KR100235287B1

KR100235287B1 - 폴리실록산 및 에스테르-작용성 암모늄 화합물을 함유하는 화학적으로 연화된 티슈 페이퍼 제품

Info

Publication number: KR100235287B1
Application number: KR1019970708155A
Authority: KR
Inventors: 폴 데니스 트로칸; 딘 반 판; 와드 윌리엄 오스텐도르프; 조엘 켄트 몬테쓰; 바트 스티븐 허스코; 로버트 스탠리 암풀스키
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1999-12-15
Also published as: BR9609117A; CN1184515A; WO1996036768A1; MX9708829A; EP0826089A1; DE69633229T2; AU718999B2; CN1083515C; ZA963916B; AU5865096A; KR19990014811A; CA2220299A1; ATE274617T1; JPH11506502A; US5538595A; TW420740B; DE69633229D1; CA2220299C; EP0826089B1; MY112970A

Abstract

본 발명은 이성분 화학적 연화제 조성물, 및 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제를 포함하는 티슈 페이퍼 제품을 개시한다. 이성분 화학적 연화제 조성물은 에스테르-작용성 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물을 포함한다. 바람직한 에스테르-작용성 암모늄 화합물은 디에스테르 디(터치 경화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및/또는 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 디에스테르 디알킬 디메틸 암모늄 염을 포함한다. 바람직한 폴리실록산은 중합체상의 측쇄의 약 10몰% 미만이 아미노-작용성 그룹을 함유하는 아미노-작용성 폴리디메틸 폴리실록산을 포함한다.

Description

폴리실록산 및 에스테르-작용성 암모늄 화합물을 함유하는 화학적으로 연화된 티슈 페이퍼 제품

때로는 티슈 또는 페이퍼 티슈 웹 또는 시이트라고 불리는 페이퍼 웹 또는 시이트는 현대 사회에서 광범위한 용도를 갖고 있다. 미용 및 화장실용 티슈와 같은 물품은 중요 상품이다. 이러한 제품의 4가지 중요한 물성은 강도, 연성, 흡수성(수성 시스템에 대한 흡수성을 포함), 및 린트 내성(습윤시 린트 내성을 포함)이라는 것이 오랫동안 알려져 있다. 2가지 또는 3가지의 성질을 동시에 개선시키는 것 뿐만 아니라 상기 성질들을 각각 개선시키면서도 다른 성질에 심각하게 영향을 미치지 않도록 하는 것에 대해서도 연구 및 개발을 기울여 왔다.

강도는 제품 및 그의 성분인 웹이 사용 조건하에서, 특히 습윤시에 파열되거나, 터지거나 찢어지지 않는 능력 및 물리적인 일체성을 유지하는 능력이다.

연성은 사용자가 특정 제품을 사용하거나, 제품을 피부에 문지르거나, 제품을 손안에서 구길 때 사용자가 느끼는 촉감이다. 이러한 촉감은 몇가지의 물성의 조합으로 인해 생기는 것이다. 연성과 관련된 중요한 물성은 일반적으로 당해 분야의 숙련자에 의해 고려되는, 제품의 재료인 페이퍼 웹의 강성, 표면 평활성 및 윤활성이다. 또한, 강성은 통상적으로 웹의 건조 인장 강도 및 웹을 이루는 섬유의 강성과 직접 연관된다.

흡수성이란 제품 및 그의 성분인 웹이 액체, 특히 수용액 또는 분산액을 흡수하는 능력의 척도이다. 사용자가 인식하는 총 흡수성은 일반적으로 일정 부피의 티슈 페이퍼가 포화시에 흡수하는 액체의 총량과 티슈 페이퍼가 액체를 흡수하는 속도의 조합이라고 생각된다.

린트 내성은 섬유상 제품 및 그의 성분인 웹이 사용조건하에서(습윤될 때를 포함) 함께 결합하는 능력이다. 달리 말하면, 린트 내성이 높을수록 웹이 린트하는 경향이 낮다.

습윤 강도 수지를 사용하여 페이퍼 웹의 강도를 증강시키는 것은 광범위하게 공지되어 있다. 예를 들면, 웨스트펠트(Westfelt)는 문헌[Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13, 813 내지 825 페이지(1979)]에서 이러한 많은 물질을 기술하고 이들 물질의 화학을 기술한다. 1973년 8월 28일자로 허여된 미국 특허 제 3,755,220 호에서 프레이마크(Freimark) 등은 해결합제(debonding agent)라고 공지된 특정 화학적 첨가제가 제지 공정중 시이트 형성동안에 일어나는 자연적인 섬유 대 섬유 결합을 방해한다는 것을 언급한다. 결합 감소로 인해 더 부드럽거나 덜 거친 페이퍼 시이트가 제조된다. 프레이마크 등은 해결합제와 함께 습윤 강도 수지를 사용하면 해결합제의 부정적인 효과를 상쇄시킬 수 있음을 교시한다. 이러한 해결합제는 건조 인장 강도 및 습윤 인장 강도 둘다를 감소시킨다.

1974년 6월 28일자로 허여된 미국 특허 제 3,821,068 호에서 샤우(shaw)는 또한 화학적 해결합제를 사용하여 티슈 페이퍼 웹의 강성을 감소시키고 연성을 향상시킬 수 있음을 교시한다.

화학적 해결합제는 1971년 1월 12일자로 하베이(Harvey) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,554,862 호와 같은 다양한 참고문헌에 기술되어 있다. 이러한 물질에는 코코트리메틸암모늄 클로라이드, 올레일트리메틸암모늄 클로라이드, 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 스테아릴트리메틸 암모늄 클로라이드와 같은 에스테르-작용성 4급 암모늄염이 포함된다.

1979년 3월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,144,122 호에서 엠마뉴엘슨(Emanuelsson) 등 및 1984년 10월 9일자로 허여된 미국 특허 제 4,476,323 호에서 헬스텐(Hellsten) 등은 비스(알콕시(2-하이드록시)프로필렌) 에스테르-작용성 4급 암모늄 클로라이드와 같은 복합 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 사용하여 웹을 연화시킴을 교시한다. 상기 저자들은 또한 지방 알콜의 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 부산물과 같은 비이온성 계면활성제를 사용하여 해결합제로 인한 흡수성의 감소를 극복하려 한다.

일리노이주 시카고 소재의 아마크 캄파니(Armak Company)는 그의 회보(1977)의 76 내지 17 페이지에서 폴리옥시에틸렌 글리콜의 지방산 에스테르와 디메틸 디(수소화)탈로우 암모늄 클로라이드를 사용하여 티슈 페이퍼 웹에 연성 및 흡수성 둘다를 부여함을 기술한다.

개선된 페이퍼 웹에 대한 연구 결과의 한 예는 1967년 1월 31일자로 샌포드(Sanford) 및 시슨(Sisson)에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호에 기술되어 있다. 상기 특허에서 기술된 방법에 의해 제조된 페이퍼 웹이 고품질이고 상기 웹으로부터 제조된 제품이 상업적으로 성공함에도 불구하고, 개선된 제품을 개발하기 위한 연구 노력은 계속되고 있다.

예를 들면, 1979년 1월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,158,594 호에서 벡커(Becker) 등은 강하고 부드러운 섬유상 시이트를 제조하는 방법을 기술한다. 더욱 구체적으로는, 이들은 공정 동안에 결합 물질(예를 들면 아크릴성 라텍스 고무 유화액, 수용성 수지 또는 탄성중합체성 결합 물질)을 웹의 한 표면 및 미세 패턴화 배열된 크레이핑 표면에 접착시켜 웹의 한 표면을 미세 패턴화 배열된 크레이핑 포면과 접착시키고 웹을 크레이핑 표면으로부터 크레이핑시켜 시이트 물질을 제조함으로써 티슈 페이퍼 웹의 강도(화학적 결합제를 첨가함으로써 연화시킬 수 있다)를 향상시킴을 교시한다.

본 발명의 이성분 화학적 연화제 조성물은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물을 포함한다. 놀랍게도, 상기 성분들을 개별적으로 사용하여 수득한 티슈 페이퍼의 연성과 비교해볼 때, 이성분 화학적 연화제 조성물로 처리된 티슈 페이퍼의 연성이 개선되었음이 밝혀졌다. 또한, 처리된 티슈의 린트/연성 관계는 상당히 개선된다.

유감스럽게도, 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물을 포함하는 화학적 연화제 조성물을 사용하면 처리된 페이퍼 웹의 강도 및 린트 내성이 감소될 수 있다. 출원인은 제지 분야에 공지된 보유력 보조 수지와 습윤 및 건조 강도 수지와 같은 적합한 결합제 물질을 사용하여 강도 및 린트 내성 둘다를 개선할 수 있음을 발견하였다.

본 발명을 일반적으로 티슈 페이퍼, 특히 본원에 참고로 인용된 1976년 11월 30일자로 모르간 주니어(Morgan Jr.) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호 및 1981년 11월 17일자로 카스텐스(Carstens)에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호에 기술된 바와 같은 다겹 및 다층 티슈 페이퍼 제품에 적용할 수 있다.

본 발명의 티슈 페이퍼 제품은 린트성을 조절하고/하거나 이성분 화학적 연화제 조성물을 사용함으로 인한 인장 강도의 손실을 상쇄시키는 효과량의 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제를 함유한다.

본 발명의 목적은 티슈 페이퍼 제품에 연성, 흡수성 및 린트 내성을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 연성, 흡수성 및 린트 내성이 있는 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 및 기타 목적을 본 발명을 사용하여 성취할 수 있고, 본 발명은 하기 내용을 읽어보면 쉽게 알 수 있을 것이다.

발명의 요약

본 발명은 a) 제지 섬유; b) 약 0.01% 내지 약 0.3%의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물; c) 약 0.01% 내지 약 3.0%의 폴리실록산 화합물; d) 약 0.01% 내지 약 3.0%의 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제를 포함하는 연성, 흡수성, 린트 내성 티슈 페이퍼 제품을 제공한다.

본 발명에 사용하기 적합한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 바람직한 예는 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함한다:

상기식에서, R¹은 각각 C₁₂-C₂₂하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 그룹 또는 그의 혼합이고; R₂는 각각 C₁-C₆알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 벤질 그룹 또는 그의 혼합이고; R₃는 각각 C₁₁-C₂₁하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 또는 그의 혼합이다.

상기 화합물들은 디-에스테르 디(탈로우)디메틸 암모늄 클로라이드, 디-에스테르 디(스테아릴) 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노-에스테르 디(탈로우) 디메틸 암모늄 클로라이드, 디-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트, 디-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 그의 혼합과 같은 공지된 디알킬디메틸암모늄염의 모노 또는 디-에스테르 변형체들일 수 있고, 디(비수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드의 디-에스테르 변형체, 디(터치(touch) 수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DEDTHTDMAC) 및 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DEDHTDMAC), 및 그의 혼합이 바람직하다. 요구되는 제품의 특성에 따라, 디탈로우의 포화 수준을 비수소화(연성) 내지 터치, 부분적 또는 완전 수소화(경질)로 조절할 수 있다.

이론적인 뒷받침은 없지만, 에스테르 잔기(들)은 상기 화합물에 생분해성을 제공하는 것으로 생각된다. 중요한 것은 본원에서 사용되는 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물이 종래의 디알킬 디메틸 암모늄 화학적 연화제보다 더 빨리 생분해된다는 것이다.

본 발명에서 사용하는 폴리실록산 물질의 예로 중합체쇄상의 약 10 몰 퍼센트 미만의 측쇄가 아미노-작용성 그룹을 함유하는 아미노 작용성 폴리디메틸폴리실록산을 들 수 있다. 폴리실록산의 분자량을 확인하기가 어렵기 때문에, 폴리실록산의 점도는 본원에서 분자량을 객관적으로 확인할 수 있는 표시로 사용된다. 따라서, 예를 들면, 약 2 몰 퍼센트 치환이 약 125 센티스토크(centistockes)의 점도를 갖는 폴리실록산에 매우 효과적임을 발견했고, 약 5,000,000 센티스토크의 점도는 치환 여부에 상관없이 효과적인 것으로 나타났다. 아미노-작용성 그룹 치환체 외에도, 효과적인 치환체는 카복실, 하이드록실, 에테르, 폴리에테르, 알데히드, 케톤, 아미드, 에스테르 및 티올 그룹일 수 있다. 상기의 효과적인 치환체 그룹 중에서, 아미노, 카복실 및 하이드록시 그룹을 함유하는 그룹이 다른 것에 비해서 더욱 바람직하고; 아미노-작용성 그룹이 가장 바람직하다.

상업적으로 사용할 수 있는 전형적인 폴리실록산은 다우 코닝(Dow Corning)에서 시판중인 DOW 8075 및 DOW 200과: 유니온 카바이드(Union Carbide)에서 시판중인 실웨트(Silwet) 720 및 우카실(Ucarsil) EPS를 포함한다.

결합제라는 용어는 해당 기술 분야에서 공지된 다양한 습윤 및 건조 강도 첨가제와 보유력 보조제를 지칭한다. 상기 물질은 생성물이 요구하는 작용성 강도를 만들어내고, 화학적 연화제 조성물에 의한 장력 강도 감소를 방해할 뿐만 아니라 본 발명의 티슈 페이퍼 웹의 린트 내성을 향상시킨다. 적당한 결합제 물질의 예로는; 영구적 습윤 강도 결합제(예: 델라웰라주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Incorporated)에서 시판중인 키멘(Kymene) 557H), 일시적 습윤 강도 수지; 양이온성 디알데히드 전분-기제의 수지(예: 재펜 카르렛(Japan Carlet)에서 제조한 칼다스(Caldas) 또는 내셔널 스타치(National Starch)에서 제조한 코본드(Cobond) 1000) 및 건조 강도 결합제 (예: 델라웰라주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판중인 카복시메틸 셀룰로스와, 뉴저지 브리지워터 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical corporation)에서 시판중인 레디본드(Redibond) 5320)를 들 수 있다.

본 발명의 티슈 페이퍼 제품은 바람직하게는 결합 물질 약 0.01% 내지 약 3.0%, 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제 약 0.01% 내지 3.0%를 포함한다.

이론적인 뒷받침은 없지만, 에스테르-작용성 4급 암모늄 연화제 화합물은 티슈 시이트에서 섬유 대 섬유의 수소 결합을 끊는 역할을 하는 효과적인 해결합제라는 것은 알려져 있다. 습윤 및 건조 강도 결합제로 화학 결합을 도입함과 함께 폴리실록산 연화제를 사용하여 수소 결합을 절단하면 강도 및 린트 내성을 해치지 않고 티슈 시이트의 전체적인 결합 밀도를 감소시킨다. 결합 밀도가 감소됨으로써 표면이 보다 유연해지고 전체적으로 보다 가요성이 있는 시이트가 제조될 수 있게 된다. 본원에서 참고로 인용된 문헌[암풀스키(Ampulski) 등, 1991, International Paper Physics Conference Proceedings, book 1, page 19-30]에서 기술된 바와 같이, 이러한 물성 변화의 중요한 척도에는 FFE-인덱스(카스텐스) 및 벌크 가요성, 미끄럼성 및 점착성 마찰 계수, 및 생리적 표면 평활성이 있다.

본 발명의 티슈 페이퍼 제품의 제조 공정은, 간단하게 폴리실록산 화합물을 제외한 전술한 성분으로부터 단층 또는 다층 제지 퍼니쉬(furnish)를 형성시키는 단계, 포르드리니에(Fourdrinier) 와이어와 같은 다공성 표면상에서 제지 퍼니쉬를 침착시키는 단계 및 침착된 퍼니쉬를 탈수시키는 단계를 포함한다. 폴리실록산 화합물은 바람직하게는 건조된 티슈 페이퍼 웹의 최소한 한 표면에 부착된다. 생성된 단층 또는 다층 티슈 웹은 하나 이상의 다른 티슈와 결합하여 다겹 티슈를 형성한다.

언급이 없으면, 본원의 모든 퍼센트, 비율 및 비는 질량을 기준으로 한 것이다.

