JP4248413B2

JP4248413B2 - 架橋セルロース繊維を含むティシュおよびタオル製品を製造するための方法

Info

Publication number: JP4248413B2
Application number: JP2003588017A
Authority: JP
Inventors: マーシュ，デイヴィッド・ジー
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: WO2003091500A1; JP2005524003A; EP1518020A1; CN1650068A; US6821388B2; MXPA04010609A; US20030203195A1; CN1316121C; CA2483011A1; US6837972B2; US20030201083A1; AU2003239178A1; CA2483011C

Description

発明の分野
本発明は、架橋セルロース繊維を含有するティシュおよびタオル製品とその製造方法とに関する。

発明の背景
セルロース繊維から作られたティシュおよびタオル製品は、生分解性であり、再生可能な供給源から作られており、再利用できることから、有利である。典型的なセルロースティシュまたはタオル製品の一つの欠点は、この製品が比較的高い密度または低い嵩（bulk）を有しうることである。嵩は、密度の逆数で、材料の単位重量が占める体積であり、ｃｍ³／ｇで示される。典型的なティシュまたはタオル製品について必要強度を提供するために要求されるセルロース材料の量により、重質の製品がつくられる。

架橋セルロース繊維は、そのような繊維を含むセルロースシートに対して嵩を付与する。しかしながら、そのようなシートに架橋セルロース繊維を添加することにより、シート強度を減少する傾向がある。

改良されたティシュおよびタオル製品、特に、嵩、多孔度および吸収力という有利な特性を有すると同時に、典型的な用途において有用となる充分な強度および結合性（integrity）を有するティシュおよびタオル製品に対する必要性が存在する。本発明は、これらの必要性を満たし、関連する更なる利点を提供しようとするものである。

発明の要旨
一の側面において、本発明は、架橋セルロース繊維と、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維とを含む繊維製品を提供する。都合の良いことに、架橋繊維は、製品に対して嵩および吸収能を付与し、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維は、繊維製品に対してシート強度および液体ウィッキング性（liquid wicking）を提供する。代表的な繊維製品としては、ティシュおよびタオル製品があげられる。

本発明の別の側面においては、この繊維製品を製造するための方法を提供する。
図面の簡単な説明
本発明の前述の諸側面および付随する多くの利点は、添付する図面とともに、以下の具体的な説明を参照すれば、容易に認識され、良く理解されるだろう：
図１は、本発明の代表的な２プライ製品の部分透視図である；
図２は、本発明の代表的な３プライ製品の部分透視図である；
図３は、本発明の製品を製造する際に有用な代表的な通気乾燥ティシュマシンの概略図である；
図４は、本発明の代表的な製品の乾燥引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の影響を説明する図である；
図５は、本発明の代表的な製品の湿潤引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の影響を説明する図である；および
図６は、本発明の代表的なタオル製品の組成および特性をまとめた表である。

好ましい態様の具体的な説明
一の側面において、本発明は、架橋セルロース繊維を含む繊維製品を提供する。この製品は、架橋セルロース繊維に加えて、クラフト法により調製された、他のクラフト針葉樹材繊維および広葉樹材繊維と比べて高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材繊維（すなわち、針葉樹材クラフトパルプ繊維）を含む。高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維と広葉樹材繊維は、繊維製品に強度を付与する。理論で括るものではないが、架橋セルロースを組込むことにより本発明の繊維製品に付与される有利な嵩は、シート強度の減少を伴い、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維と広葉樹材繊維を含むことにより、繊維製品シート強度がもとに戻ると考えられる。

本発明の繊維製品は、顔用ティシュ、トイレットティシュ、使い捨て布巾、ナプキン、ハンカチ、または紙タオルであることができる。この繊維製品は、一またはそれより多いプライの内部に一またはそれより多い層を含むことができる。一またはそれより多い層を有する製品は、ティシュマシンで作ることができる。近接する層は、同じタイプの繊維を有しても、異なるタイプの繊維を有してもよい。一つの層には、一またはそれより多いタイプの繊維を含むことができる。例えば、本発明の代表的な製品は、各々の層に２種の繊維タイプをもつ３層シートである。仕上り製品である紙タオル、トイレ用ティシュ、顔用ティシュ、またはナフキンは、加工プロセスにおいて組み合わされた一またはそれより多いプライを含んでもよい。

プライを二つおよび三つ有する本発明の代表的な製品を、それぞれ図１および２に示す。図１をみると、代表的な製品１は、二つのプライ３，４を有する。プライ３，４は、同一の広がりをもつ。図２をみると、代表的な製品２は、三つのプライ５，６，７を有する。プライ５，６，７は、同一の広がりをもつ。

架橋セルロース繊維
本発明の繊維製品は、架橋セルロース繊維を含み、この架橋セルロース繊維は、架橋セルロース繊維を含まない他の繊維製品については観察されない、高い嵩を含む有利な特性をこの繊維製品に付与する。

本明細書中で使用する「架橋セルロース繊維」の語は、繊維に対して有利な嵩を付与する量の架橋剤で処理されたセルロース繊維をいう。本明細書中で使用する「架橋セルロース繊維」の語は、繊維内で架橋されたセルロース繊維をいう。

