KR100244605B1

KR100244605B1 - 생분해가능한 식물성 오일계 화학적 연화 조성물을 함유하는 종이 제품

Info

Publication number: KR100244605B1
Application number: KR1019970701781A
Authority: KR
Inventors: 딘 반 판; 폴 데니스 트로칸
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 2000-02-15
Also published as: JP3810434B2; TW350889B; CA2198857C; DE69525632D1; JPH10506156A; CA2198857A1; ES2174941T3; HK1022004A1; KR970706436A; WO1996009436A1; CN1083919C; US5415737A; ZA953071B; BR9509017A; EP0782645A1; CN1217038A; DE69525632T2; MX9702166A; AU711583B2; AU2285895A

Abstract

종이 타월, 화장용 티슈 및 화장실용 티슈와 같은 부드러운 흡수성 종이 제품의 제조에 유용한 섬유성 셀룰로즈 물질이 개시되어 있다. 상기 종이 제품은 생분해가능한 식물성 오일계 에스테르-작용성 4급 암모늄 화학적 연화 화합물을 함유한다. 바람직한 식물성 오일계 에스테르-작용성 4급 암모늄 화학적 연화 화합물의 예로는 디에스테르 디올레일디메틸 암모늄 클로라이드(DEDODMAC)(즉, 디(옥타데크-z-9-에노일옥시에틸)디메틸암모늄 클로라이드) 및 디에스테르 디에루실디메틸 암모늄 클로라이드(DEDEDMAC)(즉, 디(도코스-z-13-에노일옥시에틸)디메틸암모늄 클로라이드)가 포함된다. 종이 제품의 특성상 필요조건에 따라, 식물성 오일의 지방산 아실기의 포화도가 조정될 수 있다. 불포화 식물성 오일계 아실기를 이용하는 이점을 최대화하기 위해 조절되어야 할 변수로는 지방산 아실기의 요오드가(IV); 및 지방산 아실기에서의 시스/트랜스 이성체 중량 비가 있다.

Description

생분해가능한 식물성 오일계 화학적 연화 조성물을 함유하는 종이 제품{PAPER PRODUCTS CONTAINING A BIODEGRADABLE VEGETABLE OIL BASED CHEMICAL SOFTENING COMPOSITION}

때때로 티슈 또는 종이 티슈 웹 또는 시이트로 불리는 종이 웹 또는 시이트는 현대 사회에서 광범위하게 사용되고 있다. 종이 타월, 냅킨, 화장용 티슈 및 화장실용 티슈와 같은 품목들이 상업상 주요 품목들이다. 이들 제품의 3가지 중요한 물리적 특성은 부드러움; 흡수성, 특히 수계에 대한 흡수성; 및 강도, 특히 습윤시 강도인 것으로 오랫동안 인지되어 왔다. 다른 특성에 악영향을 미치지 않고 상기 특성들 각각을 개선시키기 위해서 뿐 아니라 2 또는 3가지 특성들을 동시에 개선시키기 위해 연구 및 개발 노력이 계속되어 왔다.

부드러움은 남성/여성이 특정 제품을 움켜쥐거나 이를 남성/여성의 피부에 문지르거나 또는 이를 남성/여성의 손안에서 구길 때 소비자에 의해 감지되는 촉감이다. 이 촉감은 여러 물리적 성질의 조합이다. 부드러움과 관련된 가장 중요한 물리적 성질의 하나는 일반적으로 당해분야의 숙련인들에 의해 제품을 만드는 종이 웹의 강성인 것으로 간주된다. 강성은 또한 통상적으로 웹의 건조 인장 강도 및 웹을 구성하는 섬유의 강성에 따라 직접 영향을 받는 것으로 간주된다.

강도는 제품 및 그를 구성하는 웹의, 사용 조건하에서, 특히 습윤시 물리적 일체성을 유지하고 인열, 파열 및 세절(細切)에 견디는 능력이다.

흡수성은 제품 및 그를 구성하는 웹의, 다량의 액체, 특히 수용액 또는 분산액을 흡수하는 능력의 척도이다. 인간 소비자에 의해 인지되는 전체 흡수성은 일반적으로 일정 질량의 티슈 종이가 포화시 흡수할 액체의 총 량 뿐 아니라 상기 질량의 티슈 종이가 액체를 흡수하는 속도의 조합으로 간주한다.

종이 웹의 강도를 증대시키기 위해 습윤 강화 수지를 사용하는 것은 공지되어 있다. 예를 들어, 웨스트펠트(Westfelt)는 문헌 [Cellulose Chemistry and Technology, 13, 813-825(1979)]에서 많은 상기 습윤 강화 수지 물질을 기술하고 이들 물질의 화학을 고찰하였다. 미국 특허 제 3,755,220 호(프레이마크(Freimark) 등, 1973. 8. 28)에는 탈결합제로 알려진 특정 화학 첨가제가 제지 공정에서 시이트 제조시 일어나는 천연 섬유―섬유 결합에 간섭하는 것으로 언급되어 있다. 이러한 결합의 환원은 보다 부드럽거나 덜 거친 종이 시이트를 제공한다. 상기 특허는 또한 시이트의 습윤 강도 증대를 위한 습윤 강화 수지의 사용과 함께 습윤 강화 수지의 바람직하지 않은 영향을 상쇄시키기 위한 탈결합제의 사용을 교시하고 있다. 이러한 탈결합제는 건조 인장 강도를 감소시키나 일반적으로 습윤 인장 강도도 또한 감소시킨다.

미국 특허 제 3,821,068 호(쇼우(Shaw), 1974. 6. 28)는 또한 화학적 탈결합제를 사용하여 강성을 감소시켜 티슈 종이 웹의 부드러움을 증대시킬 수 있음을 교시하고 있다.

화학적 탈결합제는 미국 특허 제 3,554,862 호(허비(Hervey) 등, 1971. 1. 12)와 같은 다양한 참고 문헌에 개시되어 있다. 이들 물질로는 트리메틸코코암모늄 클로라이드, 트리메틸올레일암모늄 클로라이드, 디(수소화) 수지(獸脂) 디메틸 암모늄 클로라이드 및 트리메틸스테아릴 암모늄 클로라이드와 같은 4급 암모늄 염이 포함된다.

미국 특허 제 4,144,122 호(엠마뉴엘슨(Emanuelsson) 등, 1979. 3. 13)에는 웹을 연화시키기 위해 비스(알콕시(2-하이드록시)프로필렌) 4급 암모늄 클로라이드와 같은 4급 암모늄 착 화합물의 사용을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 또한 탈결합제에 의해 야기되는 흡수성의 감소를 극복하기 위해 지방산 알콜의 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 부가물과 같은 비이온성 계면활성제의 사용을 시도하였다.

미국 일리노이주 시카고 소재의 아막 캄파니(Armak Co.)의 사보 76-17(1977)에는 폴리옥시에틸렌 글리콜의 지방산 에스테르와 함께 디메틸 디(수소화) 수지 암모늄 클로라이드를 사용하여 티슈 종이 웹에 부드러움과 흡수성을 둘 다 제공할 수 있다고 개시되어 있다.

개선된 종이 웹에 관한 대표적인 연구 결과의 하나가 미국 특허 제 3,301,746 호(샌포드(Sanford) 등, 1967. 1. 31)에 기술되어 있다. 상기 특허에 기술된 방법에 의해 제조된 종이 웹의 우수한 질에도 불구하고, 그리고 상기 웹으로부터 제조된 제품의 상업적 성공에도 불구하고, 개선된 제품을 찾아내기 위한 연구 노력이 계속되고 있다.

예를 들면, 미국 특허 제 4,158,594 호(벡커(Becker) 등, 1979. 1. 19)에는 이들이 주장하는 방법이 강하고 부드러운 섬유성 시이트를 생성할 것이라고 기술되어 있다. 보다 구체적으로, 이들은 (화학적 탈결합제의 첨가에 의해 연화되었을 수도 있는) 티슈 종이 웹의 강도가, 가공시 웹의 한쪽 표면 및 크레이프 표면에 정교한 패턴의 배열로 부착된 결합 물질(예를 들면 아크릴 라텍스 고무 유화액, 수용성 수지 또는 탄성 결합 물질)에 의해 웹의 한쪽 표면을 크레이프 표면에 정교한 패턴의 배열로 부착시킨 후, 웹을 크레이프 표면으로부터 크레이프시켜 시이트 물질을 제조함으로써 증대될 수 있다고 교시하고 있다.

공지된 디알킬 디메틸 암모늄 염(예: 디수지 디메틸 암모늄 클로라이드, 디수지 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화) 수지 디메틸 암모늄 클로라이드 등)과 같은 통상적인 4급 암모늄 화합물이 효과적인 화학적 연화제이다. 이들 4급 암모늄 염의 모노- 및 디-에스테르 변형체들도 환경상 유익하며 섬유성 셀룰로즈 물질의 부드러움을 증대시키기 위한 화학적 연화제로서 효과적으로 작용하는 것으로 입증되었다. 하지만 불행히도, 이들 4급 암모늄 화합물은 악취가 문제될 수 있으며 또한 분산하기가 곤란할 수 있다. 본 출원인은 4급 암모늄 염의 식물성 오일계의 모노- 및 디-에스테르도 섬유성 셀룰로즈 물질의 부드러움을 증대시키기 위한 화학적 연화제로서 효과적으로 작용함을 발견하였다. 식물성 오일계의 모노- 및 디-에스테르 4급 연화제를 사용하여 제조된 티슈 종이는 동물성계의 모노- 및 디-에스테르 4급 연화제를 제조된 티슈에 비해 향도 개선시키면서, 우수한 부드러움 및 흡수성을 나타내었다. 또한, 식물성 오일계의 모노- 및 디-에스테르 4급 연화제의 우수한 유동성(낮은 융점)으로 인해 희석을 하지 않거나 최소한으로 희석하여 우수한 분산을 달성할 수 있다.

