KR100334566B1 - 낮은 기본중량의 불연속적인 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유구조물 및 역 유화액을 포함하는 세정제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정에 유용한 제품, 특히 사용시까지 건조한 상태로 유지되고 제품으로부터 유체가 방출되는 습식(wet-like) 세정용 와이퍼를 개시한다. 이러한 제품은 (a) 본질적으로 연속적인 망상구조를 포함하는 비교적 높은 기본중량을 갖는 하나 이상의 제 1 영역 및 높은 기본중량의 제 1 영역에 의해 둘러싸인 비교적 낮은 기본중량을 갖는 다수의 상호 불연속적인 영역으로 이루어진 제 2 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조를 포함하는 캐리어; 및 (b) 제품에 전단력이 가해졌을 때 세정용 유체를 제공하는, 캐리어에 적용된 유화액을 포함한다. 셀룰로즈 섬유 구조물의 제 1 및 제 2 영역은 규칙적인 반복 패턴으로 배치된다. 본 발명의 제품은 경질 표면(예: 마루, 계산대, 싱크대, 목욕통, 화장실 등)을 세정하는데 사용되는 바와 같은 습식 세정용 와이퍼의 형태로 존재할 경우 종래의 클링 제품보다 많은 잇점을 제공한다. 낮은 기본중량 영역이 포함되어 있으면 셀룰로즈 섬유 구조물에 의한 실질적인 유체 보유를 피하게 되어 세정할 표면으로 유체가 전달된다. 이러한 본 발명의 제품은 극성 물질, 특히 물 및 수용성 또는 수분산성 활성물질의 전달을 필요로 하는 많은 용도에 사용될 수 있다. 이러한 제품의 예로는 화장지, 유아용 와이퍼와 같은 개인 세정용 와이퍼 뿐만아니라 수용성 또는 수분산성 항미생물 활성물질 또는 약학적 활성물질을 전달하기 위한 제품을 들 수 있다.

Description

낮은 기본중량의 불연속적인 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물 및 역 유화액을 포함하는 세정제품{CLEANING ARTICLES COMPRISING A CELLULOSIC FIBROUS STRUCTURE HAVING DISCRETE LOW BASIS WEIGHT REGIONS AND AN INVERSE EMULSION}
페이퍼로 만든 부직 웹 또는 부직 시이트는 현대사회에서 가정용 세정 작업시 광범위하게 사용되는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 페이퍼 타월은 엎질러진 액체를 닦고, 유리창, 판매대 상부, 수채(sinks), 포크레인 및 금속 설비로부터 얼룩및/또는 오물을 제거하고, 또한 카페트 또는 가구와 같은 다른 표면으로부터 얼룩 및/또는 오물을 제거하는데 오랫동안 사용되어온 상업적인 스테이플 아이템이다.
가정용 세정제품으로 특히 유용한 페이퍼 타월 제품은 비교적 저밀도이고, 큰 부피를 갖고, 허용될 정도로 부드러우며, 수성 및 비수성 액체 모두에 대해 높은 흡수성이며, 특히 젖었을 때 허용될 수 있는 강도 및 강성을 포함하는 속성을 가지고 있다. 이러한 속성을 갖는 종래의 타월 제품 및 이들의 제조방법이 예를 들면 1975년 9월 16일자로 아이어스(Ayers)에게 허여된 미국 특허 제 3,905,863 호; 1976년 8월 10일자로 아이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호; 1980년 3월 4일자로 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호; 1984년 4월 3일자로 웰(Well) 및 헨슬러(Hensler)에게 허여된 미국 특허 제 4,440,597 호; 1985년 7월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,529,840 호; 및 1987년 1월 20일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시되어 있다. 상술한 특허들에 기술되어 있는 유형의 페이퍼 타월은 경질 표면 및 다른 표면(예: 가구 및 카펫트)으로부터 액상 유출물을 흡수하고 닦는데 특히 유용하다. 그러나, 페이퍼 타월 제품은 또한 일반적으로 오물 또는 오염물질이 특히 단단히 고착될 수 있는 표면으로부터 오물 또는 오염물질을 제거하기 위하여 액상 세정용액 또는 용매와 함께 사용된다. 이러한 오물 또는 오염물질로는, 예를 들면, 스토브, 오븐 또는 요리기구 표면상의 식품, 목욕통 및 싱크대내에서 발견되는 비누 거품, 주방 카운터위의 식품 및 음료수 찌꺼기, 벽면 및 가구위의 잉크 또는 크레용 자국 등을 들 수 있다. 이러한 종래의 물질은 전형적으로 소비자들로 하여금 별개의 세정액및 와이퍼 제품을 불편한 수준까지 사용할 것을 요구하였다.
편리한 수준에 도달하기 위하여, 특히 유아용 와이퍼 제품에 있어 미리 습윤시킨 와이퍼 제품이 개발되었다. 이러한 미리 습윤시킨 와이퍼는 일반적으로 분산제내에 유지시키며, 또한 일반적으로 습윤제 용액에 침지시킨다. 이 경우, 때로는 와이퍼 각각의 수분 함량이 일치하지 않으며, 와이퍼와 접촉하게 되는 경우에 차갑게 느껴진다. 또한, 이러한 와이퍼의 주요 목적은 세정하는데 있기 때문에, 이러한 와이퍼는 일반적으로 비교적 불량한 세정후 흡수성을 나타낸다.
엘. 맥케이(L. Mackey) 등이 1994년 11월 9일 출원한 계류중인 미국 특허출원 제 08/336,456 호(이후에는 '456 출원'이라 칭한다) 및 엘. 맥케이 등이 1996년 12월 5일 출원한 계류중인 미국 특허출원 제 08/761,097 호(이후에는 '097 출원'이라 칭한다)에는 회음부 오염물을 제거하는데 특히 유용한 습식 세정용 와이퍼가 개시되고 특허청구되어 있다. 이러한 세정용 와이퍼는 유중수적형 유화액으로 처리된 기재 물질(예: 부직 물질)을 포함한다. 이러한 와이퍼는 특히 회음부 오염물을 제거하는데 사용되는 습식 세정용 와이퍼의 형태에 있어서 종래의 세정제품보다 많은 잇점을 갖는다. 이러한 제품은 사용도중 안락하고 보다 효과적으로 세정하기 위하여 상당한 양의 물을 방출한다. 유화액의 연속 지질이 충분하게 부서져 낮은 전단 접촉(예컨대, 피부를 문지르는 동안)에 의해 쉽게 분쇄되어 이러한 내부 수상을 쉽게 방출시키지만, 지질이 용융되는 승온에서 충분히 강인하여 가공도중 수상의 조기 방출을 피할 수 있다. 이러한 제품의 지질 연속상은 또한 저장중에 충분히 안정하여 내부 수상의 증발을 상당히 억제해 준다. 이러한 제품의 표준 인장강도 및 유출 특성은 본 발명의 고불연속상 역 유화액으로 처리되는 경우에 악영향을 받지 않는다. 이러한 결과로, 이러한 제품을 사용하는 사용자들은 자신의 정상적인 세정 습관을 변화시키지 않고서도 편안하고 효과적이며 축축한 상태로 세정작업을 할 수 있다. 본 출원은 또한 본 발명의 기술이 경질 표면 세정용의 와이퍼를 비롯한 다른 와이퍼에 쉽게 유용하게 사용될 수 있음을 개시하고 있다.
종래의 세정용 와이퍼보다 상당히 개선되었음에도 불구하고, '456 출원'에 상세하게 기술된 기재(또한 '캐리어'라 칭한다)는 일반적으로 사용시 유화액의 전단이 있을시에, 상당량의 유체를 캐리어내에 유지시켜 주는 높은 흡수성 물질이다. 결과적으로, 적어도 특정의 최종-용도(예: 경질 표면 와이퍼)에 있어서, 부분 최적량의 유체만이 표면으로 전달되어 세정되게 된다. 이와 같이, 캐리어에 의해 유지되는 수준에 도달할 때까지 추가량의 유화액으로 기재를 처리할 필요가 있다.
따라서, 특정 환경에서 계류중인 '456 및 '097 출원에 기술된 세정용 와이퍼에 의해 제공되는 잇점을 제공하지만 감소된 수준의 유화액으로 처리할 필요가 있는 세정용 제품을 제공하는 것이 필요하다. 이와 관련하여, 유화액 파열시에 비교적 소량의 유체를 보유하지만 와이핑 공정후에 유체를 흡수하는 캐리어가 매우 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 (i) 초기에 터치시에는 건조하지만 와이핑 공정도중에 유체를 전달할 수 있고, (ii) 제품의 유화액으로부터 방출된 유체를 세정할 물체로 전달하며, (iii) 바람직하게는 액체에 대한 높은 총괄 흡수용량 및 특히 효과적인 오물 및 얼룩 제거능을 갖는 셀룰로즈계 와이퍼 제품을 제공하는데 있다.
발명의 요약
본 발명은 세정시에 유용한 제품에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 습식 세정용 와이퍼에 관한 것이다. 이러한 제품은 아래의 성분을 포함한다:
(a) 본질적으로 연속적인 망상구조를 포함하는 비교적 높은 기본중량을 갖는 하나 이상의 제 1 영역 및 높은 기본중량의 제 1 영역에 의해 둘러싸인 비교적 낮은 기본중량의 다수의 상호 불연속적인 영역으로 이루어진 제 2 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물을 포함하는 캐리어; 및
(b) (1) 약 30℃ 이상의 융점을 갖는 왁스상 지질물질을 포함하는 고화된 지질의 연속상 약 2 내지 약 60%;
(2) 상기 지질상내에 분산된 극성 불연속상 약 39 내지 약 97%; 및
(3) 외부 지질상이 유체 상태로 있을 때에 유화액을 형성할 수 있는 유화제 효과량을 포함하는 캐리어에 적용된 유화액.
셀룰로즈 섬유 구조물의 제 1 및 제 2 영역은 규칙적인 반복 패턴으로 배치된다. 본 발명의 제품은 단단한 표면(예: 마루, 계산대, 싱크대, 목욕통, 화장실 등)을 세정하는데 사용되는 것과 같은 습식 세정용 와이퍼 형태일 경우에 종래의 세정제품 이상의 상당히 많은 잇점을 제공해 준다. 본 발명자들은 중요한 세정 성능은 셀룰로즈 섬유 기재에 의한 실질적인 유체 보유를 회피하는 것이라는 사실을 발견하였다.
본 발명의 제품은 극성 물질, 특히 물 및 수용성 또는 수분산성 활성 물질의 전달을 필요로 하는 많은 용도에 사용될 수 있다. 이러한 제품의 실례로는 개인세정용 와이퍼, 예를 들면 유아용 와이퍼 뿐만 아니라 수용성 또는 분산성 항미생물 제제 또는 약제학적 활성 물질 전달용 와이퍼를 들 수 있다.
이러한 본 발명의 제품은 또한 여러 가지 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 이들 제품에 적용된 고불연속상 역 유화액을 제형화하여 가구, 신발, 자동차 등과 같은 물체에 사용할 경우 세정 및 왁싱(waxing) 잇점을 동시에 제공할 수 있다.
본 발명은 지질 연속상 및 극성 불연속상(internal polar phase)을 포함하는 고불연속상 역 유화액 및 극성 불연속상으로 처리된 캐리어를 포함하는 습식 세정용 와이퍼에 관한 것이다. 이러한 캐리어는 기본중량(basis weight)에 의해 차별화된 다수의 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물의 형태이다. 보다 구체적으로, 이러한 셀룰로즈 섬유 구조물은 본질적으로 높은 기본중량의 연속적인 영역 및 낮은 기본중량의 불연속적인 영역을 갖는다. 와이퍼는 다양한 용도, 예를 들면, 경질 표면 세정용 및 유아용 와이퍼와 같은 개인용 세정용, 및 화장지와 같은 회음부의 오물을 제거하는 용도에 유용하다.
본 명세서가 본 발명을 특정하고 명확하게 특허청구하는 특허청구범위로 귀결되지만, 첨부된 도면과 관련한 하기의 기술내용에 의해 본 발명이 보다 잘 이해될 것이다. 첨부된 도면에서, 유사한 구성요소는 동일한 참조번호로 나타내었다.
도 1 은 불연속적인 영역을 갖는 본 발명에 유용한 셀룰로즈 섬유 구조물의 상부 평면 현미경 사진(10X 배율)이고;
도 2 는 도 1 에 도시된 셀룰로즈 섬유 구조물의 상부 평면 현미경 사진(대략 25X 배율)이고;
도 3 은 처리된 페이퍼 웹과 같은 캐리어에 본 발명의 고불연속상 역 유화액을 적용하기 위한 분무 시스템을 예시한 개략도이며;
도 4 는 처리된 페이퍼 웹과 같은 캐리어에 그래뷰어 코팅에 의해 본 발명의 고불연속상 역 유화액을 적용하기 위한 시스템을 예시한 개략도이다.
Ⅰ. 정의
본 발명에서 사용된 '포함하는(comprising)'이란 용어는 여러 가지 구성요소, 성분 또는 단계들이 본 발명을 실시하는데 함께 사용될 수 있음을 의미한다. 따라서, '포함하는'이란 용어는 '본질적으로 구성된(consisting essentially of)' 및 '구성된(consisting of)'이란 보다 제한적인 용어를 포함한다.
본 발명에서 사용된 '세제', '세척용 계면활성제(detersive surfactant)' 및 '세제용 계면활성제(detergent surfactant)'란 용어는 상호 교환적으로 사용되며, 물의 표면장력을 감소시키는 특정의 물질, 구체적으로는 오일-물 계면에 집중되어 유화 작용을 하고 따라서 오염물의 제거를 도와주는 작용을 하는 계면활성제를 지칭한다.