必要であれば、数多くの架橋剤および架橋触媒のうちいずれか１種を使用して、繊維製品において有用な架橋繊維を提供することができる。以下に、代表的な架橋剤および架橋触媒を示す。以下に明記する各々の特許は、参照によりその全体が本明細書中に援用される。

適する尿素ベース架橋剤としては、メチロール化尿素、メチロール化環式尿素、メチロール化低級アルキル環式尿素、メチロール化ジヒドロキシ環式尿素、ジヒドロキシ環式尿素、および低級アルキル置換環式尿素などの置換尿素が挙げられる。具体的な尿素ベース架橋剤としては、ジメチルジヒドロキシ尿素（DMDHU、1,3-ジメチル-4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン）、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素（DMDHEU、1,3-ジヒドロキシメチル-4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン）、ジメチロール尿素（DMU、ビス［N-ヒドロキシメチル］尿素）、ジヒドロキシエチレン尿素（DHEU、4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン）、ジメリロールエチレン尿素（DMEU、1,3-ジヒドロキシメチル-2-イミダゾリジノン）、およびジメチルジヒドロキシエチレン尿素（DMeDHEUまたはDDI、4,5-ジヒドロキシ-1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン）が挙げられる。

適する架橋剤としては、米国特許第4,822,453号；第4,888,093号；第4,889,595号；第4,889,596号；第4,889,597号；および第4,898,642号に開示されているように、Ｃ₂−Ｃ₈ジアルデヒド（例えば、グリオキサール）、少なくとも一つのアルデヒド基を有するＣ₂−Ｃ₈ジアルデヒド酸アナログ、ならびに、これらのアルデヒドおよびジアルデヒド酸アナログのオリゴマーなどのジアルデヒドが挙げられる。他の適するジアルデヒド架橋剤としては、米国特許第4,853,086号；第4,900,324号；および第5,843,061号に開示されたものが挙げられる。

他の適する架橋剤としては、アルデヒドおよび尿素をベースとするホルムアルデヒド付加生成物が挙げられる。例えば、米国特許第3,224,926号；第3,241,553号；第3,932,209号；第4,035,147号；第3,756,913号；第4,689,118号；第4,822,453号；第3,440,135号；第4,935,022号；第3,819,470号；および第3,658,613号を参照のこと。

適する架橋剤としては、尿素のグリオキサール付加物（例えば、米国特許第4,968,774号）、および米国特許第4,285,690号；第4,332,586号；第4,396,391号；第4,455,416号；および第4,505,712号に開示されるようなグリオキサール／環式尿素付加物が挙げられる。

他の適する架橋剤としては、ポリカルボン酸などのカルボン酸架橋剤が挙げられる。ポリカルボン酸の架橋剤（例えば、クエン酸、プロパントリカルボン酸、およびブタンテトラカルボン酸）および触媒は、米国特許第3,526,048号；第4,820,307号；第4,936,865号；第4,975,209号；および第5,221,285号に開示されている。少なくとも三つのカルボキシル基を含有するＣ₂−Ｃ₉ポリカルボン酸（例えば、クエン酸およびオキシジコハク酸）を架橋剤として使用することは、米国特許第5,137,537号；第5,183,707号；第5,190,563号；第5,562,740号；および第5,873,979号に開示されている。

高分子ポリカルボン酸も、また、適する架橋剤である。適する高分子カルボン酸架橋剤は、米国特許第4,391,878号；第4,420,368号；第4,431,481号；第5,049,235号；第5,160,789号；第5,442,899号；第5,698,074号；第5,496,476号；第5,496,477号；第5,728,771号；第5,705,475号；および第5,981,739号に開示されている。架橋剤としてのポリアクリル酸および関連するコポリマーは、米国特許第5,549,791号および第5,998,511号に開示されている。ポリマレイン酸架橋剤は、米国特許第5,998,511号に開示されている。

具体的な適するポリカルボン酸架橋剤としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、グルタル酸、シトラコン酸、イタコン酸、酒石酸一コハク酸、マレイン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリメチルビニルエーテル−コ−マレアートコポリマー、ポリメチルビニルエーテル−コ−イタコナートコポリマー、アクリル酸のコポリマー、およびマレイン酸のコポリマーが挙げられる。

他の適する架橋剤は、米国特許第5,225,047号；第5,366,591号；第5,556,976号；および第5,536,369号に開示されている。
適する触媒としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、およびリンを含有する酸のアルカリ金属塩などの酸性塩を挙げることができる。一の態様においては、架橋剤は次亜リン酸ナトリウムである。

架橋剤および触媒の混合物またはブレンドも使用することができる。
架橋剤は、繊維内架橋を起こさせるのに充分な量でセルロース繊維に施用される。セルロース繊維に施用される量は、繊維の全重量基準で約１〜約１０重量パーセントであることができる。一の態様においては、架橋剤は、繊維の全重量基準で約４〜約６重量パーセントである。

セルロース繊維は、架橋剤による処理の前に、剥離剤で処理してもよい。剥離剤は、繊維間の結合を最小にする傾向があり、これにより複数の繊維を互いから容易に離すことができる。剥離剤は、カチオン性であっても、非イオン性であっても、またはアニオン性であってもよい。カチオン性剥離剤は、非イオン性またはアニオン性剥離剤よりもすぐれていると考えられる。剥離剤は、典型的には、セルロール繊維ストックに添加される。

