていない。しかしながら、この拭取紙は、清浄にすべき表面に適用されたとき、使用者が指でその中に穴を作ることを回避するために、十分に緊密でなければならないことが示されている。十分な湿潤強度を持たせるために、高濃度の湿潤強度向上剤を添加することが、空気集積技術を専門にする当業者に既知である。一般的に、この湿潤強度向上剤はラテックスの形状で存在し、また、乾燥物重量として支持体の少なくとも15%に相当する。より正確には、100gの乾燥セルロース繊維に対して、乾燥物として15gから25gのラテックスを導入する必要があり、これは、その支持体を非生物分解性にする。このことは、空気集積技術において、繊維は個別にされた形状の懸濁物として保たれ、各繊維は湿潤強度向上剤と接触しなければならないという事実により説明できる。最後に、空気集積技術は、一般的に、短繊維に対してのみ適用できる。製造方法の点から見て、これは、50g/mの支持体に対して、約66m/分から150m/分の低速でのみ行うことができる。
出願人自身、特に指の拭取りに用いられる湿った拭取紙を製造している。これらの湿った拭取紙は、80から100%の長い精製された繊維から成り、特に高い剛性及び強度を持ち、後者は、実際に、約40g/mから45g/mの秤量に対して、機械交差方向において3.0N/15mmを超え、及び機械方向において7.5N/15mmであるが、吸水容量は比較的低く、170%から230%のオーダーである。これらは、常套的な水切りを伴う湿式生産法によってシートを形成すること、及びそのシートをリニアメーター当たり60から120kNの量で、約40%の乾燥度まで押圧することから成る製紙方法により得られる。次いで、シートを、その被覆、及び異なる乾燥部における操作吸引条件から来る押圧以外のいかなる押圧も伴わずに、約95%の乾燥度まで、シリンダー上で乾燥させる。ひだ作用からもたらされるより低い剛性に拘わらず、これらの支持体は、液体吸収容量が制限され、これは、これらの支持体を、より高い吸収及び柔らかさが必須の特性である、表面の清掃用の湿った拭取紙としての使用と相容れない製品としている。
最後に、「ティシュペーパー」の場合への言及が好都合である。アメリカの市場が、「ティシュペーパー」によって理解するのは、原則的に短繊維に基づく(70%)セルロースが100%の製品である。長繊維と比べ、短繊維は、「ティシュペーパー」の滑らかさと低い剛性を与えるので、非常に高く評価されている。事実、短繊維によって与えられる乾いた紙のひだ強度は、長繊維によって与えられるそれの約10倍低い。目指す市場は、液体を吸収するために乾いた状態で用いられる、キッチンペーパー、ハンカチ、食卓用ナプキン、及びトイレットペーパーの一つである(米国特許出願第2005/0006043号)。乾燥時の、液体の吸収割合、並びに低い剛性と滑らかさの組合せが主な目的である。特に満足すべき吸収レベルは、350と450%の間で行き来する。低い乾燥強度は、表面積が100cmで秤量が45±5gの「ティシュペーパー」に対して約4Nのひだ強度を付与する。ティシュが使用前又は後に含浸されてしまえば、それらは、湿潤強度が低い故に、直ちに引き裂かれる。この低い湿潤強度は、滑らかさ及び低い剛性のために望まれる、初期の低い乾燥機械的特性から、主にもらたされる。この低い強度は、文献米国特許出願第2005/0034826号及び同第2005/0006043号に記載されている様に、特に、0.2%未満の、低い量の湿潤強度向上剤からもたらされる。
斯くして、本発明の目的は、予想される用途に適応する滑らかさ、強度及び吸収容量を併せ持つ、セルロースが100%の支持体、又はセルロース繊維に加えてセルロース系繊維も含有する支持体を提案することである。
本発明の第二の目的は、セルロース100%の支持体、又はセルロース繊維に加えてセルロース系繊維も含有する支持体であって、空気集積技術により得られる、合成繊維又はセルロース100%の繊維に基づく、それの不織の対応物よりも生産がより安価であろう支持体を開発することである。
本発明が解決を提案するもう一つの課題は、生物分解性であろうと思われる支持体をいかに開発するかである。「生物分解性の支持体」とは、地面又は土壌中に存在するバクテリアによって自然に破壊される、又は分解される支持体を意味する。
