KR100304218B1 - 분리가능한적층종이제품 - Google Patents

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마이클 버나드 두가스
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

두 층을 갖는 엠보싱 종이 적층체가 제공된다. 층은 적층체의 하나 이상의 대역이 존재하도록 결합되며, 여기서 그 대역에서의 적층체의 박리 강도는 적층 종이 제품의 다른 대역에서의 적층체의 박리 강도보다 크다. 적층체는 병치되어 있어 닙을 형성하는 두 개의 근접한 톨러런스(tolerance) 패턴 롤에 의하여 만들어진다.각 패턴 롤은 돌기 사이에서 다른 패턴 롤의 표면과 접촉하는 방사상으로 연장된 돌기를 갖는다. 층은 닙을 통하여 마주하는 관계로 공급되고, 엠보싱되며 방사상으로 연장된 돌기에 의하여 다른 층에 점착적으로 결합된다. 적층 접착제는 각 대역에 요구되는 박리 강도를 제공하기에 적합한 수준으로 적층 종이 제품의 다양한 대역에 제공된다.

Description

[발명의 명칭]
분리가능한 적층 종이 제품
[기술분야]
본원에 기술된 발명은 타월, 화장실용 티슈, 냅킨 등으로서 유용한 적층 종이 제품에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 적층체의 각 층(lamina)이 조절가능하도록 분리될 수 있는 적층 종이 제품에 관한 것이다.
[배경기술]
적층 종이 제품, 특히 적층 티슈 제품은, 흡수용품(예를 들어, 엎지른 것을 닦기 위한 종이 타월), 위생용품(예를 들어, 화장실용 티슈) 및 보호용품(예를 들어, 종이 냅킨)에 대한 소비자의 욕구를 충족시키는데 오랫동안 이용되어 왔다. 몇 년 동안, 이들 소비자의 요구는 그러한 제품들에서 특정 요구를 충족시키기 위하여 특정 성질을 최적화하는 기술에 집중되어 있었다. 예를 들면, 보퀴스트 등(Bjorkquist, et al.)에게 1986년 7월 29일자로 허여된 미국 특허 제4,603,176호에는 티슈가 사용중에는 강하게 유지되지만 하수처리 시스템에서는 여전히 쉽게 분해되는, 화장실용 티슈로 사용하기에 적합한 일회용 습윤 강도 수지가 개시되어 있다. 마찬가지로, 1968년 12월 3일자로 웰즈(Wells)에게 허여된 미국 특허 제3,414,459호에는 탁원할 유연성과 흡수성으로 인하여 종이 타월로서 상업적으로 널리 채용된 압축가능한 적층 종이 구조물이 개시되어 있으며, 머피 등(Murphy, et al)에게 1972년 6월 27일자로 허여된 미국 특허 제3,673,060호에는 식사용 냅킨으로 유용할 정도의 개선된 유연성을 함유하는, 적층 크레이프(creped) 티슈 제품이 개시되어 있다.
상기 각종 유형의 제품 각각은 소비자의 요구에 맞게 제품을 최적화시킴으로써 소비자의 요구에 부응하도록 사용될 수 있지만, 이 경우에도 목표하지 않은 요구에 대해서는 단지 부분적으로만 충족시킬 뿐이다. 예를 들면, 단지 한 장의 종이 타월로 닦을 수 있는 얼룩의 제거에 몇 장의 종이 냅킨이 요구될 수 있다. 반대로 한 장의 종이 냅킨으로 커버되는 면적을 제공하는데 몇 장의 종이 타월이 요구될 수 있다. 그러므로 본 발명의 목적은 하나 이상의 소비자 요구를 충족시키도록 고안된 종이 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 종이 타월이나 또는 종이 냅킨으로서 사용될 수 있는 종이 제품을 제공하는 것이다. 마지막으로, 본 발명의 목적은 종이 타월의 강도, 흡수성 및 유연성 특성을 갖는 동시에, 유연성 및 면적 커버에 대한 종이 냅킨 사용자의 요구조건을 현재 이용가능한 종이 타월들보다 더 용이하게 충족시키는 적층 종이 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적 및 장점은 하기의 기재 및 첨부되는 도면을 참고하면 분명하게 드러날 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은 바람직하게는 두 개의 외면을 갖고 첫 번째 층 및 두 번째 층을 포함하는 적층 종이 제품을 포함한다. 층은 마주하는 관계로 결합되어 있다. 각 층은 다른 층을 향하여 배향된 내면 및 그와 반대되는 외면을 갖는다. 두 층의 각각은 비엠보싱(nonembossed) 영역과 다른 층을 향하여 돌출된 엠보싱(embossed) 부위를 포함한다. 바람직하게는 각 층의 다수의 엠보싱 부위는 마주하는 층의 비엠보싱 영역에 점착적으로 결합되어 있다. 또는, 층들의 적어도 일부분을 엠보싱 부위의 맞물림(interlocking)에 의하여 결합할 수 있다. 본 발명의 적층 종이 제품은 상이한 박리 강도(peel strength) 대역들을 추가로 포함한다. 분리 대역에서의 박리 강도보다 높은 박리 강도를 갖는 일체성 보전 대역은, 적층 종이 제품이 단일 제품으로 유지되면서 적층 종이 제품의 층이 부분적으로 분리되도록 한다. 또한 출발 대역은 사용자가 층 분리를 시작하도록 하기 위하여 제공된다.
