KR100198376B1 - 다부위 페이퍼 구조체, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

다부위 페이퍼 구조체, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

비교적 얇은 부위를 상호연결하는 전이 부위를 갖는 다 부위 페이퍼 구조체가 개시되어 있다. 페이퍼 구조체는 제 1 부위, 패턴화된 제 2 부위 및 제 3 부위 및 전이 부위를 포함한다. 전이 부위는 패턴화된 제 2 부위를 바탕 매트릭스와 상호연결한다. 바탕 매트릭스는 제 1 부위 및 제 3 부위를 포함한다. 제 1 부위는 제 3 부위 전체에 분포된 복수의 구별되는 돌출부를 포함한다. 제 1 및 제 2 부위는 상이한 융기부에서 배치되고, 각각은 전이 부위의 두께보다 적은 두께를 갖는다. 페이퍼 구조체의 제조 장치 및 방법도 또한 개시되어 있다.

Description

다부위 페이퍼 구조체, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법
화장실용 티슈, 페이퍼 타월, 및 화장용 티슈같은 페이퍼 구조체는 가정 및 산업에서 널리 쓰이고 있다. 소비자의 기호에 좀 더 부합하는 티슈 제품을 만들려는 많은 시도가 있어왔다. 이러한 시도의 하나로 벌크 및 유연성을 갖는 바람직한 티슈 제품이 모간(Morgan)등에게 1976년 11월 30일에 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호에 개시되어 있다. 트로칸(Trokhan)에게 1980년 3월 4일 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호에서 처럼 압착 및 비압착된 영역을 대칭적으로 번갈아 제공하면 개선된 벌크 및 유연도를 얻을 수 있다.
소비자에게 더욱 바람직한 티슈 제품을 제조하려는 또 다른 시도는 페이퍼 구조체를 건조하여 티슈 제품에 좀 더 많은 벌크, 인장 강도 및 파열 강도를 부여하려는 것이었다. 이러한 방식으로 만든 페이퍼 구조체의 예는 트로칸에게 1987년 1월 20일 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시되어 있다. 대안으로서, 1985년 4월 30일 존슨(Johnson)등에게 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호에 제시된 것처럼 페이퍼 구조체는 다른 기본 중량을 지닌 부위를 갖도록 하므로써 더 많은 양의 셀룰로오스 섬유를 사용하지 않고서도 좀더 질긴 페이퍼 구조체로 만들어 질 수 있다. 상기 벨트상에서 제조한 반연속식 패턴 및 페이퍼를 갖는 제지 벨트가 에이여스(Ayers) 등의 명의로 1994년 3월 3일 공고된 PCT 국제 공개 번호 제 WO 94/04750 호(미국 우선권 주장일 1992년 8월 26일)에 개시되어 있다. 변형할 수 있는 주조 표면 공정을 사용하여 제조한 제지 벨트가 트로칸에게 1994년 1월 4일 허여된 미국 특허 제 5,275,700 호에 개시되어 있다.
티슈 페이퍼 제조업자들은 또한 제품에 심미적인 외관을 개선시켜 소비자의 구미를 당기는 티슈 제품을 만들려는 것이었다. 예를 들면, 티슈 페이퍼 제품을 건조한 후에 티슈 페이퍼 제품에서 엠보싱 패턴을 형성하는 것은 통상적인 것이다. 더 프록터 앤드 갬블사가 시판하는 셀룰로오스 페이퍼 타월 제품에서 볼 수 있는 하나의 엠보싱 패턴은 애플만(Appleman)에게 1976년 3월 9일 허여된 미국 특허 제 Des 239,137 호에 기술되어 있다. 엠보싱 방법 및/또는 엠보싱된 제품은 또한 니스트랜드(Nystrand)에게 1971년 1월 19일 허여된 미국 특허 제 3,556,907 호, 니스트랜드에게 1975년 2월 18일 허여된 미국 특허 제 3,867,225 호 및 웹즈(Wells)에게 1968년 12월 3일 허여된 미국 특허 제 3,414,459호에 개시되어 있다.
하지만, 건조 페이퍼 웹의 엠보싱 공정은 전형적으로 구조체의 다른 특성을 손상시키면서 페이퍼 구조체에 특정 심미감을 부여한다. 특히, 엠보싱하면 셀룰로오스 구조체내의 섬유간 결합이 끊어진다. 끊어짐 현상은 초기 섬유성 슬러리의 건조시에 결합이 형성되어 경화되기 때문에 일어난다. 페이퍼 구조체를 건조한 후 엠보싱으로 페이퍼 구조체 평면에 수직 방향으로 섬유를 이동시키면 섬유간의 결합이 끊어진다. 이러한 결합의 분리는 건조된 페이퍼 웹의 인장 강도를 감소시킨다. 또한, 엠보싱은 일반적으로 건조 드럼에서 건조된 페이퍼 웹을 크레이프 가공한 후에 행해진다. 크레이프 가공후 엠보싱은 웹에 부여된 크레이프 패턴을 붕괴시킬 수 있다. 예를 들면 엠보싱은 크레이프 패턴을 압착하므로써 웹 일부에 존재하는 크레이프를 제거할 수 있다. 이러한 결과가 바람직하지 못한 것은 크레이프 패턴이 건조된 웹의 유연도와 부드러움을 증가시키기 때문이다.
또한, 페이퍼 구조체를 건조 엠보싱하면 엠보싱 처리된 부위 주변으로 페이퍼 구조체가 신장되거나 또는 끌어당겨진다. 그 결과, 엠보싱부위 주변의 페이퍼 구조체는 페이퍼 웹의 엠보싱 처리하지 않은 부위에 비하여 두께가 감소된다.
라쉬(Rasch) 등의 명의로 1991년 6월 19일 출원되어 1994년 7월 12일 미국 특허 제 5,328,565 호로 허여된 커다란 모양의 심미적으로 식별가능한 패턴을 가진 티슈 페이퍼 및 이를 만드는 장치(Tissue Paper Having Large Scale, Aesthetically Discernible Patterns and Apparatus for Making Same)를 표제로 하는 것으로서, 육안에 의해 식별가능한 적어도 3개의 부위를 갖는 단일층의 페이퍼 구조체에 관한 것이다. 라쉬등은 적어도 3개의 부위에서 크레이프 빈도, 융기 또는 불투명성같은 광학적인 특성이 육안에 의해 식별 가능하다고 교시하고 있다. 이 특허가 엠보싱 처리된 페이퍼 구조체를 개선하긴 했지만 이것보다 더 개선된 육안 식별가능한 패턴을 갖는 티슈 제품이 필요했다. 그러므로, 바람직한 페이퍼 웹 특성을 손상시키지 않으면서 식별성이 뛰어난 심미적 패턴을 갖는 페이퍼 구조체를 제조하려는 방법을 찾고자 하는 노력이 계속 되어 왔다.
본 발명은 전이 부위의 두께보다 적거나 동일한 두께를 가지며 다른 융기부에 배치된 페이퍼 구조체의 부위를 상호 연결하는 전이 부위를 지닌 다부위 페이퍼 구조체에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 페이퍼 웹을 제조하기 위한 장치 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서는 첨부되는 청구범위에 의해 발명의 요지가 드러나는 것이지만 첨부되는 도면과 함께 나타낸 하기 설명에 의해 본 발명을 좀 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 도면에서 유사한 부재들은 동일한 도면 부호로 지칭했다.
제1도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체의 횡단면도이다.
제2a도는 본 발명에 다른 페이퍼 구조체의 횡단면의 현미경사진이다.
제2b도는 두께 및 융기부 참고 라인을 나타내는 제2a도의 현미경사진이다.
제3도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체의 사진 평면도이다.
제4a도는 제3도를 확대한, 본 발명에 따른 페이퍼 구조체의 일부의 사진 평면도이다.
제4b도는 제4a도를 확대한, 본 발명에 따른 페이퍼 구조체의 일부의 사진 평면도이다.
제4c도는 제4b도를 확대한, 본 발명에 따른 페이퍼 구조체의 일부의 사진 평면도이다.
제5a도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체를 제조하기 위한 장치의 평면도로서, 장치는 세공성 바탕 요소 및 세공성 바탕 요소로부터 연장된 웹 패턴화 장치를 갖는다.
제5b도는 세공성 바탕 요소의 일부를 확대한 평면도이다.
제6도는 제5a도의 장치의 횡단면도이다.
제7도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체를 제조하기 위한 페이퍼 제조 장치의 도이다.
제8도는 제6도의 장치위에 지지된 비 단평면, 대략 비압착된 페이퍼 웹의 도이다.
제9도는 건조 드럼의 표면에 대해 압착되는 페이퍼 웹의 도이다.
제10도는 격자 망상구조의 셀내에 배치된 구별된 영역을 포함하는 제 2 부위를 갖는 페이퍼 구조체의 평면도이다.
제11도는 제10도의 페이퍼 구조체를 제조하기 위한 웹 지지 장치의 평면도이다.
제1도 내지 제4도 및 제10도은 본 발명에 따른 페이퍼 구조체(20)을 예시한다. 제5도 내지 제6도 및 제11도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체를 제조하는데 적합한 웹 지지 장치(200)을 예시한다. 제7도 내지 제9도는 페이퍼 구조체(20)을 제조하기 위한 웹 지지 장치(200)을 사용하는 방법을 예시한다.
[페이퍼 구조체]
본 발명의 페이퍼 구조체는 하나 이상의 섬유로 구성된 층을 갖는 1겹으로 성형 와이어에서 권취된다. 꼭 그런 것은 아니지만, 본 발명의 페이퍼 구조체는 시이트 건조 후에 하나 이상의 다른 시이트 또는 겹에 결합되어 다중겹의 페이퍼 제품을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 영역이란 페이퍼 구조체의 인접한 부위를 말한다. 페이퍼 구조체의 부위란 통상의 특성(예, 밀도, 두께, 융기부 또는 크레이프 패턴)을 갖는 페이퍼 구조체의 일부 또는 부분들을 말한다. 부위는 하나 이상의 영역을 포함할 수 있으며 이는 연속적이거나 또는 비연속적 일 수 있다.