본 발명의 목적은 부드러운 흡수성 화장실용 티슈 종이 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 부드러운 흡수성 화장용 티슈 종이 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 부드러운 흡수성 타월 종이 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부드러운 흡수성 티슈(즉, 화장용 및/또는 화장실용 티슈) 및 종이 타월 제품의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적 및 기타 목적은 하기 개시내용으로부터 쉽게 명백해질 본 발명을 이용하여 달성된다.

본 발명은 티슈 종이 웹에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 종이 타월, 냅킨, 화장용 티슈 및 화장실용 티슈 제품에 사용할 수 있는 부드러운 흡수성 티슈 종이 웹에 관한 것이다.

발명의 요약

본 발명은 부드러운 흡수성 종이 제품을 제공한다.

간략하게, 상기 부드러운 종이 제품은

(a) 셀룰로즈 제지용 섬유; 및

(b) 상기 셀룰로즈 제지용 섬유의 약 0.005 내지 약 5.0 중량%의 하기 화학식 1의 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 연화 화합물을 포함한다:

(R)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R²]_mX^-

상기 식에서,

Y는 각각 -O-(O)C- 또는 -C(O)-O-이고,

m은 1 내지 3이며,

n은 1 내지 4이고,

R은 각각 C₁-C₆알킬기, 하이드록시알킬기, 하이드로카빌기, 치환된 하이드로카빌기, 벤질기 또는 이들의 혼합물이며,

R²는 각각 C₁₁-C₂₃하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 치환체이고,

X^-는 임의의 연화제-상용가능한 음이온이며, 단,

상기 연화 화합물의 R²부분은 약 5보다 크고 약 100보다 작은 요오드가를 갖는 C₁₂-C₂₄지방산 아실기로부터 유도된 것이다.

바람직하게는, 상기 지방산 아실기의 대부분은 식물성 오일 공급원으로부터 유도된 것이다.

바람직하게는, 상기 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 섬유성 셀룰로즈 물질에 첨가되기 전에 약 0.01 내지 약 25.0 중량%의 농도로 액상 담체로 희석된다. 바람직하게는, 상기 액상 담체의 온도는 약 30 내지 약 60 ℃의 범위이고, pH는 약 4 미만이다. 바람직하게는, 섬유성 셀룰로즈에 첨가된 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 20 % 이상이 보유된다.

본 발명에 사용하기에 적합한 바람직한 4급 에스테르-아민 화합물의 예로는 하기 화학식 2 및 3의 화합물이 포함된다:

이들 화합물은 디에스테르 디올레일디메틸 암모늄 클로라이드(DEDODMAC)(즉, 디(옥타데크-z-9-에노일옥시에틸)디메틸암모늄 클로라이드) 및 디에스테르 디에루실디메틸 암모늄 클로라이드(DEDEDMAC)(즉, 디(도코스-z-13-에노일옥시에틸)디메틸암모늄 클로라이드) 각각의 모노- 및 디-에스테르 변형체로 간주될 수 있다. 올레일 및 에루실 지방산 아실기는 천연 식물성 오일(예: 올리브 오일, 평지씨 오일 등)로부터 유도되기 때문에 소량의 다른 지방산 아실기도 또한 존재할 수 있음을 숙지해야 한다. 천연 식물성 오일의 다양한 조성을 고찰하려면 본원에 참고로 인용된 문헌 [Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3rd Ed., John Wiley and Sons, New York(1964)]을 참조한다. 제품의 특성상 필요조건에 따라 식물성 오일의 지방산 아실기의 포화 수준이 조정될 수 있다.

간략하게, 본 발명의 티슈 웹의 제조 방법은 전술한 성분들로부터 제지 공급물의 제조 단계, 포드리니어 와이어(Fourdrinier wire)와 같은 천공 표면 상으로 제지 공급물의 침착 단계 및 침착된 공급물로부터 물의 제거 단계를 포함한다.

본원에서 보든 퍼센트, 비 및 비율은 달리 언급하지 않는 한 중량 기준이다.

본 명세서는 본 발명에 관한 주제를 특별히 지적하고 명백히 청구하는 청구의 범위로 끝나지만, 본 발명은 하기 상세한 설명 및 첨부한 실시예로부터 더 잘 이해될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같은 용어 티슈 종이 웹, 종이 웹, 웹, 종이 시이트 및 종이 제품은 모두 수성 제지용 공급물을 제조하는 단계, 상기 공급물을 포드리니어 와이어와 같은 천공 표면에 침착시키는 단계 및 압착하거나 압착하지 않고 중력 또는 진공-조력 배수 및 증발에 의해 상기 공급물로부터 물을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 종이의 시이트를 말한다.

본원에 사용된 바와 같은 수성 제지용 공급물이란 하기에 기술하는 제지용 섬유 및 화학물질들의 수성 슬러리를 말한다.

본 발명의 방법의 제 1 단계는 수성 제지용 공급물을 제조하는 것이다. 상기 공급물은 제지용 섬유(이하에서는 때때로 목재 펄프로 지칭된다) 및 하나 이상의 식물성 오일계 4급 에스테르-아민 화합물(이들 성분은 모두 하기에 기술한다)을 포함한다.

모든 종류의 목재 펄프는 통상적으로 본 발명에 사용된 제지용 섬유를 포함할 것으로 보인다. 그러나, 다른 셀룰로즈 섬유 펄프, 예를 들면 면 라이너, 버개스(bagasse), 레이온 등을 사용할 수 있으며, 어떤 것도 가능하다. 본 발명에 유용한 목재 펄프로는 크라프트(Kraft), 설파이트 및 설페이트 펄프와 같은 화학적 펄프 뿐 아니라, 예를 들면 연마 목재, 열기계적(thermomechanical) 펄프 및 화학적으로 개질된 열기계적 펄프(CTMP)를 포함한 기계적 펄프도 포함된다. 낙엽수 및 침엽수 유래 펄프를 모두 사용할 수 있다. 상기 종목 중 임의 성분 또는 상기 종목 모두 뿐 아니라 원래의 제지공정을 촉진하기 위해 사용되는 충진제 및 접착제와 같은 기타 비-섬유성 물질도 함유할 수 있는 재생 종이로부터 유래된 섬유도 본 발명에 적용가능하다. 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 제지용 섬유는 북부 지방의 침엽수 유래 크라프트 펄프를 포함한다.

(A) 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물

본 발명은 필수 성분으로서 건조 섬유 기준으로 약 0.005 내지 약 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.03 내지 약 0.5 중량%의 하기 화학식 1의 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 함유한다:

화학식 1

(R)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R²]_mX^-

상기 식에서,

Y는 각각 -O-(O)C- 또는 -C(O)-O-이고,

m은 1 내지 3, 바람직하게는 2이며,

n은 1 내지 4, 바람직하게는 2이고,

R은 각각 단쇄 C₁-C₆, 바람직하게는 C₁-C₃알킬기(예: 메틸(가장 바람직함), 에틸, 프로필 등), 하이드록시알킬기, 하이드로카빌기, 치환된 하이드로카빌기, 벤질기 또는 이들의 혼합물이며,

R²는 각각 적어도 부분 포화된[약 5보다 크고 약 100보다 작은 IV(요오드가), 바람직하게는 약 10 내지 약 85의 IV] 장쇄 C₁₁-C₂₃하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 치환체 및 상대 이온이며,

X^-는 임의의 연화제-상용가능한 음이온, 예를 들면 아세테이트, 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트, 포르메이트, 설페이트, 니트레이트 등이다.

바람직하게는, R²의 대부분은 90 % 이상의 C₁₈-C₂₄의 쇄 길이를 갖는 지방산 아실기를 포함한다. 보다 바람직하게는, R²의 대부분은 90 % 이상의 C₁₈, C₂₂및 이들의 혼합물을 함유하는 지방산 아실기로 이루어진 군에서 선택된다.

완전히 포화된 아실기로 제조된 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 신속히 생분해되는 탁월한 연화제이다. 그러나, 식물성 오일 공급원으로부터 유도된 적어도 부분 포화된 아실기(즉, 약 5보다 크고 약 100보다 작은 IV, 바람직하게는 약 85 미만, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 85의 IV)으로 제조된 화합물은 많은 이점(예를 들면 우수한 유동성)을 가지며, 특정 조건에 처했을 때 소비자가 매우 선호하는 제품인 것으로 나타났다.

불포화 아실기를 사용하는 이점을 얻기 위해 조정되어야 하는 변수로는 지방산 아실기의 요오드가(IV); 지방산 아실기에서의 시스/트랜스 이성체 중량비가 포함된다. 이하에서 IV에 대한 언급은 지방산 아실기의 IV(요오드가)를 말하는 것이며 생성된 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 요오드가를 말하는 것이 아니다.

바람직하게는, 이들 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 약 5 내지 약 25, 바람직하게는 약 10 내지 약 25, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 20의 요오드가를 갖는 지방산 아실기로부터 제조된 것이며, 약 30/70 이상, 바람직하게는 약 50/50 이상, 보다 바람직하게는 약 70/30 이상의 시스/트랜스 이성체 중량비가 저온에서 저장 안정성을 갖는다. 상기 시스/트랜스 이성체 중량비는 상기 IV 범위에서 최적 농축도를 제공한다. 약 25를 초과하는 IV 범위에서는, 고농도를 필요로 하지 않는 한 시스 대 트랜스 이성체 비는 덜 중요하다. IV와 농축도 사이의 관계는 하기에 기술한다.

일반적으로, 다중불포화를 감소시키고 IV를 저하시켜 양호한 색상을 얻기위해 지방산을 수소화시키는 것은 분자내에 높은 수준의 트랜스 구조를 유발한다. 그러므로, 낮은 IV를 갖는 지방산 아실기로부터 유도된 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 완전히 수소화된 지방산을 접촉 수소화된 지방산과 약 5 내지 약 25의 IV를 제공하는 비로 혼합하여 제조할 수 있다. 접촉 경화된 지방산의 다중불포화기 함량은 약 30 % 미만, 바람직하게는 약 10 % 미만, 보다 바람직하게는 약 5 % 미만이어야 한다. 본원에 사용되는 바와 같은 다중불포화도(%)는 100개의 기 당 다중불포화된 지방산(또는 지방산 아실)기의 수를 말한다. 접촉 경화시, 시스/트랜스 이성체 중량비는 최적 혼합, 특정 촉매의 사용, 높은 H₂이용도 제공 등과 같이 당해분야에 공지된 방법에 의해 조절한다.