본 발명에서 사용된 '친수성'이란 용어는 표면이 그 위에 놓인 수성 유체에 의해 습윤될 수 있음을 지칭하는데 사용된다. 친수성 및 습윤성은 전형적으로 포함된 유체 및 고체 표면의 접촉각 및 표면장력으로 정의된다. 이러한 용어는 본원에서 참고로 인용된 문헌 [American Chemical Society publication, 'Contact Angle, Wettability and Adhesion', edited by Robert F. Gould(Copyright 1964)]에 상세히 논의되어 있다. 상기 문헌에는 정상적으로 공존하는 상태에서 유체와 표면 사이의 접촉각이 90°미만이거나 유체가 자발적으로 표면을 가로질러 확산하는 경향이 있는 경우에 표면이 유체(즉, 친수성)에 의해 습윤된다고 기술되어 있다. 역으로, 접촉각이 90°이상이고 유체가 표면을 가로질러 자발적으로 확산되지않는 경우에는 표면이 '소수성'이 되는 것으로 간주할 수 있다.
본 발명에서 사용된 '극성'이란 용어는 쌍극 모멘트를 갖는 분자, 즉, 전하가 합치되는 비극성 분자와는 반대로 양전하 및 음전하가 연속적으로 분리되어 있는 분자를 의미한다. '극성 유체'는 하나 이상의 극성 성분을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 '친극성(polarphilic)'이란 용어는 그 위에 놓인 극성 유체에 의해 습윤될 수 있는 표면을 지칭하는 것으로 사용된다. 친극성 및 습윤성은 포함된 유체 및 고체 표면의 접촉각 및 표면장력으로 정의된다. 상기 문헌에는 정상적으로 공존하는 상태에서 극성 유체와 표면 사이의 접촉각이 90°미만이거나 극성 유체가 자발적으로 표면을 가로질러 확산하는 경향이 있는 경우에 표면이 극성 유체(즉, 친극성)에 의해 습윤된다고 기술되어 있다. 역으로, 접촉각이 90°이상이고 유체가 표면을 가로질러 자발적으로 확산되지 않는 경우에는 표면이 '소극성(polarphobic)'이 되는 것으로 간주할 수 있다. 물은 일반적으로 본 발명에서 사용되는 바람직한 극성 물질이기 때문에, 본 발명에서 논의되는 바람직한 실시태양은 기재의 '친수성' 및 '소수성'을 지칭한다. 그러나, 이러한 용어로만 국한되어 사용되는 것은 아니며, '친극성' 및 '소극성' 기재도 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용되는 모든 백분율, 비 및 비율은 별도의 언급이 없는 한 중량을 기준으로 한다.
Ⅱ. 제품
A. 셀룰로즈 섬유 구조물
소비자의 욕구를 충족시키기 위하여, 본 발명에 유용한 셀룰로즈 섬유 구조물은 몇가지 경쟁적인 관심이 균형을 이루어야 한다. 예를 들면, 셀룰로즈 섬유 구조물은 유화액으로부터 방출된 유체를 충분한 수준으로 전달하여 적절한 세정 성능을 제공해야만 한다. 이와 관련하여, 셀룰로즈 섬유 구조물은 유체에 대해 높은 투과도를 나타내야만 한다. 또한, 셀룰로즈 섬유 구조물은 통상적인 사용도중 또는 비교적 적은 장력이 가해진 경우에 셀룰로즈 섬유 구조물이 찢어지거나 파손되는 것을 방지하기에 충분한 인장강도를 가져야 한다. 셀룰로즈 섬유 구조물은 또한 흡수성이어서 세정 공정의 마지막에 액체가 셀룰로즈 섬유 구조물에 의해 신속히 흡수되고 완전히 유지될 수 있어야 한다. 셀룰로즈 섬유 구조물은 또한 충분한 연성을 나타내어야만 하고, 따라서 사용도중 촉감이 좋고 거칠지 않아야만 한다. 셀룰로즈 섬유 구조물은 높은 불투명도를 나타내어 사용자에게 속이 들여다 보이거나 낮은 품질이라는 인식을 주지 않아야만 한다. 이러한 경쟁적인 관심의 배경에 대하여, 셀룰로즈 섬유 구조물은 경제적이어서 그들을 유리하게 제조하여 판매할 수 있고 또한 소비자에게 아직도 여유가 있어야 한다.
투과성은 섬유 망상구조물의 틈새 영역을 통하여 유체가 흐르는 셀룰로즈 섬유 구조물의 성질이다. 투과성은 구조물의 기본중량 및 밀도에 반비례한다. 따라서, 기본중량이 비교적 큰 셀룰로즈 섬유 구조물은 소정의 유체에 대해 보다 낮은 투과도를 가질 것이다.
인장강도는 사용도중 셀룰로즈 섬유 구조물이 그의 물리적 일체성을 유지하는 능력이다. 인장강도는 셀룰로즈 섬유 구조물의 장력하에서의 가장 약한 링크에의해 조절된다. 셀룰로즈 섬유 구조물은 장력을 받은 셀룰로즈 섬유 구조물내의 특정 영역에서의 인장강도보다 크지 않은 인장강도를 나타낼 것이기 때문에 상기와 같은 가장 약한 영역을 통하여 파열되거나 찢어질 것이다.
셀룰로즈 구조물의 인장강도는 셀룰로즈 섬유 구조물의 기본중량을 증가시킴으로써 향상시킬 수 있다. 그러나, 기본중량을 증가시키면 제조시에 보다 많은 양의 셀룰로즈 섬유가 사용되어 소비자에게 보다 많은 비용을 부담시키게 될 것이며 원재료에 대한 원료를 더 많이 사용하게 된다. 또한, 기본중량이 증가되면 구조물의 투과도에 상응하는 셀룰로즈 섬유 구조물을 통과하는 유체의 흐름이 상당히 감소하게 된다.
흡수도는 접촉되는 유체를 유인하여 보유하는 셀룰로즈 섬유 구조물의 성질이다. 보유된 유체의 절대량 및 셀룰로즈 섬유 구조물이 접촉 유체를 흡수하는 속도는 셀룰로즈 섬유 구조물의 목적하는 최종 용도에 관계한다는 사실을 알아야 한다. 흡수도는 셀룰로즈 섬유 구조물의 밀도에 의해 영향을 받는다. 셀룰로즈 섬유 구조물이 너무 조밀한 경우, 섬유들 사이의 틈새가 너무 작을 수 있으며, 흡수속도는 의도하는 용도에 충분할 만큼 크지 않을 수 있다. 틈새가 너무 큰 경우에는, 접촉 유체의 모세관 흡인력이 최소화되며, 표면장력의 제한으로 인하여 셀룰로즈 섬유 구조물에 의해 유체가 유지되지 못할 것이다.
상기 언급된 다양한 성질들 사이의 한가지 절충은 특정 기본중량을 갖는 본질적으로 연속적인 망상구조내에 서로 불연속적인 제로(0) 기본중량 세공(aperture)을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물을 제공하는 것이다. 불연속적인 세공은 본질적으로 연속적인 망상구조보다 낮은 기본중량을 가져 셀룰로즈 섬유 구조물의 평면에 수직 방향으로 휘어지게 되므로, 셀룰로즈 섬유 구조물의 가요성을 증가시켜 주는 영역을 나타낸다. 세공은 목적하는 기본중량을 갖고 셀룰로즈 섬유 구조물의 인장강도를 조절하는 연속 망상구조물에 의해 한정된다.
이러한 천공가공된 셀룰로즈 섬유 구조물은 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들어, 그레이너(Greiner) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,034,180 호에는 좌우 양측으로 엇갈려진 세공 및 정렬된 세공을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물이 개시되어 있다. 더욱이, 다양한 형태의 세공을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물이 종래 기술에 개시되어 있다. 예를 들어, 상기 그레이너 등의 특허에는 정방형 세공, 다이아몬드형 세공, 원형 세공 및 교차형 세공이 개시되어 있다.
그러나, 천공가공된 셀룰로즈 섬유 구조물은 몇가지 결점을 가지고 있다. 세공은 셀룰로즈 섬유 구조물내의 투명도를 나타내며, 이는 소비자들로 하여금 구조물이 목적하는 것보다 좋지 못한 품질 또는 강도를 가졌다는 느낌을 줄 수 있다. 세공은 일반적으로 상기 언급된 티슈 및 타월 제품에서 전형적으로 나타나는 제한된 표면장력으로 인하여 유화액에 의해 방출된 유체를 보유하기에는 너무 크다. 또한, 충분한 인장강도를 얻기 위해서는 세공 주변의 망상구조의 기본중량을 증가시켜야 한다.
본 발명의 셀룰로즈 구조물 태양과 관련하여, 본 발명의 목적은 천연 공급원의 다른 성질들을 지나치게 희생시키거나 비경제적이거나 부적절하게 사용할 필요없이 높은 투과도를 갖는 처리된 섬유 구조물을 제공하는데 있다. 구체적으로는,본 발명의 목적은 성형장치내에서 섬유의 액체 캐리어의 배수에 대한 비교적 높고 비교적 낮은 흐름저항을 갖고, 이러한 흐름저항에 비례하여 서로에 대해 섬유가 낮은 기본중량 영역내에 유리하게 배열되는, 페이퍼와 같은 유화액 처리된 셀룰로즈 섬유 구조물을 제공하는데 있다. 본 발명에서 캐리어로서 유용한 섬유 구조물 뿐만 아니라 이러한 구조물을 제조하는 방법 및 장치가 본원에서 참고로 인용된, 1993년 9월 14일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,245,025 호; 1996년 4월 2일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,503,715 호; 및 1996년 7월 9일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,534,326 호에 상세하게 기술되어 있다.
'326 특허에서 논의된 바와 같이, 장치내에 존재하는 흐름에 대해 비교적 높고 비교적 낮은 저항을 갖는 영역을 가짐으로써, 셀룰로즈 섬유의 배향성 및 증착 패턴을 크게 조절할 수 있으며, 필요한 유체 투과도를 제공하는 셀룰로즈 섬유 구조물을 얻을 수 있다. 일반적으로, 액체 투과성의 섬유 보유 성형요소의 특정 영역의 흐름저항과 이러한 상기 성형요소에 상응하는 생성되는 셀룰로즈 섬유 구조물의 영역의 기본중량은 역비례 관계에 있다. 따라서, 흐름저항이 비교적 낮은 영역은 셀룰로즈 섬유 구조물내에서 기본중량이 비교적 높은 상응하는 영역을 생성할 것이며, 반대로 섬유는 성형요소상에 유지된다.
보다 구체적으로, 흐름저항이 비교적 낮은 영역은 연속적이어서 연속적인 높은 기본중량을 갖는 섬유의 망상구조물이 생성되어야만 하고, 그의 인장강도는 희생되지 않는다. 흐름저항이 비교적 높은(셀룰로즈 섬유 구조물내에 비교적 낮은 기본중량을 갖는 영역을 생성시키고 섬유를 배향시키는) 영역은 바람직하게는 불연속적이지만 연속적일 수도 있다. 이러한 영역은 구조물에 투과도를 제공하며, 따라서 유화액으로부터 방출된 유체가 와이퍼로 이동하여 표면을 세정하게 된다.
추가적으로, 섬유 길이와 관련된 돌기의 크기 및 이격도가 고려되어야 한다. 돌기가 너무 근접되게 이격되어 있는 경우, 셀룰로즈 섬유가 돌기를 가교시켜 성형요소의 전면상에 증착되지 않을 수 있다.
셀룰로즈 섬유 구조물을 위한 성형요소는 상이한 흐름저항을 가짐으로써 서로 구별되는 다수의 영역을 갖는 성형 벨트이다. 액체 캐리어는 상기 영역들에 의해 나타나는 흐름저항에 따라 성형 벨트의 영역을 통하여 배출된다. 예를 들어, 성형 벨트내에 돌기 또는 양각부와 같은 불투과성 영역이 있는 경우, 이러한 영역을 통해 액체 캐리어는 전혀 배수되지 않을 수 있으며, 따라서 섬유가 거의 또는 모두 이러한 영역에 증착되지 않을 것이다.
따라서, 높은 흐름저항을 갖는 영역과 낮은 흐름저항을 갖는 영역 사이의 흐름저항의 비는 액체 캐리어내에 포함된 셀룰로즈 섬유가 증착되는 패턴을 결정하는데 있어 중요하다. 일반적으로, 비교적 더 적은 흐름저항을 갖는 성형 벨트의 대역에 더 많은 섬유가 증착될 것이며, 그 이유는 이러한 영역을 통하여 보다 많은 양의 액체 캐리어가 배수될 수 있기 때문이다. 그러나, 성형 벨트상의 특정 영역의 흐름저항이 일정하지 않고 시간의 함수로서 변할 것이라는 사실을 알아야 한다.
높은 흐름저항을 갖는 불연속적인 영역과 낮은 흐름저항을 갖는 연속 영역 사이의 흐름저항의 비를 적절히 선택함으로써, 특히 바람직한 섬유 배향성을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물을 제조할 수 있다. 특히, 불연속적인 영역은 본질적으로 연속적인 영역보다 비교적 더 낮은 기본중량을 갖는 셀룰로즈 섬유를 함유할 수 있다.
