KR100317578B1

KR100317578B1 - 화학적유연제조성물을함유하는종이제품

Info

Publication number: KR100317578B1
Application number: KR1019950701599A
Authority: KR
Inventors: 딘반 판; 폴데니스 트로칸
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 2002-04-24
Also published as: HK1013133A1; EP0670931B1; CN1118028A; EP0670931A1; MY109120A; WO1994010381A1; NO951571L; AU5351894A; PH30108A; DE69325104T2; JPH08502557A; FI951994A; US5240562A; CZ106495A3; AU678563B2; NZ257228A; DE69325104D1; NO951571D0; HUT72012A; BR9307334A

Abstract

본 발명은 유연하고 흡수성인 종이 제품,예를들어 종이 타월, 고급 티슈 및 화장지의 제조에 유용한 섬유성 셀룰로즈 물질을 개시한다. 상기 종이 제품은 4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하는 화학적 유연 조성물을 포함한다. 바람직한 4급 암모늄 화합물로는 디알킬디메틸암모늄 염, 예를들어 디(수소화된) 탈로우디메틸 안모늄 클로라이드 및 디(수소화된) 탈로우 디메틸 안모늄 메틸 설페이트가 있다. 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 중량 평균 분자량 약 200 내지 4000의 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜, 및 글리세롤로 이루어진 그룹중에서 선택된다. 상기 화학적 유연 조성물은 먼저 상기 폴리하이드록시 화합물 및 상기 4급 암모늄 화합물을, 상기 폴리하이드록시 화합물과 상기 4급 암모늄 화합물이 혼화되는 특정 온도범위에서 혼합하고, 이어서 상기 혼합물을 승온에서 물로 의식시켜 상기 섬유성 셀룰로즈 물질의 처리에 적합한 수성 소낭 분산액을 제조 함으로써 제조된다.

Description

화학적 유연제 조성물을 함유하는 종이 제품

발명의 분야

본 발명은 티슈 종이 웹에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 타월, 냅킨, 고급 티슈 및 화장지 제품에 사용할수 있는 유연한 흡수성 티슈 종이 웹에 관한 것이다.

발명의 배경

때때로 티슈 또는 종이 티슈웹 또는 시이트로 지칭되는 종이 웹 또는 시이트는 현대 사회에서 광범위하게 사용되고 있다. 종이 타월, 냅킨, 고급 티슈 및 화장지와 같은 품목은 상업상 중요 상품이다. 이들 제품의 3가지 중요한 물리적 특성이 유연성,흡수성,특히 수성 시스템에 대한 흡수성; 및 강도, 특히 습윤 강도임은 오랫동안 인식되어 왔다. 이들 특성들 각각을 다른 특성들에 심각한 영향을 미치지 않으면서 개선시 킬 뿐아니라 2개 또는 3개의 특성들을 동시에 개선시키기 위한 연구 및 개발을 위해 노력하여 왔다.

유연성은 소비자가 특정 제품을 쥐거나, 그의 피부에 문지르거나, 또는 손으로 구길경우 상기 소비자에 의해 감지되는 촉감이다. 상기 촉감은 여러가지 물리적 성질들의 조합이다. 유연성과 관련된 보다 중요한 물리적 성질중의 하나가 제품을 제조하는 종이웹의 경도임은 당해분야의 숙련가들에게 일반적으로 고려되고 있다. 경도는 대개 상기 웹의 건조 인장 강도 및 상기 웹을 구성하는 섬유의 경도에 직접적으로 의존하는 것으로 간주된다.

강도는 제품 및 그의 구성 웹들이 사용조건, 특히 습윤하에서 물리적 보전성을 유지하고 인열, 파열 및 절단에 저항하는 능력이다.

흡수성은 제품 및 그의 구성 웹들이 액체, 특히 수용액 또는 분산액을 흡수하는 능력의 크기이다. 인간 소비자에 의해 감지되는 전반적인 흡수성은 주어진 티슈 종이괴가 포화시 흡수하게 되는 액체의 전체량 뿐아니라 상기 괴가 상기 액체를 흡수하는 속도의 조합인 것으로 일반적으로 인식된다.

종이웹의 강도를 향상시키기 위한 습윤 강도 수지의 용도는 널리 공지되어 있다. 예를들어, 문헌[Westfelt, Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13, p 813-825(1979)]에는 다수의 상기 물질들 및 이들의 화학이 개시되고 논의되어 있다. 1973년 8월 28일자로 허여된 프라이마크(Freimark)등의 미합중국 특허 제 3,755,220 호에는 탈결합제로서 알려진 몇몇 화학 첨가제가 제지 공정중에 시이트 형성도중 발생하는 천연 섬유-섬유 결합을 방해함이 언급되어 있다. 상기 결합의 감소로 종이가 보다 유연해지거나 또는 덜 거친 시이트가 생성된다. 프라이마크등은 계속해서 상기 시이트의 습윤 강도를 향상시키는 습윤 강도 수지의 사용과 함께 상기 습윤 강도 수지의 바람직하지 못한 작용을 상쇄시키는 탈결합제를 사용할 것을 교지하고 있다. 이들 탈결합제는 건조 인장 강도를 감소시키지만, 또한 일반적으로 습윤 인장 강도도 감소시 킨다.

1974년 6월 28일자로 허여된 쇼우(Shaw)의 미합중국 특허 제 3,821,068 호는 또한 화학적 탈결합제를 사용하여 티슈 종이웹의 경도를 감소시키고, 따라서 유연성을 향상시킬수 있음을 교지하고 있다.

화학적 탈결합제는 다양한 참고문헌들, 예를들어 1971년 1월 12일자로 허비(Hervey)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,554,862 호에 개시되어 있다. 이들 물질에는 4급 암모늄 염, 예를들어 트리메틸코코 암모늄 클로라이드, 트리메틸올레일 암모늄 클로라이드, 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 트리메틸스테아릴 암모늄 클로라이프가 있다.

1979년 3월 13일자로 허여된 엠마뉴엘슨(Emanuelsson)등의 미합중국 특허 제 4,144,122 호는 웹의 연화를 위해 비스(알콕시(2-하이 드록시)프로필렌) 4급 암모늄 클로라이드와 같은 4급 암모늄 착화합물의 사용을 교지한다. 이들은 또한 지방 알콜의 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 부가물과 같은 비이온성 계면활성제의 사용을 통해 탈결합제에 의해 야기되는 임의의 흡수성의 감소를 극복하고자 하였다.

아르마크(Armak) 캄파니(Chicago, Illinois)의 공보 76-17 (1977)에는 폴리옥시에틸렌 글리콜의 지방산 에스테르와 함께 디메틸 디(수소화된) 탈로우 암모늄 클로라이드를 사용하여 티슈 종이웹에 유연성과 흡수성을 모두 부여할수 있음이 개시되어 있다.

개선된 종이웹에 관한 연구 결과의 전형적인 일례가 1967년 1월 31일자로 샌포드(Sanford)및 시숀(Sisson)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,301,746 호에 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 방법에 의해 제조된 고품질의 종이웹, 및 이들 웹으로 부터 제조된 제품의 상업적인 성공에도 불구하고,개선된 제품을 찾고자 하는연구 노력이 계속되고 있다.

예를들어, 1979년 1월 19일자로 허여된 벡커(Becker)등의 미합중국 특허 제 4,158,594 호에는 이들이 주장하는 질기고 유연한 섬유성 시이트를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로, 이들은, 가공도중에 티슈 종이웹의 한면 및 미세하게 패턴화된 배열의 그레이프 면에 결합된 결합 물질(예를들어, 아크릴성 라텍스 고무 에멀젼, 수용성 수지 또는 탄성중합체성 결합 물질)에 의해 상기 웹의 한면을 상기 미세하게 패턴화된 배열의 크레이프 면에 결합시키고 상기 그레이프 면으로부터 상기 웹을 크레이핑시켜 시이트 물질을 제조함으로써 티슈 종이웹(상기를 화학적 탈결합제의 첨가에 의해 연화시킬수도 있다)의 강도를 향상시킬수 있음을 교지한다.

본 발명의 목적은 유연한 흡수성 티슈 종이 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 유연한 흡수성 타월 종이 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 추가의 목적은 유연한 흡수성 티슈 및 타월 종이 제품의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이들 및 기타 다른 목적들은 본 발명을 사용하여 얻어지며,

이는 하기 개시 내용을 판독함으로써 쉽게 명백해질 것이다.

발명의 개요

본 발명은 유연한 흡수성 종이 제품을 제공한다. 간단하게, 상기 종이 제품은 하기 (a) 및 (b)의 혼합물을 포함하는 화학적 유연제 조성물 약 0.005 내지 약 5.0중량%(섬유성 셀룰로즈 물질의 중량을 기준으로), 및 셀룰로즈 물질의 시이트를포함한다:

(a) 하기 일반식의 4급 암모늄 화합물:

상기식에서,

R2 치환체는 각각 C1-C6 알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 또는 이들의 혼합물이고,

R1 치환체는 각각 C14-C22 하이드로카빌 그룹, 또는 이들의 혼합물이고,

X 는 적합한 음이온이다; 및

(b)약 200내지 4000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜,및 글리세롤로 이루어진 그룹중에서 선택된 폴리하이드록시 화합물.

상기에서, 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비는 약 1:0.1 내지 0.1:1의 범위이며; 상기 폴리하이드록시 화합물은 40℃이상의 온도에서 상기 4급 암모늄 화합물과 혼화성이다. 바람직하게, 상기 4급 암모늄과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 상기 섬유성 셀룰로즈 물질에 가하기 전에 상기 화학적 유연제 조성물의 약 0.01 내지 약 25.0중량%의 농도로 액체 담체로 희석한다. 바람직하게, 20중량% 이상의 폴리하이드록시 화합물을 상기 섬유성 실룰로즈에 첨가한다.