본 발명은 나아가 그러한 적층 종이 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 그 방법은, 두 개의 롤 사이에서 닙(nip)을 형성하기 위하여, 롤로부터 연장된 방사상으로 배향된 돌기를 갖고 축방향으로 평행관계로 병치된 두 개의 패턴 롤(pattern roll)을 제공하는 단계를 포함한다. 각 롤의 돌기의 원위 말단은 다른 상기 롤의 표면과 접촉한다. 두 층이 제공되어 이 닙을 통하여 마주하는 관계로 통과함으로써 돌기에 의하여 불연속 엠보싱 부위가 형성된다. 적층 종이 제품의 각 대역에 요구되는 박리 강도에 따라 다수의 엠보싱 부위에 접착제가 도포된다. 각 층은 엠보싱 부위에서 다른 층에 점착적으로 결합된다.
[도면의 간단한 설명]
본 명세서는 본 발명을 구체적으로 지적하고 명확하게 청구하는 청구항으로 결론지어지지만, 유사한 구성요소에 대해 동일한 참조 번호가 제공된 관련 도면과 함께 다음 명세서에 의해 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다:
도 1은 본 발명의 적층 종이 제품의 바람직한 태양을 부분적으로 절단하였을 때의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 적층 종이 제품의 바람직한 태양을 선 2-2를 따라 취하여 확대시킨 단면도이다.
도 3은 본 발명의 적층 종이 제품의 바람직한 태양을 선 3-3을 따라 취하여 확대시킨 단면도이다.
도 4는 본 발명의 적층 종이 제품의 특히 바람직한 태양의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 적층 종이 제품을 제조하기 위한 장치의 접착제 도포 롤(adhesive applicator roll)의 측면 입면도이다.
도 5a는 도 5의 롤 사이의 닙을 확대시킨 입면도이다.
도 6은 접착제 도포 롤 중의 하나의 사시도이다.
[발명의 상세한 설명]
일반적으로, 본 발명의 적층 종이 제품은 적어도 두 층의 종이를 포함한다. 바람직하게는 이 종이는 티슈지로 일반적으로 알려진 얇고 비교적 저 평량(basis weight)인 종이이다. 이들 층은 이하에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 종이 제품을 제공하기 위하여 분리가능하도록 결합될 수 있다. 본원에서 사용되는 "분리 가능하도록 결합된"이라는 용어는 본 발명의 층이, 본 발명의 적층 종이 제품이 사용 중에 층의 분리없이 비분리 상태로 사용될 정도로 충분히 크지만, 사용자가 선택한다면 최소한의 노력으로 층의 파괴없이 층의 적어도 일부가 분리될 수 있을 정도로 낮은 박리 강도로 결합되어 있는 것을 의미한다.
분리가능하도록 결합된 종이 제품은 종이 타월 사용자와 종이 냅킨 사용자 양쪽의 요구를 하나의 제품으로 충족시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 본 발명의 제품이 비분리 상태로 사용될 때에는 그것은 종이 타월의 강도, 유연성 및 흡수성을 갖는다. 분리된 상태에서는 제품은 종이 냅킨에 의해 요구되는 유연성 및 면적 커버를 제공한다. 그러므로, 본 발명의 적층 종이 제품은 종이 타월 사용자와 종이 냅킨 사용자 양쪽의 요구를 충족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 적층 종이 제품(20)의 바람직한 태양의 평면도를 나타낸다. 본 발명에 따른 적층 종이 제품(20)은 마주하는 관계로 결합된 두 층(20T 및 20B)을 포함한다. 적층 종이 제품(20)은 세 개의 상이한 대역, 일체성 보전 대역(50), 분리 대역(52), 및 출발 대역(54), 및 첫 번째 및 두 번째 종방향 가장자리(51 및 55)를 갖는다. 본원에서 사용되는 "종방향"이란 용어는 도 4에 나타나는 것과 같이 롤 형태로 감길 수 있는 물질의 웹(web)의 긴 가장자리에 나란한 방향을 기술하고자 하는 것이고, "측방향" 또는 "횡방향"이라는 용어는 종방향에 직각인 방향을 기술하고자 하는 것이다. 층(20T 및 20B)은 일반적으로 그로부터 외향으로, 바람직하게는 그것에 직각으로 돌출된 엠보싱 부위(22)를 추가로 포함한다. 적층 종이 제품(20)은 바람직하게는 선형 요소에 의해 근접된 셀룰로오스 섬유로 구성된다.
적층 종이 제품(20)의 성분인 셀룰로오스 섬유는 다른 두 개의 비교적 매우 작은 치수(상호간에 수직이고, 둘다 섬유의 종방향 축에 대하여 방사상으로 수직이다)와 비교하여 하나의 비교적 큰 치수(섬유의 종방향 축을 따라)를 가지므로 선형과 비슷하다. 섬유를 현미경으로 조사하면, 섬유의 주 치수와 비교하여 작은 두 개의 다른 치수가 나타나며, 이러한 다른 두 개의 작은 치수는 실질적으로 동일할 필요가 없고 또한 섬유의 축방향 길이 전체에서 일정할 필요도 없다. 단지, 섬유가 그 축 주위에서 구부러질 수 있고, 다른 섬유와 결합될 수 있으며, 액상 담체 또는 공기에 의해 분포될 수 있어야 하는 것이 중요하다.
적층 종이 제품(20)을 구성하는 섬유는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르와 같이 합성 섬유일 수 있는데, 바람직하게는 조면, 레이온 또는 버게스(bagasse)와 같은 셀룰로오스 성분; 보다 바람직하게는 연재(나자식물 또는 구과식물) 또는 경재(피자식물 또는 낙엽성 식물)과 같은 목재 펄프이다. 적층 종이 제품(20)이 약 50중량 퍼센트 이상 또는 약 50 부피 퍼센트 이상의 셀룰로오스 섬유를 포함하는 경우에는 본원에서 사용되는 적층 종이 제품(20)은 "셀룰로오스성"으로 간주되며, 이때 셀룰로오스 섬유란 상기 열거된 섬유를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 약 2.0 내지 약 4.5mm 길이 및 약 25 내지 약 50㎛의 직경을 갖는 연재 섬유 및 약 1mm 미만의 길이 및 약 12 내지 약 25㎛의 직경을 갖는 경재 섬유를 포함하는 목재 펄프 섬유의 셀룰로오스 혼합물이 본원에 기재된 적층 종이 제품(20)에 적합한 것으로 밝혀졌다.