도 1 및 도 2 에 예시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 캐리어로서 유용한 셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 2개의 영역, 즉 높은 기본중량의 제 1 영역(2) 및 낮은 기본중량의 불연속적인 제 2 영역(3)을 갖는다. 도 1 및 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 구조물내에 중간 기본중량의 제 3 영역(4)이 또한 존재할 수도 있다. 다른 실시태양에서, 셀룰로즈 섬유 구조물은 단지 높은 기본중량 영역(2) 및 낮은 기본중량 영역(3)만을 가질 것이다. 각각의 영역(2 및 3)( 및 존재하는 경우에는, 중간 기본중량 영역(4))은 선형 요소에 의해 근접된 셀룰로즈 섬유들로 구성된다. 이러한 섬유는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 구성요소이며, 다른 2개의 비교적 매우 작은 치수(서로 수직이며, 섬유의 종축에 대해 모두 방사상으로 수직이다)에 비해 (섬유의 종축을 따라) 하나의 매우 큰 치수를 가짐으로써 선형이 근접되어 있다. 섬유를 현미경 검사하여 보면 섬유의 기초적인 치수에 비해 더 작은 2개의 다른 치수가 나타날 수 있지만, 이러한 다른 2개의 작은 치수가 섬유의 전체 축길이에 걸쳐 실질적으로 동등하거나 일정할 필요는 없다. 단지, 섬유가 그의 축 주변에서 휠 수 있고, 다른 섬유에 결합될 수 있으며, 액체 캐리어 의해 분배될 수 있다는 사실만이 중요하다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 포함하는 섬유는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르와 같은 합성섬유일 수 있으며, 바람직하게는 긴 면섬유, 레이욘 또는 버개스(bagasse)와 같은 셀룰로즈 섬유, 보다 바람직하게는 연질 목재 펄프(나자식물 또는 침엽수) 또는 경질 목재 펄프(피자 식물 또는 활엽수)와 같은 목재 펄프이다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 셀룰로즈 섬유 구조물은 셀룰로즈 섬유 구조물이 약 50중량% 이상 또는 약 50부피% 이상의 셀룰로즈 섬유를 포함할 경우에 '셀룰로즈성(cellulosic)'이라 간주하며, 이때 셀룰로즈 섬유는 상기 나열된 섬유들로 국한되는 것은 아니다. 약 2.0 내지 약 4.5㎜의 길이 및 약 25 내지 약 50㎛의 직경을 갖는 연질 목재 섬유 및 약 1㎜ 미만의 길이 및 약 12 내지 약 25㎛의 직경을 갖는 경질 목재 섬유를 포함하는 목재 펄프 섬유의 셀룰로즈성 혼합물은 본원에 기술된 셀룰로즈 섬유 구조물에 잘 맞는 것으로 밝혀졌다.
셀룰로즈 섬유 구조물에 대한 목재 펄프 섬유가 선택되면, 아황산염, 황산염 및 소다 공정과 같은 화학공정; 및 스톤 그라운드우드(stone groundwood)와 같은 기계 공정을 비롯한 특정의 펄프 제조공정(pulping process)에 의해 섬유를 제조할 수 있다. 다른 방법으로는, 화학 공정과 기계 공정을 조합하여 섬유를 제조할 수 있거나 재순환시킬 수 있다. 사용된 섬유의 유형, 조합 및 가공 공정은 본 발명에서 중요하지 않다.
본 발명에 유용한 셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 본질적으로 평평할 필요는 없지만 거시적으로는 2차원 평면이다. 셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 제 3 치수의 약간의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 제 3 치수는 2개의 제 1 치수의 비교적 큰 측정값을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 제조하기 위한 실질적인 2개의 제 1 치수 또는 능력에 비해 매우 작다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 단일 적층체를 포함할 수 있다. 다르게는, 2개의 단일 적층체(이들중 하나 또는 둘 모두가 본 발명에 따라 제조된 것이다)가 마주보도록 결합되어 일체형 적층체를 형성할 수 있는 것으로 인식된다. 본 발명에 따른 셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 시이트에 섬유를 첨가하거나 제거하지 않는 한 변하지 않는 건조전의 두께를 갖는 단일 시이트로서 성형요소를 취하는 경우 '단일 적층체(single lamina)로 간주한다. 목적하는 바에 따라, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 후에 엠보싱하거나 엠보싱하지 않을 수 있다.
셀룰로즈 섬유 구조물 이외에도, 캐리어도 또한 제품 밖으로 또는 제품내로의 유체 흐름을 더 도와주는 하나 이상의 소수성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 캐리어가 개시내용이 본원에 참고로 인용된 디 카벨(D. Cabell) 등의 1996년 12월 5일자로 출원된 계류중인 미국 특허출원 제 08/761,733 호(1996년 12월 5일 출원)에 기술되어 있다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 서로의 영역을 구별하는 강도 특성(intensive property)에 의해 정의될 수 있다. 예를 들면, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 기본중량은 서로의 영역을 구별하는 하나의 강도 특성이다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 특성은 그것이 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 평면내에 있는 값의 집합에 의존하는 값을 갖지 않는 한 '집약적인(intensive)' 특성으로 간주한다. 2개의 치수 집약적인 특성의 실례로는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 밀도, 돌출된 모세관 크기, 기본중량, 온도, 압출 모듈러스, 인장 모듈러스, 섬유 배향성 등을 들 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 보조장치 또는 구성요소의 다양한 값들의 집합에 의존하는 특성들은 모든 3개의 치수에 있어'광범위한(extensive)' 특성으로 간주한다. 광범위한 특성들의 실례로는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 중량, 질량, 부피 및 몰수를 들 수 있다. 본원에 기술된 셀룰로즈 섬유 구조물(1)에 가장 중요한 집약적인 특성은 기본중량이다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)은 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 '영역(region)'으로서 지칭되는 2개의 확인가능한 면적 사이를 분할하는 2개 이상의 독특한 기본중량을 갖는다. 본원에 사용된 '기본중량'이란 용어는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 평면내에서 취한 단위 면적의 중력단위로 측정한 중량(gf)이다. 기본중량을 측정하는 단위 면적의 크기 및 형태는 다른 기본중량을 갖는 영역(2 및 3)의 상대적 및 절대적 크기 및 형태에 의존한다.
본 기술분야의 전문가들은 소정의 영역(2 또는 3)내에서 이러한 소정의 영역(2 또는 3)이 하나의 기본중량을 갖는 것으로 간주될 경우에 통상의 예견되는 기본중량이 변경되고 변형될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 미시적 관점에서 섬유들 사이의 틈새의 기본중량을 측정하는 경우, 실제로 셀룰로즈 섬유 구조물(1)내의 세공을 측정하지 않는 한 영역(2 또는 3)의 기본중량이 제로(0) 이상인 경우에도 제로(0)의 가시 기본중량을 나타낼 것이다. 이러한 변경 및 변형은 제조공정에서 통상적이고 예견되는 결과이다.
정확한 경계가 다른 기본중량을 갖는 영역(2 또는 3)을 분할하거나 서로 다른 기본중량을 갖는 인접 영역(2 또는 3) 사이의 예리한 경계가 모두 나타날 필요는 없다. 단지 단위면적에 대한 섬유의 분포도가 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 다른부분에서 서로 다르고 이러한 다른 분포가 규칙적인 반복 패턴으로 나타난다는 사실만이 중요할 뿐이다. 이러한 규칙적인 반복 패턴은 셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 제조하는데 사용된 액체 투과성의 섬유 보유 성형요소의 분포상태에 있어서의 규칙적인 반복 패턴에 상응한다.
불투명도 관점에서 셀룰로즈 섬유 구조물(1) 전체에 걸쳐 균일한 기본중량을 갖는 것이 바람직하기는 하지만, 이러한 균일한 기본중량 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 다른 특성들을 최적화시키는 것은 아니다. 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 다른 영역(2 및 3)의 다른 기본중량은 각각의 영역(2 및 3)내에 다른 특성을 제공해준다.
예를 들면, 높은 기본중량 영역(2)은 인장하중 운반능 및 바람직한 흡수속도를 제공하며, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)에 불투명성을 제공해 준다. 낮은 기본중량 영역(3)은 구조물의 투과도를 제공하여 구조물로부터의 유체의 방출을 촉진시키고, 높은 기본중량 영역(2)이 포화되었을 경우 흡수된 유체를 저장하고 섬유를 절약시켜 준다.
바람직하게는, 규칙적인 반복 패턴을 바둑판 무늬로 만들어 인접한 영역(2 및 3)이 협력하여 유리하게 병치된다. '규칙화'함으로써, 집약적으로 정의된 영역(2 및 3)이 예측가능하게 되고, 공지되고 예정된 특징을 갖는 장치를 제조공정에 사용한 결과로서 나타날 수 있을 것으로 생각된다. 본원에서 사용된 '반복적(repeating)'이란 용어는 패턴이 셀룰로즈 섬유 구조물(1)내에 한번 이상 형성되어 있음을 말한다.
물론, 제조된 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 매우 크고 영역(2 및 3)이 제조도중의 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 크기, 즉, 여러 가지 순서의 크기로 변하는 크기에 비해 매우 작은 경우, 영역(2 및 3)들 사이의 정확한 분산도 및 패턴의 절대적 예측이 매우 어렵거나 상당히 불가능할 수 있으며 또한 아직도 패턴이 규칙적인 것으로 생각된다. 그러나, 단지 이러한 집약적으로 정의된 영역(2 및 3)들이 실질적으로 목적하는 만큼만 패턴내에 분산되어 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 그의 의도된 목적에 적합하게 해주는 성능 특성을 얻는 것만이 중요하다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 집약적으로 구별된 영역(2 및 3)은 '불연속적'일 수 있으므로 동일한 기본중량을 갖는 인접 영역(2 또는 3)이 연속적이지 않을 수 있다. 달리, 영역(2 또는 3)은 연속적일 수 있다.
본 기술분야의 전문가들은 인접 영역(2 또는 3)의 기본중량의 중간 정도의 기본중량을 갖는 작은 전이영역이 존재할 수 있으며, 이러한 전이영역 자체는 인접 영역(2 또는 3)의 기본중량 및 다른 기본중량을 포함하는 것으로 간주될 만큼 면적내에 충분하지 않을 수 있다. 이러한 전이영역은 본 발명에 따른 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 제조시에 알려진 고유의 정상적인 제조 변수의 범위내에 속한다.
셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 크기 및 패턴은 약 3개 내지 약 78개의 불연속적인 영역(3)/㎠(20 내지 500개의 불연속적인 영역(3)/in2), 바람직하게는 약 16개 내지 약 47개의 불연속적인 영역(3)/㎠(100 내지 300개의 불연속적인 영역(3)/in2)으로 다양할 수 있다.
본 기술분야의 전문가들은 패턴이 더 미세하게 되면(㎠당 더 많은 수의 불연속적인 영역(3)을 가지게 되면), 더 작은 크기의 경질 목재 섬유가 더 많은 양으로 사용될 수 있고 더 큰 크기의 연질 목재 섬유의 사용량이 상응하게 감소될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다. 더 큰 크기의 섬유가 너무 많이 사용된 경우, 이러한 섬유는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 제조하는 성형장치의 형태에 순응할 수 없을 것이다. 섬유가 적절히 순응하지 않는 경우, 이러한 섬유는 장치의 다양한 형태의 영역을 결합시켜 패턴화되지 않은 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 생성될 수 있다. 약 100%의 경질목재 섬유, 특히는 브라질산 유칼립투스 섬유를 포함하는 셀룰로즈 섬유 구조물은 약 31개의 불연속적인 영역(3)/㎠(200개의 불연속적인 영역(3)/in2)을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)에 잘 맞는 것으로 밝혀졌다.
화장지, 페이퍼 타월, 와이퍼 또는 위생 티슈와 같은 소비자 제품으로서 도 1 에 예시된 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 사용되는 경우, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 높은 기본중량 영역(2)은 바람직하게는 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 평면내에서 2개의 직교 방향으로 본질적으로 연속적이다. 이러한 직교 방향이 가공된 제품의 가장자리부에 평행하고 수직이거나 제품의 제조방향에 평행하고 수직일 필요는 없지만 2개의 직교 방향으로 셀룰로즈 섬유 구조물에 인장강도를 부여함으로서 특정의 인가 하중이 이러한 인장 하중으로 인한 조기의 실패없이도 보다 쉽게 적응할 수 있다. 바람직하게는, 연속 방향이 본 발명에 따른 가공 제품의 예견되는 인장 하중의 방향에 평행하다.
높은 기본중량 영역(2)은 본질적으로 연속적이어서 본원에 기술된 실시태양의 경우에 본질적으로 연속적인 망상구조를 형성하며 실질적으로 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 전체에 걸쳐 연장한다. 반대로, 낮은 기본중량 영역(3)은 불연속적이며, 서로 단리되어 높은 기본중량 영역(2)에 의해 분리된다.
본질적으로 연속적인 망상구조의 실례는 도 1 의 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 높은 기본중량 영역(2)이다. 본질적으로 연속적인 망상구조물내의 단속(interruption)은 그러한 단속이 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 그러한 단속부의 물질 특성에 악영향을 미치지 않는 한 용인될 수 있지만 그렇다고 바람직한 것은 아니다.
역으로, 낮은 기본중량 영역(3)은 높은 기본중량의 본질적으로 연속적인 망상구조 전체에 걸쳐 불연속적으로 분산될 수 있다. 낮은 기본중량 영역(3)은 주변의 본질적으로 연속적인 망상구조물의 높은 기본중량 영역(2)에 의해 둘러 싸인 아일랜드(island)로 생각할 수 있다. 낮은 기본중량의 불연속적인 영역(3)은 또한 규칙적인 반복 패턴을 형성한다.
낮은 기본중량의 불연속적인 영역(3)은 상기 언급된 2개의 직교 방향중의 하나 또는 둘 모두의 방향으로 비틀리거나 정렬될 수 있다. 바람직하게는, 상기 언급된 바와 같이, 작은 전이영역을 수용할 수는 있지만, 높은 기본중량의 본질적으로 연속적인 망상구조(2)는 낮은 기본중량의 불연속적인 영역(3) 주변의 패턴화된 망상구조를 형성한다.