これを為すために、本出願人は、液体を含浸させることが意図され、及び湿った拭取紙として用いられることが目的とされる、繊維として、セルロースを100%、又はセルロース繊維に加えてセルロース系繊維も含有する繊維質支持体であって、前記支持体が、ひだを伴わずに、機械交差方向において2.4N/15mmを超える湿潤引張強度、少なくとも300%の吸水容量を有し、湿潤強度向上剤を、繊維の乾燥重量と比較して、乾燥物として2%未満、有利には乾燥物として1.8%含有することを特徴とする繊維質支持体を提供した。
吸水容量は、以下のように定義される。23℃、相対湿度50%で調整された、大きさが10×10cmの方形の試験試料を秤量する。その支持体の水吸収容量は、初期に秤量された試料を、20±1℃の蒸留水中に2分間浸漬することにより行われる。次いで、その試料を水から取り出し、2分間垂直に水切りする。次に、試料を直ちに秤量する。吸収率は以下の様に計算される。
吸水率=((水切りされた重量−初期重量)/初期重量)×100
湿潤強度向上剤が低比率であることを考慮すると、本セルロース支持体は、完全に生物分解性である。実際には、湿潤強度向上剤は、ポリアミン−エピクロロヒドリン(PAE)樹脂を含む群から選ばれる。これは、AOX、DCP及びエピクロロヒドリンを含まないポリイソシアネート樹脂(バイエルのイソビン樹脂)、又は同じ生物分解性及び永久湿潤強度のレベルを提供できる任意の他の処理によって置き換えることができる。
例えば指の拭取紙を製造するために行われる従来の製紙工程とは対照的に、製造工程の終点において、本発明のシートは、水切りゾーンから一旦出てくると、圧縮部に送られて補足的な機械的乾燥に晒されることはなく、圧力無しでそのまま、即ち、例えば、一組の加熱された円筒上で、若しくは、一個又は数個の、穿孔された円筒上で熱い吹き抜け空気により乾燥することで、乾燥される。この様に進めると、想定された用途に適合する、吸水容量が少なくとも300%の、十分に多孔性で厚い支持体が得られ、支持体は、400m/分を超える、より早い速度で製造することができる。
実際は、ひだ加工及びエンボス加工の前に,支持体は、3.2と3.8(100kPa、2.2cm)の間の嵩、80L/m/sと400L/m/sの間のテクステスト空隙率、及び上限無しで、2.4N/15mmを超える機械交差方向の引張湿潤強度、この値は、少なくとも40g/mの秤量に対する機械交差方向の乾燥値に相応する、を有する。
第一の特徴に従って、この繊維質支持体は短繊維と長繊維の両者を含有する。
吸水容量を上げ、及び剛性を最大限減らすため、短繊維は中位の算術長を持ち、これは実際は0.5及び0.72mmの間であり、並びにこれらは、繊維の全混合物の40から60%、有利には50から55重量%に相当する。これらの繊維は、好ましくは精製されていない。
実際は、各短繊維は、80gの支持体が専らこの未精製の短繊維から成るとき、少なくとも15±5L/m/s、有利には110L/m/sを超える空隙率テクステストレベルを生じさせる。
有利な態様において、これらの短繊維はサピセコール(Sappi saiccor)92とソドラ(Sodra)金タイプのユーカリパルプの混合物から形成される。
他の態様において、一部又は全ての短繊維を未精製の長繊維で置き換えてよい。好ましくは、これらの未精製の長繊維の乾燥引張指数は21Nm/g未満である。
有利には、及び吸水性を400%を超えて増大させるために、短繊維を置き換える長繊維は、80gの支持体が専らこの未精製の長繊維からなるとき、110L/m/sを超えるテクステスト空隙率レベルを生じさせる。
湿った感触の品質、空隙率及び吸水を向上させるために、この繊維組成物は、短繊維の20重量%まで、有利には9から12%に相当できる、未精製のビスコース繊維を更に含有する。
所望の引張強度を保証するために、これらの長繊維は混合物の30から50重量%、有利には40から45%に相当し、及び、これらは、実際には、1.2と1.5mmの間の算術長を持つ。有利には、これらは精製されて、乾燥及び湿潤状態で要求される機械的強度レベルをもたらす。