목재 펄프 섬유를 적층 종이 제품(20)용으로 선택한 경우, 섬유는 아황산 공정, 황산 공정 및 소다 공정과 같은 화학적 공정; 및 석 분쇄목과 같은 기계적 공정을 포함하는 펄프 공정에 의하여 제조될 수 있다. 또는, 섬유는 화학적 공정 및 기계적 공정을 조합하여 제조되거나 또는 재생될 수 있다. 사용되는 섬유의 유형, 조합, 및 공정은 본 발명에서 중요하지 않다. 경재 섬유와 섬유를 적층 종이 제품(20)의 두께 전체에 걸쳐 적층시킬 수 있다.
본 발명에 따른 적층 종이 제품(20)은 반드시 평평한 것은 아니지만, 거시적으로 2차원이고 평면이다. 적층 종이 제품(20)은 제3치수에 약간의 두께를 갖는다. 그러나, 제3치수는 사실상 처음 2개의 치수와 비교하거나 또는 처음 2개의 치수에서 비교적 큰 측정치를 갖는 적층 종이 제품(20)을 제조하는 능력과 비교하여 비교적 적다.
본 발명에 따른 적층 종이 제품(20)은 두 개의 개별적인 층(20T 및 20B)의 적층체를 포함한다. "층"은 건조 전에 두께를 갖는 단일 시이트로서 제지 기계의 형성 요소에서 제조되며, 상기 두께는 섬유가 시이트에 첨가되거나 시이트로부터 제거되지 않는다면 변하지 않는다. 각 층(20T 및 20B)의 평량은 3000 평방 피트당 약 9 파운드 내지 약 30 파운드, 바람직하게는 3000 평방 피트 당 약 10 파운드 내지 약 20 파운드의 범위일 수 있다. 각 층(20T 및 20B)은 다른 층(20B 또는 20T)에 결합된다. 각 층(20T 및 20B)은 마주하는 층(20B 또는 20T)에 직접 결합되거나 또는, 필요시에는 층(20T 및 20B) 사이에 끼인 중간층을 통하여 결합될 수 있음을 알아야 한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 적층 종이 제품(20)의 바람직한 태양의 층(20T 및 20B)은 두 개의 상이한 대역에서 결합된다. 층(20T 및 20B)은 일체성 보전 대역(50)에서 단단하게 결합된다. 그 명칭이 암시하는 바와 같이, 일체성 보전 대역(50)은 사용자가 적층 종이 제품을 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작할 때에 적층 종이 제품(20)의 일체성을 보전하기 위한 것이다. 즉, 사용자가 분리 대역(52)에서 층을 분리한 후에조차도 적층 종이 제품(20)은 일체성 보전 대역(50)에서 결합된 상태를 유지하여야 한다. 층(20T 및 20B)은 분리 대역(52)에 분리가능하도록 결합되어 있다. 즉, 사용자는 분리 대역(52)에서 층(20T 및 20B)을 결합하는 부착 수단을 파괴함으로써 적층 흡수 제품(20)을 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작할 수 있다.
도 1 내지 3에 나타나는 적층 종이 제품(20)의 바람직한 태양에서는 일체성 보전 대역(50)이 적층 종이 제품(20)의 첫 번째 종방향 가장자리(51)에 인접하여 위치한다. 일체성 보전 대역(50)은, 적층 종이 제품(20)이 분리 상태일 때 층(20T 및 20B)이 확실히 결합된 채로 유지될 수 있도록 하는데 필요한 만큼만 넓으면 된다. 본 출원인은, 측방향 너비가 약 0.0625in(0.16cm) 이상이면 그러한 확실한 부착을 제공할 것이라는 것을 알아내었다. 바람직하게는, 측방향 너비는 약 0.25in(0.64cm) 이상이다. 보다 바람직하게는 너비가 약 0.375in(0.95cm) 이상이다. 만일, 일체성 보전 대역(50)이 너무 넓으면, 적층 종이 제품(20)은 미관상 나쁘고 분리 상태에서의 이용성이 떨어진다. 즉, 적층 종이 제품을 분리 상태에서 사용하는 장점의 많은 부분을 잃게 된다. 약 0.625in(1.59cm) 이상의 너비는 용인할 수 없는 정도의 너비임을 알았다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 분리 대역(52)은 일체성 보전 대역(50) 및 출발 대역(54)의 측방향 중간에 위치한다. 분리 대역(52)의 너비는 적층 종이 제품(20)의 필요 너비에 의해 결정되는데, 그 이유는 이 대역(52)의 너비가 적층 종이 제품(20)의 너비의 대부분을 구성하기 때문이다.
도 1 내지 3의 바람직한 태양에서는, 층(20T 및 20B)은 엠보싱 부위(22)에서 결합된다. 도 2 및 3에 나타나는 바와 같이, 엠보싱 부위(22)의 원위 말단(23)은 마주하는 층(20T 및 20B)의 비엠보싱 영역(25)을 향하여 돌출되어 있고 그에 결합될 수 있다. 원위 말단(23)은 부착 수단(24 및 26)을 이용하여 비엠보싱 영역(25)에 결합될 수 있다. 부착 수단(24 및 26)의 상대적 박리 강도를 조절함으로써 층의 분리성을 조절할 수 있다. 본원에서 사용되는 "분리성"이라는 용어는 적층체를 층(20T, 20B)으로 나누는데 필요한 단위 너비 당 힘 또는 어려움의 정도를 의미한다.