높은 기본중량 영역(2)와 낮은 기본중량 영역(3) 사이의 (동일한 셀룰로즈섬유 구조물(1)내에서의) 기본중량에 있어서 25% 이상의 차이는 본 발명에 중요한 것으로 생각된다. 각각의 영역(2 및 3)에서의 기본중량의 정량적 측정이 요구되고, 따라서 이러한 영역(2 및 3)들 사이의 기본중량에 있어서의 차이를 정량적 측정이 요구되는 경우에는, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)의 영역(2 및 3)의 기본중량을 정량적으로 측정하는데 적합한 방법을 나타낼 목적으로 본원에서 참고로 인용한, 1994년 1월 11일자로 판(Phan) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,277,761 호에 개시되어 있는 소프트 X-선의 영상분석과 같은 정량법을 사용할 수 있다.
소정의 낮은 또는 중간 기본중량 영역(3 또는 4)의 면적은 이러한 영역(3 또는 4)의 사진을 일정 두께 및 일정 밀도를 갖는 투명 시이트로 덮어서 정량적으로 측정할 수 있다. 영역(3 또는 4)의 가장자리는 사진의 색상과 대비되는 색상으로 칠한다. 윤곽을 따라 가능한 한 정밀하게 외곽선을 절단한 다음 칭량한다. 칭량된 중량을 단위면적 또는 다른 알려진 면적을 갖는 유사한 시이트의 중량과 비교한다. 이러한 시이트들의 중량비는 상기 2가지 면적의 비에 정비례한다.
낮은 기본중량 영역(3)내에서의 중간 기본중량 영역(4)의 % 표면적과 같은 상기 2개 영역의 상대적인 표면적을 알고자 하는 경우, 낮은 기본중량 영역(3) 시이트를 칭량할 수 있다. 시이트로부터 중간 기본중량 영역(4)의 가장자리의 윤곽을 절단한 다음, 이러한 시이트를 칭량한다. 이러한 중량의 비가 면적의 비이다.
일반적으로, 본 발명을 위하여, 특정의 중간 기본중량 영역(4)이 이러한 특정의 중간 기본중량 영역(4)을 포함한 낮은 기본중량 영역(3)의 전체 표면적의 약 5% 미만으로 존재하는 경우 또는 중간 기본중량 영역(4)의 기본중량이 낮은 기본중량 영역(3)의 기본중량의 약 15% 이내인 경우, 셀룰로즈 섬유 구조물(1)이 단지 2개의 영역(2 및 3)만을 갖는 것으로 간주한다.
2개의 영역(2 및 3)을 갖는 섬유는 서로 다른 방향으로 정렬되는 것이 유리하다. 예를 들어, 도 1 에 예시되어 있는 바와 같은 (미국 특허 제 5,534,326 호의 도 5 내지 7 에 도시되어 있는 바와 같은) 성형 벨트의 인접 돌기들 사이의 고리들의 본질적으로 연속적인 망상구조물에 상응하는, 본질적으로 높은 기본중량의 연속적인 영역(2)을 포함하는 섬유는 일반적으로는 주로 단일 방향으로 정렬될 수 있다.
이러한 배열은 일반적으로는 실질적으로 평행한 섬유를 제공하고, 비교적 높은 결합도를 갖는다. 비교적 높은 결합도로 인하여 높은 기본중량 영역(2)내에 비교적 높은 인장강도가 생성된다. 비교적 높은 기본중량 영역(2)에서의 이러한 높은 인장강도가 일반적으로 유리한데, 그 이유는 높은 기본중량 영역(2)이 셀룰로즈 섬유 구조물(1)을 통하여 인가된 인장강도 하중을 운반하고 전달하기 때문이다.
본 발명에 유용한 섬유 구조물과 관련하여, 셀룰로즈 섬유 구조물의 다수의 낮은 기본중량 영역의 전체 표면적(즉, 낮은 기본중량 영역을 구성하는 표면적)이 셀룰로즈 섬유 구조물의 전체 표면적의 약 10% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 다수의 낮은 기본중량 영역의 전체 표면적이 셀룰로즈 섬유 구조물의 전체 표면적의 약 15% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 20% 이상이다. 또한 바람직하게는, 높은 기본중량의 연속 영역이 낮은 기본중량의 불연속적인 영역의 기본중량의 약 30% 이상, 보다 바람직하게는 약 40% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 50%이상의 기본중량을 가질 것이다. 또한, 상대적인 기본중량은 1996년 7월 9일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,534,326 호 및 1994년 1월 11일자로 판 등에게 허여된 미국 특허 제 5,277,761 호에 설명되어 있는 바에 따라 측정할 수 있다.
섬유 이외에도, 셀룰로즈 섬유 구조물을 제조하는데 사용된 제지 원료는 본 기술분야에 알려져 있는 바와 같이 거기에 첨가된 다른 성분 또는 물질을 함유할 수 있다. 바람직한 유형의 첨가제는 계획된 티슈 시이트의 특정 최종 용도에 좌우될 것이다. 예를 들면, 화장지, 페이퍼 타월, 화장용 티슈, 유아용 와이퍼 및 기타 이와 유사한 제품과 같은 제품에 있어서, 바람직한 속성은 습윤강도이다. 따라서, 때로는 본 기술분야에 '습윤강도' 수지로서 알려져 있는 화학물질을 제지 원료에 첨가하는 것이 바람직하다.
제지 기술에 사용된 습윤강도 수지의 유형에 대한 일반 논문은 1965년 뉴욕 소재의 테크니컬 어소시에이션 오브 더 펄프 앤드 페이퍼 인더스트리(Technical Association of the Pulp and Paper Industry)사에서 발행한 TAPPI 전공 논문 시리즈 29호['Wet Strength in Paper and Paperboard']에서 발견할 수 있다. 가장 유용한 습윤강도 수지는 일반적으로 양이온 특성을 가질 수 있다. 영구적인 습윤강도 생성을 위하여, 특정 효용이 있는 것으로 밝혀진 양이온성 습윤강도 수지는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다. 적합한 유형의 이러한 수지가 본원에서 참고로 인용된, 1972년 10월 24일 허여된 미국 특허 제 3,700,623 호(Keim) 및 1973년 11월 13일 허여된 미국 특허 제 3,772,076 호(Keim)에 기술되어 있다. 한가지의 시판되고 있는 유용한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 미국 델라웨어주 윌밍톤시에 소재한 헤라큘레스 인코포레이티드(Hercules, Inc.)사에서 키멘(Kymene)R557H 이란 상품명으로 시판하고 있는 수지이다.
폴리아크릴아미드 수지도 또한 습윤강도 수지로서의 효용이 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 수지가 본원에서 참고로 인용된, 1971년 1월 19일 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호(Coscia et al) 및 1971년 1월 19일 허여된 미국 특허 제 3,556,933 호(Williams et al)에 기술되어 있다. 한가지의 시판되고 있는 유용한 폴리아크릴아미드 수지는 미국 코넥티컷주 스탬포드시에 소재한 아메리칸 시아나미드 캄파니(American Cyanamide Co.)에서 파레즈(Parez)R631 NC 란 상품명으로 시판하고 있는 수지이다.
습윤강도 수지로서의 효용을 나타내는 또 다른 수용성 양이온 수지는 포름알데히드 수지 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이러한 다기능성 수지의 보다 통상적인 기능성 그룹은 질소에 결합된 아미노 그룹 메틸올 그룹과 같은 그룹을 함유하는 질소이다. 폴리에틸렌이민 유형의 수지도 또한 본 발명에서 효용을 발견할 수 있다. 이외에도, 칼다스(Caldas) 10(Japan Carlit사에서 제조), 코본드(CoBond) 1000(National Starch and Chemical Company사에서 제조) 및 파레즈(Parez)R750(American Cyanamide Co.사에서 제조)와 같은 임시적인 습윤강도 수지를 본 발명에 사용할 수도 있다. 펄프 원료에 상기 논의된 바와 같은 습윤강도 수지 및 임시적인 습윤강도 수지와 같은 화학적 화합물을 첨가하는 것은 임의적인 것으로 본 발명을 실시하는데 필수적인 것은 아니다.
습윤강도 첨가제 이외에도, 또한 본 기술분야에 알려진 특정의 건조강도 첨가제 및 린트 조절용 첨가제를 제지용 섬유에 포함시키는 것이 바람직할 수도 있다. 이와 관련하여, 전분 결합제가 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 전분 결합제는 섬유 구조물의 린트화(linting)를 감소시키는 이외에도, 또한 저농도의 전분을 첨가하면 고농도의 전분을 첨가할 때 발생될 수 있는 강성(딱딱함)을 부여하지 않고서도 적당히 개선된 건조 인장강도를 부여한다. 전형적으로, 전분 결합제는 페이퍼 기재의 약 0.01 내지 약 2중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1중량%의 수준으로 유지되는 그러한 양으로 포함된다.
일반적으로는, 이러한 섬유 구조물에 적합한 전분 결합제는 수용성 및 친수성을 특징으로 한다. 적합한 전분 결합제의 범주를 제한하려는 의도는 아니지만, 대표적인 전분 물질은 옥수수 전분 및 감자 전분이며, 그중에서 공업적으로 아미오카(amioca) 전분으로 알려져 있는 왁스상 옥수수 전분이 특히 바람직하다. 아미오카 전분은 그것이 전부 아밀로펙틴으로 이루어져 있는 반면 통상의 옥수수 전분은 아밀로펙틴 및 아밀로즈를 모두 함유한다는 점에서 아미오카 전분은 통상의 옥수수 전분과 다르다. 아미오카 전분의 다양하고 독특한 특성이 문헌 ['Amioca - The Starch From Waxy Corn', H. H. Schopmeyer, Food Industries, December 1945, pp. 106-108(Vol. pp. 1476-1478)]에 더 상세하게 기술되어 있다.
전분 결합제는 과립 또는 분산된 형태일 수 있지만, 과립 형태가 특히 바람직하다. 바람직하게는, 전분 결합제를 충분히 구워(cooking) 과립을 팽윤시킨다. 보다 바람직하게는, 전분 과립을 분산시키기 바로 전에 구워 전분 과립을 팽윤시킨다. 이러한 고도로 팽윤된 전분 과립을 '완전히 구워진(fully cooked)' 전분 과립이라 지칭한다. 분산 조건은 일반적으로 전분 과립의 크기, 과립의 결정화도 및 존재하는 아밀로즈의 양에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 완전히 구워진 아미오카 전분은 약 4% 농도의 전분 과립의 수성 슬러리를 약 190℉(약 88℃)의 온도에서 약 30분 내지 약 40분 동안 가열하여 제조할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 임시적인 전분 결합제로는, 예를 들면, 습윤강도 및/또는 건조강도를 증가시키기 위하여 펄프 원료 첨가제로서 이미 사용되어온, 내셔널 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)(미국 뉴저지주 브릿지워터시 소재)에서 시판하고 있는, 질소에 결합된 아미노 그룹 및 메틸올 그룹과 같은 그룹을 함유하는 질소를 갖도록 개질된 양이온성 전분이 있다.
B. 고불연속상 역 유화액(High Internal Phase Inverse Emulsion)
본 발명의 제품은 고불연속상 역 유화액로 처리된 캐리어를 포함한다. 이러한 유화액은 (1) 고화된 지질의 연속상(a continuous solidified lipid phase); (2) 지질상이 유체일 경우에 유화액을 형성하는 유화액; 및 (3) 지질상내에 분산된 극성 불연속상을 포함한다. 이러한 유화액은 사용도중, 예를 들면, 피부 또는 다른 표면을 닦는 도중 극성 불연속상이 방출되도록 낮은 전단응력하에서 파열된다.
1. 지질 불연속상(External Lipid Phase)
고화된 지질의 연속상은 본 발명의 고불연속상 역 유화액에 필수적인 안정한 구조물을 제공한다. 특히, 이러한 지질의 연속상은 제품의 사용전에, 예를 들면 저장도중에 조기에 방출된 분산된 불연속상을 유지시켜 준다.
지질의 연속상은 본 발명 유화액의 약 2 내지 약 60%를 차지한다. 바람직하게, 이러한 지질의 연속상은 유화액의 약 5 내지 약 30%를 차지할 것이다. 보다 바람직하게, 이러한 지질상은 유화액의 약 6 내지 약 15%를 차지할 것이다.
이러한 지질의 연속상의 주성분은 왁스상 지질물질이다. 이러한 지질물질은 융점이 약 30℃ 이상임을 특징으로 한다. 즉, 이러한 지질물질은 주변온도에서 고체이다. 바람직하게, 지질물질은 약 50℃ 이상의 융점을 갖는다. 전형적으로, 지질물질은 약 40℃ 내지 약 80℃, 보다 더 전형적으로는 약 50℃ 내지 약 70℃ 범위의 융점을 갖는다.
이러한 왁스상 지질물질은 주변온도에서 고체이지만, 이는 또한 고불연속상 역 유화액을 캐리어에 적용하는 그러한 온도에서 유체 또는 플라스틱일 필요가 있다. 더욱이, 유화액을 캐리어 기재에 적용하는 그러한 온도에서 지질물질이 유체 또는 플라스틱일지라도, 아직도 바람직하게는 본 발명의 보관하고 분배하는 도중에 통상 직면하게 되는 승온(예: 약 50℃ 이상)에서 연장된 기간동안 다소 안정해야만 한다. 이러한 지질물질은 또한 제품 사용시의 전단 조건에서 분산된 불연속상이 파열되어 방출되도록 충분히 잘 부서질 필요가 있다. 이러한 지질물질은 또한 바람직하게는 회음부 세정시에 사용되는 습식 세정용 와이퍼 및 티슈와 같은 개인 위생용품에 사용된 경우 피부에 양호한 촉감을 제공해 주어야만 한다.