適するカチオン性剥離剤としては、第四アンモニウム塩が挙げられる。これらの塩は、典型的には、一つまたは二つの低級アルキル置換基と、脂肪族（fatty）の比較的長鎖の炭化水素であるかもしくはこれを含有する一つまたは二つの低級アルキル置換基とを有する。非イオン性剥離剤は、典型的には、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、またはこれら二つの物質の混合物と反応する、脂肪族（fatty-aliphatic）アルコール、脂肪族（fatty）アルキルフェノール、ならびに、脂肪族（fatty）芳香族酸および脂肪（aliphatic）酸の反応生成物を含む。

剥離剤の例は、Herveyらの米国特許第3,395,708号および第3,544,862号；Emanuelssonらの米国特許第4,144,122号；Forssbladらの米国特許第3,677,886号；Osborne IIIの米国特許第4,351,699号；Hellstonらの米国特許第4,476,323号；およびLaursenの米国特許第4,303,471号（これらはすべて参照により全体が本明細書中に援用される）にみることができる。適する剥離剤は、ルイジアナ州メタリーにあるBerol Chemicals, IncorporatedからのBerocell 584である。繊維の重量に対して０．２５重量％のレベルで剥離剤を使用してもよい。

架橋セルロース繊維は、繊維製品の約３〜約２５重量％の量で繊維製品中に存在する。一の態様においては、架橋セルロース繊維は、繊維製品の約５〜約２０重量％の量で繊維製品中に存在する。別の態様においては、架橋セルロース繊維は、繊維製品の約１０〜約１５重量％の量で繊維製品中に存在する。

本発明の繊維製品は、架橋セルロース繊維に加えて、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維と、場合により広葉樹材繊維とを含む。これらの繊維は、繊維製品に対して、高いシート強度、液体ウィッキング性、および柔軟性を含む有利な特性を付与する。

高ヘミセルロース含量繊維
本発明の繊維製品において使用するのに適する針葉樹材クラフトパルプ繊維は、針葉樹材からクラフト法により調製され、慣用的なクラフト化学パルプと比較して高いヘミセルロース含量を有する、化学木材パルプ繊維である。ヘミセルロースは繊維に対して柔軟性を付与することから、本発明のパルプ繊維は、製紙系において柔軟性が高く、慣用的なクラフト化学パルプと比較して、高い繊維間結合力を示す。繊維の柔軟性や繊維間結合力が高いことから、これらの繊維を組込むシートまたはウェブは、慣用的なクラフト化学パルプ繊維を組込むシートまたはウェブと比較して強くなる。パルプは、慣用的なクラフト化学パルプ繊維を組込むシートより有意に大きい初期（未リファイン）引張強度を有するシートを提供する。

このパルプ繊維の柔軟性および高い水素結合ポテンシャルの結果として、特定のシート強度（引張強度）または有利な水切れ特性（カナダ標準ろ水度, CSF）を達成するのに必要とされるリファイニングの量も、また、大きく減少される。したがって、このパルプは、慣用的なクラフト化学パルプよりも容易に所定の程度までリファインすることができ、これにより、このパルプは精製エネルギー要求を基準として魅力的である。このパルプは、慣用的なクラフト化学パルプよりも容易に精製され、有意に低い精製エネルギーで強度／水切れ特性を達成する。

適するパルプは、以下に説明する１８パーセント苛性溶解性試験により測定して約１７パーセントより高いヘミセルロース含量を有する。パルプのヘミセルロース含量は、慣用的な化学パルプよりも約２パーセント高い。他の慣用的に生成される針葉樹材クラフトパルプは、１８パーセント苛性溶解性試験により測定して約１６パーセント未満のヘミセルロース含量を有する。

パルプのヘミセルロース含量は、いくつかの方法により測定することができる。一つの経験的方法は、１８パーセント苛性溶解性試験（TAPPI T-235 CM-00）である。この方法において、秤量した量のパルプ（１．５ｇ）を１８重量パーセントの水酸化ナトリウム水溶液（１００ｍＬ）中に１時間浸漬させる。浸漬の間に、パルプ繊維は膨潤し、パルプのヘミセルロースは溶液中に溶解する。次いで、パルプをろ過し、ろ液１０ｍＬを、ニクロム酸カリウム１０ｍＬおよび硫酸３０ｍＬと混合する。この溶液を硫酸鉄（II）アンモニウムで滴定する。次いで、パーセントのアルカリ溶解性を、種々溶液の量とパルプの量とを用いて計算する。この手順の間にヘミセルロースのすべてがパルプから溶解し除去されるとは限らないから、この方法は、通常、ヘミセルロース含量の過小評価である。パルプのヘミセルロース含量は、また、完全に蒸解されたパルプの糖分析により測定してもよい。そのような測定は、一般的には、１８パーセント苛性溶解性試験より高いヘミセルロース含量値を提供するであろう。

適する高ヘミセルロース含量繊維は、北部針葉樹材（northern softwood）から調製することができる。一つの適する高ヘミセルロース含量繊維は、Grand Prairie SoftwoodとしてWeyerhaeuser Companyから商業的に入手可能な、北部漂白（northern bleached）針葉樹材クラフト（NBSK）パルプ繊維である。