본 발명에 사용하기 적합한 4급 암모늄 화합물의 예로는 잘 공지된 디알킬디메틸암모늄 염, 예를들어 디탈로우디메틸 암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된) 탈로우디메틸 암모늄 메틸설페이트, 디(수소화된 탈로우)디메틸 암모늄 클로라이드가있다.

본 발명에 유용한 폴리하이드록시 화합물의 예로는 약 200 내지 약 4000의 중량 평균 분자량을 갖는 글리세롤 및 폴리에틸렌 글리콜이 있으며, 약 200 내지 약 600의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이 바람직 하다.

본 발명의 특히 바람직한 티슈 종이 실시태양은 약 0.0 내지 약 0.5중량%의, 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함한다.

간단하게, 본 발명의 티슈 웹의 제조방법은 상기 언급한 성분들로 부터 제지 원료를 제조하는 단계, 상기 제지 원료를 포드리니어 와이어와 같은 소공성 표면상에 부착시키는 단계, 및 상기 부착된 원료로부터 물을 제거하는 단계를 포함한다.

모든 퍼센트, 비 및 비율은 달리 나타내지 않는한 중량 기준이다.

본 명세서는 본 발명을 특별히 지적하고 명백하게 특허청구하는 특허청구범위로 결론짓는다. 본 발명은 관련 도면과 함께 하기의 설명으로 부터 보다 잘 이해될 것이다.

도면에서,

제 1 도는 PEG-400/메틸 옥타노에이트 시스템의 상태도이고,

제 2 도는 DODMAMS(디옥타데실 디메틸 암모늄 메틸 설페이트) 및 DTDMAMS(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트)의 상태 도이고,

제 3 도는 DODMAMS/순수한 PEG-400 시스템의 상태도이고,

제 4 도는 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 소방 분산액의 66,000배로 찍은 저온-투과 현미경사진이고,

제 5 도는 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트와 글리세롤 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 66,000배로 찍은 저온-투과 현미경사진이고,

제 6 도는 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 66,000배로 찍은 저온 투과 현미경사진이고,

제 7 도는 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 글리세롤 시스템의 1:1중량비의 소낭 분산액의 66,000배로 찍은 저온-투과 현미경사진이다.

본 발명을 하기 설명으로 부터 보다 상세하게 기술한다.

본 명세서는 본 발명으로서 간주된 주제를 특별하게 지적하고 명백하게 특허청구하는 특허청구범위로 결론짓지만, 본 발명을 하기 상세한 설명 및 첨부된 실시예를 판독함으로써 보다 잘 이해할 수 있을것으로 여긴다.

본원에 사용된 티슈 종이웹, 종이웹, 웹, 종이 시이트 및 종이 제품이란 용어는 모두, 수성 제지 원료를 제조하는 단계, 상기 원료를 예를들어 포드리니어 와이어와 같은 소공성 표면상에 부착시키는 단계, 및 가압하거나 하지 않는 중력 또는 진공 보조 배수, 및 증발에 의해서 상기 원료로 부터 물을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 종이의 시이트를 지칭한다.

본원에 사용된 수성 제지 원료는 이후 개시되는 화합물 및 제지 섬유의 수성 슬러리이다.

본 발명 방법의 첫번째 단계는 수성 제지 원료의 제조이다. 상기 원료는 제지 섬유(이후부터는 때때로 목재 펄프라 칭한다), 및 하나이상의 4급 암모늄 및 하나이상의 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하며, 이들은 모두 하기에 개시될 것이다.

목재 펄프는 모든 그의 변형물이 통상적으로 본 발명에 사용된 제지 섬유를 포함하는 것으로 예상된다. 그러나, 다른 셀룰로즈 섬유성 펄프, 예를들어 면 라이너, 바개스, 레이온등을 사용할수 있으며 어느것도 배제되지 않는다. 본원에 유용한 목재 펄프에는 크라프트, 설파이트 및 설페이트 펄프와 같은 화학 펄프 뿐아니라 기계적 펄프, 예를들어 분쇄 목재, 열역학적 펄프 및 화학적으로 변형된 열역학적 펄프(CTMP)가 포함된다. 낙엽수 및 침엽수 모두로 부터 유래된 펄프를 사용할수 있다. 또한 상기 범주내의 임의의 물질 또는 모든 물질 뿐아니라, 원래의 제지 공정을 용이하게 하기 위해 사용되는 충전제 및 접착제와 같은 다른 비-섬유성 물질을 함유할수도 있는 재생지로 부터 유래된 섬유들이 본 발명에 적용된다. 바람직하게 본 발명에 사용되는 제지 섬유는 북부 침엽수로 부터 유래된 크라프트 펄프(이후, "NSK"로 칭함; Kraft pulp derived from northern softwood)를 포함한다.

화학적 유연제 조성물

본 발명은 필수 성분으로서, 건조 섬유 중량을 기준으로 4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물 약 0.005 내지 약5.0중량%, 보다 바람직하게약 0.03 내지 0.5중량%를 함유한다. 상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 비는 사용된 특정 폴리하이드록시 화합물 및/또는 4급 암모늄 화합물의 분자량에 따라 약 1:0.1 내지 0.1:1의 범위이며; 바람직하게 상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비는 약 1:0.3 내지 0.3:1, 보다 바람직하게 약 1:0.7 내지 0.7:1이다.

이들 각 유형의 화합물들을 하기에 보다 상세하게 기술할 것

A. 4급 암모늄 화합물

화학적 유연제 조성물은 필수 성분으로서 하기 일반식의 4급 암모늄 화합물을 함유한다:

상기식에서,

R1 은 각각 C14-C22 탄화수소 그룹, 바람직하게 탈로우이고,

R2 는 각각 C1-C6 알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 바람직하게 C1-C3 알킬이고,

X-는 적합한 음이온,예를들어 할라이드(예: 클로라이드 또는 브로마이드) 또는 메틸 설페이트이다.

문헌[Swen, Ed. Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3rd Ed., John Wiley and Sons(New York 1964)]에 논의된 바와 같이, 탈로우는 가변적인 조성을갖는 천연 물질이다. 상기 인용된 스웨른 문헌의 표 6.13에는 전형적으로 탈로우 지방산의 78% 이상이 탄소수 16또는 18을 함유함이 나타나 있다. 전형적으로, 탈로우에 존재하는 지방산의 반은 주로 올레산 형태의 불포화된 것들이다. 천연 "탈로우"뿐아니라 합성탈로우도 본 발명의 범위내에 포함된다. 바람직하게 R1 은 각각 C16-C18 알킬, 가장 바람직하게 직쇄의 C18 알킬이다. 바람직하게 R2는 각각 메틸이고, X- 는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 4급 암모늄 화합물의 예로는 잘공지된 디알킬디메틸암모늄 염, 예를들어 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드가 있으며, 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트가 바람직하다. 상기 특정 물질은 쉐렉스 케미칼 캄파니 인코

137"이라는 상표명으로 시판되고 있다.

상기 4급 암모늄 화합물의 생분해성 모노 및 디-에스테르 변형물도 또한 사용할수 있으며, 이들은 본 발명의 범위내에 포함된다. 이들 화합물은 하기 일반식들을 갖는다:

상기식들에서,

R1 은 각각 탄소수 약 14 내지 약 22의 알킬로 이루어진 그룹중에서 선택된 지방족 탄화수소 라디칼, 예를들어 탈로우이고,

R2 는 각각 C1-C6 알킬 또는 하이드로알킬 그룹이고,

X-는 적합한 음이온, 예를들어 할라이드(예:클로라이드 또는 브로마이드) 또는 메틸 설페이트이다.

바람직하게, R1 은 각각 C16-C18 알킬, 가장 바람직하게 직쇄의 C18 알킬이고, R2 는 메틸이다.

B. 폴리하이드록시 화합물

화학적 유연제 조성물은 필수 성분으로서 폴리하이드록시 화합물을 포함한다.

본 발명에 유용한 폴리하이드록시 화합물의 예로는 중량 평균 분자량 약 200 내지 약 4000, 바람직하게 약 200 내지 약 1000, 가장 바람직하게 약 200 내지 약 600의 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜, 및 글리세롤이 있다. 약 200 내지 약 600의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다.

특히 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 중량 평균 분자량 약 400의 폴리에틸렌 글리콜이다. 상기 물질은 유니온 카바이드 캄파니(Danbury, CT)에서 상표명 "PEG-400"으로 시판되고 있다.

상기 개시된 화학적 유연제 조성물, 즉 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을, 포드리니어 와이어 또는 시이트 성형 단계전의 임의의 적합한 시점에서 제지기의 습식 단부(wet end)에서 제지 섬유의 수성 슬러리 또는 원료에 가하는 것이 바람직하다. 그러나, 습윤 티슈 웹의 성형에 이어서 상기 웹을 완전히 건조시키기 전에 상술한 화학적 유연제 조성물을 적용시키는 것은 또한 현저한 유연성, 흡수성 및 습윤 강도 잇점들을 제공할 것이며,이들은 본 발명의 범위내에 포함된다.