제1도 내지 제4도를 보면, 본 발명의 페이퍼 구조체(20)는 적어도 4개의 부위를 갖는 티슈 페이퍼 웹을 포함한다. 페이퍼 구조체(20)은 제 1 융기부(32)에 배치된 제 1 두께(31)를 갖는 제 1 부위(30); 제 2 두께(51)를 가지며 제 1 융기부(32)와 다른 제 2 융기부(52)에 배치된 패턴화된 제 2 부위(50): 및 제 3 두께(71)을 가지며 제 3 융기부(72)에 배치된 제 3 부위(70)을 포함한다. 융기부(52)와 융기부(32)간의 거리차를 제1도 및 제2도에서 도면 부호(62)로 나타낸다. 제 3 부위(70)은 제 1 부위(30)과 서로 연결되어 있으며, 제 1 및 제 3 부위(70)와 함께 페이퍼 구조체(20)의 바탕 매트릭스(100)을 형성한다. 페이퍼 구조체(20)은 또한 제 4 두께(91)을 갖는 제 4 전이 부위(90)을 포함한다. 전이 부위(90)은 제 2 부위(50)과 바탕 매트릭스(100)의 제 1 및 제 3 부위(30) 및 (70)의 적어도 하나와 서로 연결되어 융기부(52)에서 제 2 부위(50)을 지지하며 제 2 부위(50)을 제 1 부위(30) 및 제 3 부위(70)에 의해 형성 된 페이퍼 구조체의 바탕 매트릭스(100)으로부터 시각적으로 식별할 수 있다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 페이퍼 구조체(20)은 전이 부위(90)의 제 4 두께(91)이 제 1 두께(31)과 같거나 이보다 크고, 제 4 두께(91)이 제 2 두께(51)보다 크고 제 3 두께(71)이 제 1 두께(31)보다 큼을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 페이퍼 구조체(20)은 엠보싱된 페이퍼 구조체의 특징부의 융기 부위 주변 둘레에서 감소된 웹 약화를 나타내지 않는다. 두께(31), (51), (71) 및 (91)과 융기부간의 거리차(62)를 후술한 절차를 사용하여 측정한다. 하나의 태양에서, 제 4 두께(91)은 제 1 두께(31) 및 제 2 두께(51) 둘다 보다 크다. 제 4 두께(91)은 제 1 두께(31)보다 적어도 약 1.2 배 및 바람직하게는 적어도 약 1.5 배일 수 있고, 제 4 두께는 제 2 두께(51) 보다 적어도 약 1.5 배 및 바람직하게는 적어도 약 2.0 배일 수 있다. 제 1 및 제 2 두께 (31) 및 (51)은 제 3 두께(71)보다 적을 수 있다.
제 1 융기부(32)는 제 3 융기부(72)와 다를 수 있다. 제1도 내지 제4도에 나타낸 태양에서, 제 1 부위(30)은 제 3 부위(70) 전체에 분산된 복수의 구별된 돌출부(34)를 포함한다(제2a-b도 및 제4c도). 제 1 부위(30) 및 제 2 부위(50)은 페이퍼 제조 섬유의 습윤 웹을 선택적으로 편향 및 압착하므로써 성형될 수 있다. 대략 일정한 기본 중량 및 제 3 두께(71) 및 제 4 두께(91)보다 적은 두께(31) 및 (51)을 갖는 제 1 및 제 2 부위 (30) 및 (50)을 갖는 웹에 있어서, 제 1 및 제 2 부위(30) 및 (50)은 비교적 높은 밀도 부위를 특징으로 할 수 있고, 제 3 및 제 4 부위(70) 및 (90)은 비교적 낮은 밀도 부위를 특징으로 할 수 있다.
제3도 및 제4도를 언급하면, 제 2 부위(50)은 바탕 매트릭스(100) 전체에 분산된 복수의 구별된 영역(54)을 포함할 수 있으며, 각각의 구별된 영역(54)은 바탕 매트릭스(100)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제 3 부위(70)은 바탕 매트릭스(100) 전체에서 기계 방향(MD) 및 횡기계 방향(CD)으로 연장된 일반적으로 연속적인 망상구조를 포함할 수 있다.
제3도 및 제4a도 내지 제4c도를 관측할 때, 각각의 영역(54)은 돌출부(34)중 하나의 돌출 면적의 적어도 약 10배, 및 바람직하게는 적어도 약 100배의 돌출 면적을 갖는다. 돌출부(34) 및 영역(54)의 돌출 면적은 표준 이미지 분석 절차를 사용하여 측정할 수 있다. 제3도는 다수의 구별된 영역(54)(예를 들면, 영역 54a-D)을 나타낸다. 제3도 및 제4a도의 평면도에서 각각의 구별된 영역(54)은 꽃모양 패턴 형태를 갖는다.
제 1 융기부(32) 및 제 2 융기부(52)의 거리차는 바람직하게는 적어도 약 0.05㎜ 및 더욱 바람하게는 적어도 약 0.08㎜이다. 융기부(32) 및 (52)와 두께(31), (51), (71) 및 (91)을 제2a도 및 제2b도의 현미경사진에 나타낸다.
구조체(20)의 기계 방향에서 제 2 부위(50) 및 바탕 매트릭스(100)의 적어도 일부에 원근감을 주는 것이 바람직하다. 페이퍼 웹에 하기에 기술한 바와 같은 닥터 블레이드를 사용하여 크레이프하므로써 원근감을 줄 수 있다. 기계 방향(MD) 및 횡기계 방향(CD)을 제1도 내지 제4도에 나타낸다. 페이퍼 구조체(20)의 원근감 부위는 크레이프 주기를 갖는 크레이프 패턴을 가짐을 특징으로 한다. 바탕 매트릭스 (100)의 일부의 크레이프 패턴을 제1도 및 제4b도에서 도면 부호(35)로 나타내고; 일련의 정상과 계곡을 특징으로 한다. 제 2 부위(50)의 크레이프 패턴은 제1도 및 제2a도에서 도면 부호(55)로 나타내고; 일련의 정상과 계곡을 특징으로 한다. 바탕 매트리스(100)의 일부에서 크레이프 패턴(35)을 제 2 부위(5)의 크레이프 패턴(55)과 다른 융기부에 배치한다. 크레이프 패턴의 크레이프 주기는 주어진 선형 길이에서 페이퍼 구조체 표면상에서 정상이 나타나는 횟수로 정의하고 선형 길이 ㎜ 당 주기로 측정할 수 있다.
제3도와 제4a도에는 제 2 부위(50)의 최소한 일부가 가변 빈도의 크레이프 부위에 의해 경계가 설정되어 있음을 도시하고 있다. 가변적인 빈도의 크레이프 부위는 크레이프 패턴(35) 및 (55)중 적어도 하나의 크레이프 빈도수에 비하여 감소된 크레이프 빈도수를 갖는다. 가변적인 빈도의 크레이프 부위는 바탕 매트릭스(100)과 패턴화된 제 2 부위(50)에 인접 배치된 전이 부위(90)를 적어도 한 부위 포함할 수 있다. 가변 빈도의 크레이프 부위는 제 2 부위(50)의 경계부위로 부터 바탕 매트릭스(100)으로 연장되어 바탕 매트릭스(100)에서 끝난다. 가변 빈도 크레이프 부위를 제3도 및 제4a도에서 구별된 영역(54)의 일부를 경계짓는 주름(92)로 볼 수 있다. 주름(92)는 각각의 구별된 영역(54)의 경계 부위에서 횡기계 방향으로 연장되어 바탕 매트릭스(100)에서 종결된다. 크레이프 패턴(55)은 주름(92) 주기의 적어도 약 1.5배의 빈도수를 가질 수 있다. 가변 빈도 크레이프 부위의 전이 부위(90) 및 주름(92)는 제 2 부위(50)의 경계를 지으므로써 바탕 매트릭스(100)으로부터 제 2 부위(50)을 시각적으로 상쇄한다.
제 2 부위(50)은 페이퍼 구조체(20)의 돌출 면적의 바람직하게는 약 5 내지 약 20%, 및 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 14%의 돌출 면적을 갖는다. 제 2 부위(50)은 바탕 매트릭스(100)의 하나 이상의 원형 영역 C(제3도)를 인각하며, 원형 영역 C의 돌출 면적은 적어도 약 50m2이고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100㎟이다. 제 2 부위가 구별된 영역(54)을 포함하는 태양에 있어서, 적어도 일부 인접 영역(54)간의 공간(D)(제1도 및 제3도)은 적어도 약 25㎜인 것이 바람직하다. 이로써 제 2 부위는 비교적 큰 규모의 시각적으로 식별할 수 있는 패턴을 티슈 웹에 부여하고, 그동안 티슈 웹의 돌출 면적의 비교적 작은 퍼센트를 포함한다.
제1도, 제3도 및 제4a도에 도시한 바와 같이, 적어도 일부의 구별된 영역(54)은 복수의 구별된, 연결되지 않은 포접 영역(120)을 포접할 수 있다. 포접된 영역(120)의 적어도 일부는 제1도에 도시적으로 나타낸 바와 같이 융기부(132)를 갖는 제 5 부위(130) 및 융기부(152)를 갖는 제 6 부위(150)을 포함할 수 있다. 제 5 부위(130)은 두께(51)보다 큰 두께(131)을 가질 수 있다. 제 6 부위(150)은 제 5부위(130) 전체에 분산된 돌출부(154)를 복수로 포함할 수 있다. 제 6 부위(150)는 두께(131)보다 적은 두께(151)을 가질 수 있다. 포접된 영역(120)은 크레이프 패턴을 갖도록 원근감을 줄 수 있다.
제10도는 본 발명에 따른 페이퍼 구조체(20)의 다른 태양의 평면도이다. 제10도에 나타낸 바와 같이, 제 2 부위(50)은 셀(1052)을 한정하는 격자 망상구조(1050) 및 복수의 구별되는 영역(54)을 포함할 수 있다. 구별되는 영역(54)은 격자 망상구조(1050)의 셀(1052)의 적어도 일부안에서 배치될 수 있다. 각각의 셀(1052)내의 바탕 매트릭스(100)은 제 1 부위(30) 및 제 3 부위(70)을 포함할 수 있다. 제 3 부위(30)은 각각의 셀(1052)내에서 제 3 영역(70) 전체에 분산된 구별되는 돌출부(34)를 복수로 포함할 수 있다.
제10도에 도시된 격자 망상구조(1050)는 이격된 밴드(1054)를 포함하는 데 이는 이격된 밴드(1056)를 교차하여 셀(1052)을 형성한다. 밴드(1054) 및 또는 밴드(1056)는 손상되지 않을 수 있거나 또는 대안적으로 다수의 짧은 이격된 단편으로 형성될 수 있다. 제10도에서, 밴드(1054) 및 (1056)는 손상되지 않는다. 밴드(1054)는 대략 기계 방향으로 연장되고 밴드(1056)는 대략 횡기계 방향으로 연장된다. 교차하는 비손상된 밴드(1054) 및 (1056)는 이로써 연속의 망상구조 격자(1050)를 형성한다.