각 층(20T 및 20B)의 엠보싱 부위(22)는 엠보싱 처리중에 발생하는 섬유의 압밀화로 인하여 비교적 고밀도의 불연속 영역을 나타낸다. 본원에서 사용되는 "엠보싱 처리"란 셀룰로오스 섬유 구조물의 비교적 소부분을 그 평면에 직각으로 편향시키고 상기 셀룰로오스 섬유 구조물의 돌출부를 비교적 경질인 표면을 향해 충돌시켜서 섬유 대 섬유 결합을 영구적으로 붕쇠시키는 공정을 지칭한다. 엠보싱 처리로 인해 엠보싱 부위(22)는 영구적으로 국소 변형되어 편향된다. 엠보싱 부위(22)는 마주하는 층(20B 또는 20T)을 향해 층(20T 또는 20B)의 평면에 대해 수직으로 돌출된다.
적층 종이 제품(20)의 엠보싱 부위(22)는 아래에서 설명되는 바와 같이 적층 종이 제품(20)의 제조에 사용되는 장치의 형태에 상응하는 작위적 반복 패턴으로 배치된다. 바람직하게는, 작위적 반복 패턴은 격자형이며, 따라서 인접한 엠보싱 부위(22)는 협동적으로 또한 유리하게 병치된다. "작위적"이란, 엠보싱 부위(22)가 예상 가능한 배치일 것으로 간주되며 제조 공정의 공지된 및 예정된 특징의 결과로 발생할 수 있음을 의미한다. 본원에서 사용되는 "반복"이란 패턴이 적층 종이 제품(20)에서 한번 이상 형성됨을 의미한다. "불연속"이란, 인접한 엠보싱 부위(22)가 연속이지 않음을 의미한다.
본원에서 사용되는 "필수적으로 연속인" 비엠보싱 영역(25)는 실질적으로 섬유상 구조 전체에서 그 주 방향중 한 방향 또는 두 방향으로 연장됨을 의미한다. 필수적으로 연속인 비엠보싱 영역(25)는 엠보싱 부위(22)보다 낮은 밀도를 갖는데, 이는 필수적으로 연속인 비엠보싱 영역(25)이 엠보싱 공정에서 압밀화되지 않기 때문이다. 필수적으로 연속인 비엠보싱 영역(25)의 밀도는 엠보싱되기 전의 불연속 엠보싱 부위(22)의 밀도와 비슷하다.
전술한 내용은 본 발명의 범위를, 본 발명의 적층 종이 구조물(20)을 형성하기 위하여 엠보싱 부위(22)가 비엠보싱 영역(25)에 결합되어 있는 태양으로만 한정하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 층(20T 및 20B)은, 1968년 12월 3일자로 웰즈에게 허여되었고 본 명세서에서 참고문헌으로서 사용된 "압축가능한 적층 종이 제품"이라는 명칭의 미국 특허 제3,414,459호에서 가르치는 바와 같이 엠보싱 부위(22)의 짝을 이루는 원위 표면(23)에 결합될 수 있다. 층(20T 및 20B)이 엠보싱 부위(22)의 기계적 맞물림만에 의하여 분리 대역(52)에서 결합되어 있는 태양 또한 본 발명의 범위의 일부인 것으로 생각된다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 익숙한 접착제 스트립(strip)이나 또는 다른 수단과 같이, 엠보싱 부위를 요구하지 않는 다른 층(20T 및 20B) 결합 수단 또한 생각할 수 있다.
층(20T 및 20B)은 부착 수단(24 및 26)을 사용하여 결합된다. 일체성 부착 수단(24)은 층(20T 및 20B)이 사용자에 의해 부분적으로 분리되었을 때에도 적층 종이 제품(20)이 단일 제품으로 유지되는 것을 보증하고자 하는 것이다. 본원에서 사용되는, "단일 제품"이란 그 제품을 구성하는 요소를 사용자가 그것을 입수하였을 때의 상태로부터 다른 상태로 조작할 때에도 그 실재를 유지하는 제품을 의미한다. 즉, 일체성 부착 수단(24)은 사용자가 적층 종이 제품(20)을 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작할 때 그것이 개별적인 층(20T 및 20B)으로 분리되지 않도록 보장하기 위한 것이다. 박리가능한 부착 수단(26)은 사용자가 의도적으로 분리 상태로 조작할 때까지 적층 종이 제품(20)을 비분리 상태로 유지하고자 하는 것이다.
적층 기술에 관해 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 바와 같이, 일체성 부착 수단(24)은 필수적으로 박리가능한 부착 수단(26)보다 더 큰 박리 강도를 가질 것이다. 본원에서 사용되는 "박리 강도"란, 본 출원에 그 내용이 참고문헌으로 사용되어 있는 에이에스티엠(ASTM) 표준 방법 제D 1876-72 "접착제의 박리 저항성에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives(T-Peel Test))"을 이용하여 시험할 때 층(20T 및 20B)을 분리하기 위하여 요구되는 단위 너비 당 힘을 의미한다. 이 시험과 관련하여 하기의 설치 조건이 이용되어야 한다:
시험 대상:
너비 1in(2.54cm) 대신에 3in(7.62cm)의 시험 대상을 사용한다.
일반적으로 일체성 보전 대역(50)의 배향에 수직 방향으로 시험 대상을 절단한다.
시험 대상이 접히거나 구멍 뚫리거나(perforated) 기타 박리 강도 결과에 오차가 발생하지 않도록 한다.
ASTM 방법에서 기술된 비결합 말단의 3in(7.62cm) 대신에 1.5in(3.81cm)의 프리필(prepeel)을 사용한다.