화학적 유연제 조성물은 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물을 먼저 제지 원료에 가하기 전에 예비 혼합할때 보다 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이후 실시예 1에 보다 상세하게 기술하게 될 바람직한 방법은 먼저 상기 폴리하이드록시 화합물을 약 66℃(150°F)로 가열하고,이어서 상기 4급 암모늄 화합물을 상기 고온의 폴리하이드록시 화합물에 가하여 유동화된 "용융물"을 제조하는 것으로 이루어진다. 상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비 범위는 약 1:0.1 내지 0.1:1, 바람직하게 약 1: 0.3 내지 0.3:1, 보다 바람직하게 약 1:0.7 내지 약 0.7:1이나, 이들 비를 사용되는 특정 화합물 및/또는 4급 암모늄 화합물의 분자량에 따라 변화시킬수 있다. 이어서 상기 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 용융물을 목적하는 농도로 희석하고, 혼합하여 4급 암모늄 화합물/폴리하이드록시 화합물 혼합물의 소낭 분산액을 함유하는 수용액을 제조하고, 이어서 이를 제지 원료에 가한다. 바람직하게, 상기 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 희석 담체, 예를들어 물로 상기 유연제 조성물의 약 0.01 내지 약 25중량%의 농도로 희석한 후에 제지 원료에 가한다. 상기 액체 담체의 온도는 바람직하게 약 40 내지 약 80℃의 범위이다. 상기 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물은 액체 담체중에 분산된 입자로서 존재한다. 평균 입자 크기는 바람직하게 약 0.01 내지 10μm, 가장 바람직하게 약 0.1 내지 약 10μm이다. 제 4 내지 6 도에 도시된 바와 같이, 분산된 입자들은 소낭 입자의 형태이다.

4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물은 40℃이상, 보다 바람직하게 약 56 내지 약 68℃의 승온에서 혼합된다. 바람직한 온도 범위에서, 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드는 액체상이고, 폴리하이드록시 화합물과 혼화성이다 한편, 디(수소화된) 탈로우디메틸 메틸 설페이트는 액체-결정상이고, 폴리하이드록시 화합물과 혼화성이다. 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트의 물리적 상태는 이후에 보다 상세하게 논의될 것이다.

제지 원료는 제지 분야의 숙련가들에게 잘 공지된 혼합 기법 및 장치를 사용하여 쉽게 제조할수 있다.

뜻밖에도, 종이상으로의 폴리하이드록시 화합물의 흡착성은 상기 화합물을 종이에 가하기 전에 4급 암모늄 화합물과 예비혼합시킬 때 현저하게 향상되는 것으로 밝혀졌다. 사실상, 섬유성 셀룰로즈에 첨가된 폴리하이드록시 화합물의 20중량% 이상이 보유되며, 바람직하게 폴리하이드록시 화합물의 보유율은 건조 섬유의 약 50 내지 약 90중량%이다.

중요하게, 흡착은 제지 공정동안 사용하기에 실용적인 시간대및 농도에서 일어난다. 종이상으로의 폴리하이드록시 화합물의 현저하게 높은 보유율을 보다 잘 이해하기 위한 노력으로, 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트 및 폴리에틸렌 글리콜 400의 용융 용액 및 수성 분산액의 물리학을 연구하였다.

이론에 얽매이거나 본 발명을 제한함없이, 4급 암모늄 화합물이 종이에 대한 폴리하이드록시 화합물의 흡착을 어떻게 증진시키는가를 설명하기 위해서 하기 논의를 제공한다.

DTDMAMS (디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, R2N+(CH3)2, CH3OSO3-)의 물리적 상태 및 DODMAMS에 대한 정보를 시판 혼합물상에서 X-선 및 NMR 데이타에 의해 제공한다. (DODMAMS(디옥타데실 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, (C18H37)2N+(CH3)2,CH3OSO3)는 DTDMAMS의 주성분이며, 시판 혼합물의 모델 화합물로서 사용된다. 먼저 보다 단순한 DODMAMS 시스템을 고려하고 이어서 보다 복잡한 시판 DTDMAMS 혼합물을 고려하는것이 유용하다.

온도에 따라, DODMAMS는 4개의 상(제 2 도)(2개의 다형태성 결정 (Xβ 및 Xα), 층상(Lam) 액정 또는 액체상)중 임의의 상으로 존재할수 있다. 상기 Xβ 결정은 실온 내지 47℃에서 존재한다. 이 온도 (47℃)에서, 상기 Xβ 결정은 다형태성 Xα 결정으로 변하며, 72℃에서 Lam 액정상으로 변한다. 차례로, 상기상은 150℃에서 등방성 액체로 변한다 DTDMAMS 는 그의 물리적 양상이 DODMAMS 와 유사하나, 단 상 전이 온도가 보다 낮고 광범위할 것이다. 예를들어, Xβ 에서 Xα 결정으로의 전이는 DTDMAMS에서는 27℃에서 일어나며, DODMAMS에서는 47℃에서 일어난다. 또한, 비색정량측정 데이타는 여러 결정-----> Lam 상 전이가 DODMAMS에서 보다는 오히려 DTDMAMS에서 일어남을 지시한다. 이러한 전이들중 최고의 개시 온도는 56℃이며, 이는 X-선 데이타에 의해 잘 일치되나, 비색정량측정법은 59 및 63℃의 개시 온도를 갖는 2개의 피이크를 나타낸다.

DODMAC(디옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드)는 DODMAMS와 질적으로 다른 양상을 보이는데, 상기 DODMAC에서는 Lam 액정상이 존재하지 않는다. 그러나, 이러한 차이는 종이의 처리에서 상기 화합물(또는 그의 시판 동족체 DTDMAC)의 사용에 중요하지않은 것으로 여겨진다(Laughlin et al., Journal of Physical Chemistry, Physical Science of the Dioctadecyldimethy lammonium Chloride-Water System. 1. Equilibrium Phase Behavior, 1990, vol. 94, p 2546-2552) (상기는 본원에 참고로 인용되어 있다).

DTDMAMS와 PEG 400의 혼합물

이들 두 물질의 1:1중량비의 혼합물을 연구하고, 상기 시스템의 상 양상에대한 가능한 모델을 제 3 도에 제시하였다. 상기 도면에서, DODMAMS 및 PEG는 고온에서 비혼화되며 이온도에서 이들은 2개의 액체상으로서 공존함을 나타낸다. 상기 영역내의 2개의 액체의 혼합물을 냉각시킴에 따라, Lam상이 상기 혼합물로 부터 분리된다. 따라서 이 연구는 고온에서 비혼화성인 이들 2개의 물질이 보다 저온에서 Lam 액정상내에서 혼화성으로 됨을 나타낸다. 훨씬 낮은 온도에서는 상기 Lam 상으로 부터 결정상이 분리되고 상기 화합물들은 다시 비혼화성이 되는 것으로 예상된다.

따라서 상기 연구는 우수한 DTDMAMS 및 PEG-400 의 수중 분산액을 제조하기 위해서, 물로 희석된 예비혼합물을 상기 2개의 혼합물이 혼화성인 중간 온도 범위내에서 유지시켜야 함을 제안한다.

DTDMAC와 PEG 400의 혼합물

단계식 희석 방법을 사용하는 상기 두 물질의 상 연구는 이들의 물리적 양상이 DTDMAMS와 상당히 다름을 입증한다. 이들 화합물은 광범위한 온도 범위에 걸쳐 혼화성이며, 이는 상당한 온도 범위에 걸쳐 이들 혼합물로 부터 분산액을 제조할수 있음을 가리킨다. 혼화성의 온도 상한선은 존재하지 않는다.

분산액의 제조

이들 물질들중 어느 한 물질의 분산액을, 폴리하이드록시 화합물과 4급 암모늄 염이 혼화성인 온도에서 유지된 혼합물을 물로 희석 시킴으로써 제조할수 있다. 이들이 액정상(DTDMAMS의 경우)에서, 또는 액체상(DTDMAC의 경우)에서 혼화성인지의 여부는 크게 중요하지 않다. DTDMAMS도 DTDMAC도 수용성이 아니며, 따라서 물을사용하여 건조상을 희석시키면 작은 입자로서 4급 암모늄 화합물이 침전될 것이다. 상기 4급 암모늄 화합물들은 둘다 상기 무수용액이 액체이거나 또는 액정이든지 상관없이 희석된 수용액중의 액체-결정상으로서 승온에서 침전될 것이다. 폴리하이드록시 화합물은 모든 비율에서 물에 가용성이며, 따라서 침전되지 않는다.

저온전자 현미경측정법은 존재하는 입자의 크기가 약 0.1 내지 1.0μm이고,그 구조가 매우 다양함을 입증한다. 일부는 시이트(굴곡적이거나 편평함)인 반면,다른 것들은 폐쇄된 소낭이다. 이들 모든 입자들의 멤브레인은 선두 그룹이 물에 노출되고, 후미는 함께 모인 2층의 분자 구조이다. PEG 는 이들 입자들과 관련된 것으로 추정된다. 이러한 방식으로 제조된 분산액을 종이에 적용시키면 4급 암모늄 이온이 상기 종이에 부착되고, 종이상으로의 폴리하이드록시 화합물의 흡수가 강하게 증진되며, 목적하는 바와 같이 유연성 개선되고 습윤성이 보유된다.

분산액의 상태

상술한 분산액을 냉각시키면, 폴로이드 입자내의 상기 물질의 부분 결정화가 일어날수도 있다. 그러나, 평형 상태에 도달하기까지는 장시간(추측상 수개월)을 필요로 할 것이며, 따라서 액정상 또는 불규칙적인 결정상중의 어느 하나인 멤브레인을 갖는 불규칙적인 입자가 상기 종이와 상호작용할 것으로 예상된다.

DTDMAMS 및 PEG를 함유하는 소낭은 섬유성 셀룰로즈 물질의 건조시에 파괴되는 것으로 여겨진다. 일단 상기 소낭이 파괴되면, 상기 PEC 성분의 대부분은 상기 셀룰로즈 섬유의 내부로 침투하여 섬유 유연성을 향상시킨다. 중요하게, 상기 PEG의 일부는 상기 섬유의 표면상에 유지되어 여기에서 상기 셀룰로즈 섬유의 흡수율을 증가시키는 작용을 한다. 이온 상호작용으로 인해, 상기 DTDMAMS 성분의 대부분이 상기 셀룰로즈 섬유의 표면상에 머무르고, 여기에서 종이 제품의 표면 감촉 및 유연성을 향상시킨다.