본 발명의 페이퍼 구조체(20)는 바람직하게는 3000ft2당 약 7파운드(약 11gm/㎡) 내지 약 35파운드(57gm/㎡)의 기본 중량을 갖는다. 이 기본중량 범위는 화장실용 티슈 및 화장용 티슈 제품으로 사용되기에 적합한 페이퍼 구조체(20)를 제공하기에 적합하다. 페이퍼 구조체(20)의 기본 중량은 화씨 73도 및 50%의 상대 습도를 갖도록 조정된 페이퍼 구조체(20)의 1겹 샘플 8개를 절단하여 측정된다. 각 샘플은 4 인치 x 4인치(0.0103㎡)의 규격을 갖고 있다. 8개의 4 인치 x 4인치 샘플을 서로 겹치게 한 뒤 무게를 재었더니 거의 0.0001gm이 되었다. 이 8개 샘플의 기본 중량(gm/㎡)은 0.0103㎡의 샘플면적으로 나눈 8개의 샘플의 혼합 중량(gm)이다. 페이퍼 구조체(20)의 기본 중량은 8개의 샘플의 혼합된 기본 중량을 8로 나누어 얻은 값이다.
[웹 지지 장치]
제5a도, 제5b도 내지 제6도에 페이퍼 구조체(20)을 제조하기에 적합한 웹 지지 장치(200)이 나타나 있다. 웹 지지 장치(200)은 건조하고 페이퍼 구조체(20)에 시각적으로 식별할 수 있는 패턴을 부여할 수 있는 연속성 건조밸트(제7도)를 포함할 수 있다. 웹 지지 장치(200)는 제 1 웹 대향면(202) 및 이와 마주보는 제 2 대향면(204)을 지닌다(제6도). 웹 지지 장치(200)는 제5a도에서는 제 1 웹 대향면(202)가 관찰자를 향하게 도시되어 있다.
제6도를 언급하면, 웹 지지 장치(200)는 제 1 융기부(231)에서 제 1 웹 접촉면(230)을 갖는 세공성 바탕 요소(220)을 포함한다. 제5b도에 세공성 바탕 요소(220)의 평면도를 나타낸다. 웹 지지 장치(200)은 또한 세공성 바탕 요소(220)에 결합된 웹 패턴화 층(250)을 또한 포함한다. 웹 패턴화 층(250)은 제 1 웹 접촉면(230)에서 연장되어 제 1 융기부(231)과 다른 제 2 융기부(261)에서 제 2 웹 접촉면(260)을 형성한다. 제 1 융기부(231)과 제 2융기부(261)간의 거리차(262)는 최소한 약 0.05㎜ 이며, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 2.0㎜이다.
제 2 웹 접촉면(260)의 돌출 면적은 제5a도에서 관측되듯이 장치(200)의 돌출 면적의 약 5 내지 약 20%, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 14%이다. 제 1 웹 접촉면(230)의 돌출 면적은 장치의 돌출 면적의 약 10 내지 약 40%가 바람직하다. 웹 패턴화 층(250)은 예정된 패턴으로 세공성 바탕 요소(220)상에 배치되어 웹 패턴화 층(250)에 의해 덮혀지지 않는 세공성 바탕 요소(220)의 복수의 원형 부위 CA(제5a도)를 새겨놓고, 각각의 원형 부위 CA의 돌출 면적은 적어도 약 50㎟이고, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100㎟이다. 원형 부위 CA내 어느 곳의 장치(200)의 융기부는 융기부(261)보다 적다.
상기 돌출 면적을 갖는 웹 패턴화 층(250)을 가지며 세공성 바탕 요소의 일부를 상기 면적으로 인각하기 위해 배치된 벨트 장치(200)은 웹 패턴화 층으로 많은 부분의 표면이 덮힌 것을 제외하고 동일한 하부 세공성 요소로부터 제조된 벨트와 비교할 때 비교적 유연성이 있다. 이러한 유연성은 하기에 기술한 바와 같이, 상이한 융기부에서 비교적 고 밀도 부위를 형성하기 위해 제 2 웹 접촉면(260)에 비해 제 1 웹 접촉면(230)의 편향을 허용한다.
제5a도에 나타낸 태양에 있어서, 웹 패턴화 층(250)은 세공성 바탕 요소(220)의 원형 부위 CA을 인각하는 구별되는 요소(254a-C)와 같은 구별되는 웹 패턴화 요소(254)를 복수 포함한다. 구별되는 요소(254)는 하나 이상의 기타 구별되는 요소(254)를 포접할 수 있다. 예를 들면, 제5a도에서, 구별되는 요소(254E)는 구별되는 요소(254D)안에 배치된다.
일부의 인접 웹 패턴화 요소(254)간의 공간 DA는 적어도 약 25㎜인 것이 바람직하다. 2개의 웹 패턴화 요소(254)는 최단 직선 라인이 2개의 요소간에 그려질 수 있으나 제 3 요소가 교차하지 않는 경우 인접한 것으로 생각한다. 제5a도에서, 적어도 일부의 웹 패턴화 요소(254)는 웹 패턴화 층(250)의 웹 접촉면(260)에서 복수의 구별되는 구멍(270)을 포접한다. 각각의 포접된 구멍(270)은 일부의 세공성 바탕 요소(220)을 포함하는 웹 대향면(272)(제6도)을 갖는다.
웹 지지 장치(200)는 약 400 내지 약 800 분당 표준 ft2(scfm)의 공기 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, scfm으로 나타낸 공기 투과성은 장치(200)의 두께에 걸쳐 물 약 0.5 인치에 해당하는 압력 강하에서 장치(200)의 1 ft2의 면적을 통해 통과하는 분당 공기 ft2의 수를 측정한 값이다. 공기 투과도는 핀란드 파니소에 소재한 발메트 코포레이션(Valmet Corporation)에서 입수가능한 발메트 투과성 측정 장치(Model Wigo Taifun Type 1000)을 사용하여 측정한다.
장치(200)은 상기에서 열거한 공기 투과성을 가져 하기에서 기술한 진공 전달 부분 및 관통 공기 건조능을 갖는 페이퍼 제조 기계로 웹 지지 장치(200)를 사용할 수 있는 것이 바람직하다.
제5b도 및 제6도에 나타낸 세공성 바탕 요소(220)는 직조 필라멘트(222) 및 (224)를 포함한다. 필라멘트(222)는 대략 기계 방향으로 연장되고, 필라멘트(224)는 대략 횡기계 방향으로 연장된다. 제5b도 및 제6도를 참조하면, 제 1 웹 접촉면(230)은 직조 필라멘터(222)와 (224)의 교차 지점에 위치한 구별되는 웹 접촉 너클(232)을 포함한다. 너클(232)은 대략 단평면 웹 접촉면(230)을 형성한다. 세공성 바탕 요소(220)의 돌출 면적의 약 5 내지 약 50%가 인접 필라멘터(222)와 (224)간의 구멍(221)에 상응하는 개방 면적을 포함한다.
세공성 바탕 요소(220)은 횡기계 방향으로 측정된 인치당 필라멘트(222) 약 25 내지 약 100개 및 기계 방향으로 측정된 인치당 필라멘트(224) 약 25 내지 약 100개를 갖는 것이 바람직하며, 필라멘트(222) 및 필라멘트(224)는 약 0.1 내지 약 0.5㎜를 갖는다. 세공성 바탕 요소는 세공성 바탕 요소의 돌출 면적 in2당 구별되는 웹 접촉 너클 약 625 내지 약 10,000개를 포함하는 것이 바람직하다.
필라멘트(222),(224)는 다수의 상이한 물질로부터 제조할 수 있다. 세공성 바탕 요소(220)을 형성하는데 적합한 필라멘트들 및 필라멘트 직조 패턴은 1980년 3월 4일 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호 및 트로칸에게 1980년 12월 16일 허여된 미국 특허 제 4,239,065 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원에 참고로 인용하였다.
웹 패턴화 층(250)은 감광성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 경화될 때 수지는 약 60 이하의 쇼어 D 경도를 가져야 한다. 경도는 웹 패턴화 층(250)과 동일한 조건하에서 경화된 약 1 인치 x 2 인치 x 0.025 인치 두께로 측정되는 패턴화 되지 않은 광중합체 수지 쿠폰상에서 측정한다. 85℃에서 경도 측정을 수행하고 쇼어 D 듀로메터 프로브와 수지를 초기에 정합한지 10초 후 판독한다.
다양한 형태 및 크기를 갖는 패턴화 층(250)을 감광성 수지로 제조할 수 있다. 적합한 감광성 수지는 방사선 조사하에서 경화 또는 가교결합하는 중합체를 포함한다. 1985년 4월 30일 존슨등에게 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호는 적합한 감광성 수지 및 감광성 수지를 세공성 바탕 요소(220)상에서 경화시켜 웹 패턴화 층(250)을 제조할 수 있는 방법을 개시할 목적으로 본원에 참고로 인용하였다.
제11도는 제10도의 페이퍼 구조체(20)을 제조하는데 적합한 웹 패턴화 층(250)을 갖는 웹 지지 장치(200)의 태양을 도시한 도면이다. 웹 패턴층(250)은 격자 망상 구조(290) 및 격자 망상구조(290)에 의해 형성된 다수의 셀(292) 적어도 일부에 배치 된 다수의 구별된 웹 패턴 부재(254)를 포함한다. 제13도에서 격자(290)는 밴드(294)와 이격되어 있는 데 이 밴드는 이격된 밴드(296)를 잘라 셀(292)을 형성한다. 밴드(294) 및 또는 밴드(296)는 파괴되지 않을 수 있으며, 또는 달리 다수의 짧은 이격된 단편에 의해 형성될 수 있다. 밴드(294)는 대략 기계 방향으로 밴드(296)는 대략 횡기계 방향으로 연장되어 있다. 제11도에서 밴드(294) 및 (296)은 파괴되지 않고 교차하여 연속 망상구조 웹 접촉 상단면을 갖는 연속성 망상구조 격자(290)을 형성한다.
[페이퍼 제조 방법]
본 발명의 페이퍼 구조체(20)는 제6도 내지 제9도에 도시된 페이퍼 제조 장치에 의해 만들어 질 수 있다. 제7도를 보면, 본 발명의 페이퍼 구조체(20)를 만드는 제조방법은 헤드 박스 500으로 부터 얻은 페이퍼 제조 섬유의 슬러리를 세공성의 액체 투과성 성형 부재, 예를 들면 성형벨트(542)에 부착시킨 뒤 이 벨트에 의해 지지되는 페이퍼 제조 섬유(543)의 초기 웹을 성형하므로써 개시한다. 성형 벨트(542)는 연속의 포드리니어(Fourdrnier) 와이어를 포함할 수 있거나 또는 대안으로서, 존슨 등에게 4월 30일 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호의 교지(상기 특허는 본원에 참고로 인용함) 또는 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 5,245,025 호의 교지에 따라 제조할 수 있다.