高ヘミセルロース含量繊維は、繊維製品の約１０〜約９７重量パーセントの量で繊維製品中に存在する。一の態様においては、高ヘミセルロース含量繊維は、繊維製品の約５０〜約９０重量パーセントの量で存在する。別の態様においては、高ヘミセルロース含量繊維は、繊維製品の約７０〜約９０重量パーセントの量で存在する。本発明の繊維製品においては、高ヘミセルロース含量繊維の部分は、慣用的なクラフトパルプ繊維と取り替えることができる。

広葉樹材繊維
広葉樹材パルプ繊維も、また、繊維製品中に含ませて、製品に対して所望な特性を付与することができる。適する広葉樹材パルプ繊維としては、ポプラ、カエデ、シラカンバ、およびユーカリから調製されたクラフトパルプ繊維が挙げられる。

含ませる場合、広葉樹材繊維は、繊維製品の約２〜約７０重量パーセントの量で繊維製品中に存在する。一の態様においては、広葉樹材繊維は、繊維製品の約２〜約３５重量パーセントの量で存在する。別の態様においては、広葉樹材繊維は、繊維製品の約２〜約２０重量パーセントの量で存在する。

他の繊維
本発明の繊維製品は、また、架橋繊維、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維、および広葉樹材繊維に加えて、他のセルロース繊維も含むことができる。適するセルロース繊維としては、当業者に知られているものが挙げられ、繊維ウェブもしくはシートを形成することができるあらゆる繊維または繊維性混合物が挙げられる。これらセルロース繊維は、綿、麻、草、サトウキビ、トウモロコシの皮、トウモロコシの茎、または木材を含むあらゆる供給源から得ることができる。

他の供給源から入手可能であるが、セルロース繊維は、主として木材パルプから誘導される。本発明に関して使用するのに適する木材パルプ繊維は、その後の漂白の有無に関わらず、クラフト法および亜硫酸塩法などの周知のケミカル法から得ることができる。また、パルプ繊維は、サーモメカニカル法、ケミサーモメカニカル法、またはこれらの組合せにより加工することもできる。好ましいパルプ繊維は、ケミカル法により製造される。砕木繊維、再利用または二次木材パルプ繊維、または漂白および未漂白木材パルプ繊維を使用することができる。針葉樹材および広葉樹材を使用することができる。木材パルプ繊維の選択の詳細は、当業者に周知である。これらの繊維は、Weyerhaeuser Companyを含む数多くの会社から商業的に入手することができる。例えば、南部マツ（southern pine）から製造され、本発明に関して有用な適するセルロース繊維は、Columbus Pine SoftwoodおよびPort Wentworth Softwoodの名称でWeyerhaeuser Companyから入手可能であり、北部針葉樹材から製造されたセルロース繊維は、Grand Prairie Softwood、Prince Albert Softwood、およびTyee Kraftの名称でWeyerhaeuser Companyから入手可能である。他の適する木材パルプ繊維としては、サザン針葉樹材クラフトパルプ、ヨーロッパ針葉樹材クラフトパルプ繊維（例えば、Skogscell 85 Z）、および漂白ケミサーモメカニカルパルプ（BCTMP）繊維（SCA）が挙げられる。

架橋セルロース繊維、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維、および広葉樹材パルプ、ならびに他のセルロース繊維などの繊維材料に加えて、本発明の繊維製品は、紙製造に一般的な他の材料を含むことができる。紙製造に一般的なこれらの他の材料としては、とりわけ、湿潤強度向上剤、カルボキシメチルセルロース、およびデンプンが挙げられる。

増強剤
本繊維製品は、場合により、湿潤強度向上剤などの増強剤を含むことができる。適する湿潤強度向上剤としては、ニュージャージー州ブリッジウォーターにあるNational Starch and Chemical Corp.から入手可能なものなどの、窒素含有基（例えば、アミノ基）を有するカチオン修飾デンプン；ラテックス；ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂（例えば、KYMENE 557LX，デラウェア州ウィルミントンにあるHercules, Inc.）およびポリアクリルアミド樹脂（例えば、米国特許第3,556,932号参照のこと。また、コネチカット州スタンフォードにあるAmerican Cyanamid Co.によりPAREZ 631 NCの商標で市販される商業的に入手可能なポリアクリルアミド。）などの湿潤強度樹脂；尿素ホルムアルデヒド樹脂およびメラミンホルムアルデヒド樹脂；ならびにポリエチレンイミン樹脂が挙げられる。紙分野において利用され、本発明において一般的に施用可能な湿潤強度樹脂に関する一般的な説明は、TAPPIモノグラフシリーズNo.29,「紙および紙製ボードにおける湿潤強度（Wet Strength in Paper and Paperboard）」，Technical Association of the Pulp and Paper Industry（ニューヨーク，1965年）にみることができる。位置の態様においては、繊維製品はポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂を含む。

他の適する増強剤（例えば、結合剤）としては、デンプン、修飾デンプン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリエチレン／アクリル酸コポリマー、アクリル酸ポリマー、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ゴーガム、酸化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニル／アクリル酸コポリマー、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレンコポリマー、およびポリアクリロニトリルが挙げられる。これらの多くは、水中に分散または懸濁させるため、ラテックスポリマーへと形成される。