본 발명의 두번째 단계는 첨가제로서 상술한 화학적 유연제 조성물을 사용하는 제지 원료를 소공성 표면상에 부착시키는 것이고, 세번째 단계는 상기와 같이 부착된 원료로 부터 물을 제거하는 것이다. 이들 2개의 공정 단계를 수행하는데 사용될수 있는 기법 및 장치는 제지 분야의 숙련가들에게 쉽게 명백할 것이다.

본 발명을 일반적으로, 통상적으로 펠트-압축된 티슈 종이로 제한되지 않는 티슈 종이, 패턴이 치밀한 티슈 종이, 예를들어 샌포드-시숀 및 그의 자손의 상술한 미합중국 특허에 예시된 것들, 및 1974년 5월 21일자로 살부치(Salvucci) II세에게 허여된 미합중국 특허 제 3,812,000호에 예시된, 큰 부피의 밀집되지 않은 티슈 종이에 적용시킬 수 있다. 상기 티슈 종이는 단일 또는 다층화된 구조를 가질수 있으며; 이로부터 제조된 티슈 종이 제품은 한겹 또는 다중겹의 구조를 가질 수 있다. 층상화된 종이웹으로 부터 제조된 티슈 구조물이 1076년 11월 30일자로 모건(Morgan)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,994,771 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원에 참고로 인용되어 있다. 일반적으로, 습식 적충된 복합물인 유연하고 벌키한 흡수성 종이 구조물은 바람직하게 상이한 섬유 유형들로 이루어진 2층이상의 원료로 부터 제조된다. 이들 층들은 바람직하게 별도의 희석된 섬유(상기 섬유는 전형적으로 티슈 제조에 사용되는 비교적 긴 연재 및 비교적 짧은 경재 섬유이다) 슬러리 스트림을 하나이상의 무한적인 소공성 스크린상에 부착시킴으로써 형성된다. 상기 층들을 연속해서 결합시켜 층상화된 복합 웹을 제조한다. 상기 웹층은, 후속적으로 저밀도 제지 공정의 일부로서 유체를 상기 웹에 강제로 적용시킴으로써 개방된 메쉬 건조/날염 직물의 표면에 일치되며, 그후에 상기 직물상에서 열적으로 예비건조된다. 상기 층상화된 웹을 본질적으로 동일할수도 있는 각 층들의 섬유 유형 또는 섬유 함량에 따라 층을 이루게 할수도 있다. 상기 티슈 종이는 바람직하게 약 10 내지 약 65g/㎡ 의 기본 중량, 및 약 ().60g/cc이하의 밀도를 갖는다. 바람직하게 기본중량은 약 35g/㎡ 이하이며; 밀도는 약0.30g/cc이하일 것이다. 가장 바람직하게, 밀도는 0.04 내지 약 0.20g/cc일 것이다.

통상적으로 압축된 티슈 종이 및 이와 같은 종이의 제조 방법은 당해분야에 공지되어 있다. 이러한 종이는 전형적으로 제지 원료를 소공성 성형 와이어상에 부착시킴으로써 제조한다. 상기 성형 와이어를 당해분야에서는 종종 포드리니어 와이어로서 지칭한다. 일단 상기 원료가 상기 성형 와이어상에 부착되면, 이를 웹이라 칭한다. 상기 웹을 압축시키고 승온에서 건조시켜 탈수시킨다. 상기 기술한 공정에 따른 웹의 제조를 위한 특정 기법 및 전형적인 장치는 당해분야의 숙련가들에게 잘 공지되어 있다. 전형적 인 공정으로, 저 경도 펄프 원료를 가압된 헤드상자에 제공한다. 상기 헤드상자는 포드리니어 와이어상으로 얇은 펄프 원료 부착물을 전달하여 습윤 웹을 형성시키는 개구를 갖는다. 이어서 상기 웹을 전형적으로 진공 탈수에 의해 약 7 내지 약 25 중량%(전체 습윤중량을 기준으로)의 섬유 경도로 탈수시키고, 상기 웹에 예를들어 원통형 롤과 같은 대향하는 기계적 부재에 의해 발생되는 압력을 가하는 압축 공정에 의해 더욱 건조시킨다.

이어서 상기 탈수된 웹을 더욱 압축시키고 양키 건조기와 같은 당해분야에 공지된 스트림 드럼 장치에 의해 건조시킨다. 압력은 양키 건조기에서 상기 웹에 대향하는 원통형 드럼 압축과 같은 기계적 수단에 의해 발생시킬수 있다. 웹이 양키 표면에 대해 압축됨에 따라 상기 웹에 진공을 또한 적용시킬수도 있다. 다수개의 양키 건조기 드럼을 사용함으로써 상기 드럼사이에 추가의 압축이 임의로 발생된다. 성형된 티슈 종이 구조물을 이후부터는 통상적인, 압축된 티슈 종이 구조물이라 칭한다. 이러한 시이트는 밀집된 것으로 간주되는데, 그 이유는 섬유가 젖은 동안 상기 웹에 실질적인 기계적 압축력이 가해지고 이어서 압축된 상태동안 건조(및 임의로 크레이핑)되기 때문이다.

패턴이 치밀한 티슈 종이는 비교적 낮은 섬유 밀도의 비교적고 벌크의 필드, 및 비교적 높은 섬유 밀도의 치밀화된 대역의 배열을 특징으로 한다. 상기 고 벌크의 필드는 한편으로 필로우 영역의 필드로서 특징지워진다. 상기 치밀화된 대역을 한편으로 너클 영역으로 지칭한다. 상기 치밀화된 대역을 고 벌크 필드내에서 별도로 이격시키거나 또는 상기 고 벌크 필드내에서 완전히 또는 부분적으로 상호연결시 킬수도 있다. 패턴이 치밀한 티슈의 바람직한 제조 방법이 1967년 1월 31일자로 샌포드 및 시숀에게 허여된 미합중국 특허 제 3,301,746 호 1976년 8월 10일자로 피터 지, 에이어스(Peter G. Ayers)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,974,025 호, 1980년 3월 4일자로 폴 디 트로칸(Paul D. Trokhan)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,191,609호,및 1987년 1월 20일자로 폴 디 트로칸에게 허여된 미합중국 특허 제 4,637,859 호(이들은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.

일반적으로, 패턴이 치밀한 웹은 바람직하게 제지 원료를 소공성 성형 와이어, 예를들어 포드리니어 와이어상에 부착시켜 습윤 웹을 제조하고, 이어서 상기 웹을 지지체의 배열에 대향하여 나란히 위치시킴으로써 제조한다. 상기 웹을 상기 지지체의 배열에 대해 압축시켜 상기 지지체 배열과 습윤 웹간의 접촉 지점에 기하학적으로 상응하는 위치에서 상기 웹중에 치밀화된 대역이 생성된다. 상기 웹의 나머지 부분은 상기 공정동안 압축되지 않는데,이를 고 벌크 필드라 칭한다. 상기 고 벌크 필드는 예를들어 진공 유형 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 유체 압력을 적용시키거나, 또는 상기 웹을 상기 지지체 배열에 대해 기계적으로 가압시킴으로써 추가로 탈치밀화시킬수 있다. 상기 웹을 탈수시키고, 임의로 상기 고 벌크 필드의 압축을 실질적으로 피하기 위해서 상기와 같은 방식으로 예비건조시킨다. 이는 바람직하게 예를 들어 진공 유형 장치 또는 취입 건조기를 사용하는 유체압에 의해, 또는 한편으로 상기 웹을 상기 고 벌크 필드가 압축되지 않는 지지체 배열에대해 기계적으로 가압시킴으로써 수행된다. 탈수, 선택적 인 예비건조및 치밀화된 대역의 형성 공정들을 통합시키거나 또는 부분적으로 통합시켜 수행되는 가공 단계들의 전체 가공 횟수를 줄일수도 있다. 치밀화된 대역의 형성, 탈수 및 선택적인 예비건조에 이어서, 상기 웹을 바람직하게 여전히 기계적인 압축은 피하면서 완전히 건조시킨다. 바람직하게 상기 티슈 종이 표면의 약 8 내지 약 55%는 상기 고 벌크 필드 밀도의 125% 이상의 상대적인 밀도를 갖는 치밀화된 너클을 포함한다.

상기 지지체의 배열은 바람직하게 가압시 치밀화된 대역의 형성을 촉진시키는 지지체 배열로서 작용하는 너클들의 패턴화된 이동을 갖는 날인 운반 직물이다.상기 너클의 패턴은 이미 언급한 지지체의 배열을 구성한다. 날인 운반 직물은 1967년 1월 31일자로 샌포드 및 시숀에게 허여된 미합중국 특허 제 3,301,746 호, 1974년 5월 21일자로 살부치 II세등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,821,068 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스에게 허여된 미합중국 특허 제 3,974,025 호, 1971년 3월 30일자로 프리드버그(Friedberg)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,573,164 호, 1969년 10월 21일자로 암너스(Amneus)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,473,576 호, 1980년 12월 16일자로 트로칸에게 허여된 미합중국 특허 제 4,239,065 호, 및 1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여된 미합중국 특허 제 4,528,239 호(이들은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.

바람직하게, 상기 원료를 먼저 소공성 성형 운반자, 예를들어 포드리니어 와이어상에서 습윤 웹으로 성형시킨다. 상기 웹을 탈수시키고 날인 직물로 옮긴다. 한편으로 상기 원료를 날인 직물로서도 작용하는 소공성 지지 운반자상에 초기에 부착시킬수도 있다. 일단 성형되면, 상기 습윤 웹을 탈수시키고, 바람직하게 약 40 내지 약 80%의 선택된 섬유 경도로 열적으로 예비건조시킨다. 탈수는 흡입 상자 또는 다른 진공 장치를 사용하거나 또는 취입 건조기를 사용하여 수행할수 있다. 상기 날인 직물의 너클 날인은 상기 웹을 완전히 건조시키기 전에 상기 논의된 바와 같이 상기 웹에 날인된다. 이를 수행하는 하나의 방법은 기계적인 압력의 적용을 통해서이다. 이는 예를들어, 양키 건조기와 같은 건조 드럼의 면에 대향하여 날인 직물을 지지하는 닙롤을 가압시킴으로써 수행될수 있으며, 여기에서 웹은 닙롤과 건조 드럼사이에 배치된다. 또한, 바람직하게, 상기 웹을, 흡입 상자와 같은 진공장치를 사용하거나,또는 취입 건조기를 사용하여 유체압을 적용시킴으로써 완전히 건조시키기 전에, 상기 날인 직물에 대향하여 성형시킨다. 유체압을 적용시켜 초기 탈수공정, 별도의 후속 공정 단계 또는 이들의 조합중에 치밀화된 대역을 날인시킬수도 있다.