本発明のもう一つの好ましい態様に従って、長繊維は、短繊維と混合する前に、約35−60°、好ましくは40−55°ショッパーリーグラー(Shopper−Riegler)に精製される。テストケースにおいて、長繊維を45°ショッパーリーグラーに精製することは、特に良好な結果を生じさせた。長繊維に関して言及した精製レベルは、目指す機械的な特性を得るためには異常に高いが、加圧する、水切りワイヤー下流の任意の機械的固結が無いことを考慮している。しかしながら、ある場合には、短繊維と長繊維の混合物に対して追加の精製を行うことが有利である。ショッパー度で表された精製度は、精製機の型、そのライニングの質、パルプ、及び選択した比率に依存するであろう。長繊維の十分な精製度、又は長繊維の主要な精製と、ヘッドボックスの前で実施される包括的な混合物の補足的な精製との組合せは、少なくもと80L/m/sの空隙率閾値に、及び、乾燥引張強度値を、その値の30%が機械交差方向における湿潤強度の最小閾値の2.4N/15mmに対応するように到達せしめる行為である。
本発明は、これまでに説明した支持体の製造方法にも関する。前記方法は、湿潤セルロースの剛性喪失からの利益を得て、少なくとも300%の吸水レベルをなおも保証しながら、湿潤状態で、乾燥状態の「ティシュペーパー」、並びに湿った不織物及び空気集積物について得られるそれらに近い、十分な機械的特性、及び湿潤ひだのレベルの支持体を提供することを主に目指している。
この方法に従い、製紙機上で、
水、繊維及び湿潤強度向上剤を含む混合物を調製する、並びに、前記混合物を前記機械のヘッドボックスに持ってゆく、
水切りワイヤー上でシートを形成させる、
前記水切りワイヤーの出口で、先行するいかなる機械的加圧を伴わずに、前記シートを直接乾燥させる。
シートの空隙レベルを維持するために、及び可能な最低乾燥初期剛性に到達するために、本発明の方法は、湿式生産方法により、水切りワイヤーの下流に加圧部を伴わず、及び吹き抜け空気乾燥が装備された製紙機を用いる。従って、この方法は、シートを形成した後、その機械的加圧を必要とせず、斯くして、支持体の吸水容量及び滑らかさの両者を減少させるであろう、構成要素の繊維の固結を回避する。
有利な態様において、繊維の混合物は、シート形成の前に精製される。
別の特性に従って、生産速度は400m/分を超え、450m/分のオーダーである。
本方法は、補足的なひだ加工又はエンボス加工段階を更に含むことができる。
本発明と、それに由来する効果は、以下の実証的な例からより明確になるであろう。
−短繊維:59%、内訳:
oサピセコール28%
oソドラユーカリプタス(Sodra eucalyptus)22%
oビスコース6mm、9%
−長繊維:41%
oノルデックパイン、ショッパー度45°SRまで精製
−ハーキュリーズSLX2型エピクロロヒドリン樹脂、乾燥固形分含量12.6%、を繊維の乾燥重量に対して12%適用、これは、繊維の乾燥重量に対して、乾燥物として約1.5%エピクロロヒドリン樹脂に対応、
を含む繊維混合物を調製した。
製紙機のワイヤー上でシートを形成した。次いで、シートを、2基の穿孔された「ヤンキー」シリンダー上で、熱い吹き抜け空気乾燥の助けを借りて、96%の乾燥度が得られるまで、直接乾燥した。
得られた支持体の特性は、45g/mの秤量に基づいて以下の通りであった:
−吸水性>300%(水中への浸漬時間2分、及び水切り時間2分)
−湿潤強度:機械交差方向で2.6N/15mm、機械方向で3.3N/15mm
−空隙率テクステスト(最低)>100L/m/s
−機械交差方向の乾燥強度(最低)>8.6N/15mm
−湿潤ひだ(300重量%の水を含浸)<5N
−短繊維:TLアカシアプライム59%
−長繊維:ノルデックパイン41%、ショッパー度45°SRまで精製
−ハーキュリーズSLX2型エピクロロヒドリン樹脂、乾燥固形分含量12.6%、を繊維の乾燥重量に対して12%適用、これは、繊維の乾燥重量に対して、乾燥物として約1.5%エピクロロヒドリン樹脂に対応、
を含む別の繊維混合物を調製した。
実施例1の結果に匹敵する結果が達成された。
この例では、従来技術製品の特性を、本発明の拭取紙の特性と比較した。
Figure 2008537026
Figure 2008537026