본 발명의 고불연속상 역 유화액에 사용하기에 적합한 왁스상 지질물질의 예로는 천연 및 합성 왁스 뿐만 아니라 왁스 밀도를 갖는 다른 유용성 물질을 들 수 있다. 본원에서 사용된 '왁스'란 용어는 일반적으로 수불용성이고 주변온도(예:약 25℃)에서 무정형이거나 미세결정성 또는 결정성 고체로서 존재하는 경향이 있는 유기 혼합물 또는 유기 화합물을 지칭한다. 적합한 왁스의 실례로는 다양한 유형의 탄화수소 뿐만 아니라 특정 지방산 및 지방 알콜의 에스테르를 들 수 있다. 이들은 천연 원료로부터 유도될 수 있거나 합성할 수 있다. 이러한 다양한 왁스의 혼합물이 사용될 수도 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 몇가지 대표적인 동물성 왁스 및 식물성 왁스의 예로는 밀랍, 카르나우바, 경랍, 라놀린, 셸락 왁스, 칸데릴라(candelilla) 등이 있다. 특히 바람직한 동물성 및 식물성 왁스는 밀랍, 라놀린 및 칸데릴라이다. 본 발명에 사용될 수 있는 광물성 원료로부터 제조된 대표적인 왁스의 예로는 파라핀, 바세린, 및 미세결정성 왁스와 같은 석유계 왁스, 및 백색 세레신 왁스, 황색 세레신 왁스, 백색 지랍 왁스 등과 같은 화석 또는 토류(earth) 왁스를 들 수 있다. 특히 바람직한 광물성 왁스는 바세린, 미세결정성 왁스, 황색 세레신 왁스 및 백색 지랍 왁스이다. 본 발명에 사용될 수 있는 대표적인 합성 왁스로는 폴리에틸렌 왁스, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 합성법에 의해 제조된 탄화수소 유형 옥스인 '할로옥스(Halowax)'와 같은 연화 나프탈렌 등과 같은 에틸렌계 중합체가 있다. 특히 바람직한 합성 왁스는 폴리에틸렌 왁스이다.
왁스상 지질물질 이외에도, 지질의 연속상은 미량의 다른 친유성 또는 지질-혼화성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 다른 친유성/지질-혼화성 물질은 전형적으로는 유화액을 안정화시켜 극성 불연속상의 손실을 최소화시키거나 피부에 대한 유화액의 심미적 촉감을 개선시키기 위한 목적으로 포함한다. 지질의 연속상내에 존재할 수 있는 이러한 유형의 적합한 물질은, 예를 들면, 핀들리(Findley) 193-336 수지와 같은 핫멜트 접착제, 세틸 알콜, 스테아릴 알콜 및 세타릴 알콜과 같은 장쇄 알콜, 알루마늄 스테아레이트와 같은 수불용성 비누, 폴리디메틸실록산과 같은 실리콘 중합체, 페닐 트리메티콘과 같은 소수성 개질된 실리콘 중합체 등이다. 다른 적합한 친유성/지질-혼화성 물질은 예를 들면 폴리올 폴리에스테르이다. '폴리올 폴리에스테르'란 용어는 4개 이상의 에스테르 그룹을 갖는 폴리올을 의미한다. '폴리올'이란 용어는 4개 이상, 바람직하게는 4 내지 12개, 가장 바람직하게는 6 내지 8개의 하이드록실 그룹을 함유하는 다가 알콜을 의미한다. 폴리올의 실례로는 모노사카라이드, 디사카라이드 및 트리사카라이드, 당 알콜 및 다른 당 유도체(예: 알킬 글리코사이드), 폴리글리세롤(예: 디글리세롤 및 트리글리세롤), 펜타에리트리톨, 및 폴리비닐 알콜을 들 수 있다. 바람직한 폴리올은 예를 들면 크실로스, 아라비노스, 리보스, 크실리톨, 에리트리톨, 글루코스, 메틸글루코사이드, 만노스, 갈락토스, 프럭토스, 소르비톨, 말토스, 락토스, 수크로스, 라피노스 및 말토트리오스가 있다. 특히 바람직한 폴리올은 수크로스이다. 본원에서 유용한 폴리올 폴리에스테르와 관련하여, 폴리올의 모든 하이드록실 그룹이 에스테르화될 필요는 없지만, 그러나 디사카라이드 폴리에스테르는 3 이하, 보다 바람직하게는 2개 이하의 에스테르화되지 않은 하이드록실 그룹을 함유해야만 한다. 전형적으로는, 폴리올의 실질적으로 모든 하이드록실 그룹이 에스테르화된다. 수크로스 폴리에스테르의 경우, 전형적으로는 폴리올의 하이드록실 그룹중 약 7 내지 8개가 에스테르화된다.
'액체 폴리올 폴리에스테르'는 약 37℃ 이하의 온도에서 유체 밀도를 갖는, 상기 언급된 그룹들로부터의 폴리올 폴리에스테르를 의미한다. '고체 폴리올 폴리에스테르'는 약 37℃ 이상의 온도에서 플라스틱 또는 고체 밀도를 갖는, 상기 언급된 그룹들로부터의 폴리올 폴리에스테르를 의미한다. 액체 및 고체 폴리올 폴리에스테르는 본 발명의 유화액에서 각각 연화제 및 부동화제로서 성공적으로 사용될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서는, 또한 고체 폴리올 폴리에스테르가 약간의 연화 작용기를 제공할 수도 있다.
2. 극성 불연속상
전형적으로, 본 발명의 고불연속상 역 유화액의 주성분은 분산된 극성 불연속상이다. 바람직한 실시태양에서, 극성상은 유화액의 중량을 기준으로 상당한 비율, 바람직하게는 유화액의 약 60% 이상, 보다 바람직하게는 약 75% 이상, 보다 더 바람직하게는 약 90% 이상의 물을 함유할 것이다.
극성 불연속상은 방출되었을 때 많은 다른 잇점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 극성 불연속상이 페리아날 세정용의 습식 세정용 와이퍼에 있어서, 이러한 방출수는 이들 와이퍼에 주요 세정 작용을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서, (바람직하게는 물을 주성분으로 포함하는) 극성 불연속상은 항미생물 화합물, 바람직하게는 식물성 정유(essential oil) 또는 그의 활성 물질, 및 표백제, 바람직하게는 과산소 표백제를 포함하는 살균성(disinfecting) 극성상이다. 이러한 내부 살균성 극성상을 포함하는 살균성 와이퍼는 처리된 표면에는 안전하면서도 표면상에 효과적인 살균성능을 제공한다.
본원에서 사용된 '효과적인 살균성능(effective disinfecting performance)'이란 용어는 본 발명의 살균성 와이퍼가 감염된 표면상에서 박테리아의 수를 상당히 감소시켜 주는 것을 의미한다. 실제로, 스태필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)와 같은 그램 양성균 및 슈도모나스 아에루지노사(Pseudomonas aeruginosa)와 같은 그램 음성균을 포함한 다양한 미생물 뿐만 아니라 감염된 표면상에 존재하는 진균(예: 칸디다 알비칸스(Candida albicans))과 같은 보다 내성이 강한 미생물에 대해 효과적인 살균력을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 살균성 와이퍼의 또다른 잇점은 살균성을 전달하는 이외에, 또한 살균성 극성상이 계면활성제 및/또는 용매를 추가로 포함할 수 있으므로 양호한 세정을 제공할 수 있다.
바람직한 내부 살균성 극성상의 필수 요소는 전형적으로는 식물성 정유 및 그의 활성물질, 파라벤(예: 메틸 파라벤, 에틸 파라벤), 글루타르알데히드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 항미생물성 화합물이다. 본 발명에사용하기에 바람직한 항미생물성 화합물은 식물성 정유 또는 그의 활성물질이다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 식물성 정유 또는 그의 활성물질은 항미생물 활성, 보다 특히는 항박테리아 활성을 나타내는 그러한 식물성 정유이다. 본 발명에서 사용되는 '식물성 정유의 활성물질(actives of essential oil)'이란 용어는 항미생물/항박테리아 활성을 나타내는 식물성 정유의 특정 성분을 나타낸다. 상기 식물성 정유 및 그의 활성물질의 추가의 잇점은 그들이 방향제를 첨가하지 않고서도 본 발명에 따른 살균성 와이퍼에 상쾌한 냄새를 부여해 준다는 것이다. 실제로, 본 발명에 따른 살균성 와이퍼는 감염된 표면에 탁월한 살균성을 전달할 뿐만 아니라 양호한 냄새를 전달해 준다.
이러한 식물성 정유의 실례로는 백리향, 레몬초, 감귤류 식물, 레몬, 오렌지, 아니스, 정향나무, 아니스 열매, 육계피, 제라늄, 장미, 민트, 라벤더, 시이트로넬라, 유칼립투스, 페파민트, 장뇌, 백단향 및 히말라야 삼목, 및 이들의 혼합물이 있지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 사용되는 식물성 정유의 활성물질로는, 예를 들면, (예컨대, 백리향에 존재하는) 티몰, (예컨대, 육계피 또는 정향나무에 존재하는) 유게놀, (예컨대, 민트에 존재하는) 멘톨, (예컨대, 제라늄 및 장미에 존재하는) 제라니올, (예컨대, 마편초에 존재하는) 베르베논(verbenone), (예컨대, 유칼립투스에 존재하는) 유우칼립톨 및 피노카르본, (예컨대, 희말라야 삼목에 존재하는) 세드롤, (예컨대, 아니스에 존재하는) 아네톨, 카바크롤, 히노키티올, 베르베린, 테르피네올, 리모넨, 메틸 살리실레이트 및 이들의 혼합물이 있지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 식물성 정유의 활성물질은 티몰, 유게놀, 베르베논, 유우칼립톨, 카바크롤, 리모넨 및/또는 제라니올이다. 티몰은 예를 들면 알드리히(Aldrich)사에서 시판하고 있으며, 유게놀은 예를 들면 시그마(Sigma), 시스템즈 - 바이오인더스트리즈(Systems - Bioindustries(SBI)) - 만하이머 인코포레이티드(Manheimer Inc.)에서 시판하고 있다.
전형적으로, 항미생물성 화합물 또는 그의 혼합물은 극성 불연속상의 총 중량을 기준으로 0.001중량% 내지 5중량%, 바람직하게는 0.001중량% 내지 3중량%, 보다 바람직하게는 0.005중량% 내지 1중량%의 수준으로 극성 불연속상내에 존재할 것이다.
내부 살균성 극성상의 중요한 요소는 표백제 또는 그의 혼합물이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 표백제는 본 기술분야의 전문가에게 잘 알려져 있는 특정의 표백제, 예를 들면, 특정의 염소 표백제 뿐만 아니라 특정의 과산소 표백제일 수 있다. 본 발명의 살균성 와이퍼내에 표백제, 바람직하게는 과산소 표백제가 존재하면 이러한 와이퍼에 살균 특성을 제공해 준다.
본 발명에 사용하기에 적합한 염소 표백제는 물과 접촉할 경우에 염소를 방출할 수 있는 화합물이다. 적합한 염소 표백제로는 알칼리금속 디클로로이소시아누레이트 뿐만 아니라 차아염소산염 및/또는 차아브롬산염과 같은 차아할로겐산염이 포함된다. 바람직한 염소 표백제는 알칼리금속 차아염소산염이다. 다양한 형태의 알칼리금속 차아염소산염이 시판되고 있으며, 예를 들면 차아염소산 나트륨이다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 표백제는 과산소 표백제, 보다 구체적으로는 과산화수소 또는 그의 수용성 공급원, 또는 그들의 혼합물이다. 그중 과산화수소가 특히 바람직하다.
과산화수소와 같은 과산소 표백제가 본 발명에 바람직한데, 그 이유는 이러한 표백제가 일반적으로 환경적인 관점에서 잘 수용되기 때문이다. 예를 들어, 과산화수소의 분해 생성물은 산소 및 물이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 과산화수소 공급원은 물과 접촉할 때에 퍼하이드록실 이온을 생성하는 화합물이다.본 발명에 사용하기에 적합한 과산화수소의 수용성 공급원으로는 퍼카보네이트, 퍼실리케이트, 모노퍼설페이트와 같은 퍼설페이트, 퍼보레이트, 디퍼옥시도데칸디오산(DPDA)와 같은 퍼옥시산, 마그네슘 퍼프탈산, 디알킬퍼옥사이드, 디아실퍼옥사이드, 과형성된 퍼카복실산, 유기 및 무기 퍼옥사이드 및/또는 하이드로퍼옥사이드 및 이들의 혼합물이 포함된다.
전형적으로, 표백제 또는 그의 혼합물은 극성 불연속상의 총 중량을 기준으로 0.001중량% 내지 15중량%, 바람직하게는 0.001중량% 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 0.005중량% 내지 2중량%의 수준으로 존재한다.
내부 살균성 극성상은 세정용 계면활성제 또는 그의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 계면활성제 또는 그의 혼합물은 극성 불연속상의 총 중량을 기준으로 0.001중량% 내지 40중량%, 바람직하게는 0.01중량% 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.05중량% 내지 2중량%의 수준으로 존재한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 세정용 계면활성제는 비이온성, 음이온성, 양이온성, 양쪽성 및/또는 쯔비터이온성 계면활성제와 같이 본 기술분야의 전문가에게 알려져 있는 특정의 계면활성제이다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 세정용 계면활성제는 양쪽성 및/또는 쯔비터이온성 계면활성제이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 세정용 계면활성제는 예를 들면 하기 화학식 1의 아민 옥사이드이다:
R1R2R3NO
상기 식에서, R1, R2및 R3은 독립적으로 1 내지 30개의 탄소원자를 갖는 포화되고 치환되거나 비치환된 선형 또는 분지된 탄화수소 쇄이다.