용융 저장시 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 우수한 가수분해 안정성, 원료 물질중의 수분 함량은 조절되어야 하며 바람직하게는 약 1 % 미만, 보다 바람직하게는 약 0.5 % 미만의 수분으로 최소화되어야 하는 것으로 또한 밝혀졌다. 저장 온도는 가능한 한 낮게 유지해야 하며 이상적으로는 약 120 내지 약 150。F의 범위에서 유체 물질을 유지해야 한다. 안정성 및 유동성에 대한 최적 저장 온도는 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 제조하기 위해 사용된 지방산의 특정 IV 및 선택된 용매의 농도/유형에 따라 달라진다. 제조 공정에서 물질의 정상적인 운반/저장/취급시 눈에 띄게 분해되지 않는 상업적으로 실행가능한 원료 물질을 제공하기 위해 우수한 용융 저장 안정성을 제공하는 것이 중요하다.

생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 합성

본 발명에서 사용되는 바람직한 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 합성은 하기의 2-단계 공정으로 달성될 수 있다:

단계 A. 아민의 합성

RC(O) = 올레산 또는 에루크산으로부터 유도된 것임

아민

N-메틸디에탄올아민(440.9 g, 3.69 몰) 및 트리에틸아민(561.2 g, 5.54 몰)을 부가 깔대기, 온도계, 기계적 교반기, 응축기 및 아르곤 스위프(sweep)가 장착된 22 ℓ 3구 플라스크 중의 CH₂Cl₂(12 ℓ)에 용해시킨다. 식물성 오일계 지방산 클로라이드(2.13 ㎏, 7.39 몰)를 2 ℓ의 CH₂Cl₂에 용해시켜 상기 아민 용액에 서서히 가한다. 이어서 아민 용액을 35 ℃로 가열하여 지방산 클로라이드를 첨가된 상태대로 용액상으로 유지시킨다. 산 클로라이드의 첨가는 반응 온도를 환류 온도(40 ℃)로 증가시킨다. 산 클로라이드의 첨가는 환류를 유지할 만큼 충분히 서서히 진행하여야 하나 응축기 상부로 메틸렌 클로라이드가 손실될 만큼 빨라서도 안된다. 상기 첨가는 1.5 시간에 걸쳐 일어나야 한다. 상기 용액을 3 시간 동안 더 가열 환류시킨다. 열을 제거하고 반응물을 2 시간 동안 교반하여 실온으로 냉각시킨다. CHCl₃(12 ℓ)를 가한다. 상기 용액을 1 gal의 포화 NaCl 및 1 gal의 포화 Ca(OH)₂로 세척한다. 유기 층을 실온에서 밤새 정치시킨다. 이어서 유기 층을 50 % K₂CO₃(2 gal 씩)로 3 회 추출한다. 이어서 포화 NaCl 세척수(2 gal 씩)로 2 회 세척한다. 상기 추출 과정중에 형성되는 임의의 유화액은 CHCl₃및/또는 포화 염을 가하고 스팀욕 상에서 가열하여 해리시킨다. 이어서 유기 층을 MgSO₄를 이용하여 건조시키고 여과한 후 농축한다. 수율은 올레일 또는 에루실 전구체 아민 에스테르-작용기 2.266 ㎏이다. TLC 실리카(75 % Et₂O/25 % 헥산): Rf 0.69에서 1회 스폿팅.

단계 B. 4급화

CH₃CN

아민 에스테르-작용기 + CH₃Cl → (CH)₂N⁺(CH₂CH₂O(O)CR)₂Cl^-

올레일/에루실 전구체 아민(2.166 ㎏, 3.47 몰)을 CH₃CN(1 gal)과 함께 스팀욕 상에서 유체가 될 때까지 가열한다. 이어서, 혼합물을 CH₃CN(4 gal)을 함유하는 10 gal의 유리-윤곽선의 교반되는 파우들러(Pfaudler) 반응기에 붓는다. CH₃Cl(25 lb, 액상)을 튜브를 통해 첨가하고 반응물을 80 ℃로 6 시간 동안 가열한다. CH₃CN/아민 용액을 반응기로부터 꺼내고 여과한 후 고체를 실온에서 주말에 걸쳐 건조시킨다. 여액을 회전 증발시키고, 밤새 공기 건조시킨 후 나머지 고체와 합한다. 수율: 2.125 ㎏의 백색 분말.

생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 또한 하기 반응식 3과 같은 다른 공정에 의해 합성될 수 있다:

0.6 몰의 디에탄올 메틸 아민을 환류 응축기, 아르곤(또는 질소) 유입부 및 2 개의 부가 깔대기가 장착된 3 ℓ, 3구 플라스크에 넣는다. 한쪽 부가 깔대기에 0.4 몰의 트리에틸아민을 넣고, 2번째 부가 깔대기에는 메틸렌 클로라이드와의 1:1 용액 중의 에루실 클로라이드 1.2 몰을 넣는다. 메틸렌 클로라이드(750 ㎖)를 아민을 함유하는 반응 플라스크에 가하고 35 ℃(수욕)로 가열한다. 트리에틸아민을 적가하고, 온도를 교반하에 30 분간 40 - 45 ℃로 상승시킨다. 에루실 클로라이드/메틸렌 클로라이드 용액을 적가하고 불활성 대기하에 40 - 45 ℃에서 밤새(12 - 16 시간) 가열한다.

반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 클로로포름(1500 ㎖)으로 희석한다. 생성물의 클로로포름 용액을 분별 깔대기(4 ℓ)에 넣고 포화 NaCl, 묽은 Ca(OH)₂, 50 % K₂CO₃(3 회)(50 % K₂CO₃층은 클로로포름 층의 아래에 있다) 및 마지막으로 포화 NaCl로 세척한다. 유기 층을 모아서 MgSO₄상에서 건조시키고 여과한 후, 용매를 회전 증발을 통해 제거한다. 고 진공(0.25 mmHg)하에서 최종 건조를 행한다.

단계 B. 4급화

CH₃Cl

CH₃-N-[CH₂CH₂OC(O)C₂₁H₄₁]₂→ (CH₃)₂-N⁺-[CH₂CH₂OC(O)C₂₁H₄₁]₂Cl^-

단계 A에서 얻은 메틸 디에탄올 에루시에이트 아민 0.5 몰을 200 - 300 ㎖의 아세토니트릴(무수)과 함께 오토클레이브 슬리브에 넣는다. 이어서 샘플을 오토클레이브에 넣고 N₂(16275 mmHg/21.4 ATM)로 3회 및 CH₃Cl로 1회 퍼지시킨다. 반응물을 CH₃Cl 중에서 3604 mmHg/4.7 ATM의 압력하에 24 시간 동안 80 ℃로 가열한다. 이어서 오토클레이브 슬리브를 반응 혼합물로부터 제거한다. 샘플을 클로로포름에 용해시키고 용매를 회전 증발에 의해 제거한 후 고 진공(0.25 mmHg)하에 건조한다.

바람직한 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 상업적으로 제조할 수 있는 또 다른 방법은 지방산(예: 올레산, 에루크산 등)과 메틸 디에탄올아민과의 반응이다. 공지된 반응법을 사용하여 아민 에스테르-작용성 전구체를 제조한다. 이어서 전술한 바와 같이 메틸 클로라이드와 반응시켜 에스테르-작용성 4급 화합물을 제조한다.

에스테르-작용성 4급 암모늄 연화 화합물의 제조를 위한 상기 반응 공정은 일반적으로 당해분야에 공지되어 있다. 상기에 개략한 IV, 시스/트랜스 비 및 불포화도(%)를 달성하기 위해서는 통상적으로 상기 방법들에 추가의 변형이 행해져야 한다.

생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 합성하기 위한 지방산 공급원으로서 여러 유형의 식물성 오일(예: 올리브, 평지씨, 홍화, 해바라기, 대두, 메도우 포움(meadow foam) 등)을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 올리브 오일, 메도우 포움, 올레산 고함유 홍화 및/또는 에루크산 고함유 평지씨 오일을 사용하여 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 합성한다. 가장 바람직하게는, 평지씨 오일로부터 유도된 에루크산을 사용하여 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물을 합성한다. 지방산 아실기는 천연 식물성 오일(예: 올리브 오일, 평지씨 오일 등)로부터 유도되기 때문에 소량의 다른 지방산 아실기가 또한 존재할 수도 있음을 주지해야 한다. 천연 식물성 오일의 다양한 조성에 대해 고찰하려면 본원에 참고로 인용된 문헌 [Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3rd Ed., John Wiley and Sons, New York(1964)]을 참조한다.

중요하게, 본 발명의 식물성 오일계 에스테르 작용성 4급 암모늄 화합물은 습윤제와 같은 분산 보조제를 사용하지 않고 분산될 수 있음을 발견하였다. 이론에 얽매이지 않고, 이들의 탁월한 분산성은 식물성 오일의 우수한 유동성(낮은 융점)에 기인하는 것으로 생각된다. 이러한 사실은 비교적 높은 융점으로 인해 분산 보조제를 필요로 하는 종래의 동물성 지방계(예: 수지) 4급 암모늄 화합물과 대조된다. 식물성 오일은 또한 개선된 산화 안정성 및 가수분해 안정성을 제공한다. 또한, 생분해가능한 식물성 오일계 연화제를 사용하여 제조된 티슈 종이는 동물성계 연화제를 사용하여 제조된 티슈 종이에 비해 개선된 향과 함께 우수한 부드러움 및 흡수성을 나타낸다.