본 발명은 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 이성분 화학적 연화제 조성물, 에스테르-작용성 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물을 포함하는 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다. 결합제 물질로서 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제도 사용될 수 있다. 처리된 티슈 페이퍼를 사용하여 미용 티슈 페이퍼 제품 또는 화장실용 티슈 페이퍼 제품과 같은 연성, 흡수성 및 린트 내성(lint resistance)을 갖는 페이퍼 제품을 제조할 수 있다.

본 명세서는 청구항과 함께 특히 본 발명을 직접적으로 청구하고 특정하게 지적하고 있지만, 본 발명은 관련 도면과 함께 하기의 설명을 통해 보다 잘 이해될 것이다:

도 1은 본 발명에 따른 두겹 이층 티슈 페이퍼의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 세겹 단층 티슈 페이퍼의 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 한겹 삼층 티슈 페이퍼의 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따라서 부드러운 티슈 페이퍼를 제조하는데 유용한 제지기의 개략적인 설명이다.

본 발명은 하기에서 보다 자세히 기술한다.

본 명세서가 발명에 관한 세부적인 사항을 직접적으로 청구하고 특별하게 지적하고 있지만, 본 발명은 하기의 자세한 설명과 부가적인 실시예를 읽음으로써 보다 잘 이해할 수 있을 것이라고 생각한다.

본원에서 사용하는, ＂린트 내성＂은 섬유상 제품 및 그의 성분인 웹이 습윤할 때를 포함한 사용 조건하에서 함께 결합하는 능력을 말한다. 다시 말해, 린트 내성이 클수록 웹의 린트 형성 성향이 낮아진다.

본원에서 사용한 것과 같이, ＂결합제＂라는 용어는 제지 분야에서 공지되어 있는 습윤 및 건조 강도 수지 및 보유력 보존 수지를 지칭한다.

본원에서 사용하는 것과 같이, ＂수용성＂이라는 용어는 25℃에서 3%이상 물에 녹을 수 있는 물질을 지칭한다.

본원에서 사용하는 것과 같이, ＂티슈 페이퍼 웹, 페이퍼 웹, 웹, 페이퍼 시이트 및 페이퍼 제품＂이라는 용어는 모두 수성 제지 퍼니쉬를 제조하는 단계, 포르드리니에 와이어와 같은 다공성 표면에 상기 퍼니쉬를 침착시키는 단계 및 가압하던지 가압하지 않고 중력 또는 진공-보조 배수 장치 및 증발과 같은 방법으로 퍼니쉬를 탈수시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 페이퍼 시이트를 지칭한다.

본원에서 사용하는 것과 같이, ＂수성 제지 퍼니쉬＂는 제지 섬유와 하기에서 설명하는 화학 물질의 수성 슬러리를 지칭한다.

본원에서 사용하는 것과 같이, ＂다층 티슈 페이퍼 웹, 다층 페이퍼 웹, 다층 웹, 다층 페이퍼 시이트 및 다층 페이퍼 제품＂이라는 용어는 전형적으로 티슈 페이퍼 제조에서 사용되는 것과 같은 비교적 긴 연질목과 비교적 짧은 경질목 섬유, 바람직하게는 상이한 유형의 섬유로 이루어진 둘이상의 수성 제지 퍼니쉬로부터 제조된 페이퍼 시이트를 말한다. 층은 바람직하게는 묽은 섬유 슬러리의 개별적인 스트림을 하나이상의 무한 다공성 스크린에 침착시켜 형성된다. 만약 각 층이 초기에 개별적인 와이어상에서 형성되었다면, 층은 후속적으로 (습윤되는 동안) 결합하여 층진 복합 웹을 형성한다.

본원에서 사용하는 것과 같이, ＂다겹 티슈 페이퍼 제품＂이라는 용어는 최소한 두겹으로 이루어진 티슈 페이퍼를 말한다. 각각의 겹은 교대로 단층 또는 다층 티슈 페이퍼 웹으로 구성된다. 다겹 구조물은, 두개 이상의 티슈를 아교칠을 해서 붙이거나 엠보싱시켜 결합시킴으로써 제조된다.

모든 이러한 변종에 있어서 목재 펄프는 일반적으로 본 발명에서 사용하는 제지 섬유를 함유하고 있음을 먼저 언급한다. 그러나, 다른 셀룰로스 섬유상 펄프(예: 면 린네, 베거스, 레이온 등)도 사용할 수는 있지만 어느것도 청구를 포기하지 않았다. 본원에서 유용한 목재 펄프는 기계적인 펄프(예: 쇄목, 열기계적 펄프 및 화학-열기계적 펄프(CTMP))뿐만 아니라 화학적 펄프(예: 크래프트(Kraft), 설파이트 및 설파이트 펄프) 또한 포함한다. 낙엽수 및 침엽수에서 산출된 펄프 또한 사용할 수 있다.

합성 펄프(예: 레이온, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 섬유)는 또한 상기 언급한 천연 셀룰로스 섬유와 함께 사용할 수 있다. 사용가능한 폴리에틸렌 섬유의 한가지 예는 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판중인 펄펙스(Pulpex)이다.

경질목 펄프, 연질목 펄프 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 본원에서 사용되는 경질목이라는 용어는 낙엽수(속씨 식물)의 목재 물질에서 산출된 섬유상 펄프이고, 연질목 펄프는 침엽수(겉씨 식물)의 목재 물질에서 산출된 섬유상 펄프이다. 경질목 펄프(예: 유칼립투스)는 특히 하기에서 설명하는 다층 티슈의 외층에 적절하고, 북부 연질목 크래프트 펄프는 내층이나 내겹에 바람직하다. 재생지로부터 제조된 저가 섬유 또한 본 발명에 적용할 수 있는데, 재생지는 상기 부류의 임의 또는 모든 섬유뿐만 아니라 제지를 용이하게 하기 위해 사용되었던 충전제 및 접착제와 같은 비-섬유성 물질 또한 함유할 수 있다.

이성분 화학적 연화제 조성물

본 발명은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물과 폴리실록산 화합물을 포함하는 화학적 연화제 조성물을 필수 성분으로 함유한다. 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 대 폴리실록산 화합물의 비는 약 3.0:0.01 내지 0.01:3.0의 범위이고; 바람직하게는 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 대 폴리실록산 화합물의 중량비가 약 1.0:0.3 내지 0.3:1.0, 보다 바람직하게는 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 대 폴리실록산 화합물의 중량비가 약 1.0:0.7 내지 0.7:1.0이다. 이 상기 유형의 화합물을 각각 하기에서 보다 상세히 설명할 것이다.

A. 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물

에스테르-작용성 화학적 연화제 조성물은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물, 바람직하게는 하기 화학식을 갖는 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 중량을 기준으로 약 0.01중량% 내지 3.00중량%, 바람직하게는 약 0.01중량% 내지 약 1.00중량%를 포함한다.

상기식에서, R¹은 각각 C₁₂-C₂₂하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 그룹 또는 그의 혼합이고; R₂는 각각 C₁-C₆알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 벤질 그룹 또는 그의 혼합이고; R₃는 각각 C₁₁-C₂₁하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 또는 그의 혼합이고; Y는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O- 또는 -NH-C(O)- 또는 -C(O)-NH- 또는 그의 혼합이고; n은 1 내지 4이고 X^-는 적합한 음이온, 예를 들면, 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트, 에틸 설페이트, 니트레이트 등이다.

문헌[Swern, Ed., in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3판, John Wiley and Sons(New York 1964)]에서 언급된 바과 같이, 탈로우는 다양한 조성을 갖는 자연산 물질이다. 스웬(Swern)에 의해 편집된 상기 참고 문헌의 표 6.13에는, 전형적으로 탈로우의 78%이상의 지방산이 탄소 원자 16개 또는 18개를 함유하고 있다고 나타나있다. 전형적으로 탈로우에 존재하는 지방산의 반은 불포화되고 주로 올레산의 형태이다. 천연 탈로우뿐만 아니라 합성 탈로우도 본 발명의 범위에 포함된다. 요구되는 제품의 특성에 따라서, 디탈로우의 포화 수준은 비수소화(연성) 내지 터치, 부분적 또는 완전 수소화(경질)되는 정도로 조절될 수 있다고 알려져 있다. 상기 모든 포화 수준은 본 발명의 범위내에 포함된다.

치환체 R₁, R₂및 R₃는 임의로 알콕시 및 하이드록실과 같은 다양한 그룹으로 치환될 수 있거나, 분지될 수 있지만, 이러한 물질은 본원에서 바람직하지 않다. 바람직하게는, R₁은 각각 C₁₂-C₁₈알킬 및/또는 알케닐, 가장 바람직하게는 각 R₁은 직쇄 C₁₆-C₁₈알킬 및/또는 알케닐이다. 바람직하게는, 각 R₂는 메틸 또는 하이드록시에틸이다. 바람직하게는 R₃는 C₁₃-C₁₇알킬 및/또는 알케닐이고, 가장 바람직하게는 R₃는 직쇄 C₁₅-C₁₇알킬 및/또는 알케닐이고, X^-는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다. 더욱이, 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 임의로 약 10% 이하의 모노(장쇄 알킬) 유도체, 예를 들면 (R₂)₂-N⁺-((CH₂)₂OH)((CH₂)₂OC(O)R₃)X^-를 부 성분으로서 함유한다. 이들 부 성분은 유화제로서 작용할 수 있으며 본 발명에서 유용하다.

위에서 언급된 구조를 갖고 본 발명에서 사용하기에 적합한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 구체적인 예는 디-에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노-에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디-에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 그의 혼합과 같은 공지된 디-에스테르 디(알킬) 디메틸 암모늄 염을 포함한다. 디-에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 디-에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드가 특히 바람직하다. 상기 물질들은 오하이오주 두불린 소재의 위트코 케미칼 캄파니(Witco Chemical Company)로부터 상표명 ＂ADOGEN DDMC^R＂로서 시판되고 있다.

에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 이-4급 변형체 또한 사용될 수 있고, 본 발명의 범위내에 들어간다. 이들 화합물은 하기 화학식을 갖는다:

상기 화학식에서, R₂는 각각 C₁-C₆알킬 또는 하이드록시알킬 그룹이고, R₃는 C₁₁-C₂₁하이드로카빌 그룹이고, n은 2 내지 4이고, X^_는 적합한 음이온, 예를 들면 할라이드(예를 들면 클로라이드 또는 브로마이드) 또는 메틸 설페이트이다. 바람직하게는, R₃는 각각 C₁₃-C₁₇알킬 및/또는 알케닐이고, 가장 바람직하게는 R₃는 각각 직쇄 C₁₅-C₁₇알킬 및/또는 알케닐이고, R₂는 메틸이다.

B. 폴리실록산 화합물

일반적으로, 본 발명에서 사용하기에 적합한 폴리실록산 물질은 하기 구조의 단량체 실록산 단위를 갖는 물질들을 포함한다:

상기식에서, R¹및 R²는 각각의 독립적인 실록산 단량체 단위에 있어서, 독립적으로 수소 또는 임의의 알킬, 아릴, 알케닐, 알카릴, 아르알킬, 사이클로알킬, 할로겐화 탄화수소 또는 기타 라디칼일 수 있다. 이러한 라디칼은 모두 치환 또는 치환되지 않을 수 있다. 임의의 소정 단량체 단위인 R¹및 R²라디칼은 인접한 단량체 단위의 상응하는 작용성과 상이할 수 있다. 추가로, 폴리실록산은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있거나, 또는 환상 구조를 가질 수 있다. 라디칼 R¹및 R²는 추가로 독립적으로 실록산, 폴리실록산, 실란 및 폴리실란과 같은 다른 실란 작용성일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 라디칼 R¹및 R²는 예를 들면 알콜, 카복실산, 알데히드, 케톤, 아민 및 아미드 작용성을 포함하는 임의의 다양한 유기 작용성을 함유할 수 있다.

예시적인 알킬 라디칼은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸, 데실, 옥타데실 등이다. 예시적인 알케닐 라디칼은 비닐, 알릴 등이다. 예시적인 아릴 라디칼은 페닐, 디페닐, 나프틸 등이다. 예시적인 알카릴 라디칼은 토일, 크실릴, 에틸페닐 등이다. 예시적인 아르알킬 라디칼은 벤질, α-페닐에틸, β-페닐에틸, α-페닐부틸 등이다. 예시적인 사이클로알킬 라디칼은 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이다. 예시적인 할로겐화된 탄화수소 라디칼은 클로로메틸, 브로모에틸, 테트라플루오르에틸, 플루오르에틸, 트리플루오르에틸, 트리플루오로토일, 헥사플루오로크실릴 등이다.

유용한 폴리실록산의 점도는 폴리실록산이 유동성이 있거나 티슈 페이퍼용으로 유동가능하게 만들어질 수 있는 경우 일반적인 폴리실록산의 점도가 변화하는 만큼 다양하게 변할 수 있다. 바람직하게는, 폴리실록산은 약 100 내지 약 1000 센티포이즈 범위의 고유점도를 갖는다. 폴리실록산을 개시하는 참고문헌은 1958년 3월 11일자로 긴(Geen)에게 허여된 미국 특허 제 2,826,551 호; 1976년 6월 22일자로 드라코프(Drakoff)에게 허여된 미국 특허 제 3,964,500 호; 1982년 12월 21일자로 파더(Pader)에게 허여된 미국 특허 제 4,364,837 호; 1991년 10월 22일자로 암풀스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,059,282 호; 및 1960년 9월 28일자로 울스톤(Woolston)에 의해 공개된 영국 특허 제 849,433 호를 포함한다. 이러한 모든 특허는 본원에 참고로 인용된다. 또한, 페트라치 시스템즈 인코포레이티드(Petrarch Systems Inc.)에 의해 배포된 문헌[Silicon Compounds, pp 181 내지 217]은 본원에 참고로서 인용되어 있고, 이 문헌에는 폴리실록산의 광대한 목록 및 총론이 기재되어 있다.

폴리실록산은 습윤 웹 도포 또는 건조 웹 도포에 의해 티슈 페이퍼에 도포될 수 있다. 웹의 하나 이상의 표면은 폴리실록산과 접촉되어야 한다. 폴리실록산은 바람직하게는 순수한 수용액의 형태 또는 적합한 계면활성제 유화제로 유화된 형태로 건조 웹에 도포될 수 있다. 순수한 실리콘 수용액은 물 및 실리콘 상으로 급속히 분리되어 웹 상의 실리콘의 분포에 해를 끼치는 경향이 있으므로, 도포를 쉽게 하기 위해서는 유화된 실리콘이 가장 바람직하다. 폴리실록산은 바람직하게는 웹이 크레이핑된 후 건조웹에 도포된다.

건조 티슈웹에 폴리실록산 화합물을 도포하는 바람직한 방법이 본원에 참고로서 인용된, 1993년 9월 21일자로 암풀스키에게 허여된 미국 특허 제 5,246,546 호 및 1993년 6월 1일자로 암풀스키에게 허여된 미국 특허 제 5,215,626 호에 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,246,546 호에 개시되어 있는 바람직한 방법에서, 폴리실록산 화합물은 바람직하게 캘린더 롤상에 분무된다.

또한, 대부분의 경우 제지 공정의 일부분으로서 건조된 웹을 크레이핑시킨 후에 폴리실록산으로 처리하지만, 폴리실록산을 페이퍼 웹에 도포시킨 후에 페이퍼 웹을 건조 및/또는 크레이핑시키는 것도 생각해볼 수 있다. 건조 시이트의 수성 습윤은 건조시 부분적으로 회복될 수 있는 시이트 강도를 감소시킨다고 여겨지므로, 가능한한 물을 사용하지 않고 폴리실록산을 건조 웹에 도포하는 것이 바람직하다. 따라서, 헥산과 같이 폴리실록산이 용해하거나 혼화되기 쉬운 적합한 용매를 함유하는 용액에서 폴리실록산을 도포하는 것도 생각해볼 수 있다.