본 발명에 따라 사용하기에 바람직한 아민 옥사이드 계면활성제는 화학식 1의 아민 옥사이드이다. 상기 식에서, R1은 1 내지 30개, 바람직하게는 6 내지 20개, 보다 바람직하게는 8 내지 16개, 가장 바람직하게는 8 내지 12개의 탄소원자 를 갖는 탄화수소 쇄이고, R2및 R3은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소원자, 보다 바람직하게는 메틸그룹을 갖는 치환되거나 비치환된 선형 또는 분지된 탄화수소 쇄이다. R1은 포화되고 치환되거나 비치환된 선형 또는 분지된 탄화수소 쇄이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 아민 옥사이드는 예를 들면 천연 블렌드인 C8-C10아민 옥사이드 뿐만 아니라 훽스트(Hoechst)사에서 시판하고 있는 C12-C16아민 옥사이드이다. 아민 옥사이드는 그들이 효과적인 세정 성능을 전달하고 또한 본 발명에서의 살균성 와이퍼의 설균성에 관여하기 때문에 본 발명에서 바람직하다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 쯔비터이온성 계면활성제는 비교적 넓은 pH 범위에서 동일한 분자상에 양이온성 친수성 그룹 및 음이온성 친수성 그룹을 모두함유한다. 대표적인 양이온 그룹은 4급 암모늄 그룹이지만, 포스포늄, 이미다졸리늄 및 설포늄 그룹과 같은 기타의 양하전된 그룹이 사용될 수도 있다. 대표적인 음이온성 친수성 그룹은 카복실레이트 및 설포네이트이지만, 설페이트, 포스포네이트 등과 같은 다른 그룹도 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 몇몇 쯔비터이온성 계면활성제의 화학식 2는 다음과 같다:
R1-N+(R2)(R3)R4[X-]
상기 식에서,
R1은 소수성 그룹이고;
R2및 R3는 각각 C1-C4알킬, 하이드록시 알킬 또는 또한 결합되어 N을 갖는 고리 구조를 형성할 수 있는 다른 치환된 알킬 그룹이고;
R4는 양이온 질소원자를 친수성 그룹에 결합시키는 잔기로서, 전형적으로는 1 내지 10개의 탄소원자를 함유하는 알킬렌, 하이드록시 알킬렌 또는 폴리알콕시 그룹이며;
X 는 바람직하게는 카복실레이트 또는 설포네이트 그룹인 친수성 그룹이다.
바람직한 소수성 그룹 R1은 1 내지 24개, 바람직하게는 18개 이하, 보다 바람직하게는 16개 이하의 탄소원자를 함유하는 알킬 그룹이다. 소수성 그룹은 아릴 그룹, 아미도 그룹, 에스테르 그룹 등과 같은 불포화 및/또는 치환기 및/또는 결합그룹을 함유할 수 있다. 일반적으로, 간단한 알킬 그룹이 단가 및 안정성 면에서 바람직하다.
매우 바람직한 쯔비터이온성 계면활성제는 베타인 및 설포베타인 계면활성제, 이들의 유도체 또는 이들의 혼합물이다. 상기 베타인 및 설포베타인은 그들이 박테리아 세포벽의 투과성을 증가시킴으로써 다른 활성 성분이 세포내로 유입되는 것을 도와주기 때문에 본 발명에서 바람직하다.
또한, 상기 베타인 및 설포베타인의 온화한 작용 프로필로 인하여, 그들은 민감한 표면, 예를 들면, 식품 및/또는 유아와 접촉하는 경질 표면을 세정하는데 특히 적합하다. 베타인 및 설포베타인 계면활성제는 또한 처리할 피부 및/또는 표면에 대해 극히 부드럽다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 베타인 및 설포베타인 계면활성제는, 분자가 광범위한 pH 값에 걸쳐 분자에 양이온성 및 음이온성 친수성 그룹을 모두 제공하는 내부 염을 형성하는 염기성 및 산성 그룹을 모두 함유하는, 베타인/설포베타인 및 베타인-유사 세제이다. 이러한 세제중 몇가지 통상적인 실례가 본원에서 참고로 인용된 미국 특허 제 2,082,275 호, 제 2,702,279 호 및 제 2,255,082 호에 기술되어 있다. 본 발명에서 바람직한 베타인 및 설포베타인 계면활성제는 하기 화학식 3을 갖는다:
상기 식에서,
R1은 1 내지 24개, 바람직하게는 8 내지 18개, 보다 바람직하게는 12 내지 14개의 탄소원자를 함유하는 탄화수소 쇄이고,
R2및 R3은 1 내지 3개의 탄소원자, 바람직하게는 1개의 탄소원자를 함유하는 탄화수소 쇄이고,
n 은 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 6, 보다 바람직하게는 1의 정수이고,
Y 는 카복실 라디칼 및 설포닐 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R1, R2및 R3의 합은 14 내지 24개의 탄소원자 또는 그의 혼합물이다.
특히 적합한 베타인 계면활성제의 실례로는 코코넛-베타인과 같은 C12-C18알킬 디메틸 베타인 및 라우릴 베타인과 같은 C10-C16알킬 디메틸 베타인이 포함된다. 코코넛베타인은 암모닐(Amonyl) 265R이라는 상품명으로 세픽(Seppic)사에서 시판하고 있다. 라우릴베타인은 알브라이트 & 윌슨(Albright & Wilson)사에서 엠피겐(Empigen) BB/LR이란 상품명으로 시판하고 있다.
다른 특정의 쯔비터이온성 계면활성제는 하기 화학식 4 또는 5를 갖는다:
R1-C(O)-N(R2)-(C(R3)2)n-N(R2)2 (+)-(C(R3)2)n-SO3 (-)
R1-C(O)-N(R2)-(C(R3)2)n-N(R2)2 (+)-(C(R3)2)n-COO(-)
상기 식에서,
R1은 탄화수소, 예를 들면, 8 내지 20개 이하, 바람직하게는 18개 이하, 보다 바람직하게는 16개 이하의 탄소원자를 함유하는 알킬 그룹이고,
R2는 각각 수소(아미도 질소에 결합된 경우), 1 내지 4개의 탄소원자를 함유하는 단쇄 알킬 또는 치환된 알킬, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 하이드록시 치환된 에틸 또는 프로필 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 그룹, 바람직하게는 메틸이고,
R3는 각각 수소 및 하이드록시 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
n 은 각각 1 내지 4, 바람직하게는 2 내지 3, 보다 바람직하게는 3이지만, 단 특정의 (C(R3)2) 잔기에는 단지 하나의 하이드록시 그룹이 존재한다.
R1그룹은 분지되고/되거나 불포화될 수 있다. 또한 R2그룹은 연결되어 고리 구조를 형성할 수 있다. 이러한 유형의 계면활성제는 셰렉스 캄파니(Sherex Company)에서 'Varion CAS sulfobetaineR'이란 상품명으로 시판하는 C10-C14지방 아실아미도프로필렌-(하이드록시프로필렌)설포베타인이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 비이온성 계면활성제는 지방 알콜 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트이며, 다양한 지방 알콜 쇄 길이 및 다양한 에톡시화도를 갖는 것이 시판되고 있다. 실제로, 이러한 알콕시화된 비이온성 계면활성제의 HLB 값은 필수적으로 지방 알콜의 쇄 길이, 알콕시화 특성 및 알콕시화도에 의존한다. 비이온성 계면활성제를 비롯한 많은 종류의 계면활성제를 그들의 대표적인 HLB 값과 함께 수록한 계면활성제 캐털로그가 시판되고 있다.
본원에 사용하기에 특히 적합한 비이온성 계면활성제는 16 미만 및 보다 바람직하게는 15 미만의 HLB(친수성-친유성 값)를 갖는 소수성 비이온성 계면활성제이다. 이들 소수성 비이온성 계면활성제는 양호한 유지 절단 특성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
본원에 사용하기에 바람직한 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 6에 따르는 비이온성 계면활성제이다:
RO-(C2H4O)n(C3H6O)mH
상기 식에서,
R은 C6내지 C22알킬 쇄 또는 C6내지 C28알킬 벤젠 쇄이고,
n+m은 0 내지 20이고, n은 0 내지 15이고, m은 0 내지 20이고, 바람직하게 n+m은 1 내지 15이고, n 및 m은 0.5 내지 15이고, 보다 바람직하게 n+m은 1 내지 10이고, n 및 m은 0 내지 10이다.
본원에 사용하기에 바람직한 R쇄는 C8내지 C22알킬쇄이다. 따라서, 본원에 사용하기에 적합한 소수성 비이온성 계면활성제는 도바놀(Dobanol) R 91-2.5(HLB= 8.1; R은 C9및 C11알킬쇄의 혼합물이고, n은 2.5이고, m은 0이다), 또는 루텐솔(Lutensol) R TO3(HLB=8; R은 C13알킬쇄이고, n은 3이고, m은 0이다), 또는 루텐솔 R AO3(HLB=8; R은 C13및 C15알킬쇄의 혼합물이고, n은 3이고, m은 0이다), 또는 테르기톨(Tergitol) R 25L3(HLB=7.7; R은 C12내지 C15알킬쇄 길이의 범위이고, n은 3이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 23-3(HLB=8.1; R은 C12및 C13알킬쇄의 혼합물이고, n은 3이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 23-2(HLB=6.2; R은 C12및 C13알킬쇄의 혼합물이고, n은 2이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 45-7(HLB=11.6; R은 C14및 C15알킬쇄의 혼합물이고, n은 7이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 23-6.5(HLB=11.9; R은 C12및 C13알킬쇄의 혼합물이고, n은 6.5이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 25-7(HLB=12; R은 C12및 C15알킬쇄의 혼합물이고, n은 7이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 91-5(HLB=11.6; R은 C9및 C11알킬쇄의 혼합물이고, n은 5이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 91-6(HLB=12.5; R은 C9및 C11알킬쇄의 혼합물이고, n은 6이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 91-8(HLB=13.7; R은 C9및 C11알킬쇄의 혼합물이고, n은 8이고, m은 0이다), 또는 도바놀 R 91-10(HLB=14.2; R은 C9및 C11알킬쇄의 혼합물이고, n은 10이고, m은 0이다), 또는 이들의 혼합물이다. 본원에서 바람직한 것은 도바놀 R 91-2.5, 또는 루텐솔 R TO3, 또는 루텐솔 R AO3, 또는 테르기톨 R 25L3, 또는 도바놀 R 23-3, 또는 도바놀 R23-2, 또는 도바놀 R 23-10, 또는 이들의 혼합물이다. 도바놀 R 계면활성제는 셀(SHELL)로부터 구입가능하다. 루텐솔 R 계면활성제는 바스프(BASF)로부터 구입가능하고, 테르기톨 R 계면활성제는 유니온 카바이드(UNION CARBIDE)로부터 구입가능하다.
본원에 사용하기에 적합한 음이온성 계면활성제는 하기 화학식 7이다:
ROSO3M
상기 식에서,
R은 바람직하게 C6-C24하이드로카빌, 바람직하게는 알킬 또는 C8-C20알킬 성분을 갖는 하이드록시알킬이고, 보다 바람직하게는 C8-C18알킬 또는 하이드록시알킬이고,
M은 H 또는 알칼리 금속 양이온(예: 나트륨, 칼륨, 리튬)과 같은 양이온, 또는 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민 및 이들의 혼합물과 같은 알킬아민으로부터 유도된 메틸-, 디메틸-, 및 트리메틸 암모늄 양이온 및 4급 암모늄 양이온(예: 테트라메틸-암모늄) 및 디메틸 피페르디늄 양이온 및 4급 암모늄 양이온 등과 같은 암모늄 또는 치환된 암모늄의 수용성 염 또는 산을 포함한다.
본원에 사용하기에 적합한 다른 음이온성 계면활성제는 알킬-디페닐-에테르-설포네이트 및 알킬-카복실레이트를 포함한다. 다른 음이온성 계면활성제는 나트륨, 칼륨, 암모늄 및 치환된 암모늄 염(예: 모노-, 디- 및 트리에탄올아민 염)과 같은 비누염, C9-C20선형 알킬벤젠설포네이트, C8-C22일차 또는 이차 알칸설포네이트, C8-C24올레핀설포네이트, 영국 특허원 제 1,082,179 호에 기술된 바와 같이, 알칼리 토금속 시이트레이트의 열분해 생성물의 설폰화에 의해 제조된 설폰화 폴리카복실산, C8-C24알킬폴리글리콜에테르설페이트(에틸렌 옥사이드 10몰 이하를 함유), 알킬 에스테르 설포네이트(예: C14-C16메틸 에스테르 설포네이트), 아실 글리세롤 설포네이트, 지방 올레일 글리세롤 설페이트, 알킬 페놀 에틸렌 옥사이드 에테르 설페이트, 파라핀 설포네이트, 알킬 포스페이트, 이스에티오네이트(예: 아실 이스에티오네이트), N-아실 타우레이트, 알킬 숙신아메이트 및 설포숙시네이트, 설포숙시네이트의 모노에스테르(특히 포화되고 불포화된 C12-C18모노에스테르), 설포숙시네이트의 디에스테르(특히 포화되고 불포화된 C6-C14디에스테르), 아실 사르코시네이트, 알킬폴리글루코사이드의 설페이트와 같은 알킬폴리사카라이드의 설페이트(비이온성 비설페이트화 화합물은 후술함), 분지된 일차 알킬 설페이트, 하기 화학식 8과 같은 알킬 폴리에톡시 카복실레이트를 포함한다:
RO(CH2CH2O)kCH2COO-M+
상기 식에서,
R은 C8-C22알킬이고,
k는 0 내지 10의 정수이고,
M은 가용성 염 형성 양이온이다.
로진, 수소화 로진, 및 톨유중에 존재하거나 톨유로부터 유도된 수지산 및 수소화 수지와 같은 수지 산 및 수소화 수지 산이 또한 적합하다. 추가의 실례는 문헌 'Surface Active Agents and Detergents'(Vol.I and II by Schwartz, Perry and Berch)에 기술되어 있다. 이러한 다양한 계면활성제는 또한 일반적으로 1975년 12월 30일자로 로글린(Lauglin) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,929,678 호(칼럼 23, 라인 58 내지 칼럼 29, 라인 23)(본원에 참고로 인용됨)에 개시되어 있다.
