KR100284028B1 - 전분을이용하여화장지에미립자성충전제를혼합시키는방법 - Google Patents

Abstract

고령토 클레이와 같은 미립자성 충전제를 화장지에 결합시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 목욕탕 화장지, 고급 화장지, 및 흡수 타올과 같은 연성의 흡수성 위생 제품의 제조에 유용한 강성, 연성 및 먼지가 적게나는 화장지 웨브를 가져온다.

Description

전분을 이용하여 화장지에 미립자성 충전제를 혼합시키는 방법{A PROCESS FOR INCLUDING A FINE PARTICULATE FILLER INTO TISSUE PAPER USING STARCH}

위생 화장지 제품이 널리 사용되고 있다. 이러한 품목은 고급 화장지, 화장실용 화장지 및 흡수 타올과 같은 다양한 용도에 맞는 포맷으로 상업적으로 제공되고 있다. 이들 제품의 포맷, 즉 기본 무게, 두께, 강도, 시이트 크기, 분배 매개물 등은 종종 매우 다르지만, 이들이 고안되는 통상의 방법, 소위 크레이프 제지 공정에 의해서 결합된다.

크레이핑은 종이를 기계방향으로 기계적으로 압축하는 수단이다. 크레이핑의 결과로, 특히 기계방향에서 측정할 때, 기본 무게(단위 면적당 질량) 뿐 아니라 많은 물리적 특성에 엄청난 변화가 생긴다. 크레이핑은 일반적으로 기계상 작동시의 양키 건조기(Yankee dryer)에 대해서 소위 닥터 블레이드로 지칭되는 연성 블레이드에 의해 달성된다.

양키 건조기는 제지 공정의 종료시 제지 웨브를 건조시킬 수 있도록 고온 표면을 제공하는 스팀으로 가압되도록 의도된 일반적으로 8 내지 20 피트의 직경이 큰 드럼이다. 섬유상 슬러리를 분산시키는데 요구되는 풍부한 물을 방출시키는 포드리니어 와이어(Fourdrinier wire)와 같은 유공성 성형 캐리어상에 우선 형성되는 종이 웨브는 양키 표면의 반-건조 상태에서 건조가 완성되도록 최종적으로 변형되기 전에, 펠트 또는 직물, 소위 종이를 기계적으로 압축하거나 또는 고온 공기로 완전 건조하는 등의 기타 다른 탈수 방법에 의해서 탈수가 계속되는 가압 단면으로 변형되는 것이 일반적이다.

다양한 크레이프 화장지 제품은 기분좋은 촉감 즉 연성(softness)과 동시에 고강도와 린트(linting) 및 먼지(dusting) 방지 특성과 같이 일반적으로 상반되는 물리적 특성의 조합에 관한 일반 소비자의 요구에 따라 더 조합된다.

연성은 착용자가 특정 제품을 착용하는 경우 착용자의 피부에 닿을 때 및 착용자가 손으로 이것을 구겨보았을 때 느껴지는 촉감이다. 이 촉감은 몇 개의 물리적 특성의 조합에 의해서 제공된다. 연성과 관련된 가장 중요한 특성 중의 하나는 제품을 제조하는 종이 웨브의 강성이라고 당해 기술분야의 숙련자들은 보통 생각하고 있다. 마찬가지로 강성은 직접적으로 웨브의 강도에 따른다고 생각된다.

강도는 사용 조건하에서 물리적 안정성을 유지하고 인열, 파열 및 끊어짐에 대해 저항성을 갖는 제품, 및 그 구성 웨브의 능력을 칭한다.

린트 및 먼지는 사용시 손으로 조정하는 동안 결합되지 않는 상태나 느슨하게 결합되어 있는 섬유 또는 미립자성 충전제가 웨브로부터 분리되는 경향에 관한 것이다.

크레이프 화장지는 제지 섬유로 본질적으로 구성된다. 습윤 강도 바인더 또는 건성 강도 바인더, 보유 보조제, 계면 활성제, 사이즈, 화학적 연성제 및 크레이프형성을 용이하게 하는 성분과 같은 소량의 화학적 기능제가 종종 포함되지만 이들은 통상 아주 미량만이 사용된다. 크레이프 화장지에 대부분 사용되는 제지 섬유는 순수 화학적 목재 펄프(virgin chemical wood pulps)이다.

세계의 천연 자원의 공급이 경제적, 환경적면에서 허점을 내보이고 있기 때문에, 생리대와 같은 제품에 순수 화학적 목재 펄프와 같은 산림 제품의 소비를 줄이도록 압박되고 있다. 제품의 질량을 줄이지 않고 소정의 펄프 사용을 확대하는 한 가지 방법은 기계적 또는 화학적 기계적 펄프와 같은 수득률이 좋은 섬유로 순수 화학적 목재 펄프 섬유를 대체하거나 또는 재생되는 섬유를 사용하는 것이다. 불행하게도, 비교적 심각한 성능의 열화가 이러한 변경에 수반된다. 이러한 섬유는 고 조악성(coarseness)을 가지기 쉬우며 이것은 섬유의 흐느적거림으로 인하여 선택된 프라임 섬유에서 느껴지는 벨벳감의 손상을 가져온다. 기계적 또는 화학-기계적 처리한 섬유에 있어서, 고 조악성은 원목 원료에 리그닌과 소위 반셀룰로우즈을 들 수 있는 비셀룰로우즈 성분을 보유하기 때문이다. 이것은 그 길이의 증가없이 섬유를 더 무겁게 한다. 재생 종이는 또한 기계적 펄프 함유량을 많이 가질 수 있다. 이것을 최소화할 수 있는 폐지 등급을 선택하는데 전체 기일에 대한 주의를 다한 경우에 조차 조악성은 여전히 종종 나타난다. 이것은 여러 공급원으로부터의 종이가 재생 펄프를 제조하도록 혼합될 때 자연히 나타나는 섬유 조직상의 불순물의 혼합으로 인한 것으로 여겨진다. 예를들어, 천연 북아메리카의 하드우드일 경우, 어떤 폐지든지 선택될 수 있다. 그러나 미국 남부지역의 소나무의 변형물과 같은 매우 심신에 해로운 종의 더 거친 소프트우드 섬유로부터의 심한 불순물을 종종 발견할 수 있다. 본 명세서에서 참고로 인용된 1981년 11월 17일자로 특허된 카스텐(Carstens)의 미국 특허 제 4,300,981 호는 주 섬유가 지니는 구조적 특질 및 표면 특질을 설명한다. 모두 본 명세서에서 참고로 인용된 빈선(Vinson)에게 1993년 7월 20일자로 특허된 미국 특허 제 5,228,954 호와 1995년 4월 11일자로 특허된 미국 특허 제 5,405,499 호는 덜 유해한 효과를 가지지만 대체 레벨이 제한되고 있고 새로운 섬유 소오스의 공급이 제한되어 이것의 사용을 제한하는 섬유 소오스를 업그레이딩하는 방법을 개시한다.

본 출원인은 위생 화장지에 목재 펄프의 사용을 제한하는 다른 방법은 카올리인 클레이 또는 칼슘 카보네이트와 같은 저 비용의 쉽게 사용가능한 충전 재료로 목재 펄프의 사용 부분을 대체하는 것이라는 것을 발견하였다. 당해 기술분야의 숙련자들이 이러한 실시가 수년동안 종이 산업의 일부 분야에서는 통상적이라는 것을 알 수 있으며, 이들은 나아가 위생 티슈 제품에 대한 이러한 접근을 지금까지 실행될 수 없게 했던 특별한 문제점을 내포하고 있었다는 것도 알수 있을 것이다.

제지 공정중에 충전제를 보유하는 것은 한가지 중요한 제한이 된다. 양키 기계에 의해서 릴상에 권취되어 있을 때 티슈 웨브의 기본 무게는 단지 약 15g/㎡ 인 것이 통상적이며, 크레이핑 블레이드에 도입된 크레이프 또는 사전수축(foreshortening)으로 인하여, 기계의 성형, 가압 및 건조부에서의 건조 섬유의 기본 무게가 최종 건조 섬유의 기본 무게보다 실질적으로 약 10% 내지 약 20% 정도 낮다. 저 기본 중량에 의해 야기되는 보유력의 문제점을 해결하기 위해서, 티슈 웨브는 극히 작은 밀도를 가지며 릴상에 권취될 때 종종 단지 약 0.1 g/㎤ 이하의 분명한 밀도를 가진다. 로프트(loft)의 일부가 크레이핑 블레이드에 도입된다는 것이 인식되지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 티슈 웨브가 비교적 자유 스톡(free stock)으로 성형되는 것이 일반적이라는 것, 즉 섬유가 타출 성형에 의해서 유연해지는 것이 아니라는 것을 이해하게 될 것이다. 티슈 기계는 실현가능한 매우 고속도에서 작동할 것이 요구된다. 따라서 자유 스톡은 과도한 성형 압력과 건조 부하를 방지하기 위해서 요구된다. 자유 스톡을 포함하는 비교적 경성의 섬유는 이것이 성형되었을 때 개방형 미성숙 웨브를 지지하는 능력을 보유한다. 당해 기술분야의 숙련자들은 이러한 경량의 저밀도 구조체가 웨브가 형성될 때 미세한 미립자를 여과하는 충분한 기회를 제공하지 않는다는 것을 즉시 알게 될 것이다. 섬유 표면에 실질적으로 고정되지 않은 충전제 입자가 고속으로 접근하는 유동 시스템의 분출에 의해서 떨어져 나갈 것이며, 액상속에 집어넣어졌다가 미성숙 웨브를 통과하여 성형 웨브로부터 배출된 물속으로 넣어진다. 웨브를 형성하는데 사용되는 물을 단지 반복 순환시키면 충전제가 종이와 함께 빠져나가는 지점에 미립자가 집중된다. 방출하는 물내의 이러한 고체의 집중은 실용적이지 않다.

제 2의 중요한 제한요소는 성형 웨브가 건조될 때 제지 충전제가 서로 결합되는 방식으로 제지 섬유에 자연스럽게 결합시키는 미립자 충전제의 일반적인 실패이다. 이것은 제품의 강도를 감소시킨다. 충전제 함유는 강도의 감소를 야기시키며, 이것은 보정되지 않은 상태로 남으면 이미 꽤 많이 열화된 제품을 심하게 제한한다. 섬유의 섞임의 증가 또는 화학적 강화제의 사용과 같은 강도를 복귀시키도록 요구되는 단계는 또한 종종 제한된다.

시이트 안정성에 관한 충전제의 유해한 효과는 또한 종종 가압 펠트를 막음으로써 또는 가압부로부터 양기 건조기로 양호하지 못하게 이동시킴으로써 위생상의 문제를 야기한다.

끝으로, 충전제를 함유하는 티슈 제품은 린트 또는 먼지를 만들어낸다. 이것은 충전제 그 자체가 웨브안에 양호하지 못하게 포획될 수 있기 때문일 뿐 아니라, 충전제가 구조체속에 고정되는 섬유의 국부적 열화를 야기하는 전술한 결합 방해 효과를 가지기 때문이다. 이 경향은 종이가 다루어질 때 야기되는 과도한 먼지 때문에, 크레이프 제지 공정에서 그리고 순차적인 전환 작업에서 작업상의 어려움을 야기할 수 있다. 또 다른 고려 사항은 상대적으로 린트와 먼지가 없는 조건을 만족하는 티슈를 위생 화장지 제품의 사용자가 요구한다는 것이다.

결과적으로, 양키 기계상에서 제조된 종이에 충전제를 사용하는 것은 매우 심하게 제한되었다. 본 명세서에서 참고로 인용되고, 1940 년 10월 1일 틸레(Thiele)에게 특허된 미국 특허 제 2,216,143 호는 양키 기계에서의 충전제의 제한에 관해 논의하며 이들 제한 사항을 극복하기 위한 방법에 관해 개시한다. 불행하게도, 이 방법은 시이트의 펠트면상에 접착제로 결합된 입자층을 피복하는 귀찮은 유닛 오퍼레이션을 요구하며 시이트의 펠트면이 양키 건조기에 접촉한다. 이 오퍼레이션은 최신의 고속 양키 기계에 대해서는 실용적이지 않으며 당해 기술분야의 숙련자들은 틸레의 방법이 충전식 티슈 제품보다는 오히려 피복식 티슈 제품을 생산할 수 있다는 것을 인식할 것이다. ″충전식 화장지(filled tissue paper)″는 본질적으로 ″피복식 화장지(coated tissue paper)″ 와는 그들을 제조하는데 사용된 방법에 의해서 구별된다. 즉 ″충전식 화장지″는 웨브로 조립하기전에 미립자성 물질을 섬유에 부착시킨 것이고 ″피복식 화장지″는 웨브가 본질적으로 조립된 후에 미립자성 물질을 부착한 것이다. 이 차이점으로 인하여, 충전식 화장지 제품은 다층의 화장지중 적어도 한층의 두께 전체에 걸쳐 충전제가 분산되어 있는, 양키 기계에서 제조된 비교적 경량의 저밀도 크레이프 화장지로서 설명될 수 있다. ″전체적으로 분산된″이란 충전식 티슈 제품의 특정층의 실질적으로 전부가 충전제 입자를 포함하는 것을 의미하지만 이러한 분산이 그 층에서 필수적으로 균일하다는 것을 특별히 의미하는 것은 아니다. 실제로, 티슈의 충전층의 두께의 함수로 충전제의 밀도차를 얻을 수 있다는 장점이 기대되어진다.

그러므로, 본 발명의 목적은 종래기술의 전술한 제한 사항을 극복하도록 크레이프 화장지에 미립자성 충전제를 결합시키는 방법을 제공하는 것이다. 본 명세서에 개시된 방법은 고 레벨로 충전제를 보유한 크레이프 화장지를 제조할 수 있다. 합성 티슈는 부드럽고, 고 레벨의 인장 강도를 가지며 먼지가 적다.

이 목적과 기타 다른 목적이 이하의 상세한 설명에 개시될 본 발명을 사용함으로써 달성된다.

발명의 요약

본 발명은 비셀룰로우즈 미립자성 충전제를 크레이프 화장지에 결합시키는 방법이다. 이 방법은,

a) 비셀룰로우즈 미립자 충전제의 수성 분산과 전분의 수성 분산을 접촉시키는 단계와,

b) 전분 접착 충전제의 수성 분산과 제지 섬유를 혼합하여 전분 접착 충전제와 제지 충전제를 포함하는 수성 제지 완성지료(furnish)를 형성하는 단계와,

c) 상기 수성 제지 완성지료를 엉김제와 접촉시키는 단계와,

d) 유공성 제지 직물상에 수성 제지 완성지료로부터 미성숙 종이 웨브를 형성하는 단계와,

e) 상기 미성숙 웨브로부터 물을 제거하여 반건조 제지 웨브를 형성하는 단계와,

f) 반건조 제지 웨브를 양키 건조기에 부착하고 상기 웨브를 실질적으로 건조된 상태로 건조하는 단계와,

g) 가요성 크레이핑 블레이트에 의해서 양키 건조기로부터 실질적으로 건조된 웨브를 크레이핑함으로써 크레이프 화장지를 형성하는 방법을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 충전제가 상기 티슈의 적어도 약 1% 최대 약 50% 까지, 보다 바람직하게는 약 8% 내지 20%의 중량비를 갖도록 비셀룰로우즈 미립자성 충전제를 제조한다. 연성, 강성 및 먼지 방지특성의 예기치 않은 조합이 본 발명의 방법에 의해서 이들 미립자성 충전제의 레벨로 크레이프 화장지를 충전함으로써 얻어졌다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 충전식 화장지는 약 10g/㎡ 내 50g/㎡, 보다 바람직하게는 약 10g/㎡ 내지 약 30g/㎡의 기본 중량을 가지며, 약 0.03g/㎡ 내지 약 0.6g/㎡, 보다 바람직하게는 약 0.05g/㎡ 내지 0.2g/㎡의 밀도를 가진다.

바람직한 실시예는 적어도 50%의 제지 섬유가 하드우드이고 적어도 약 10%가 소프트우드인 하드우드와 소프트우드 양자의 제지 섬유를 더 포함한다. 하드우드 섬유와 소프트우드 섬유는 서로 층이 분리되도록 분류함으로써 섞이지 않게 하는 것이 가장 바람직하며 여기서 티슈는 내층과 적어도 하나의 외층을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예는 최소 수용성을 갖는 전분을 이용하며 이것은 본 발명의 미립자성 충전제와 접촉한다. 가장 바람직하게는 전분이 충전제의 표면에 부착되도록 전분은 미립자성 충전제의 정전하와 반대의 정전하를 가져서 전분과 충전제가 서로 수성 분산상태로 접착할 때 응집되는 경향이 있다.

본 발명의 방법에 사용된 바람직한 엉김제는 양이온 고분자 전해질이며, 양이온 폴리아크릴아미드가 가장 바람직하다.

본 발명의 바람직한 크레이프 티슈 제지 방법은 패턴 치밀화를 사용하는데 이것은 물 제거와 양키 건조기로의 이동이 효과적이며 미성숙 티슈 웨브가 지지체 어레이를 갖는 건조 직물에 의해서 지지된다. 이것은 고체적 필드안에 비교적 고밀도로 분산되어 있는 영역을 갖는 크레이프 티슈 제품을 생성한다. 이러한 방법은 패턴 치밀화 방법을 사용하는데 비교적 고밀도의 영역이 연속 패턴으로 형성되며 고체적 필드가 별개의 패턴으로 형성된다. 가장 바람지하게는, 화장지는 공기로 완전히 건조된다.

이 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 클레이, 칼슘 카보네이트, 티탄늄 디옥사이드, 활석, 알루미늄 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 알루미나 3수화물, 활성 카본, 진주 전분, 황산 칼슘, 유리 중심체, 규조토, 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 미립자성 충전제를 사용한다. 상기 그룹으로부터 충전제를 선택했을 때 몇 개의 인자가 검토될 필요가 있다 이들은 비용, 유용성, 화장지에 보유 용이성, 색, 분산 에너지, 굴절지수, 및 선택된 제지 환경과의 화학적 호환성을 들 수 있다.

특히 적절한 충전제는 고령토 클레이(kaolin clay)이다. 가장 바람직하게는 소위 고령토 클레이의 ″수화 알루미늄 실리케이트″ 형태가 구워서 석회로 만듦으로써 더 처리되는 고령토와 비교하여 바람직하다.

고령토의 조직은 원래 판상이거나 또는 뭉툭하지만, 기계적 박리 처리되지 않은 클레이를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 기계적 박리 처리가 평균 입자 크기를 감소시키는 경향이 있기 때문이다. 평균 입자 크기를 등가의 구의 직경으로 언급하는 것이 보통이다. 등가의 평균 구 직경은 약 0.2 미크론 이상, 더 바람직하게는 약 0.5 이상인 것이 본 발명의 실시예에서는 바람직하다. 가장 바람직하게는, 등가의 평균 구 직경은 약 1.0 미크론 이상인 것이 바람직하다.

달리 특정되지 않는다면, 본 명세서에서는 퍼센티지, 비, 부가 모두 중량에 대한 것이다.

본 발명은 일반적으로 크레이프 화장지 제품(creped tissue paper products)과 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 미립자성 충전제를 크레이프 화장지 제품에 혼합시키는 공정에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른, 크레이프 제지 방법용 수성 제지 완성지료를 준비하는 단계를 나타내는 개략적인 대표도이다.

도 2는 제지 섬유와 미립자성 충전제를 포함하는 강하고, 연성이며 실보부라기가 적은 크레이프 화장지를 제조하는 본 발명에 따른 크레이프 제지 방법을 도시하는 개략적인 대표도이다.