바람직하게는, 부드러운 촉감을 주기에 충분한 양의 폴리실록산을 티슈 페이퍼의 양면에 도포한다. 폴리실록산을 티슈 페이퍼의 한쪽 면에 도포하는 경우, 폴리실록산의 일부가 티슈 페이퍼 내부에 적어도 부분적으로 침투할 것이다. 이는 특히 폴리실록산을 용액으로 도포하는 경우에 그러하다. 폴리실록산을 습윤 티슈 페이퍼 웹에 도포시키는 경우, 대향면으로의 폴리실록산의 침투를 촉진하기에 유용한 하나의 방법은 도포에 이어 티슈 페이퍼를 진공 탈수시키는 것이다. 습윤 티슈 웹에 폴리실록산 화합물을 도포하는 바람직한 방법은 본원에 참고로 인용된 1992년 11월 17일자로 암풀스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,164,046 호에 개시되어 있다.

습윤 강도 결합제

본 발명은 약 0.01% 내지 약 3.0%, 바람직하게는 약 0.01% 내지 약 1.0%의 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제를 필수 성분으로서 함유한다.

A. 영구적 습윤 강도 결합제

영구적 습윤 강도 결합제는 폴리아미드-에피클로로하이드린, 폴리아크릴아미드, 스티렌-부타디엔 라텍스; 불용성 폴리비닐 알콜; 우레아-포름알데히드; 폴리에틸렌이민; 키토산 중합체 및 이들의 혼합물의 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게는, 영구적 습윤 강도 결합제는 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지, 폴리아크릴을 아미드 수지 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 영구적 습윤 강도 결합제는 경우에 따라 린팅을 조절하고, 화학적 연화제 조성물로 인한 인장 강도의 손실을 상쇄시킨다.

폴리아미드-에피클로로하이드린 수지는 특히 실용성이 있는 것으로 밝혀진 양이온성 습윤 강도 수지이다. 이러한 수지의 적합한 형태는 본원에 참고로서 인용된 1972년 10월 24일자로 케임(Keim)에게 허여된 미국 특허 제 3,700,623 호 및 1973년 11월 13일자로 케임에게 허여된 미국 특허 제 3,772,076 호에 개시되어 있다. 유용한 폴리아미드-에피클로로하이드린의 상업적 공급처는 키멘 557H이라는 상표명으로 이러한 수지를 판매하는 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드이다.

폴리아크릴아미드 수지는 또한 습윤 강도 수지로서 실용성이 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 수지는 본원에 참고로서 인용된 1971년 1월 19일자로 코시아(Coscia)등에게 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호 및 1971년 1월 19일자로 윌리암즈(Williams) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,556,933 호에 개시되어 있다. 폴리아크릴아미드 수지의 상업적 공급처는 파레즈(Parez) 631NC라는 상표명으로 이러한 수지를 판매하는 코넥티컷주 스탠포드 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니(Cyanamid Co.)이다.

또한 본 발명에서 실용성이 있는 것으로 밝혀진 다른 수용성 양이온성 수지는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이러한 다작용성 수지의 더 통상적인 작용 그룹은 아미노 그룹 및 질소에 결합된 메틸올 그룹과 같은 질소-함유 그룹이다. 폴리에틸렌이민 유형의 수지는 또한 본 발명에서 유용할 수 있다.

B. 일시적 습윤 강도 결합제

상기 습윤 강도 첨가제를 사용하여, 수성 매질내에 놓일 경우 장시간에 걸쳐 초기의 습윤 강도의 실질적인 부분을 유지하는 영구적 습윤 강도를 갖는 페이퍼 제품(예: 페이퍼)을 제조할 수 있다. 그러나, 특정 형태의 페이퍼 제품에서 영구적 습윤 강도는 불필요하고 바람직하지 못한 특성일 수 있다. 화장실용 티슈 등과 같은 페이퍼 제품은 일반적으로 짧은 기간의 사용 이후 부패 시스템 등에서 폐기된다. 페이퍼 제품이 내가수분해성 강도 특성을 영구적으로 유지한다면 상기와 같은 시스템들이 막힐 수 있다. 더욱 최근에, 제조업자들은 습윤 강도가 의도된 용도에 사용되기에 충분하면서도 물에 침지되면 소실되는 페이퍼 제품에 일시적 습윤 강도 첨가제를 첨가하였다. 습윤 강도의 소실은 부패 시스템을 통한 페이퍼 제품의 흐름을 촉진시킨다.

적합한 일시적 습윤 강도 수지의 예는 내셔널 스타치 78-0080(뉴욕주 뉴욕 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 코포레이션에 의해 판매됨)과 같은 개질된 전분 일시적 습윤 강도 보조제를 포함한다. 이러한 유형의 습윤 강도 보조제는 디메톡시에틸-N-메틸-클로로아세트아미드를 양이온성 전분 중합체와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 또한, 개질된 전분 일시적 습윤 강도 보조제가 본원에 참고로서 인용된 1987년 6월 23일자로 솔라렉크(Solarek)등에게 허여된 미국 특허 제 4,675,394 호에 개시되어 있다. 바람직한 일시적 습윤 강도 수지는 본원에 참고로서 인용된 1991년 1월 1일자로 뵤크퀴스트(Bjorkquist)에게 허여된 미국 특허 제 4,981,557 호에 개시된 것을 포함한다.

상기에 나열된 영구적 및 일시적 습윤 강도 수지의 종류 및 상세한 예에 대해서, 나열된 수지는 성질에 있어서 예시적인 것이지, 본 발명의 범위를 제한하지 않아야 함을 알아야 할 것이다.

혼화성 습윤 강도 수지의 혼합물은 또한 본 발명의 실행시 사용될 수 있다.

건조 강도 결합제

본 발명은 선택적 성분으로서 하기의 물질들의 그룹으로부터 선택된 건조 강도 결합제를 약 0.01 중량% 내지 약 3.0 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 1.0 중량%로 함유한다: 폴리아크릴아미드(예: 뉴저지주 웨인 소재의 아메리칸 시아나미드에 의해 제조된 시프로(Cypro) 514 및 액코스트랭쓰(Accostrength) 711의 혼합); 뉴저지주 브리지워터 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 캄파니로부터 시판되는 전분(예: 레디본드(Redibond) 5320 및 2005); 폴리비닐 알콜(예; 팬실바니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕트 인코포레이티드(Air Product Inc.)에 의해 제조된 에어볼(Airvol) 540); 구아 또는 로우커스트콩 고무; 및/또는 카복시메틸 셀룰로스(예: 독일 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드의 CMC). 바람직하게는, 건조 강도 결합제는 카복시메틸 셀룰로스 수지 및 비개질된 전분계 수지 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 건조 강도 결합제는 린팅을 조절하고, 경우에 따라 화학적 연화제 조성물로 인한 인장 강도의 손실을 상쇄시킨다.

일반적으로, 본 발명을 실행하기 위해 적합한 전분은 수용성 및 친수성을 특징으로 한다. 예시적인 전분 물질은 옥수수 전분 및 감자 전분(적합한 전분 물질의 범위를 제한하고자 하는 의도는 없다)이고; 아미오카(Amioca) 전분으로서 산업적으로 공지된 찰옥수수 전분이 특히 바람직하다. 통상적인 옥수수 전분은 아밀로펙틴 및 아밀로스 둘다를 함유하는 반면, 아미오카 전분은 완전히 아밀로펙틴이라는 점에서 아미오카 전분은 통상적인 옥수수 전분과 상이하다. 또한, 아미오카 전분의 다양한 유일 특성이 문헌[＂Amioca - The Starch from Waxy Corn＂, H. H. Schopmeyer, Food Industries, December 1945, pp. 106-108(Vol. pp. 1476-1478)]에 기술되어 있다. 전분은 입자형 또는 분산형일 수 있으나, 입자형이 바람직하다. 바람직하게는, 전분을 입자의 팽윤을 유도할 수 있는 만큼 충분히 요리한다. 더욱 바람직하게는, 전분 입자는 요리함에 따라 전분 입자의 분산 직전에 팽윤된다. 이러한 고팽윤된 전분 입자는 ＂완전히 요리된＂ 것으로 지칭될 수 있다. 일반적으로 분산을 위한 조건은 전분 입자의 크기, 입자의 결정도 및 존재하는 아밀로스의 양에 따라 변할 수 있다. 완전히 요리된 아미오카 전분은 예를 들면, 약 30 내지 약 40분동안 약 190。F(약 88℃)에서 전분 입자의 약 4배 점조도의 수성 슬러리를 가열함으로써 제조될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 예시적인 전분 물질은 아미노 그룹 및 질소에 부착된 메틸올 그룹과 같은 질소-함유 그룹을 갖도록 개질된 양이온성 전분(뉴저지주 브리지워터 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 캄파니로부터 시판됨)을 포함한다. 이러한 개질된 전분 물질은 펄프 퍼니쉬 첨가제로서 주로 사용되어 습윤 및/또는 건조 강도를 증가시킨다. 이러한 개질된 전분 물질이 비개질된 전분보다 더 고가라는 점을 고려해 볼 때, 비개질된 전분 물질이 일반적으로 바람직하다.

도포의 방법은 바람직하게는 습윤 말단 첨가, 분무; 및 덜 바람직하게는 인상(printing)에 의해 다른 화학적 첨가제의 도포에 대해 앞서 설명된 방법과 같은 것을 포함한다. 결합제는 티슈 페이퍼 웹에 화학적 연화제 조성물의 첨가와 동시에 또는 이전에 또는 이후에 단독으로 도포될 수 있다. 결합제(영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제, 및/또는 건조 강도 결합제), 바람직하게는 영구적 습윤 강도 수지(예: 키멘 557H) 및 건조 강도 수지(예: CMC)의 조합의 적어도 유효량을 시이트에 도포하여 결합제로 처리되지 않은 동일한 시이트에 비해 건조시 강도의 증가 및 린트 조절을 제공한다. 바람직하게는, 결합제의 약 0.01% 내지 약 3.0%(건조 섬유 중량 기준하여 계산시), 더욱 바람직하게는 약 0.1% 내지 약 1.0%가 건조된 시이트에 잔존한다.

본 발명의 공정에서 제 2 단계는 다공성 표면에 첨가제로서 상기 설명된 화학적 연화제 조성물 및 결합제를 사용하여 단층 또는 다층 제지 퍼니쉬를 침착시키는 단계이고, 제 3 단계는 침착된 퍼니쉬로부터 물을 제거하는 단계이다. 상기 두 공정 단계를 수행하는데 사용될 수 있는 기술 및 설비는 당해 제지 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 본 발명의 바람직한 다층 티슈 페이퍼의 실시태양은 건조 섬유 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 3.0 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량%의 전술된 화학적 연화제 조성물 및 결합제를 함유한다. 그 결과 생성된 단층 또는 다층 티슈 웹을 하나 이상의 다른 티슈와 접합시켜 다층 티슈를 형성할 수 있다.

본 발명은 일반적으로 통상적인 감압 티슈 페이퍼; 고 벌크 패턴 밀집화된(high bulk pattern densified) 티슈 페이퍼; 및 고 벌크 비압축된 티슈 페이퍼를 포함하는, 그러나 이에 제한되지는 않는 티슈 페이퍼에 적용가능하다. 이로부터 만들어진 티슈 페이퍼 제품은 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 층진 페이퍼로부터 형성된 티슈 구조체가 본원에 참고로서 인용된 1976년 11월 30일자로 모르간 2세(Morgan Jr.)등에게 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호; 1981년 11월 17일자로 카스텐스에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호; 1979년 8월 28일에 듀닝(Dunning)등에게 허여된 미국 특허 제 4,166,001 호; 및 1994년 9월 7일자로 에드워드(Edwards) 등에 의해 공개된 유럽 특허 공개 제 0 613 979 A1 호에 개시되어 있다. 일반적으로, 수분-보유된 부드럽고 부피가 큰 흡수성 복합 페이퍼 구조체는 바람직하게는 상이한 섬유 형태로 구성된 둘 이상의 퍼니쉬로부터 제조된다. 이 층들은 바람직하게는 전형적으로 다층 티슈 페이퍼 제조시 사용되는 비교적 긴 연질목 및 비교적 짧은 경질목 섬유의 묽은 슬러리를 하나 이상의 무한 다공성 스크린 상에 개별적인 스트림으로서 침착시켜 제조된다. 각각의 층들이 초기에 개별적인 와이어상에 형성될 때, (습윤시에) 이 층들은 연속적으로 접합하여 층진 복합 웹을 형성한다. 이어서 층진 웹에 유체력을 가함으로써 개방 메쉬 건조/인상 패브릭의 표면에 적합하게 하고, 이어서 이를 저밀도 페이퍼 제조 공정의 일부로서 상기 패브릭상에서 열적으로 예비건조시킨다. 웹이 섬유 유형에 따라 층을 이루게 될 수 있거나 각각의 층의 섬유 함량이 본질적으로 같을 수 있다. 바람직하게는, 다층 티슈 페이퍼는 10g/m²내지 약 65g/m²의 기본 중량 및 약 0.60g/cm³이하의 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 기본 중량은 약 35g/m²이하이고; 밀도는 약 0.30g/cm³이하이다. 가장 바람직하게는, 밀도는 0.04g/cm³내지 약 0.20g/cm³일 것이다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서, 티슈 구조체는 본원에 참고로 인용된 1981년 11월 17일자로 카스텐스에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호에 기술된 바와 같은 다층 페이퍼 웹으로부터 형성된다. 카스텐스에 따르면, 이런 페이퍼는 다층이고, 약 60% 이상, 바람직하게는 약 85%이상의 짧은 경질목 섬유를 포함하는 상부 표면층을 갖고, 약 1.0 이하, 보다 바람직하게는 약 0.7 이하, 가장 바람직하게는 약 0.1 이하의 상부 표면층의 HTR(인간 촉감 반응) 촉감을 갖고, 약 60 이상, 바람직하게는 약 90 이상의 상부 표면의 FFE(유리 섬유 말단) 지수를 갖기 때문에 매우 높은 주관적으로 인식되는 연성을 갖는다. 이런 페이퍼의 제조 방법은 티슈 페이퍼의 상부 표면의 요구되는 FFE-지수를 수득하기에 충분한 유리 말단 부분을 제공하기 위해 그의 상부 표면을 한정하는 짧은 경질목 섬유간의 섬유간 결합을 충분히 파괴하는 단계를 포함한다. 상부 표면 층(짧은 섬유 층)이 접착 고정되어 있는 크레이핑 표면으로부터 티슈 페이퍼를 건조 크레이핑하여 결합 파괴를 수행시키고, 크레이핑은 약 80% 이상, 바람직하게는 약 95% 이상의 점조도에서 수행해야 한다. 이런 티슈 페이퍼는 종래의 펠트 또는 다공성 담체 패브릭을 이용하여 제조될 수 있다. 그러나 이런 티슈 페이퍼가 비교적 고 벌크 밀도일 수는 있으나 반드시 그럴 필요는 없다.

본 발명의 티슈 페이퍼 제품에 함유된 개별적인 겹은 바람직하게는 2개이상의 겹친 층, 즉 내층 및 내층에 연속적인 외층을 포함한다. 외층은 바람직하게는 약 0.2㎜ 내지 약 1.5㎜의 평균 섬유 길이를 갖는 비교적 짧은 제지 섬유인 주 필라멘트성 성분을 약 60중량%이상으로 포함한다. 이들 짧은 제지 섬유는 전형적으로 경질목 섬유, 바람직하게는 유칼립투스 섬유이다. 다르게는 설파이트 섬유, 열기계적 펄프, 화학-열기계적 펄프(CTMP) 섬유, 재생 섬유 및 이들의 혼합물과 같은 짧은 섬유의 저가 공급원을 외층에 사용하거나 또는 경우에 따라 내층에 블렌딩할 수 있다. 내층은 바람직하게는 약 2.0㎜이상의 평균 섬유 길이를 갖는 비교적 긴 제지 섬유인 주 필라멘트성 성분을 약 60중량% 이상으로 포함한다. 이들 긴 제지 섬유는 전형적으로 연질목 섬유, 바람직하게는 북부 연질목 크래프트 섬유이다.