増強剤は、メートルトンの繊維あたり約１５ｋｇ（ｋｇ／ＭＴ）までの量で繊維製品中に存在することができる。
本発明の代表的な製品の乾燥引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の効果を、図４に示す。図４は、バルク繊維（架橋セルロース繊維）レベルが増えると、引張強度が減少することと、湿潤強度向上剤の添加により、引張強度が高くなることとを説明している。図４において、ひし形（◆）の曲線は、湿潤強度向上剤を含まない繊維製品を示し；四角（■）の曲線は、繊維製品の全重量に基づいて約０．５重量パーセントの湿潤強度向上剤を含む繊維製品を示し；そして、三角（△）の曲線は、繊維製品の全重量に基づいて１．５重量パーセントの湿潤強度向上剤を含む繊維製品を示す。

本発明の代表的な製品の湿潤引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の効果を、図５に示す。図５は、バルク繊維（架橋セルロース繊維）レベルが増えても、繊維製品中に湿潤強度向上剤が含まれる場合は、引張強度は一定で保持されることを説明している。図５において、四角（■）の曲線は、繊維製品の全重量に基づいて約０．５重量パーセントの湿潤強度向上剤を含む繊維製品を示し；そして、三角（△）の曲線は、繊維製品の全重量に基づいて１．５重量パーセントの湿潤強度向上剤を含む繊維製品を示す。

繊維製品は、場合により、カルボキシメチルセルロースを含む。カルボキシメチルセルロースは、繊維製品に対して強度を付与する。
本発明のティシュおよびタオル製品は、架橋繊維、高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維、ならびに、場合により広葉樹材繊維、他のセルロース繊維、および紙製造に一般的な一又はそれより多い他の材料（例えば、結合剤または増強剤）を含む。上述のように、架橋セルロース繊維は、ティシュおよびタオル製品に対して、有利な嵩、多孔度、および吸収能を付与する。非架橋繊維（例えば、針葉樹材繊維、広葉樹材繊維、針葉樹材繊維および広葉樹材繊維の混合物、二次繊維）は、製品に対して、所望な液体捕捉性（acquisition）およびウィッキング性、ならびに強度および柔軟性を付与する。任意の結合剤は、製品に対して乾燥および湿潤引張強度を付与する。したがって、本発明のティシュおよびタオル製品は、高い嵩、低い密度、および嵩高い繊維なしで製造された製品と実質的に同じ強度を有する。

ティシュおよびタオル製品においてセルロース繊維を用いることにより得られる他の利点としては、伸びの増加、高い柔軟性、および高い液体保持能が挙げられる。ティシュおよびタオル製品のウィッキングまたは吸収速度も、また、架橋繊維により有意に高くなる。架橋繊維を含有するティシュ製品は、困難なくクレープし、実際に所与の強度レベルにおいて伸びの改良が得られる。

本発明の繊維製品についての基本重量は、１プライあたり約１５ｇｓｍ〜約７０ｇｓｍである。一の態様においては、繊維製品についての基本重量は、１プライあたり約１５ｇｓｍ〜約３０ｇｓｍである。

本発明のティシュおよびタオル製品は、単一プライ製品であることができる。別の態様では、本発明のティシュおよびタオル製品は、多プライ製品であることができ、２、３、またはそれより多いプライを含む。単一プライよりも多いプライを含む本発明の製品について、これらの製品は、加工プロセスにおいて複数のプライを組み合わせることにより、製造することができる。多プライ製品の個々のプライは、同じであっても異なっていてもよい。

単一プライは、均一な組成であることができる。別の態様においては、単一プライは、組成に関して、層状にすることができ、架橋繊維を富化した一の層と非架橋繊維を富化した別の層とを有することができる。例えば、単一プライについて、製品の一の表面を架橋繊維で富化して、その表面の嵩を高め、他の表面を非架橋繊維で富化して、その表面の柔軟性の特徴を高めることができる。

本発明の代表的なタオル製品の組成および特性を、表１に他のタオル製品と比較した（図６）。これらの表において、「BW」とは基本重量をいい；「Furnish」とは繊維製品を構成するパルプ（一種または複数種）をいい；「NBSK」とは高いヘミセルロース含量を有する北部漂白針葉樹材クラフトパルプをいい；「NBHK」とはノーザン広葉樹材クラフトパルプ、例えば、ポプラ、カエデ、シラカンバ、またはユーカリのクラフトパルプをいい；「XL」とは架橋セルロース繊維（リンゴ酸架橋セルロース繊維）をいい；「Structure」とは均質な製品（Homog）または層状製品（Strata）のいずれかである繊維製品をいい；「CMC」とはカルボキシメチルセルロースをいい；「MD tens」とは、２−１インチの製品ストリップあたりのグラム力（ｇｆ／２−１ｉｎ）で測定した縦方向の引張強度をいい（以下の方法を参照のこと）；「CD tens」とは、２−１インチの製品ストリップあたりのグラム力（ｇｆ／２−１ｉｎ）で測定した横方向の引張強度をいい（以下の方法を参照のこと）；「Abs. Capacity」とは吸収能（製品１グラムあたりの水グラム）をいい（以下の方法を参照のこと）；「Abs. Time」とは吸収時間（秒）をいい（以下の方法を参照のこと）；「NBSK Refining Level」とは、NBSKがＳ．Ｒ．°（Shopper Riegel degrees）の単位でのリファインされたレベルをいう。