본 명세서는 본 발명으로 간주되는 주제를 상세하게 지적하고 구별되게 청구하는 청구범위로 귀결되지만, 본 발명은 이하의 상세한 설명과 첨부된 실시예를 통해서 더 잘 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, ″포함하는″이란 다양한 구성요소, 성분, 단계가 본 발명을 실시하는데 결합하여 실시될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, ″포함하는″은 ″본질적으로 이루어지는″과 ″으로 구성된″과 같은 더 제한적인 용어를 포괄한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, ″수용성″이란 물질이 25℃에서, 적어도 3중량%까지 물에 용해되는 것을 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, ″화장지 웨브, 종이 웨브, 웨브, 종이 시이트와 종이 제품″은 모두 수성 제지 완성지료를 형성하는 단계와, 이 완성지료를 포어드라이너 와이어와 같은 유공성 표면에 배치하는 단계와, 가압에 의해 또는 가압하지 않고 중력 또는 진공을 이용한 배수에 의해서, 그리고 기화에 의해서 완성지료로부터 물을 제거하는 단계와, 양키 건조기의 표면에 반 건조 상태로 시이트를 부착하고, 기화에 의해서 본질적으로 건조 상태가 되게 물 제거를 완성하는 단계와, 가용성 크레이프 블레이드에 의해서 양키 건조기로부터 웨브를 분리하고, 합성 시이트를 릴에 권취하는 최종 단계를 포함하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조된 종이 시이트를 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, ″충전식 화장지″는 다층의 화장지중 적어도 한층의 두께 전체에 또는 단일층 화장지의 전체 두께 전체에 충전제가 분산되어 있는, 양키 기계에 의해서 제조된 비교적 경량이고, 밀도가 작은 크레이프 화장지로서 설명될 수 있는 종이 제품을 의미한다. ″전체적으로 분산된″이란 충전형 티슈 제품의 특정층의 본질적으로 전부가 충전제 입자를 함유하지만, 이것은 상기 분산이 그 층에서 필수적으로 균일하다는 것을 의미하지는 않는다. 실제로, 티슈 충전층 두께의 함수로서의 충전제 밀도차를 달성함으로써 특정 장점이 기대될 수 있다.

″다층 화장지 웨브, 다층 종이 웨브, 다층 웨브, 다층 종이 시이트 및 다층 종이 제품″은 모두 다른 섬유 유형으로 바람직하게 구성되는 수성 제지 완성지료의 둘 또는 그 이상의 층으로 준비된 종이 시이트를 언급하는데 이 기술분야에서 호환적으로 사용되었다. 섬유는 일반적으로 화장지를 제조하는데 사용되는 바와 같이 상대적으로 긴 소프트우드 섬유와 상대적으로 짧은 하드우드 섬유이다. 개개의 층이 분리된 유공성 표면상에 처음에 형성되면, 이 층들은 그 뒤 습윤시 결합되어 다층 화장지 웨브를 형성한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, ″단일 플라이 티슈 제품″은 크레이프 티슈의 단일 플라이로 구성되는 것을 의미한다. 플라이는 본래 실질적으로 균일하거나 다층 화장지 웨브일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, ″다수의 플라이 티슈 제품″은 크레이프 티슈의 하나 이상의 플라이로 구성하는 것을 의미한다. 다수의 플라이 티슈 제품의 플라이는 본래 실질적으로 균일할 수 있거나 이들은 다층의 화장지 웨브일 수 있다.

본 발명은 미립자성 충전제를 크레이프 화장지에 혼합시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법은:

a) 비셀룰로우즈 미립자 충전제의 수성 분산과 전분의 수성 분산을 접촉시키는 단계와,

b) 전분 접착 충전제의 수성 분산과 제지 섬유를 혼합하여 전분 접착 충전제와 제지 충전제를 포함하는 수성 제지 완성지료(furnish)를 형성하는 단계와,

c) 상기 수성 제지 완성지료를 엉김제와 접촉시키는 단계와,

d) 유공성 제지 직물상에 수성 제지 완성지료로부터 미성숙 종이 웨브를 형성하는 단계와,

e) 상기 미성숙 웨브로부터 물을 제거하여 반건조 제지 웨브를 형성하는 단계와,

f) 반건조 제지 웨브를 양키 건조기에 부착하고 상기 웨브를 실질적으로 건조된 상태로 건조하는 단계와,

g) 가요성 크레이핑 블레이드에 의해서 양키 건조기로부터 실질적으로 건조된 웨브를 크레이핑함으로써 크레이프 화장지를 형성하는 방법을 포함한다.

변형예로서, 본 발명은 미세 비 셀룰로우즈 미립자성 충전제를 크레이프 화장지에 결합하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은:

a) 비셀룰로우즈 미립자 충전제의 수성 분산과 전분의 수성 분산을 접촉시키는 단계와,

b) 전분 접착 충전제의 수성 분산과 제지 섬유를 혼합하여, 전분 접착 충전제와 제지 충전제를 포함하는 수성 제지 완성지료(furnish)를 형성하는 단계와,

c) 상기 수성 제지 완성지료를 엉김제와 접촉시키는 단계와,

d) 적어도 하나의 부가 제지 완성지료를 제공하는 단계와,

e) 상기 제지 완성지료를 유공성 제지 직물에 배향시킴으로써 적어도 한층이 충전제 포함 수성 제지 완성지료로 형성되고 적어도 한층이 상기 추가의 제지 완성지료로 형성되게 하는 방식으로 충전제 포함 수성 제지 완성지료와 추가의 제지 완성지료로부터 미성숙 다층 종이 웨브를 형성하는 단계와,

f) 상기 다층 미성숙 웨브로부터 물을 제거하여 반건조 다층 제지 웨브를 형성하는 단계와,

g) 상기 반건조 다층 제지 웨브를 양기 건조기에 부착하고 상기 다층 웨브를 실질적으로 건조 상태가 되게 건조하는 단계와,

h) 가요성 크레이핑 블레이드에 의해서 양키 건조기로부터 실질적으로 건조된 웨브를 크레이핑함으로써 크레이프 화장지를 형성하는 방법을 포함한다.

상세한 설명의 이하의 부분은 본 발명에 따른 방법의 각 단계를 상세히 설명한다.

미립자성 충전제와 전분의 접촉

미립자성 충전제

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 상기 티슈의 중량에 대해서 적어도 약 1% 최대 50% 정도까지, 그러나 바람직하게는 약 8% 내지 약 20%까지 비셀룰로우즈 미립자성 충전제와 결합한다. 연성, 강성 및 먼지 방지성의 예기치 조합이 본 발명에 따른 방법에 의해서 이들 레벨의 미립자성 충전제로 크레이프 화장지를 충전함으로써 달성되었다.

본 발명은 제지 섬유와 미립자성 충전제를 포함하는 크레이프 화장지를 제공한다. 바람직한 실시예에 있어서, 미립자성 충전제는 클레이, 칼슘 카보네이트, 티탄늄 디옥사이드, 활석, 알루미늄 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 알루미나 3수화물, 활성 카본, 진주 전분, 황산 칼슘, 유리 중심체, 규조토, 및 그들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 미립자성 충전제를 사용한다. 상기 그룹으로부터 충전제를 선택했을 때 몇 개의 인자가 검토될 필요가 있다 이들은 비용, 유용성, 화장지내로의 보유 용이성, 색, 분산 에너지, 굴절지수, 및 선택된 제지 환경과의 화학적 호환성을 들 수 있다.

특히 적절한 미립자성 충전제는 고령토 클레이이다. 고령토 클레이는 자연적으로 나타나는 미립자로서 선광된 알루미늄 실리케이트 미네랄류의 통칭이다.

용어에 있어서, 산업에서 뿐 아니라 종래기술의 특허 문헌에서, 고령토 제품 또는 방법을 언급하는 경우, 하소(calcination) 처리되지 않은 고령토를 언급하는데 ″수화성(hydrous)″를 사용하는 것이 일반적이다. 하소는 클레이를 450℃ 이상의 온도에서 처리하며, 이 온도는 고령토의 기본 결정 구조를 변경시키는 역할을 한다. 소위 ″수화성″ 고령토는 원석 고령토로부터 제조될 수 있을 것이며 이러한 원석 고령토는 예를들어 거품 부유, 자기 분리, 기계적 박리, 연마, 또는 유사한 연삭과 같이 선광 처리되지만 결정 구조에 손상을 입힐 수 있는 가열을 겪지는 않은 것이다.

기술적 의미로 정확하게 하기 위해서, 이들 물질을 ″수화성″으로 설명하는 것은 부적당하다. 보다 상세하게는 고령토 구조에는 실질적으로는 물분자가 없다. 그러므로 이 조성물이 2H₂O·Al₂O₃·2SiO₂의 형태로 임의로 종종 씌여지고 씌여질 수 있지만, 고령토는 적당한 조성 Al₂(OH)₄Si₂O₅의 알루미늄 하드록사이드 실리케이트이며, 이것이 공식적인 수화물의 화학식이다. 고령토를 하소처리하면, 본 명세서에서는 고령토를 450℃를 초과하는 온도에서 하이드록실 그룹을 제거할 만큼 충분한 기간동안 처리하면, 고령석의 원시 결정 구조가 파괴된다. 그러므로, 기술적으로 이러한 하소 클레이는 더 이상 ″고령토″가 아니지만, 산업상 이들을 하소 고령토로서 언급하는 것이 일반적이며, 이 상세한 설명에 있어서, 하소 물질은 물질 ″고령토″류가 인용될 때 포함된다. 따라서, ″수화성 알루미늄 실리케이트″는 하소 처리안된 천연 고령토를 지칭한다.

수화성 알루미늄 실리케이트는 본 발명에 따른 실시예에서 가장 바림직한 고령토 형이다. 그러므로 450℃를 초과하는 온도에서 수증기로 전술한 약 13중량%의 손실을 특징으로 한다.

고령토의 조직형태는 판상 또는 뭉득한 형상인데, 이는 이것이 자연상태에서 상호 부착되어 ″스택″ 또는 ″책(books)″ 형상을 이루는 얇은 판상으로 나타나기 때문이다. 스택은 공정중에 독립한 작은 판으로 어느 정도 분리되지만, 이것은 과도한 기계적 박리 처리를 받지 않은 클레이가 바람직한데, 이는 기계적 박리 처리가 평균 입자 크기를 감소시키는 경향이 있기 때문이다. 평균 입자 크기를 등가의 구 직경으로 나타내는 것이 통상적이다. 등가의 평균 구 직경은 약 0.2μ이상이며, 더 바람직하게는 약 0.5μ이상이 본 발명의 실시예에서는 바람직하다. 가장 바람직하게는, 등가의 평균 구 직경은 약 1.0μ이상, 5μ이하인 것이 바람직하다.

대부분의 광석 클레이는 습성 공정 처리된다. 원석 클레이의 수성 현탁액은 거친 불순물을 원심분리에 의해 제거하며 화학적 블리칭에 대한 매개물을 제공한다. 폴리 아크릴레이트 중합체 또는 포스페이트 염은 때때로 이러한 슬러리에 부가되어 점성과 저속을 감소시킨다. 합성 클레이는 약 70% 고체 현탁액에서 건조함없이 이송하거나 또는 건조상태로 분무될 수 있다.

공기 부유, 거품 부유, 수세, 표백, 스프레이 건조, 슬러리 안정제와 점성 완화제의 첨가와 같은 클레이에 대한 처리는 일반적으로 적합되며 특별한 환경에서 직접 특별한 상업적 조건에 기초하여 선택되어야 한다.

각각의 작은 클레이 판은 그 자체가 알루미늄 폴리실리케이트의 다층 구조체이다. 산소 원자의 연속 배열은 각각의 기저층의 일면을 형성한다. 폴리실리케이트 시이트 구조체의 에지는 이들 산소 원자에 의해 결합된다. 결합된 8면체 알루미나 구조체의 수산기 그룹의 연속 배열은 2차원 폴리알루미늄 옥사이드 구조체를 형성하는 다른 면을 이룬다. 4면체 및 8면체 구조를 공유하는 산소 원자는 알루미늄 원자를 실리콘 원자에 결합한다.

조립체의 불완전은 주로 음이온을 현탁액에 갖는 천연 클레이 입자 때문이다. 이것은 다른 2가, 3가, 4가 양이온이 알루미늄을 치환하기 때문에 발생한다. 이 결과 표면상의 일부 산소 원자가 음이온이되고 약간 조화되지 않는 수산기 그룹이 된다.

천연 클레이는 이들의 음이온을 바람직한 다른 것으로 교환할 수 있는 양이온 특성을 가진다. 이것은 완전한 보족 결합이 결손되어 일정 진동수를 갖는 알루미늄 원자가 작은 판상의 주변 에지 둘레에 발생하기 때문이다. 알루미늄은 음이온이 차지하고 있던 수성 현탁액으로부터 음이온을 끌어당김으로써 이들의 나머지 원자가를 채워야한다. 이들 양이온 자리가 용액으로부터의 음이온으로 채워지지 않으면, 클레이는 그 자체의 에지를 두꺼운 분산을 형성하는 ″카드 하우즈″ 구조체를 조립하는 면에 배향함으로써 그 자체의 전하 밸런스를 만족시킬 수 있다. 폴리아크릴레이트 분산 이온은 양이온 자리와 교환하는데, 이 자리는 이들의 조합을 방해하고 제조를 간단하게 하는 클레이에 대한 반발 특성, 이송 특성 및 클레이 사용 특성을 제공한다.

고령토 등급 WW Fil(등록 상표)은 본 발명에 따른 크레이프 화장지 웨브를 제조하기에 적합한 미국 조오지아주 드라이 브랜치 소재의 드라이 브랜치 카올린 컴파니(Dry Branch Kaolin Company)에 의해서 시장화된 고령토이다. 이것은 스프레이 건조되거나 또는 슬러리(70% 고상) 형태로 입수가능하다.

전분

본 발명은 미립자성 충전제의 무게를 기준으로 약 0.1중량% 내지 5중량%, 가장 바람직하게는 0.25중량% 내지 0.75중량% 의 양이 부가되는 전분을 이용한다.

미립자성 충전제와 섬유의 존재시 수용성을 제한한 충전제는 특히 본 발명에 유용하다. 이것을 달성하는 특히 바람직한 방법은 충전제와 전분이 수성 매개물로 현탁처리될 때, 이들이 응집하도록 미립자성 충전제의 전하와 반대의 전하를 갖는 전하를 이용하는 것이다. 대부분의 미립자성 충전제가 실제 제지 조건하에서 순 음전하를 가지기 때문에, 본 발명에 따른 대부분의 바람직한 형태는 소위 ″양이온 전분″이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, ″양이온 전분″은 천연적으로 유도되는 전분로서 양이온 구성 부분을 갖도록 화학적으로 더 변형되었다. 바람직하게 전분은 옥수수 또는 감자로부터 얻어지지만, 쌀, 밀, 및 타피오카와 같은 다른 원료로부터 얻을 수 있다. 아미노카 전분은 산업적으로 공지된 찰옥수수로부터의 전분이 특히 바람직하다. 아미노카 전분은 이것이 전체적으로 아밀로펙틴이라는 점에서 보통의 메옥수수 전분과 다른데, 일반 옥수수 전분은 아밀로펙틴과 아일로우즈를 둘 다 함유한다. 아미노카 전분의 다양한 특징이 1995년 12월 발간된 식품공학회지(Food Industries) 106 내지 108 페이지에 에이치 에이치 숍메이어(H. H. Schopmeyer)의 ″아미노카-찰옥수수 전분(Amioca-The Starch from Waxy Corn)″에 더 설명되어 있다.

양이온 전분은 다음과 같이 일반적인 분류 (1) 3 급 아미노알킬 에테르, (2) 4급 아민, 포스포늄, 및 설포늄 유도체를 함유한 오늄 전분, (3) 1급과 2급 아미노알킬 전분 및 (4) 기타(이미노 전분)로 나뉠 수 있다. 신규의 양이온 산물이 계속해서 개발되고 있지만 3급 아미노알킬 에테르와 4급 암모늄 알킬 에테르는 주용 상품화된 종류이다. 바람직하게, 양이온 전분은 전분의 안히드로글로코스 단위당 0.01 내지 0.1 양이온 치환체를 갖는 정도의 치환도를 가진다. 치환체는 바람직하게는 전술한 유형으로부터 선택된다. 적절한 치환체가 RediBOND(등록 상표)로 미국 뉴저지주 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미컬 캄파니(National Starch and Chemical Company)에 의해 생산되었다. 단지 RediBOND 5320(등록 상표)과 RediBOND 5327(등록 상표)와 같은 양이온부를 갖는 등급이 적절하며, RediBOND 2005(등록 상표)와 같은 부가의 음이온 기능성윽 갖는 등급도 적절하다.

전분과 미립자성 충전제를 접촉하는 단계

선택된 미립자성 충전제는 이것을 수성 슬러리로 분산함으로써 우선 준비된다. 희석하는 것이 일반적으로 중합체의 흡수에 좋으며 고상 표면에 대한 보유 보조에 좋다. 결과적으로, 준비된 지점의 미립자성 충전제 슬러리는 고상이 약 10중량% 이하이고 바람직하게는 약 1중량% 내지 5중량% 이다.

마찬가지로, 전분은 미립자성 충전제와 접촉하기전에 물에 적당히 분산되는 것이 바람직하다. 생전분은 과립성 형태, 사전 겔라틴화된 과립성 형태 및 분산 형태일 수 있다. 분산 형태가 용도에 적합하지만, 생전분의 다른 형태가 사용될 수 있으며 모두 청구된다. 생전분이 과립형의 사전 겔라틴화된 형태이면, 그 사용전에 냉수에 분산될 필요가 있으며 예방책으로는 분산을 형성할 때 겔 블록되는 경향을 극복하는 균등물을 사용한다. 유도체로서 공지된 적당한 분산자가 산업계에 공용되고 있다. 전분이 과립 형태이고 사전-겔라틴화되지 않았다면, 전분이 과립의 팽윤을 유도하도록 요리될 필요가 있다. 바람직하게는, 이러한 전분 과립은 요리와 같은 방법에 의해서 전부 과립의 분산 바로 전 지점에서 팽윤된다. 이렇게 팽윤된 전분 과립은 ″충분히 요리된″ 것으로 간주될 수 있다. 일반적인 분산 조건은 전분 과립의 크기, 과립의 결정 정도 및 아밀로우즈의 존재량에 따라 변할 수 있다. 충분히 요리된 아미노카 전분은 예컨데 약 30분 내지 약 40분 동안 약 190℉(약 88℃)에서 약 4% 전분 과립의 구성비를 갖는 수성 슬러리를 가열함으로써 준비될 수 있다.

전분이 분산된 적당한 물을 얻은 후, 사용을 위해서 적당한 구성비로 더 희석시킬 필요가 있다. 바람직한 희석비는 약 10% 이하의 고체를 가지지만 약 0.1% 이하의 고체를 가진다. 가장 바람직한 희석비는 약 1%의 고체를 가진다.

미립자성 충전제와 전분 모두가 이 상태기 되면, 두 개의 분산이 혼합될 수 있다. 양이온 전분과 음이온 충전제를 가지면, 전분과 미립자성 충전제 사이의 반응이 상대적으로 빠르며, 두 개를 완전히 혼합시키는데 요구되는 최소량의 시간이 물질 사이의 반응이 역시 나타나게 하는데 충분하다.

이론에 의해서 제한되기를 바라지는 않지만, 처음에는 물에 분해되는 양이온 전분이 충전제 표면의 음이온 자리에 대한 양이온의 인력 때문에 충전제가 존재하는 경우에는 불용성이 된다. 더 많은 충전제 입자에 대한 인력 표면을 제공하여 궁극적으로 충전제가 응집하게 충전제를 무성한 전분 분자로 덮여지게 한다. 전분의 전하 특성이 응직물의 형성을 돕는데 중요하지만, 전분의 기본적인 특성은 그것의 전체 전하보다는 오히려 전분 분자의 크기와 형상에 관련있는 것으로 여겨진다. 예컨데, 양이온 전분 대신에 합성 선형 고분자 전해질과 같은 전하 바이어싱 종으로 대체함으로써 열성 결과가 기대될 것이다.

전분과 충전제를 제지 섬유와 혼합

제지 섬유

모든 종의 나무 펄프는 본 발명에 사용된 제지 섬유를 일반적으로 포함할 것이다. 그러나, 면 린터(cotton linters), 버개스(bagasse), 레이온 등과 같은 다른 셀룰로우즈 섬유상 펄프가 사용될 수 있으며 그 모든 것이 청구된다. 본 명세서에 사용된 목재 펄프는 아황산염 및 황산염[때때로 크라프트(Kraft)로 칭함]와 같은 화학 펄프 뿐 아니라 예컨대 쇄목 펄프, 열역학적 펄프[ThermoMechanical(TMP)]와 화학-열역학적 펄프(Chemi-ThermoMechanical Pulp(CTMP)]를 들 수 있는 기계적 펄프를 사용한다. 활엽수와 침엽수 모두로부터 나온 펄프가 사용될 수 있다.