본 발명은 일반적으로 펠트-압착된 티슈 종이; 전술한 샌포드-시슨의 미국 특허에 예시된 바와 같은 패턴 치밀화된 티슈 종이 및 그 결과물; 및 미국 특허 제 3,812,000 호(샐부치 2세(Salvucci, Jr.), 1974. 5. 21)에 예시된 바와 같은 고 벌크, 비압착 티슈 종이를 포함한(이들 만으로 한정되는 것은 아니다) 티슈 종이에 적용가능하다. 상기 티슈 종이는 균질하거나 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 그로부터 제조된 티슈 종이 제품은 단일 겹 또는 다중 겹의 구조를 가질 수 있다. 적층 종이 웹으로부터 제조된 티슈 구조물은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,994,771 호(모간 2세(Morgan, Jr.) 등, 1976. 11. 30)에 기술되어 있다. 일반적으로, 습식 적층 복합체의, 부드럽고 벌키한 흡수성 종이 구조물은 바람직하게는 상이한 유형의 섬유로 이루어진 공급물의 2개 이상의 층으로부터 제조된다. 상기 층들은 바람직하게는 별도의 묽은 섬유 슬러리 스트림을 하나 이상의 순환 천공 스크린 상에 침착시켜 제조되는데, 상기 섬유는 전형적으로 티슈 종이 제조에 사용되는 바와 같은 비교적 긴 침엽수 및 비교적 짧은 단단한 목재 섬유이다. 상기 층은 연속적으로 포개져 적층 복합체 웹을 이룬다. 적층 웹은 계속하여 유체를 강제로 웹에 적용함으로써 개방된 메쉬의 건조/인쇄 직물의 표면에 정합된 후 저밀도 제지 공정의 일부로서 상기 직물상에서 열적으로 예비건조된다. 적층 웹은 섬유 유형에 대해 층화될 수 있거나 또는 각 층의 섬유 함량은 필수적으로 동일할 수 있다. 티슈 종이는 바람직하게는 10 내지 약 65 g/m²의 기본 중량 및 약 0.60 g/cc 이하의 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 기본 중량은 약 35 g/m²이하이고, 밀도는 약 0.30 g/cc 이하이다. 가장 바람직하게는, 밀도는 0.04 내지 약 0.20 g/cc이다.

통상적으로 압착된 티슈 종이 및 상기 종이의 제조방법은 당해분야에 공지되어 있다. 상기 종이는 전형적으로 제지용 공급물을 천공 성형 와이어 상에 침착시켜 제조된다. 상기 성형 와이어는 종종 당해분야에서 포드리니어 와이어로 불리운다. 일단 공급물이 성형 와이어 상에 침착되면 이것은 웹으로 불리운다. 웹은 그를 압착하고 승온에서 건조시킴으로써 탈수된다. 기술한 공정에 따라 웹을 제조하기 위한 특정 기법 및 전형적인 장치는 당해분야에 숙련된 자에게 공지되어 있다. 전형적인 방법에서는, 점조도가 낮은 펄프 공급물을 가압 헤드 박스에 제공한다. 상기 헤드 박스는 펄프 공급물의 얇은 침착물을 습윤 웹을 성형하기 위해 포드리니어 와이어 상으로 운반하기 위한 개구부를 갖는다. 이어서 웹은 전형적으로 진공 탈수에 의해 약 7 내지 약 25 %(총 웹 중량 기준)의 섬유 점조도로 탈수된 후, 웹을 마주보는 기계적 수단, 예를 들면 원통형 롤에 의해 발생된 압력에 적용시키는 압착 공정에 의해 더 건조된다.

탈수된 웹은 이어서 당해분야에 얀키(Yankee) 건조기로 알려져 있는 스트림 드럼 장치에 의해 더 압착되고 건조된다. 압력은 얀키 건조기에서 웹을 압착하는 마주보는 원통형 드럼과 같은 기계적 수단에 의해 발생될 수 있다. 얀키 건조기 표면에 대해 압착될 때 웹에 진공을 또한 적용할 수 있다. 다중 얀키 건조기 드럼을 사용하여 드럼 사이에 추가의 압착이 임의로 일어나게 할 수 있다. 형성된 티슈 종이 구조물은 이하에서 통상적인 압착된 티슈 종이 구조물로 지칭한다. 상기 시이트는 압착되는 것으로 간주하는데, 그 이유는 웹이 섬유가 습윤된 후 압착 상태에서 건조(및 임의로 크레이프)되는 동안 실질적인 전체 기계적 압착력을 받기 때문이다.

패턴 치밀화된 티슈 종이는 비교적 낮은 섬유 밀도를 갖는 비교적 고 벌크 장(field)과 비교적 높은 섬유 밀도를 갖는 치밀화된 대역의 배열을 갖는 것을 특징으로 한다. 고 벌크 영역은 선택적으로 쿠션(pillow) 영역의 장을 특징으로 한다. 치밀화된 대역은 또는 너클(knuckle) 영역으로도 불리운다. 치밀화 대역은 고 벌크 장 내에서 불연속적으로 이격되어 있거나 또는 고 벌크 장 내에서 완전히 또는 부분적으로 상호연결되어 있을 수 있다. 패턴 치밀화된 티슈 웹의 바람직한 제조방법은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,301,746 호(샌포드 및 시슨, 1967. 1. 31), 미국 특허 제 3,974,025 호(피터 지. 에이어스(Peter G. Ayers), 1976. 8. 10), 미국 특허 제 4,191,609 호(폴 디. 트로칸(Paul D. Trokhan), 1980. 3. 4) 및 미국 특허 제 4,637,859 호(폴 디. 트로칸, 1987. 1. 20)에 개시되어 있다.

일반적으로, 패턴 치밀화된 웹은 포드리니어 와이어와 같은 천공 성형 와이어 상에 제지용 공급물을 침착시켜 습윤 웹을 형성한 후 지지체의 배열에 대해 웹을 나란히 위치시켜 제조하는 것이 바람직하다. 상기 웹은 지지체 배열에 대향하여 압착되어 지지체 배열과 습윤 웹 사이의 접촉 지점에 기하학적으로 상응하는 위치에서 웹에 치밀화 대역을 생성한다. 상기 공정중에 압착되지 않은 웹의 나머지 부분은 고 벌크 장으로 불리운다. 상기 고 벌크 장은, 예를 들면 진공 유형 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 유체 압력을 적용하거나, 또는 웹을 지지체 배열에 대해 기계적으로 압착시켜 더 치밀화할 수 있다. 상기 웹은 탈수되고, 고 벌크 장의 압착이 실질적으로 방지되는 방식으로 임의로 예비건조된다. 이 과정은 예를 들면 진공 유형 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 유체 압력을 적용하거나, 또는 웹을 고 벌크 장이 압착되지 않는 지지체 배열에 대해 기계적으로 압착시켜 수행되는 것이 바람직하다. 탈수, 임의의 예비 건조 작업 및 치밀화 대역의 형성은 통합되거나 또는 부분적으로 통합되어 수행되는 공정 단계의 총 수를 감소시킬 수 있다. 치밀화 대역의 형성, 탈수 및 임의의 예비건조에 이어서, 웹을 바람직하게는 기계적 압착이 없을 때까지 완전히 건조시킨다. 바람직하게는, 티슈 종이 표면의 약 8 내지 약 55 %는 고 벌크 장 밀도의 적어도 125 %의 상대 밀도를 갖는 치밀화 너클 영역을 포함한다.

지지체 배열은 압력 적용시 치밀화 대역의 형성을 촉진하는 지지체 배열로서 작용하는 너클의 패턴화된 치환을 갖는 인쇄 담체 직물인 것이 바람직하다. 너클의 패턴은 앞에서 언급한 지지체의 배열을 구성한다. 인쇄 담체 직물은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,301,746 호(샌포드 및 시슨, 1967. 1. 31), 미국 특허 제 3,821,068 호(샐부치 2세 등, 1974. 5. 21), 미국 특허 제 3,974,025 호(에이어스, 1976. 8. 10), 미국 특허 3,573,164 호(프리드버그(Friedberg) 등, 1971. 3. 30), 미국 특허 제 3,473,576 호(암뉴스(Amneus), 1969. 10. 21), 미국 특허 제 4,239,065 호(트로칸, 1980. 12. 16) 및 미국 특허 제 4,528,239 호(트로칸, 1985. 7. 9)에 개시되어 있다.

바람직하게, 공급물은 먼저 포드리니어 와이어와 같은 천공 성형 담체 상에서 습윤 웹으로 성형된다. 웹은 탈수되어 인쇄 직물로 이송된다. 또는 공급물은 처음에 인쇄 직물로 작용하는 천공 지지 담체 상에 침착될 수도 있다. 습윤 웹은 일단 성형되면 탈수되고, 바람직하게는 약 40 내지 약 80 %의 선택된 섬유 점조도로 열적으로 예비 가열건조된다. 탈수는 흡입 박스 또는 다른 진공 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 수행될 수 있다. 인쇄 직물의 너클 인쇄는 웹을 완전히 건조시키기 전에 전술한 바와 같이 웹에 각인된다. 상기 공정을 수행하는 한가지 방법은 기계적 압력의 적용에 의한 것이다. 이것은 예를 들면 인쇄 직물을 얀키 건조기와 같은 건조 드럼 표면에 대해 지지하는 닙롤을 압착함으로써 수행될 수 있는데, 여기서 웹은 닙롤과 건조 드럼 사이에 위치한다. 또한, 바람직하게는 웹은 완전히 건조되기 전에 흡입 박스와 같은 진공 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 유체 압력을 적용함으로써 인쇄 직물에 대해 성형된다. 유체 압력을 적용하여 초기 탈수시 별도의 연속적인 공정 단계로, 또는 이의 혼합 단계로 치밀화 대역의 각인을 유도할 수 있다.