본 발명의 바람직한 양태에서, 미용 티슈 페이퍼 제품은 2개이상의 다층 티슈 페이퍼 웹을 병렬시켜 형성된다. 예를 들면 이층 두겹 티슈 페이퍼 제품은 제 1의 이층 티슈 페이퍼 웹과 제 2의 이층 티슈 페이퍼 웹을 병렬 관계로 연결시켜 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 겹은 내층과 외층을 포함하는 이층 티슈 시이트이다. 외층은 바람직하게는 짧은 경질목 섬유를 포함하고, 내층은 바람직하게는 긴 연질목 섬유를 포함한다. 두겹은 각각의 겹의 외층내의 짧은 경질목 섬유가 외향되고, 긴 연질목 섬유를 함유하는 내층이 내향하도록 조립된다. 달리 말하자면, 각각의 겹의 외층은 티슈의 하나의 노출된 표면을 형성하고, 각각의 겹의 내층의 각각은 미용 티슈 웹의 안쪽으로 위치된다.

도 1은 본 발명에 따른 이층 두겹 미용 티슈의 개략적인 단면도이다. 도 1을 설명하면, 이층 두겹 웹(10)은 병렬 관계인 두겹(15)을 포함한다. 각각의 겹(15)은 내층(19) 및 외층(18)을 포함한다. 외층(18)은 주로 짧은 제지 섬유(16)를 포함하는 반면, 내층(19)은 주로 긴 제지 섬유(17)를 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 티슈 페이퍼 제품은 3개의 한겹 티슈 페이퍼 웹을 병렬 관계로 위치시켜 형성된다. 본 실시예에서, 각각의 겹은 연질목 또는 경질목 섬유로 제조된 한겹 티슈 시이트이다. 외겹은 바람직하게는 짧은 경질목 섬유를 포함하고, 내겹은 바람직하게는 긴 연질목 섬유를 포함한다. 3개의 겹을 짧은 경질목 섬유가 외향되도록 접합시킨다. 도 2는 본 발명에 따른 단층 세겹 미용 티슈의 개략적인 단면도이다. 도 2를 설명하면, 단층 세겹 웹(20)은 병렬 관계인 3개의 겹으로 이루어진다. 2개의 외겹(11)은 주로 짧은 제지 섬유(16)로 이루어진 반면, 내겹(12)은 주로 긴 제지 섬유(17)로 이루어진다. 이 양태의 변형(도시되지않음)에서, 2개의 외겹 각각은 2개의 겹친 층을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서, 티슈 페이퍼 제품은 티슈 웹의 3개의 층을 한겹으로 조립하여 형성된다. 이 실시예에서, 한겹 티슈 페이퍼 제품은 연질목 및/또는 경질목 섬유로 제조된 삼층 티슈 시이트를 포함한다. 외층은 바람직하게는 짧은 경질목 섬유를 포함하고, 내층은 바람직하게는 긴 연질목 섬유를 포함한다. 3개의 층은 짧은 경질목 섬유가 외향하는 방식으로 형성된다. 도 3은 본 발명에 따른 한겹 삼층 화장실용 티슈의 개략적인 단면도이다. 도 3을 설명하면 한겹 삼층 웹(30)은 병렬 관계인 3개의 층으로 이루어져 있다. 2개의 외층(18)은 주로 짧은 제지 섬유(16)로 이루어진 반면, 내층(19)은 주로 긴 제지 섬유(17)로 이루어진다.

상기 기술 내용로부터 본 발명이 세겹-단층 또는 두겹-이층, 한겹-삼층등을 포함하는 티슈 페이퍼에 한정되는 것으로 추론되어서는 안된다. 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물, 폴리실록산 화합물 및 결합제 물질을 포함하는 층진 또는 균일한 모든 티슈 페이퍼 제품은 본 발명의 범위내에 포함된다.

바람직하게, 다수의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물은 본 발명의 티슈 페이퍼 제품의 하나이상의 외층(또는 세겹 단층 제품의 외겹)에 함유된다. 더욱 바람직하게, 다수의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물은 두개의 외층(또는 세겹 단층 제품의 외겹)에 함유된다. 화학적 연화제 조성물이 티슈 페이퍼 제품의 외층 또는 외겹에 가해질때 가장 효과적인 것으로 밝혀지고 있다. 4급 화합물 및 폴리실록산 화합물의 혼합물은 본 발명의 다겹 또는 다층 티슈 페이퍼 제품의 연성을 향상시키는 작용을 한다. 도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 검은색 원(14)으로 나타내어지고, 폴리실록산 화합물은 ＂S＂자가 쓰여진 원(22)으로 나타내어진다. 도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 다수의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물(14) 및 폴리실록산 화합물(22)은 외층(18) 및 외겹(11)에 각각 함유되는 것을 알 수 있다.

그러나, 다층 티슈 페이퍼 제품의 린트 내성은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물의 혼입에 의해 감소하는 것으로 또한 밝혀지고 있다. 그러므로, 결합제 물질은 린트 조절을 위해, 인장 강도를 증가시키기 위해 사용된다. 바람직하게는, 결합제 물질은 본 발명의 티슈 페이퍼 제품의 내층(또는 세겹 생성물의 내겹) 및 하나이상의 외층(또는 세겹 단층 제품의 외겹)에 함유된다. 더욱 바람직하게는, 대부분의 결합제 물질은 티슈 페이퍼 제품의 내층(또는 세겹 제품의 내겹)에 함유된다. 도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 영구적 및/또는 일시적 습윤 강도 결합제 물질은 개략적으로 흰색 원(13)으로 나타내어지고, 건조 강도 결합제 물질은 십자가가 그려진 원(21)으로 나타내어진다. 도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 다수의 결합제 물질(13) 및 (21)은 내층(19) 및 내겹(12)에 각각 함유된다.

에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 화합물을 포함하는 화학적 연화제 조성물과 결합제 물질의 혼합물을 사용하여 초연성 및 린트 내성을 갖는 티슈 페이퍼 제품을 제조할 수 있다. 티슈 페이퍼의 외층 또는 외겹에 다수의 화학적 연화제 조성물을 선택적으로 첨가하여 그의 효과를 향상시킨다. 전형적으로, 결합제 물질은 린팅을 조절하기 위해 티슈 시이트 전체에 분산된다. 그러나, 화학적 연화제 조성물과 같이, 결합제 물질은 가장 필요한 곳에 선택적으로 첨가된다.

통상적으로 가압된 다층 티슈 페이퍼 및 이러한 티슈 페이퍼를 제조하는 방법은 당해 기술에 공지되어 있다. 이러한 티슈 페이퍼는 전형적으로 다공성 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시킴으로써 제조된다. 성형 와이어는 당해 분야에서 종종 포르드리니에 와이어로서 지칭된다. 일단 퍼니쉬가 성형 와이어상에 침착되면, 이는 웹으로서 지칭된다. 웹은 탈수 펠트로 운송되어 가압되고 승온에서 건조되어 탈수된다. 이미 기술된 방법에 따라 웹을 제조하기 위한 특정한 기법 및 전형적인 장치는 당해 기술의 숙련자들에게 잘 공지되어 있다. 전형적인 방법에서, 저 점조도 펄프 퍼니쉬가 가압된 헤드박스로 제공된다. 헤드박스는 포르드리니에상에 펄프 퍼니쉬의 얇은 침착물을 전달하기 위한 개방부를 갖는다. 이어서 웹이 전형적으로 약 7% 내지 약 25%(총 웹중량 기준)의 섬유 점조도를 갖도록 진공 탈수에 의해 탈수되고, 또한 가압에 의해 추가로 탈수된다(여기서 웹은 실린더형 롤과 같은 대향 기계 부재에 의해 발생된 압력에 적용된다).

이어서 탈수된 웹은 운송되는 동안에 추가로 가압되고, 양키 건조기(Yankee dryer)로서 당해 기술에 공지되어 있는 증기 드럼 장치에 의해 건조된다. 압력은 웹을 가압시키는 대향 실린더형 드럼과 같은 기계적 수단에 의해 양키 건조기에서 발생될 수 있다. 웹이 양키 표면에 대해 가압되는 동안 진공이 웹에 적용될 수 있다. 임의로 드럼 사이에서 추가적으로 가압이 수행되는 다중 양키 건조기 드럼이 사용될 수 있다. 형성된 다층 티슈 페이퍼 구조체는 이후로부터는 종래의 가압된 다층 티슈 페이퍼 구조체로서 지칭된다. 이러한 시이트는 가압 상태에서 섬유가 습윤된 다음 건조되는 동안 전체 웹이 실질적으로 기계적 압축력에 적용되기 때문에 압착되는 것으로 간주된다.

패턴 밀집화된 티슈 페이퍼는 비교적 저섬유 밀도의 비교적 고 벌크 영역 및 비교적 고 섬유 밀도의 밀집화된 대역의 배열을 가짐을 특징으로 한다. 고 벌크 영역은 또한 필로우(pillow) 영역을 가짐을 특징으로 한다. 밀집화된 대역은 또한 너클(knuckle) 영역으로 지칭된다. 밀집화된 대역은 고 벌크 영역에서 뚜렷하게 이격될 수 있고, 고 벌크 영역에서 전체 또는 일부가 상호연결될 수 있다. 패턴 밀집화된 티슈 웹을 제조하는 바람직한 방법은 1967년 1월 31일자로 샌포드 및 시손에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1976년 8월 10일자로 피터 지 에이어스(Peter G. Ayers)에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1980년 3월 4일자로 폴 디 트로칸(Paul D. Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호, 1987년 1월 20일자로 폴 디 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호, 1990년 7월 17일자로 웬트(Wendt)등에게 허여된 미국 특허 제 4,942,077 호, 1994년 9월 28일자로 공개된 힐랜드(Hyland)등의 유럽 특허 공개 제 0617 164 A1 호, 1994년 9월 21일자로 공개된 헤르만스(Hermans) 등의 유럽 특허 공개 제 0 616 074 A1 호에 기술되어 있고, 이들 모두는 본원에 참고로 인용된다.

일반적으로, 패턴 밀집화된 웹은 바람직하게는 포르드리니에와 같은 다공성 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시켜 습윤 웹을 형성시키고, 지지체의 배열에 대해 웹을 병렬시킴으로써 제조된다. 상기 웹은 지지체의 배열에 대해 가압됨으로써 지지체의 배열과 습윤 웹사이의 접촉점에 상응하는 지리학적 위치에서 웹내에 밀집된 대역을 생성시킨다. 상기 공정동안에 가압되지 않은 웹의 나머지 부분을 고 벌크 영역이라 한다. 고 벌크 영역을 진공 장치 또는 취입 건조기와 같은 유체압의 적용에 의해 추가로 덜 조밀하게 할 수 있다. 상기 웹은 탈수되고, 임의로 고 벌크 영역의 압축을 실질적으로 피하는 방식으로 예비건조된다. 이는 바람직하게는 진공 장치 또는 취입 건조기와 같은 유체압에 의해, 또는 지지체의 배열에 대해 웹을 기계적으로 가압하여 달성된다(여기서 고 벌크 영역은 가압되지 않는다). 수행시킬 공정 단계의 총수를 감소시키기 위해 탈수, 임의적 예비건조 및 밀집화된 대역의 형성 단계를 통합시키거나 일부 통합시킨다. 밀집화된 대역의 형성, 탈수 및 임의적 예비건조의 후속적 단계로서, 상기 웹을 바람직하게는 여전히 기계적 가압을 피하면서 건조시켜 완성시킨다. 바람직하게는, 다층 티슈 페이퍼 표면의 약 8% 내지 약 55%는 고 벌크 영역의 밀도의 125%이상의 상대밀도를 갖는 밀집화된 너클을 포함한다.

지지체의 배열은 바람직하게는 압력이 가해짐에 따라 밀집화된 대역의 형성을 촉진하는 지지체의 배열로서 작용하는 너클이 패턴화된 인상 캐리어 패브릭(imprinting carrier fabric)이다. 너클의 패턴은 이미 언급된 지지체의 배열을 구성한다. 인상 캐리어 패브릭은 1967년 1월 31일자로 샌포드 및 시손에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1974년 5월 21일자로 살부치 주니어 (Salvucci, Jr.)등에게 허여된 미국 특허 제 3,821,068 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1971년 3월 30일자로 프리드버그(Friedberg)에게 허여된 미국 특허 제 3,573,164 호, 1969년 10월 21일자로 암네우스(Amneus)에게 허여된 미국 특허 제 3,473,576 호, 1980년 12월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,239,065 호, 및 1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호에 개시되어 있고, 이들 모두는 본원에 참고로 인용된다.

바람직하게, 퍼니쉬는 우선 포르드리니에 와이어와 같은 다공성 성형 캐리어상에서 습윤 웹으로서 형성된다. 웹은 탈수되고, 인상 패브릭으로 운송된다. 퍼니쉬는 또다르게는 인상 패브릭으로 작용하는 다공성 지지 캐리어상에 침착될 수 있다. 일단 웹이 형성되면 습윤 웹은 탈수되고, 바람직하게는 약 40% 내지 약 80%의 선택된 섬유 점조도를 갖도록 열적으로 예비건조된다. 탈수를 흡입 박스 또는 다른 진공 장치 또는 취입 건조기로 수행할 수 있다. 전술된 바와 같이 웹을 건조시켜 완성하기 전에 인상 패브릭의 너클 인상이 웹내에 날인된다. 이를 달성하는 한 방법은 기계적 압력을 적용하는 것이다. 이는 예를 들면, 양키 건조기와 같은 건조 드럼의 표면에 대하여 인상 패브릭을 지지하는 닙롤을 가압하여 수행될 수 있고, 여기서 상기 웹은 닙롤과 건조 드럼사이에 배치된다. 또한, 바람직하게는 흡입 박스와 같은 진공 장치 또는 취입 건조기로 웹에 유체압을 가해 건조하기 전에 인상 패브릭에 대하여 성형시킨 후 건조 완성시킨다. 밀집화된 대역의 인상을 유도하기 위해서 유체압을 가하는 단계를 초기 탈수 공정 동안에, 또는 초기 탈수 공정의 전후에 수행할 수 있다.

비압착 비패턴-밀집화된 다층 티슈 페이퍼 구조체는 1974년 5월 21일자로 요셉 엘, 살부치 쥬니어 및 피터 엔 이아노스(Peter N. Yiannos)에게 허여된 미국 특허 제 3,812,000 호 및 1980년 6월 17일자로 헨리 이 베커(Henry E. Becker), 알버트 엘 멕코넬(Albert L. McConnell) 및 리차드 슈트(Richard Schutte)에게 허여된 미국 특허 제 4,208,459 호에 개시되어 있고, 이들은 본원에 참고로 인용된다. 일반적으로, 포르드리니에 와이어와 같은 다공성 성형 와어어상에 제지 퍼니쉬를 침착시켜 습윤 웹을 형성시키고, 웹을 탈수시키고, 웹이 80% 이상의 섬유 점조도를 가질때까지 기계적 압축없이 추가의 물을 제거하여 웹을 크레이핑시켜 비압착되고 비패턴화된 밀집화된 다층 티슈 페이퍼 구조체를 제조한다. 웹을 진공 탈수 및 열건조시켜 웹으로부터 물을 제거한다. 그 결과 생성된 구조체는 유연하지만 약한 비교적 비압착된 섬유의 고 벌크 시이트이다. 결합제 물질은 바람직하게는 크레이핑전에 웹의 일부에 적용된다.

본 발명의 티슈 페이퍼 제품은 유연한 흡수성 티슈 페이퍼 제품이 요구되는 임의의 용도에 사용될 수 있다. 본 발명의 티슈 페이퍼 제품의 특히 유리한 용도는 화장실용 티슈 및 미용 티슈 제품이다.