밀집화되지 않은, 비패턴-치밀화된 티슈 종이 구조물이 1974년 5월 21일자로 조셉 엘. 살부치, II세(Joseph L. Salvucci, Jr.) 및 피터엔 야누스(Peter N. Yiannos)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,812,000호, 및 1980년 6월 17일자로 헨리 이. 벡커, 알버트 엘. 맥코넬, 및 리차드 슈트(Henry E. Becker, Albert L. McConnell, and Richard Schutte)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,208,459 호에 개시되어 있다. 일반적으로, 밀집화되지 않은 비-패턴-치밀한 티슈 종이 구조물은 제지 원료를 포드리니어 와이어와 같은 소공성 성형 와이어상에 부착시켜 습윤 웹을 제조하고, 상기 웹을 배수시키고, 상기 웹이 80% 이상의 섬유 경도를 가질때까지 기계적인 압축없이 추가의 물을 제거하고, 상기 웹을 크레이핑 시킴으로써 제조된다. 물은 진공 탈수 및 열적 건조에 의해 상기 웹으로 부터 제거한다. 생성된 구조물은 비교적 밀집화되지 않은 섬유의 유연하지만 약한 고 벌크 시이트이다. 바람직하게 결합 물질을, 크레이핑 전의 상기 웹의 일부에 적용시킨다.

밀집화되지 않은 비-패턴-치밀화된 티슈 구조물은 통상적인 티슈 구조물로서 당해분야에 통상적으로 공지되어 있다. 일반적으로, 밀집화된 비-패턴-치밀한 티슈 구조물은 제지 원료를 포드리니어 와이어와 같은 소공성 와이어상에 부착시켜 습윤 웹을 제조하고, 상기 웹을 배수시키고, 상기 웹이 25 내지 50%의 경도를 가질때까지 균일한 기계적 압축(가압)을 사용하여 추가의 물을 제거하고, 상기 웹을 양키와 같은 열적 건조기로 옮기고 상기 웹을 크레이핑시킴으로써 제조한다. 전반적으로, 물을 상기 웹으로 부터 진공의 기계적인 압축 및 열적 수단에 의해 제거한다. 생성된 구조물은 질기고 일반적으로 단일의 밀도를 가지나, 벌크, 흡수성 및 유연성은 매우 작다.

본 발명의 티슈 종이 웹을, 유연하고 흡수성인 티슈 종이웹이 필요한 임의의 용도에 사용할수 있다. 본 발명 티슈 종이 웹의 특히이로운 용도중 하나는 종이 타월 제품에 있다. 예를들어 본 발명의 2개의 티슈 종이 웹을 1968년 12월 3일자로 웰스(Wells)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,414,459 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 교지된 바와 같이 엠보싱하고 관련면에 마주하여 함께 접착결합시켜 2겹의 종이 타월을 제조할수 있다.

분자량의 측정

A. 개요

중합체성 물질의 본질적인 구별 특성은 분자크기에 있다. 중합체를 다양한 용도에 사용할수 있게 하는 특성은 상기 중합체의 거대 분자 성질로 부터 거의 전적으로 유래한다. 이들 물질을 충분히 특성화하기 위해서, 이들의 분자량 및 분자량 분포를 정의하고 측정하는 몇몇 수단을 사용하는 것은 필수적이다. 분자량 보다 상대 분자 질량이란 용어를 사용하는 것이 보다 정확하나, 분자량이 중합체 기술에 보다 일반적으로 사용된다. 분자량 분포를 측정하는 것이 항상 실용적인 것은 아니다. 그러나, 이는 크로마토그래피 기법을 사용하는 보다 통상적인 실시가 되고 있다. 오히려, 평균 분자량의 항으로 분자 크기를 표현할 것이 의뢰되고 있다.

B. 평균 분자량

상대 분자 질량(Mi)을 갖는 분자의 중량 분획(wi)을 나타내는 단순한 분자량 분포를 고려하는 경우, 여러개의 유용한 평균치를 정의할수 있다. 특정 크기(Mi)의 분자수(Ni)를 기본으로 수행하는 평균화는 수평균 분자량을 제공한다:

Mn =∑ Ni Mi/ ∑ Ni

상기 정의의 중요한 결론은 수평균 분자량(g)이 아보가드로 수의 분자를 함유한다는 것이다. 상기 분자량의 정의는 단분산성 분자종들, 즉 동일한 분자량을 갖는 분자들의 정의와 일치한다. 보다 중요한 것은 주어진 질량의 다분산성 중합체중의 분자수를 임의의 방식으로 측정할수 있는 경우, Mn 을 쉽게 계산할수 있다는 것이다. 이는 총괄성 측정의 기본이다.

주어진 질량(Mi)의 분자의 중량 분획(Wi)을 기본으로 하는 평균화는 중량 평균 분자량을 정의할수 있게 한다:

Mw = ∑ Wini / ∑ Wi = ∑ NiM2i / ∑ NiMi

Mw 는 Mn 보다 중합체 분자량을 표현하는데 보다 유용한 수단인데, 그 이유는 상기가 중합체의 용융 점도 및 역학적 특성과 같은 특성들을 보다 정확하게 반영하기 때문이며, 따라서 본 발명에 사용된다.

분석 및 시험 과정

본원에 사용되고 티슈 종이웹상에 보유되는 처리 화합물의 정량 분석은 당해분야에서 인정되는 임의의 방법으로 수행할수 있다.

예를들어, 티슈 종이에 의해 보유되는 DTDMAMS와 같은 4급 암모늄 화합물의 수준을, 유기 용매에 의한 DTDMAMS의 용매 추출에 이어서 지시자로서 디미듐 브로마이드(Dimidium Bromide)를 사용하는 음이온/양이온 적정에 의해 측정할수 있으며; PEG-400과 같은 폴리하이드록시 화합물의 수준은, 물과 같은 수성 용매로의 추출에 이어서 기체 크로마토그래피 또는 비색정량분석 기법에 의해 추출물중의 PEG-400의 수준을 측정함으로써 측정할수 있다. 이들 방법들은 전형적인 것이며, 티슈 종이에 의해 보유되는 특정 성분들의 수준을 측정하는데 유용할수도 있는 다른 방법들을 배제하는 것은 아니다.

티슈 종이의 친수성은 일반적으로 물로 습윤되는 티슈 종이의 성질을 지칭한다. 티슈 종이의 친수성은 건조한 티슈 종이가 물로 완전히 습윤되는데 걸리는 시간을 측정함으로써 어느정도 정량될수 있다. 이 시간을 "습윤 시간"이라 칭한다. 일정하고 반복적인 습윤 시간 시험을 제공하기 위해서, 하기 과정을 습윤 시간 측정을 위해 사용할 수 있다. 먼저, 티슈 종이 구조물의 처리된 샘플 단위 시이트(종이 샘플의 시험을 위한 환경적 처리는 23+1℃ 및 50+2% R.H이며, 이는 TAPPI 방법 T 402에 개시되어 있다)(대략적으로 4-3/8in x 4-3/4in; 약 11.1cm x 12cm)를 제공하고, 두번째로, 상기 시이트를 4개의 나란한 1/4조각들로 접고, 이어서 대략 0.75in(약 1.9cm) 내지 약 1in(약 2.5cm) 직경의 볼로 구기고; 세번째로, 상기 볼형 시이트를 23±1℃에서 증류수 표면에 닿게하고 타이머를 동시에 출발시키고, 네번째로, 상기 볼형 시이트가 완전히 습윤되면 상기 타이머를 멈추고 판독한다. 완전한 습윤은 육안으로 관찰한다.

본 발명의 티슈 종이 실시태양의 친수성 특징은 물론 제조 직후 측정될 것이다. 그러나,상기 티슈 종이 제조후 처음 2주; 즉 상기 종이 제조후 2주간 묵힌후에 소수성의 실질적인 증가가 일어날수도 있다. 따라서, 습윤 시간은 상기 2주기간의 끝에서 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 실온에서 2주간 묵힌끝에 측정된 습윤 시간을 "2주 습윤시간"이라 칭한다.

본원에 사용되는 티슈 종이의 밀도란 용어는 적합한 단위 전환이 내포되어 있는, 캘리퍼에 의해 나뉘어진 상기 종이의 기본 중량으로서 계산된 평균 밀도이다. 본원에 사용된 티슈 종이의 캘리퍼는 95g/in2(15.5g/㎠)의 가압 하중이 가해질때의 상기 종이의 두께이다.

선택적인 성분

제지공정에 통상적으로 사용되는 다른 화합물들을, 화학적 유연제 조성물의 상승 작용, 및 섬유 물질의 유연성, 흡수성에 현저하게 불리한 영향을 미치지 않는한 제지 원료에 가할수 있다.