하드우드 펄프와 소프트우드 펄프 양자 뿐 아니라 두 개의 조합이 본 발명에 따른 화장지용 제지 섬유로서 채용될 수 있다. ″하드우드 펄프″는 본 명세서에 사용된 바와 같이 활엽수(피자식물)의 목재로부터 얻어지는 섬유상 펄프를 칭하며, ″소프트우드 펄프″는 침엽수(나자식물)의 목재로부터 얻어지는 섬유상 펄프이다. 하드우드 크라프트 펄프, 특히 유칼립투스, 및 북쪽의 연한 목재의 크라프트 펄프의 혼합이 본 발명에 따른 티슈 웨브를 제조하는데 적절하다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예는, 가장 바람직하게는 유칼립투스와 같은 하드우드의 펄프가 외층으로 사용되고 북쪽의 소프트우드인 크라프트 펄프가 내층으로 사용되는 층형성딘 티슈 웨브를 형성하는 단계를 포함한다. 또한 재생 종이로부터 얻어진 펄프가 본 발명에 적용될 수 있으며, 이것은 상기의 섬유중 임의의 것 또는 전부를 포함할 수 있다.

제지 섬유는 먼저 종래 기술에 적절히 개시된 통상의 펄핑 방법에 의해서 수성 슬러리에 개별 섬유를 유리시킴으로써 준비된다. 필요한 경우 정제가 제지 완성지료의 선택된 부분에서 수행된다. 본 발명자는, 후에 미립자성 충전제를 흡수하는데 후에 사용될 제지 섬유의 수성 슬러리가 적어도 약 600ml, 바람직하게는 약 550ml 또는 그 이하의 캐나다 표준 자유도(Canadian Standard Freeness)로 정제되면, 보유 및 린트 감소의 장점을 발견하였다.

본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 있어서, 다수의 제지 완성지료를 사용하며, 미립자성 충전제와 접촉될 수 있는 제지 섬유를 갖는 완성지료는 하드우드 타입, 적어도 약 80% 하드우드 함유량을 갖는 타입일 때 탁월하다.

희석화는 일반적으로 중합체와 보유 보조제의 흡수에 좋다; 결과적으로 준비 지점에서의 제지 섬유의 슬러리는 3중량% 내지 5중량% 이하의 고체를 가진다.

전분과 충전제를 제지 섬유와 혼합

본 발명에 사용된 준비 단계에 있어서, 수성 슬러리를 종래의 재생 펄프기내의 슬러리로 형성함으로써 제지 섬유를 준비할 필요가 있을 뿐이다. 이런 형태에서, 수중에 적어도 약 15% 이하 더 바람직하게는 약 3% 내지 5% 이하의 섬유를 슬러리화하는 것이 가장 편리하다.

제지 섬유의 수성 슬러리를 형성한 후, 이들을 조합된 전분과 미리 형성된 미립자성 충전제 성분과 종래의 배치(batch) 또는 연속 공정에 의해서 혼합할 수 있다.

이제 합성 수성 제지 완성지료는 양이온 엉김제와 접촉을 위해 준비된다.

수성 제지 완성지료와 엉김제를 접촉

엉김제

엉김제는 본 명세서에서 사용된 바와 같은 소위 ″보유 보조제″와 같은 상품으로 시장화된 물질류의 일부로서 제지 공정중 웨브에 미세 완성지료 고체의 보유력을 증가시키는데 사용되는 첨가제를 칭한다. 미세 고체의 적절한 보유없이는 백수(白水) 루프의 재순환에 있어서 과도하게 높은 공정 유출물이나 축적물의 손실을 가져오며 석출물과 배수 손상과 같은 제조 어려움을 야기한다. 본 명세서에서 참고로 인용된 윌리 인터사이언스 퍼블리케이션(Wiley Chemical Technology 3판, 3권)에 제이. 티 운베헨드(J.E.Unbehend)과 케이. 더불유. 브리트(K.W.Britt)의 제목이 ″펄프와 종이, 화학과 화학적 기술″의 ″보유 화학″인 17장은 중합체 보유 보조체가 기능하는 유형과 메카니즘의 본질적인 이해를 제공한다. 엉김제는 가교 메카니즘에 의해서 일반적으로 현탁 입자를 응결시킨다. 임의의 다원자가 양이온이 통상의 엉김제로서 여겨지며, 이들은 일반적으로 중합체 체인을 따라 많은 전하를 가지는 우수한 활성 중합체에 의해서 실제로 대체된다.

본 발명에 따른 방법은 보유 보조로서 ″엉김제″를 사용하는데 이것은 본 명세서에 사용된 바와 같이, 음이온이나 양이온의 유형 또는 둘의 조합으로 이루어진 복수의 전하를 갖는 화학종에 관한 것으로 수성 현탁액안에 전하를 띤 입자를 가교결합할 수 있다. 전단 스테이지가 엉김제에 의해 형성된 엉김을 파괴하므로 실행가능한 한 많은 전단 스테이지가 수성 제지 슬러리를 만나게 된 후에 엉김제를 첨가하는 것이 양호한 실시라는 것이 제지 업계에 주지되어 있다.

본 발명에 사용하기 위한 훨씬 더 바람직한 유형의 엉김제는 ″양이온 폴리엘렉트로라이트 중합체″이다. 본 명세서에서는 이것을 펜던트 양이온 그룹을 갖는 고분자량 중합체라 부른다.

음이온 중합체는 종종 카르복실산(-COOH)부를 가진다. 이들은 중합체 주쇄 또는 펜던트에 일반적으로, 알칼렌 그룹, 특히 수 개의 탄소를 가진 알칼렌 그룹을 통해서 바로 늘어질 수 있다. 수성 매개물에 있어서, 저 pH에서를 제외하고는, 이러한 카르복실산 그룹이 이온화되어 중합체에 음전하를 제공한다.

음이온 엉김제로서 적절한 음이온 중합체는 전체적으로 또는 본질적으로 중합시 카르복실산 그룹을 중합화하기에 용이한 단량체로 구성되어 있지 않으며, 대신에 이들은 비이온 기능성과 음이온 기능성을 모두 갖는 다량체의 조합으로 구성된다. 비이온 기능성을 얻은 단량체는, 본질적으로 극성을 가지면, 종종 이온 기능성과 동일한 응결 경향을 나타낸다. 이러한 단량체의 결합은 종종 이러한 이유로 실시된다. 종종 사용된 음이온 단위는 [메트(meth)] 아크릴아미드이다.

비교적 큰 분자량을 갖는 음이온 폴리아크릴아미드는 만족할만한 엉김제이다. 이러한 음이온 폴리아크릴아미드는 (메트) 아크릴아미드와(메트) 아크릴산의 조합을 함유하며, 후자는 중합 과정동안 (메트) 아크릴산 단량체의 결합에 의해서 또는 중합 후에 약간의 (메트) 아크릴아미드 단위체의 가수분해에 의해서 또는 조합된 방법에 의해서 얻어질 수 있다.

이 중합체는 음이온 음이온 전분의 구면 구조체에 비교하여 실질적으로 선형이다.

중간 밀도가 바람직하지만, 광범위한 전하 밀도가 본 발명에 대해 만족스럽다. 본 발명의 제품을 제조하는데 유용한 중합체는 중합체의 그램당 약 0.2 내지 약 7 밀리당량 또는 그 이상 범위의, 그러나 더 바람직하게는 약 2 내지 4 밀리당량의 범위의 빈도로 양이온 기능족을 함유한다.

본 발명에 따른 공정에 유용한 중합체는 적어도 약 500,000의 분자량, 바람직하게는 약 1,000,000 이상의 분자량을 가져야 하며, 5,000,000 이상의 분자량을 가지는 것이 바람직하다.

허용가능한 물질의 예로서 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 허큘레스 인코포레이티드(Hercules, Inc.)의 제품인 고체 과립인 RETEN 235(등록 상표)이 있다. 다른 허용가능한 음이온 고분자 전해질은 미국 콘넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍 인코포레이티드(Cytec, Inc) 제품인 Accurac 62(등록상표)와 Accurac 171RS(등록상표)가 있다. 이들 제품 모두는 폴리아크릴아미드이며 특히, 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체이다.

본 발명에 사용되기 위한 엉김제의 보다 바람직한 유형은 ″양이온 고분자 전해질 중합체″이며, 이 용어는 본 명세서에서 펜덴트 양이온 그룹을 갖는 고분자량 중합체를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, ″양이온 엉김제″는 하나 또는 그 이상의 에틸렌적으로 포화된 단량체, 일반적으로는 양이온 단량체로 구성되거나 그것을 포함하는 아크릴 단량체의 공중합으로부터 보통 유래되는 고분자 전해질류를 말한다.

적절한 양이온 단량체는 산성염이나 제 4 급 암모늄 염과 같은 디알킬 아미노 알킬-(메트) 아크릴레이트 또는 -(메트) 아크릴아미드이다. 적절한 알킬 그룹은 디알킬아미노에틸 (메트) 아크릴레이트, 디아크릴아미노에틸 (메트) 아크릴아미드 및 디아크릴아미노메틸 (메트) 아크릴아미드 및 디알킬아미노 -1,3-프로필 (메트) 아크릴아미드를 구비한다. 이들 양이온 단량체는 비이온 단량체, 바람직하게는 아크릴아미드와 공중합되는 것이 바람직하다. 다른 적절한 중합체는 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 단량체의 (아크릴아미드를 갖는) 폴리에틸렌 이민, 폴리아미드 에피클로로하이드린 중합체, 단독중합체 또는 공중합체이다.

엉김제는 예를 들면 양이온화된 전분의 구형 구조체와 비교하여 거의 직선형의 중합체인 것이 바람직하다.

중간 밀도가 바람직하긴 하지만, 넓은 범위의 전하 밀도도 유용하다. 본 발명의 제품을 만드는데 유용한 중합체는 중합체의 그램당 약 0.2 내지 2.5 밀리당량의 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 1.5 밀리당량 범위의 빈도로 양이온의 기능적 그룹을 포함한다.

본 발명에 따른 티슈 제품을 만드는데 유용한 중합체는 적어도 약 500,000의 분자량, 바람직하게는 약 1,000,000 이상의 분자량을 가져야 하며, 5,000,000 이상의 분자량을 갖는 것이 유익할 수도 있다.

허용가능한 재료의 예는 RETEN 1232(등록상표) 및 Microform 2321(등록상표)(양자 모두 유제 중합된 양이온 폴리아크릴아미드)와 고상 과립으로 제공되는 RETEN 157(등록상표)가 있는데, 이들은 모두 미국 델라웨어주 위밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드의 제품이다. 또 다른 수용가능한 양이온 엉김제는 미국 콘넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍 인코포레이티드의 제품인 Accurac 91이다.

수성 완성지료와 엉김제의 접촉

엉김제가 제지 섬유와 전분-처리된 미립자 충전제 성분의 혼합물로 이루어진 수성 제지 완성지료에 첨가된다. 이것은 적당한 시기에 제지 공정의 스톡 준비 시스템의 접근 프로우에 첨가될 수 있다. 공정으로부터 복귀된 재순환된 기계수에 의한 최종 희석이 행해지는 팬 펌프 뒤에서 양이온 엉김제를 첨가하는 것이 특히 바람직하다. 전단 스테이지가 엉김제에 의해 형성된 브리지를 파괴하므로 실행가능한 한 많은 전단 스테이지가 수성 제지 슬러리를 만나게 된 후에 엉김제를 첨가하는 것이 양호한 실시라는 것이 제지 업계에 주지되어 있다.

팬 펌프에서 일어나는 희석은 바람직하게는 약 0.5% 고체 이하의 지점, 가장 바람직하게는 약 0.05 내지 0.2% 사이의 지점까지 밀도를 감소시킨다.

엉김제는 수성 분산으로서 운반된다. 엉김제의 비교적 큰 분자량 때문에, 수성 분산의 고체 함유량은 낮아질 것이 요구된다. 바람직하게는, 양이온 엉김제의 수성 분산의 고체 함유량은 약 0.3% 고체보다 적다.

이러한 적용을 위해 선택된 중합체가 음이온 형태이던 양이온 형태이던, 이들은 동등한 농도 및 총 사용율의 수성 용액으로 운반될 것이다. 이들 중합체의 농도는 이들을 수성 제지 완성지료에 접촉시키기 전에 약 0.3% 고체 미만인 것이 바람직하며, 약 0.1% 미만이 보다 바람직하다. 당업자는 이들 중합체의 요구되는 사용율이 광범위하게 변함을 인지할 것이다. 중합체의 건조 중량 및 화장지의 건조 마무리된 중량에 근거한 약 0.005 중량% 만큼 낮은 양의 중합체가 유용한 결과를 낳지만, 통상적으로 사용율은 보다 클 것이 기대되며, 본 발명의 목적을 위해 이러한 재료의 적용으로 통상적으로 실시되는 것보다 클 것이 기대된다. 약 0.5% 만큼 큰 양이 적용될 수도 있지만 통상적으로 약 0.1%가 최적이다.

본 발명에 있어서, 다수의 수성 제지 슬러리를 활용하는 것이 가능하며, 하나 또는 그 이상의 슬러리가 본 발명에 따라 미립자 섬유를 흡수하는데 사용될 수 있다. 제지 공정에서 제지 섬유의 하나 또는 그 이상의 수성 슬러리가 팬 펌프에 도달하기 전에 미립자 충전제가 비교적 없는 상태로 유지되더라도, 이러한 슬러리의 팬 펌프 후에 엉김제를 첨가하는 것이 바람직하다. 이것은 팬펌프내에 사용되는 순환수가 이전의 유공성 스크린 통과에서 보유되지 않은 충전제 덩어리를 내포하기 때문이다. 다수의 희석 섬유 슬러리가 크레이프형 제지 공정에 사용되는 경우, 양이온 또는 음이온 엉김제의 플로우에 모든 희석 섬유 슬러리를 첨가하는 것이 바람직하며 각 희석 섬유 슬러리의 수성 제지 완성지료내의 고체 플로우에 그것을 거의 비례시키는 방법으로 첨가되어야 한다.

추가 완성지료

본 발명의 한 특징에 있어서, 다수의 제지 완성지료가 제공된다. 이 경우에, 미세한 미립자 충전제와 접촉하도록 사용된 제지 섬유가 하드우드형, 바람직하게는 적어도 약 80% 하드우드인 것이 요구된다. 이러한 관점에 있어서, 적어도 하나의 추가 완성지료가 제공되는데, 이것은 바람직하게는 현저하게 보다 길고 거친 섬유형 소프트우드형이며, 바람직하게는 80% 이상의 소프트우드 함량을 갖는다. 소프트우드형이 바람직한 이러한 나중 완성지료는 미세한 미립자 충전제가 비교적 없도록 유지된다.

본 발명의 가장 바람직한 특징에 있어서, 이들 완성지료는 이들이 제지 공정에 걸쳐 별개의 층으로 유지되도록 유공의 제지 직물상에 방출된다. 특히 바람직한 일 실시는 미립자 충전제 접촉 제지 섬유를 3개의 층이 제공된 다층 화장지에 속하게 하는 것이다. 3개의 층은 미세한 미립자 충전제가 비교적 없는 완성지료로 형성된 내부층과 내부층을 둘러싸는 미립자 충전제 접촉 제지 섬유로 형성된 두 개의 외부층을 포함한다.

미성숙 종이 웨브 형성

가장 단순한 형태에 있어서, 본 발명은 팬 펌프로부터의 희석 슬러리를 지향시겨서 이것을 당 분야에 주지된 것과 같은 제지 와이어와 같은 유공성 표면상으로 방출시킴으로써 미성숙 종이 웨브를 형성하는 것을 규정한다. 이것을 달성하기 위한 장치 및 방법은 당업자에게 주지되어 있다. 통상적 공정에 있어서, 저 밀도 펄프 완성지료가 가압 헤드박스에 제공된다. 헤드박스는 펄프 완성지료의 얇은 침전물을 미성숙 웨브를 형성하도록 포드리니어 와이어상에 운반하기 위한 개구를 갖는다.

이러한 공정을 돕기 위하여, 헤드박스는 제지 표면상으로의 희석 슬러리의 균일한 흐름을 유지하도록 이용된다. 보다 정교한 장치가 예컨대 다수의 제지 슬러리가 충전 종이 웨브를 형성하는데 이용되는 경우에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 헤드박스는 가능한 한 다수의 슬러리를 별개로 유지하도록 챔버화되는 것이 바람직하다. 이것은 최대의 층 순도를 가능하게 한다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 하드우드 펄프를 포함하는 비교적 짧은 제지 섬유의 슬러리가 준비되어 미세한 미립자 섬유를 흡수하도록 이용될 수 있으며, 소프트우드 펄프를 포함하는 비교적 긴 제지 섬유의 슬러리가 준비되어 본질적으로 미세한 미립자가 없이 남아있다. 생성된 비교적 짧은 섬유형 슬러리는 3 챔버형 헤드박스의 외측 챔버로 지향되어 3층형 티슈의 외부층을 형성하며, 긴 섬유형 내부층이 비교적 긴 제지 섬유가 지향되는 헤드박스의 내측 챔버로부터 형성된다. 그 외부층에 현저히 짧은 하드우드 섬유와 충전제를 가지며 또한 그 내부층에 보다 현저히 긴 섬유형 소프트우드 섬유를 갖도록 생성된 3층형 웨브는 단일-플라이 화장지오 전환되기에 특히 적합한 충전된 티슈 웨브를 생성한다.

바람직한 변형예에 있어서, 하드우드 펄프를 포함하는 비교적 짧은 제지 섬유의 슬러리가 준비되어 미세한 미립자 섬유를 흡수하도록 이용될 수 있으며, 소프트우드 펄프를 포함하는 비교적 긴 제지 섬유의 슬러리가 준비되어 본질적으로 미세한 미립자가 없이 남아있다. 생성된 비교적 짧은 섬유형 슬러리는 2 챔버형 헤드박스의 일 챔버로 지향되어 2층형 티슈의 일 층을 형성하며, 긴 섬유형 다른 층이 비교적 긴 제지 섬유가 지향되는 헤드박스의 제 2 챔버로부터 형성된다. 생성된 충전된 티슈 웨브는 각 플라이가 비교적 짧은 제지 섬유로 이루어진 층이 2-플라이 화장지의 표면상에 있도록 배향되는 두 개의 플라이를 포함하는 다중-플라이 티슈 제품으로 전환되기에 특히 적합하다.

당업자는 또한 동일 유형의 수성 제지 완성지료를 인접한 챔버로 지향시킴으로써 헤드박스의 챔버 수단을 감소시킬 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들면, 상기 3챔버형 헤드박스는 단순히 동일한 수성 제지 완성지료를 두 인접한 챔버 중 어느 하나에 지향시킴으로써 2 챔버형 헤드박스로 사용될 수 있다.

반건조 웨브를 형성하기 위한 수분 제거

유공성 표면으로의 희석 섬유 슬러리 침전시, 중력에 의해, 요구되는 진공의 도움에 의해, 고체 함량을 약 7 내지 25%까지 증가시키는 종래의 기계적 수단에 의해 탈수되어 슬러리를 습윤 종이 웨브로 전환하는 것을 완료한다.

본 발명의 범위는 또한 다수의 종이 층을 형성하는 공정을 포함하며, 이러한 공정에서는 둘 또는 그 이상의 완성지료 층이 예컨대 다수 챔버형 헤드박스내에서 희석 섬유 슬러리의 별개의 스트림의 침전으로부터 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 층들은 상이한 섬유 형태로 구성되는 것이 바람직한데, 이들 섬유는 통상적으로 다수층 화장지 제조에서 사용된 것과 같은 비교적 긴 소프트우드 섬유와 비교적 짧은 하드우드 섬유이다. 개개의 층이 별개의 와이어상에서 동일하게 형성되는 경우, 층은 실질적으로 습윤될 때 결합되어 다수층 화장지 웨브를 형성한다. 제지 섬유는 상이한 섬유 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 섬유는 통상적으로 비교적 긴 소프트우드 섬유와 비교적 짧은 하드우드 섬유이다. 보다 바람직하게는, 하드우드 섬유는 제지 섬유의 적어도 약 50%를 포함하며, 소프트우드 섬유는 제지 섬유의 적어도 약 10%를 포함한다.

본 발명의 제지 공정에 있어서, 수분 제거 단계는 펠트 또는 직물로의 웨브의 이송을 포함하는 것이 바람직하며, 예컨대 종래에 주지된 통상적인 펠트 프레싱 화장지는 명백히 본 발명의 범위내에 포함된다. 이러한 공정 단계에 있어서, 웨브는 탈수 펠트로 이송하여 웨브를 프레싱함으로써 탈수되며, 웨브가 대향하는 기계적 부재, 예컨대 원통형 롤에 의해 발생된 압력을 받는 프레싱 작업에 의해 수분이 웨브로부터 펠트내로 제거된다. 이러한 형태에서 웨브를 탈수하는데 요구되는 실질적인 압력 때문에, 종래의 펠트 프레싱에 의해 형성된 생성 웨브는 밀도가 비교적 크고 웨브 구조 전체에 걸쳐 균일한 밀도를 갖는 특징이 있다.