모든 다양한 나무 펄프가 본 발명에 사용된 페이퍼 섬유를 제조하는 데 사용하지만, 목면 라이너, 바가세, 레이욘 등과 같은 기타 셀룰로오스 섬유 펄프를 사용할 수 있으며, 이외의 것도 가능하다. 여기에서 나무 펄프로서 유용한 것은 크라프트, 설파이트, 설페이트 펄프와 같은 화학적 펄프 뿐 아니라 잘게 부서진 나무, 열기계적인 펄프 및 화학 내지 열기계적인 펄프(CTMP)를 비롯한 화학 기계적 펄프를 포함한다. 낙엽수 및 침엽수로부터 얻은 펄프가 사용될 수도 있다.
단단한 나무 펄프 및 무른나무 펄프뿐 아니라 이 두 가지의 혼합물이 사용될 수 있다. 여기에 사용된 단단한 나무 펄프는 낙엽수(피자 식물)의 나무성분으로 부터 유래한 섬유성 펄프를 말한다; 무른 나무 펄프는 침엽수(나자식물)의 나무성분으로 부터 유래한 섬유성 펄프이다; 약 1.00㎜의 평균 섬유길이를 갖는 유칼립투스같은 단단한 나무 펄프는 후술한 티슈 웹에 특히 적합한 반면 약 2.5㎜의 평균 섬유 길이를 지닌 노던 소프트우드 크라프트(Northern Softwood Kraft) 펄프가 적합하다. 본 발명에 사용될 수 있는 섬유는 재활용된 페이퍼로부터 얻은 섬유인데 이는 원래의 페이퍼 제조를 용이하게 하기 위해서 사용될 수 있는 충전제 및 접착제같은 다른 비섬유성 물질뿐 아니라 상술된 범주의 어떠한 것도 포함할 수 있다.
페이퍼 후가공은, 국한하는 것은 아니지만, 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면 섬유 결합 물질(예, 습윤강도 결합 물질, 건조 강도 결합물질 및 화학적 연화 조성물)이 있다. 적합한 습윤 강도 결합물질로는, 국한하는 것은 아니지만, 미국, 델라웨어, 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 등록상표 Kymene로 시판되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 있다. 일시적으로 사용될 수 있는 적합한 습윤강도 결합제는, 국한하는 것은 아니지만, 미국, 뉴욕주, 뉴욕, 내쇼날 스타치 케미칼 코오포레이숀에 의해 시판되는 내셔날 스타치(National Starch) 78-0080같은 변형된 전분 결합제를 포함한다. 적합한 건조 강도 결합제는 카르복시 메틸 셀룰로오스 및 양이온 중합체(등록상표aCCO711)같은 물질을 포함한다. 이 물질은 미국, 뉴저지, 웨인소재의 어메리칸 시아나미드 캄파니에서 구입한 것들이다. 적합한 화학적 연화 조성물은 판(Phan)등에게 1994년 1월 18일 허여된 미국 특허 제 5,279,767 호에 기술되어 있다. 적합한 생분해성 화학적 연화 조성물은 판(Phan) 등에게 1994년 5월 17일에 허여된 미국 특허 제 5,312,522 호에 기술되어 있다.
초기 웹(543)은 물 이외에 다른 액체중의 분산액을 사용하여 제조할 수 있지만 바람직하게는 페이퍼 제조 섬유의 수성 분산액으로 부터 제조된다. 섬유를 점조도가 약 0.1 내지 약 0.3%가 되도록 캐리어 액체에 분산시킬 수 있다. 분산액, 슬러리, 웹, 또는 다른 시스템에서의 점조도(%)는 사용중인 시스템에서 건조 섬유의 중량이 전체 시스템 중량으로 나누어 질 때 얻어진 양의 100배로 정의된다. 섬유 중량은 순 건조섬유를 기준으로 표시된다.
초기 웹(543)는 제7도에 도시된 바와 같이 연속 페이퍼 제조공정에 의해 제조될 수 있거나 대안으로서 핸드시트 제조공정같은 회분식 공정에 의해 제조될 수 있다. 페이퍼 제조 섬유의 분산액을 성형 벨트(542)에 부착시킨 후 초기 웹(543)는 당업자에게 공지된 기술에 의해 수성 분산액 매질을 일부 제거하면 형성된다. 초기 웹은 일반적으로 단평면일 수 있다. 진공 박스, 성형 보드, 히드로포일등이 분산액으로 부터 물을 제거하는 데 효과적으로 사용된다. 초기 웹(543)는 성형 벨트(542)와 함께 회귀롤(502)주위로 이동하여 웹 지지 장치(200)의 근처로 온다.
페이퍼 구조체(20)를 만드는 다음 단계는 초기 웹(543)를 성형 벨트(542)로부터 웹 지지 장치(200)에 옮긴 뒤 초기 웹(543)을 웹 지지 장치의 제 1 면(202)에 지지시키는 것이다. 바람직하게는 초기 웹은 성형 벨트(542)에 이동되는 시점에서 적어도 8%의 점조도를 갖는다. 초기 웹(543)를 이동시키는 단계는 웹(543) 일부를 동시에 편향시키는 단계를 포함한다. 대안으로서, 웹(543)일부를 편향시키는 단계는 웹을 이동시키는 단계이후에 수행한다.
제7도와 제8도를 보면, 웹(543)를 편향시키는 단계는 융기부(231)에서 제 1 웹 접촉면(230)상에 지지된 제 1 비압착 웹 부위(547)와 융기부(261)에서 제 2 웹 접촉면(236)상에 지지된 제 2 비압착 웹 부위(549)를 갖는 비단면 웹(545)를 형성하기 위해서 제 1 단계에서 웹(503) 일부를 편향시키는 것을 포함한다. 제 1 비압착된 웹 부위(547)은 세공성 바탕 요소(220)의 구멍(221)으로 당겨지거나 또는 적어도 부분적으로 강제하는 비압착된 웹 부위(547)의 일부에 상응하는 다시 벌크된 부위(548) 또는 밀도가 작은 부위를 포함할 수 있다. 부위(548)의 두께는 각각의 너클(232) 위에 놓인 부위(547)의 두께보다 일반적으로 더 크다.
제8도에 도시된 태양에 있어서, 비 단평면 웹(545)은 웹 지지 장치(200)의 세공성 바탕 요소(220)을 덮는 초기 웹(543)상태의 섬유를 편향시키므로써 형성된다. 제 1 편향 단계는 바람직하게는 약 10 내지 약 30%, 더욱 바람직하게는 약 8% 내지 약 20%의 웹 점조도하에서 수행되어 웹의 편향이 웹(543) 섬유가 비교적 유동적일 때 일어나고 또한 편향이 섬유간 결합의 상당수를 손상시키지 않도록 한다.
초기 웹(543)를 웹 지지 장치(200)에 이동시키는 단계 및 초기 웹(543) 일부를 편향시켜 비단평면 웹(545)를 형성하는 단계는 적어도 부분적으로 초기 웹(543)에 차동 유압을 적용하므로써 제공할 수 있다. 예를 들면, 초기 웹(543)는 제7도에 도시 된 진공원(600)에 의해 성형 벨트(542)로부터 웹 지지 장치(200)로 진공 이동될 수 있다. 하나 이상의 부가적인 진공원(620)이 초기 웹 이동지점의 하부에 제공될 수 있다. 진공원에 의해 제공된 초기 웹(543)을 교차하는 압력차는 세공성 바탕 요소(220)을 덮는 섬유를 편향시키고, 바람직하게는 세공성 바탕 요소(220)을 통해 웹으로부터 물을 제거하여 웹의 점조도를 약 15 내지 약 30%로 증가시킨다.
진공원에 의해 제공된 압력차는 약 7 내지 약 25인치의 수은압이다. 진공원에 의해 제공된 압력차는 웹을 압착시키지 않고 초기 웹의 전달 및 편향을 허용한다. 트로칸에게 1985년 7월 16일 허여된 미국 특허 제 4,529,480 호는 차동 유체압을 가해 초기 웹을 이동 및 편향시키는 것에 대해 교시하고자 본원에 참고로 인용한 것이다.
페이퍼 구조체(20)을 제조하는 다음 단계는 예를 들면, 제7도에 나타낸 관통하는 공기 건조기(650)로 비 단평면 웹(545)을 예비건조함을 포함할 수 있다. 비 단평면 웹(545)은 웹 지지 장치(200)위에 지지되면서 관통 공기 건조기를 통해 건조한다. 비 단평면 웹은 비 단평면 웹(545)을 통해 건조 기체, 예를 들면 가열 공기를 향하도록 하므로써 예비건조시킬 수 있다. 하나의 태양에 있어서, 가열 공기는 먼저 비 단평면 웹(545)을 통과하고, 후속적으로 웹 지지 장치(200)의 세공성 바탕 요소(220)을 통과한다. 비 단평면 웹(545)은 약 50 내지 약 80%의 점조도로 건조기(650)을 빠져나오는 것이 바람직하다. 1994년 1월 4일 엔자인(Ensign) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,274,930 호 및 1965년 5월 26일 씨손(Sisson)에게 허여된 미국 특허 제 3,303,576 호를 본 발명을 실행하는데 사용하기 적합한 관통 공기 건조기를 나타내고자 하는 목적으로 본원에 참고로 인용하였다.
건조시킨 후, 프레스 부재의 압착면(675)와 변형가능한 압착면(910) 사이에 닙(670)을 통하여 웹(545)를 웹 지지 장치(200)상에 운반한다. 압착부재는 롤러(900)을 포함 할 수 있다. 웹(545)를 닙(670)을 통하여 옮겨 웹(545)을 압착면(675)에 인접하게 위치시키고 또한 웹 지지 장치(200)의 제 2 단면(204)를 변형가능한 압착면(910)에 인접하게 위치시킨다. 바람직하게는 웹(545)는 약 30% 내지 약 80% 및 더욱 바람직하게는 약 40% 내지 약 70%의 점조도에서 닙(670)에 들어간다.
압착면(675)은 비교적 경도가 높고 비교적 비압착적인 특징을 갖는다. 적합한 면(675)은 스틸 또는 철로 구성되고 가열된 건조 드럼(680)의 표면이다. 면(675)은 닙(800)의 상단에 위치한 스프레이 노즐(690) 또는 달리 압인롤(도시안됨)에 의해 분배된 크레이프 접착제로 피복된다. 대안으로서, 크레이프 접착제는 임의의 적합한 점착 적용수단에 의해 비 단평면 웹(545)에 적용될 수 있다. 적합한 크레이프 접착제는 베이츠(Bates)에게 1975년 12월 16일 허여된 미국 특허 제 3,926,716호에 기술되어 있으며, 본원에 참고로 인용하였다.