吸水試験:大きさが10×10cmの方形支持体の吸水容量評価試験の前に、支持体を、23℃、相対湿度50%で調整し、秤量した。支持体の吸水容量は、初期に秤量された試料を、20±1℃の蒸留水に2分間浸漬することにより規定した。次いで、試料を水から取り出し、2分間垂直にして水切りした。
次いで、試料を直ちに秤量した。吸水率は、以下の様に計算される。
吸水率=((水切り後重量−初期重量)/初期重量)×100
クレム指数:支持体の機械方向に昇ってゆく水の毛管上昇評価試験の前に、機械交差方向が15mmで機械方向が197mmの寸法を持つ紙片を、23℃、相対湿度50%で調整した。次いで、その紙片を、吊り下げられた紙片が水中に10mm浸漬する様に、垂直に吊り下げた。10分後に、毛管上昇により到達した高さを測定した。この高さはクレムレベルを定める。この試験は、23℃、相対湿度50%に空調した環境で実施した。
乾燥又は湿潤ひだ測定:中央に直径39mmの穴がある、2mmのスチール板を、その穴が、長さが少なくとも10cm、直径が31.5mmの金属製円筒軸の下の中央に来るように、準備した。この軸は、圧縮モードにプログラムされた牽引装置のケーシングに取り付けられていた。この垂直な軸と穴あき板との距離は、少なくとも10mmであった。大きさが10cm×10cmの乾燥、又は湿潤試料を、板の中央に置いた。軸を、300mm/分の速度で下げ、板の下で10mmの距離が覆われたときに停止させた。センサーは、穴に入るための軸の形状に一致した紙の強度の情報を提供した。この強度は、ニュートン単位で表わされたひだである。
生物分解性の測定:一連の6個の試験試料の長さの半分を、厚さほぼ4cmの農地土壌層の上に横たえ、次いで、厚さほぼ1cmから1.5cmの土壌層で覆った。その後、各試料の未被覆部分を、埋められた部分を覆っている土壌の上に横たえた。土壌は、28cm×43cmで、高さが8cmのプランター内にあった。プランターの底には、深さ10mmの、開いた半円筒形の窪みが8個あった。43cmの側面及びプランターの中心に垂直な窪みは6.5cm×1.5cmであり、28cmの側面及びプランターの中心に垂直な窪みは16cm×1.5cmであった。各窪みには、直径7mmの穴が一個穿たれていた。プランターの角とその中心の間にある、大きさが12cm×1.5cmの4個の窪みのみに、各7mmの穴が2個穿たれていた。一個単独の穴を持つ窪みに関しては、穴は、プランターの側面により近く存在していた。2個の穴を持つ窪みに関しては、直径7mmの開口は、各窪みの両側面に存在していた。各穴は、水がプランターの内側に入る様に設計されており、及び、特に、土壌が抜け出すのを妨げる様に設計されていた。プランターを、大きさが30cm×46cmで、高さが3cmの受け皿に置いた。試験試料を上記の様に半分埋めてすぐに、受け皿を半分生水で満たし、プランターを高さが12cmの透明なカップで覆った。このカップは、生物分解性試験の間、水分がプランターから抜け出すことを妨げる様に設計されていた。受け皿をプランターと共に、23℃、相対湿度70%の湿潤室に保管する前に、その一まとまりの重量を調べた。受け皿に乗せたプランターを、何らかの試料部分が見え続ける限り、気候室中に置き続けなければならなかった。一週間に一回、試験試料を検査するために、受け皿に乗せたプランターを取り外した。生物分解性試験の間、プランターからは何一つ取り除けなかった。必要なときは、埋められた部分がバクテリアによって十分に破壊されたことを確かめるために、埋められた部分を、非常に注意深く解放した。材料は、それが最長3ヶ月後にプランターから完全に消えていたとき、十分に生物分解性であると考えられた。必要に応じて、土壌の内部及びその表面に見え続けるものを記録した。生物分解性試験の間、受け皿中の水のレベルを初期レベルに維持して、受け皿上のプランターの重量をほぼ保った。
パルプの透水性テクステスト(200PaにおけるL/m/s):
得られた値は、フランク装置853型で生産され、及び乾燥された手拭紙に基づいた。

Claims (22)

  1. 液体が含浸されることを意図した繊維質支持体であって、前記支持体の繊維質部分が、セルロース繊維、又は、セルロース繊維に加えて、セルロース系繊維から成り、及び、前記支持体が、ひだを伴わずに、機械交差方向において2.4N/15mmを超える湿潤引張強度、少なくとも300%の吸水容量、100mmを超えるクレム指数(10分)を有し、並びに前記繊維の乾燥重量に対して乾燥物質として2%未満の湿潤強度向上剤を含有することを特徴とする繊維質支持体。