본 발명에 통합된 제지 공정의 보다 바람직한 변형예는 소위 패턴 밀집화 처리 방법을 포함하는데, 이러한 방법에서는 수분 제거 및 양키 건조기로의 이송이 미성숙 티슈 웨브가 지지체 어레이를 갖는 건조 직물에 의해 지지되는 동안 실행된다. 이것은 고체적 필드내에서 분산된 비교적 큰 밀도의 영역들을 갖는 크레이프형 티슈 제품을 생성한다. 고체적 필드는 대안적으로 필로우(pillow) 영역의 필드로서 특성화된다. 밀집된 영역은 대안적으로 너클 영역으로 지칭된다. 밀집된 영역은 고체적 필드내에서 불연속적으로 이격될 수 있거나 또는 고체적 필드내에서 완전히 또는 부분적으로 상호 결합될 수 있다. 바람직하게는, 비교적 큰 밀도의 영역은 연속적이며 고체적 필드는 분리되어 있다. 패턴 밀집화 티슈 웨브를 제조하는 바람직한 공정은 1967년 1월 31일자로 샌포드와 시손에 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스 피터 지에 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1980년 3월 4일자로 트로칸 폴 디에 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호, 1987년 1월 20일자로 트로칸 폴 디에 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호, 1990년 7월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,942,077 호, 1994년 9월 28일자로 공개된 하이랜드 등의 유럽 특허 공개공보 제 0 617 164 A1 호 및 1994년 9월 21일자로 공개된 허만스 등의 유럽 특허 공개공보 제 0 616 074 A1 호에 개시되어 있으며, 상기 모든 문헌은 본 명세서에 참조로 인용되어 있다.

패턴 밀집형 웨브를 형성하기 위해, 웨브를 형성한 바로 직후의 웨브 이송 단계는 펠트보다는 형성 직물에 대한 것이다. 웨브는 형성 직물을 포함하는 지지체의 어레이에 대해 병렬로 배치된다. 웨브는 지지체의 어레이에 대해 가압되어 지지체의 어레이와 습윤 웨브 사이의 접촉 지점에 지형학적으로 대응하는 위치에서 웨브내에 밀집된 영역을 형성한다. 이러한 작업 동안 압축되지 않은 웨브의 나머지는 고체적 필드로 지칭된다. 이러한 고체적 필드는 진공형 장치 또는 블로우-통과 건조기 등을 사용하는 유압의 적용에 의해 더욱 밀집화될 수 있다. 웨브는 탈수되고, 고체적 필드의 압축을 실질적으로 방지하도록 선택적으로 예비건조된다. 이것은 진공형 장치 또는 블로우-통과 건조기 등을 사용하는 유압에 의해, 또는 대안적으로 지지체의 어레이에 대해 웨브를 기계적으로 가압함으로써 달성되는 것이 바람직하며, 여기서 고체적 필드는 압축되지 않는다. 탈수, 선택적 예비건조 및 밀집된 영역의 형성에 대한 작동은 일체로 되거나 또는 부분적으로 일체로 될 수 있어 수행되는 처리 단계의수를 감소시킨다. 양키 표면으로의 이송 시점에서의 반건조 웨브의 수분 함량은 약 40% 미만이고 반건조 웨브가 저 밀도 구조체를 형성하기 위해 상기 형성 직물상에 있는 동안 반건조 웨브를 통하여 고온 공기가 가압된다.

지지체의 어레이는 패턴화된 너클의 변위를 갖는 임프린팅(imprinting) 캐리어 직물인 것이 바람직하며, 상기 너클은 압력의 적용시 밀집된 영역의 형성을 요이하게 하는 지지체의 어레이로 작용한다. 너클의 패턴은 이전에 언급된 지지체의 어레이를 구성한다. 임프린팅 캐리어 직물은 1967년 1월 31일자로 샌포드와 시손에 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1974년 5월 21일자로 살부시 2세 등에 허여된 미국 특허 제 3,821,068 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스에 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1971년 3월 30일자로 프리드버그 등에 허여된 미국 특허 제 3,573,164 호, 1969년 10월 21일자로 암네우스에 허여된 미국 특허 제 3,473,576 호, 1980년 12월 16일자로 트로칸에 허여된 미국 특허 제 4,239,065 호 및 1985년 7월 9일자로 트로칸에 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호에 개시되어 있으며, 상기 모든 문헌은 본 명세서에 참조로 인용 합체된다.

가장 바람직하게는, 미성숙 웨브가 웨브에 적용되는 유체 힘에 의해 개방 메시 건조/임프린팅 직물의 표면에 일치하도록 되며, 그 뒤 저 밀도 종이 제조 공정의 일부로서 상기 직물상에서 열에 의해 예비건조된다.

본 발명내에 포함되는 처리 단계의 다른 변형은, 1974년 5월 21일자로 살루시 조셉 엘 2세 및 이아노스 피터 엔에 허여된 미국 특허 제 3,812,000 호 및 1980년 7월 17일자로 벡커 헨리 이, 맥코낼 말버트 엘 및 슈테 리차드에 허여된 미국 특허 제 4,208,459 호에 개시되어 있는 바와 같은 소위 비압축되며, 패턴 밀집되지 않은 다층 화장지 구조체의 형성을 포함하며, 상기 모든 문헌은 본 명세서에 참조로 인용된다. 일반적으로, 비압축되며 패턴 밀집되지 않은 다층 화장지 구조체는 포드라이니어와 같은 유공 형성 와이어상에 종이 제조 완성지료를 침착시킴으로써 준비되어 앞에서 언급한 바와 같이 습윤 웨브를 형성한다. 그러나 이러한 공정은 웨브의 배수 및 추가 수분의 제거가 기계적 압축없이 실행된다는 점에서 상기 펠트 가압형 및 패턴 밀집형 공정과 다르다. 웨브는 웨브를 크레이핑하기 전에 적어도 80%의 밀도를 가지며, 상기 양키 건조 및 크레이핑 단계는 종래의 펠트 가압형 및 패턴 밀집형 공정에 유사하게 적용될 때 후술되는 바와 같은 방식으로 수행된다. 생성된 비교적 비압축된 섬유 구조체의 고체적 시트는 연질이지만 약하며, 따라서 결합 재료가 크레이핑에 앞서 웨브의 부분에 부가되는 것이 바람직하다.

양키 건조

습윤 종이 웨브의 탈수를 실행하는데 선택된 방법에 관계없이, 본 명세서에 기재된 바와 같은 크레이프형(creped) 제지 공정은 건조를 완료시키는데 양키 건조기와 같은 종래에 공지된 원통형 증기 드럼 장치를 이용한다. 이러한 단계는 반건조 제지 웨브를 양키 건조기에 고착시키기 위하여 반건조 제지 웨브를 가압하며 상기 웨브를 실질적인 건조 상태로 건조시킴으로써 실행된다. 이송은 웨브에 대해 가압하는 대향 원통형 드럼과 같은 기계적 수단에 이해 실행된다. 웨브가 양키 표면에 대해 가압될 때 진공이 웨브에 가해질 수도 있다. 본 발명의 공정에 다중 양키 건조기 드럼이 사용될 수 있다.

반건조 웨브가 양키 건조기로 이송되는 시점에서의 반건조 웨브의 밀도는 상당히 변할 수 있다. 일반적으로, 펠트 가압형 종이 구조체는 웨브가 건조기와 균일하게 접촉한다는 사실에 기인하여 보다 많은 수분 함량에서 양키 건조기에 운반될 수 있다. 이러한 경우의 이송에서 웨브의 밀도는 통상적으로 약 20% 내지 40%이다.

패턴 밀집 웨브를 건조시키는 양키에 대해서, 이송 시점에서의 밀도는 적어도 약 40%이고 통상적으로 약 50% 내지 약 80%이다. 패턴 밀집 웨브는 양키 건조기로 이송되어 완전 건조되며, 여전히 기계적 가압을 방지한다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 약 8% 내지 약 55%의 크레이프 화장지 표면은 고체적 필드의 적어도 125%의 상대적 밀도를 갖는 밀집된 너클(knuckles)을 포함한다.

크레이핑

본 발명의 최종 단계에있어서, 실질적으로 건조한 웨브가 가요성 크레이핑 블레이드에 의해 양키 건조기 표면으로부터 크레이프되어 크레이프된 화장지를 형성하며, 이러한 수단은 당업자에게 주지되어 있다.

웨브를 양키 건조기에 고착시키는 것을 돕기 위하여, 많은 접착제 및 코팅 중 임의의 것이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 이들을 웨브의 표면상에 또는 양키 건조기상에 프레잉(praying)함으로써 사용될 수 있다. 양키 건조기로의 고착을 제어하도록 설계된 이러한 많은 제품은 종래에 공지되어 있다. 예를 들면, 베이츠의 미국 특허 제 3,926,716 호(본 명세서에 참조로 인용 합체됨)는 양키 건조기에 대한 종이 웨브의 고착을 개선하기 위해 어느 정도의 가수분해성 및 점성을 갖는 폴리비닐 알콜의 수성 분산을 이용하는 방법을 개시하고 있다. 미국 펜실바니아주 알렌타운 소재의 Air Products and Chemicals, Inc.에 의해 상표명 Airvol(등록상표)로 시판되는 이러한 폴리비닐 알콜은 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 양키에 대해 또는 시트의 표면에 대해 직접 사용을 위해 유사하게 추천된 다른 양키 코팅은 미국 펜실바니아주 밸리 포즈 소재의 Houghton International에 의해 상표명 Rezosol(등록상표) 및 Unisoft(등록상표)로 또한 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 Hercules, Inc.에 의해 상표명 Crepetrol(등록상표)로 시판되는 것과 같은 양이온의 폴리아미드 또는 폴리아민 수지이다. 이것들 또한 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는, 웨브는 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 알콜 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아민 수지, 미네랄 오일 및 그의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 접착제에 의해 양키 건조기에 고정된다.

선택적 화학 접착제

선택된 특정 충전제의 화학 성분에 적합하고 본 발명의 연성, 강성 또는 저 오염 특성에 상당한 부작용을 미치지 않는 한, 다른 재료가 수성 제지 완성지료 또는 미성숙 웨브에 부가되어 제품에 다른 특성을 부여하거나 또는 제지 공정을 개선시킬 수 있다. 다음의 재료가 명시적으로 포함되나 모든 재료가 포함된 것은 아니다. 본 발명의 장점을 방해하거나 또는 없애지 않는 한, 다른 재료가 또한 포함될 수 있다.

제지 공정에 양이온 전하 바이어싱 종(species)을 부가하여 수성 제지 완성지료가 제지 공정에 운반될 때 수용셩 제지 완성지료의 제타 전위를 제어하는 것이 일반적이다. 이러한 재료가 사용되는 이유는 셀룰로스 섬유 및 미세물의 표면과 대부분의 무기 충전제를 포함하는 자연계에 있는 대부분의 고체가 음의 표면 전하를 가지기 때문이다. 당 분야의 숙련자들은 양이온 전하 바이어싱 종이 이들 고체를 부분적으로 중화시켜 전술된 양이온 전분 및 양이온 폴리전해질과 같은 양이온 뭉침에 의해 보다 용이하게 뭉쳐지도록 하는데 바람직하다고 생각한다. 양이온 전하 바이어싱 종에 통상적으로 사용되는 것은 명반(alum)이다. 보다 최근에는, 전하 바이어싱이 바람직하게는 약 500,000 이하, 보다 바람직하게는 200,000 이하 또는 약 100,000의 분자량을 갖는 비교적 적은 분자량의 합성 중합체를 사용함으로써 행해진다. 이러한 저 분자량 양이온 합성 중합체의 전하 밀도는 비교적 높다. 이들 전하 밀도의 범위는 중합체 1Kg당 약 4 내지 약 8 당량의 양이온 질소이다. 하나의 적합한 재료는 미국 콘넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍 인코포레이티드의 제품인 Cypro 514(등록상표)이다. 이러한 재료의 사용은 명확히 본 발명의 범위내에서 허용된다. 그러나, 이들의 적용에 주의를 하여야 한다. 적은 양의 이러한 에이전트가 보다 큰 분자 뭉치에 접근할 수 없는 음이온의 중심을 중성화시켜 입자 충돌을 감소시킴으로써 억제를 실제적으로 돕지만, 이러한 재료는 음이온 고착 사이트에 대해 양이온 뭉침과 경쟁하기 때문에 이들이 실제적으로 음이온 사이트가 제한된 경우 부정적인 충돌 보유에 의해 의도된 효과와 반대되는 효과를 가질 수 있음이 주지되어 있다.

형성, 배출, 강화 및 보유를 향상시키기 위한 목적으로 큰 표면적의 큰 음이온 전하 미립자를 사용하는 것이 종래에 주지되어 있다. 예를 들어, 1993년 6월 22일자로 스미스에 허여된 미국 특허 제 5,221,435 호(본 명세서에 참조로 인용됨)를 참조하기 바란다. 이러한 목적을 위한 일반적 재료는 실리카 콜로이드 또는 벤토나이트 클레이(bentonite clay)이다. 이러한 재료의 합체는 명백히 본 발명의 범위에 포함된다.

영구적인 습윤 강도가 요구된다면, 폴리아미드-에피클로로하이드린, 폴리아크릴아미드, 스티렌-부타디엔 라텍스, 불용성 폴리비닐 알콜, 요소 포름알데히드, 폴리에틸렌이민, 치토산 중합체 및 그의 혼합물을 포함하는 화학 제품의 그룹이 제지 완성지료에 또는 미성숙 웨브에 부가될 수 있다. 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지는 특정 용도의 것으로 발견된 양이온 습윤 강도 수지이다. 이러한 수지의 적합한 유형은 1972년 10월 24일자로 허여된 미국 특허 제 3,700,623 호, 1973년 11월 13일자로 혀여된 미국 특허 제 3,772,076 호(이들 모두 케임에 허여되었으며 또한 본 명세서에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다. 유용한 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지의 상업적 소스는 미국 데라웨어주 윌밍톤 소재의 허큘레스 인코포레이티드이며, 이 회사는 이들 수지를 상표명 Kymene 557H(등록상표)로 판매하고 있다.

많은 크레이프 종이 제품은 습윤될 때 제한된 강도를 가져야 하는데, 이는 이들을 화장실을 통해 오수 또는 하수 시스템내로 처리할 필요가 있기 때문이다. 습윤 강도가 이들 제품에 부여되는 경우, 물속에 위치할 때 그 힘이 부분적으로 또는 전부 쇠퇴하는 특징이 있는 일시적인 습윤 강도를 갖는 것이 바람직하다. 일시적인 습윤 강도가 요구되는 경우, 결합 재료는 National Starch and Chemical Company에 의해 제공된 Co-Bond 1000(등록상표), 미국 커넥티컷주 스탬포트 소재의 Cytec에 의해 제공된 Parez 750(등록상표) 및 1991년 1월 1일자로 브조르크퀴스트에 허여된 미국 특허 제 4,981,557 호(본 명세서에 참조로 인용 합체됨)에 개시된 수지와 같은 디알데히드 전분 또는 알데히드 기능성을 갖는 다른 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

향상된 흡수성이 요구된다면, 본 발명의 크레이프 화장지를 처리하는데 표면 활성제가 사용될 수 있다. 표면 활성제가 사용된다면, 그 레벨은 화장지의 건조 섬유 중량에 근거하여, 중량%로서 약 0.01% 내지 약 2.0%가 바람직하다. 표면 활성제는 8 또는 그 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 체인을 갖는 것이 바람직하다. 예시적 음이온 표면 활성제는 선형 알킬 술폰산염 및 알킬벤젠 술폰산염이다. 예시적 비이온 표면 활성제는 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 크로다 인코포레이티드(Croda, Inc.)로부터 입수가능한 Crodesta SL-40(등록상표)와 같은 알킬글리콜사이드 에스테르, 1977년 3월 8일자로 랭돈 더블유 케이 등에 허여된 미국 특허 제 4,011,389 호에 개시된 것과 같은 알킬글리토사이드 에스테르 및 그릴코 케미컬 인코포레이트드(Glyco Chemicals, Inc.)(미국 콘넥티컷주 그린휘치)로부터 입수가능한 Pegosperse 200 ML과 Rhone Poulenc Corporation(미국 뉴저지주 크랜버리)로부터 입수가능한 IGEPAL RC-520(등록상표)과 같은 알킬폴리에소실레이티드 에스테르를 포함하는 알킬글리코사이드이다.

화학적 연화제는 명백히 선택적 성분으로 포함된다. 수용가능한 화학적 연화제는 디탈로우디메틸암모늄 염화물과 같은 주지된 디알킬디메틸암모늄 솔트, 디탈로우디메틸암모늄 메틸 황화물, 디(수소화) 탈로우 디메틸 암모늄 염화물을 포함하며, 디(수소화) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 황화물은 바람직하다. 이러한 특정 재료는 미국 오하이오주 듀블린 소재의 위트코 케미컬 컴파니 인코포레이티드(Witco Chemical Company Inc.)로부터 상표명 Varisoft 137(등록상표)으로 상업적으로 입수가능하다. 4급 암모늄 복합물의 생물 분해성 모노 및 디-에스터 변형물이 또한 사용될 수 있으며 본 발명의 범위내에 있다.

상기 리스트의 선택적 화학 첨가제는 단순히 예시로 의도된 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것을 의미하지 않는다.

도면의 상세한 설명

크레이프 제지 작업을 위한 수성 제지 완성지료의 준비를 설명하는 개략적 도면인 도 1과 크레이프형 제지 작업의 개략적 도면인 도 2를 참조로 본 발명의 방법에 대해 더욱 살펴본다.

이하 도 1을 참조로 설명한다.

비교적 긴 제지 섬유의 수성 슬러리를 스테이징(staging)하기 위해 저장 용기(1)가 제공된다. 슬러리는 펌프(2)에 의해 선택적으로 정제기(refiner)를 통해 운반되어 긴 제지 섬유의 강도 포텐셜을 충분히 조성한다. 추가 파이프(4)가 수지를 운반하여 최종 제품에서 요구되는 습윤 또는 건조 강도를 제공한다. 그 뒤 슬러리는 수지의 흡수를 돕도록 믹서(5)내에서 더욱 조절된다. 적절히 조절된 슬러리는 그 뒤 팬 펌프(6)에서 맑은 물(7)로 희석되어 회석된 긴 제지 섬유 슬러리(15)를 형성한다. 파이프(20)는 슬러리(15)에 엉김제를 첨가하여, 엉김된 긴 섬유상 슬러리(22)를 생성한다.

계속 도 1을 참조하면, 저장 용기(8)는 미세한 미립자 충전 슬러리용 저장소이다. 첨가 파이프(9)는 양이온 전분 첨가제의 수성 분산을 운반한다. 펌프(9)는 미세한 미립자 슬러리를 운반할 뿐만 아니라 전분의 분산을 제공하는 작용을 한다. 슬러리는 믹서(12)에서 조절되어 첨가제의 흡수를 돕는다. 생성된 슬러리(13)는 이것이 정제된 짧은 섬유 제지 섬유의 수성 분산과 혼합되는 지점까지 운반된다.

여전히 도 1을 참조하면, 짧은 제지 섬유 슬러리는 저장소(11)에서 시작되며, 이곳으로부터 펌프(14)에 의해 파이프(49)를 통해 정제기(15)로 운반되며, 정제기(15)에서 짧은 제지 섬유의 정제된 슬러리(16)로 된다. 이것은, 미세한 미립자 충전제의 조절된 슬러리(13)와 혼합된 후, 짧은 섬유계 수성 제지 슬러리(17)로 된다. 맑은 물(7)이 팬 펌프(18)내의 슬러리와 혼합되며, 이 지점에서 슬러리는 회석된 수성 제지 슬러리로 된다. 파이프(21)는 엉김제를 슬러리(19)내로 안내하며, 그 뒤 슬러리는 엉김된 수성 제지 슬러리(23)로 된다.

바람직하게는, 엉겨진 짧은 섬유계 수성 제지 슬러리(23)가 도 2에 도시된 크레이프 제지 공정으로 안내되어 대략 동일한 두 개의 스트림으로 분할된 뒤, 헤드박스 챔버(82, 83)내로 안내되어 궁극적으로 강하고 연성의 저먼지 충전식 크레이프 화장지의 오프-양키-측-층(75)과 양키-측-층(71)으로 전개된다. 마찬가지로, 도 1을 참조하면, 엉겨진 긴 수성 제지 섬유 슬러리(22)는 헤드박스 챔버(82b)내로 안내되는 것이 바람직하고 궁극적으로 강하고 연질이며 저먼지 충전식 크레이프 화장지의 중앙층(73)으로 전개된다.