변형가능한 압착면(910)은 압착면(675)와 비교했을 때 비교적 낮은 경도와 비교적 높게 압착할 수 있음을 특징으로 한다. 롤러(900)는 내부코어(902), 중간층(904) 및 외부층(906)을 지니고 있거나, 또는 달리 층(904)을 생략할 수 있다. 롤러(900)는 약 1 내지 3피트의 직경을 지니며 건조 드럼(880)은 약 12 내지 18피트의 직경을 지닐 수 있다. 변형가능한 압착면(910)은 바람직하게는 약 1.5 밀리온 kPa 미만의 압착 모듈러스를 지닌 물질로부터 형성된 층(906)상에 위치한다. 하나의 태양에 있어서, 내부코어(902)는 스틸같은 물질에 의해 형성될 수 있으며, 중간층(904)은 엘라스토머 물질로부터 성형될 수 있고, 표면(910)을 포함하는 외부층(906)은 니트릴 고무와 같은 내열성 엘라스토머 물질로부터 성형될 수 있다. 표면(910)의 경도는 120 PJ 미만, 바람직하게는 약 30 PJ 내지 100 PJ 이다. 모든 표면의 PJ 경도 측정 절차를 하기에 제공한다.
제9도를 언급하면, 페이퍼 구조체(20)를 성형하는 다음 단계는 웹 지지 장치(200)와 압착면(910) 및 압착면(675)사이에 있는 비 단평면 웹(545)를 프레스하여 적어도 약 100 psi, 바람직하게는 적어도 약 200 psi의 평균 닙 압착압을 제공하는 것이다. 닙압력은 닙면적으로 나눈 닙에 가해지는 전체의 힘을 말한다. 닙에 가해지는 전체의 힘은 설비 기하학을 기준으로 했을 때 힘의 균형 분석과 함께 수압 게이지 판독으로 측정된다. 닙의 나비는 장치(200) 및 면(675)간에 위치한 카본 페이퍼의 시트와 백색 페이퍼 시트로 닙(670)에 하중을 주어 측정하므로써 카본 페이퍼는 백색 페이퍼 상에 닙 나비의 압인을 제공한다.
닙(670)에서 비 단평면 웹(545)와 웹 지지 장치(200)를 프레스 하면 제 2 편향 단계가 제공된다. 이 단계는 제 2 웹 접촉면(260)에 대하여 제 1 웹 접촉면(230)이 편향되는 것을 포함한다. 특히, 제 1 웹 접촉면(230)은 제9도에 도시된 바와 같이, 변형가능한 압착면(910)에 의해 압착면(675)를 향해 편향된다. 그럼으로써 웹 접촉면(230) 및 (260)간의 융기부(262)에서의 거리차가 일시적으로 감소되거나 바람직하게는 일시적으로 그 거리차가 거의 제거된다.
제 2 웹 접촉면(260)에 대해 제 1 접촉면(230)을 편향시키면 제 2 비압착된 웹 부위(549)에 대하여 제 1 비압착된 웹 부위(547)가 편향되므로써 제 1 및 제 2 웹 부위(547) 및 (549)간의 융기부에서의 거리차가 일시적으로 감소된다. 특히, 일부의 제 1 웹부위(547)가 제 1 웹 접촉면(230)에 의해 압착면(875)에 대해 편향되고 그럼으로써 제 1 부위 및 제 2 비압축 웹 부위(547) 및 (549)간의 융기부에서의 거리차가 대략 0으로 감소된다. 제 2 편향 단계는 바람직하게는 웹 점조도가 약 30% 내지는 약 80%, 더욱 바람직하게는 약 40% 내지는 약 70%인 경우에 바람직하게 수행된다.
닙(670)에서 웹 지지 장치(200)와 비단평면 웹(545)를 프레스하는 것은 웹 압착 단계를 제공한다. 웹 부위를 압착하면 압착되는 웹 부위의 두께가 감소된다. 웹 압착단계는 압착면(675)에 대하여 예정된 제 1의 비압착된 웹 부위(547) 일부를 압착하여 제 1 웹 부위(30)을 형성하는 단계를 포함한다. 특히, 제 1 비압착된 웹 부위(547)은 구별되는 웹 압착 너클(232)에 의해 국부적으로 압착되어 구별되는 돌출부(34)을 형성할 수 있다. 웹 압착 단계는 또한 제 2 비압착된 웹 부위(549)의 적어도 일부를 압착면(675)에 대해 압착시켜 제 2 부위(50)을 형성하는 단계를 포함한다. 특히, 제9도에 도시된 바와 같이, 제 2 비압착된 웹 부위(549)의 일부를 웹 패턴화 층(250)의 제 2 웹 접촉면(260)에 의해 압착한다. 제 1 부위(30)과 제 2 부위(50)간의 융기부 거리차는 각각 제 1 및 제 2 웹 접촉면(230) 및 (260)에 의해 두 부위 (30) 및 (50)을 압착면(675)에 대해 압착할 때 압착 단계 말기에 본질적으로 0이다.
세공성 바탕 요소(220)의 대부분을 인각하기 위해 배치되고, 상술된 돌출 부위를 갖는 웹 패턴층(250)을 포함하는 웹 지지 장치(200)는 비교적 유연하다. 상기 유연성은 전술한 제 2 편향 단계 및 압착 단계에 요구되는, 제 2 웹 접촉면(260)에 대한 제 1 웹 접촉면(230)의 편향을 허용하여, 제 2 편향 단계 및 압착 단계 말기에서, 제 1 및 제 2 부위(30) 및 (50)에 제9도에 도시한 표면을 압인하고, 제 1 부위(30)과 제 2부위(50)간의 융기부 거리차가 본질적으로 0이다.
표면(230) 및 표면(260)의 상대적인 편향에 영향을 끼치는 다른 요인으로는 웹 패턴층(250)의 경도를 들 수 있다. 경화시 작은 경도를 갖는 수지는 닙(670)에서 어느 정도 압착되면 면(260) 및 (230)간의 융기부에서의 거리차를 감소시킨다. 면(230) 및 (260)의 상대 편향은 압착면(910)의 경도를 감소시킴으로써 증가된다. 비교적 작은 경도의 압착면(910)은 편향된 세공성 바탕 요소(200)에 순응하여 웹 패턴 부재(254) 중간에 압착력을 제공하므로써 제 1 웹 접촉(230) 및 제 1 비압착된 웹 부위(547)가 압착면(675)을 향해 프레스되도록 한다.
제 1 부위(30)을 형성하기 위해서 예정된 제 1 비압착된 웹 부위(547)를 압착시키는 단계는 바람직하게는 제 1 부위(30)의 최소한 일부를 압착면(675)에 부착시키는 단계를 포함한다. 그중에서도 특히, 구별되는 돌출부(34)를 제9도에 도시한 바와 같이 표면(675)에 부착시킬 수 있고, 그동안 비교적 저밀도의 제 3 부위(70)는 표면(675)와 이격된 채로 있으며 여기에 부착되지 않는다. 생성된 부분적으로 압착된 웹을 제7도 및 제9도에서 도면 부호(560)로 나타낸다. 돌출부(34)를 노즐(690)에 의해 표면(675)상에 분무된 접착제에 의해 표면(675)에 부착시킬 수 있다. 제 2 비압착된 웰 부위(549)를 압착하여 제 2 부위(50)를 형성하는 단계는 바람직하게는 또한 적어도 일부의 부위(50)를 제9도에 도시한 바와 같이 압착면(675)에 부착하는 단계를 포함한다. 압착 단계 후에, 부분적으로 압착된 웹(560)을 가열 표면(675)상에서 건조하여 약 85% 내지 100%의 점조도를 갖는다.
페이퍼 구조체(20)를 형성하는 최종 단계는 제 2의 편향 단계에서 소실되었던 웹 융기부에서의 거리차의 적어도 일부를 복원하는 것을 포함한다. 이 복원 단계는 제 1 융기부(32)에서 제 1 부위(30)와 제 2 융기부(52)에서의 제 2 부위(50)를 제공한다. 여기서, 제 1 융기부(32)와 제 2 융기부(52)간의 거리차(62)는 제 2 편향 단계에 의해 제공된 제 1 및 제 2 비압착된 웹 부위(547)과 (549)간의 감소된 융기부 거리차 보다 크다.
제 2 편향단계에서 소실된 웹 융기부에서의 거리차 일부를 복원하는 단계는 압착면(675)으로부터 부분적으로 압착된 웹을 이형시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 태양에서 웹 융기부에서 일부 거리차를 복원시키는 단계는 압착면(675)로부터 부분적으로 압착된 웹을 이형시키는 단계와 동시에 또는 그 후에 부분적으로 압착된 웹에 원근감을 주는 것을 포함한다. 바람직하게는 부분적으로 압착된 웹(560)의 이형 및 원근감을 주는 단계는 닥터 블레이드(700)를 사용하여 표면(675)으로부터 부분적으로 압착된 웹(550)을 크레이프하여 페이퍼 구조체(20)을 제공하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서 원근감이 의미하는 바는 웹의 길이가 기계 방향으로 감소되는 방식으로 에너지가 건조 웹에 가해질 때 부분적으로 압착된 웹(560)의 길이가 감소되는 것을 말한다. 원근감은 어떠한 방식에 의해서도 가능하다. 웹에 원근감을 넣는 가장 바람직한 방법은 크레이프에 의한 것이다. 압착면(675)에 부착된 부분적으로 압착된 웹(560)을 닥터 블레이드(700)를 사용하여 압착면(675)로 부터 제거한다. 일반적으로, 닥터 블레이드는 약 25도 정도의 빗각을 가지며 양키 건조기에서 약 81도의 충격 각도를 제공하는 위치에 있다.
[분석절차]
[두께 및 융기부의 측정]
섬유성 구조체(20) 샘플의 여러 가지 부위 (30 내지 90)의 두께 및 융기부는 페이퍼 구조체(20)의 횡단면으로 부터 제조된 마이크로톰으로 측정한다. 약 2.54㎝ x 5.1㎝(1인치 x 2 인치)인 샘플을 제공하고 이를 단단한 판지 홀더상에 호치케스로 박았다. 판지 홀더를 실리콘 주형에 넣었다. 페이퍼 샘플을 헤르큘레스 인코포레이티드에서 제조하는 메리그라프 광중합체 같은 수지에 침지시켰다.
샘플을 경화하여 수지 혼합물을 경화시켰다. 이후 이를 실리콘 주형으로부터 제거하였다. 광중합체에 침지하기 전에 샘플에 마이크로톰 슬라이스가 제조되는 곳을 정밀하게 측정하기 위해 참고 지점을 표시하였다. 바람직하게는 동일한 참고 지점을 섬유성 구조체(20)의 샘플의 평면도 및 여러 가지 단면도에 사용할 수 있다.
샘플을 이후 미국, 뉴욕, 버팔로소재의 어메리칸 업티칼 캄파니에서 시판하는 모델 860 마이크로톰에 넣고 평형화 시켰다. 샘플의 단부를 샘플에서 평활한 표면이 나타날 때까지 마이크로톰을 사용하여 슬라이스로 잘랐다.