예를들어, 계면활성제를 사용하여 본 발명의 티슈 종이웹을 처리할수도 있다. 사용되는 경우, 계면활성제의 수준은 바람직하게 티슈 종이의 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 2.0중량%이다. 계면활성제는 바람직하게 탄소수 8이상의 알킬쇄를 갖는다. 전형적인 음이온성 계면활성제는 선형 알킬 설포네이트, 및 알킬벤젠 설포네이트이다. 전형적인 비이온성 계면활성제는 Crodesta SL-40(상기는 Croda Inc , New York, NY에서 시판된다)과 같은 알킬글리코사이드 에스테르를 포함한 알킬글리코사이드; 1977년 3월 8일자로 더블유 케이. 랭돈(W. K. Langdon)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,011,389 호에 개시된 알킬글리코사이드 에테르; 및 글리코 케미칼스, 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc., Greenwich, CT)에서 시판하는 pegosperse 200 ML 및 롱 플랑 코포레이션(Rhonc Poulenc Corporation, Cranbury, N.J.)에서 시판하는 IGEPAL RC-520과 같은 알킬폴리에록실화된 에스테르이다.

첨가할수 있는 다른 유형의 화합물에는 티슈 웹의 인장강도를 증가시키기 위한 건조 강도 첨가제가 있다. 건조 강도 첨가제의 예로는 카복시메틸 셀룰로즈, 및 ACCO 771 및 ACCO 514와 같은 ACCO계열 화합물로 부터의 양이온 중합체가 있으며; 카복시메틸 셀룰로즈(CMC)가 바람직하다. 상기 물질은 헤르클레스 캄파니(Wilmington,

되는 경우, 상기 건조 강도 첨가제의 수준은 바람직하게 티슈 종이의 건조 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 1.0중량%이다.

첨가할수 있는 다른 유형의 화합물에는 티슈웹의 습윤 인열을 증가시키는 습윤 강도 첨가제가 있다. 본 발명은 선택 성분으로서, 건조 섬유 중량을 기준으로 수용성의 영구적인 습윤 강도 수지 약 0.01 내지 약 3.0중량%, 보다 바람직하게 약 0.3 내지 약 1.5중량%를 함유한다.

본원에 유용한 영구적인 습윤 강도 수지는 다양한 유형의 것 일수 있다. 일반적으로,이미 발견되고 이후에 제지 분야에서의 용도가 밝혀질 수지들이 본원에 유용하다. 다수의 예가 상기 언급한 웨스트펠트의 논문(이는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 나타나 있다.

유용한 경우로, 습윤 강도 수지는 수용성의 양이온성 물질이다. 즉, 상기 수지는 이들을 제지 원료에 가할때 수용성이다. 가교결합과 같은 후속적인 반응들은 상기 수지를 수 불용성으로 만들수도 있으며, 그렇게 예상된다. 또한, 몇몇 수지는 단지 특정 조건, 예를들어 제한된 pH범위하에서만 가용성이다.

습윤 강도 수지는 일반적으로 제지 섬유상에, 또는 상기 섬유내에, 또는 상기 섬유중에 부착된 후에 가교결합 또는 다른 경화 반응을 겪는 것으로 여겨진다. 가교결합 또는 경화는 실질적인 양의 물이 존재하는 한은 통상적으로 발생하지 않는다.

특히 유용한 것들중에는 다양한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 있다. 이들 물질은 아미노, 에폭시 및 아제티디늄 그룹과 같은 반응성 작용기를 갖는 저분자량 중합체이다. 특허 문헌에 상기 물질의 제조 방법에 대한 충분한 설명이 개시되어 있다. 1972년 10월 24일자로 케임(Keim)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,700,623 호, 및 1973년 11월 13일자로 케임에게 허여된 미합중국 특허 제 3,772,076 호(이들은 본원에 참고로 인용되어 있다)는 이러한 특허들의 전형적 인 예이다.

헤르클레스 인코포레이티드(Wilminton, Delaware)에 의해 상표명 Kymene 5S7H 및 Kymene 2064로 시판되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 특히 본 발명에 유용하다. 상기 수지는 상술한 케임의 특허에 일반적으로 개시되어 있다.

본 발명에 유용한 염기-활성화된 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 몬산토 캄파니(Monsanto Company, St Louis, Missouri)에서 Santo Res 31과 같은 Santo Res 상표명으로 시판되고 있다. 이러한 유형의 물질들은 1974년 12월 17일자로 페트로비치(Pctrovich)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,855,158 호, 1975년 8월 12일자로 페트로비치에게 허여된 미합중국 특허 제 3,899,388 호; 1978년 12월 12일자로 페트로비치에게 허여된 미합중국 특허 제 4,129,528 호, 1979년 4월 3일자로 페트로비치에게 허여된 미합중국 특허 제 4,147,586 호, 및 1980년 9월 16일자로 반 에남(Van Eenam)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,222,921 호 (이들은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다)에 일반적으로 개시되어 있다.

본원에 유용한 다른 수용성 양이온 수지는 아메리칸 사이나미드 캄파니(Stanford, CT)에서 Parez 631NC와 같은 Parez 상표명으로 시판되는 것들과 같은 폴리아크릴아미드 수지가 있다. 이들 물질은 1971년 1월 19일자로 코샤(Coscia)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,556,932호; 및 1971년 1월 19일자로 월리암스(Willams)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,556.933 호(이들은 본원에 참고로 인용되어 있다)에 일반적으로 개시되어 있다.

본 발명에 유용한 다른 유형의 수용성 수지에는 아크릴 에멀젼 및 음이온성 스티렌-부타디엔 라텍스가 있다. 이들 유형 수지의 다수예가 1974년 10월 29일자로 마이셀 II세(Meiscl, Jr.)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,844,880호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어있다.

본 발명에 유용한 더욱 또다른 수용성 양이온 수지는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이들 다작용성의 반응성 중합체는 수천정도의분자량을 갖는다. 보다 통상적인 작용기로는 질소에 결합된 아미노 그룹 및 메틸올 그룹과 같은 질소 함유 그룹이 있다.

덜 바람직하지만, 폴리에틸렌이민 유형의 수지가 본 발명에 유용하다.

상기 언급한 수용성 수지 및 그의 제조 방법에 대한 보다 완전한 설명을 문헌[TAPPI Monograph Series No.29, Wet Strength In Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry(New York; 1965)](상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에서 찾아볼수 있다. 본원에 사용된 "영구적인 습윤 강도 수지"란 용어는 수성 매질중에 있을때 2분이상의 보다 긴 기간동안 초기 습윤 강도의 대부분을 유지하는 종이 시이트를 허용하는 수지를 지칭한다.

상기 언급한 습윤 강도 첨가제는 전형적으로 영구적인 습윤 강도를 갖는 종이 제품, 즉 수성 매질중에 놓였을때 시간에 따라 그의 초기 습윤 강도의 실질적인 부분을 유지하는 종이를 생성시킨다. 그러나, 몇몇 유형의 종이 제품에서 영구적인 습윤 강도는 불필요하며, 바람직하지 못한 특성이다. 화장지와 같은 종이 제품들은 일반적으로 짧은 기간의 사용후예 부패 시스템등으로 폐기된다. 상기 종이 제품이 그의 가수분해 내성 강도 특성을 영구적으로 보유한다면 상기 부패 시스템들은 막힐수 있다. 보다 최근에, 제조자들은 습윤 강도가 의도하는 목적에는 충분하지만, 물에 침지시에는 부패되는 일시적인 습윤 강도 첨가제를 종이 제품에 첨가하였다. 상기 습윤 강도의 소실은 종이 제품이 부패 시스템을 통해 흐르는 것을 용이하게 한다.

적합한 일시적인 습윤 강도 수지의 예로는 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical Corporation, New York, NY)에서 시판하는 National Starch 78-0080과 같은 변형된 전분인 일시적인 습윤 강도제가 있다. 이러한 유형의 습윤 강도제는 디메톡시에틸-N-메틸-클로로아세트아미드를 양이온성 전분 중합체와 반응시켜 제조할수 있다. 변형된 전분인 일시적인 습윤 강도제가 또한 1987년 6월 23일자로 솔라렉(Solarek)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,675,394 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다. 바람직한 일시적인 습윤 강도 수지에는 1991년 1월 1일자로 부죠르퀴스트(Bjorkquist)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,981,557 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시된 것들이 있다.

상기 기술한 영구적인 습윤 강도 수지 및 일시적인 습윤 강도수지 모두에 대한 특정 실시예 및 부류에 대해서, 상기 수지들은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한함을 의미하는 것이 아님은 물론이다.

적합한 습윤 강도 수지들의 혼합물도 또한 본 발명의 실시에 사용할수 있다.

상기 선택적인 화학적 첨가제들의 목록은 단지 예시적일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한함을 의미하지는 않는다.

하기 실시예들은 본 발명의 실시를 예시하며, 본 발명의 실시를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실 시 예 1

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DTDMAMS) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 혼합물을 포함하는화학적 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.

상기 화학 유연제의 1% 용액을 하기 공정에 따라 제조한다: 1. 동량의 DTDMAMS 및 PEG-400을 별도로 중량측정하고; 2. PEG를 약 66℃(150°F)로 가열하고, 3. DTDMAMS를 PEG에 66℃(150°F)에서 용해시켜 용융된 용액을 제조하고, 4. 전단 응력을 적용시켜 PEC중의 DTDMAMS의 균질한 혼합물을 제조하고; 5. 희석수를 약 66℃(150°F)로 가열하고; 6. 상기 DTDMAMS 및 PGE의 용융 혼합물을 1% 용액으로 희석하고; 7 전단 응력을 적용시켜 DTDMAMS/PEG 혼합물의 소낭 분산액 또는 현탁액을 함유하는 수용액을 제조하고; 8. 상기 DTDMAMS/PEG 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자 크기 범위는 약 0.5 내지 1.0μm이다.

제 4 도는 66,000배로 찍은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트 및 PEG-400시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 저온 투과 현미경사진이다. 제 4 도에서, 상기는 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 멤브레인(여기서 그의 기하학적 형태는 폐쇄/개방된 소낭, 내지 원반형 구조 및 시이트범위이다)을 가짐을 가리킨다.