이하, 도 2를 참조로 설명한다.

도 2는 강하고 연질이며 저먼지 충전 크레이프 화장지를 제조하는 크레이프 제지 공정을 설명하는 개략도이다. 바람직한 실시예가 이하에 설명된다. 도 2는 본 발명에 따른 종이 제조용 양호한 제지 장치(80)의 측면도이다. 도 2를 참조하면, 제지 장치(80)는 상부 챔버(82), 중앙 챔버(82b) 및 하부 챔버(83)를 갖는 층으로된 헤드박스(81)와, 슬라이스 루프(84)와, 포드라이너 와이어(Fourdriner wire)(85)를 포함하며, 포드라이너 와이어(85)는 브리스트 롤(breast roll)(86), 디플렉터(90), 진공 흡착 박스(91), 카우치 롤(couch roll)(92) 및 다수의 회전 롤(94)에 걸쳐 이들 주위로 루프된다. 작동시, 한 제지 완성지료가 상부 챔버(82)를 통해 펌핑되고 제 2 제지 완성지료가 중앙 챔버(82b)를 통해 펌핑되며, 제 3 완성지료가 하부 챔버(83)를 통해 그곳으로부터 슬라이스 루프(84)의 외측으로 상하로 겹쳐진 관계로 포드라이러 와이어(85)상으로 펌핑되어 그 상에 층(88a, 88b, 88c)을 포함하는 미성숙 웨브(88)을 형성한다. 탈수는 포드라이너 와이어(85)를 통해 발생되며 디플렉터(90) 및 진공 박스(91)의 도움을 받는다. 포드라이너(85)가 반전되어 화살표로 표시된 방향으로 주행할 때, 포드라이너 와이어(85)가 다시 브리스트 롤(86)을 통과하기 전에 샤워(95)가 그것을 세척한다. 웨브 이송 영역(93)에서, 미성숙 웨브(88)가 진공 이송 박스(97)의 작용에 의해 유공의(foraminous) 캐리어 직물(96)로 이송된다. 캐리어 직물(96)은 웨브를 이송 영역(93)으로부터 진공 탈수 박스(98)를 지나고, 블로우-통과 예비건조기(100)를 통과하고 또한 두 개의 회전 롤(101)을 지나도록 이송하며, 그 뒤 웨브는 압력 롤(102)의 작용에 의해 양키 건조기(108)로 이송된다. 캐리어 직물(96)은 부가의 회전 롤(101), 샤워(103) 및 진공 탈수 박스(105) 주위를 통과함으로써 그 루프를 완료할 때 세척되고 탈수된다. 예비건조된 종이 웨브는 스프레이(109)에 의해 부착된 접착제에 의한 도움으로 양키 건조기(108)의 원통형 표면에 접착 고정된다. 건조는, 스팀 가열된 양키 건조기(108)상에서, 가열되어 도시되지 않은 수단에 의해 건조 후드(110)를 통해 순환되는 고온 공기에 의해 완료된다. 웨브는 그 뒤 양키 건조기(108)로부터 닥터 블레이드(111)에 의해 건식 크레이프되며, 그 후 양키-측 층(71), 중앙층(73) 및 오프-양키-측 층(75)을 포함하는 종이 시트(70)로 지정된다. 종이 시트(70)는 그 뒤 릴(115)의 원주부 주위로 캘린더 롤(112, 113) 사이를 통과하고 그 때부터 샤프트(118)상에 배치된 코어(117)상의 롤(116)로 감겨진다.

계속 도 2를 참조하면, 종이 시트(70)의 양키-측 층(71)의 기원은 헤드박스(81)의 하부 챔버(83)를 통해 펌핑된 완성지료이며, 이러한 완성지료는 포드라이너 와이어(83)에 직접 적용되며 이 때 이것은 미성숙 웨브(88)의 층(88c)이 된다. 종이 시트(70)의 중앙층(73)의 기원은 헤드박스(81)의 챔버(82.5)를 통해 운반된 완성지료이며, 이러한 완성지료는 층(88c)의 상부에 층(88b)을 형성한다. 종이 시트(70)의 오프-양키-측 층(75)의 기원은 헤드박스(81)의 상부 챔버(82)를 통해 운반된 완성지료이며, 이러한 완성지료는 미성숙 웨브(88)의 층(88b)의 상부에 층(88a)을 형성한다. 도 2는 3층 웨브를 형성하기에 적합한 헤드박스(81)를 갖는 제지기(80)를 도시하지만, 헤드박스(81)는 대안적으로 층을 이루지 않는 웨브, 2층 웨브 또는 기타 다수층 웨브를 형성하기에 적합하게 될 수 있다.

또한, 도 2의 제지 장치(80)에 대해 본 발명을 구현하는 종이 시트(70)를 제조하는 것에 관하여, 포드라이너 와이어(85)는 양호한 형성이 발생하도록 짧은 섬유 완성지료를 구성하는 섬유의 평균 길이에 대해 비교적 작은 거리(spans)를 갖는 미세한 메시를 가져야만 하며, 유공의 캐리어 섬유(96)는 직물(96)의 내측-필라멘트 공간내로 미성숙 웨브의 직물 측이 부풀어지는 것을 방지하도록 긴 섬유 완성지료를 구성하는 섬유의 평균 길이에 대해 비교적 작은 개방 거리를 갖는 미세한 메시를 가져야 한다. 또한, 예시적 종이 시트(70)를 제조하는 공정 조건에 관해서는, 종이 웨브가 크레이핑에 앞서 바람직하게는 약 80% 섬유 밀도로, 보다 바람직하게는 약 95% 섬유 밀도로 건조된다.

본 발명은 일반적으로 통상적으로 펠트-가압된 크레이프 화장지, 고체적 패턴 밀집 크레이프 화장지 및 비압축 크레이프 화장지(그러나 이것들에 한정되지 않음)를 포함하는 크레이프 화장지에 적용가능하다.

본 발명의 충전된 크레이프 화장지 웨브는 10g/㎡와 약 100g/㎡ 사이의 기본 중량을 갖는다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 충전된 화장지는 약 10g/㎡와 약 50g/㎡, 가장 바람직하게는 약 10g/㎡ 내지 약 30g/㎡의 기본 중량을 갖는다. 본 발명에 적합한 크레이프 화장지 웨브는 약 0.60g/㎤ 이하의 밀도를 갖는다. 양호한 실시예에 있어서, 본 발명의 충전된 화장지는 약 0.03g/㎤와 0.6g/㎤ 사이, 가장 바람직하게는 0.05g/㎤ 내지 0.2g/㎤의 밀도를 갖는다.

본 발명은 또한 다층 화장지 웨브에 적용가능하다. 층진 종이 웨브로 형성된 티슈 구조는 1976년 11월 30일자로 모건 이세 등에 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호, 1981년 11월 17일자로 카스텐스에 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호, 1979년 8월 28일자로 던닝 등에 허여된 미국 특허 제 4,166,001 호 및 1994년 9월 7일자로 공개된 에드워드 등의 유럽 특허 공개공보 제 0 613 979 A1 호에 개시되어 있으며, 이들 모든 문헌은 본 명세서에 참조로 인용 합체된다. 층들은 상이한 섬유 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 섬유는 통상적으로 다층 화장지 제조에 이용되는 것과 같은 비교적 긴 소프트우드 및 비교적 짧은 하드우드 섬유이다. 본 발명에 적합한 다층 화장지 웨브는 적어도 두 개의 겹쳐진 층, 즉 내부층 및 내부층과 연속적인 적어도 하나의 외부층을 포함한다. 바람직하게는, 다층 화장지는 3개의 겹쳐진 층, 즉 내부 또는 중앙층 및 두 개의 외부층을 포함하는데, 내부층은 두 개의 외부층 사이에 위치된다. 두 개의 외부층은 약 0.5mm와 약 1.5mm 사이, 바람직하게는 1.0mmm 미만의 평균 섬유 길이를 갖는 비교적 짧은 제지 섬유의 주 섬유상 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 짧은 제지 섬유는 통상적으로 하드우드 섬유, 바람직하게는 하드우드 크라프트(Kraft) 섬유, 가장 바람직하게는 유칼립투스로부터 도출된 섬유를 포함한다. 내부층은 약 2.0mm의 평균 섬유 길이를 갖는 비교적 긴 제지 섬유의 주 섬유상 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 긴 제지 섬유는 통상적으로 소프트우드 섬유, 바람직하게는 북부 소프드우드 크라프트 섬유이다. 바람직하게는, 본 발명의 미립자 섬유 대부분은 본 발명의 다층 화장지 웨브의 적어도 한 외부층에 내포된다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 미립자 충전제의 대부분은 양 외부층에 내포된다.

단일층 또는 다층 크레이프 화장지로 제조된 크레이프 화장지는 단일-플라이 화장지 또는 다중-플라이 화장지일 수 있다.

본 발명의 실시에 관련된 장점은 소정 양의 화장지 제품을 제조하는데 요구되는 제지 섬유의 양을 감소시킬 수 있는 능력을 갖는다. 또한, 티슈 제품의 광학적 특성 특히 불투명도가 개선된다. 이러한 장점은 고레벨의 강도를 가지며 저먼지 화장지 웨브에서 실현된다.

본 명세서에서 사용된 용어 ″불투명도″는 전자기 스펙트럼의 가시 부분에 대응하는 파장의 빛을 통과시키지 않는 화장지 웨브를 의미한다. ″특정 불투명도″는 화장지 웨브의 기본 중량의 각 1g/㎡에 부여된 불투명도의 값이다. 불투명도를 측정하고 특정 불투명도를 계산하는 방법은 본 명세서의 후반부에 상세히 설명된다. 본 발명에 따른 화장지 웨브는 약 5% 이상, 보다 바람직하게는 5.5% 이상, 가장 바람직하게는 6% 이상의 특정 불투명도를 갖는 것이 바람직하다.

본 명세서에 사용된 용어 ″강도″는 특정 총 인장 강도를 의미하며, 이 값의 결정 방법은 본 명세서의 후반부에 포함된다. 본 발명에 따른 화장지 웨브는 강하다. 이것은 일반적으로 그 특정 총 인장 강도가 적어도 약 0.25m, 보다 바람직하게는 0.40m 이상인 것을 의미한다.

용어 ″린트″와 ″먼지″는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용되며 제어된 마착 시험에서 측정될 때 섬유 또는 미립자 충전제를 방출시키는 화장지의 경향을 말하며 이것에 대한 방법론은 본 명세서의 후반부에 상세히 기재된다. 린트 및 먼지발생은 강도에 관련되는데, 이는 섬유 또는 미립자를 방출하는 경향이 이러한 섬유 또는 미립자가 구조체에 고착되는 정도에 관련되기 때문이다. 전체 고착 레벨이 증가됨에 따라, 강도가 증가된다. 그러나, 수용가능한 강도 레벨을 갖지만 수용할 수 없는 레벨의 린트발생 또는 먼지발생을 갖는 것도 가능하다. 이것은 린트발생 또는 먼지발생이 국부적일 수 있기 때문이다. 예를 들면, 화장지 웨브의 표면은 린트발생 또는 먼지발생 되기 쉽지만, 표면 아래의 결합 정도는 강도의 총 레벨을 매우 수용가능한 레벨로 상승시키기에 충분하다. 다른 경우에 있어서, 강도는 비교적 긴 제지 섬유의 골격으로부터 도출될 수 있으며, 섬유의 미세물 또는 미립자 충전제는 구조체내에서 불충분하게 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 충전된 화장지 웨브는 비교적 린트가 적다. 린트 레벨은 바람직하게는 약 12 아래, 보다 바람직하게는 약 10 아래, 가장 바람직하게는 8 아래이다.

본 발명의 다층 화장지는 연질의 흡수성 다층 화장지가 요구되는 모든 경우에 적용될 수 있다. 본 발명의 다층 화장지의 특별한 장점적 용도는 화장지 및 고급 화장지 제품이다. 단일-플라이 및 다중-플라이 화장지 제품은 모두 본 발명의 웨브로부터 제조될 수 있다.

분석 및 시험 절차

A. 밀도

다층 화장지의 밀도는, 본 명세서에서 사용되는 경우, 종이의 기본 중량을 캘리퍼로 나눔으로써 계산된 평균 밀도로서, 적절한 단위 변환이 행해진다. 본 병세서에서 사용된 다층 화장지의 캘리퍼는 95g/in²(15.5g/㎠)의 압축 하중을 받을 때의 종이의 두께이다.

B. 분자량 결정

중합체 재료의 본질적 차별 특징은 분자 크기이다. 중합체를 다양한 적용에 사용될 수 있도록 하는 특성은 거의 전적으로 그들의 거대-분자성에서 비롯된다. 이들 재료를 충분히 특성화하기 위하여, 그들의 분자량 및 분자량 분포를 규정하고 결정하는 수단이 요구된다. 분자량보다 상대 분자 질량의 용어를 사용하는 것이 보다 정확하지만, 분자량이 중합체 기술에서 보다 일반적으로 사용된다. 분자량 분포 결정은 항상 실행가능한 것은 아니다. 그러나, 이것은 크로마토그래픽 기술을 사용하여 보다 일반적인 실시가 되고 있다. 오히려, 분자량 평균의 용어로 분자량 크기를 표현하는 것이 행해진다.

분자량 평균

상대 분자 질량(M_i)를 갖는 분자의 중량 비율(fraction)을 나타내는 단순한 분자량 분포를 고려하면, 수 개의 유용한 평균값을 규정하는 것이 가능하다. 특정 크기(M_i)의 분자수(N_i)에 근거하여 실행된 평균화는 다음의 수 평균 분자량(Number Average Molecular Weight)을 제공한다.

이러한 정의의 중요한 결과는 g단위의 수 평균 분자량이 분자의 아보가드로수를 내포한다는 것이다. 분자량의 이러한 정의는 단분산(monodisperse) 분자종, 즉 동일한 분자량을 갖는 분자들의 정의와 일치한다. 소정 질량의 다분산(polydisperse) 중합체내의 분자량이 어느 방법으로 결정된다면, n이 쉽게 결정될 수 있음에 대한 인식이 보다 중요하다. 이것은 총괄성 측정의 기초이다.

소정 질량(M_i) 분자의 중량비(W_i)에 근거한 평균화는 중량 평균 분자량(Weight Average Molecular Weights)의 정의를 도출한다.

w는 중합체 분자량을 표현하는 n보다 유용한 수단인데, 이는 이것이 중합체의 용융 점도 및 기계적 성질과 같은 특성을 보다 정확히 반영하기 때문이며, 따라서 본 발명에서 w가 사용된다.

C. 충전제 미립자 크기 결정

미립자 크기는 특히 이것이 미립자를 종이 시트에 보유하는 능력과 관련될 때 충전제 성능의 중요한 결정 요소이다. 특히, 클레이 미립자는 판상 또는 뭉툭하며, 구형이 아니지만, ″균등한 구형 직경″으로 지칭되는 측정이 특별한 형상의 미립자의 상대 측정으로 사용될 수 있으며, 산업에서 클레이 및 다른 미립자 충전제의 미립자 크기를 측정하는데 사용하는 주 방법 중 하나이다. 충전제의 균등한 구형 직경 결정은 Sedigraph(등록상표) 분석에 근거한 TAPPI Useful Method 655를 사용하여 즉, 미국 조지아주 소재의 Micromeritics Instrument Corporation of Norcross로부터 입수가능한 유형의 계측장비에 의해 행해질 수 있다. 이러한 계측장비는 소프트 x-레이를 사용하여 미립자 충전제의 분산된 슬러리의 중력 침전률을 결정하며 스토크스 법칙(Stokes Law)을 적용하여 균등한 구형 직경을 계산한다.

D. 종이내의 충전제 양적 분석

당 기술분야의 기술자들은 종이내의 비셀룰로스 충전제의 양적 분석을 위한 많은 방법이 있음을 인식할 것이다. 본 발명의 실시를 돕기 위해, 가장 바람직한 무기 충전제에 적용가능한 두 방법에 대해 상세히 설명한다. 첫 번째 방법인 애싱(ashing)은 일반적인 무기 충전제에 적용가능하다. 두 번째 방법인 XRF에 의한 고령토(kaolin)의 결정은 본 발명의 실시에 특히 적합하다고 발견된 충전제 즉, 고령토에 특히 적합하다.

애싱

애싱은 머플로(muffle furnace)를 이용하여 수행된다. 이 방법에 있어서, 4개의 플레이스 밸런스를 세척하고, 캘리브레이트하고 무게를 잰다. 다음에, 깨끗한 빈 백금 접시의 무게를 4개의 플레이스 밸런스의 팬상에서 잰다. 10/1000 플레이스에 대한 빈 백금 접시의 무게를 g 단위로 기록한다. 밸런스의 무게를 다시 재지 않고, 약 10g의 충전된 화장지 샘플을 조심스럽게 백금 접시내에 놓는다. 10/1000 플레이스에 대한 백금 보트와 종이의 무게를 g 단위로 기록한다.

그 뒤 분젠(Bunsen) 버너 불꽃으로 저온에서 백금 접시내의 종이를 예비애싱한다. 이것은 부유 재의 형성을 방지하기 위해 천천히 조심스럽게 행해야 한다. 부유 재가 관찰된다면 새로운 샘플이 준비되어야 한다. 이러한 예비애싱 단계에서 불꽃을 끈 후에, 모플로내에 샘플을 설치한다. 머플로는 575℃의 온도이어야 한다. 샘플을 약 4시간 동안 머플로에서 완전 재가 되도록 한다. 이러한 시간 후, 샘플을 끈으로 제거하고 깨끗한 불꽃 방지 표면상에 설치한다. 샘플을 30분 동안 냉각한다. 냉각후, 10/1000 플레이스에 대해 백금 접시/재 조합의 무게를 g 단위로 재고 이 무게를 기록한다.

충전된 화장지의 재 함량을 백금 접시/재 조합의 무게로부터 깨끗한 빈 백금 접시의 무게를 뺌으로써 계산한다. 10/1000 플레이스에 대해 재 함량 무게를 g 단위로 기록한다.

재 함량 무게는 (예컨대 고령토에서의 수증기 손실에 기인하여) 애싱시 충전제 손실에 대한 지식에 의해 충전제 무게로 변환될 수 있다. 이것을 결정하기 위해, 먼저 4개의 플레이스 밸런스의 팬상의 깨끗한 빈 백금 접시의 무게를 잰다. 10/1000 플레이스에 대해 빈 백금 접시의 무게를 g 단위로 기록한다. 밸런스의 무게를 다시 재지 않고, 약 3g의 충전제를 조심스럽게 백금 접시내로 붓는다. 10/1000 플레이스에 대해 백금 접시/충전제 조합의 무게를 g 단위로 기록한다.

그 뒤 이 샘플을 575℃의 머플내에 조심스럽게 설치한다. 샘플을 약 4시간 동안 머플로에서 완전 재가 되도록 한다. 이러한 시간 후, 샘플을 끈으로 제거하고 깨끗한 불꽃 방지 표면상에 설치한다. 샘플을 30분 동안 냉각한다. 냉각후, 10/1000 플레이스에 대해 백금 접시/재 조합의 무게를 g 단위로 재고 이 무게를 기록한다.

다음 수학식 3을 이용하여 최초 충전제 샘플의 애싱시 손실률을 계산한다.

애싱시 손실율%=[(최초 충전제 샘플과 백금 접시의 무게)-(충전제의 재와 백 금 접시의 무게)]X100/[(최초 충전제 샘플과 백금 접시의 무 게)-(백금 접시의 무게)]

고령토의 애싱시 손실률(%)은 10 내지 15%이다. 최초 재의 g 단위 무게는 그 뒤 다음 수학식 4에 의해 g 단위의 충전제 무게로 변환될 수 있다.

충전제의 무게(g)=재의 무게(g)/[1-애싱시 손실율(%)/100)]

그 다음 최초 충전된 화장지의 충전제 비율이 다음 수학식 5와 같이 계산될 수 있다.

화장지내의 충전제(%)=충전제의 무게(g)X100/[(백금 접시와 종이의 무게)-

(백금 접시의 무게)]

XRF에 의한 고령토 클레이의 결정

머플로 애싱 기술에 비해 우수한 XRF 기술의 주 장점은 스피드이지만 이것은 보편적으로 적용가능하지 않다. XRF 분광계는 머플로 애싱 방법에서 걸리는 수 시간에 비하여 5분내에 종이 샘플내의 고령토 클레이 레벨의 양을 측정할 수 있다.