본 발명의 방법의 제 1 단계는 수성 제지 퍼니쉬의 형성 단계이다. 퍼니쉬는 제지 섬유(이후로는 가끔 목재 펄프로서 지칭됨), 및 하나이상의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 혼합물, 영구적 또는 일시적 습윤 강도 결합제 및/또는 임의적으로 건조강도 결합제 및 습윤제를 포함하고, 이들 모두는 하기에 기술될 것이다. 본 발명의 방법의 제 2 단계는 크레이핑후에 건조 티슈 웹의 하나이상의 표면상에 폴리실록산 화합물 용액 및 계면활성제를 분무하는 것이다.

도 4는 유연한 크레이프 티슈 페이퍼를 제조하기 위한 본 발명의 제지 공정의 바람직한 실시태양을 개략적으로 예시하는 도면이다. 이들 바람직한 실시태양은 하기에 기술되고, 도 4를 참조하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따라 페이퍼를 제조하기 위한 바람직한 제지기(80)의 측면 측면도이다. 도 4에 있어서, 제지기(80)는 상부 챔버(82), 중앙 챔버(82b), 저부 챔버(83) 및 조각 루프(84)를 갖는 층진 헤드박스(81), 및 브레스트 롤(86), 편향기(90), 진공 흡입 박스(91), 카우치 롤(couch roll)(92) 및 다수의 터닝롤(turning roll)(94) 주위로 또는 그 위를 감는 포르드리니에 와어이(85)를 포함한다. 작동시, 제 1 제지 퍼니쉬가 상부 챔버(82)를 통하여 펌핑되고, 제 2 제지 퍼니쉬가 중앙 챔버(82b)를 통하여 펌핑되는 반면, 제 3 퍼니쉬는 저부 챔버(83)를 통하여 펌핑되므로 포르드리니에 와이어(85)와 조각 루프(84)가 상하 관련되면서 이로부터 층(88a), (88b) 및 (88c)을 포함하는 미완성 웹(88)이 형성된다. 탈수는 포르드리니에 와이어(85)를 통해 수행되고, 이는 편향기(90) 및 진공 박스(91)에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어가 웹을 화살표로 도시되는 방향으로 전환시키고 웹이 브레스트 롤(86)로 다시 통과하기 전에 샤워기(95)가 웹을 세척시킨다. 웹 이동 대역(93)에서, 미완성 웹(88)은 진공 이동 박스(97)의 작용으로 다공성 캐리어 패브릭(96)으로 이송된다. 캐리어 패브릭(96)은 웹을 진공 탈수 박스(98)를 지나 이동 대역(93)으로부터 2개의 터닝롤(101)을 지나 취입 예비 건조기(100)를 통해 이동시키고, 가압롤(102)의 작용에 의해 웹을 양키 건조기(108)로 이송시킨다. 이어서 캐리어 패브릭(96)은 추가의 터닝롤(101), 샤워기(103) 및 진공 탈수 박스(105)의 위 및 그 주위를 감으면서 세척되고 탈수된다. 예비건조된 페이퍼 웹은 분무 도포기(109)에 의해 도포되는 접착제에 의해 양키 건조기(108)의 실린더 표면에 접착 고정된다. 증기로 가열되는 양키 건조기(108)상에서, 건조 후드(110)를 통하여 도시되지 않은 수단에 의해 가열 및 순환되는 고온 공기에 의해 건조가 완결된다. 이어서 상기 웹은 닥터 블레이드(111)에 의해 양키 건조기(108)로부터 건조 크레이핑된 후, 이는 양키-접촉층(Yankee-side layer)(71), 중앙층(73) 및 양키-비접촉층(off-Yankee-side layer)(75)을 포함하는 페이퍼 시이트(70)로서 표시된다. 이어서 페이퍼 시이트(70)는 캘린더 롤(112)과 (113)사이, 릴(115)의 원주부를 통과하고, 샤프트(118)상에 배치된 코어(117)상의 롤(116)에 감긴다.

폴리실록산 화합물이 페이퍼 시이트(70)에 도포된다. 도 4에 예시된 실시태양에서, 유화된 폴리실록산 화합물을 함유하는 수성 혼합물은, 폴리실록산이 티슈 웹의 양면에 도포될 것인지 또는 한면에 도포될 것인지에 따라 분무 도포기(124 및 125)를 통하여 페이퍼 시이트(70)상에 분무된다. 도 4는 캘린더 롤상에 분무된 폴리실록산 화합물을 도시하지만, 폴리실록산 화합물은 캘린더 롤(112 및 113)후에 건조 페이퍼 시이트(70)에 또한 가해질 수 있다.

또한 도 4에 있어서, 페이퍼 시이트(70)의 양키 접촉층(71)의 기원은 헤드박스(81)의 저부 챔버(83)를 통하여 펌핑된 퍼니쉬이고, 이 퍼니쉬는 미완성 웹(88)의 층(88c)으로서 포르드리니에 와이어(85)상에 직접 도포된다. 페이퍼 시이트(70)의 중앙층(73)의 기원은 헤드박스(81)의 챔버(82b)를 통해 전달되는 퍼니쉬이고, 이 퍼니쉬는 층(88c)의 상부상에 층(88b)을 형성한다. 페이퍼 시이트(70)의 양키 비접촉층(75)의 기원은 헤드박스(81)의 상부챔버(82)를 통하여 전달되는 퍼니쉬이고, 이 퍼니쉬는 미완성 웹(88)의 층(88b)의 상부상에 층(88a)를 형성한다. 도 4가 삼층 웹을 제조하기에 적합한 헤드박스(81)를 갖는 제지기(80)를 도시하지만, 헤드박스(81)는 또한 하층, 2개의 층 또는 다른 다층 웹을 제조하는데 적합할 수 있다.

도 4에서, 본 발명을 구체화하는 페이퍼 시이트(70)를 제지기(80)상에 제조함에 있어서, 포르드리니에 와이어(85)는 우수한 성형을 수행하기 위해서는 짧은 섬유 퍼니쉬를 구성하는 섬유의 평균 길이에 대해 비교적 작은 전장을 갖는 미세한 메쉬여야 하고, 다공성 캐리어 패브릭(96)은 패브릭(96)의 필라멘트내의 공간으로 미완성 웹의 패브릭면이 벌크화하는 것을 실질적으로 방지하기 위해 긴 섬유 퍼니쉬를 구성하는 섬유의 평균 길이에 대해 비교적 작은 개방부 전장을 갖는 미세한 메쉬를 가져야 한다. 또한, 예시적인 페이퍼 시이트(70)를 제조하기 위한 공정조건과 관련해서, 페이퍼 웹은 크레이핑되기 전에 바람직하게는 약 80% 섬유 점조도, 더욱 바람직하게는 약 95%의 섬유 점조도를 갖도록 건조된다.

분석 및 시험방법

본원에서 티슈 페이퍼 웹상에 함유된 화학 물질의 양의 분석은 당해 기술의 적용물에 허용된 임의의 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 티슈 페이퍼에 함유된 디-에스테르 디(올레일)디메틸 암모늄 클로라이드, 디-에스테르 디(탈로우)디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 양은, 디클로로메탄과 같은 유기용매로 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 용매 추출한 후, 뉴욕주 칼 플레이스 소재의 갈라드-셜레싱거 인더스트리즈(Gallard-Schlesinger Industries)로부터 구입가능한 디미듐 브로마이드 디설핀 블루 혼합 지시기(Dimidium Bromide Disulphine Blue mixed indicator)(제품# 19189)를 사용하는 음이온/양이온 적정에 의해 측정될 수 있다. 폴리실록산 화합물의 양은, 오일 화합물을 유기 용매로 용매 추출시킨 후, 상기 추출물내의 오일 화합물의 양을 측정하기 위한 원자 흡수 분광분석법에 의해 측정될 수 있다. 마찬가지로, 티슈 페이퍼에 함유된 폴리하이드록시 화합물의 양은 폴리하이드록시 화합물을 용매로 용매 추출함으로써 측정될 수 있다. 몇가지 경우에 있어서, 관심있는 폴리하이드록시 종으로부터 방해가 되는 화합물을 제거하기 위해 추가의 공정이 필요할수도 있다. 예를 들면, 웨이불(Weibull) 용매 추출 방법은 비이온성 계면활성제로부터 폴리에틸렌 글리콜을 격리시키기 위해 염수 용액을 사용한다(문헌[Longman, G.F.,The Analysis of Detergents and Detergent Products,Wiley interscience, New York, 1975, p. 312]을 참조). 이어서 폴리하이드록시 종은 분광분석법 또는 크로마토그래피 기법에 의해 분석될 수 있었다. 예를 들면, 6개 이상의 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 화합물은 전형적으로 암모늄 코발토티오시아네이트 방법에 의해 분광학적으로 분석될 수 있다(문헌[Longman, G.F.,The Analysis of Detergents and Detergent Products,Wiley interscience, New York, 1975, p. 346]을 참조). 기체 크로마토그래피 기법은 또한 폴리하이드록시 유형의 화합물을 분리하고 분석하는데 사용될 수 있다. 흑연화 폴리(2,6-디페닐-p-페닐렌 옥사이드)기체 크로마토그래피 칼럼은 3 내지 9개의 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 분리하는데 사용되고 있다(문헌[Alltech chromatography catalog, number 300, p. 158]을 참조).

알킬 글리코시드와 같은 비이온성 계면활성제의 양은 크로마토그래피 기법으로 측정될 수 있다. 브런스(Bruns)는 알킬 글리코시드의 분석을 위해 광분산 탐지를 갖는 고성능 액체 크로마토그래피 방법을 보고하였다(문헌[Bruns. A., Waldhoff, H., Winkle, W., Chromatographia, vol. 27, 1989, p. 340]을 참조). 초임계 유체 크로마토그래피(SFC) 기법은 또한 알킬 글리코시드 및 관련 종류의 분석용으로 기술되었다(문헌[Lafosse, M., Rollin, P., Elfakir, c., Morin-Allory, L., Martens, M., Dreux, M., Journal of chromatography, vol. 505, 1990, p. 191]을 참조). 선형 알킬 설포네이트와 같은 음이온성 계면활성제의 양은, 물로 추출한 후 추출물중의 음이온성 계면활성제를 적정함으로써 측정될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 2상 적정 분석 이전에 방해물로부터 선형 알킬 설포네이트를 격리시킬 필요가 있을 수 있다(문헌[Cross, J.,Anionic Surfactants-Chemical Analysis,Dekker, New York, 1977, p. 18, p. 222]을 참조). 전분의 양은 전분을 글루코스로 아밀라제 소화시킨 후, 글루코스 양을 측정하기 위한 측색계 분석에 의해 측정될 수 있다. 이러한 전분 분석에 있어서, 전분을 함유하지 않는 페이퍼의 배경분석은 방해가 되는 배경종에 의해 형성될 수 있는 가능한 부분들을 감하여 수행해야 한다. 상기 방법은 실례이고, 티슈 페이퍼에 함유된 특정 성분의 양을 측정하기 위해 유용한 다른 방법을 배제하는 것을 의미하지는 않는다.

A. 패널 유연성

이상적으로는, 유연성 시험전에, 시험할 페이퍼 샘플을 타피(Tappi) 방법 제 T4020M-88호에 따라 컨디셔닝한다. 여기에서, 샘플을 24시간동안 10 내지 35%의 상대 습도에서 22 내지 40℃의 온도 범위 내에서 예비 컨디셔닝한다. 이러한 예비 컨디셔닝 단계 후에, 샘플을 24시간동안 48 내지 52%의 상대 습도 및 22 내지 24℃의 온도 범위에서 컨디셔닝해야 한다.

이상적으로는, 유연성 패널 시험은 일정한 온도 및 습도의 방에서 실시해야 한다. 이것이 가능하지 않은 경우에는, 대조군을 포함한 모든 샘플은 동일한 환경 노출 조건을 거쳐야 한다.

유연성 시험은 문헌[＂Manual on Sensory Testing Methods＂, ASTM Special Technical Publication 434, American Society For Testing and Material 출판, 1968년]에 기재된 시험과 유사한 형태의 대응 비교로서 실시하며, 상기 문헌은 본원에서 참고문헌으로 사용된다. 유연성은 대응 차이 시험(Paired Difference Test)으로서 칭해지는 주관적인 시험에 의해 평가된다. 상기 방법은 시험 물질 그 자체 외부에 대한 기준을 사용한다. 촉감으로 감지되는 유연성에 대해서는, 피실험자가 샘플을 보지 못하도록 두 개의 샘플을 놓고 촉감의 유연성을 기준으로하여 상기 샘플중 하나를 선택하도록 피실험자에게 요구하였다. 이 시험의 결과를 패널 스코어 유닛트(PSU; Panel Score Unit)로서 기록하였다. PSU로 기재된 유연성 데이터를 얻기 위한 유연성 시험에 대하여, 많은 유연성 패널 시험이 실시된다. 각 시험에서 10명의 유연성 판단자에게 대응 샘플의 3 셋트의 상대적인 유연성을 평가하도록 요구하였다. 대응 샘플을 각 판단자가 한 번에 한 쪽에 대해 판단하였고, 각 쌍의 한 쪽 샘플을 X로 지정하고 다른 하나를 Y로 지정하였다. 즉, 각 X 샘플을 쌍을 이루는 다른 Y 샘플에 대하여 다음과 같이 분류하였다:

1. +1 등급은 X가 Y보다 조금 더 유연한 것같은 것으로 판단되는 경우에 주어지며, -1 등급은 Y가 X보다 조금 더 유연한 것같은 것으로 판단되는 경우에 주어지고;

2. +2 등급은 X가 Y보다 확실히 조금 더 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어지며, -2 등급은 Y가 X 보다 확실히 조금 더 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어지고;

3. +3 등급은 X가 Y보다 많이 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어지며, -3 등급은 Y가 X보다 많이 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어지고;

4. +4 등급은 X가 Y보다 전적으로 더 많이 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어지며, -4 등급은 Y가 X보다 전적으로 더 많이 유연한 것으로 판단되는 경우에 주어진다.

상기 등급을 평균하여 결과로 나온 수치가 PSU 단위이다. 결과로 나온 데이터는 하나의 패널 시험의 결과로 간주된다. 하나 이상의 샘플 쌍을 측정하는 경우, 모든 샘플 쌍을 대응 통계 분석에 의해 그 등급에 따라 급을 매긴다. 그 다음에, 상기 급을 0의 PSU 값을 제공하기 위해 필요한 수치만큼 위 아래로 이동시켜 모든 샘플이 0-기준점이 되도록 한다. 그 다음에, 다른 샘플은 0-기준점에 대하여 상대적인 등급에 의해 측정된 양수 또는 음수 값을 갖는다. 실시되어 평균화한 패널 시험의 수는 약 0.2 PSU가 주관적으로 감지되는 유연성이 현저히 차이하는 정도가 되도록 한다.

B. 친수성 (흡수도)

티슈 페이퍼의 친수성은 일반적으로 티슈 페이퍼가 물로 습윤되는 성향을 지칭한다. 티슈 페이퍼의 친수성은 건조한 티슈 페이퍼가 물로 완전히 습윤되기에 필요한 시간을 측정하므로써 다소 정량화될 수 있다. 상기 소요 시간은 ＂습윤 시간＂으로 지칭된다. 습윤 시간에 대해 일관성있고 반복성인 시험을 제공하기 위하여, 다음의 절차가 습윤 시간 측정에 사용될 수 있다: 첫째로, 티슈 페이퍼 구조물의 컨디셔닝된 샘플 단위 시이트(페이퍼 샘플의 시험에 대한 환경 조건은 탬피 방법 T402에 명시된 바와 같이 22 내지 24℃의 온도, 48 내지 52%의 상대 습도이다), 대략 4⅜inch x 4¾inch (약 11.1㎝ x 12㎝)를 제공하고; 둘째로, 상기 시이트를 4개의 모서리가 병렬되게 접은 다음, 약 0.75(약 1.9㎝) 내지 약 1inch(약 2.5㎝) 직경의 공 모양이 되도록 손(청결한 플라스틱 장갑을 착용하거나 던(Dawn)과 같은 유지 제거 세제로 충분히 세척한다)으로 구기고; 셋째로, 공 모양의 시이트를 22 내지 24℃에서 3ℓ 내열 유리 비이커에 함유된 증류수 3ℓ의 체표면에 놓는다. 또한, 상기 방법을 통한 페이퍼의 모든 시험은 22 내지 24℃로 조절된 온도 및 48 내지 52%로 조절된 상대 습도의 방에서 실시해야 함을 유념한다. 그 다음에, 상기 샘플 공을 조심스럽게 수면 위에서 1㎝ 이내의 거리의 수면위에 놓는다. 볼이 수면에 접하는 바로 그 시점에 타이머를 작동시키고; 넷째로 제 1 의 공이 완전한 습윤시에 제 2의 공을 물에 놓았다. 이는 완전히 습윤될 때에 건조한 백색에서 어두운 회색으로 변하는 페이퍼 색상에 의해 쉽게 알 수 있다. 타이머를 중지시키고 제 5의 공이 완전히 습윤된 후에 시간을 기록하였다.