시험 박리 길이: 5in(12.7cm) 대신에 6in(15.24cm)
헤드(head) 속도: 분 당 10in(분 당 25.4cm) 대신 분 당 20in(분 당 50.8cm)
시료당 시험 대상의 개수: 10개 대신 4개
in 당 g(센티미터당 g) 단위의 박리 강도 보고
본 출원인은 일체성 부착 수단(24)에 대한 박리 강도가 적어도 in당 10g(센티미터당 4g)이어야 한다는 것을 알았다. 바람직하게는 박리 강도는 적어도 in당 30g(센티미터당 12g)이고, 보다 바람직하게는 박리 강도는 각 층(20T 및 20B)의 인장 강도보다 커서 부착 수단(24)이 떨어지기보다는 층 중 하나가 인장시 찢어지게 된다.
마찬가지로, 분리 대역(52)에서의 박리 강도는 최소치를 가져야 한다. 만일 그렇지 않으면, 적층 종이 제품(20)은 그것이 비분리 상태로 사용될 때 우수한 성능을 위해 필요한 충분한 일체성을 갖지 못할 것이다. 한편으로, 분리 대역(52)에서의 박리 강도는 일체성 보전 대역(50)에서의 박리 강도와 너무 비슷하면 안 된다. 만일 분리 대역(52)에서의 박리 강도 및 일체성 보전 대역(50)에서의 박리 강도가 너무 비슷하면 사용자는 적층 종이 제품(20)을 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작하는 데에 어려움을 겪을 것이다. 본 출원인은, 일체성 보전을 위해서는 분리 대역(52)에서의 박리 강도가 적어도 약 1.5g/in(0.6g/cm)이어야 하지만, 분리 대역(52)에서의 박리 강도가 약 3.5g/in(1.4g/in) 이상이면, 층(20T 및 20B)을 분리하기가 허용불가능할 정도로 어렵기 때문에, 약 3.5g/in(1.4g/in) 이상이어서는 안 된다는 것을 알았다. 바람직하게는, 분리 대역(52)에서의 박리 강도는 약 2.0g/in(0.8g/cm) 내지 약 3.0g/in(1.2g/cm)이다. 보다 바람직하게는 분리 대역(52)에서의 박리 강도는 약 2.5g/in(1.0g/cm)이다.
분리 대역(52)에서의 박리 강도에 대한 일체성 보전 대역(50)에서의 박리 강도의 비율 또한 중요하다. 만일 비율이 너무 낮으면, 적층 종이 제품(20)을 그의 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작하는 사용자가, 분리되는 선이 분리 대역(52)으로부터 일체성 보전 대역(50)으로 지나갈 때에 촉감을 느낄 수 없을 것이다. 만일 촉감이 불충분하면 사용자는 적층 종이 제품을 완전히 분리시켜 두 층(20T 및 20B)이 남게 될 수 있는데, 이것은 어떤 유용성을 가질 수도 있겠지만 적층 종이 제품(20)이 분리 상태일 때보다는 더 낮은 유용성을 가질 것이다. 본 출원인은 분리 대역(52)에서의 박리 강도에 대한 일체성 보전 대역(50)에서의 박리 강도의 비율이 약 3:1 이상이어야 한다는 것을 알았다. 바람직하게는, 그 비율은 약 10:1 이상, 보다 바람직하게는, 비율은 약 100:1 이상이어야 한다.
일체성 부착 수단(24) 및 박리가능한 부착 수단(26)은 종이의 두 층을 결합하는, 당해 분야에서 알려진 임의의 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일체성 부착 수단(24) 및 박리가능한 부착 수단(26) 둘다는 하나의 접착제 또는 두 개의 상이한 접착제를 포함할 수 있다. 또는, 일체성 부착 수단(24)은 접착제를 포함할 수 있고, 박리가능한 부착 수단(26)은 예를 들어 엠보싱을 서로 맞물리게 함으로써 층을 기계적으로 맞물림시킴을 포함한다.
도 1 내지 3에서 나타나는 적층 흡수 제품(20)의 바람직한 태양에서는 일체성 부착 수단(24) 및 박리가능한 부착 수단(26)이 동일한 접착 물질을 사용한다. 적층 종이 제품(20)의 바람직한 태양에 사용하기에 적합한 접착제는 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이.아이.듀퐁 드네모아 앤드 캄파니(E.I. DuPont DeNemours & Co.)에서 구입가능한 엘바놀(Elvanol) 71-30G 폴리비닐 알콜이다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 층(20T 및 20B)에 요구되는 박리 강도 및 인장 특성을 사용하여, 일체성 보전 대역(50) 및 분리 대역(52) 각각에 요구되는 박리 강도를 제공하기 위하여 적합한 접착제 고체 수준을 결정할 수 있다. 또는 단일 고체 수준을 갖는 접착제 제형이 사용될 수 있고, 상이한 양이 일체성 보전 대역(50) 및 분리 대역(52)에 적용될 수 있다. 예를 들면, 일체성 보전 대역(50) 및 분리 대역(52) 각각에 접착 용액의 적당 용량을 전달시키기에 적당한 셀(cell) 패턴(즉, 셀 밀도 또는 셀 용량)을 갖는 각인된 롤이 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있다. 분무나 날염 수단에 의해 적용될 수 있는 고온 용융 접착제와 같은 다른 접착 수단 또한 적당하다.
본 발명의 적층 종이 제품(20)은 추가로 출발 대역(54)을 포함한다. 사용자는 출발 대역(54)에 있는 각 층(20T 및 20B) 중 하나를 오른손 엄지손가락과 집게손가락으로 잡은 후 층을 떨어뜨려서 부드럽게 잡아당김으로써 층(20T 및 20B) 분리를 개시할 수 있다. 바꿔 말하면, 출발 대역(54)은 사용자가 적층 종이 제품을 비분리 상태로부터 분리 상태로 조작할 수 있게 해 준다.