X-레이 형광 기술은 X-레이 튜브 소스로부터의 광자와 관련된 샘플의 충격에 의거한다. 고에너지 광자에 의한 충격은 코어-레벨 전자가 샘플내에 존재하는 요소에 의해 광전자 방출되도록 한다. 빈 코어 레벨은 그 뒤 외측 셸 전자에 의해 채워진다. 외측 셸 전자에 의한 충전은 추가 X-레이 광자가 샘플내에 존재하는 원소에 의해 방출되도록 형광 공정을 발생시킨다. 각 원소는 이러한 X-레이 형광 전이에 대한 별개의 ″핑거프린트″ 에너지를 갖는다. 에너지와 방출된 X-레이 형광 광자와 관련된 원소의 식별은 리튬 도핑된 실리콘 반도체 검출기로 결정된다. 나트륨으로부터 우라늄까지의 원소는 대부분의 샘플 매트릭스내에서 식별될 수 있다.

클레이 충전제의 경우에 있어서, 검출된 원소는 실리콘과 알루미늄이다. 이러한 클레이 분석에 사용된 특정 X-레이 형광 계측장치는 미국 캐리포니아주 마운틴 뷰 소재의 Baker-Hughes Inc.에 의해 제조된 Spectrace 5000이다. 클레이의 양적 분석에서의 제 1 단계는 예컨대 8% 내지 20%의 클레이 포함 범위를 이용하여, 일 세트의 주지된 클레이 충전 티슈 표준으로 계측장치를 캘리브레이트하는 것이다.

이러한 표준 종이 샘플의 정확한 클레이 레벨은 상기 머플로 애싱 기술로 결정된다. 블랭크 종이 샘플은 또한 표준의 하나로 포함된다. 요구되는 타겟 클레이 레벨을 일괄하는 적어도 5개의 표준이 계측장치를 캘리브레이트하는데 사용되어야 한다.

실제 캘리브레이션 공정 전에, X-레이 튜브가 13KV 및 0.20mA의 세팅으로 전력을 공급 받는다. 계측장치는 또한 클레이내의 알루미늄과 실리콘에 대해 검출된 신호를 통합하도록 세팅된다. 종이 샘플은 2″ X 4″ 스트립을 절단함으로써 준비된다. 이 스트립은 그 뒤 오프-양키측이 외측을 향하는 2″ X 2″가 되도록 접혀진다. 샘플은 샘플 컵의 상부에 설치되어 보유링에 의해 제 위치에 유지된다. 샘플 준비 동안, 샘플을 샘플 컵의 상부상에 평평하게 유지하도록 주의를 기울여야 한다. 계측장치는 그 뒤 이러한 알려진 표준의 세트를 이용하여 캘리브레이트된다.

알려진 표준으로 계측장치를 캘리브레이팅한 뒤, 선형 캘리브레이션 커브가 컴퓨터 시스템의 메모리내에 저장된다. 이 선형 캘리브레이션 커브는 알려지지 않은 클레이 레벨을 캘리브레이트하는데 사용된다. X-레이 형광 시스템을 안정되고 잘 작동되도록 보장하기 위하여, 알려진 클레이 함량의 체크 샘플이 알려지지 않은 모든 세트와 함께 처리된다. 체크 샘플의 분석이 부정확한 결과(알려진 클레이 함량으로부터 10 내지 15% 벗어남)를 나타내면, 계측장치는 트러블-슈팅을 거치고 또한/또는 재캘리브레이트된다.

모든 제지 조건에 대해서, 적어도 3개의 샘플내의 클레이 함량이 결정된다. 평균 및 표준 편차는 이들 3개의 샘플에 대해 취해진다. 클레이 적용 절차가 종이의 횡단방향(CD) 또는 기계방향(MD)으로 클레이 함량을 변화시키도록 예측되거나 또는 의도적으로 설정된다면, 보다 많은 샘플이 이들 CD 및 MD 방향으로 측정되어야 한다.

E. 화장지 린트의 측정

티슈 제품으로부터 발생된 린트의 양은 수서랜드 마찰 테스터(Sutherland Rub Tester)에 의해 결정된다. 이 테스터는 모터를 이용하여 정지된 화장지위로 중량이 재어진 펠트를 5회 마찰시킨다. 훈터 컬러 L값(Hunter Color L Value)이 마찰 시험 전후에 측정된다. 두 헌터 컬러 L값의 차가 린트로서 산출된다.

샘플 준비

린트 마찰 시험에 앞서, 시험될 종이 샘플이 Tappi Method #T402OM-88에 따라 조정된다. 여기서, 샘플은 10 내지 35%의 상대습도에서 또한 22 내지 40℃의 온도 범위내에서 24시간 동안 사전조정된다. 사전조정 단계후, 샘플은 48 내지 52%의 상대습도에서 또한 22 내지 24℃의 온도 범위내에서 24시간 동안 조정된다. 마찰 시험은 또한 일정한 온도 및 습도실의 제한내에서 실행하여야 한다.

수서랜드 마찰 테스터는 Testing Machine, Inc.(미국 뉴욕주 11701, 애미티빌)로부터 구입할 수 있다. 티슈는 먼저 취급시 예컨대 롤의 외측상에서 마찰된 모든 제품을 제거하고 폐기함으로써 준비된다. 다중-플라이 마무리 제품에 대해, 각각 다중-플라이 제품의 두 시트를 내포하는 3개의 섹션이 제거되어 벤치-톱상에 설치된다. 단일-플라이 제품에 대해서는, 각각 단일-플라이 제품의 두 시트를 내포하는 6개의 섹션이 제거되어 벤치-톱상에 설치된다. 각 샘플은 그 뒤 접은 금이 티슈 샘플의 횡단방향(CD)을 따라 이어지도록 접혀진다. 다중-플라이 제품에 대해서, 외측을 향하는 측면중 하나가 샘플이 접혀진 후 외측을 향하는 동일한 측면이 되도록 한다. 즉, 플라이를 서로 분리되도록 찢지 않으며 제품의 내측상의 서로를 향하는 측면의 마찰 시험을 행한다. 단일-플라이 제품에 대해서, 오프-양키측이 외측을 향하는 3개의 샘플과 양키측이 외측을 향하는 3개의 샘플을 구성한다. 그 샘플이 양키측인 트랙을 외측에 유지하며, 그 샘플이 오프-양키측인 트랙을 외측에 유지한다.

Cordage Inc.(미국 오하이오주 45217 신시내티 이스트 로스 로드 800)으로부터 30″ X 40″ 조각의 Crescent #300 카드보드를 입수한다. 종이 커터를 이용하여, 카드보드를 2.5″ X 6″ 크기의 6 조각으로 절단한다. 카드보드를 수서랜드 마찰 테스터의 홀드 다운 핀상에 가압함으로써, 6개의 카드 각각에 두 개의 구멍을 뚫는다.

단일-플라이 최종 제품으로 작업한다면, 사전에 접혀진 6개의 샘플의 상부의 중앙에 각각의 2.5″ X 6″ 카드보드 조각을 조심스럽게 설치한다. 카드보드의 6″ 치수부가 각 티슈 샘플의 기계방향(MD)에 평행하게 연장하도록 한다. 다중-플라이 최종 제품으로 작업한다면, 3개의 2.5″ X 6″ 카드보드 조각만이 필요할 것이다. 사전에 접혀진 3개의 샘플의 상부의 중앙에 각각의 카드보드 조각을 조심스럽게 설치한다. 다시 한 번 카드보드의 6″ 치수부가 각 티슈 샘플의 기계방향(MD)에 평행하게 연장하도록 한다.

티슈 샘플의 노출된 부분의 한 에지를 카드보드의 배면상으로 접는다. 3M Inc.(미국 미네소타주 세이트 폴 소재, 3/4″ 와이드 스카치 브랜드)로부터 입수한 접착 테이프를 이용하여 상기 에지를 카드보드에 고정시킨다. 다른 오버행잉 티슈 에지를 조심스럽게 파지하여 그것을 카드보드의 배면상으로 헐겁게 접는다. 카드보드상으로의 종이의 헐거운 맞춤을 유지하면서, 이 제 2 에지를 카드보드의 배면에 테이프 고정한다. 각 샘플에 대해 이러한 절차를 반복한다.

각 샘플을 뒤집어서 화장지의 횡단방향 에지를 카드보드에 테이프 고정한다. 접착 테이프의 절반이 화장지와 접촉하여야 하며 다른 절반은 카드보드에 고착되어 있다. 각 샘플에 대해 이러한 절차를 반복한다. 이러한 샘플 준비 절차중 티슈 샘플이 파손되거나, 찢어지거나 또는 닳게되면, 이것을 폐기하고 새로운 티슈 샘플 스트립을 갖는 새로운 샘플을 구성한다.

다중-플라이 변환된 제품으로 작업하면, 카드보드상에 3개의 샘플이 있게 된다. 단일-플라이 최종 제품에 대해서, 카드보드상의 3개의 오프-양키 사이드 아웃 샘플과 카드보드상의 3개의 양키 사이드 아웃 샘플이 있게 된다.

펠트 준비

Cordage Inc.(미국 오하이오주 45217 신시내티 이스트 로스 로드 800)으로부터 30″ X 40″ 조각의 Crescent #300 카드보드를 입수한다. 종이 커터를 이용하여, 카드보드를 2.25″ X 7.25″ 크기의 6 조각으로 절단한다. 짧은 치수에 평행하고 카드보드의 백색 측면상의 최상 및 최하측 에지로부터 1.125″ 아래에 있는 두 개의 라인을 그린다. 직선 에지를 가이드로 이용하여 레이조 블레이드(razor blade)로 라인의 길이를 조심스럽게 스코어링한다. 그것을 시트 두께의 약 절반 깊이만큼 스코어링한다. 이러한 스코어링은 카드보드/펠트 조합이 수서랜드 마찰 테스터의 중량부 주위에 밀접하게 결합되도록 한다. 카드보드의 스코어링된 측면상에 카드보드의 긴 치수에 평행하게 연장하는 화살표를 그린다.

6 조각의 블랙 펠트(미국 커넥티컷주 06010 브리스톨 브로드 스트리트 550 소재의 New England Gasket의 F-55 또는 그의 균등물)를 2.25″ X 8.5″ X 0.0625″의 크기로 절단한다. 펠트와 카드보드의 긴 에지가 평행하게 정렬되도록 펠트를 카드보드의 스코어링되지 않은 녹색 측면상에 설치한다. 펠트의 솜털로 덮인 측면이 위를 향하도록 한다. 약 0.5″가 카드보드의 최상 및 최하측 에지를 매달도록 한다. 스카치 브랜드 테이프를 이용하여 카드보드의 배면상에 매달린 펠트 에지를 헐겁게 접는다. 총 6개의 펠트/카드보드 조합을 준비한다.

가장 우수한 재생성을 위하여, 모든 샘플은 동일한 로트(lot)의 펠트와 함께 시험된다. 명백하게, 단일 로트의 펠트가 완전히 고갈되는 경우가 있게 된다. 새로운 로트의 펠트가 얻어져야 하는 경우에, 새로운 로트의 펠트에 대해 보정 팩터가 결정되어야 한다. 보정 팩터를 결정하기 위해, 관련된 대표 단일 티슈 샘플과 신구 로트에 대한 24개의 카드보드/펠트 샘플을 구성하기에 충분한 펠트를 얻는다.

이하에 기술되는 바와 같이, 마찰이 발생하기 전에, 펠트의 신구 로트의 24 카드보드/펠트 샘플의 각각에 대한 훈터 L값을 얻는다. 구 로트의 24 카드보드/펠트 샘플과 신 로트의 24 카드보드/펠트 샘플 모두에 대한 평균을 계산한다.

다음에, 이하에 기술되는 바와 같이, 신 로트의 24 카드보드/펠트 보드와 구 로트의 24 카드보드/펠트 보드에 대한 마찰 시험을 행한다. 신구 로트에 대한 24 샘플 각각에 대해 동일한 티슈 로트 넘버가 사용되도록 한다. 또한, 카드보드/티슈 샘플의 분비에서 종이의 샘플링은 펠트의 신로트와 펠트의 구로트가 가능한한 티슈 샘플의 대표로 노출되도록 행해져야 한다. 1-플라이 티수 제품인 경우에 대해서, 손상되거나 마모된 모든 제품을 폐기한다. 다음에, 각 두 사용가능한 유닛(또한 시트로 지칭됨)이 긴 48 스트립의 티슈을 얻는다. 랩 벤치의 가장 좌측에 처음의 사용가능한 두 유닛 스트립을 설치하고 벤치의 가장 우측에 48 샘플의 마지막 것을 설치한다. 최좌측의 샘플 코너의 1㎝ X 1㎝ 영역에 숫자 ″1″을 기입한다. 가장 우측의 마지막 샘플의 번호가 48이 되도록 샘플을 연속적으로 48까지 계속해서 표시한다.

새로운 펠트에 대해 24개의 홀수 번호 샘플을 사용하고 구 펠트에 대해 24개의 짝수 번호 샘플을 사용한다. 홀수 번호 샘플을 최하측에서부터 최상측으로 번호대로 정렬한다. 각 세트에 대한 최하측 번호에 문자 ″Y″를 표시한다. 다음의 상측 번호에 문자 ″O″를 표시한다. 이러한 교호적 ″Y″/″O″ 패턴으로 샘플을 계속해서 표시한다. 양키 사이드 아웃 린트 분석을 위해 ″Y″ 샘플을 사용하고 양키 사이드 린트 분석을 위해 ″O″ 샘플을 사용한다. 1-플라이 제품에 대해서, 팰트의 신 로트를 위한 총 24개의 샘플이 있게 된다. 이 24개중, 12개는 양키 사이드 아웃 린트 분석을 위한 것이고 12개는 오프-양키 사이드 아웃 린트 분석을 위한 것이다.

이하에 기술되는 바와 같이, 구 펠트의 24개 샘플 모두에 대해 마찰을 행하고 훈터 컬러 L값을 측정한다. 구 펠트에 대해 12 양키 사이드 훈터 컬러 L값을 기록한다. 구 펠트에 대해 12 오프-양키 사이드 훈터 컬러 L값을 기록한다. 12개의 값을 평균한다. 양키 사이드 마찰된 샘플에 대한 평균 훈터 컬러 L값에서 초기의 마찰되지 않은 평균 훈터 컬러 L 펠트값을 뺀다. 이것은 양키 사이드 샘플에 대한 델타 평균차이다. 오프-양키 사이드 마찰된 샘플에 대한 평균 훈터 컬러 L값에서 초기의 마찰되지 않은 평균 훈터 컬러 L 펠트값을 뺀다. 이것은 오프-양키 사이드 샘플에 대한 델타 평균차이다. 양키 사이드에 대한 델타 평균차와 오프-양키 사이드에 대한 델타 평균차의 합을 계산하고 이 합을 12로 나눈다. 이것은 구 펠트에 대한 보정되지 않은 린트값이다. 구 펠트에 대한 현재의 펠트 보정이 있다면, 이것을 구 펠트에 대한 보정되지 않은 린트값에 더한다. 이 값은 구 펠트에 대한 보정된 린트값이다.

이하에 기술되는 바와 같이, 신 펠트의 24개 샘플 모두에 대해 마찰을 행하고 훈터 컬러 L값을 측정한다. 신 펠트에 대해 12 양키 사이드 훈터 컬러 L값을 기록한다. 신 펠트에 대해 12 오프-양키 사이드 훈터 컬러 L값을 기록한다. 12개의 값을 평균한다. 양키 사이드 마찰된 샘플에 대한 평균 훈터 컬러 L값에서 초기의 마찰되지 않은 평균 훈터 컬러 L 펠트값을 뺀다. 이것은 양키 사이드 샘플에 대한 델타 평균차이다. 오프-양키 사이드 마찰된 샘플에 대한 평균 훈터 컬러 L값에서 초기의 마찰되지 않은 평균 훈터 컬러 L 펠트값을 뺀다. 이것은 오프-양키 사이드 샘플에 대한 델타 평균차이다. 양키 사이드에 대한 델타 평균차와 오프-양키 사이드에 대한 델타 평균차의 합을 계산하고 이 합을 12로 나눈다. 이것은 신 펠트에 대한 보정되지 않은 린트값이다.

구 펠트에 대한 보정된 린트값과 신 펠트에 대한 보정되지 않은 린트값 사이의 차를 구한다. 이 차는 신 로트의 펠트에 대한 펠트 보정 팩터이다.

이 펠트 보정 팩터를 신 펠트에 대한 보정되지 않은 린트값에 더한 값은 구 펠트에 대한 보정된 린트값과 동일할 것이다.

동일한 유형의 절차가 2-플라이 티슈 제품에 적용되어 구 펠트에 대해 24 샘플이 처리되고 신 펠트에 대해 24 샘플이 처리된다. 그러나, 플라이의 소비자 사용 외측층만이 마찰 시험된다. 위에서 언급된 바와 같이, 샘플은 대표 샘플이 신구 펠트에 대해 얻어지도록 준비되어야 한다.

4파운드 중량부 대한 주의

4파운드 중량부는 제곱 인치당 1파운드의 접촉 압력을 제공하는 4 제곱 인치의 유효 접촉 면적을 갖는다. 접촉 압력이 중량부의 면상에 장착된 마찰 패드를 변경함으로써 변경될 수 있기 때문에, 제조자(미국 미시간주 칼라마주 소재의 Brown Inc., Mechanical Services Department)에 의해 공급된 고무 패드만을 사용하는 것이 중요하다. 이 패드는 이들이 경화되거나, 마모되거나 또는 절단되는 경우 교체되어야 한다.

사용되지 않을 때, 중량부는 패드가 중량부의 전체 무게를 지지하지 않도록 위치되어야 한다. 중량부를 그 측면에 저장하는 것이 가장 바람직하다.

마찰 테스터 계측장치 캘리브레이션

수서랜드 마찰 테스터는 먼저 사용전에 캘리브레이트되어야 한다.

먼저 테스터 스위치를 ″콘트(cont)″ 위치로 이동함으로써 수서랜드 마찰 테스터를 ON시킨다. 테스터 아암이 사용자에 가장 가까운 위치에 있을 때, 테스터의 스위치를 ″오토(auto)″ 위치로 놓는다. 대형 다이얼상의 포인터 아암을 ″5(five)″ 위치 세팅으로 이동시킴으로써 테스터를 5행정 작동으로 설정한다. 1행정은 중량부의 단일 완전 전진 및 후진 운동이다. 마찰 블록의 단부는 각 시험의 시작 및 종료시 작동자에 가장 가까운 위치에 있어야 한다.

상술된 바와 같이 카드보드 샘플상에 화장지를 준비한다. 또한, 상술된 바와 같이, 카드보드 샘플상에 펠트를 준비한다. 이들 샘플은 모두, 계측장치의 캘리브레이션에 사용되며 실제 샘플에 대한 데이터 수집에 사용되지 않는다.

보드내의 구멍을 홀드-다운 핀 위로 미끄러지게 함으로써, 이러한 캘리브레이션 티슈 샘플을 테스터의 기판상에 설치한다. 홀드-다운 핀은 샘플이 시험중 움직이지 못하도록 한다. 카드보드 측이 중량부의 패드와 접촉하는 상태로 캘리브레이션 펠트/카드보드 샘플을 4파운드 중량부상에 클립한다. 카드보드/펠트 조합이 중량부에 대해 평평하게 놓이도록 한다. 중량부를 테스터 아암상에 걸고 티슈 샘플을 중량부/펠트 조합 아래에 부드럽게 설치한다. 작동자에 가장 가까운 중량부의 단부는 태슈 샘플의 카드보드 위에 있어야 한다. 펠트는 티슈 샘플상에 평평하게 놓여야 하며, 티슈 표면과 100% 접촉되어야 한다. ″푸시(push)″ 버튼을 누룸으로써 테스터를 작동시킨다.

행정수의 카운트를 유지하며 샘플에 대해 펠트가 덮여진 중량부의 시작과 정지 위치를 관찰하여 기억한다. 총 행정수가 5이고 시험의 시작과 종료시 펠트로 덮여진 중량부의 작동자에 가장 가까운 단부가 티슈 샘플의 카드보드 위에 있다면, 테스터는 캘리브레이션되어 사용할 준비가 되어 있다. 총 행정수가 5가 아니고 시험의 시작 또는 종료시 펠트로 덮여진 중량부의 작동자에 가장 가까운 단부가 실제 종이 티슈 샘플 위에 있다면, 5행정이 카운트되고 시험의 시작과 종료시 펠트로 덮여진 중량부의 작동자에 가장 가까운 단부가 카드보드 위에 위치될 때까지 이러한 캘리브레이션 절차를 반복한다.