충분한 수의 슬라이스가 샘플로부터 얻어지면 분리한 뒤 여러 부위(30 내지 90)를 정확히 재구축 하였다. 본원에 개시된 태양에 있어서, 슬라이스당 약 60 마이크론의 두께를 갖는 슬라이스를 평활한 표면으로부터 취했다. 두께 31, 51, 71 및 91이 있어야 되기 때문에 여러개의 슬라이스가 필요했다.
샘플 슬라이스를 오일 및 카버 슬립을 사용하여 현미경 슬라이드상에 놓는다. 슬라이드 및 샘플을 광 투과 현미경을 사용하여 약 40배율로 관찰한다. 슬라이스를 따라 현미경 사진을 찍고, 개개의 광현미경 사진을 일렬로 배열하여 슬라이스의 프로파일을 만든다. 두께 및 융기부는 제2a도, 제2b도에 나타난 바와 같이 슬라이스의 재구축된 프로파일로부터 확인할 수 있다. 개별적인 부위의 상대적인 기본 중량 뿐 아니라 페이퍼 구조체의 개별적인 부위에 상응하는 두께를 알아서 개별적인 부위의 밀도를 확인할 수있다. 판 등의 명의로 1994년 1월 11일 허여된 미국 특허 제 5,277,761 호는 페이퍼 구조체의 개별적인 부위의 마이크로 기본 중량에 대해 기술하고 있으며, 이를 본원에 참고로 인용하였다.
부위(31 내지 91)간의 두께는 휴렛 팩커드 스캔제트(Hewlett Packard Scanjet) ⅡC 칼러 평판형 스케너를 사용하여 알아낼 수 있다. 휴렛 팩커드 스캐닝 소프트 웨어는 데스크스캔(DeskScan) Ⅱ 버젼 1.6이다. 스캐너 세팅 타입은 흑백타입이다. 경로는 레이저라이트(LaserWriter) NT, NTX이다. 명도와 콘트라스트 세팅은 125이다. 스캐일링은 100%이다. 파일을 스캐닝하고 매킨토쉬(Macintosh)ⅡCi컴퓨터상에서 사진 파일 포맷을 저장했다. 사진화일을 적당한 광영상 소프트 웨어 패키지 또는 CAD프로그램, 예를 들면 파워드로우(PowerDraw) 버젼 5.0으로 열었다.
제2a도 및 제2b도를 보면, 각 부위의 두께는 부위에 의해 새겨진 서클을 그려서 측정할 수 있다. 그 지점에서의 그 부위의 두께는 그 부위에서(마이크로톰 샙플) 그려질 수 있는 것 중 가장 작은 원의 직경으로서 적당한 스캐일 계수로 곱한 것이다. 스캐일 계수는 스캔화된 이미지의 배율을 곱한 광현미경의 배율이다. 적당한 소프트 웨어 그림 패키지, 예를 들면 노쓰 캐롤라이나 소재의 엔지니어드 소프트웨어(Engineered Software)에서 시판하는 파워드로우, 버젼 5.0을 사용하여 원을 그린
다.
융기부(62)에서의 거리차는 부위(50)(마이크로톰 샘플에서)로 새겨진 가장 작은 원을 그리고, 제2a도 및 제2b도에서 도시한 바와 같이 부위(30)에 의해 새겨진 두개의 원을 그려서 측정한다. 제 1 라인 L1은 부위(30)에 의해 새겨진 두개의 원에 탄젠트로 그린다. 제 2 라인 L2는 제 1 라인 L1과 평행되게 그리고 부위(50)에 의해 새겨진 원과는 탄젠트 상태로 그린다. 적당한 스캐일 계수로 곱한 제 1 및 제 2 선의 거리는 융기부(62)에서의 거리차이다.
[돌출된 면적의 측정]
웹 접촉 면(260)의 돌출 면적은 하기의 절차에 따라 제조한다. 처음에, 웹 접촉면(260)을 검은색 마커(샌포드 샤르피)로 그려 콘트라스트를 증가시킨다. 다음에, 웹 패턴 장치(200)의 3개의 디지탈화된 이미지는 휴렛 팩커드 스캔제트 ⅡC 평판형 스케너를 사용하여 얻는다. 스캐너 조건을 다음과 같이 세팅한다: 명도 198, 콘트라스트 211, 흑백 사진 해상도 100 DPI, 스캐일링 100%, 다음에, 웹 접촉면(260)을 포함하는 웹 지지 장치(200)의 돌출면적의 %는 미국, 워싱톤주, 에드몬드 소재의 바이오스캔, 인코포레이티드(Bioscan, Inc.)에서 옵티마(Optimas)같은 적합한 이미지 분석 소프트 웨어 시스템을 사용하여 측정한다. 0 내지 62의 그레이스캐일 값을 갖는 픽셀수의 비(웹 접촉면(260)에 상응)를 스캐닝된 이미지에서의 픽셀 총수(100회)로 나누어 웹 접촉면(260)을 포함하는 웹 지지 장치(200)의 돌출 면적의 %를 측정한다.
[웹 지지 장치 융기부의 측정]
제 1 웹 접촉면(230)의 융기부(231)와 제 2 웹 접촉면(260)의 융기부(261)사이에 존재하는 융기부 거리차(262)는 하기의 절차를 사용하여 측정한다. 웹 지지 장치를 웹 패턴층 대향 상부를 갖는 평평한 수평면에 지지시킨다. 약 1.3 ㎟의 원형 접촉면 및 약 3㎜의 수직 길이를 갖는 스타일러스를 패더랄 프로덕츠 캄파니(로드 아일랜드주 프로비덴스에 소재한 Federal Products Company)가 제조한 페더랄 프로덕츠 디멘쇼닝 게이지(EMD-4320 W 1 브레이크어웨이 프로브와 함께 사용하기 위해 변형시킨 모델 432B-81확장기)상에 장착한다. 이 기구는 알고 있는 융기부 거리차를 제공하는 공지된 두께의 두가지 정확한 쉼(Shim)간의 전압차를 측정하므로써 캘리브레이션한다. 이 기구는 제 1 웹 접촉면(230)보다 약간 낮은 융기부에서 눈금이 제로가 되어 비제한된 스타일러스의 주행을 보장한다. 스타일러스를 목적의 융기부에 두고 측정을 위해 낮춘다. 이는 측정지점에서 약 0.24gm/㎟의 압력을 발휘한다. 적어도 3개의 측정을 각 융기부에 대해 시행한다. 개개의 융기부(231) 및 (261)의 평균 측정 차이를 융기부거리차(262)로 취한다.
[PJ 경도 측정]
캐나다, 온타리오, 퀘벡, 라신 소재의 도미니온 엔지니어링 워크스 LTD(Dominion Engineering Works LTD)에 의해 시판되는 PJ 플라스토미터 모델 2000을 사용하여 롤(900)의 표면 경도를 측정한다. 인덴터 샤프트는 3.17㎜ 볼이다. 경도를 3개의 서로 다른 지점에서 취한다. 하나는 롤의 증간에서, 다른 하나는 롤의 한 단부로부터 6인치 되는 곳에서, 나머지 하나는 롤의 다른 단부에서 6인치 되는 곳에서 취한다. PJ 경도는 이러한 3개의 경도의 평균값이다. 플라스토미터의 제조업자에 의해 제공된 절차에 따라 21℃의 온도에서 조정된 롤로 읽는다.
본 발명의 제 1 목적은 건조된 페이퍼 웹을 엠보싱할 필요 없이 육안으로 식별 가능한 패턴을 갖는 페이퍼 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 인장 강도 및 시트 유연도같은 바람직한 페이퍼 웹 특성을 손상시키지 않으면서 육안 식별성 패턴을 갖는 페이퍼 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 제 1 융기부로 배치되고, 제 1 두께를 갖는 제 1 부위, 제 1 융기부와 다른 제 2 융기부에 배치되고, 제 2 두께를 갖는 제 2 부위, 제 3 부위에 배치되고, 제 1 두께보다 큰 제 3 두께를 갖는 제 3 부위 및 제 2부위와 제 1 및 제 3부위중 적어도 하나를 상호연결하는 제 4 전이 부위(전이 부위는 제 2 두께보다 큰 제 4 두께를 가지며 제 1 두께와 같거나 또는 이보다 크다)를 갖는 페이퍼 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 4 목적은 본 발명의 페이퍼 구조체를 만드는 장치 및 제법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 5 목적은 증대된 벌크 구경 및 롤 압착성을 가짐을 특징으로 하는 페이퍼 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명은 시각적으로 식별할 수 있는 패턴을 갖는 티슈 웹과 같은 페이퍼 구조체를 포함한다. 페이퍼 구조체는 제 1 융기부로 배치되고, 제 1 두께를 갖는 제 1 부위, 제 1 융기부와 다른 제 2 융기부에 배치되고, 제 2 두께를 갖는 패턴화된 제 2 부위, 제 1 부위를 상호 연결하고, 제 2 부위와 다른 제 3 융기부에 배치되고, 제 3 두께를 갖는 제 3 부위 및 제 4 두께를 갖는 전이 부위를 포함한다. 전이 부위는 제 1 및 제 3 부위중 적어도 하나와 제 2 부위를 상호연결한다. 제 4 두께는 제 1 두께와 같거나 이보다 크고 제 2 두께보다 크다. 제 3 두께는 제 1 두께보다 크다. 하나의 태양에서, 제 1 융기부는 제 3 융기부와 상이하고, 페이퍼 구조체는 제 1 및 제 3 부위를 포함하는 바탕 매트릭스를 가지며, 제 1 부위는 제 3 부위 전체에 분산된 복수의 구별되는 돌출부를 포함한다.