출발 대역(54)의 구조는 도 3에 분명하게 나타난다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 층(20T 및 20B)은 적어도 두 번째 종방향 가장자리(55)에 인접한 엠보싱 부위의 줄에서의 출발 대역(54)에서는 결합되어 있지 않다. 층이 결합되어 있지 않은 엠보싱 부위(22)의 줄의 수는 엠보싱 부위(22)로 선택한 패턴 및 출발 대역(54)의 요구되는 너비에 달려 있을 것이다. 출발 대역(54)은 사용자가 층을 분리하기 위하여 층(20T 및 20B)의 각 층을 잡는데 필요한 정도의 너비이기만 하면 된다. 본 발명의 바람직한 태양에서는 출발 대역(54)은 약 0.75in(1.91cm) 이하, 0.25in(0.64cm) 이상의 너비이다. 바람직하게는 출발 대역(54)은 약 0.5in(1.27cm)의 너비이다.
특히 바람직한 태양에서 적층 종이 제품(20)은 롤로 감겨 사용자에게 제공되는 적층 웹(30)을 포함한다. 웹(30)은 절단선(37)(line of weakness)에 의해 개별적인 시이트(35)로 추가로 나뉘어진다. 이 특히 바람직한 태양은 도 4에 나타난다.
도 4에 나타나는 본 발명의 특히 바람직한 태양을 사용하기 위하여 사용자는, 웹으로부터 떼어내고자 하는 시이트(35)의 수를 결정하는 절단선(37)의 양 옆에서 웹을 잡을 것이다. 그리고 절단선(37)을 따라서 당김으로써 시이트(35)는 웹(30)으로부터 용이하게 떼어질 수 있다. 일단 시이트(35)가 웹으로부터 떼어지면 그들은 원하는 대로 사용될 수 있다. 예를 들면, 떼어낸 시이트(35)는 전형적으로 종이 타월을 사용하여 수행되는 기능, 예를 들어 얼룩 닦아 내기를 위하여 결합된 상태로 사용될 수 있다. 또는 떼어낸 시이트(35)는 종이 냅킨이 전형적으로 사용되는 랩(lap) 보호와 같은 면적 커버 기능을 위해 분리된 상태로 사용될 수 있다.
절단선(37)은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 수단에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 웹(30)에는 구멍(perforation) 패턴이 제공될 수 있는데, 여기서 구멍 패턴의 중간(land) 부위는 개별 시이트(35)를 결합시켜 웹(30)을 구성시킨다. 웹(30)을 잡아 상기 기술한 바와 같이 잡아 당기면 웹이 구멍 패턴의의 중간 부위를 따라서 우선적으로 찢어진다는 것은 당해 업계에 공지되어 있는 바이다. 스코어 라인(score lines) 또는 레이저 컷 라인(laser cut lines)과 같이 절단선(37)을 제공하는 다른 수단 또한 고려될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 태양에서는 분리 대역(52) 및 일체성 보전 대역(50) 사이에 박리 강도의 실질적인 차이가 존재하지만, 본 발명의 다른 태양 또한 고려된다. 예를 들면, 층(20T 및 20B)을 결합하는 부착 수단의 박리 강도는 적층 종이 제품(20)을 가로질러 측방향으로 증가될 것인데, 두 번째 종방향 가장자리(55)에 인접한 위치(출발 대역(54)와 동일)에서는 박리 강도가 없고 첫 번째 종방향 가장자리(51)에 인접하여서는 최대가 된다. 그러한 증가는 측방향 위치의 선형 함수, 측방향 위치의 지수 함수 또는 요구되는 다른 임의의 함수로 기술될 수 있다.
도 5 및 도 5a는 본 발명의 적층 종이 제품(20)을 제조하는데 사용될 수 있는 엠보싱/적층 장치(100)를 나타낸다. 도 5 및 5a에 있어서, 본 발명에 따른 엠보싱/적층 장치(100)에는 두 개의 가압 롤(115T 및 115B)가 두 개의 패턴 롤(110T 및 110B)이 평행축에 나란히 병치되어 있어 세 개의 닙을 형성한다. 각 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기(130)는, 놉-투-놉(knob-to-knob) 엠보싱 기구에서 일어나는 것과 같이(예를 들면, 상기 참고문헌 미국 특허 제3,414,459호 참조), 마주하는 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기와 닙에서 일치하지 않는다. 대신에, 닙에서의 각 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기(130)는 다른 패턴 롤(110T 및 110B)의 중간에 존재한다.
그러나, 중요하게는, 도 5a에 예시된 바와 같이 각 돌기(130)의 원위 말단(131)은 다른 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기(130)의 근위 말단 사이의 다른 패턴 롤(110T 및 110B)의 표면과 접촉한다. 이 배치에 의하면 각 돌기(130)가 각각의 패턴 롤(110T 및 110B)의 표면으로부터 동일한 거리만큼 방사상으로 연장될 것과, 돌기(130)의 근위 말단에서 패턴 롤(110T 및 110B)의 표면이 곧고 일정 직경일 것이 요구된다. 상기 일정한 방사상 연장 및 직경을 보장하는 방법은 1994년 3월 15일자로 맥네일(McNeil)에게 허여되었고, 본 출원에 참고문헌으로서 사용된 "2겹 셀룰로오스 섬유 구조물 적층체"라는 명칭의 미국 특허 제5,294,475호에 기재되어 있다.
이러한 배치에서는 엠보싱 부위(22)가 상부 패턴 롤(110T)과 상부 가압 롤(115T) 사이에서 상부 패턴 롤(110T) 상의 각 돌기(130)에서 형성된다. 마찬가지로, 엠보싱 부위(22)가 하부 패턴 롤(110T)과 하부 가압 롤(115B) 사이에서 하부 패턴 롤(110B) 상의 각 돌기(130)에서 형성된다.