비압착된 비패턴-치밀화된 티슈 종이 구조물은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,812,000 호(샐부치 2세 등, 1974. 5. 21) 및 미국 특허 제 4,208,459 호(헨리 이. 벡커(Henry E. Becker) 등, 1980. 6. 17)에 기술되어 있다. 일반적으로, 비압착된 비패턴 치밀화 티슈 종이 구조물은 제지용 공급물을 포드리니어 와이어와 같은 천공 성형 와이어 상에 침착시켜 습윤 웹을 제조하고, 웹을 탈수시킨 다음 웹이 적어도 80 %의 섬유 점조도를 가질 때까지 기계적 압착 없이 추가의 물을 제거한 후 웹을 크레이프시켜 제조된다. 물은 진공 탈수 및 열 건조에 의해 웹으로부터 제거된다. 생성된 구조물은 비교적 압착되지 않은 섬유로 된 부드러우나 약한 고 벌크 시이트이다. 크레이프 전에 결합 물질을 웹의 일부에 적용하는 것이 바람직하다.

압착된 비패턴-치밀화된 티슈 구조물은 보편적으로 당해분야에서 통상적인 티슈 구조물로 알려져 있다. 일반적으로, 압착된 비패턴-치밀화된 티슈 종이 구조물은 제지용 공급물을 포드리니어 와이어와 같은 천공 와이어 상에 침착시켜 습윤 웹을 제조하고, 웹을 탈수시킨 다음 웹이 25 - 50 %의 점조도를 가질 때까지 균일한 기계적 압착하에 추가의 물을 제거한 후 웹을 얀키 건조기와 같은 열 건조기로 이동시키고 웹을 크레이프시켜 제조된다. 무엇보다, 물은 진공, 기계적 압착 및 열 수단에 의해 웹으로부터 제거된다. 생성된 구조물은 강하고, 일반적으로 단일 밀도를 가지나, 벌크, 흡수성 및 부드러움에 있어 매우 낮다.

본 발명의 티슈 종이 웹은 부드러운 흡수성 티슈 종이가 필요한 용도라면 어디에도 사용할 수 있다. 본 발명의 티슈 종이 웹의 특히 유리한 용도는 종이 타월, 화장실용 티슈 및 화장용 티슈 제품이다. 예를 들면, 본 발명의 2개의 티슈 종이 웹에 요철을 형성시키고 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,414,459 호(웰스(Wells), 1968. 12. 3)에 교시된 바와 같이 서로 면과 면이 맞닿게 하여 접착적으로 부착시켜 2-겹 종이 타월을 제조할 수 있다.

분석 및 시험 절차

본 발명에 사용되거나 또는 티슈 종이 웹 상에 보유된 생분해가능한 처리 화학물질의 양의 분석은 응용가능한 분야에서 허용되는 임의의 방법에 의해 수행될 수 있다.

A. 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물에 대한 정량 분석

예를 들면, 티슈 종이에 함유된 디에스테르 디올레일디메틸 암모늄 클로라이드(DEDODMAC), 디에스테르 디에루실디메틸 암모늄 클로라이드(DEDEDMAC)와 같은 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 함량은 유기 용매로 DEDODMAC/ DEDEDMAC를 용매 추출한 후 표시자로서 디미듐 브로마이드를 사용하여 음이온/양이온 적정에 의해 결정할 수 있다. 이들 방법은 예시적인 것이며 티슈 종이에 보유된 특정 성분들의 함량을 결정하는데 유용할 수 있는 다른 방법들을 배제한다는 것이 아니다.

B. 친수성(흡수성)

티슈 종이의 친수성은 일반적으로 티슈 종이가 물로 습윤되는 경향을 말한다. 티슈 종이의 친수성은 건조 티슈 종이가 물로 완전히 습윤되는데 필요한 시간을 측정함으로써 다소 정량화될 수 있다. 상기 시간을 ＆quot;습윤 시간＆quot;이라 칭한다. 습윤 시간에 대한 일정하고 반복적인 시험을 제공하기 위해, 습윤 시간 측정에 하기 절차를 이용할 수 있다: 첫째로, 조절된 샘플의 단위 시이트(종이 샘플을 시험하기 위한 환경 조건은 TAPPI 방법 T 402에 명시된 바와 같이 23+1 ℃ 및 50+2 % 상대습도이다)로, 약 4-3/8 인치 x 4-3/4 인치(약 11.1 ㎝ x 12 ㎝)의 티슈 종이 구조물을 제공하고; 둘째로, 상기 시이트를 4개의 나란히 놓인 쿼터로 접은 다음 직경 약 0.75 인치(약 1.9 ㎝) 내지 약 1 인치(약 2.5 ㎝)의 공 모양으로 구겨 뭉치고; 셋째로, 공 모양의 시이트를 23±1 ℃에서 증류수 표면위에 놓고 타이머를 동시에 작동시키고; 넷째로, 공 모양의 시이트가 완전히 습윤되면 타이머를 정지시키고 판독한다. 완전한 습윤은 육안으로 관찰한다.

본 발명의 티슈 종이의 친수성은 물론 제조 직후에 측정될 수 있다. 그러나, 티슈 종이를 제조한 후 처음 2 주일 동안: 즉, 종이가 제조된 후 2 주일 동안 숙성된 후에 친수성이 실질적으로 증가할 수 있다. 그러므로, 습윤 시간은 상기 2 주 기간의 끝무렵에 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 실온에서 2 주의 숙성 기간의 끝무렵에 측정된 습윤 시간을 ＆quot;2주 습윤 시간＆quot;이라 칭한다.

C. 밀도

본원에 사용된 바와 같은 티슈 종이의 밀도는 적절한 단위 전환이 이루어진, 캘리퍼에 의해 나뉘어진 종이의 기본 중량으로 계산된 평균 밀도이다. 본원에 사용된 바와 같은 티슈 종이의 캘리퍼란 95 g/in²(15.5 g/㎝²)의 압착 하중을 받았을 때 종이의 두께이다.

선택 성분

제지 공정에 통상적으로 사용되는 다른 화학물질을 이들이 연화, 섬유성 물질의 흡수성 및 본 발명의 생분해가능한 에스테르 작용성 4급 암모늄 연화 화합물의 부드러움 증대 작용에 삼각하고 불리한 영향을 미치지 않는 한 본원에 기술한 생분해가능한 화학적 연화 조성물 또는 제지용 공급물에 첨가할 수 있다.

A. 습윤제

본 발명은 선택 성분으로서 건조 섬유 기준으로 약 0.005 내지 약 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.03 내지 약 1.0 중량%의 습윤제를 함유할 수 있다.

(1) 폴리하이드록시 화합물

본 발명에 습윤제로 사용할 수 있는 수용성 폴리하이드록시 화합물의 예로는 글리세롤, 약 150 내지 약 800의 중량평균 분자량을 갖는 폴리글리세롤, 및 약 200 내지 약 4000, 바람직하게는 약 200 내지 약 1000, 가장 바람직하게는 약 200 내지 약 600의 중량평균 분자량을 갖는 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜이 포함된다. 약 200 내지 약 600의 중량평균 분자량을 갖는 폴리옥시에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다. 전술한 폴리하이드록시 화합물의 혼합물도 또한 사용할 수 있다. 특히 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 약 400의 중량평균 분자량을 갖는 폴리옥시에틸렌 글리콜이다. 상기 물질은 미국 코넥티컷 댄버리 소재의 유니온 카바이드 캄파니(Union Carbide Company)에서 상품명 ＆quot;PEG-40＆quot;으로 시판중이다.

(2) 비이온성 계면활성제(알콕실화 물질)

본 발명에 습윤제로 사용할 수 있는 적절한 비이온성 계면활성제로는 에틸렌 옥사이드 및, 선택적으로 프로필렌 옥사이드와 지방산 알콜, 지방산, 지방산 아민 등과의 부가 생성물이다.

하기에 기술하는 특정 유형의 알콕실화 물질 어느 것이라도 비이온성 계면활성제로 사용할 수 있다. 적합한 화합물은 하기 일반식의 실질적으로 수용성인 계면활성제이다:

R²-Y-(C₂H₄O)_z-C₂H₄OH

상기식에서, 고체 및 액체 조성물 둘 다에 대해 R²는 1급, 2급 및 분지쇄 알킬 및/또는 아실 하이드로카빌기; 1급, 2급 및 분지쇄 알케닐 하이드로카빌기; 및 1급, 2급 및 분지쇄 알킬- 및 알케닐-치환된 페놀성 하이드로카빌기(상기 하이드로카빌기는 약 8 내지 약 20개, 바람직하게는 약 10 내지 약 18개 탄소원자의 하이드로카빌 쇄 길이를 갖는다)으로 이루어진 군에서 선택된다. 보다 바람직하게는 액체 조성물에 대한 하이드로카빌 쇄 길이는 탄소원자 약 16 내지 약 18개이고, 고체 조성물에 대한 상기 쇄 길이는 탄소원자 약 10 내지 약 14개이다. 본 발명의 에톡실화 비이온성 계면활성제에 대한 상기 일반식에서, Y는 전형적으로 -O-, -C(O)N(R)- 또는 -C(O)N(R)R-이고, 여기서 R²및 R은(존재하는 경우) 전술한 의미를 가지고/가지거나 R은 수소일 수 있고, z는 적어도 약 8, 바람직하게는 약 10 - 11이다. 에톡실레이트기가 적을수록 연화 조성물의 성능 및 통상적으로 안정성은 감소한다.

본 발명의 비이온성 계면활성제는 약 7 내지 약 20, 바람직하게는 약 8 내지 약 15의 HLB(hydrophilic-lipophilic balance)를 특징으로 한다. 물론, 계면활성제의 HLB는 일반적으로 R²및 에톡실레이트기의 수를 한정함으로써 결정된다. 그러나, 농축된 액체 조성물에 대한 본 발명에 유용한 비이온성 에톡실화 계면활성제는 비교적 장쇄 R²기를 함유하고 비교적 고도로 에톡실화됨을 주지해야 한다. 짧은 에톡실화기를 갖는 짧은 알킬 쇄 계면활성제는 필요한 HLB를 가질 수 있으나 이들은 본 발명에 효과적이지 않다.

비이온성 계면활성제의 예는 다음과 같다. 본 발명의 비이온성 계면활성제는 이들 예만으로 한정되지는 않는다. 예에서 정수는 분자의 에톡실(EO)기의 수를 나타낸다.