제 2 부위 및 바탕 매트릭스중 적어도 한 부위는 예를 들면 크레이프에 의해 원근감을 가질 수 있다. 하나의 태양에서, 적어도 한 부위의 제 2 부위는 가변 빈도의 크레이프 패턴으로 경계짓는다. 가변성 크레이프 패턴은 제 2 부위의 경계로 부터 제 1 및 제 3 부위를 포함하는 바탕 매트릭스로 연장된다. 가변 빈도의 크레이프 패턴은 바탕 부위에서 종결되어 패턴화된 제 2 부위의 시각적 식별성을 증대시킨다. 제 2 부위는 연속적 망상구조, 구별된 영역 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명은 페이퍼 제조 섬유의 웹을 만드는 데 사용되는 장치를 또한 포함한다. 이 장치는 건조 벨트를 포함할 수 있다. 건조 벨트는 제 1 웹 접촉면을 갖는 세공성 바탕 요소 및 세공성 바탕 요소에 결합된 웹 패턴화 층을 가지며, 웹 패턴화 층은 제 1 웹 접촉면으로부터 연장되어 제 1 융기부와 상이한 제 2 융기부에서 제 2 웹 접촉면을 형성한다. 웹 패턴화 층은 예정된 패턴으로 배치되어 적어도 약 50㎣, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 ㎣의 돌출면을 갖는 세공성 바탕 요소의 일부를 인각하고, 새겨진 면적내에 어디든지 융기부가 제 1 웹 접촉면의 제 1 융기부가 있고, 음각 면적 내에는 웹 패턴화 층이 없다. 제 2 웹 접촉면의 돌출면은 장치의 돌출 면적의 약 5 내지 약 20%, 더욱 바람직하게는 장치의 돌출 면적의 약 5 내지 약 14%이다. 상기 돌출한 면적을 가지며 상기 나비 및 면적을 갖는 세공성 바탕 요소의 일부를 인각하도록 배치된 웹 패턴화 층을 갖는 장치는 비교적 유연성이다. 이러한 유연성은 상이한 융기부에서 압착된, 비교적 고 밀도 부위를 형성하기 위해 제 2 웹 접촉면에 대해 제 1 웹 접촉면의 편향을 허용한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 페이퍼 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로서 다음과 같은 단계를 포함한다: 페이퍼 제조 섬유의 습윤 웹을 제공하는 단계; 약 8 내지 약 30%의 점조도를 가지면서, 제 1 편향단계에서 웹을 편향하여 제 1 비압착된 웹 부위 및 제 1 비압착 웹 부위의 융기부와 다른 융기부를 갖는 제 2 비압착된 웹 부위를 갖는 비 단평면 웹을 제공하는 단계; 제 2 편향단계에서 제 2 비압착된 웹 부위에 대하여 제 1 비압착된 웹 부위를 편향하여 제 1 웹 비압착된 웹 부위와 제 2 비압착된 웹 부위간 융기부의 거리차를 일시적으로 감소시키고, 바람직하게는 실질적으로 배제시키는 단계; 예정된 부위의 제 1 비압착된 웹 부위를 약 40 내지 약 80%의 웹 점조도로 압착하여 제 1 압착된 부위 및 제 3 비압착된 부위를 제공하는 단계; 적어도 일부의 제 2 비압착된 웹 부위를 약 40 내지 약 80%의 웹 점조도로 압착하여 제 2 압착된 웹 부위를 제공하는 단계; 및 제 1 편향 단계에서 상실된 적어도 일부의 융기부 거리차를 복원하여 제 1 압착된 부위 및 제 2 압착된 부위의 융기부와는 다른 융기부에 배치된 제 3 비압착된 부위를 제공하는 단계.
하기의 실시예는 본 발명에 따른 페이퍼를 제조하는 것을 설명한 것이다.
[실시예 1]
노던 소프트우드 크라프트(NSK) 3중량%의 수성 슬러리를 통상의 리펄퍼로 만든다. NSK 슬러리를 부드럽게 정련한 후 일시적인 습윤 강도의 수지(즉, 미국, 뉴욕주, 뉴욕 소재의 내쇼날 스타치 및 케미칼 코오포레이숀에 의해 시판되는 내셔날 스타치(National Starch) 78-0080) 2% 용액을 건조 섬유 0.02 중량% 비율로 NSK 원료 파이프에 가한다. NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%의 점조도로 희석한다. 다음에, 유칼립투스 섬유 3 중량% 수성 슬러리를 통상의 리펄퍼를 사용하여 만든다. 유칼립투스 섬유의 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%의 점조도로 희석한다.
3개의 개별적으로 처리된 후가공 스트림(스트림 1=100% NSK; 스트림 2=100% 유칼립투스; 스트림 3=100% 유칼립투스)을 헤드박스를 사용하여 분리 유지시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 외부층 2개가 유칼립투스이고 중간층이 NSK 층인 3층의 초기 웹을 형성한다. 탈수는 상기 와이어를 통해 일어나며 편향기와 진공 박스의 도움을 얻는다. 이 와이어는 1인치당 110개의 기계 방향 및 95개의 횡기계 방향 단섬유를 갖는 5겹의 사틴 직조물이다.
초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 8%의 섬유 점조도로 상기 와이어로부터 세공성 바탕 요소(220) 및 감광성 수지 웹 패턴층(250)을 갖는 웹 지지 장치(200)에 옮긴다. 웹을 웹 지지 장치(200)으로 이동시키는데 약 16 인치의 수은의 압력 차이를 사용한다. 세공성 바탕 요소는 인치당 59개의 기계 방향 및 44개의 횡기계 방향단 필라멘트(이때, 기계 방향 필라멘트는 약 0.25㎜의 직경을 갖고 횡기계 방향 필라멘트는 약 0.33㎜의 직경을 갖는다)를 갖는 5겹, 사틴직물이다. 이러한 세공성 바탕 요소는 위스콘신 애플톤에 소재한 애플톤 와이어 캄파니(Appleton Wire Company)에서 제조한다.
웹 패턴 층(250)은 웹 지지 장치(200)의 돌출면적의 약 10% 내지 약 12%의 돌출면적을 지닌 웹 접촉 상단면을 갖는다. 융기부(262)의 거리차는 약 0.010 인치(2.54㎜)이다. 웹 패턴층은 제5도에서 보는 바와 같이 구별된 웹 패턴 부재를 포함한다. 웹 지지 장치(200)은 약 600scfm의 공기 투과성을 갖는다.
다-융기부 웹이 진공 이동 지점에서 형성된다. 추가의 탈수는 웹이 약 65%의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공에 의해 배수를 수행하고, 장치(600),(620) 및 (650)으로 나타낸 공기 건조에 의해 수행한다. 롤(900)은 약 40 PJ의 표면 경도를 갖는 유연 가압롤(900)로 양키 건조기로 이송한다. 이후 적어도 약 40 psi의 압착력으로 유연 가압롤을 양기 건조기 표면에 압착하므로써 양키 건조기 드럼(680)의 면(675)에 대하여 웹을 압착한다. 폴리비닐 알콜이 주성분인 크레이프 접착제를 사용하여 웹의 표면(675) 부착성을 증대시킨다. 닥터 블레이드로 표면(675)로부터의 웹을 건조 크레이프 하기 전에 웹 점조도를 약 90% 내지 100%로 증가시킨다. 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 갖고 있으며 양키 건조기에 대해 위치하여 약 81도의 충격 각도를 제공한다; 양키 건조기를 약 800fpm(분당 피트)(분당 약 244m)로 작동시킨다. 건조 웹을 650fpm(분당 200m)의 속도로 롤에서 성형한다.
상기 절차에 따른 웹을 3층의, 1겹 화장실용 티슈 페이퍼로 만든다. 이 페이퍼는 3000 ft2당 약 18 파운드의 기본 중량 및 약 0.02 %의 일시적인 습윤 강도 수지를 갖는다. 중요하게도, 산출된 1겹의 티슈 페이퍼는 부드럽고 흡수성이 있으며 화장실용 휴지로 사용하기에 적합한 매력적인 외관을 갖는다.
[실시예 2]
노던 소프트우드 크라프트 3 중량%의 수성 슬러리를 통상의 리펄퍼에서 제조하였다. NSK 슬러리를 부드럽게 정련한 후 영구적인 습윤 강도의 수지(즉, 미국, 델라웨어, 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판되는 등록상표 Kymene557H) 2% 용액을 건조 섬유 0.02 중량% 비율로 NSK 원료 파이프에 가한 뒤 건조 강도 수지(즉, 미국, 델라웨어, 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판되는 CMC) 1% 용액을 건조 섬유 0.08 중량%의 비율로 팬 펌프에 보내지기 전에 NSK 원액에 가한다. NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%의 점조도로 희석한다. 다음에, 유칼립투스 섬유 3 중량% 수성 슬러리를 통상의 리펄퍼를 사용하여 만든다. 유칼립투스 섬유의 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%의 점조도로 희석한다.
2개의 개별적으로 처리된 후가공 스트림(스트림 1=100% NSK; 스트림 2=100% 유칼립투스)을 헤드박스를 사용하여 분리 유지시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 동일한 부위의 NSK와 유칼립투스로된 2층 초기 웹을 형성한다. 탈수가 상기 와이어를 통해 일어나며 편향기와 진공 박스의 도움을 얻는다. 이 와이어는 1인치당 110개의 기계 방향 및 95개의 횡기계 방향 단섬유를 갖는 5겹 사틴 직조물이다.
초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 8%의 섬유 점조도로 상기 와이어로부터 웹 패턴층(250)을 갖는 세공성 바탕 요소(220)을 갖는 웹 지지 장치(200)에 옮긴다. 초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 8%의 섬유 점조도로 상기 와이어로부터 세공성 바탕 요소(220) 및 감광성 수지로 제조한 웹 패턴층(250)을 갖는 웹 지지 장치(200)으로 옳긴다. 웹을 웹 지지 장치(200)으로 이동시키는데 약 16 인치의 수은의 압력 차이를 사용한다. 세공성 바탕 요소는 인치당 79개의 기계 방향 및 67개의 횡기계 방향 단 필라멘트(이때, 기계 방향 필라멘트는 약 0.18㎜의 직경을 갖고 횡기계 방향 필라멘트는 약 0.21㎜의 직경을 갖는다)를 갖는 3겹, 사틴직물이다. 이러한 세공성 바탕 요소는 위스콘신 애플톤에 소재한 애플론 와이어 캄파니(Appleton Wire Company)에서 제조한다.
웹 패턴 층(250)은 웹 지지 장치(200)의 돌출면적의 약 10% 내지 약 12%의 돌출면적을 지닌 웹 접촉 상단면(60)을 갖는다. 융기부(262)의 거리차는 약 0.010인치(2.54㎜)이다. 웹 패턴층은 제5도에서 보는 바와 같이 구별된 웹 패턴 부재를 포함한다. 웹 지지 장치(200)은 약 500scfm의 공기 투과성을 갖는다.
다-융기부 웹이 진공 이동 지점에서 형성된다. 추가의 탈수는 웹이 약 65%의 섬유 점조도를 가질 때 까지 진공에 의해 배수를 수행하고, 장치(600),(620) 및 (650)으로 나타낸 공기 건조에 의해 수행한다. 약 40 PJ의 표면 경도를 갖는 유연 가압롤(900)로 양키 건조기로 이송한다. 이후 적어도 약 40 psi의 압착력으로 유연 가압롤을 양키 건조기에 압착하므로써 양키 건조기 드럼(680)의 압착면(675)에 대하여 웹을 부착한다. 폴리비닐 알콜이 주성분인 크레이프 접착제를 사용하여 웹의 표면(675) 부착성을 증대시킨다. 닥터 블레이드로 표면(675)로부터의 웹을 건조 크레이프 하기 전에 웹 점조도를 적어도 약 90% 내지 100%로 증가시킨다. 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 갖고 있으며 양키 건조기에 대해 위치하여 약 81도의 충격 각도를 제공한다; 양키 건조기를 약 800fpm(분당 피트)(분당 약 244m)로 작동시킨다. 건조 웹을 650fpm(분당 200m)의 속도로 롤에서 성형한다.