이러한 배치에서는, 각 층(20T 및 20B)은 두 개의 패턴 롤(110T 및 110B) 사이의 닙에서 다른 층(20T 및 20B)에 결합된다. 각 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기(130)는 각각의 엠보싱 부위(22)의 원위 말단(23)을 다른 층(20T 및 20B)의 비엠보싱 영역(25)의 간격이 중심점까지 편향시킨다. 최종 제품에서는 각각의 엠보싱 부위(22)는, 층(20T 및 20B)이 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기(130) 및 다른 패턴 롤(110T 및 110B)의 돌기의 근위 말단의 표면(135) 사이에 개재(介在)되어 있기 때문에 이 중심점에서 다른 층(20T 및 20B)에 점착적으로 결합된다.
엠보싱 부위(22)가 패턴 롤(110T 및 110B) 및 가압 롤(115T 또는 115B) 사이에서 형성된 후에는, 각 층(20T 및 20B)의 엠보싱 부위(22)를 각각의 접착제 도포 롤(120T 또는 120B) 유래의 접착제로 코팅시킨다. 층(20T 및 20B)의 비엠보싱 영역(25)으로부터 방사상으로 외향으로 연장된 엠보싱 부위(22)만이 접착제로 코팅되는데, 이는 이들이 접착제 도포 롤(120T 또는 120B)과 접촉하는, 층(20T 및 20B)의 유일한 부위이기 때문이다. 층(20T 및 20B) 사이의 점착적 결합은 각 엠보싱 부위(22)에서 일어나는데, 이는 접착제의 도포 및 층(20T 및 20B)의 다른 층(20B 또는 20T)에 대한 압축이 엠보싱 부위(22)에서 접착제의 도포와 동시에 일어나기 때문이다.
도 6에서 나타나는 바와 같이, 접착제 도포 롤(120T 또는 120B)은, 도포되는 접착제 수준이 적층 종이 제품(20)의 상응하는 대역(50, 52, 및 54)의 박리 강도 요구조건에 따라서 다른 불연속 대역(150, 152, 및 154)을 갖는다. 즉, 접착제는 도포기 일체성 대역(150)에서 접착제 도포 롤(120T 또는 120B)에 의하여, 상기 논의된 적층 종이 제품(20)의 일체성 보전 대역(50)에 대한 박리 강도 조건이 확실히 충족되도록 하는 수준으로 적층 종이 제품(20)의 일체성 보전 대역(50)에 도포된다. 유사하게, 도포기 분리 대역(152)의 접착제 도포 롤(120T 또는 120B)은 적층 종이 제품(20)의 분리 대역(52)에 적당량의 접착제를 도포한다. 상기 출발 대역(54)에 관한 기재로부터 명백한 바와 같이, 접착제 도포 롤(120T 또는 120B)은 도포기 출발 대역(154)에서는 층(20T 및 20B)에 접착제를 도포하지 않는다.
접착제 롤(120T 및 120B)의 다양한 대역에 의하여 다양한 방법으로 적당량의 접착제를 전달한다. 도포 롤(120T 및 120B)은, 각 각인된 롤 또는 아닐록스(anilox) 롤(도시되지 않음)이 적당량의 접착제가 도포 롤에 도포되어 적층 종이 제품의 상응 대역에 대한 박리 강도 조건이 충족되도록 하는 셀 용량을 갖는, 각 대역(150 및 152)에 대한 각각의 각인된 롤 또는 아닐록스 롤로부터 엠보싱 부위(22)에 접착제를 전달하는 전이 롤일 수 있다.
바람직하게는 접착제 도포 롤(120T 및 120B)은 각인된 롤 또는 아닐록스 롤이다. 보다 바람직하게는, 접착제 도포 롤(120T 및 120B)은 도포기 일체성 대역(150)에 공급되는 접착제 및 도포기 분리 대역(152)에 공급되는 접착제를 위하여 별도의 접착제 공급원을 갖는다. 또는, 각 도포 롤(120T 및 120B)은 단일 접착제 공급원을 갖고, 이 롤은 도포기 일체성 대역(150)이, 도포기 분리 대역(152)이 적층 종이 제품(20)의 분리 대역(52) 내의 엠보싱 부위(22)에 전달하는 것보다 더 많은 접착제를 적층 종이 제품(20)의 일체성 보전 대역(50) 내의 엠보싱 부위(22)에 전달하도록 각인된다.
필요시에는, 만약 접착제를 층(22T 또는 22B) 중의 하나로부터만 유래하는 엠보싱 부위(22)에 제공하고자 한다면, 접착제 도포 롤(120T 또는 120B) 중의 하나가 생략될 수 있다. 그 결과로 셀룰로오스 섬유 구조물(20)은 양 층(20T 및 20B)에 점착적으로 결합된 엠보싱 부위(22) 및 다른 층(20T 또는 20B)에 점착적으로 결합되지 않은 엠보싱 부위(22)를 둘다 갖는다.
본 발명의 장치를 사용할 때는, 각 엠보싱 부위(22)가 돌기(130)를 가로질러 최대로 변형되면서 층(20T 및 20B)의 점착적 결합이 일어나는 것이 바람직하다. 층(20T 및 20B)을 엠보싱 부위(22)의 최대 변형부와 일치되는 면에 점착적으로 고정시킴으로써, 더 많이 누벼진 외관 및 느낌이 엠보싱 부위(22) 사이의 비엠보싱 영역(25)에서 생성된다.