5개 공의 5셋트(총 25개의 공) 이상이 각 샘플에 대해 실시되어야 한다. 최종 기록된 결과는 5셋트의 데이터에 대한 평균 및 표준 편차이어야 한다. 측정 단위는 초(sec)이다. 5개 공의 5셋트(총 25개 공)를 시험한 후에 물을 교체해야 한다. 필름 또는 잔사가 비이커의 내벽에 있는 경우 비이커를 충분히 세척해야 할 것이다.

수 흡수 속도를 측정하기 위한 또 다른 방법은 패드 침지 측정(pad sink measurement)을 통해서이다. 관심있는 티슈 페이퍼와 모든 대조군을 22 내지 24℃의 온도, 48 내지 52%의 상대 습도(타피 방법 제 T4020M-88호)에서 최소한 24시간동안 컨디셔닝한 후에, 티슈 페이퍼의 5 내지 20시이트의 층을 2.5＂ 내지 3.0＂의 크기로 절단하였다. 절단은 안료 절단 프레스, 통상적인 페이퍼 절단기 또는 레이저 절단법에 의해 실시할 수 있다. 수동 가위 절단은 바람직하지 않은데, 이는 샘플 취급시의 비재현성 및 페이퍼 오염의 가능성 때문이다.

페이퍼 샘플 층을 절단한 후에, 이를 조심스럽게 와이어 메시 샘플 고정기 상에 놓는다. 이 고정기의 작용은 상기 샘플을 최소한 파열시키면서 수면 상에 놓는 것이다. 이 고정기는 원형이고 약 4.2＂의 직경을 갖는다. 상기 고정기는 서로 평행하면서 와이어 경계 상의 점용접된 부분에 가로질러 있는 직선으로 동일하게 이격된 5개의 금속 와이어를 갖는다. 와이어 사이의 간격은 약 0.7＂이다. 이 와이어 메시 스트린은 그 표면 상에 페이퍼를 놓기 전에 세척 및 건조해야 한다. 3ℓ 비이커를 22 내지 24℃에서 안정화된 약 3ℓ의 증류수로 채운다. 수면에 파장 또는 표면 운동이 없음을 확인한 후, 스크린-함유 페이퍼를 수면 위에 조심스럽게 놓는다. 샘플이 표면 상에 유동한 후에 스크린 샘플 고정기를 지속적으로 아래로 향하도록 하여서 샘플 고정기 스크린 핸들이 비이커의 측면에 걸리도록 한다. 이러한 방법으로, 스크린은 페이퍼 샘플의 수 흡수도를 방해하지 않는다. 페이퍼 샘플이 수면에 접하는 바로 그 시점에, 타이머를 작동시킨다. 이 타이머는 페이퍼 층이 완전히 습윤된 후에 중지시킨다. 이는 완전한 습윤시에 페이퍼 색상이 건조한 백색에서 어두운 회색으로 변화하는 것을 인지하므로써 쉽게 시각적으로 관찰된다. 완전히 습윤되는 순간에 타이머를 중지시키고 총 소요 시간을 기록한다. 이 총 소요 시간이 페이퍼 패드가 완전히 습윤되기에 필요한 시간이다.

이러한 절차는 2개 이상의 티슈 페이퍼 패드에 대해 반복한다. 물의 처분, 비이커의 후 세척, 또는 비이커에 새로운 물의 재충전없이, 22 내지 24℃의 온도에서 5개 이하의 페이퍼 패드에 대해 실시해야 한다. 또한, 새로운 독특한 샘플을 시험하는 경우, 물은 항상 신선한 초기 상태로 교체해야 한다. 주어진 샘플에 대해 최종 기록된 시간값은 3 내지 5층에 대한 평균 및 표준 편차이어야 한다. 측정값의 단위는 초이다.

본 발명의 티슈 페이퍼 실시태양의 친수성은 당연히 제조 직후에 측정할 수 있다. 그러나, 티슈 페이퍼가 제조된 처음 2주후, 즉 페이퍼가 제조되고 2주 시효된후에 친수성이 실질적으로 증가한다. 따라서, 습윤 시간은 바람직하게는 상기 2주 마지막에 측정된다. 따라서, 실온에서 2주 시효 기간의 마지막에 측정된 습윤시간을 ＂2주 습윤 시간＂으로 지칭된다. 또한, 관심있는 페이퍼 제품을 장기간 저장 조건 및/또는 가능한 극심한 온도 및 습도 조건 둘다에의 노출을 모방하기 위해 페이퍼 샘플의 임의의 노화 조건이 필요할 수 있다. 예를 들면, 관심있는 페이퍼 샘플을 49 내지 82℃의 온도 범위에서 1시간 내지 1년 노출시킴으로써 페이퍼 샘플이 운송 및 매매시 겪을 수 있는 가능한 극심한 노출 조건 일부를 모방할 수 있다. 또한 페이퍼 샘플을 오토클래이빙시켜 페이퍼가 운송 및 매매시에 겪을 수 있는 극심한 노화 조건을 모방할 수 있다. 임의의 극심한 온도 시험후에 상기 샘플을 22 내지 24℃ 및 48 내지 52%에서 다시 컨디셔닝시켜야 함을 다시 부언한다. 모든 시험은 또한 조절된 온도 및 습도의 방에서 실시되어야 한다.

C. 밀도

티슈 페이퍼의 밀도는 본원에서 사용되는 경우, 티슈 페이퍼의 기본 중량을 캘리퍼로 나누어서 계산된 평균 밀도이고 이는 g/cc로 전환하여서 본원에서 사용되는 적절한 단위로 전환된다. 티슈 페이퍼의 캘리퍼는 본원에서 사용되는 경우, 95g/in²(15.5g㎠)의 압축 적재량을 가한 경우의 상기 티슈 페이퍼 두께이다. 캘리퍼는 트윙-알버트(Thwing-Albert) 모델 89-Ⅱ 두께 시험기(펜실베니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 캄파니(Thwing-Albert Compony))를 사용하여 측정한다. 티슈 페이퍼의 기본 중량은 전형적으로 두께가 8파일(pile)인 4＂ x 4＂ 패드 상에서 측정된다. 이 패드는 타피 방법 제 T4020M-88호에 따라 예비 컨디셔닝된 다음, 상기 중량을 10/1000 근사치까지 g 단위로 측정한다. 기본 중량을 llb/3000ft²의 단위로 기록하기 위하여 적절히 전환시켜야 한다.

D. 린트

건조 린트

서더랜드 럽 시험기(Sutherland Rub Tester), 검정 펠트편(약 2.4㎜의 두께 및 약 0.2gm/cc의 밀도를 갖는 모로 제조, 이러한 펠트 물질은 한콕크 패브릭(Hancock Fabric)과 같은 직물 소매점에서 쉽게 구입할 수 있다), 4lb 분동 및 헌터 컬러(Hunter Color) 측정계를 사용하여 건조 린트를 측정할 수 있다. 서더랜드 시험기는 모터-구동되는 장치이며, 정지 샘플을 가로질러 분동 달린 샘플을 앞뒤로 타격할 수 있다. 검정 펠트편을 4lb 분동에 부착한다. 티슈 샘플을 마분지 조각(오하이오주 신시네티 소재의 코디지(Cordage)로부터 구입되는 크레센트(Crescent)#300)위에 놓는다. 그 다음에, 시험기는 5회의 타격 동안 정지 티슈 샘플 위로 분동 달린 펠트를 마찰시키거나 이동시킨다. 마찰 중에 티슈에 가해진 적재량은 약 33.1gm/㎠이다. 상기 검정 펠트의 헌터 컬러 L 값을 마찰 전과 마찰 후에 측정한다. 헌터 컬러 눈금 2개의 차는 건조 린트의 측정치를 나타낸다. 건조 린트를 측정하기 위해 당해 기술에서 공지된 다른 방법이 또한 사용될 수 있다.

습윤 린트

티슈 샘플의 습윤 린트 특성을 츠정하기 위한 적절한 절차가 1990년 8월 21일자로 왈터(Walter) 등에게 허여되었으며 본원에서 참고문헌으로 사용된 미국 특허 제 4,950,545호에 기술되어 있다. 본 절차는 반드시 2개의 강철 롤 사이로 티슈 샘플을 통과시킴을 포함하며, 상기 롤 중 하나는 부분적으로 수조에 수몰되어 있다. 티슈 샘플로부터의 린트는 수조에 의해 습윤된 강철 롤로 이동된다. 강철 롤의 계속되는 회전으로 인해 린트가 수조에 침착된다. 린트를 회수한 다음 계수하였다. 왈터 등에게 허여된 특허의 5칼럼 45라인부터 6칼럼 27라인을 참조한다. 습윤 린트를 측정하기 위해 당해 기술에서 공지된 다른 방법이 또한 사용될 수 있다.

임의적인 성분

제지 공정에 통상적으로 사용되는 다른 화학 물질이 또한 본원에서 기재된 화학적 연화제 조성물 또는 제지 퍼니쉬에 첨가될 수 있으나 단, 상기 화학 물질은 섬유 물질의 유연성 또는 흡수성, 및 본 발명의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 폴리실록산 연화제 화합물의 유연성 강화 작용에 현저하게 영향을 미치거나 또는 악영향을 미치지 않아야 한다.

습윤제:

본 발명은 습윤제의 건조 섬유를 기준으로하여 임의 성분으로서 약 0.005 내지 약 3.0중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.03 내지 1.0중량%을 함유할 수 있다.

폴리하이드록시 화합물

화학적 연화제 조성물은 임의적인 성분으로 수용성 폴리하이드록시 화합물을 약 0.01 내지 약 3.00중량%, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 1.00중량% 함유한다.

본 발명에서 유용한 폴리하이드록시 화합물의 예에는 중량평균분자량이 약 150 내지 약 800인 글리세롤, 폴리글리세롤, 및 중량평균분자량이 약 200 내지 약 4000, 바람직하게는 약 200 내지 약 1000, 가장 바람직하게는 약 200 내지 약 600인 폴리에틸렌 글리콜과 폴리옥시프로필렌 글리콜이 포함된다. 중량평균분자량이 약 200 내지 약 600인 폴리에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다. 상기한 폴리하이드록시 화합물의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 중량평균분자량이 약 200 내지 1000, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 600인 글리세롤과 폴리에틸렌 글리콜의 혼합물이 본 발명에서 유용하다. 바람직하게는 글리세롤 대 폴리에틸렌 글리콜의 중량비의 범위가 약 10:1 내지 1:10이다.

특히 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 중량평균분자량이 약 400인 폴리에틸렌 글리콜이다. 이 물질은 코넥티컷주 댄버리 소재의 유니온 카바이드 캄파니(Union Carbide Company)에서 ＂PEG-400＂의 상표명으로 시판된다.

비이온성 계면활성제(알콕실화 물질)

본 발명에서 습윤제로 사용될 수 있는 적절한 비이온성 계면활성제에는 에틸렌 옥사이드 및 임의적으로 프로필렌 옥사이드의 지방 알콜, 지방산, 지방 아민 등의 부가 생성물이 포함된다.

이후에 기재되는 특정 형태의 알콕시화 물질 모두가 비이온성 계면활성제로 사용될 수 있다. 적절한 화합물은 다음 화학식으로 표시되는 실질적으로 수용성 계면활성제이다:

R₂-Y-(C₂H₄O)_z-C₂H₄OH

상기식에서, 고체 및 액체 조성물 둘다에 대해 R₂는 1급, 2급 및 분지쇄 알킬 및/또는 아실 하이드로카빌 그룹; 1급, 2급 및 분지쇄 알케닐 하이드로카빌 그룹; 및 1급, 2급 및 분지쇄 알킬- 및 알케닐-치환된 페놀계 하이드로카빌 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다(여기서, 하이드로카빌 그룹은 약 8 내지 20개의 탄소원자, 바람직하게는 약 10 내지 약 18개의 탄소원자의 하이드로카빌 쇄 길이를 갖는다). 더욱 바람직하게는 액체 조성물의 경우 하이드로카빌 쇄 길이는 약 16 내지 약 18개의 탄소원자이고, 고체 조성물의 경우 하이드로카빌 쇄 길이는 약 10 내지 약 14개의 탄소원자이다. 에톡실화 비이온성 계면활성제에 대한 화학식에서, Y는 전형적으로 -O-, -C(O)O-, -C(O)N(R)- 또는 -C(O)N(R)R-이고, 여기에서 R₂와 R가 존재하는 경우 이들은 상기와 동일한 의미를 갖고/갖거나 R은 수소일 수 있고, z는 약 8이상, 바람직하게는 약 10 내지 11이상이다. 연화제 조성물의 성능, 및 일반적으로 안정성은 에톡실화 그룹이 더욱 적게 존재하는 경우에 감소한다.

본원에서 비이온성 계면활성제는 약 7 내지 약 20, 바람직하게는 약 8 내지 약 15의 HLB(친수성-친유성 균형 지수)에 의해 특징지워진다. 물론, 일반적으로 R₂와 에폭실화 그룹의 수를 한정하므로써, 계면활성제의 HLB가 측정된다. 그러나, 진한 액체 조성물에 대하여 본원에서 유용한 비이온성 에톡실화 계면활성제는 비교적 장쇄의 R₂그룹을 함유하고, 비교적 많이 에톡실화된다. 짧은 에톡실화 그룹을 갖는 더욱 짧은 알킬 쇄 계면활성제가 필수조건인 HLB를 함유할 수 있는 반면, 상기 그룹은 본원에서만큼 효과적이지 않다.

비이온성 계면활성제의 예는 다음과 같다. 본 발명의 비이온성 계면활성제는 이들 실시예에 한정되지 않는다. 이 실시예에서, 정수는 분자중의 에톡실(EO) 그룹의 수를 정의한다.

선형 알콕실화 알콜

a. 선형 1급 알콜 알콕실레이트

본원에서 기재한 범위 내의 HLB를 갖는 n-헥산데칸올 및 n-옥타데칸올의 데카-, 운데카-, 도데카-, 테트라데카-, 및 펜타데카-에톡실레이트가 본원과 관련하여 유용한 습윤제이다. 상기 조성물의 점성/분산성 개질제로 본원에서 유용한 에톡실화 1급 알콜의 예는 n-C₁₈EO(10)와 n-C₁₀EO(11)이다. ＂올레일＂ 쇄 길이 범위의 혼합된 천연 또는 합성 알콜의 에톡실레이트 또한 본원에서 유용하다. 이러한 물질의 구체적인 예에는 올레일알콜-EO(11), 올레일알콜-EO(18) 및 올레일알콜-EO(25)이 포함된다.

b. 선형 2급 알콜 알콕실레이트

본원에서 기재한 범위 내의 HLB를 갖는 3-헥사데칸올, 2-옥타데칸올, 4-에이코산올 및 5-에이코산올의 데카-, 운데카-, 도데카-, 테트라데카-, 펜타데카-, 옥타데카- 및 노나데카-에폭실레이트를 본 발명에서 습윤제로 사용할 수 있다. 본 발명에서 습윤제로 사용할 수 있는 에톡실화 2급 알콜의 예는 2-C₁₆EO(11), 2-C₂₀EO(11) 및 2-C₁₆EO(14)이다.