실 시 예 2

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DTDMAMS) 및 글리세롤의 혼합물을 포함하는 화학적 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.

상기 화학 유연제의 1% 용액을 하기 공정에 따라 제조한다: 1. 동량의DTDMAMS 및 글리세롤을 별도로 중량측정하고; 2. 글리세롤을 약 66℃(150°F)로 가열하고, 3. DTDMAMS를 글리세롤에 66℃(150°F)에서 용해시켜 용융된 용액을 제조하고, 4. 전단 응력을 적용시켜 글리세롤중의 DTDMAMS의 균질한 혼합물을 제조하고; 5. 희석수를 약 66℃(150°F)로 가열하고; 6. 상기 용융 혼합물을 1% 용액으로 희석하고; 7 전단 응력을 적용시켜 DTDMAMS/글리세롤 혼합물의 소낭 분산액 또는 현탁액을 함유하는 수용액을 제조하고, 8. 상기 DTDMAMS/글리세롤 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0μm이다.

제 5 도는 66,000 배로 찍은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트 및 글리세롤 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 저온 투과 현미경사진이다. 제 5 도에서, 상기는 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 멤브레인(여기서 그의 기하학적 형태는 폐쇄된 소낭, 내지 원반형 구조 범위이다)을 가짐을 가리킨다.

실 시 예 3

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이트(DTDMAC) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 혼합물을 포함하는 화학적 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.

상기 화학 유연제의 1% 용액을 하기 공정에 따라 제조한다. 1. 동량의 DTDMAC 및 PEG-400을 별도로 중량측정하고; 2. PEG를 약 60℃(140°F)로 가열하고, 3. DTDMAC를 PEG에 60℃(140°F)에서 용해시켜 용융된 용액을 제조하고; 4. 전단응력을 적용시켜 PEG중의 DTDMAC의 균질한 혼합물을 제조하고, 5. 희석수를 약 60℃(140°F)로 가열하고, 6. 상기 용융 혼합물을 1% 용액으로 희석하고, 7. 전단 응력을 적용시켜 DTDMAC/PEG 혼합물의 소낭 분산액 또는 현탁액을 함유하는 수용액을 제조하고; 8. 상기 DTDMAC/PEG 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자 크기 범위는 약 0.5 내지 1.0μm이다.

제 6 도는 66,000배로 찍은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 PEG-400시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 저온투과 현미경사진이다. 제 6 도에서, 상기는 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 멤브레인(여기서 그의 기하학적 형태는 폐쇄된 소낭, 내지 원반형 구조 범위이다)을 가짐을 가리킨다.

실 시 예 4

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DTDMAC) 및 글리세롤의 혼합물을 포함하는 화학적 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.

상기 화학 유연제의 1%용액을 하기 공정에 따라 제조한다: 1. 동량의 DTDMAC 및 글리세롤을 별도로 중량측정하고, 2. 글리세롤을 약 60℃(140°F)로 가열하고, 3. DTDMAC를 글리세롤에 60℃(140°F)에서 용해시켜 용융된 용액을 제조하고; 4. 전단 응력을 적용시켜 글리세롤중의 DTDMAC의 균질한 혼합물을 제조하고; 5. 희석수를 약 60℃(140°F)로 가열하고, 6. 상기 용융 혼합물을 1% 용액으로 희석하고; 7. 전단 응력을 적용시켜 DTDMAC/글리세롤 혼합물의 소낭 분산액 또는 현탁액을 함유하는 수용액을 제조하고; 8. 상기 DTDMAC/글리세롤 소낭 분산액의 입자 크기를광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자 크기 범위는 약 0.5 내지 1.0μm이다.

제 7 도는 66,000배로 찍은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 글리세롤 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액의 저온 투과 현미경사진이다. 제 7 도에서, 상기는 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 멤브레인(여기서 그의 기하학적 형태는 폐쇄된 소낭, 내지 원반형 구조 범위이다)을 가짐을 가리킨다.

실 시 예 5

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DTDMAC), 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400), 및 영구적인 습윤 강도 수지의 혼합물을 포함하는 화학적 유연제 조성물로 처리된 유연하고 흡수성인 종이 타원 시이트를 제조하기 위해 취입 건조 제지 기법을 사용하는 방법을 예시하는 것이다.

본 발명의 실시에 시험 규모의 포드리니어 제지기를 사용한다. 먼저, 1%의 화학 유연제 용액을 실시예 3의 공정에 따라 제조한다. 두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬리러를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 온화하게 정련시키고 2%의 영구적인 습윤 강도 수지 [즉, 헤르큘레스 인 코포레이티드(Wilmington, DE)에서 시판하는 키멘(Kymene 557H)]를 건조 섬유의 1중량%의 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. NSK에 대한 키멘 557H의 흡수는 인라인(In-line) 혼합기에 의해 향상된다. 이어서, 1%의 카복시 메틸 셀룰로즈(CMC) 용액을 건조 섬유의 0.2중량%의 비율로 상기 인라인 혼합기예 가하여 상기 섬유성 기재의 건조 강도를 향상시킨다. NSK에 대한 CMC의 흡수는 인라인 혼합기예 의해 향상될수 있다. 이어서, 1%의 화학 유연제 혼합물(DTDMAMS/PEG) 용액을 건조 섬유의 0.1중량% 비율로 상기 NSK 슬러리에 가한다. NSK에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡수도 또한 인라인 혼합기에 의해 향상될수 있다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프에 의해 0.2%로 희석한다. 세번째로, 3중량%의 CTMP 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 비-이온성 계면활성제(Pegosperse)를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 상기 재-펄프 제조기예 가한다. 1%의 화학 유연제 혼합물 용액을 상기 CTMP 원료 파이프에 가한 후에, 상기 원료를 건조 섬유의 0.1중량% 비율로 펌핑시킨다. CTMP에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상될수 있다. 상기 CTMP 슬러리를 팬 펌프에 의해 0.2%로 희석한다. 상기 처리된 원료 혼합물(NSK/CTMP)을 헤드 상자에서 블렌딩하고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기 웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나고 전향장치 및 진공상자에 의해 보조된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계방향과 76 횡기계 방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 22%의 섬유 경도로, 상기 포드리니어 와이어로 부터, 상기 이동 지점에서 약 22%의 광-경도로, 240 리니어 아이다호(Linear Idaho) 셀/in2, 34% 너클 면적 및 14밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합체 직물로 이동시킨다. 상기 웹이 약 28%의 섬유 경도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가의 탈수를 수행한다. 장기 패턴화된 웹을 공기 취입에 의해 약 65중량%의 섬유 경도로 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 0.25%의 폴리비닐알콜(PVA)수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유 경도를 대략 96%로 증가시킨 후에 의료용 칼을 사용하여 상기 웹을 건조 크레이핑시킨다. 상기 의료용 칼은 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 충돌각을 제공하도록 배치되며; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(피이트/분)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(2l4m/분)의 속도에서 롤로 형성시킨다.

2겹의 상기 웹을 엠보싱하고 PVA접착제를 사용하여 함께 적층시켜 종이 타월 제품으로 제조한다. 상기 종이 타월은 약 26#/3M Sq Ft 기본 중량, 약 0.2%의 화학 유연제 혼합물 함량 및 약 1.0%의 영구적인 습윤 강도 수지 함량을 갖는다. 생성된 종이 타월은 유연하고, 흡수성이며 습윤시 매우 질기다.

하기 표 1 은 퍼니쉬 슬러리에 PEG-400만을 가한것과 비교한 DTDMAC/PEG-400 소낭 분산액의 보유율 및 평균 입자 크기를 요약한다.

실 시 예 6

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DTDMAMS), 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400), 및 일시적인 습윤 강도 수지의 혼합물을 포함하는 화학 유연제로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지를 제조하기 위해 취입 건조 및 층상화된 제지 기법을 사용하는 방법을 예시하는 것이다.

본 발명의 실시에 시험 규모의 포드리니어 제지기를 사용한다. 먼저, 1%의 화학 유연제 용액을 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬리러를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 온화하게 정련시키고 2%의 일시적인 습윤 강도 수지 [즉, 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(New York, NY)에서 시판하는 내쇼날 스타치 78-0080]를 건조 섬유의 0.75중량%의 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. NSK 섬유에 대한 상기 일시적인 습윤 강도 수지의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상된다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 희석한다. 세번째로, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 1%의 화학 유연제 혼합물 용액을 상기 유칼립투스 원료 파이프에 가한 후에, 상기 원료를 건조 섬유의 0.2중량%의 비율로 펌핑시킨다. 유칼립투스 섬유에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상될수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펌프에 의해 약 0.2%농도로 희석한다.

상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드 상자에서 블렌딩하고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기 웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나고 전향장치 및 진공상자에 의해 보조된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계방향과 76 횡기계 방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 15%의 섬유경도로, 상기 광-중합체 차이어로 부터, 562 리니어 아이다호(Lincar Idaho) 셀/in2, 40% 너클 면적 및 9밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합체 직물로 이동시킨다. 상기 웹이 약 28%의 섬유 경도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가의 탈수를 수행한다. 상기 패턴화된 웹을 공기 취입에 의해 약 65중량%의 섬유 경도로 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 0.25%의 폴리비닐 알콜(PVA)수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유 경도를 대략 96%로 증가시킨 후에 의료용 칼을 사용하여 상기 웹을 건조 크레이핑 시킨다. 상기 의료용 칼은 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 충돌각을 제공하도록 배치되며, 상기 양키 건조기는 약 800fpm(피이트/분)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fPm(2l4m/분)의 속도에서 롤로 형성시킨다.

상기 웹을 1겹의 티슈 종이 제품으로 전환시킨다. 상기 티슈 종이는 약 18#/3M Sq Ft 기본 중량, 약 0.1%의 화학 유연제 혼합물 함량 및 약 0.2%의 일시적인 습윤 강도 수지 함량을 갖는다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며, 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.