表１は、代表的なタオル製品の組成およびいくつかの特性を他のタオル組成と比較してまとめている。表１において、代表的なタオル製品は、繊維製品の全重量に基づいて約８〜約２０重量パーセントの架橋セルロース繊維（XL）；繊維製品の全重量に基づいて約７０〜約７５重量パーセントの量の高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維（NBSK）；繊維製品の全重量に基づいて約８〜約１５重量パーセントの量の広葉樹材クラフトパルプ繊維（NBHK）；および約６〜約１０ｋｇ／ＭＴ繊維の量の湿潤強度向上剤（ポリアミド−エピクロルヒドリン樹脂，KYMENE）；ならびに繊維製品の全重量に基づいて約０〜約１．０重量パーセントの量の任意のカルボキシメチルセルロース（CMC）を含む。代表的なタオル製品は、表１中、番号４〜１６で示してある。番号４〜９で示した代表的なタオル製品は、層状製品であり、番号１０〜１６で示した代表的なタオル製品は、均質な製品である。架橋セルロース繊維を含まないタオル製品番号１〜３を、架橋セルロース繊維を含む代表的なタオル製品番号４〜１６と比較すると、架橋繊維の存在により、架橋繊維を含むこれらの製品の嵩が増加する（嵩は、番号１〜３について４．９９から５．９２に、番号４〜１６について５．９０から８．２９に増加）ことは明らかである。本発明の代表的なタオル製品に付随する有利な嵩により、架橋繊維を含まないタオル製品と比較して幾らか強度が失われるが、本発明の代表的なタオルは、それらの所望な機能を発揮するのに充分な強度を有する。架橋繊維を含む本発明の代表的なタオルの吸収能は、また、架橋繊維を含まないタオルより一般的に高い。

吸収能
吸収能（Abs. Capacity，ｇ／ｇ）は、繊維塊１グラムあたりの流体のグラム基準のティシュまたはタオルサンプルの流体能である。吸収能を測定するための方法は以下のとおりである：
１．いくつかのシートを１０ｃｍ×１０ｃｍの寸法に切断する。

２．これらの切断シートをおよそ５ｇの乾燥サンプルとなるように秤量し；「乾燥サンプル重量」として記録する。
３．サンプルを一緒にゆるく巻き上げ、ワイヤーバスケット（約２インチ径×約３インチ高、頂部側から延びるワイヤーフックを備える）に入れ；サンプルとバスケットの重量を「乾燥サンプル＋バスケット重量」として記録する。

４．バスケット中のサンプルを２２℃の蒸留水の容器中に降ろし、１分間浸漬させる。
５．サンプルおよびバスケットを水から取り出し；バスケットをつるしてサンプルを１分間排水させる。

６．バスケットおよび濡れたサンプルを秤量し；「湿潤サンプル＋バスケット重量」として記録する。
７．吸収能を計算する：
ｇ／ｇ＝［（湿潤サンプル＋バスケット重量）−（乾燥サンプル＋バスケット重量）］／乾燥サンプル重量
吸収時間
吸収時間（Abs. Time，秒）は、所与の数のシートサンプルを完全に湿潤させるのに必要な時間である。吸収時間を測定するための方法は以下のとおりである：
１．ティシュまたはタオルサンプル材料の１０ｃｍ×１０ｃｍシートを４０個切断し、巧妙に圧縮したスタックをつくる。

２．ストップウォッチを準備し、２２℃の蒸留水を含有するトレイにスタックを落とし、はじめに水の表面に接触したときすぐにタイマーを始動させる。
３．サンプルの最後の部分がぬれたときにタイマーをとめる。

４．時間を秒で「吸収時間」として記録する。
ＭＤおよびＣＤ引張強度
表１に示す引張強度値は、２サンプル「スタック」が破壊するまでのグラム力での最大力の測定値である。引張強度値は、以下の方法によりRegmed DI-5000（Flatbed）ホライズンタルテスターを用いて測定した。

１．サンプルを２５．４ｍｍ×２１０ｍｍに切断した（試験方向に依存して長い寸法を縦方向（MD）または横方向（CD）とした）。
２．サンプルストリップをテスター中に積重ね；テスタージョー間の幅を１００ｍｍで固定した。

３．テスターの引張り速度をＭＤ試験について７５ｍｍ／分、ＣＤ試験について２５ｍｍ／分に設定した。
４．サンプル破壊までの最大の力は、「ｇｆ／２−１インチ」単位で記録された引張強度である（「２−１インチ」とは試験したサンプル：長さが１インチである２つのストリップをいう）。

本発明の別の側面においては、繊維製品を製造するための方法が提供される。本発明の代表的な繊維製品は、例えば、ロトフォーマー、フォードリニア、クレッセントフォーマー、傾斜ワイヤデルタフォーマー、およびツインワイヤマシンを含む慣用的な抄紙機を用いて製造することができる。

一の態様においては、繊維製品は、上述のコンポーネントを用いて湿式（wetlaid）法により製造することができる。湿式法は傾斜ワイヤデルタフォーマーで行うことができる。別の態様においては、製品は、上述のコンポーネントを用いてフォーム形成法により製造する。湿式法およびフォーム形成法は、ツインワイヤフォーマーで行うことができる。