샘플의 실제 시험동안, 행정 카운트 및 펠트로 덮여진 중량부의 시작 및 종료점을 감시 관찰한다. 필요시 재캘리브레이션을 행한다.

훈터 컬러 미터 캘리브레이션

계측장치의 작동 매뉴얼에 기재된 절차에 따라 블랙 및 화이트 표준판에 대한 훈터 컬러 차 미터를 조절한다. 또한 과거 8시간 동안 수행되지 않았다면, 표준화에 대한 안정성 체크 및 일상 컬러 안정성 체크를 행한다. 또한, 제로 반사율이 체크되어야 하며 필요시 재조절되어야 한다.

계측장치 포트 아래의 샘플 스테이지상에 화이트 표준판을 설치한다. 샘플 스테이지를 해제하여 샘플판이 샘플 포트 아래로 상승될 수 있도록 한다.

″L-Y″, ″a-X″ 및 ″b-Y″ 표준화 노브를 사용하여, ″L″, ″a″ 및 ″b″ 푸시 버튼이 차례로 눌려졌을 때 계측장치가 ″L″, ″a″ 및 ″b″의 표준 화이트 플레이트 값을 읽도록 조절된다.

샘플의 측정

린트 측정의 제 1 단계는 샘플이 화장지상에 마찰되기 전에 블랙 펠트/카드보드 샘플의 훈트 컬러값을 측정하는 것이다. 이러한 제 1 측정 단계는 훈트 컬러 계측장치의 계측 포트 아래로부터 표준 화이트 플레이트를 하강시키는 것이다. 펠트로 덮여진 카드보드를 화살표가 컬러 미터의 배면을 지지하도록 표준판의 상부의 중심에 위치된다. 샘플 스테이지를 해제하여, 펠트로 덮여진 카드보드가 샘플 포트 아래로 상승하도록 한다.

펠트 폭이 가시 영역 직경보다 단지 약간 크기 때문에, 펠트가 가시 영역을 완전히 덮도록 확실히 한다. 완전히 덮음을 확인한 후, L 푸시 버튼을 누르고 안정된 값을 기다린다. 가장 가까운 0.1 단위로 L 값을 읽고 기록한다.

D25D2A 헤드가 사용된다면, 펠트로 덮여진 카드보드 및 판을 하강시켜 화살표가 미터의 우측을 지시하도록 펠트로 덮여진 카드보드를 90도 회전시킨다. 다음에, 샘플 스테이지를 해제하여 가시 영역이 펠트로 완전히 덮여져 있도록 다시 한 번 확인한다. L 푸시 버튼을 누른다. 가장 가까운 0.1 단위로 이 값을 읽고 기록한다. D25D2M 유닛에 대해, 기록된 값은 훈터 컬러 L 값이다. 회전된 샘플 판독이 또한 기록되는 경우의 D25D2A에 대해, 훈터 컬러 L값은 기록된 두 값의 평균이다.

이러한 기술을 사용하여 펠트로 덮여진 카드보드 모두에 대해 훈터 컬러 L 값을 측정한다. 훈터 컬러 L 값이 모두 서로 0.3 단위내에 있는 경우, 초기 L 판독을 얻도록 평균을 구한다. 훈터 컬러 L 값이 모두 0.3 단위내에 있지 않는 경우, 범위의 외측에 있는 펠트/카드보드 조합을 버린다. 새로운 샘플을 준비하여 모든 샘플이 서로 0.3 단위내에 있을 때까지 훈트 컬러 측정을 반복한다.

실제 화장지/카드보드 조합의 측정을 위해, 보드내의 구멍을 홀드-다운 핀 위로 미끄지게 함으로써 티슈 샘플/카드보드 조합을 테스터의 기판상에 설치한다. 홀드-다운 핀은 샘플이 시험중 움직이지 못하도록 한다. 카드보드 측이 중량부의 패드와 접촉하는 상태로 캘리브레이션 펠트/카드보드 샘플을 4파운드 중량부상에 클립한다. 카드보드/펠트 조합이 중량부에 대해 평평하게 놓이도록 한다. 중량부를 테스터 아암상에 걸고 티슈 샘플을 중량부/펠트 조합 아래에 부드럽게 설치한다. 작동자에 가장 가까운 중량부의 단부는 티슈 샘플 자체가 아니라 티슈 샘플의 카드보드 위에 있어야 한다. 펠트는 티슈 샘플상에 평평하게 놓여야 하며, 티슈 표면과 100% 접촉되어야 한다.

다음에, ″푸시″ 버튼을 누룸으로써 테스터를 작동시킨다. 5행정의 종료시 테스터는 자동적으로 정지한다. 샘플에 대한 펠트로 덮여진 중량부의 정지 위치를 기록한다. 펠트로 덮여진 중량부의 작동차측 단부가 카드보드 위에 있다면, 테스터는 적절히 작동하고 있다. 펠트로 덮여진 중량부의 작동차측 단부가 샘플 위에 있다면, 이 측정은 무시하고 상기한 바와 같이 수서랜드 마찰 테스터 캘리브레이션 섹션에서 재캘리브레이션을 행한다.

중량부를 펠트로 덮여진 카드보드와 함께 제거한다. 티슈 샘플을 검사한다. 펠트와 티슈가 찢어졌다면, 이들을 폐기하고 다시 시작한다. 티슈 샘플이 원래대로 있다면, 중량부로터 펠트로 덮여진 카드보드를 제거한다. 블랭크 펠트에 대해 상술된 바와 같이, 펠트로 덮여진 카드보드에 대한 훈트 컬러 L 값을 결정한다. 마찰후, 펠트에 대한 훈트 컬러 L 값을 기록한다. 나머지 모든 샘플에 대해 마찰 및 측정하고 훈트 컬러 L 값을 기록한다.

모든 티슈가 측정된 후, 모든 펠트를 제거하여 폐기한다. 펠트 스트립은 다시 사용되지 않는다. 카드보드는 굽어지거나, 찢겨지거나, 흐느적거리거나 또는 더 이상 매끄러운 표면을 갖지 않을 때까지 사용된다.

계산

샘플의 오프-양키 사이드 및 양키 사이드에 대해 측정된 각각의 값으로부터 사용되지 않은 펠트에서 발견된 평균 초기 L 값을 뺌으로써 델타 L 값을 결정한다. 다시, 다중-플라이 제품은 종이의 일측만 마찰될 것이다. 따라서, 다중-플라이 제품에 대해 3개의 델타 L 값이 얻어질 것이다. 3개의 델타 L 값을 평균하여 이 최종 평균값으로부터 펠트 팩터를 뺀다. 이 최종 결과는 2-플라이 제품의 직물측에 대한 린트로 지칭된다.

양키 사이드와 오프-양키 사이드 측정이 얻어지는 경우의 단일-플라이 제품에 대해서, 3개의 양키 사이드 L 값의 각각과 3개의 오프-양키 사이드 L 값의 각각으로부터 사용되지 않은 펠트에서 발견된 평균 초기 L 값을 뺀다. 3개의 양키 사이드 값에 대해 평균 델타를 계산한다. 3개의 직물측 값에 대해 평균 델타를 계산한다. 이들 평균 각각으로부터 펠트 팩터를 뺀다. 단일-플라이 제품의 직물측에 대한 린트와 양키측에 대한 린트로 지칭된다. 이들 두 값의 평균을 취함으로써, 전체 단일-플라이 제품에 대한 궁극적 린트가 얻어진다.

F. 화장지의 패널 연성에 대한 측정

이상적으로, 연성 시험에 앞서, 시험될 종이 샘플이 Tappi Method #T402OM-88에 따라 조정된다. 여기서, 샘플은 10 내지 35%의 상대습도 레벨과 22 내지 40℃의 온도 범위내에서 24시간 동안 예비조정된다. 이러한 예비조정 단계 후에, 샘플은 48 내지 52%의 상대습도 레벨과 22 내지 40℃의 온도 범위내에서 24시간 동안 조정된다.

이상적으로, 연성 패널 시험은 일정한 온도 및 상대습도의 룸의 제한내에서 실행되어야 한다. 이것이 실행 불가능하다면, 제어부를 포함하는 모든 샘플은 동일한 환경 노출 조건을 겪어야 한다.

연성 시험은 American Society For Testing and Materials에 의해 1968년에 출판된 ″Manual on Sensory Testing Methods″, ASTM Special Technical Publication 434에 개시된 것과 유사한 형태의 쌍 비교로서 수행되며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로 인용 합체된다. 연성은 쌍을 이루는 차이 시험(Paired Difference Test)으로 지칭되는 것을 이용하는 주시험에 의해 평가된다. 상기 방법은 시험 재료 자체의 외부에 표준 형식을 적용한다. 촉각 감지 연성에 대해, 두 개의 샘플이 서브젝트가 샘플을 볼수 없고 서브젝트가 촉각 연성을 기초로 이들중 하나를 선택할 것이 요구되도록 제공된다. 시험의 결과는 패널 스코어 유닛(Panel Score unit: PSU)으로 지칭되는 것으로 보고된다. 본 명세서에서 PSU로 보고되는 연성 데어터를 얻는 연성 시험에 관하여, 다수의 연성 패널 시험이 수행된다. 각 시험에 있어서, 10개의 실행된 연성 판단이 3 세트의 쌍으로 이루어진 샘플의 상대 연성을 평가하는데 요구된다. 샘플의 쌍은 각 판단마다 한 번에 한 쌍씩 판단된다. 각 쌍의 한 샘플은 X로 지정되고 다른 샘플은 Y로 지정된다. 각 X 샘플은 그 쌍의 Y 샘플에 대해 다음과 같이 등급이 매겨진다.

1. X가 Y보다 약간 연성일 수 있다고 판단되면 플러스 1의 등급이 주어지고, Y가 X보다 약간 연성일 수 있다고 판단되면 마이너스 1의 등급이 주어진다.

2. X가 Y보다 확실히 약간 연성이라고 판단되면 플러스 2의 등급이 주어지고, Y가 X보다 확실히 약간 연성이라고 판단되면 마이너스 2의 등급이 주어진다.

3. X가 Y보다 많이 연성이라고 판단되면 X에 플러스 3의 등급이 주어지고, Y가 X보다 많이 연성이라고 판단되면 마이너스 3의 등급이 주어진다.

4. X가 Y보다 아주 많이 연성이라고 판단되면 X에 플러스 4의 등급이 주어지고, Y가 X보다 아주 많이 연성이라고 판단되면 마이너스 4의 등급이 주어진다.

등급은 평균되며, 결과적 값은 PSU의 단위이다. 결과 데이터는 한 페널 시험의 결과로 간주된다. 둘 이상의 샘플이 평가된다면, 모든 샘플은 쌍을 이루는 통계적 분석에 의해 그 등급에 따라 순서대로 랭크된다. 이 때, 랭크는 샘플이 제로-베이스 표준이 되도록 선택되는 제로 PSU 값을 부여할 것이 요구되는 경우, 값이 상하로 이동된다. 그 뒤, 다른 샘플은 제로 베이스 표준에 대해 그 상대 등급에 의해 결정될 때 플러스 또는 마이너스 값을 갖는다. 수행되어 평균된 패널 시험의 수는 약 0.2 PSU가 주격적으로 감지된 연성의 상당한 차를 나타내도록 선정된다.

G. 화장지의 불투명도 측정

Colorquest DP-9000 Spectrocolorimeter를 사용하여 불투명 비율을 측정한다. 온/오프 스위치를 상기 처리기의 뒤에 위치시키고 처리기를 킨다. 상기 기기를 2시간 동안 워밍업시킨다. 이 기기가 대기 모드로 진행된 경우에는, 키패드 상의 아무 키나 누르고, 그 기기가 30분 동안 추가로 워밍업되게 한다.

흑색 유리와 흰색 타일을 사용하여 상기 기기를 표준화시킨다. DP-9000 기기 매뉴얼의 표준화 섹션에서 주어진 지령에 따라 판독 모드에서 표준화를 행한다. DP-9000을 표준화시키기 위하여, 처리기 상의 CAL 키를 누르고 스크린에 도시된 프롬프트(prompts)를 따라 행한다.

또한 DP-9000 기기 매뉴얼에 주어진 지령에 따라서 DP-9000의 영점조정을 행하여야 한다. 셋업 키를 눌러서 셋업 모드로 진행시킨다. 이하의 매개변수를 정의한다.

UF filter: OUT

Display: ABSOLUTE

Read Interval: SINGLE

Average: OFF

Statistics: SKIP

Color Scale: XYZ

Color Index: SKIP

Color Difference Scale: SKIP

Color Difference Index: SKIP

CMC Ratio: SKIP

CMC Commercial Factor: SKIP

Observer: 10도

Illuminant: D

M1 2nd illuminant: SKIP

Standard: WORKING

Target Values: SKIP

Tolerances: SKIP

칼라 등급이 XYZ으로 설정되고 관찰자가 10도로 설정되며 광원이 D로 설정되었는지를 확인하다. 흰색의 비교정 타일상에 일겹의 시료를 배치한다. 또한 흰색의 교정 타일을 사용할 수도 있다. 시료 및 타일을 시료 포트 아래의 위치까지 상승시키고 Y 값을 결정한다.

시료 및 타일을 하강시킨다. 시료 자체를 회전시킴이 없이, 흰색 타일을 제거하고 흑색 유리로 대체시킨다. 다시 한 번, 시료 및 흑색 유리를 상승시키고 Y 값을 결정한다. 한겹의 화장지 시료가 흰색 타일 시도(示度)와 흑색 유리 시도의 사이에서 회전되지 않았는지를 확인한다.

흰색 타일상의 Y 시도에 대한 흑색 유리상의 Y 시도의 비를 구해서 불투명 비율을 계산한다. 그런 다음에는 이 값에 100을 곱해서 불투명 비율 값을 얻는다.

본 명세서의 목적을 위하여 불투명 측정치를 ″특정 불투명도″으로 변환시키고, 중량에 의거하여 불투명도의 편차를 보정한다. 불투명도 %를 특정 불투명도 %로 변환시키는 공식은 이하와 같다:

특정 불투명도 ＝ (1 － (불투명도/100)^{(1/기본중량)})×100

이 식에서 특정 불투명도 단위는 각 g/m²에 대한 퍼센트이며, 불투명도는 퍼센트의 단위이고, 기본중량은 g/m²의 단위이다.

특정 불투명도는 0.01%로 보고되어야 한다.

G. 화장지의 강도 측정

건조 인장 강도:

Thwing-Albert Intelect Ⅱ Standard Tensile Tester(미국 필라델피아주 10960 듀턴 로드에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Co.)를 사용하여 시료의 1 인치 폭의 스트랩상에서 인장 강도를 결정한다. 이 방법은 마무리 가공된 화장지 제품, 릴 시료 및 비변환 스톡 상에 이용하기 위한 것이다.

시료 검사 및 준비:

인장 시험을 하기 앞서, 시험대상의 화장지 시료를 Tappi Method #T402OM-88에 따라 검사하여야 한다. 시험 전체 화장지 시료로부터 모든 플라스틱 및 판지 포장재료를 조심스럽게 제거하여야 한다. 시료는 상대 습도를 48 내지 54%로 하고 온도 범위를 22 내지 24℃로 한 상태에서 적어도 2시간 동안 화장지 시료를 검사하여야 한다. 또한 시료 준비 및 인장 시험의 모든 양상도 일정 온도 및 습도를 갖는 방 안에서 수행되어야 한다.

완성된 제품을 확인해서 손상된 제품을 폐기한다. 그 다음에, 4개의 유효 유닛(시이트라 부르기도 함)를 갖는 5개의 스트립을 제거하고 서로 적층시켜서, 시이트들 사이의 구멍이 일치하는 긴 적층체를 형성한다. 제 1 시이트와 제 3 시이트를 기계방향 인장 측정에 사용하고, 제 2 시이트와 제 4 시이트가 횡방향 인장 측정에 사용한다. 이어서, 용지 절단기(paper cutter)(미국 펜실바니아주 19154 필라델피아 듀턴 로드 10960에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Co.로부터 구입한 안전 보호수단을 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 통공라인을 절단하여 4개의 분리된 스톡을 만든다. 제 1 스택과 제 3 스택이 여전히 기계방향 검사용으로 되어 있고 제 2 스택과 제 4 스택이 횡방향 검사용으로 되어 있는지를 확인한다.

제 1 스택과 제 3 스택으로부터 두개의 1″ 넓이의 스트립을 기계방향으로 절단한다. 제 2 스택과 제 4 스택으로부터 두개의 1″ 넓이의 스트립을 횡방향으로 절단한다. 그렇게 하여 기계방향 인장 측정용으로 4개의 1″ 넓이의 스트립이 있고, 횡방향 인장 측정용으로 4개의 1″ 넓이의 스트립이 있게 된다. 이러한 완성된 제품 시료에 있어서, 모든 8개의 1″ 넓이의 스트립은 두께 방향으로 5개의 유효 유닛(시이트라고도 함)를 갖는다.

변환되지 않은 스톡 및/또는 릴 시료를 위하여, 용지 절단기(미국 펜실바니아주 19154 필라델피아 듀턴 로드 10960에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Co.로부터 구입한 안전 보호수단을 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 시료의 관심 영역으로부터 8겹 두께의 15″×15″ 시료를 절단한다. 15″ 절단기 하나가 기계방향에 평행하도록 배치되고 다른 하나가 횡방향에 평행하도록 배치되어 있는지를 확인한다. 시료가 상대 습도를 48 내지 54%로 하고 온도 범위를 22 내지 24℃로 한 상태에서 적어도 2시간 동안 검사되는지를 확인한다. 또한 시료 준비 및 인장 시험의 모든 양상도 일정 온도 및 습도를 갖는 방 안에서 수행되어야 한다.

8겹 두께를 갖는 이 사전검사된 15″×15″ 시료에서 1″×7″의 4개의 스트립을 절단한다. 이 때에는 긴쪽인 7″가 기계방향에 평행하게 놓이도록 한다. 1″×7″의 4개의 스트립을 추가로 절단한다. 이 때에는 긴쪽인 7″가 횡방향에 평행하게 놓이도록 한다. 이들 시료를 횡방향 릴 또는 변환되지 않는 스톡 시료로서 인식한다. 용지 절단기(미국 펜실바니아주 19154 필라델피아 듀턴 로드 10960에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Co.로부터 구입한 안전 보호수단을 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 이전의 모든 절단이 만들어진 것을 확인한다. 그렇게 함으로써 이제 총 8개의 시료가 있게 되는데, 4개는 7″가 기계방향에 평행하게 놓인 8겹 두께의 1″×7″ 스트립이고, 4개는 7″가 횡방향에 평행하게 놓인 8겹 두께의 1″×7″ 스트립이다.

인장 시험기의 동작

인장 강도의 실제 측정에는, Thwing-Albert Intelect Ⅱ Standard Tensile Tester(미국 펜실바니아주 19154 필라델피아 듀턴 로드 10960에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Co.)를 사용한다. 이 장치내로 편평한 면 클램프를 삽입하고, Thwing-Albert Intelect Ⅱ의 조작 매뉴얼에 주어진 지령에 따라 시험기를 교정한다. 기기의 크로스헤드 속도를 4.00인치/분으로 그리고 첫번째 및 두번째의 게이지 길이를 2.00인치로 설정한다. 파단 감도를 20.0그램으로 설정하고 시료 폭을 1,00″로 설정하며 시료 두께를 0.025″로 설정하여야 한다.

시험대상 시료의 예정된 인장 결과가 사용시 범위의 25% 내지 75%의 사이에 놓이도록 로드 셀을 선택한다. 예를 들면 1250그램(5000그램의 25%)과 3750그램(5000그램의 75%)의 예정된 인장 범위를 갖는 시료에 대하여 5000그램의 로드 셀을 사용할 수도 있다. 125그램 내지 375그램의 예정된 인장 을 갖는 시료가 시험될 수 있도록 인장 시험기를 10% 범위내로 셋업할 수 있다.

인장 스트립중 하나를 잡고, 그것의 일 단부를 인장 시험기의 한 클램프 내에 위치시킨다. 스트립의 다른 단부를 다른 클램프 내에 위치시킨다. 또한 스트립의 긴 치수 부분이 두개의 클램프의 어느 한 쪽으로 돌출되지 않았는지를 확인한다. 아울러, 각 클램프의 압력은 화장지 시료와 완전히 접촉하고 있어야 한다.

화장지 시험 스트립을 두개의 클램프 내로 삽입한 후에 기기의 텐션을 감시할 수 있다. 텐션이 5그램 이상의 값을 보이는 경우, 시료는 너무 팽팽하다. 반대로, 시험을 시작한 후 어떤 값이 기록되기까지 2-3초의 시간이 걸린다면 인장 스트립은 너무 느슨하다.