선형 알콕실화 알콜

a. 선형 1급 알콜 알콕실레이트

본원에 인용된 범위 내의 HLB를 갖는 n-헥사데칸올 및 n-옥타데칸올의 데카-, 운데카-, 도데카-, 테트라데카- 및 펜타데카에톡실레이트가 본 발명에 습윤제로서 유용하다. 본 발명에서 조성물의 점도/분산성 개질제로서 유용한 대표적인 에톡실화 1급 알콜은 n-C₁₈EO(10) 및 n-C₁₀EO(11)이다. ＆quot;올레익＆quot; 쇄 길이 범위의 혼합된 천연 또는 합성 알콜의 에톡실레이트도 또한 본 발명에 유용하다. 상기 물질의 구체적인 예로는 올레익알콜-EO(11), 올레익알콜-EO(18) 및 올레익알콜-EO(25)가 포함된다.

b. 선형 2급 알콜 알콕실레이트

본원에 인용된 범위 내의 HLB를 갖는 3-헥사데칸올, 2-옥타데칸올, 4-에이코사놀 및 5-에이코사놀의 데카-, 운데카-, 도데카-, 테트라데카-, 펜타데카-, 옥타데카- 및 노나데카-에톡실레이트가 본 발명에 습윤제로서 유용하다. 본 발명에 습윤제로서 사용될 수 있는 대표적인 에톡실화 2급 알콜은 2-C₁₆EO(11), 2-C₂₀EO(11) 및 2-C₁₆EO(14)이다.

선형 알킬 페녹실화 알콜

알콜 알콕실레이트의 경우에서와 같이, 본원에 인용된 범위 내의 HLB를 갖는 알킬화 페놀, 특히 1가 알킬페놀의 헥사- 내지 옥타데카-에톡실레이트가 본 발명 조성물의 점도/분산성 개질제로서 유용하다. p-트리데실페놀, m-펜타데실페놀 등의 헥사- 내지 옥타데카-에톡실레이트가 본 발명에 유용하다. 본 발명의 혼합물의 습윤제로서 유용한 대표적인 에톡실화 알킬페놀은 p-트리데실페놀 EO(11) 및 p-펜타데실페놀 EO(18)이다.

본 발명에 사용되고 당해분야에 일반적으로 인지되어 있는 바와 같이, 비이온성 제형에서 페닐렌기는 2 내지 4개의 탄소원자를 함유하는 알킬렌기의 등가물이다. 본 발명에 있어서, 페닐렌기를 함유하는 비이온성 계면활성제는 알킬기의 탄소원자와 각 페닐렌기에 대한 약 3.3 탄소원자의 합으로 계산된 같은 수의 탄소원자를 함유하는 것으로 간주된다.

올레핀성 알콕실레이트

본원에 인용된 범위 내의 HLB로 에톡실화될 수 있는, 바로 앞에서 기술한 바에 상응하는 1급 및 2급 알케닐 알콜, 및 알케닐 페놀을 본 발명에 습윤제로 사용할 수 있다.

분지쇄 알콕실레이트

공지된 ＆quot;OXO＆quot; 공정으로부터 얻을 수 있는 분지쇄 1급 및 2급 알콜을 에톡실화시켜 본 발명에 습윤제로서 사용할 수 있다.

상기 에톡실화 비이온성 계면활성제는 단독으로 또는 혼합되어 본 발명의 조성물에 유용하며, 용어 ＆quot;비이온성 계면활성제＆quot;는 혼합된 비이온성 표면 활성화제를 포함한다.

사용할 경우, 계면활성제의 수준은 티슈 종이의 건조 섬유 중량 기준으로 약 0.01 내지 약 2.0 중량%가 바람직하다. 계면활성제는 바람직하게는 8개 이상의 탄소원자를 갖는 알킬 쇄를 갖는다. 대표적인 음이온성 계면활성제는 선형 알킬 설포네이트 및 알킬벤젠 설포네이트이다. 대표적인 비이온성 계면활성제는 크로다 인코포레이티드(Croda, Inc., 뉴욕 소재)에서 시판하는 크로데스타 SL-40과 같은 알킬글리코사이드 에스테르; 미국 특허 제 4,011,389 호(더블유. 케이. 랭돈(W. K. Langdon) 등, 1977. 3. 8)에 기술된 바와 같은 알킬글리코사이드 에테르; 및 글라이코 케미칼스 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc., 코넥티컷 그린위치 소재)에서 시판하는 페고스퍼스(pegosperse) 200 ML 및 론 폴렌크 코포레이션(Rhone Poulenc Corpration, 뉴저지 크랜버리 소재)에서 시판하는 IGEPAL RC-520과 같은 알킬폴리에톡실화 에스테르를 포함한 알킬글리코사이드이다.

B. 강화 첨가제

첨가될 수 있는 다른 유형의 화학물질로는 티슈 웹의 건조 인장 강도 및 습윤 파열 강도를 증가시키기 위한 강화 첨가제가 포함된다. 본 발명은 선택 성분으로서 건조 섬유 중량 기준으로 약 0.01 내지 약 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.5 중량%의 수용성 강화 수지 첨가제를 함유할 수 있다.

(a) 건조 강화 첨가제

건조 강화 첨가제의 예로는 카복시메틸 셀룰로즈, 및 ACCO 711 및 ACCO 514와 같은 ACCO 화학물질 부류의 양이온성 중합체가 포함되며, ACCO 부류가 바람직하다. 이들 물질은 뉴저지 웨인 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니(American Cyanamid Company)에서 시판중이다.

(b) 영구적 습윤 강화 첨가제

본 발명에 유용한 영구적 습윤 강화 수지는 여러 유형일 수 있다. 일반적으로, 앞에서 언급하고 이하에서 기술하는 제지 분야에 유용한 수지가 본 발명에 유용하다. 본원에 참고로 인용된 전술한 웨스트펠트의 논문에 많은 예가 나와 있다.

통상적인 경우에, 습윤 강화 수지는 수용성, 양이온성 물질이다. 즉, 상기 수지는 제지용 공급물에 첨가될 때에 수용성이다. 가교결합과 같은 연속되는 상황이 수지를 물에 불용성으로 만들 수 있으며 그러할 것으로 예상된다. 또한, 일부 수지는 제한된 pH 범위와 같은 특정 조건하에서만 가용성이다.

습윤 강화 수지는 일반적으로 제지 섬유위에, 섬유 내에 또는 섬유 중에 침착된 후에 가교결합 또는 기타 경화 반응이 일어나는 것으로 생각된다. 가교결합 또는 경화는 보통 충분한 양의 물이 존재하는 한 일어나지 않는다.

다양한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 특히 유용하다. 이들 물질은 아미노, 에폭시 및 아제티디늄기와 같은 반응성 작용기가 제공된 저분자량 중합체이다. 상기 물질의 제조 방법은 특허 문헌에 충분히 기술되어 있다. 상기 특허의 예로는 미국 특허 제 3,700,623 호(케임(Keim), 1972. 10. 24) 및 미국 특허 제 3,772,076 호(케임, 1973. 11. 13)가 있으며 이들은 둘 다 본원에 참고로 인용된다.

델라웨어 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Incorporated)에서 상품명 키멘(Kymene) 557H 및 키멘 2064 로 시판하는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 본 발명에 특히 유용하다. 이들 수지는 전술한 케임의 특허 문헌에 일반적으로 기술되어 있다.

본 발명에 유용한 염기-활성화된 폴리아미드-에피클로로히드린은 미저리 세인트 루이스 소재의 몬산토 캄파니(Monsanto Company)에서 상품명 산토 레스(Santo Res), 예를 들면 산토 레스 31로 시판한다. 이러한 유형의 물질들은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,855,158 호(페트로비치(Petrovich), 1974. 12. 17); 제 3,899,388 호(페트로비치, 1975. 8. 12); 제 4,129,528 호(페트로비치, 1978. 12. 12); 제 4,147,586 호(페트로비치, 1979. 4. 3); 및 제 4,222,921 호(반 에남(Van Eenam), 1980. 9. 16)에 일반적으로 기술되어 있다.

본 발명에 유용한 다른 수용성 양이온성 수지는 코넥티컷 스탠포드 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니에서 상품명 파레즈(Parez), 예를 들면 파레즈 631NC로 시판하는 폴리아크릴아미드 수지이다. 이들 물질은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,556,932 호(코시아(Coscia) 등, 1971. 1. 19) 및 제 3,556,933 호(윌리암스 등, 1971. 1. 19)에 일반적으로 기술되어 있다.

본 발명에 유용한 다른 유형의 수용성 수지로는 아크릴 유화액 및 음이온성 스티렌-부타디엔 라텍스가 포함된다. 이러한 유형의 수지의 많은 예가 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,844,880 호(메이셀 2세(Meisel, Jr.), 1974. 10. 29)에 개시되어 있다.

본 발명에 유용한 또 다른 수용성 양이온성 수지는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이들 다작용성 반응성 중합체는 대략 수천의 분자량의 갖는다. 보다 보편적인 작용성기로는 아미노기 및 질소에 부착된 메틸올기와 같은 질소 함유기가 포함된다.

덜 바람직하긴 하지만, 폴리에틸렌이민 유형의 수지도 본 발명에 유용하다.

그의 제법을 포함하여 전술한 수용성 수지에 대한 보다 완벽한 설명은 본원에 참고로 인용된 문헌[TAPPI Monograph Series No. 29, Wet Strength In Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry, New York(1965)]에서 찾아 볼 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 ＆quot;영구적 습윤 강화 수지＆quot;는 수성 매질 중에 존재할 때 종이 시이트가 적어도 2 분을 초과하는 시간 동안 그의 초기 습윤 강도 대부분을 유지하게 하는 수지를 말한다.