선형 알킬 페녹실화 알콜

알콜 알콕실레이트의 경우, 본원에서 상기한 범위 내의 HLB를 갖는 알킬화 페놀, 특히 일가 알킬페놀의 헥사 내지 옥타데카-에톡실레이트가 본 조성물의 점성/분산성 개질제로 유용하다. p-트리데실페놀, m-펜타데실페놀 등의 헥사 내지 옥타데카-에톡실레이트가 본원에서 유용하다. 본원에서 혼합물 중의 습윤제로 유용한 에톡실화 알킬페놀의 예는 p-트리데실페놀 EO(11) 및 p-펜타데실페놀 EO(18)이다.

본원에서 사용되며 당해 기술에서 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 비이온성 제제 내의 페닐렌 그룹은 2 내지 4개의 탄소원자를 갖는 알킬렌 그룹과 등가이다. 본 발명의 목적을 위해, 페닐렌 그룹을 함유한 비이온성 계면활성제는 알킬 그룹 내의 탄소원자의 수와 각각의 페닐렌 그룹에 대해 약 3.3개의 탄소원자를 더한 합과 동등한 개수의 탄소원자를 함유하는 것으로 간주된다.

올레핀계 알콕실레이트

본원의 바로 상기에서 기재한 화합물에 상응하는 1급 및 2급 알케닐 알콜 및 알케닐 페놀이 본 발명에서 습윤제로 사용할 수 있는 상기한 범위 내의 HLB를 갖도록 에톡시화 된다.

분지쇄 알콕실레이트

충분히 공지된 ＂OXO＂ 공정로부터 이용할 수 있는 분지쇄 1급 및 2급 알콜이 에톡실화될 수 있으며, 본원에서 습윤제로 사용될 수 있다.

상기의 에톡실화 비이온성 계면활성제는 본 발명의 조성물에서 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있으며, ＂비이온성 계면활성제＂란 용어는 혼합된 비이온성 표면 활성제를 포함한다.

계면활성제의 양은 사용되는 경우에는 티슈 페이퍼의 건조 섬유 중량을 기준으로하여 바람직하게는 약 0.01 내지 약 2.0중량%이다. 계면활성제는 바람직하게는 8개 이상의 탄소원자를 갖는 알킬 쇄를 갖는다. 음이온성 게면활성제의 예는 선형 알킬 설포네이트, 및 알킬벤젠 설포네이트이다. 비이온성 계면활성제의 예는 크로다 인코포레이티드(Croda Inc., 뉴욕주 뉴욕 소재)에서 시판하는 크로데스타(Crodesta) SL-40과 같은 알킬글리코사이드 에스테르; 1977년 3월 8일자로 랑돈(W.K.Langdon) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,011,389호에 개시된 알킬글리코사이드 에테르; 글리코 케미칼스 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc; 코넥티컷주 그린위치 소재)에서 시판되는 페고스퍼스(Pegosperse) 200ML 및 롱 프랑 코포레이션(Rhone Poulenc Corporation; 뉴저지주 크랜버리 소재)에서 시판하는 IGEPAL RC-520과 같은 알킬글리코시드 에스테르를 포함하는 알킬 글리코사이드이다.

임의적인 화학적 첨가제의 상기 나열은 단지 예를 들기 위한 목적이며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것이 아니다.

다음 실시예는 본 발명의 실시를 나타내기 위한 것으로 본 발명을 이에 한정시키기 위한 것이 아니다.

실시예 1

이 실시예의 목적은 종래의 건조 및 층진 페이퍼 제조 기술을 이용하여 두가지의 화학적 연화제 조성물, 영구적 습윤 강도 수지 및 건조 강도 수지로 처리된 부드럽고, 흡수성이 있고 린트 내성이 있는 다겹 미용 티슈 페이퍼를 제조함을 예시하는 것이다. 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 1 화학적 연화제로 언급된다)은 디-에스테르 디(터치 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DEDTHTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 포함하고, 다른 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 2 화학적 연화제로 언급된다)은 아미노-작용성 폴리디메틸실록산 및 실록산의 소수성을 상쇄하기 위한 적합한 습윤제로 이루어진다.

공장 규모의 S-랩, 트윈 와이어 성형 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 제 1 화학적 연화제 조성물은 고형물 상태인 DEDTHTDMAC와 PEG-400의 균질한 프리믹스이고, 이를 약 88℃(190℉)의 온도에서 용융시킨다. 이어서, 용융된 혼합물을 컨디셔닝된 물 탱크(온도는 약 66℃이다)중에 분산시켜 마이크로이하 크기의 소포 분산액을 형성한다. 소포 분산액의 입자 크기는 광학 현미경 기술을 이용하여 결정된다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0마이크론이다. 제 2 화학적 연화제는 먼저 아미노-피리딜메틸 실록산(뉴욕주 와터포드 소재의 GE 실리콘스(Silicones)에 의해 시판되는 CM2266)의 수성 유화액을 물과 혼합한 후, 1부의 습윤제(즉, 오하이오주 콜롬버스 소재의 칼샴스(Karlshams) USA에서 시판되는 액코논(Acconon)) 당 2부의 실록산의 중량 비율로 습윤제중에 블렌딩하여 제조된다.

두 번째로, NSK의 3중량% 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기에서 제조한다. NSK 슬러리는 부드럽게 정련되고 영구적 습윤 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 키멘 557LX)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.25중량%의 양으로 NSK 저장용 파이프에 첨가한다. 영구적 습윤 강도 수지의 NSK 섬유로의 흡착은 인-라인 혼합기(in-line)에 의해 증가된다. 건조 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 CMC)의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.083중량%의 양으로 팬 펌프전의 NSK 저장소에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

세 번째로, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기로 제조한다. 제 1 화학적 연화제 혼합물의 2% 용액을 인-라인 혼합기전의 유칼립투스 저장용 파이프에 총 시이트 건조 섬유의 0.15중량%의 양으로 첨가한다. 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서는 약 0.2% 점조도로 희석된다.

개별적으로 처리된 퍼니쉬 스트림(스트림 1 = 100% NSK/스트림 2 = 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 분리시켜 유지시키고 와이어상에 침착시켜 동일한 양의 NSK 및 유칼립투스를 함유한 이층 미완성 웹을 형성한다. 와이어를 통해 탈수시킨다. 성형 와이어는 린드세이(Lindsay) 시리즈 2164(미시시피주 플로렌스 소재의 린드세이 와이어 인코포레이티드에 의해 시판) 또는 유사한 디자인이다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 8%의 섬유 점조도를 갖고서 와이어로부터 종래의 펠트로 이동된다. 웹이 35%이상의 섬유 점조도를 가질때까지 압착 및 진공 보조된 배수를 통해 더욱 탈수시킨다. 이어서, 유칼립투스 섬유 층이 양키에 접촉되도록 웹을 양키 건조기의 표면에 침착시킨다. 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 16°의 사면각을 갖고 약 85°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 1100mpm(미터/분), 즉 약 3607 피트/분으로 작동된다. 건조 웹은 강철상의 고무 캘린더 닙을 통과한다. 제 2 화학적 연화제 조성물의 18% 분산액은 캘린더 시스템의 하부 강철 롤상에 균일하게 분무되고, 최소량의 수분을 함유하는 총 시이트 건조 섬유의 약 0.15중량%의 양으로 페이퍼 웹의 유칼립투스 층으로 이동한다. 건조 웹은 약 880mpm(2860피트/분)의 속도로 롤상으로 형성된다.

웹은 도 1에 개시된 바와 같은 이층 두겹 미용 티슈 페이퍼로 전환된다. 다겹 미용 티슈 페이퍼는 약 18#/3M 평방피트의 기본 중량을 갖고, 약 0.25%의 영구적 습윤 강도 수지, 약 0.083%의 건조 강도 수지, 약 0.15%의 제 1 화학적 연화제 혼합물 및 약 0.15%의 제 2 화학적 연화제 혼합물을 함유한다. 중요하게는, 그 결과 생성된 다겹 티슈 페이퍼는 부드럽고, 흡수성이며, 우수한 린트 내성을 갖고, 미용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 2

이 실시예의 목적은 종래의 건조 및 층진 페이퍼 제조 기술을 이용하여 두가지의 화학적 연화제 조성물, 영구적 습윤 강도 수지 및 건조 강도 수지로 처리된 부드럽고, 흡수성이 있고 린트 내성이 있는 다겹 미용 티슈 페이퍼를 제조함을 예시하는 것이다. 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 1 화학적 연화제로 언급된다)은 디-에스테르 디(터치 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DEDTHTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 포함하고, 다른 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 2 화학적 연화제로 언급된다)은 아미노-작용성 폴리디메틸실록산 및 실록산의 소수성을 상쇄하기 위한 적합한 습윤제로 이루어진다.

공장 규모의 포르드리니에 제지기가 본 발명의 실시에 사용된다. 제 1 화학적 연화제 조성물은 고형물 상태인 DEDTHTDMAC와 PEG-400의 균질한 프리믹스이고, 이를 약 88℃(190℉)의 온도에서 용융시킨다. 이어서, 용융된 혼합물을 컨디셔닝된 물 탱크(온도는 약 66℃이다)중에 분산시켜 마이크로이하 크기의 소포 분산액을 형성한다. 소포 분산액의 입자 크기는 광학 현미경 기술을 이용하여 결정된다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0마이크론이다. 제 2 화학적 연화제는 먼저 아미노-폴리디메틸 실록산(뉴욕주 와터포드 소재의 GE 실리콘스에 의해 시판되는 CM2266)의 수성 유화액을 물과 혼합한 후, 1부의 습윤제(즉, 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical)에서 시판되는 네오돌(Neodol) 25-12) 당 2부의 실록산의 중량 비율로 습윤제중에 블렌딩하여 제조된다.

두 번째로, NSK의 3중량% 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기에서 제조한다. NSK 슬러리는 부드럽게 정련되고 영구적 습윤 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 키멘 557H)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.2중량%의 양으로 NSK 저장용 파이프에 첨가한다. 영구적 습윤 강도 수지의 NSK 섬유로의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증가된다. 건조 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 CMC)의 0.25% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.05중량%의 양으로 팬 펌프전의 NSK 저장소에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

세 번째로, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리는 종래의 재-펄프기에서 제조된다. 영구적 습윤 강도 수지(즉, 키멘 557H)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.05중량%의 양으로 유칼립투스 저장 파이프에 첨가한후, 총 시이트 건조 섬유의 0.025중량%의 양으로 CMC의 0.25중량% 용액을 첨가한다. 제 1 화학적 연화제 혼합물의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.15중량%의 양으로 팬 펌프전의 유칼립투스 저장 파이프에 첨가한다. 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

개별적으로 처리된 퍼니쉬 스트림(스트림 1 = 100% NSK/스트림 2 = 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 분리시켜 유지시키고 포르드리니에 와이어상에 침착시켜 동일한 양의 NSK 및 유칼립투스를 함유한 이층 미완성 웹을 형성한다. 탈수는 포르드리니에 와이어를 통해 수행되고, 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어는 각각 인치당 105개의 기계 방향 및 107개의 기계 횡방향 단일 필라멘트를 갖는 5-개구 수자직 구조를 갖는다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 8%의 섬유 점조도를 갖고서 포르드리니에 와이어로부터 종래의 펄트로 이동된다. 웹이 35%이상의 섬유 점조도를 가질 때까지 압축 및 진공 보조 배수에 의해 더욱 탈수시킨다. 이어서, 유칼립투스 섬유 층이 양키에 접촉되도록 웹을 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25°의 사면각을 갖고 약 81°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 800fpm(피트/분), 즉 약 244미터/분으로 작동된다. 건조 웹은 강철상의 고무 캘린더 닙을 통과한다. 제 2 화학적 연화제 조성물의 15% 분산액은 캘린더 시스템의 하부 강철 롤상에 균일하게 분무되고, 최소량의 수분을 함유하는 총 시이트 건조 섬유의 약 0.15중량%의 양으로 페이퍼 웹의 유칼립투스 층으로 이동된다. 건조 웹은 650fpm(약 198미터/분)의 속도로 롤상으로 형성된다.

웹은 도 1에 개시된 바와 같은 이층 두겹 미용 티슈 페이퍼로 전환된다. 다겹 미용 티슈 페이퍼는 약 18#/3M 평방피트의 기본 중량을 갖고, 약 0.25%의 영구적 습윤 강도 수지, 약 0.075%의 건조 강도 수지, 약 0.15%의 제 1 화학적 연화제 혼합물 및 약 0.15%의 제 2 화학적 연화제 혼합물을 함유한다. 중요하게는, 그 결과로 생성된 다겹 티슈 페이퍼는 부드럽고, 흡수성이며, 우수한 린트 내성을 갖고, 미용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 3

이 실시예의 목적은 종래의 취입 건조 및 층진 페이퍼 제조 기술을 이용하여 두가지의 화학적 연화제 조성물, 영구적 습윤 강도 수지 및 건조 강도 수지로 처리된 부드럽고, 흡수성이 있고 린트 내성이 있는 다겹 미용 티슈 페이퍼를 제조함을 예시하는 것이다. 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 1 화학적 연화제로 언급된다)은 디-에스테르 디(터치 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DEDTHTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 포함하고, 다른 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 2 화학적 연화제로 언급된다)은 아미노-작용성 폴리디메틸실록산 및 실록산의 소수성을 상쇄하기 위한 적합한 습윤제로 이루어진다.

공장 규모의 포르드리니에 제지기가 본 발명의 실시에 사용된다. 제 1 화학적 연화제 조성물은 고형물 상태인 DEDTHTDMAC와 PEG-400의 균질한 프리믹스이고, 이를 약 88℃(190℉)의 온도에서 용융시킨다. 이어서, 용융된 혼합물을 컨디셔닝된 물 탱크(온도는 약 66℃이다)중에 분산시켜 마이크로이하 크기의 소포 분산액을 형성한다. 소포 분산액의 입자 크기는 광학 현미경 기술을 이용하여 결정된다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0마이크론이다. 제 2 화학적 연화제는 먼저 아미노-폴리디메틸 실록산(뉴욕주 와터포드 소재의 GE 실리콘스에 의해 시판되는 CM2266)의 수성 유화액을 물과 혼합한 후, 1부의 습윤제(즉, 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼 캄파니에서 시판되는 네오돌 25-12) 당 2부의 실록산의 중량 비율로 습윤제중에 블렌딩하여 제조된다.

두 번째로, 북부 연질목 크래프트 섬유의 3중량% 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기에서 제조한다. NSK 슬러리는 부드럽게 정련되고 영구적 습윤 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 키멘 557H)의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.75중량%의 양으로 NSK 저장 파이프에 첨가한다. 영구적 습윤 강도 수지의 NSK 섬유로의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증가된다. 건조 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 CMC)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.2중량%의 양으로 팬 펌프전에 NSK 저장소에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

세 번째로, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리는 종래의 재-펄프기에서 제조된다. 영구적 습윤 강도 수지(즉, 키멘 557H)의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.2중량%의 양으로 유칼립투스 저장 파이프에 첨가한후, 총 시이트 건조 섬유의 0.05중량%의 양으로 CMC의 1중량% 용액을 첨가한다. 제 1 화학적 연화제 혼합물의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.2중량%의 양으로 팬 펌프전의 유칼립투스 저장 파이프에 첨가한다. 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

개별적으로 처리된 퍼니쉬 스트림(스트림 1 = 100% NSK/스트림 2 = 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 분리시켜 유지시키고 포르드리니에 와이어상에 침착시켜 동일한 양의 NSK 및 유칼립투스를 함유한 이층 미완성 웹을 형성한다. 탈수는 포르드리니에 와이어를 통해 수행되고, 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어는 각각 인치당 105개의 기계 방향 및 107개의 기계 횡방향 단일 필라멘트를 갖는 5-개구 수자직 구조를 갖는다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 15%의 섬유 점조도를 갖고서 포르드리니에 와이어로부터 1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호에 따라 제조된 광중합체 벨트로 이동된다. 웹이 약 28%의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 더욱 탈수된다. 패턴화된 웹을 약 65중량%의 섬유 점조도가 될 때까지 공기 취입에 의해 예비-건조시킨다. 이어서, 폴리비닐 알콜(PVA)의 0.25% 수용액을 포함하는 크레이핑 접착제를 분무시켜 웹을 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25°의 사면각을 갖고 약 81°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 800fpm(피트/분)(약 244미터/분)으로 작동된다. 건조 웹은 강철상의 고무 캘린더 닙을 통과한다. 제 2 화학적 연화제 조성물의 15% 용액은 캘린더 시스템의 하부 강철 롤상에 균일하게 분무되고, 최소량의 수분을 함유하는 총 시이트 건조 섬유의 약 0.15중량%의 양으로 페이퍼 웹의 유칼립투스 층으로 이동된다. 건조 웹은 약 680fpm(약 208미터/분)의 속도로 롤상으로 형성된다.