하기 표 2 은 원료 슬러리에 PEG-400만을 가한것과 비교한 DTDMAMS/PEG 소낭 분산액의 보유율 및 평균 입자 크기를 요약한다.

실시 예 7

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DTDMAMS), 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400), 및 건조 강도부가 수지의 혼합물을 포함하는 화학 유연제로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지를 제조하기 위해 취입 건조 제지 기법을 사용하는 방법을 예시하는 것이다.

본 발명의 실시에 시험 규모의 포드리니어 제지기를 사용한다. 먼저, 1%의 화학 유연제 용액을 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬리러를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 온화하게 정련시키고 2%의 건조 강도 수지[즉, 아메리칸 사이나미드 캄파니(Fairfield, OH)에서 시판하는 Acco 514, Acco 711]를 건조 섬유의 0.2중량%의 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. NSK 섬유에 대한 상기 건조 강도 수지의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상된다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 희석한다. 세번째로, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 1%의 화학 유연제 혼합물 용액을 상기 유칸립투스 원료 파이프에 가한 후에, 상기 원료를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 펌핑시킨다. 유칼립투스 섬유에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상될수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%농도로 희석한다.

상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드 상자에서 블렌딩하고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기 웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나고 전향장치 및 진공상자에 의해 보조된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계방향과 76 횡기계 방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 15%의 섬유 경도로, 상기 광-중합체 와이어로 부터, 562 리니어 아이다호(Linear Idaho) 셀/in2, 40% 너클 면적 및 9밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합체 직물로 이동시킨다. 상기 웹이 약 28%의 섬유 경도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가의 탈수를 수행한다. 상기 패턴화된 웹을 공기 취입에 의해 약 65중량%의 섬유 경도로 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 0.25%의 폴리비닐 알콜(PVA) 수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유 경도를 대략 96%로 증가시킨 후에 의료용 칼을 사용하여 상기 웹을 건조 크레이핑 시킨다. 상기 의료용 칼은 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 충돌각을 제공하도록 배치되며; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(피이트/분)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(214m/분)의 속도에서 롤로 형성시킨다.

2겹의 상기 웹을 겹 결합 기법을 사용하여 함께 적층시켜 티슈 종이 제품을 제조한다. 상기 티슈 종이는 약 23#/3M Sq Ft 기본중량, 약 0.1%의 화학 유연제 혼합물 함량 및 약 0,1%의 건조 강도 수지를 갖는다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며, 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.

하기 표 3은 원료 슬러리에 PEG-400만을 가한것과 비교한 DTDMAMS/PEG-400 소낭 분산액의 보유율 및 평균 입자 크기를 요약한다.

실 시 예 8

본 실시예의 목적은 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DTDMAMS), 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG-400), 및 건조 강도 부가 수지의 혼합물을 포함하는 화학 유연제로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지를 제조하기 위해 통상적인 건조 제지 기법을 사용하는 방법을 예시하는 것이다.

본 발명의 실시에 시험 규모의 포드리니어 제지기를 사용한다. 먼저, 1%의 화학 유연제 용액을 실시예 1의 공정에 따라 제조한다. 두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬리러를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 온화하게 정련시키고 2%의 건조강도 수지[즉, 아메리칸 사이나미드(Fairfield, OH)에서 시판하는 Acco 514, Acco 711]를 건조 섬유의 0.2중량%의 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. NSK 섬유에 대한 상기 건조 강도 수지의 흡수는 인라인 혼합기에 의해 향상된다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 희석한다. 세번째로, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프 제조기로 제조한다. 1%의 화학 유연제 혼합물 용액을 상기 유칼립투스 원료 파이프에 가한 후에, 상기 원료를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 펌핑시킨다. 유칼립투스 섬유에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡수는 인라인 혼합기예 의해 향상될수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펌프에서 약 0.2%농도로 희석한다.

상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드상자에서 블렌딩하고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기 웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나고 전향장치 및 진공상자에 의해 보조된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계방향과 76 횡기계 방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤 웹을 이동 지점에서 약 15%의 섬유 경도로, 상기 포드리니어 와이어로 부터 통상적인 펠트로 이동시킨다. 상기 웹이 약 35%의 섬유 경도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가의 탈수를 수행한다. 이어서 상기 웹을 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유 경도를 대략 96%로 증가시킨 후에 의료용 칼을 사용하여 상기 웹을 건조 크레이핑 시킨다. 상기 의료용 칼은 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 충돌각을 제공하도록 배치되며; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(피이트/분)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(2l4m/분)의 속도에서 롤로 형성시킨다.

2겹의 상기 웹을 겹 결합 기법을 사용하여 함께 적층시켜 티슈 종이 제품으로 제조한다. 상기 티슈 종이는 약 23#/3M Sq Ft 기본중량, 약 0.1%의 화학 유연제혼합물 함량 및 약 0.1%의 건조 강도 수지 함량을 갖는다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며, 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.

하기 표 4는 원료 슬러리에 PEG-400만을 가한것과 비교한 DTDMAMS/PEG-400 소낭 분산액의 보유율 및 평균 입자 크기를 요약한다.

Claims

(a) 하기 일반식의 4급 암모늄 화합물:

상기식에서,

R2 치환체는 각각 C₁-C₆알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 또는 이 들의 혼합물이고,

R₁치환체는 각각 C₁₄-C₂₂하이드로카빌 그룹 또는 이들의 혼합물이고,

X-는 양립가능한 음이온이다]; 및

(b) 중량 평균 분자량 200 내지 4000의 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리 프로필렌 글리콜, 및 글리세롤로 이루어진 그룹중에서 선택된 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하는

화학적 유연제 조성물 0.005 내지 5.0중량%(섬유성 셀룰로즈 물질을 기준으로 함), 및 셀룰로즈 물질의 시이트를 포함하고,

상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0:1 내지 0.1:1이고,

상기 4급 암모늄 화합물과 상기 폴리하이드록시 화합물이 혼화되는 승온에서상기 폴리하이드록시 화합물이 상기 4급 암모늄 화합물과 혼합되는

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

R₂가 각각 C₁-C₃알킬로부터 선택되고, R₁이 각각 C_l6-C₁₈알킬로부터 선택되는

종이 제품.
제 2 항에 있어서,

R₂가 각각 메틸인 종이 제품.
제 1 항에 있어서,

X-가 클로라이드 또는 메틸 설페이트인 종이 제품.
제 3 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드인

종이 제품.
제 3 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트

종이 제품.
제 6 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 액정상의 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트와 혼화성인

종이 제품.
제 5 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 액체상의 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 혼화성인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 중량 평균 분자량 200 내지 1000을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 중량 평균 분자량 200 내지 1000을 갖는 골리프로필렌 글리콜인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 글리세롤인

종이 제품.
제 1항에 있어서,

섬유성 셀룰로즈에 첨가된 폴리하이드록시 화합물을 20중량% 이상 보유하는

종이 제품.
제 12 항에 있어서,

섬유성 셀룰로즈에 첨가된 폴리하이드록시 화합물의 보유량이 건조 섬유의 50 내지 90중량%의 범위인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

4급 암모늄 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.3 내지 0.3:1의 범위인

종이 제품.
제 14 항에 있어서,

4급 암모늄 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.7 내지 0.7:1의 범위인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 40℃이상의 승온에서 폴리하이드록시 화합물과 혼합되는

종이 제품.
제 16 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 56 내지 68℃의 온도 범위에서 폴리하이드록시 화합물과 혼합되는

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

4급 암모늄 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물이 화학적 유연 제 조성물의 0.01 내지 25.0중량%의 농도로 액체 담체로 희석된 종이 제품.
제 18 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물이 액체 담체중에서 분산된 입자로서 존재하는

종이 제품.
제 18항에 있어서,

액체 담체의 온도가 40 내지 80℃의 범위인

종이 제품.
제 19 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 평균 입자 크기 범위가 0.01 내지 10μm인

종이 제품.
제 21 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 평균 입자 크기 범위가 0.1 내지 1.0μm인

종이 제품.
제 9 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 200 내지 600의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜인

종이 제품.
제 10 항에 있어서,

폴리하이드록시 화합물이 200 내지 600 분자량을 갖는 폴리프로필렌 글리콜인

종이 제품.
제 23 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.7 내지 0.7: 1인

종이 제품.
제 24 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.7 내지 0.7:1인

종이 제품.
제 11 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.7 내지 0.7:1인

종이 제품.
제 19 항에 있어서,

분산입자가 소포입자인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합될때 액정상태인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합될때 액체상태인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

타월인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

화장지인

종이 제품.
제 1 항에 있어서,

고급 티슈인

종이 제품.
(a) 하기 일반식의 4급 암모늄 화합물:

상기식에서,

R2 치환체는 각각 C1-C6 알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 또는 이들의 혼합물이고,

R1 치환체는 각각 C14-C22 하이드로카빌 그룹, 또는 이들의 혼합물이고,

X-는 양립가능한 음이온이다]; 및

(b) 중량 평균 분자량 200 내지 4000의 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 및 글리세롤로 이루어진 그룹중에서 선택된 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하고,

상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.1 내지0.1:1이고,

상기 4급 암모늄 화합물과 상기 폴리하이드록시 화합물이 혼화되는 승온에서 상기 폴리하이드록시 화합물이 상기 4급 암모늄 화합물과 혼합되는 것을 특징으로 하는,

화학적 유연제 조성물.
제 34 항에 있어서,

4급 암모늄 화합물이 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 또는 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트인

화학적 유연제 조성물.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

4급 암모늄 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물이 화학적 유연제 조성물의 0.01 내지 25.0중량%의 농도로 액체 담체로 희석되고, 상기 4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물이 상기 액체 담체중에 분산된 입자로서 존재하고, 상기 평균 입자 크기 범위가 0.01 내지 10μm인

화학적 유연제 조성물.