(c) 일시적 습윤 강화 첨가제

전술한 습윤 강화 첨가제는 전형적으로 영구적 습윤 강도를 갖는 종이 제품, 즉 수성 매질 중에 존재할 때 시간이 경과해도 그의 초기 습윤 강도의 거의 대부분을 보유하는 종이를 제공한다. 그러나, 몇몇 유형의 종이 제품에서는 영구적 습윤 강도가 불필요하며 바람직하지 않은 성질일 수 있다. 화장실용 티슈 등과 같은 종이 제품은 일반적으로 짧은 사용 기간 후에 부패 시스템 등으로 처리된다. 종이 제품이 그의 가수분해-저항성 강도를 영구적으로 보유할 경우 상기 시스템이 막힐 수 있다. 보다 최근에는, 제조업자가 목적한 용도에 대해 습윤 강도가 충분하나 물에 침지시 약해지는 일시적 습윤 강화 첨가제를 종이 제품에 첨가하였다. 습윤 강도의 약화는 종이 제품이 부패 시스템으로 이동되는 것을 촉진한다.

안정한 일시적 습윤 강화 수지의 예로는 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical Corporation, 뉴욕 소재)에서 시판하는 내쇼날 스타치 78-0080과 같은 개질된 전분 일시적 습윤 강화제가 포함된다. 상기 유형의 습윤 강화제는 디메톡시에틸-N-메틸-클로로아세트아미드를 양이온성 전분 중합체와 반응시켜 제조할 수 있다. 개질된 전분 일시적 습윤 강화제는 또한 본원에 참고로 인용된 미국 특허 4,675,394 호(솔라렉(Solarek) 등, 1987. 6. 23)에 개시되어 있다. 바람직한 일시적 습윤 강화제로는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,981,557 호(브조르퀴스트(Bjorkquist), 1991. 1. 1)에 기술되어 있는 것들이 포함된다.

상기에 열거한 영구적 및 일시적 습윤 강화 수지의 부류 및 특정 예에 관하여, 열거된 수지들은 사실상 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아님을 인지해야 한다.

상용가능한 습윤 강화 수지 혼합물들도 또한 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

임의의 화학적 첨가제의 상기 열거는 사실상 예시하기 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

하기 실시예는 본 발명의 실시를 예시하며 제한하려는 것이 아니다.

실시예 1

본 실시예의 목적은 생분해가능한 식물성 오일계 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물(예: 디에스테르 디올레일디메틸 암모늄 클로라이드(DEDODMAC) 또는 디에스테르 디에루실디메틸 암모늄 클로라이드(DEDEDMAC))의 수성 분산액의 제조에 사용될 수 있는 방법을 예시하기 위한 것이다.

DEDODMAC의 2% 분산액을 하기 절차에 따라 제조한다: 1. 알려진 중량의 DEDODMAC를 측정한다; 2. DEDODMAC를 약 50 ℃(122。F)까지 가열한다; 3. 희석 수를 pH 약 3 및 약 50 ℃(122。F)에서 미리 조절한다; 4. 적절히 혼합하여 DEDODMAC 연화 조성물의 미세한 수성 분산액을 제조한다; 5. 광학 현미경 기법을 이용하여 소포 분산액의 입자 크기를 측정한다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0 ㎛이다.

DEDEDMAC의 2% 분산액을 하기 절차에 따라 제조한다: 1. 알려진 중량의 DEDEDMAC를 측정한다; 2. DEDEDMAC를 약 50 ℃(122。F)까지 가열한다; 3. 희석 수를 pH 약 3 및 약 50 ℃(122。F)에서 미리 조절한다; 4. 적절히 혼합하여 DEDEDMAC 연화 조성물의 미세한 수성 분산액을 제조한다; 5. 광학 현미경 기법을 이용하여 소포 분산액의 입자 크기를 측정한다. 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0 ㎛이다.

실시예 2

본 실시예의 목적은 취입 건조 제지 기법을 사용하여 식물성 오일계 디에스테르 4급 연화제(DEDODMAC)와 영구적 습윤 강화 수지로 된 생분해가능한 화학적 연화제 조성물로 처리된 부드럽고 흡수성인 종이 타월 시이트를 제조하는 방법을 예시하기 위한 것이다.

파일롯 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 먼저, 생분해가능한 화학적 연화제의 1 % 용액을 실시예 1의 절차에 따라 제조한다. 둘째, 북부 연질목으로부터의 크라프트(NSK)의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 온화하게 정련시키고, 영구적 습윤 강화 수지(즉, 델라웨어 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판하는 키멘 557H)의 2 % 용액을 건조 섬유 중량 기준으로 1 %의 속도로 북부 연질목으로부터의 크라프트 공급 파이프에 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트에 대한 키멘 557H의 흡착은 인-라인(in-line) 혼합기에 의해 증대된다. 인-라인 혼합기 다음에 섬유성계의 건조 강도를 향상시키기 위해 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 %의 속도로 카복시 메틸 셀룰로즈(CMC)의 1 % 용액을 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트에 대한 CMC의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. 이어서, 화학적 연화제(DEDODMAC)의 1 % 용액을 건조 섬유 중량 기준으로 0.1 %의 속도로 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리에 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트에 대한 화학적 연화제의 흡착 또한 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 팬 펌프에 의해 0.2 %로 희석한다. 셋째, CTMP의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 비이온성 계면활성제(페고스퍼스)를 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 % 속도로 재-펄프제조기에 가한다. 화학적 연화제 혼합물의 1 % 용액을 공급 펌프 전에 CTMP 공급 파이프에 건조 섬유 중량 기준으로 0.1 % 속도로 가한다. CTMP에 대한 화학적 연화제 혼합물의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. CTMP 슬러리를 팬 펌프에 의해 0.2 %로 희석한다. 처리된 공급물 혼합물(북부 연질목으로부터의 크라프트/CTMP)를 헤드 박스에서 블렌딩한 후 포드리니어 와이어 상에 침착시켜 초기 웹을 제조한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나며 디플렉터(deflector) 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치 당 각각 84개 기계 방향 및 횡기계 방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드(shed) 새틴 직물 구조를 갖는다. 초기 습윤 웹은, 이동 지점에서 약 22 %의 섬유 점조도에서, 포드리니어 와이어로부터 240 선형 아이다호 셀/in², 34 % 너클 영역 및 14 mil의 광중합체 깊이를 갖는 광중합체 직물로 이동된다. 추가의 탈수는 웹이 약 28 %의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 달성된다. 패턴화된 웹은 공기 취입에 의해 약 65 중량%의 섬유 점조도로 예비 건조된다. 이어서 웹을 폴리비닐 알콜(PVA)의 0.25 % 수용액을 포함하는 분무 크레이프 접착제를 사용하여 얀키 건조기의 표면에 부착시킨다. 섬유 점조도는 웹을 닥터 블레이드를 사용하여 건조 크레이프하기 전에 96 %로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25 °의 경사 각도를 가지며 약 81 °의 충돌 각도를 제공하도록 얀키 건조기에 대해 위치한다; 얀키 건조기는 약 800 fpm(분당 ft)(약 244 m/분)에서 작동한다. 건조 웹은 700 fpm(214 m/분)의 속도의 롤에서 성형된다.

2겹의 웹을 요철을 형성한 후 PVA 접착제를 이용하여 서로 적층시켜 종이 타월 제품으로 제조한다. 상기 종이 타월은 약 26 파운드/3000 피트²기본 중량을 가지며 약 0.2 %의 생분해가능한 화학적 연화제(DEDODMAC)와 약 1.0 %의 영구적 습윤 강화 수지를 함유한다. 생성된 종이 타월은 부드럽고 흡수성이며 습윤시 매우 강하다.

실시예 3

본 실시예의 목적은 취입 건조 및 적층 제지 기법을 사용하여 식물성 오일계 디에스테르 4급 연화제(DEDEDMAC)와 일시적 습윤 강화 수지로 된 생분해가능한 화학적 연화제 조성물로 처리된 부드럽고 흡수성인 화장실용 티슈 종이를 제조하는 방법을 예시하기 위한 것이다.

파일롯 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 먼저, 생분해가능한 화학적 연화제의 1 % 용액을 실시예 1의 절차에 따라 제조한다. 둘째, 북부 연질목으로부터의 크라프트의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 온화하게 정련시키고, 일시적 습윤 강화 수지(즉, 뉴욕 소재의 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션에서 시판하는 내쇼날 스타치 78-0080)의 2 % 용액을 건조 섬유 중량 기준으로 0.75 %의 속도로 북부 연질목으로부터의 크라프트 공급 파이프에 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 섬유상에 일시적 습윤 강화 수지의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대된다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다. 셋째, 유칼립터스 섬유의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 화학적 연화제 혼합물의 1 % 용액을 공급 펌프 전에 유칼립터스 공급 파이프에 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 % 속도로 가한다. 유칼립터스 섬유에 대한 생분해가능한 화학적 연화제 혼합물의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. 유칼립터스 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다.

처리된 공급물 혼합물(30 %의 북부 연질목으로부터의 크라프트/70 %의 유칼립터스)를 헤드 박스에서 블렌딩한 후 포드리니어 와이어 상에 침착시켜 초기 웹을 제조한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나며 디플렉터 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치 당 각각 84개 기계 방향 및 76개의 횡기계 방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드 새틴 직물 구조를 갖는다. 초기 습윤 웹은,이동 지점에서 약 15 %의 섬유 점조도에서, 포드리니어 와이어로부터 562 선형 아이다호 셀/in², 40 % 너클 영역 및 9 mil의 광중합체 깊이를 갖는 광중합체 직물로 이동된다. 추가의 탈수는 웹이 약 28 %의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 달성된다. 패턴화된 웹은 공기 취입에 의해 약 65 중량%의 섬유 점조도로 예비 건조된다. 이어서 웹을 폴리비닐 알콜(PVA)의 0.25 % 수용액을 포함하는 분무 크레이프 접착제를 사용하여 얀키 건조기의 표면에 부착시킨다. 섬유 점조도는 웹을 닥터 블레이드를 사용하여 건조 크레이프하기 전에 96 %로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25 °의 경사 각도를 가지며 약 81 °의 충돌 각도를 제공하도록 얀키 건조기에 대해 위치한다; 얀키 건조기는 약 800 fpm(분당 ft)(약 244 m/분)에서 작동한다. 건조 웹은 700 fpm(214 m/분)의 속도의 롤에서 성형된다.