본원에 사용하기에 바람직한 음이온성 계면활성제는 알킬 벤젠 설포네이트, 알킬 설페이트, 알킬 알콕실화 설페이트, 파라핀 설포네이트 및 이들의 혼합물이다.
본 발명에 따르는 내부 살균 극성상은 pH 1 내지 12, 바람직하게는 3 내지 10이고, 보다 바람직하게는 3 내지 9이다. pH는 알칼리성화제 또는 산성화제를 사용하여 조절할 수 있다. 알카리성화제의 실례는 알칼리 금속 하이드록시드(예: 칼륨 및/또는 나트륨 하이드록시드), 또는 알칼리 금속 옥사이드(예: 나트륨 및/또는칼륨 옥사이드)이다. 산성화제의 실례는 유기산 또는 무기산(예: 시이트르산 또는 황산)이다.
용매는 본 발명에 따라 내부 살균 극성상중에 존재할 수 있다. 이들 용매는 유리하게 본 발명의 살균용 와이프에 향상된 세정을 제공할 것이다. 본원에 이용하기에 적합한 용매는 프로필렌 글리콜 유도체(예: n-부톡시프로판올 또는 n-부톡시프로폭시프로판올), 수용성 카비톨(CARBITOL) 용매 또는 수용성 셀로솔브(CELLOSOLVE) 용매를 포함한다.
수용성 카비톨 용매는 2-(2-알콕시에톡시)에탄올 부류의 화합물이고, 여기서 알콕시 그룹은 에틸, 프로필 또는 부틸로부터 유도된다. 바람직한 수용성 카비톨은 또한 부틸 카보틸로 알려져 있는 2-(2-부톡시에톡시)에탄올이다. 수용성 셀로솔브 용매는 2-알콕시에탄올 부류의 화합물이고, 2-부톡시에톡시에탄올이 바람직하다. 다른 적합한 용매는 벤질 알콜, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜 및 디올(예: 2-에틸-1,3-헥산디올 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올) 및 이들의 혼합물이다. 본원에 사용하기에 바람직한 용매는 n-부톡시프로폭시프로판올, 부틸 카비톨 및 이들의 혼합물이다. 본원에 사용하기에 가장 바람직한 용매는 부틸 카비톨이다.
본원의 내부 살균 극성상은 또한 라디칼 소거제, 킬레이트화제, 증점제, 빌더(builder), 완충제, 안정화제, 표백 활성제, 오물 현탁제, 염료 전달제, 증백제, 분진방지제, 효소, 분산제, 염료 전달 억제제, 안료, 향료 및 염료 등을 비롯한 다른 임의의 성분을 포함할 수 있다.
본원에 사용하기에 적합한 라디칼 소거제는 널리 알려진 치환된 모노 및 디하이드록시 벤젠 및 이의 유도체, 알킬- 및 아릴 카복실레이트 및 이의 혼합물을 포함한다. 본원에 사용하기에 바람직한 라디칼 소거제는 디-테르트-부틸 하이드록시 톨루엔(BHT), p-하이드록시-톨루엔, 하이드로퀴논(HQ), 디-테르트-부틸 하이드로퀴논(DTBHQ), 모노-테르트-부틸 하이드로퀴논(MTBHQ), 테르트-부틸-하이드록시 아니솔, p-하이드록시-아니솔, 벤조산, 2,5-디하이드록시 벤조산, 2,5-디하이드록시테레프탈산, 톨루산, 카테콜, t-부틸 카테콜, 4-알릴-카테콜, 4-아세틸 카테콜, 2-메톡시-페놀, 2-에톡시-페놀, 2-메톡시-4-(2-프로펜일)페놀, 3,4-디하이드록시 벤즈알데히드, 2,3-디하이드록시 벤즈알데히드, 벤질아민, 1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 테르트-부틸-하이드록시-아닐린, p-하이드록시 아닐린 뿐만아니라 n-프로필-갈레이트를 포함한다. 본원에 사용하기에 고도로 바람직한 것은 디-테르트-부틸 하이드록시 톨루엔이고, 이는 상표명 이오놀 시피(IONOL CP)하에서 셀로부터 구입가능하다.
전형적으로, 라디칼 소거제 또는 그의 혼합물은 5중량% 이하, 바람직하게는 0.001 내지 3중량% 및 보다 바람직하게는 0.001 내지 1.5중량%의 양으로 내부 수상 중에 존재한다.
본원에 사용하기에 적합한 킬레이트화제는 포스포네이트 킬레이트화제, 아미노 카복실레이트 킬레이트화제 또는 다른 카복실레이트 킬레이트화제, 또는 다작용성으로 치환된 방향족 킬레이트화제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것과 같이 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 임의의 킬레이트화제일 수 있다.
이러한 포스포네이트 킬레이트화제는 아미노알킬렌 폴리(알킬렌 포스포네이트), 알칼리 금속 에탄 1-하이드록시 디포스포네이트, 니트릴로 트리메틸렌 포스포네이트, 에틸렌 디아민 테트라 메틸렌 포스포네이트 및 디에틸렌 트리아민 펜타 메틸렌 포스포네이트를 비롯한, 에티드론산(1-하이드록시에틸리덴-비스포스폰산 또는 HEDP) 뿐만아니라 아미노 포스포네이트 화합물을 포함할 수 있다. 포스포네이트 화합물은 몇가지 또는 전부의 산 작용성상에 상이한 양이온의 염이나 산 형태로 존재할 수 있다. 본원에 사용하기에 바람직한 포스포네이트 킬레이트화제는 디에틸렌 트리아민 펜타 메틸렌 포스포네이트이다. 이러한 포스포네이트 킬레이트화제는 상표명 디퀘스트(DEQUEST)하에서 몬산토(Monsanto)로부터 구입가능하다.
다작용성으로 치환된 방향족 킬레이트화제는 또한 본원에서 유용할 수 있다. 1974년 5월 21일자로 코노르(Connor) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,812,044 호를 참고로 한다. 산 형태중에 이러한 형태의 바람직한 화합물은 1,2-디하이드록시-3,5-디설포벤젠과 같은 디하이드록시디설포벤젠이다.
본원에 사용하기에 바람직한 생분해성 킬레이트화제는 에틸렌 디아민 N,N'-디숙신산, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 암모늄 또는 치환기, 그의 암모늄 염 또는 이들의 혼합물이다. 에틸렌디아민 N,N'-디숙신산, 특히 (S,S) 이성질체는 1987년 11월 3일자로 하트만(Hartman) 및 퍼킨스(Perkins)에게 허여된 미국 특허 제 4,704,233 호에 폭넓게 기술되어 있다. 예컨대, 에틸렌 디아민 N,N'-디숙신산은 팔머 리서치 라보라토리즈(Palmer Research Laboratories)로부터 상표명 ssEDDS하에서 구입가능하다.
본원에 유용한 적합한 아미노 카복실레이트 킬레이트화제는 그의 산 형태 또는 그의 알칼리 금속, 암모늄, 및 치환된 암모늄 염 형태중에 에틸렌 디아민 테트라 아세테이트, 디에틸렌 트리아민 펜타아세테이트, 디에틸렌 트리아민 펜타아세테이트(DTPA), N-하이드록시에틸에틸렌디아민 트리아세테이트, 니트릴로트리-아세테이트, 에틸렌디아민 테트라프로프리오네이트, 트리에틸렌테트라아민헥사-아세테이트, 에탄올디글리신, 프로필렌 디아민 테트라아세트산(PDTA) 및 메틸 글리신 디-아세트산(MGDA)을 포함한다. 본원에 사용하기에 특히 적합한 것은 디에틸렌 트리아민 펜타 아세트산(DTPA), 예컨대, 상표명 트릴론(Trilon) FS하에서 BASF로부터 구입가능한 프로필렌 디아민 테트라아세트산(PDTA), 및 메틸 글리신 디-아세트산(MGDA)이다.
본원에 사용하기 위한 추가의 카복실레이트 킬레이트화제는 말로산, 살리실산, 글리신, 아스파르트산, 글루탐산, 디피콜린산 및 이들의 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
전형적으로, 킬레이트화제 또는 그의 혼합물은 0.001 내지 5중량%, 바람직하게는 0.001 내지 3중량% 및 보다 바람직하게는 0.001 내지 1.5중량%의 양으로 극성 불연속상중에 존재한다.
본 발명에 따르는 살균용 와이프는 생기있는 면(예: 인간 피부)을 포함하는 다양한 면 뿐만 아니라 임의의 고체면을 포함하는 생기없는 면을 살균하기에 적합하다.
그의 조성물과는 관계없이, 극성 불연속상은 바람직하게 유화액 약 67 내지 약 92중량%를 포함할 것이다. 가장 바람직하게는, 극성 불연속상은 유화액 약 82내지 약 91중량%를 포함할 것이다.
극성 불연속상이 주성분으로서 물을 포함하면, 내부 상은 고불연속상 역 유화액의 안전성에 해로운 영향을 주지않는 수용성 또는 분산성 물질을 포함할 수 있다. 용해된 전해질은 지질상중에 존재하는 물질의 경향을 최소화하여 수상중에서 또한 용해된다. 수상에 이온 강도를 부여할 수 있는 임의의 전해질이 사용될 수 있다. 적합한 전해질은 수용성 할로겐화물(예: 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 클로라이드, 니트레이트 및 설페이트)과 같은 수용성 1가-, 2가- 또는 3가 무기산을 포함한다. 이러한 전해질의 실례는 염화나트륨, 염화칼슘, 황산나트륨, 황산마그네슘 및 중탄산나트륨을 포함한다. 전해질은 전형적으로 내부 수상 약 1 내지 약 20%의 농도를 포함할 것이다.
극성 불연속상중에 존재할 수 있는 다른 수용성 또는 분산성 물질은 증점제 및 점도 개질제를 포함한다. 적합한 증점제 및 점도 개질제는 카보폴 및 페뮬렌과 같은 폴리아크릴 및 소수성으로 개질된 폴리아크릴계 수지, 옥수수 전분, 감자 전분, 타피오카와 같은 전분, 구아 검, 고무 아라빅과 같은 고무, 하이드록시프로필 셀룰로즈, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 카복시메틸 셀룰로즈와 같은 셀룰로즈 에테르 등을 포함한다. 이들 증점제 및 점도 개질제는 전형적으로 불연속상 약 0.05 내지 약 0.5%의 농도를 포함할 것이다.
또한, 물이 극성 불연속상의 주성분이면, 불연속상중에 존재할 수 있는 수용성 또는 분산성 물질은 또한 유화액을 안정화시키는 비이온성 중합체 및 극성상 지질상 상호면에서 입체 안정화를 제공하기 위한 다중양이온 중합체를 포함한다. 적합한 다중양이온 중합체는 레텐(Reten) 201, 키멘(Kymene) 557H 및 아코(Acco) 711을 포함한다. 적합한 비이온성 중합체는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)(예: 카보왁스)를 포함한다. 이들 다중양이온성 및 비이온성 중합체는 전형적으로 극성상 약 0.1 내지 약 1.0%의 농도를 포함할 것이다.
3. 유화액
본 발명의 높은 내부 상 역 유화액의 다른 주성분은 유화액이다. 본 발명의 유화액에서, 유화액을 효과량으로 포함한다. '효과량'은 지질 및 극성 불연속상 성분의 개별적인 양, 사용된 유화액의 형태, 유화액중에 존재하는 불순물의 양을 비롯한 다수의 요인에 의존할 것이다. 전형적으로, 유화액은 유화액 약 1 내지 약 10%를 포함한다. 바람직하게, 유화액은 유화액 약 3 내지 약 6%를 포함할 것이다. 가장 바람직하게, 유화액은 유화액 약 4 내지 약 5%를 포함할 것이다. 단독 '유화액'는 상기 성분을 나타내는 것으로 사용되지만, 하나 이상의 유화액은 유화액을 형성할 때 사용될 수 있다. 사실, 후술하는 바와 같이, 임의의 물질이 사용될 때 일차 및 이차 유화액을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니지만, 2가지 유화액을 이용하는 경우에, 바람직한 것은 일차 유화액이 유화액 약 1 내지 약 7중량%, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 5중량%, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 4중량%를 포함하고, 이차 유화액이 유화액 약 0.5 내지 약 3중량%, 보다 바람직하게는 약 0.75 내지 약 2중량%, 가장 바람직하게는 약 0.75 내지 약 1.5중량%를 포함하는 것이다.
유화액은 특히 지질물질이 용융하는 온도에서 지질상 물질과 거의 유용성 또는 혼합성일 필요가 있다. 이는 또한 비교적 낮은 HLB 값을 가져야 한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 유화액은 전형적으로 약 2 내지 약 5의 HLB 값을 갖고, 상이한 유화액의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이들 유화액은 약 2.5 내지 약 3.5의 HLB 값을 가질 것이다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 유화액은 실리콘 중합체 유화액(예: 알킬 디메티콘 코폴리올(예: 다우 코닝 Q2-5200 라우릴메티콘 코폴리올))을 포함한다. 이러한 유화액은 본원에 참고로 인용되어 있는 1997년 1월 14일자로 엘 마키(L.Mackey)에 의해 출원된 미국 특허원 제 08/767,120 호(Case 5653C)에 상세하게 기술되어 있다.