  2. 前記セルロース繊維が短繊維と長繊維の混合物であり、前記混合物が40から60%、有利には50から55重量%の短繊維を含有することを特徴とする請求項1に記載の支持体。
  3. 前記短繊維が未精製であることを特徴とする請求項1に記載の支持体。
  4. 前記短繊維が0.5と0.72mmの間の算術長を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の支持体。
  5. 80gの支持体がこの未精製の短繊維単独で形成されているとき、各短繊維が15±5L/m/sを超える空隙率テクステスト(TexTesT)レベルを生じさせることを特徴とする請求項2−4のいずれか一項に記載の支持体。
  6. 80gの支持体がこの未精製の短繊維単独で形成されているとき、各短繊維が110L/m/sを超える空隙率テクステストレベルを生じさせることを特徴とする請求項2−4のいずれか一項に記載の支持体。
  7. 前記セルロース繊維が精製された及び未精製の、両方の長繊維を含有することを特徴とする請求項1に記載の支持体。
  8. 前記未精製の長繊維の引張指数が21Nm/g未満であることを特徴とする請求項3又は7に記載の支持体。
  9. 前記セルロース繊維が、30から50%、有利には40から45重量%の精製された長繊維を含有することを特徴とする請求項1に記載の支持体。
  10. 前記長繊維が、1.2と1.5mmの間の算術長を有することを特徴とする請求項9に記載の支持体。
  11. 前記繊維が精製されていることを特徴とする請求項9に記載の支持体。
  12. 短繊維の20重量%までの未精製のビスコース繊維を更に含むことを特徴とする請求項1−11のいずれか一項に記載の支持体。
  13. 前記湿潤強度向上剤がポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂類から成る群から選択されることを特徴とする請求項1−12のいずれか一項に記載の支持体。
  14. 前記支持体が生物分解性であることを特徴とする請求項1−13のいずれか一項に記載の支持体。
  15. 前記長繊維が、35°ショッパー−リーグラー(Shopper−Riegler)を超えて精製されていることを特徴とする請求項1−14のいずれか一項に記載の支持体。
  16. 製紙機の助けにより、
    −水、セルロース繊維、又は、セルロース繊維に加えて、セルロース系繊維、及び湿潤強度向上剤を含む混合物を調製すること、並びに、前記混合物を前記製紙機のヘッドボックスへ持って行くこと、
    −水切りワイヤー上でシートを形成すること、及び
    −前記シートを、先行するいかなる機械的な加圧を伴わずに、前記水切りワイヤーの出口で直接乾燥すること、
    を特徴とする請求項1−13のいずれか一項に記載した繊維質支持体の製造方法。
  17. 前記セルロース繊維と湿潤強度向上剤の混合物にセルロース系繊維を添加することを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記セルロース繊維が短繊維及び長繊維を包含し、その長繊維がシート形成の前に精製されていることを特徴とする請求項16又は17に記載の方法。
  19. 前記長繊維を35°ショッパー−リーグラーを超えて精製することを特徴とする請求項16−18のいずれか一項に記載の方法。
  20. シート形成の前に前記繊維の混合物を精製することを特徴とする請求項16−19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記シートを吹き抜け空気で乾燥することを特徴とする請求項16−20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 形成速度が少なくとも400m/minであることを特徴とする請求項16−21のいずれか一項に記載の方法。
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