상기 웹은 1겹의 티슈 종이 제품으로 전환된다. 상기 티슈 종이는 약 18 파운드/3000 피트²기본 중량을 가지며 약 0.1 %의 생분해가능한 화학적 연화제(DEDEDMAC)와 약 0.2 %의 일시적 습윤 강화 수지를 함유한다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 부드럽고 흡수성이며 화장용 및/또는 화장실용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 4

본 실시예의 목적은 취입 건조 제지 기법을 사용하여 식물성 오일계 디에스테르 4급 연화제(DEDEDMAC)와 건조 강화 수지 첨가제로 된 생분해가능한 화학적 연화제 조성물로 처리된 부드럽고 흡수성인 화장실용 티슈 종이를 제조하는 방법을 예시하기 위한 것이다.

파일롯 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 먼저, 생분해가능한 화학적 연화제의 1 % 용액을 실시예 1의 절차에 따라 제조한다. 둘째, 북부 연질목으로부터의 크라프트의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 온화하게 정련시키고, 건조 강화 수지(즉, 오하이오 페어필드 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니에서 시판하는 ACCO 514, ACCO 711)의 2 % 용액을 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 %의 속도로 북부 연질목으로부터의 크라프트 공급 파이프에 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 섬유상에 건조 강화 수지의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대된다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다. 셋째, 유칼립터스 섬유의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 화학적 연화제 혼합물의 1 % 용액을 공급 펌프 전에 유칼립터스 공급 파이프에 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 % 속도로 가한다. 유칼립터스 섬유에 대한 생분해가능한 화학적 연화제의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. 유칼립터스 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다.

처리된 공급물 혼합물(30 %의 북부 연질목으로부터의 크라프트/70 %의 유칼립터스)를 헤드 박스에서 블렌딩한 후 포드리니어 와이어 상에 침착시켜 초기 웹을 제조한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나며 디플렉터 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치 당 각각 84개 기계 방향 및 76개의 횡기계 방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드 새틴 직물 구조를 갖는다. 초기 습윤 웹은, 이동 지점에서 약 15 %의 섬유 점조도에서, 포드리니어 와이어로부터 562 선형 아이다호 셀/in², 40 % 너클 영역 및 9 mil의 광중합체 깊이를 갖는 광중합체 직물로 이동된다. 추가의 탈수는 웹이 약 28 %의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 달성된다. 패턴화된 웹은 공기 취입에 의해 약 65 중량%의 섬유 점조도로 예비 건조된다. 이어서 웹을 폴리비닐 알콜(PVA)의 0.25 % 수용액을 포함하는 분무 크레이프 접착제를 사용하여 얀키 건조기의 표면에 부착시킨다. 섬유 점조도는 웹을 닥터 블레이드를 사용하여 건조 크레이프하기 전에 96 %로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25 °의 경사 각도를 가지며 약 81 °의 충돌 각도를 제공하도록 얀키 건조기에 대해 위치한다; 얀키 건조기는 약 800 fpm(분당 ft)(약 244 m/분)에서 작동한다. 건조 웹은 700 fpm(214 m/분)의 속도의 롤에서 성형된다.

2겹의 웹을 요철을 형성한 후 겹 접착 기법을 이용하여 서로 적층시켜 티슈 종이 제품으로 제조한다. 상기 티슈 종이는 약 23 파운드/3000 피트²기본 중량을 가지며 약 0.1 %의 생분해가능한 화학적 연화제(DEDEDMAC)와 약 0.1 %의 건조 강화 수지를 함유한다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 부드럽고 흡수성이며 화장용 및/또는 화장실용 티슈로 사용하기에 적합하다.

실시예 5

본 실시예의 목적은 통상적인 건조 제지 기법을 사용하여 식물성 오일계 디에스테르 4급 연화제(DEDEDMAC)와 건조 강화 수지 첨가제로 처리된 부드럽고 흡수성인 화장실용 티슈 종이를 제조하는 방법을 예시하기 위한 것이다.

파일롯 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 먼저, 생분해가능한 화학적 연화제의 1 % 용액을 실시예 3의 절차에 따라 제조한다. 둘째, 북부 연질목으로부터의 크라프트의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 온화하게 정련시키고, 건조 강화 수지(즉, 뉴저지 웨인 소재의 아메리칸 시아나미드 캄파니에서 시판하는 ACCO 514, ACCO 711)의 2 % 용액을 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 %의 속도로 북부 연질목으로부터의 크라프트 공급 파이프에 가한다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 섬유상에 건조 강화 수지의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대된다. 북부 연질목으로부터의 크라프트 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다. 셋째, 유칼립터스 섬유의 3 중량% 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프제조기에서 제조한다. 화학적 연화제 혼합물의 1 % 용액을 공급 펌프 전에 유칼립터스 공급 파이프에 건조 섬유 중량 기준으로 0.2 % 속도로 가한다. 유칼립터스 섬유에 대한 화학적 연화제 혼합물의 흡착은 인-라인 혼합기에 의해 증대될 수 있다. 유칼립터스 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2 % 점조도로 희석한다.

처리된 공급물 혼합물(30 %의 북부 연질목으로부터의 크라프트/70 %의 유칼립터스)를 헤드 박스에서 블렌딩한 후 포드리니어 와이어 상에 침착시켜 초기 웹을 제조한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나며 디플렉터 및 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치 당 각각 84개 기계 방향 및 76개의 횡기계 방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드 새틴 직물 구조를 갖는다. 초기 습윤 웹은, 이동 지점에서 약 15 %의 섬유 점조도에서, 포드리니어 와이어로부터 통상적인 펠트로 이동된다. 추가의 탈수는 웹이 약 35 %의 섬유 점조도를 가질 때까지 진공 보조 배수에 의해 달성된다. 이어서 웹을 얀키 건조기의 표면에 부착시킨다. 섬유 점조도는 웹을 닥터 블레이드를 사용하여 건조 크레이프하기 전에 96 %로 증가된다. 닥터 블레이드는 약 25 °의 경사 각도를 가지며 약 81 °의 충돌 각도를 제공하도록 얀키 건조기에 대해 위치한다; 얀키 건조기는 약 800 fpm(분당 ft)(약 244 m/분)에서 작동한다. 건조 웹은 700 fpm(214 m/분)의 속도의 롤에서 성형된다.

Claims

(a) 셀룰로즈 제지용 섬유; 및

(b) 셀룰로즈 제지용 섬유의 0.005 내지 5.0 중량%의 하기 화학식 1의 생분해가능한 에스테르-작용성 4급 암모늄 연화 화합물을 포함하는 부드러운 종이 제품:

화학식 1

(R)_4-m-N⁺-[(CH₂)_n-Y-R²]_mX^-

상기 식에서,

Y는 각각 -O-(O)C- 또는 -C(O)-O-이고,

m은 1 내지 3이며,

n은 1 내지 4이고,

R은 각각 C₁-C₆알킬기, 하이드록시알킬기, 하이드로카빌기, 치환된 하이드로카빌기, 벤질기 또는 이들의 혼합물이며,

R²는 각각 C₁₁-C₂₃하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 치환체이고,

X^-는 연화제-상용가능한 음이온이며,

연화 화합물의 R²부분은 5보다 크고 100보다 작은 요오드가를 갖는 C₁₂-C₂₄지방산 아실기로부터 유도된 것이다.
제 1 항에 있어서,

지방산 아실기가 식물성 오일 공급원으로부터 유도되는 지방산 아실기를 포함하는 종이 제품.
제 2 항에 있어서,

지방산 아실기의 요오드가가 10 내지 85인 종이 제품.
제 3 항에 있어서,

지방산 아실기가 50/50보다 큰 시스/트랜스 이성체 중량비를 갖는 종이 제품.
제 3 항에 있어서,

R²이 90% 이상의 C₁₈-C₂₄쇄 길이를 갖는 지방산 아실을 포함하는 종이 제품.
제 5 항에 있어서,

R²이 90% 이상의 C₁₈을 갖는 지방산 아실을 포함하는 종이 제품.
제 5 항에 있어서,

R²이 90% 이상의 C₂₂를 갖는 지방산 아실을 포함하는 종이 제품.
제 1 항에 있어서,

0.005 내지 3.0 %의 습윤제를 추가로 포함하는 종이 제품.
제 8 항에 있어서,

습윤제가 수용성 폴리하이드록시 화합물인 종이 제품.
제 8 항에 있어서,

습윤제가 선형 알콕실화 알콜인 종이 제품.
제 8 항에 있어서,

습윤제가 선형 알킬 페녹실화 알콜인 종이 제품.
제 2 항에 있어서,

R이 각각 C₁-C₃알킬기인 종이 제품.
제 12 항에 있어서,

R이 각각 메틸기인 종이 제품.
제 2 항에 있어서,

m이 2이고 n이 2인 종이 제품.
제 3 항에 있어서,

지방산 아실기의 다중불포화도가 30 % 미만인 종이 제품.
제 15 항에 있어서,

지방산 아실기의 다중불포화도가 10% 미만인 종이 제품.
제 12 항에 있어서,

X^-가 클로라이드, 아세테이트, 메틸 설페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 종이 제품.
제 6 항에 있어서,

식물성 오일계 지방산 아실기가 올리브 오일로부터 유도된 지방산 아실기를 포함하는 종이 제품.
제 7 항에 있어서,

식물성 오일계 지방산 아실기가 평지씨 오일로부터 유도된 지방산 아실기를 포함하는 종이 제품.
제 6 항에 있어서,

식물성 오일계 지방산 아실기가 올레산 고함유 홍화 오일로부터 유도된 지방산 아실기를 포함하는 종이 제품.
제 7 항에 있어서,

식물성 오일계 지방산 아실기가 메도우 포움(meadow foam) 오일로부터 유도된 지방산 아실기를 포함하는 종이 제품.
제 1 항에 있어서,

종이 타월인 종이 제품.
제 1 항에 있어서,

화장용 티슈인 종이 제품.
제 1 항에 있어서,

화장실용 티슈인 종이 제품.