상기 주목한 바와 같이, 층(20T 및 20B)을 결합하기 위해 접착제를 도포하는 또다른 수단이 고려된다. 예를 들면, 1992년 9월 1일자로 기븐스(Givens)에게 허여된 "점착적으로 결합된 티슈 층을 갖는 티슈 적층체"라는 명칭의 미국 특허 제5,143,776호에 개시된 바와 같이, 고온 용융 접착제가 줄무늬 형태로 사용되어 적층 종이 제품(20)의 일체성 보전 대역(50)에서 층(20T 및 20B)을 결합할 수 있다. 추가로, 상기 언급한 기븐스 특허에 개시된 바와 같은, 층(20T 또는 20B) 중의 하나의 너비를 가로질러 측방향으로 분포된 다수의 노즐이, 노즐의 측방향 위치에 따라서 층으로 전달되는 접착제의 양을 변화시킴으로써 적층 종이 제품(20)의 일체성 보전 대역(50) 및 분리 대역(52) 양 쪽에 적당량의 접착제를 제공하는 것도 또한 고려된다.
모든 특허 개시 내용, 특허 출원(및 그에 따라 허여된 특허를 비롯하여 공개된 대응 외국 특허 출원), 그리고 본원에 기재되어 언급된 문헌들은 참고문헌으로 사용되어 있다. 그러나, 명백히, 여기에 참고문헌으로 사용된 어떤 것도 본 발명을 가르치거나 개시하는 것으로 인정되지 않는다.
본 발명의 특정한 태양을 예시하여 기술하였으나, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 기타 변화와 변형이 가능하다는 점은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그러므로 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 범위 내에서의 모든 그러한 변화와 변형을 포괄하고자 하는 것이다.

Claims (11)

  1. 다수의 종이 층을 포함하는 타월, 화장실용 티슈 및 냅킨용 적층 종이 제품에 있어서, 상기 종이 층의 하나 이상의 표면이 다른 층 표면과 마주하여 위치되고; 상기 마주하는 각각의 표면이 둘 이상의 부분으로 나뉘어지고, 마주하는 표면의 상기 부분이 결합되어 상기 층의 적층체를 형성하며, 상기 결합된 부분 중 하나 이상이 적층 접착제를 사용하여 결합되며; 상기 결합된 부분 각각이 나머지 부분보다 큰 박리 강도를 갖는, 적층 종이 제품.
  2. 제1항에 있어서, 박리 강도가 큰 결합된 부분과 나머지 결합된 부분의 박리 강도의 비율이 약 3:1 이상인 적층 종이 제품.
  3. 제2항에 있어서, 박리 강도가 큰 결합된 부분은 첫 번째 양의 적층 접착제를 사용하여 결합되고, 나머지 결합된 부분은 상기 첫 번째 양과 상이한 양의 적층 접착제를 사용하여 결합되며, 상기 첫 번째 양이 상이한 양보다 다량인 적층 종이 제품.
  4. 제2항에 있어서, 박리 강도가 큰 결합된 부분은 첫 번째 적층 접착제를 사용하여 결합되고, 나머지 결합된 부분은 두 번째 적층 접착제를 사용하여 결합되며, 상기 첫 번째 적층 접착제가 두 번째 적층 접착제보다 큰 박리 강도를 갖는 것인 적층 종이 제품.
  5. 제1항에 있어서, 박리 강도가 큰 결합된 부분은 적층 접착제를 사용하여 결합되고, 나머지 결합된 부분은 맞물림(interlocking) 엠보싱 처리함으로써 결합되는 적층 종이 제품.
  6. 제5항에 있어서, 박리 강도가 큰 결합된 부분과 나머지 결합된 부분의 박리 강도의 비율이 약 3:1 이상인 적층 종이 제품.
  7. 2층의 티슈지를 포함하는 타월, 화장실용 티슈, 냅킨 등으로서 유용한 적층 종이 제품에 있어서, 각 층의 표면이 다른 층의 표면과 마주하여 위치되고; 상기 마주하는 표면이 결합되어 적층체를 형성하며; 각각의 마주하는 표면이 첫 번째 및 두 번째 부분으로 나뉘어지고; 마주하는 표면의 첫 번째 부분은 적층 접착제를 사용하여 마주하는 다른 표면의 첫 번째 부분에 결합되어, 일체성 보전 대역을 형성하고; 각각의 마주하는 표면의 두 번째 부분은 적층 접착제를 사용하여 결합되어, 분리 대역을 형성하괴; 상기 대역은 각각 상이한 박리 강도를 가지고, 상기 일체성 보전 대역이 분리 대역보다 큰 박리 강도를 가지며; 상기 적층체가 추가로 사용자에게 분배하기 위해 롤 형태로 권취되는 웹으로서 존재하며, 상기 웹이 이의 절단선을 따라 개별적으로 분리가능한 것인, 적층 종이 제품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 일체성 보전 대역과 분리 대역의 박리 강도의 비율이 약 3:1 이상인 적층 종이 제품.
  9. 제7항에 있어서, 상기 일체성 보전 대역이 첫 번째 적층 접착제를 사용하여 형성되고, 상기 분리 대역이 두 번째 적층 접착제를 사용하여 형성되는 적층 종이 제품.
  10. 제7항에 있어서, 상기 적층 종이 제품이 마주하는 첫 번째 및 두 번째 종방향 가장자리를 가지고, 상기 두 번째 종방향 가장자리에 인접해 있는 출발 대역(상기 층은 이 출발 대역에서 결합되어 있지 않다)을 또한 가지며, 상기 일체성 보전 대역이 첫 번째 종방향 가장자리에 인접해 있으며, 상기 분리 대역이 일체성 보전 대역과 상기 출발 대역 사이에 위치하는 적층 종이 제품.
  11. 2층의 티슈지를 포함하는 타월, 화장실용 티슈 및 냅킨용 적층 종이 제품에 있어서, 상기 각 층이 첫 번째 및 두 번째의 마주하는 종방향 가장자리 및 다른 층의 표면에 마주하는 표면을 가지며,
    상기 마주하는 표면이 결합되어, 박리 강도를 갖는 적층체를 형성하며, 상기 박리 강도가 상기 첫 번째 및 두 번째 종방향 가장자리 사이에서 측방향으로 증가하는, 적층 종이 제품.
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