本発明の繊維製品を形成するための代表的なツインワイヤ法は、以下の工程を含む：
（ａ）水性分散媒体中に繊維を含む繊維スラリーを形成する；フォーム法について、このスラリーは、繊維に加えて、界面活性剤を含むフォームである（２プライ製品について、第一のものと同じかまたは異なる第二の繊維スラリーを形成してから、以下の工程（ｅ）に記載するように堆積させる）；
（ｂ）第一の経路にある第一のフォーミングワイヤを動かす；
（ｃ）第二の経路にある第二のフォーミングワイヤを動かす；
（ｄ）スラリーの第一の部分を第一の経路にある第一のフォーミングワイヤと接触させる；
（ｅ）スラリーの第二の部分（または第二の繊維スラリー）を第二の経路にある第二のフォーミングワイヤと接触させる；そして、
（ｆ）スラリーから第一および第二のフォーミングワイヤを通して液体を排水することにより、堆積させたスラリーから繊維ウェブを形成する。

これまでに示したように、フォーム形成法は、ツインーワイヤフォーマー、好ましくは、垂直フォーマー、より好ましくは、垂直下方流ツインーワイヤフォーマーで適切に実施される。垂直フォーマーにおいては、ワイヤーを形成するための経路は実質的に垂直である。

一の方法においては、ツインーワイヤフォーマーは、少なくとも第三の材料（例えば、第一、第二、または第三の繊維／フォームスラリー）を内部構造を通して導入するための手段を含む。第一、第二、または第三の繊維／フォームスラリーは、同じかまたは異なる成分（例えば、架橋セルロース繊維、南部マツ繊維、ユーカリ繊維）を含むことができ、同じかまたは異なる組成を有することができる。形成されるべき複合材料の性質に依存して、第一および第二の繊維／フォームスラリーは互いに同じであっても異なっていてもよく、第三の材料と同じであっても異なっていてもよい。そのようなヘッドボックスの構成は、３プライ製品を提供するのに適している。また、バッフルなし、バッフルを１つ有する、または２つより多いバッフルを有する他のヘッドボックス構成を使用して、それぞれ、単一プライ、２プライ、またはそれより多いプライを有するティシュおよびタオル製品を製造することができる。

また、第一および第二のスラリーから小孔要素を通して液体／フォームを抜き出して要素上にウェブを形成するための手段も、ヘッドボックスアセンブリに含められる。液体／フォームを抜き出すための手段は、サクションロール、プレスロール、または他の慣用的な構造などの、その目的のためのあらゆる慣用的な手段を含むことができる。好ましい態様においては、第一および第二のサクションボックスアセンブリが提供され、内部構造のフォーミングワイヤとは反対側に取り付けられる。

本発明の繊維製品は、慣用的なティシュ製造機で製造することができる。そのような機械は、一般的には、そこから完成紙料をフォーミングワイヤ上に堆積させて、マットを提供する単一または多層の容量を有するヘッドボックス、追加の水を除去しマットをヤンキードライヤー（すなわち、円筒状ドライヤー）上にプレスするサクションプレスロールまたはシュープレス、およびドライヤーからの乾燥マットにクレープを付けるクレープ装置を含む。最終的なクレープ製品はロール上に巻かれる。

繊維製品を製造する方法においては、架橋セルロース繊維、針葉樹材クラフトパルプ繊維、および広葉樹材クラフトパルプ繊維を含む繊維質完成紙料をフォーミングワイヤ上に堆積させて、脱水して、マットを提供する。マットは、サクションプレスロールまたはシューロールに運ばれ、そこで、追加の水が除去され、マットはヤンキードライヤー上でプレスされ、そこで乾燥される。次いで、ドライヤーからの乾燥マットにクレープを付け、クレープマットはロール上に巻かれる。

本発明の繊維製品を製造する際に有用な代表的な通気乾燥ティシュマシンの概略図を図３に示す。図３をみると、ティシュマシン１００は、頂部チャンバー１２、センターチャンバー１６、および底部チャンバー１４を有する層型ヘッドボックス１０、ブレストロール１０１の上および周りにループさせたフォードリニアワイヤー２０、バキュームサクションボックス３０、およびカウチロール１０２を含む。三層型ティシュ製品を製造するための代表的な操作においては、第一の製紙用完成紙料を頂部チャンバー１２を通してポンプで送り、第二の製紙用完成紙料をセンターチャンバー１６を通してポンプで送り、第三の完成紙料を底部チャンバー１４を通してワイヤー２０上にポンプで送って、層４０ａ、４０ｂ、および４０ｃを有する初期ウェブ４０を形成する。脱水は、ワイヤー２０およびバキュームボックス３０を通してなされる。ワイヤーが矢印で示される方向に戻ると、ブレストロール１０１上で別のパスを始める前に、シャワー５０がワイヤーの掃除をする。ウェブ移送ゾーン６０において、初期ウェブ４０は、バキューム移送ボックス６４の作用により、小孔キャリアファブリック６２へと移送される。キャリアファブリック６２は、移送ゾーン６０からバキューム脱水ボックス６６を経由してプレドライヤー６８までウェブを運び、その後、ウェブは圧力ロール１０３の作用によりヤンキードライヤー７０へと移送される。次いで、キャリアファブリック６２は、そのループを終えると、シャワー５２およびバキューム脱水ボックス５４を通過することにより、掃除・脱水される。予備乾燥された紙ウェブは、ヤンキードライヤー７０の円筒型表面に、スプレーアプリケーター８０により供給される接着剤により接着固定される。乾燥は、蒸気加熱されたヤンキードライヤー７０で行われ、熱風により加熱され、乾燥フード９０を通して循環される。次いで、ウェブはヤンキードライヤー７０からドクターブレード８２により乾燥クレープされ、その後、ヤンキー側層４２ａ、中心層４２ｂ、およびオフヤンキー側層４２ｃを含むシート４２となる。次いで、シート４２は、カレンダーロール１０４、１０５の間を通り、亜シャフト１０７上に配列されたコア１０６上に巻かれて、ロール４４が提供される。