웹은 도 1에 기술된 바와 같이 이층 두겹 미용 티슈 페이퍼로 전환된다. 다겹 미용 티슈 페이퍼는 약 20#/3M 평방피트의 기본 중량을 갖고, 약 0.95%의 영구적 습윤 강도 수지, 약 0.125%의 건조 강도 수지, 약 0.25%의 화학적 연화제 혼합물을 함유한다. 중요하게는, 결과로 생성된 다겹 티슈 페이퍼는 부드럽고, 흡수성이며, 우수한 린트 내성을 갖고, 미용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 4

이 실시예의 목적은 종래의 건조 제지 기술을 이용하여 두가지의 화학적 연화제 조성물, 영구적 습윤 강도 수지 및 건조 강도 수지로 처리된 부드럽고, 흡수성이 있고 린트 내성이 있는 다겹 미용 티슈 페이퍼를 제조함을 예시하는 것이다. 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 1 화학적 연화제로 언급된다)은 디-에스테르 디(터치 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DEDTHTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 포함하고, 다른 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 2 화학적 연화제로 언급된다)은 아미노-작용성 폴리디메틸실록산 및 실록산의 소수성을 상쇄하기 위한 적합한 습윤제로 이루어진다.

공장 규모의 포르드리니에 제지기는 본 발명의 실시에 사용된다. 제 1 화학적 연화제 조성물은 고형물 상태인 DTHTDMAC와 PEG-400의 균질한 프리믹스이고, 이를 약 88℃(190℉)의 온도에서 용융시킨다. 이어서, 용융된 혼합물을 컨디셔닝된 물 탱크(온도는 약 66℃이다)중에 분산시켜 마이크로이하 크기의 소포 분산액을 형성한다. 소포 분산액의 입자 크기는 광학 현미경 기술을 이용하여 결정된다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0마이크론이다. 제 2 화학적 연화제는 먼저 아미노-폴리디메틸 실록산(뉴욕주 와터포드 소재의 GE 실리콘스에 의해 시판되는 CM2266)의 수성 유화액을 물과 혼합한 후, 1부의 습윤제(즉, 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼 캄파니에서 시판되는 네오돌 25-12) 당 2부의 실록산의 중량 비율로 습윤제중에 블렌딩하여 제조된다.

첫 번째로, NSK의 3중량% 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기에서 제조한다. 영구적 습윤 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 키멘 557H)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.25중량%의 양으로 퍼니쉬 저장 파이프에 첨가한다. 건조 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에 의해 시판되는 CMC)의 0.25% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.05중량%의 양으로 팬 펌프전에 퍼니쉬 저장소에 첨가한다. 퍼니쉬 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다. 처리된 퍼니쉬 스트림을 포르드리니에 와이어상에서 침착시켜 단층 미완성 웹을 형성한다. 탈수는 포르드리니에 와이어를 통해 수행되고, 이는 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어는 각각 인치당 105개의 기계 방향 및 107개의 기계 횡방향 단일 필라멘트를 갖는 5-개구 수자직 구조를 갖는다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 8%의 섬유 점조도를 갖고서 포르드리니에 와이어로부터 종래의 펄트로 이동된다. 웹이 35%이상의 섬유 점조도를 가질 때까지 압축 및 진공 보조 배수에 의해 더욱 탈수시킨다. 이어서, 웹을 양키 건조기의 표면에 침착시키고, 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25°의 사면각을 갖고 약 81°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 800fpm(피트/분), 즉 약 244미터/분으로 작동된다.

두 번째로, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리는 종래의 재-펄프기에서 제조된다. 영구적 습윤 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드로부터 시판되는 키멘 557H)의 1% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.25중량%의 양으로 퍼니쉬 저장 파이프에 첨가한다. 총 시이트 건조 섬유의 0.05중량%의 양으로 건조 강도 수지(즉, 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드로부터 시판되는 CMC)의 0.25중량% 용액을 첨가한다. 제 1 화학적 연화제 혼합물의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.15중량%의 양으로 팬 펌프전의 퍼니쉬 저장 파이프에 첨가한다. 퍼니쉬 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다. 처리된 퍼니쉬 스트림을 포르드리니에 와이어상에 침착시켜 단층 및 미완성 웹을 형성한다. 탈수는 포르드리니에 와이어를 통해 수행되고, 이는 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어는 각각 인치당 105개의 기계 방향 및 107개의 기계 횡방향 단일 필라멘트를 갖는 5-개구 수자직 구조를 갖는다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 8%의 섬유 점조도를 갖고서 포르드리니에 와이어로부터 종래의 펠트로 이동된다. 웹이 35%이상의 섬유 점조도를 가질 때까지 압축 및 진공 보조 배수에 의해 더욱 탈수시킨다. 이어서, 웹을 양키 건조기의 표면에 접착시키고, 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25°의 사면각을 갖고 약 81°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 800fpm(피트/분)(약 244미터/분)으로 작동된다. 건조 웹은 강철상의 고무 캘린더 닙을 통과한다. 제 2 화학적 연화제 조성물의 15% 용액은 캘린더 시스템의 하부 강철 롤상에 균일하게 분무되고, 최소량의 수분을 함유하는 총 시이트 건조 섬유의 약 0.15중량%의 양으로 페이퍼 웹으로 이동한다. 건조 웹은 약 650fpm(약 200미터/분)의 속도로 롤상으로 형성된다.

웹은 도 2에 기술된 바와 같은 세겹 미용 티슈 페이퍼로 전환된다. 연한 유칼립투스 겹이 외부에 위치하고 강한 NSK 겹이 내부에 위치한다. 다겹 미용 티슈 페이퍼는 약 26#/3M 평방피트의 기본 중량을 갖고, 약 0.25%의 영구적 습윤 강도 수지, 약 0.033%의 건조 강도 수지, 약 0.10%의 제 1 화학적 연화제 혼합물 및 약 0.10%의 제 2 화학적 연화제 혼합물을 함유한다. 중요하게는, 결과로 생성된 다겹 티슈 페이퍼는 부드럽고, 흡수성이며, 우수한 린트 내성을 갖고, 미용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 5

이 실시예의 목적은 취입 건조 및 층진 페이퍼 제조 기술을 이용하여 두가지의 화학적 연화제 조성물, 일시적 습윤 강도 수지 및 건조 강도 수지로 처리된 부드럽고, 흡수성이 있고 린트 내성이 있는 한겹 화장실용 티슈 페이퍼를 제조함을 예시하는 것이다. 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 1 화학적 연화제로 언급된다)은 디-에스테르 디(터치 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DEDTHTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG 400)을 포함하고, 다른 화학적 연화제 시스템(이후로는 제 2 화학적 연화제로 언급된다)은 아미노-작용성 폴리디메틸실록산 및 실록산의 소수성을 상쇄하기 위한 적합한 습윤제로 이루어진다.

두 번째로, 북부 연질목 크래프트 섬유의 3중량% 수성 슬러리를 종래의 재-펄프기에서 제조한다. NSK 슬러리는 부드럽게 정련되고 일시적 습윤 강도 수지(즉, 뉴욕주 뉴욕 소재의 내셔널 스타치 앤드 케미칼 코포레이션에 의해 시판되는 내셔날 스타치 78-0080)의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.4중량%의 양으로 NSK 저장 파이프에 첨가한다. 일시적 습윤 강도 수지의 NSK 섬유로의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증가된다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석된다.

세 번째로, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리는 종래의 재-펄프기에서 제조된다. 제 1 화학적 연화제 혼합물의 2% 용액을 총 시이트 건조 섬유의 0.3중량%의 양으로 인-라인 혼합기 전의 유칼립투스 저장 파이프에 첨가한후, 총 시이트 건조 섬유의 0.25중량%의 양으로 CMC 1% 용액을 첨가한다. 유칼립투스 슬러리를 두 개의 동일한 스트림으로 분할시키고 팬 펌프에서 약 0.2% 점조도로 희석한다.

개별적으로 처리된 퍼니쉬 스트림(스트림 1 = 100% NSK/스트림 2 & 3 = 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 분리시켜 유지시키고 포르드리니에 와이어상에 침착시켜 30% NSK 및 70% 유칼립투스를 함유한 삼층 미완성 웹을 형성한다. 웹은 도 3에 개시된 바와 같이 유칼립투스가 외부에 위치하고 NSK가 내부에 위치되도록 형성된다. 탈수는 포르드리니에 와이어를 통해 수행되고, 이는 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포르드리니에 와이어는 5-개구 83 M 디자인이다. 미완성 습윤 웹은 이동점에서 약 15%의 섬유 점조도를 갖고서 포르드리니에 와이어로부터 44 x 33 5A 건조/인상 패브릭으로 이동된다. 웹이 약 28%의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 더욱 탈수된다. 패턴화된 웹을 공기 취입에 의해 건조시켜 섬유 점조도가 약 65중량%가 되게 한다. 이어서, 폴리비닐 알콜(PVA)의 0.25% 수용액을 포함하는 크레이핑 접착제를 분무시켜 웹을 양키 건조기의 표면에 접착한다. 섬유 점조도는 닥터 블레이드로 웹을 건조 크레이핑하기전에 약 96%로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25°의 사면각을 갖고 약 81°의 충격 각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되고; 양키 건조기는 약 800fpm(피트/분)(약 244미터/분)으로 작동된다. 건조 웹은 강철상의 고무 캘린더 닙을 통과한다. 제 2 화학적 연화제 조성물의 15% 용액은 캘린더 시스템의 양쪽 롤 모두에 균일하게 분무되고, 최소량의 수분을 함유하는 총 시이트 건조 섬유의 0.15중량%의 양으로 페이퍼 웹의 유칼립투스 층으로 이동한다. 건조 웹은 약 680fpm(약 208미터/분)의 속도로 롤상으로 형성된다.

웹은 삼층 한겹 화장실용 티슈 페이퍼로 전환된다. 한겹 화장실용 티슈 페이퍼는 약 18#/3M 평방피트의 기본 중량을 갖고, 약 0.4%의 일시적 습윤 강도 수지, 약 0.25%의 건조 강도 수지, 약 0.3%의 제 1 화학적 연화제 혼합물 및 약 0.15%의 제 2 화학적 연화제 혼합물을 함유한다. 중요하게는, 결과로 생성된 한겹 티슈 페이퍼는 부드럽고, 흡수성이며, 우수한 린트 내성을 갖고, 화장실용 티슈로 사용하기에 적합하다.

Claims

(a) 제지 섬유;

(b) 0.01% 내지 3.0%의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물;

(c) 0.01% 내지 3.0%의 폴리실록산 화합물; 및

(d) 0.01% 내지 3.0%의 습윤 강도 결합제 및/또는 건조 강도 결합제, 바람직하게는 습윤 강도 결합제와 건조 강도 결합제 둘다를 포함함을 특징으로 하는 티슈 페이퍼 제품.
제 1 항에 있어서,

둘 이상의 겹을 포함하고, 바람직하게는 병렬 관계의 겹을 두개 포함하고, 상기 겹 각각은 둘 이상의 겹친 층, 즉 내층 및 상기 내층과 인접한 외층을 포함하고,

상기 겹이 상기 티슈내에서, 각 겹의 상기 외층이 다층 티슈의 노출된 한쪽 표면을 형성하고 상기 겹의 상기 각 내층이 티슈 페이퍼 웹의 안쪽으로 배치되도록 배향된 티슈 페이퍼 제품.
제 2 항에 있어서,

대부분의 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물 및 대부분의 폴리실록산 화합물이 상기 외층중 하나이상, 바람직하게는 상기 외층 둘다에 함유된 다층 티슈 페이퍼 제품.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

대부분의 결합제가 상기 내층중 하나이상에 함유된 다층 티슈 페이퍼 제품.
제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 개의 내층 각각이 평균 길이가 2.0mm 이상인 비교적 긴 제지 섬유를 포함하고, 상기 두 개의 외층 각각이 평균 길이가 0.2mm 내지 1.5mm인 비교적 짧은 제지 섬유를 포함하고, 상기 내층이 바람직하게는 연질목 섬유, 가장 바람직하게는 북부 연질목 크래프트 섬유를 포함하고, 상기 외층이 바람직하게는 경질목 섬유, 가장 바람직하게는 유칼립투스 섬유를 포함하는 다층 티슈 페이퍼 제품.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 습윤 강도 결합제가 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 및 이들의 혼합물로부터 선택되고 바람직하게는 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지인 영구적 습윤 강도 결합제, 또는 양이온성 디알데히드 전분계 수지, 디알데히드 전분 수지 및 이들의 혼합물로부터 선택되고 바람직하게는 양이온성 디알데히드 전분계 수지인 일시적 습윤 강도 결합제이고;

상기 건조 강도 결합제가 카복시메틸 셀룰로스 수지, 전분계 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 폴리비닐 알콜 수지 및 이들의 혼합물로부터 선택되고, 바람직하게는 카복시메틸 셀룰로스 수지인 티슈 페이퍼 제품.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물이 하기 화학식을 갖는 티슈 페이퍼 제품:

상기식에서, R¹은 각각 C₁₂-C₂₂하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 그룹 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 C₁₆-C₁₈알킬 또는 알케닐이고; R₂는 각각 C₁-C₆알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 벤질 그룹 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 메틸이고; R₃치환체는 각각 C₁₁-C₂₁하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 C₁₅-C₁₇알킬 또는 알케닐이고; Y는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O- 또는 -NH-C(O)- 또는 -C(O)-NH- 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O-이고; n은 1 내지 4이고; X^-는 적합한 음이온이고, 바람직하게는 클로라이드 또는 메틸설페이트이다.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물이 하기 화학식을 갖는 티슈 페이퍼 제품:

상기식에서, R₂는 각각 C₁-C₄알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 벤질 그룹 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 메틸이고; R₃는 각각 C₁₁-C₂₁하이드로카빌 그룹 또는 치환된 하이드로카빌 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 C₁₅-C₁₇알킬 또는 알케닐이고; Y는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O- 또는 -NH-C(O)- 또는 -C(O)-NH- 또는 그의 혼합이고, 바람직하게는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O-이고; X^-는 적합한 음이온이고, 바람직하게는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 폴리실록산이 아미노, 카복실, 하이드록실, 에테르, 폴리에테르, 알데히드, 케톤, 아미드, 에스테르 및 티올 그룹으로부터 선택되고 바람직하게는 아미노-작용성 그룹인 수소 결합 작용성 그룹을 갖는 폴리디메틸실록산이고, 25 내지 약 20,000,000 센티스토크의 점도를 가지며;

상기 수소 결합 작용성 그룹이 20 몰% 이하, 바람직하게는 10 몰% 이하, 가장 바람직하게는 1.0 내지 5 몰%의 몰치환도로 존재하는 티슈 페이퍼 제품.
제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물이 디-에스테르(터치(touch) 경화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 또는 메틸설페이트이고, 상기 폴리실록산 화합물이 아미노 작용성 폴리실록산 화합물이고, 상기 일시적 습윤 강도 결합제가 양이온성 전분 수지이고, 상기 건조 강도 결합제가 카복시메틸 셀룰로스 수지인 티슈 페이퍼 제품.