인장 시험기 기기 매뉴얼에 기술된 바와 같이 인장 시험기를 기동개시시킨다. 크로스헤드가 그것의 초기 기동개시 위치로 자동적으로 복귀하고 나서 시험이 종료된다. 기기 장치 또는 디지탈 패널 미터로부터 그것에 가장 가까운 유닛까지의 인장 하중을 그램 단위로 판독하여 기록한다.

기기가 리세트 검사를 자동적으로 수행하도록 되어 있다면, 기기 클램프를 그들의 초기 기동개시 위치에 설정하는데에 필요한 조절을 행한다. 전술한 바와 같이 다음의 화장지 스트랩을 두개의 클램프 내로 삽입하고 그램 단위로 인장 시도를 구한다. 모든 화장시 시험 스트립에 대하여 인장 시도를 구한다. 시도는 시험을 행하는 동안 클램프의 에지에서 또는 그 내에서 스트립이 헐거워지거나 파손된다면 시도를 고려하지 않아야 한다.

계산:

4개의 기계방향 1″ 넓이의 완성된 제품 스트립에 대하여 4개의 개별적으로 기록된 인장 시도를 더한다. 이 더하여 나온 합을 시험된 스트립을 수로 나눈다. 이 수는 보통 4이어야 한다. 또한 기록된 인장의 합을 인장 스트립당 유효 단위의 수로 나눈다. 이것은 1겹 및 2겹 제품의 양자에 대하여 보통 5이다.

횡방향의 완성된 제품 스트립에 대해서도 이 계산을 반복한다.

기계방향으로 절단된 비변환 스톡 또는 릴 시료에 대하여 4개의 개별적으로 기록된 인장 시도를 합한다. 이 합을 시험된 스트립의 수로 나눈다. 이 수는 보통 4이어야 한다. 또한 이 기록된 인장의 합을 인장 스트립당 유효 단위의 수로 나눈다. 이것은 보통 8이다.

횡방향의 비변환된 또는 릴 시료 화장지 스트립에 대해서도 이 계산을 반복한다.

모든 결과는 그램/인치의 단위로 되어 있다.

본 명세서의 목적을 위해서는, 인장 강도를 기계방향 및 횡방향으로 측정된 인장 강도의 합으로서 규정된 ″특정 총 인장 강도″으로 변환하여 기본 중량으로 나누고 미터 단위의 값으로 보정하여야 한다.

실험예

이하의 실험예는 본 발명의 실시를 예시하기 위하여 제공된 것이다. 이 실험예는 본 발명을 설명하는데 도움을 주기 위한 의도로 기재하는 것으로서, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석하면 안된다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의하여야 제한된다.

참조 프로세스

이하의 설명은 본 발명의 특징을 갖지 않는 참조 프로세스를 나타낸다.

우선, 종래의 펄프 제조기를 이용하여 약 3%의 농도를 갖는 북부 소프트우드 크라프트(Northern Softwood Kraft: N나)의 적절한 슬러리를 만들고 이 슬러리를 스톡 파이프를 통과시킨 후 포드리니어의 헤드박스로 보낸다.

완성된 제품에 일시적인 습윤강도를 부여하기 위하여, 1% 분산의 National Starch Co-BOND 1000(등록상표)을 준비하고 이것을 NSK 섬유의 건조 중량에 의거하여 1%의 Co-BOND 1000(등록상표)을 반송하기에 충분한 속도로 NSK 스톡 파이프에 추가시킨다. 처리된 슬러리를 인라인 믹서내로 통과시킴으로써 일시적인 습윤 강도 수지의 흡수작용을 향상시킨다.

NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%의 농도를 갖도록 백수로 희석시킨다.

종래의 리펄퍼(repulper)를 사용하여 약 3중량%의 유칼립투스 섬유의 적절한 슬러리를 만든다.

이 유칼립투스를 스톡 파이프 내로 통과시켜서 다른 팬 펌프로 보낸 후, 이 곳에서 약 0.2%의 농도를 갖도록 백수로 희석시킨다.

NSK와 유칼립투스의 슬러리를, 적층 구성의 리브즈(leaves)를 적절히 구비하고 있는 다채널 헤드박스내로 보내서 스트림을 반송중인 포드리니어 와이어 상으로의 배출시까지 분리된 층들로서 유지시킨다. 3실의 헤드박스를 사용한다. 최종 화장지 건조 중량의 80%를 포함하는 유칼립투스 슬러리는 2개의 외층의 각각으로 안내되도록 구성된 챔버로 보내며, 한편 최종 화장지 건조 중량의 20%를 포함하는 NSK 슬러리는 2개의 유칼립투스 층들 사이의 층으로 안내되도록 구성된 챔버로 보낸다. NSK 및 유칼립투스 슬러리는 헤드박스가 복합 슬러리로 방출될 때 혼합된다.

복합 슬러리는 반송중인 포드리니어 와이어상으로 배출되며, 디플렉터 및 진공 박스의 도움을 받아 탈수된다.

포드리니어 와이어로부터, 약 36%의 너클 영역과 인치당 84개의 기계방향 및 76개의 횡방향 모노필라멘트를 갖는 5-셰드 새틴 제직물 구성(5-shed, satin weave configuration)의 패턴화된 성형 직물로 미성숙 습윤 웨브가 반송된다(반송지점에서 섬유 밀도는 약 15%임).

웨브가 약 28%의 섬유 밀도를 가질 때까지 진공식 배출작용에 의하여 추가의 탈수를 수행한다.

팬턴화된 웨브는 패턴화된 성형 직물과 접촉을 유지하면서, 공기 취입에 의해 약 62중량%의 섬유 밀도까지 사전 건조된다.

그런 다음에 반건조 웨브가 폴리비닐 알코올의 0.125% 수용액을 포함하는 분사된 크레이프 접착제를 갖는 양키 건조기의 표면에 부착한다. 크레이프 접착제는 웨브의 건조 중량에 의거하여 0.1% 접착제 고체의 비율로 양키 표면으로 반송된다.

웨브가 닥터 블레이드를 이용하여 양키로부터 건조 크레이프되기 전에 섬유 밀도는 약 96%까지 증가된다.

닥터 블레이드는 약 25도의 베벨 각도를 가지며, 약 81도의 충돌 각도를 제공하도록 양키 건조기에 대하여 위치된다.

크레이프 비율은 양키 건조기를 약 800fpm(feet per minute)(약 244 meters per minute)에서 동작시킴으로써 약 18%로 조절되고, 한편 건조 웨브는 656fpm(201 meters per minutes)의 속도로 로울화된다.

웨브는 3000ft²의 기본 중량당 약 18lb의 3층의 단일겹 크레이프 패턴의 밀집된 화장지 제품으로 변환된다.

본 발명에 따른 프로세스

이 설명은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 충전된 화장지의 준비작업을 기술한다.

종래의 리펄퍼를 사용하여 약 3중량%의 유칼립투스 섬유의 적절한 슬러리를 만든다. 그런 다음에는 그것을 스톡 파이프를 통하여 초지기(papermachine)로 운반한다.

미립자성 충전제는 미국 조지아주 소재의 Dry Branch Kaolin of Dry Branch에 의해 제조된 등급 WW Fil SD(등록상표)의 고령토이다. 이것은 먼저 약 1% 고체의 농도로 물과 혼합됨으로써 수성 슬러리로 제조된다. 이것은 그 뒤 스톡 파이프를 통해 운반되는데, 여기서 물에서 0.1% 분산으로 제공되는 음이온 엉김제, RETEN 235(등록상표)와 혼합된다. RETEN 235(등록상표)은 엉김제의 고체 중량과 마무리 건조된 합성 크레이프 티슈 제품 중량을 기준으로하여 약 0.05%과 같은 비율로 운반된다. 엉김제의 흡수는 라인 믹서를 통하여 혼합물을 통과시킴으로써 증진된다. 이것은 충전제 입자의 조절된 슬러리를 형성한다.

충전된 입자의 엉긴 슬러리는 그 때 정제된 유칼립투스 섬유를 운반하는 스톡 파이프에서 혼합되며 최종 혼합물을 수중에서 1% 분산으로 이송되며, 합성 크레이프 티슈 제품의 완성 상태의 건조 무게와 전분의 건조 무게를 기준으로 0.5%인 양이온 전분 RediBOND 5320(등록상표)로 처리된다. 양이온 전분의 흡수는 인라인 믹서를 통해 합성 혼합물을 통과시킴으로서 증가된다. 합성 슬러리가 고체 충전제 입자와 유칼립스 섬유의 중량을 기준으로 약 0.2%의 함유량으로 팬 펌프의 입구에서 백수로 희석된다. 팬 펌프가 엉긴 충전제 입자와 유칼립투스 섬유, Microform 2321의 조합체를 이송한 후, 양이온 엉김제가 고체 충전제 입자와 유칼립스 섬유의 중량을 기준으로 약 0.05%의 비율로 혼합부에 첨가된다.

약 3%의 농도를 갖는 NSK의 수성 슬러리가 종래의 펄퍼를 사용하여 만들어지며, 그 다음 스톡 파이프를 통과한 후 포드리니어의 헤드박스를 향하여 이동한다.

완성된 제품에 일시적인 습윤 강도를 부여하기 위하여, National Starch Co-BOND 1000(등록상표)의 1% 분산이 준비되고, NSK 섬유의 건조 중량에 의거하여 1%의 Co-BOND 1000(등록상표)를 운반하기에 충분한 비율로 NSK 스톡 파이프에 첨가된다. 일시적인 습윤 강도 수지의 흡수는 처리된 슬러리를 인라인 혼합기 내로 통과시킴으로써 향상된다.

NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 백수에 의해 희석된다. 팬 펌프 다음에, RETEN 1232(등록상표), 양이온 엉김제를 NSK 섬유의 건조 중량에 의거하여 0.05%에 대응하는 비율로 추가된다.

NSK와 유칼립투스의 슬러리를, 적층 구성의 리브즈(leaves)를 적절히 구비하고 있는 다채널 헤드박스내로 보내서 스트림을 반송중인 포드리니어 와이어 상으로의 배출시까지 분리된 층들로서 유지시킨다. 3챔버의 헤드박스를 사용한다. 조합된 유칼립투스와 미립상 충전제 슬러리는 최종 화장지 건조 중량의 80%를 이루기에 충분한 고체 흐름을 포함한다. 이 복합된 슬러리는 2개의 외층의 각각으로 안내되도록 구성된 챔버로 보내고, 한편 최종 화장지 건조 중량의 20%를 이루기에 충분한 고체 흐름을 포함하는 NSK 슬러리는 2개의 유칼립투스 층들 사이의 층으로 안내되도록 구성된 챔버로 보낸다. NSK 및 유칼립투스 슬러리는 헤드박스의 방출단에서 복합 슬러리에 혼합된다.

복합 슬러리는 반송중인 포드리니어 와이어상으로 배출되며, 디플렉터 및 진공 박스의 도움을 받아 탈수된다.

포드리니어 와이어로부터, 약 36%의 너클 영역과 인치당 84개의 기계방향 및 76개의 횡방향 모노필라멘트를 갖는 5-셰드 새틴 제직물 구성의 패턴화된 성형 직물로 미성숙 습윤 웨브가 반송된다(반송지점에서 섬유 밀도는 약 15%임).

웨브가 약 28%의 섬유 밀도를 가질 때까지 진공식 배출작용에 의하여 추가의 탈수를 수행한다.

패턴화된 웨브는 패턴화된 성형 직물과 접촉을 유지하면서, 공기 취입에 의해 약 62중량%의 섬유 밀도까지 사전 건조된다.

그런 다음에 반건조 웨브가 폴리비닐 알코올의 0.125% 수용액을 포함하는 분사된 크레이프 접착제를 갖는 양키 건조기의 표면에 부착한다. 크레이프 접착제는 웨브의 건조 중량에 의거하여 0.1% 접착제 고체의 비율로 양키 표면으로 반송된다.

웨브가 닥터 블레이드를 이용하여 양키로부터 건조 크레이프되기 전에 섬유 밀도는 약 96%까지 증가된다.

닥터 블레이드는 약 20도의 베벨 각도를 가지며, 약 76도의 충돌 각도를 제공하도록 양키 건조기에 대하여 위치된다.

크레이프 비율은 양키 건조기를 약 800fpm(feet per minute)(약 244 meters per minute)에서 동작시킴으로써 약 18%로 조절되고, 한편 건조 웨브는 656fpm(200 meters per minutes)의 속도로 로울화된다.

웨브는 3000ft²의 기본 중량당 약 18lb의 3층의 단일겹 크레이프 패턴의 밀집된 화장지 제품으로 변환된다.

	참조	본 발명
고령토 함량 %	없음	16.0
고령토 보유력(전체) %	NA	88.6
인장 강도(g/in)	400	407
특정 불투명도 %	5.23	5.90
최종의 실보부라기 수	7.0	7.0
연성도(softness score)	0.0	+0.01

Claims (25)

1. 미세 비셀룰로우즈 미립자성 충전제를 크레이프 화장지에 혼합시키는 방법에 있어서,

   a) 비셀룰로우즈 미립자 충전제의 수성 분산과 전분의 수성 분산을 접촉시키는 단계와,

   b) 전분-접촉 충전제의 수성 분산과 제지 섬유를 혼합하여 전분-접촉 충전제와 제지 섬유를 포함하는 수성 제지 완성지료(furnish)를 형성하는 단계와,

   c) 상기 수성 제지 완성지료를 엉김제와 접촉시키는 단계와,

   d) 유공성 제지 직물상에 수성 제지 완성지료로부터의 미성숙 종이 웨브를 형성하는 단계와,

   e) 상기 미성숙 웨브로부터 물을 제거하여 반건조 제지 웨브를 형성하는 단계와,

   f) 반건조 제지 웨브를 양키 건조기에 부착하고 상기 웨브를 실질적으로 건조된 상태로 건조하는 단계와,

   g) 가요성 크레이핑 블레이드에 의해서 양키 건조기로부터의 실질적으로 건조된 웨브를 크레이핑함으로써 크레이프 화장지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미립자성 충전제는 상기 크레이프 화장지의 총 중량의 1% 내지 50%를 포함하며, 상기 미립자성 충전제는 클레이, 칼슘 카보네이트, 티타늄 디옥사이드, 활석, 알루미늄 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 알루미나 3수화물, 황성 카본, 진주 전분, 황산 칼슘, 유리 중심체, 규조토 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 미립자성 충전제는 약 0.5미크론 내지 5미크론 사이의 평균 등가 구 직경을 가지는 고령토 클레이인 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 전분은 전분의 무수글루코오스 유닛당 약 0.01 내지 0.1 범위 치환도의 양이온 치환분(substituent)을 갖는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 양이온 치환분은 3급 아미노알킬 에테르, 4급 암모늄 알킬 에테르 및 그 혼합물로부터 선택되는 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   단계 a)에서, 상기 미립자 충전제의 수성 분산은 미립자성 충전제의 0.1 중량% 내지 5 중량%를 함유하며, 상기 전분의 수성 분산은 전분의 0.1중량% 내지 10 중량%의 함유하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 전분은 상기 미립자성 충전제를 기준으로 0.1중량% 내지 5중량%를 포함하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 미립자성 충전제는 약 0.5미크론 내지 5미크론 사이의 평균 등가 구 직경을 가지는 고령토 클레이인 방법.
9. 제 2 항에 있어서,

   제지 섬유를 단계(b)에서 상기 미립자성 충전제와 접촉하기 전에 600 ml 캐나다 스탠다드 자유도(Canadian Standard Freeness) 미만의 자유도로 정제하는 부가의 단계를 포함하는 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    제지 섬유를 단계(b)에서 상기 미립자성 충전제와 접촉하기 전에 600 ml 캐나다 스탠다드 자유도 미만의 자유도로 정제하는 부가의 단계를 포함하는 방법.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 엉김제는 중합체 1그램당 약 0.2 내지 2.5 밀리당량의 양이온 치환분을 함유하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 엉김제는 적어도 약 1,000,000의 분자량을 가지는 폴리아크릴아미드인 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    단계 c)에서, 상기 수성 제지 완성지료는 약 0.5% 미만의 고체를 함유하며, 상기 엉김제의 수성 분산은 약 0.3% 미만의 고체를 함유하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 미립자성 충전제는 약 0.5미크론 내지 5미크론 사이의 평균 등가 구 직경을 가지는 고령토 클레이인 방법.
15. 미세 비셀룰로우즈 미립자성 충전제를 크레이프 화장지에 혼합시키는 방법에 있어서,

    a) 비셀룰로우즈 미립자 충전제의 수성 분산과 전분의 수성 분산을 접촉시키는 단계와,

    b) 전분 접촉 충전제의 수성 분산과 제지 섬유를 혼합하여, 전분 접촉 충전제와 제지 충전제를 포함하는 수성 제지 완성지료를 형성하는 단계와,

    c) 상기 수성 제지 완성지료를 엉김제와 접촉시키는 단계와,

    d) 적어도 하나의 추가 제지 완성지료를 제공하는 단계와,

    e) 상기 제지 완성지료를 유공성 제지 직물상으로 지향시킴으로써, 적어도 한 층이 충전제 포함 수성 제지 완성지료로 형성되고 적어도 한층이 상기 추가 제지 완성지료로 형성되게 하는 방식으로, 충전제 포함 수성 제지 완성지료와 추가 제지 완성지료로부터 미성숙 다층 종이 웨브를 형성하는 단계와,

    f) 상기 다층 미성숙 웨브로부터 물을 제거하여 반건조 다층 제지 웨브를 형성하는 단계와,

    g) 상기 반건조 다층 제지 웨브를 양기 건조기에 부착하고 상기 다층 웨브를 실질적으로 건조 상태가 되게 건조하는 단계와,

    h) 가요성 크레이핑 블레이드에 의해서 양키 건조기로부터 실질적으로 건조된 웨브를 크레이핑함으로써, 다층 크레이프 화장지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 미립자성 충전제는 상기 크레이프 화장지의 총 중량의 1% 내지 50%를 포함하며, 상기 미립자성 충전제는 클레이, 칼슘 카보네이트, 티타늄 디옥사이드, 활석, 알루미늄 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 알루미나 3수화물, 황성 카본, 진주 전분, 황산 칼슘, 유리 중심체, 규조토 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    단계 b)의 제지 섬유는 적어도 약 80%의 하드우드 섬유를 함유하며, 단계(d)의 상기 추가 제지 완성지료를 포함하는 제지 섬유는 적어도 약 80%의 소프트우드 섬유를 함유하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    단계 (e)의 다층 미성숙 종이 웨브 성형은 두 개의 외층과 하나의 내층을 갖는 3층 화장지 웨브를 포함하며, 상기 내층은 상기 두 개의 외층 사이에 배치되어 있으며, 충전제 함유 수성 제지 완성지료는 상기 2개의 외층을 포함하며 상기 추가 제지 완성지료는 상기 내층을 포함하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 미립자성 충전제는 약 0.5미크론 내지 5미크론 사이의 평균 등가 구 직경을 가지는 고령토 클레이인 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 물 제거 단계 (f)는 패턴 밀집 공정을 포함하며, 물 제거는 미성숙 웨브가 지지체의 어레이를 포함하는 건조 직물상에 지지되는 동안 실행되는 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 물 제거는 웨브가 상기 직물과 접촉하는 동안 웨브를 강제로 통과하는 공기를 이용한 열전달에 의해서 적어도 부분적으로 달성되는 방법.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 전분은 전분의 무수글로코오스 유닛당 약 0.01 내지 약 0.1 범위 치환도의 양이온 치환분을 가지며, 상기 양이온 치환분은 상기 미립자성 충전제의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 5중량%를 포함하며, 단계 (a)에서, 상기 미립자성 충전제의 수성 분산은 약 0.1% 내지 약 5% 고체를 함유하며 상기 전분의 수성 분산은 약 0.1% 내지 약 10% 고체를 함유하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 엉김제는 폴리아크릴아미드 1그램당 약 0.2 내지 2.5 밀리당량의 양이온 치환분을 함유하며 적어도 약 1,000,000의 분자량을 갖는 양이온 폴리아크릴아미드인 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    제지 섬유를 단계(b)에서 상기 미립자성 충전제와 접촉하기 전에 600 ml 캐나다 스탠다드 자유도 미만의 자유도로 정제하는 부가의 단계를 포함하는 방법.
25. 제 3 항에 있어서,

    상기 물 제거 단계 (f)는 패턴 밀집 공정을 포함하며, 물 제거는 미성숙 웨브가 지지체의 어레이를 포함하는 건조 직물상에 지지되는 동안 실행되는 방법.