웹을 2층의, 2겹 화장용 티슈 페이퍼로 만든다. 두겹중 각각의 겹은 3000 ft2당 약 10 파운드의 기본 중량 및 약 0.02 중량%의 영구적인 습윤 강도 수지 및 약 0.08 중량%의 건조 강도 수지를 갖는다. 산출된 2겹의 티슈 페이퍼는 부드럽고 흡수성이 있으며 화장용 휴지로 사용하기에 적합하다.

Claims (30)

  1. 제 1 융기부에 배치되고 제 1 두께를 갖는 제 1 부위; 제 1 융기부와 다른 제 2 융기부에 배치되고, 제 2 두께를 갖는 제 2 부위; 제 1 부위와 상호연결되고, 제 3 두께를 가지며, 제 3 융기부를 갖는 제 3 부위; 제 4 두께를 가지며, 제 2 부위와 제 1 및 제 3 부위중 적어도 하나를 상호연결하는 제 4 전이 부위를 포함하고; 제4 두께가 제 1 두께보다 크고, 제 4 두께가 제 2 두께보다 크고, 제 3 두께가 제 1 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 제 1 융기부가 제 3 융기부와 다른 것을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 제 1 부위가 제 3 부위 전체에 분산된 복수의 구별되는 돌출부를 포함함을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 제 1 융기부와 제 2 융기부간의 거리차가 적어도 약 0.05㎜임을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 제 4 두께가 제 2 두께의 적어도 1.5 배임을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  6. 제5항에 있어서, 제 4 두께가 제 1 두께의 적어도 1.5 배임을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  7. 제1항에 있어서, 제 2부위의 돌출된 면적이 페이퍼 구조체의 돌출 면적의 약 5 내지 약 20%인 페이퍼 구조체.
  8. 제1항에 있어서, 페이퍼 구조체가 제 1 및 제 3 부위의 적어도 일부를 포함하는 바탕 매트릭스를 가지며, 제 2 부위가 적어도 50㎟의 돌출 면적을 갖는 원형 바탕 매트릭스 부위를 인각함을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  9. 제1항에 있어서, 제 1 및 제 2 부위의 적어도 하나에 원근감을 주는 페이퍼 구조체.
  10. 제9항에 있어서, 페이퍼 구조체가 2개의 상이한 융기부로 원근감을 주는 페이퍼 구조체.
  11. 제9항에 있어서, 적어도 일부의 제 2 부위가 가변 빈도 크레이프 부위로 경계지어지는 것을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  12. 제1항에 있어서, 제 2 부위가 복수의 불연속 대역을 포함하는 페이퍼 구조체.
  13. 제1항에 있어서, 제 2 부위가 연속적인 망상구조를 포함하는 페이퍼 구조체.
  14. 제1항에 있어서, 약 11g/㎡ 내지 약 57g/㎡의 기본 중량을 갖는 페이퍼 구조체.
  15. 제 1 부위; 제 2 패턴화된 부위; 적어도 일부의 제 1 부위 및 제 3 부위를 포함하는 바탕 매트릭스로서, 상기 제 1 부위가 바탕 매트리스에서 제 3 부위 전체에 분산된 복수의 구별되는 돌출부를 포함하는 매트릭스; 제 2 부위를 바탕 매트릭스에 상호 연결하는 전이 부위, 및 적어도 일부분의 제 2 패턴화된 부위를 경계짓고, 패턴화된 제 2 부위의 경계로부터 연장되어 바탕 매트릭스에서 종결되는 가변 크레이프 주기 부위를 포함함을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  16. 제 1 융기부에 배치되고, 제 1 두께를 갖는 제 1 부위; 제 1 융기부와 다른 제 2 융기부에 배치되고, 제 2 두께를 갖는 제 2 패턴화된 부위; 적어도 일부의 제 1 부위 및 제 3 부위를 포함하고, 상기 제 3부위가 제 1 부위와 상호 연결되고, 제 3 부위가 제 3 융기부에 배치되고, 제 3 부위가 제 1 두께보다 큰 제 3 두께를 가지며, 상기 제 1 부위가 제 3 부위 전체에 분산된 복수의 구별되는 돌출부를 포함하는 바탕 매트릭스; 각각의 제 1 두께 및 제 2 두께 보다 큰 제 4 두께를 가지며, 바탕 매트릭스내에서 제 1 및 제 3 부위중 적어도 하나의 적어도 일부와 제 2 부위를 상호 연결하는 전이 부위; 및 적어도 일부분의 제 2 패턴화된 부위를 경계짓고, 패턴화된 제 2 부위의 경계로부터 연장되어 바탕 매트릭스에서 종결되는 가변 크레이프 주기 부위를 포함함을 특징으로 하는 페이퍼 구조체.
  17. 제 1 융기부에 제 1 웹 접촉면을 갖는 세공성 바탕 요소; 및 세공성 바탕 요소에 결합되고, 세공성 바탕 요소의 제 1 웹 접촉면 위로 연장되어 제 1 융기부와 다른 제 2 융기부에서 제 2 웰 접촉면을 형성하는 웹 패턴화 층을 포함하고; 웹 패턴화 층이 복수의 원형 세공성 바탕 요소 부위(이들 각각은 적어도 50㎟의 돌출 면적을 갖는다)를 인각함을 특징으로 하는 페이퍼 제조 섬유의 웹을 제조하는데 사용하기 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 원형 부위가 적어도 100㎟의 돌출 면적을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  19. 제17항에 있어서, 제 2 웹 접촉면의 돌출면이 장치 돌출면의 약 5 내지 약 20%임을 특징으로 하는 장치.
  20. 제17항에 있어서, 제 2 웹 접촉면의 돌출면이 장치 돌출면의 약 5 내지 14%임을 특징으로 하는 장치.
  21. 제17항에 있어서, 세공성 바탕 요소가 직조 필라멘트를 포함하고, 세공성 바탕 요소의 제 1 웹 접촉면이 직조 필라멘트의 교차 지점에서 구별되는 웹 접촉 너클을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  22. 제17항에 있어서, 제 1 융기부와 제 2 융기부간의 거리차가 적어도 약 0.05㎜임을 특징으로 하는 장치.
  23. 제17항에 있어서, 웹 패턴화 층이 구별되는 웹 패턴화 요소를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  24. 제17항에 있어서, 웹 패턴화 층이 연속적인 망상구조의 제 2 웹 접촉면을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  25. 페이퍼 제조 섬유의 습윤 웹을 제공하는 단계; 약 8 내지 약 30%의 점조도를 가지면서, 웹을 제 1 편향 단계에서 편향하여 제 1 비압착된 웹 부위와 제 1 비압착된 웹 부위의 융기부와 다른 융기부를 갖는 제 2 비압착된 웹 부위를 갖는 비 단평면 웹을 제공하는 단계; 제 2 편향 단계에서 제 1 비압착된 웹 부위를 제 2 비압착된 웹 부위에 대해 편향하여 제 1 비압착된 웹 부위와 제 2 비압착된 웹 부위사이의 융기부 거리차를 일시적으로 감소시키는 단계; 예정된 부위의 제 1 비압착된 웹 부위를 약 40% 내지 약 80%의 웹 점조도로 압착하여 제 1 압착된 부위 및 제 3 비압착된 부위를 제공하는 단계; 적어도 일부의 제 2 비압착된 웹 부위를 약 40% 내지 약 80%의 웹 점조도로 압착하여 제 2 압착된 웹 부위를 제공하는 단계; 및 제 1 편향 단계에서 소실된 적어도 일부의 융기부 거리차를 복원하여 제 2 압착 영역의 융기부와 다른 융기부에서 제 1 압착 부위를 제공하는 단계를 포함하는 페이퍼 구조체의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 웹을 압착시킨 후 웹에 원근감을 주는 단계를 또한 포함하는 방법.
  27. 제25항에 있어서, 가변 빈도 크레이프 패턴을 적어도 일부의 제 2 압착된 웹 부위의 경계를 짓는 웹 부위에 부여하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 제 1 비압착된 웹 부위의 압착 단계가 제 3 비압착된 부위 전체에 분산된 복수의 구별되는 압착된 돌출부를 포함하는 제 1 압착된 웹 부위를 형성함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  29. 제25항에 있어서, 제 1 편향 단계에서 웹을 편향하는 단계가 웹의 두께를 교차하여 차동 유체압을 제공함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  30. 페이퍼 제조 섬유의 비압착된, 대략 단평면 웰을 제공하는 단계; 제 1 웹 접촉면을 갖는 세공성 바탕 요소와 세공성 바탕 요소에 결합된 웹 패턴화 층을 포함하고, 웹 패턴화 층이 제 1 웹 접촉면에서 연장되어 제 1 웹 접촉면의 융기부와 다른 융기부에서 제 2 웹 접착면을 형성하고, 웹 패턴화 층이 복수의 원형 세공성 바탕 요소 부위를 인각하고, 각각의 인각된 원형 세공성 바탕 요소 부위가 적어도 50㎟의 돌출 면적을 갖는 웹 지지 장치를 제공하는 단계; 웹을 웹 지지 장치위에 지지시키는 단계; 웹이 약 8 내지 약 30%의 점조도를 갖는 동안 웹의 일부를 편향시켜 제 2 웹 접촉면상에 지지된 제 2 비압착된 웹 부위의 융기부와 상이한 융기부에서 제 1 웹 접촉면상에 지지된 제 1 비압착된 웹 부위를 갖는 비 단평면 웹을 형성하는 단계; 압착면을 제공하는 단계; 웹 지지 장치와 압착면 중간에 웹을 위치시키는 단계; 제 2 편향 단계에서 제 2 웹 접촉면에 대해 제 1 웹 접촉면을 편향시켜 제 1 비압착된 웹과 제 2 비압착된 웹 부위사이의 융기부 거리차를 감소시키는 단계; 제 1 웹 접촉면과 압착면사이에서 예정된 부위의 제 1 비압착된 웹 부위를 압착하여 비교적 비압착된 부위 전체에 분산된 복수의 불연속 압착된 돌출부를 포함하는 제 1 압착 부위를 형성하는 단계; 제 2 웹 접착면과 압착면사이에서 적어도 일부의 제 2 비압착된 웹 부위가 압착되어 제 2 압착 부위를 형성하는 단계; 웹을 적어도 약 90%의 점조도로 건조시키는 단계 및 웹을 크레이프하는 단계를 포함하는 페이퍼 구조체의 제조 방법.
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