本発明の好ましい態様を図示し、説明してきたが、本発明の精神および範囲~逸脱することなく本発明に種々の変更をなし得ることを理解すべきである。

図１は、本発明の代表的な２プライ製品の部分透視図である。図２は、本発明の代表的な３プライ製品の部分透視図である。図３は、本発明の製品を製造する際に有用な代表的な通気乾燥ティシュマシンの概略図である。図４は、本発明の代表的な製品の乾燥引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の影響を説明する図である。図５は、本発明の代表的な製品の湿潤引張強度に対する湿潤強度向上剤（KYMENE）の影響を説明する図である。図６は、本発明の代表的なタオル製品の組成および特性をまとめた表である。

Claims

架橋セルロース繊維と、１８パーセント苛性溶解性試験により測定して約１７パーセントより高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維とを含む層を含んでなる、繊維製品。
架橋セルロース繊維が、製品の全重量基準で約３〜約２５重量パーセントの量で存在する、請求項１記載の製品。
針葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約１０〜約９７重量パーセントの量で存在する、請求項１記載の製品。
針葉樹材クラフトパルプ繊維が、北部漂白針葉樹材クラフトパルプ繊維を含む、請求項１記載の製品。
更に、広葉樹材クラフトパルプ繊維を含む、請求項１記載の製品。
広葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約２〜約７０重量パーセントの量で存在する、請求項５記載の製品。
広葉樹材クラフトパルプ繊維が、ポプラ、カエデ、シラカンバ、またはユーカリのクラフトパルプ繊維のうち少なくとも１種である、請求項５記載の製品。
更に、湿潤強度向上剤を含む、請求項１記載の製品。
製品が、ティシュまたはタオルのうち少なくとも１種である、請求項１記載の製品。
製品が２つ以上のプライを含む、請求項１記載の製品。
製品が、１つのプライの内部に２つ以上の層を含む、請求項１記載の製品。
繊維製品を製造するための方法であって、
（ａ）繊維質完成紙料をフォーミングワイヤ上に堆積させ、その際、該繊維質完成紙料は、架橋セルロース繊維と、１８パーセント苛性溶解性試験により測定して約１７パーセントより高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維とを含み；
（ｂ）該堆積させた完成紙料を脱水して、マットを提供し；
（ｃ）該マットを乾燥させて、繊維製品を提供することを含む、前記方法。
架橋セルロース繊維が、製品の全重量基準で約３〜約２５重量パーセントの量で存在する、請求項１２記載の方法。
針葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約１０〜約９７重量パーセントの量で存在する、請求項１２記載の方法。
針葉樹材クラフトパルプ繊維が、北部漂白針葉樹材クラフトパルプを含む、請求項１２記載の方法。
完成紙料が更に広葉樹材クラフトパルプ繊維を含む、請求項１２記載の方法。
広葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約２〜約７０重量パーセントの量で存在する、請求項１６記載の方法。
広葉樹材クラフトパルプ繊維が、ポプラ、カエデ、シラカンバ、またはユーカリのクラフトパルプ繊維のうち少なくとも１種である、請求項１６記載の方法。
完成紙料が更に湿潤強度向上剤を含む、請求項１２記載の方法。
製品が、ティシュまたはタオルのうち少なくとも１種である、請求項１２記載の方法。
繊維製品を製造するための方法であって、
（ａ）繊維質完成紙料をフォーミングワイヤ上に堆積させて、マットを提供し、その際、該繊維質完成紙料は、架橋セルロース繊維と、１８パーセント苛性溶解性試験により測定して約１７パーセントより高いヘミセルロース含量を有する針葉樹材クラフトパルプ繊維とを含み；
（ｂ）該マットをサクションプレスロールへと運び；
（ｃ）該マットを該サクションプレスロールから円筒型ドライヤー上に送り；
（ｄ）該ドライヤーからの該マットにクレープを付け、クレープマットを提供し；そして
（ｅ）該クレープマットをロールに巻くことを含む、前記方法。
完成紙料をフォーミングワイヤ上に堆積させることが、単一または多層の容量を有するヘッドボックスから完成紙料を堆積させることを含む、請求項２１記載の方法。
マットが二つの層を含む、請求項２１記載の方法。
マットが三つの層を含む、請求項２１記載の方法。
クレープマットが、ティシュまたはタオルのうち少なくとも１種である、請求項２１記載の方法。
完成紙料が更に広葉樹材クラフトパルプ繊維を含む、請求項２１記載の方法。
架橋セルロース繊維が、製品の全重量基準で約３〜約２５重量パーセントの量で存在する、請求項２１記載の方法。
針葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約１０〜約９７重量パーセントの量で存在する、請求項２１記載の方法。
広葉樹材クラフトパルプ繊維が、製品の全重量基準で約２〜約７０重量パーセントの量で存在する、請求項２６記載の方法。