다른 적합한 유화액은 본원에 참고로 인용되어 있는 1994년 11월 9일자로 엘 마키 등에 의해 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/336,456(Case 5478) 및 1996년 12월 5일자로 엘 마키 등에 의해 출원된 미국 특허 제 08/761,097 호(Case 5478R)에 기술되어 있다. 본원에 기술된 유화액은 임의의 소비탄 에스테르, 바람직하게는 C16-C22포화되거나, 불포화되거나 분지된 쇄 지방산의 소비탄 에스테르를 포함한다. 이들은 전형적으로 제조되는 방법 때문에, 이들 소비탄 에스테르는 보통 모노-, 디-, 트리에스테르 등의 혼합물을 포함한다. 적합한 소비탄 에스테르의 대표적인 실례는 소비탄 모노올리에이트(예: 스판(SPAN) 80), 소비탄 세스퀴올리에이트(예: 아르라셀(Arlacel) 83), 소비탄 모노이소스테아레이트(예: 크로다(Croda)에 의해 제조된 크릴(CRILL) 6), 소비탄 스테아레이트(예: 스판 60), 소비탄 트리올리에이트(예: 스판 85), 소비탄 트리스테아레이트(예: 스판 65) 및 소비탄 디팔미네이트(예: 스판 40)를 포함한다. 라우릴메티콘 코폴리올은 본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 유화액이다. 본원에 기술된 다른 적합한 유화액은 임의의 글리세롤 모노에스테르, 바람직하게 C16-C22포화되거나, 불포화되거나 분지된 쇄 지방산의 글리세릴모노에스테르(예: 글리세릴 모노스테아레이트, 글리세릴 모노팔미테이트 및 글리세릴 모노베헤네이트), 임의의 슈크로즈 지방산 에스테르, 바람직하게 C12-C22포화되거나, 불포화되거나 분지된 쇄 지방산의 슈크로즈 에스테르(예: 슈크로즈 트리라우레이트 및 슈크로즈 디스테아레이트(예: 크로데스타(Crodesta) F10)), 및 C16-C22포화되거나, 불포화되거나 분지된 쇄 지방산의 임의의 폴리글리세롤 에스테르(예: 디글리세롤 모노올리에이트 및 테트라글리세롤 모노올리에이트)를 포함한다. 이들 일차 유화액외에, 공유화액을 사용하여 부가의 유중수적형 유화액 안정성을 제공할 수 있다. 적합한 공유화액은 레시틴과 같이 포스파티딜 콜린 및 포스파티딜 콜린 함유 조성물; 장쇄 C16-C22지방산 염(예: 나트륨 스테아레이트), 장쇄 C16-C22이지방족, 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염(예: 이탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 이탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트), 장쇄 C16-C22디알코일(알케노일)-2-하이드록시에틸, 단쇄 C1-C4이지방족 4급 암모늄 염(예: 이탈로오일-2-하이드록시에틸 디메틸 암모늄 클로라이드), 장쇄 C16-C22이지방족 이미다졸리늄 4급 암모늄 염(예: 메틸-1-탈로우 아미도 에틸-2-탈로우 아미다졸리늄 메틸설페이트 및 메틸-1-올레일 아미노 에틸-2-올레일 아미다졸리늄 메틸설페이트), 단쇄 C1-C4이지방족, 장쇄 C16-C22모노지방족 벤질 4급 암모늄 염(예: 디메틸 스테아릴 벤질 암모늄 클로라이드), 및 합성 포스폴리피드(예: 스테아르아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드(모나 인더스트리즈(Mona Industries)로부터 포스폴리피드 PTS)를 포함한다. 물-지질 상호면에서 밀접한 패킹을 위한 세틸 및 스테아릴 알콜과 같은 계면장력 개질제를 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 제품을 제조하는데 유용한 다른 유화액은 본원에 참고로 인용되어 있는 1996년 엘 마키 및 비 허드(B.Hird)에 의해 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/759,547 호에 기술된 고점도 유화액을 포함한다. 이들 유화액은 바람직하게 55℃에서 약 500cp이상의 점도를 갖는다(점도는 랩-라인 인스트루먼트스 브룩필드 형태 회전 원판 점도계를 사용하여 측정할 수 있다). 상기 특허원은 (i) 하이드로카빌 치환된 카복실산 또는 무수물(바람직하게 폴리이소부틸렌 치환된 숙신산 또는 무수물); 및 (ii) 아민 또는 알콜의 반응 생성물인, 루브리졸 코포레이션(Lubrizol Corporation)(오하이오주 위크리프 소재)에 의해 상표명 OS-122102, OS-121863, OS-121864, OS-80541J 및 OS-80691J에 의한 유화액을 사용하여 에스테르 또는 아미드 생성물을 형성하는 것을 구체적으로 기술하고 있다. 상기 물질 및 그의 제조방법은 본원에 참고로 인용되어 있는 1987년 11월 24일자로 포스버그(Forsberg)에게 허여된 미국 특허 제 4,708,753 호[특히 칼럼 3, 라인 32-38; 및 칼럼 8, 라인 10 내지 칼럼 26, 라인 68 참조], 및 1989년 7월 4일자로 포스버그에게 허여된 미국특허 제 4,844,756 호에 기술되어 있다.
본 발명에 유용한 것으로 알려진 다른 물질은 본원에 참고로 인용되어 있는 1965년 11월 2일자로 렌스(Rense)에게 허여된 미국 특허 제 3,215,707 호; 1996년 1월 25일자로 렌스에게 허여된 미국 특허 제 3,231,587 호; 1991년 9월 10일자로 포스버그에게 허여된 미국 특허 제 5,047,175 호; 및 1987년 6월 18일자로 포스버그에 의해 공개된 국제 공개공보 제 87/03613 호에 기술된 탄화수소 치환된 숙신산 무수물을 포함한다. 이들 문헌은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다.
유화액, 특히 고점도 일차 유화액로서 유용한 또다른 물질은 12-하이드록시스테아르산 및 폴리에틸렌 옥사이드의 ABA 블록 공중합체이다. 이러한 물질은 본원에 참고로 인용되어 있는 1989년 10월 24일자로 티.타드로서(T.Tadros)에게 허여된 미국 특허 제 4,875,927 호에 기술되어 있다. 본원의 유화액로서 유용한 부류의 대표적인 물질은 임페리알 케미칼 인더스트리즈 PLC(Imperial Chemical Industries PLC)로부터 아르라셀 P35로서 구입가능하다.
모든 전술한 물질이 단일 유화액로서 사용될 수 있지만, 유화액을 형성할 때 하나 이상의 유화액을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 고점도 유화액이 사용되는 경우에, 처리된 제품이 유화액을 파괴하는 전단 압력을 가할 때 임의의 '점착성' 촉감을 생성할 수 있다. 이 경우에, 일차 유화액 및 비교적 저점도 공유화액을 사용하고, 소량의 주요 유화액을 사용하여 점착성을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 루브리졸로부터 구입가능한 일차 유화액(즉, 폴리이소부틸렌 치환된 숙신산 및 아민의 반응 생성물) 및 폴리-12-하이드록시스테아르산 및 폴리에틸렌 옥사이드의 ABA 블록 공중합체인 이차 유화액(예: ICI 아르라셀 P135)를 사용하여 시간동안 개선된 물 유지량 뿐만 아니라 유리하게 감소된 점착성(일차 유화액의 양의 감소를 통해)을 갖는 유화액을 제공한다. 상이한 목적의 최종 용도는 다중 유화액이 적합한지, 각각의 적합한 상대적인 양이 적합한지를 지시할 것을 당업자들은 알 것이다. 이러한 측정은 본 내용에 있어서 당업자들에 의해 단지 실험을 필요로 할 것이다.
4. 임의의 유화액 성분
본 발명의 고불연속상 역 유화액은 또한 이러한 형태의 수분 함유 용액에 전형적으로 존재하는 다른 임의의 성분을 포함할 수 있다. 이들 임의의 성분은 지질의 연속상이나 극성 불연속상중에 존재할 수 있고, 향료, 항균(예: 항세균) 활성화제, 약학 활성화제, 탈취제, 불투명제, 수렴제, 보습제 등 뿐만 아니라 이들 성분의 혼합물을 포함한다. 이들 모든 물질은 이러한 제형을 위한 첨가제로서 당해 분야에 널리 알려져 있고, 본 발명의 유화액에 효과적이고, 적합한 양으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 습윤상 세정용 와이프의 유화액중에 포함되는 특히 바람직한 임의의 성분은 피부 콘디쇼닝제로서의 글리세린이다.
본 발명의 제품의 유화액 성분은 유화액 형성후에 존재하는 성분들의 상응하는 양 및 성분들에 대해 본원에 기술되고 청구된다. 즉, 안정한 유화액이 형성될 때 캐리어에 도포된다. 유화액의 설명(성분 및 양)은 또한 캐리어에 유화 및 도포후에 성분들의 화학적 동일성에 상관없이 기술된 성분 및 양을 조합함으로써 형성된 유화액을 포함하는 것으로 이해된다.
C. 다른 임의의 제품 성분
고불연속상 역 유화액외에도, 유화액의 극성 불연속상이 해제될 때 제품의 세정 성능을 전형적으로 개선시킬 목적으로 본 발명의 제품에 포함될 수 있는 다른 임의의 성분이 있다. 이들 임의의 성분은 유화액의 미숙 파열을 초래할 수 있기 때문에 상당량(예컨대, 불연속상의 2% 이상)으로 유화액중에 존재할 수 없다. 이들은 나트륨 선형 알킬벤젠 설포네이트(LAS) 또는 알킬 에톡시 설페이트(AES)와 같은 비교적 높은 HLB 값(예컨대, 약 10 내지 약 25의 HLB)를 갖는 다양한 음이온성 계면활성제 뿐만 아니라 알킬 에톡실레이트, 알킬 아민 옥사이드, 알킬 폴리글리코시드, 쯔비터이온성 세정용 계면활성제, 양성 세정용 계면활성제와 같은 비이온성 계면활성제, 및 세틸 트리메틸 암모늄 염 및 라우릴 트리메틸 암모늄 염과 같은 양이온성 세정용 계면활성제를 포함한다. 대표적인 음이온성, 비이온성, 쯔비터이온성, 양성 및 양이온성 세정용 계면활성제를 위해 본원에 참고로 인용되어 있는 1986년 7월 1일자로 반데르 미어(Vander Meer)에게 허여된 미국 특허 제 4,597,898 호, 특히 칼럼 12 내지 16을 참고로 한다. 대신에, 이들 높은 HLB 세정용 계면활성제는 유화액과는 별도로 제품중에 도포되거나 포함될 수 있다. 예컨대, 유화액을 캐리어에 도포하기전이나 도포한 후에 높은 HLB 세정용 계면활성제의 수용액을 캐리어에 도포할 수 있다. 와이핑 도중에, 유화액은 파괴되고, 극성상 성분을 해제함으로서 높은 HLB 세정용 계면활성제와 조합하여 개선된 고체면 세정을 제공할 수 있다.
본 발명의 설명은 일반적으로 캐리어에 유중수적형 유화액을 도포하는 것에관한 것이지만, 둘이상의 상이한 유화액을 단일 제품의 제조시 이용할 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 양태에서, 유화액은 극성 불연속상 및 지질상의 비, 사용된 유화액, 불연속상 및 지질상중의 하나 또는 둘다에 사용된 성분 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 다양한 방법으로 상이할 수 있다. 하나의 제품에 다중 유화액을 이용하는 것은 둘이상의 성분이 서로 친화성일 때 특히 바람직할 수 있지만, 각각 개별적인 유화액에 포함될 수 있다. 한편으로, 사용 시간에서 특정 반응이 바람직하면 반응물은 개별적인 유화액중에 제공될 수 있다. 사용도중에 유화액의 전단에 따라, 목적하는 반응이 발생할 것이다. 예컨대, 와이핑 처리도중에 발포가 바람직하면, 일차 유화액의 극성 불연속상중에는 약산이 주입될 수 있지만, 이차 유화액의 극성 불연속상중에는 중탄산이 주입될 수 있다. 사용도중에 유화액의 전단시, 반응물은 반응하여 목적하는 발포체를 제공한다.
D. 유화액 처리된 제품의 제법
본 발명에 따르는 제품의 제조시, 고불연속상 유화액은 초기에 배합된다. 전형적으로, 이것은 지질상 성분 및 유화액을 함께 블렌딩 또는 용융시켜 얻는다. 지질/유화액 혼합물이 가열되는 특정 온도는 지질상 성분의 융점에 의존할 것이다. 전형적으로, 이 지질/유화액 혼합물은 극성 불연속상 성분으로 혼합되고, 블렌드되거나 다르게 조합되기 이전에 약 50 내지 약 90℃, 바람직하게는 약 70 내지 약 80℃의 온도로 가열한다. 용융된 지질/유화액 혼합물은 극성 불연속상 성분과 블렌드된다음 전형적으로 낮은 전단 조건하에서 함께 혼합되어 유화액을 제공한다.
고불연속상 역 유화액은 전술한 온도에서 유체 또는 가소성 상태로 캐리어에도포되므로써 필요한 투과성을 갖는 제품을 제공할 것이다. 유체 또는 가소성 일치를 갖는 물질을 도포하는 임의의 다양한 방법을 사용하여 유화액을 도포할 수 있다. 적합한 방법은 분무, 인쇄(예: 플렉소 인쇄 또는 스크린 인쇄), 피복(예: 그라뷰어 피복), 압출 또는 도포 기법의 조합(예컨대, 페이퍼 웹상에 세정용 계면활성제의 분무 후에 세정 처리된 웹상에 유화액의 그라뷰어 피복)을 포함한다.
유화액은 캐리어의 한면이나 양면에 도포될 수 있거나, 캐리어를 구성하는 겹의 내면 및/또는 외면(들)에 도포될 수 있다. 예컨대, 2겹 캐리어의 경우에, 유화액이 없는 캐리어의 외면을 벗어나, 유화액을 겹의 하나 또는 두 개의 내면에 도포할 수 있다. 캐리어 고안은 세정되는 표면으로 왁스 및 유화액이 이동하는 것을 최소화하고, 이는 특히 보다 세정용 액체를 제공하기 위해 고하중의 유화액이 사용될 때 바람직하다. 예컨대, 전형적인 고체면 세정용 와이프의 액체량을 제공하기 위해 캐리어 중량의 5배이상의 유화액 하중을 사용하여야 한다. 캐리어의 양면에 유화액을 도포하는 것은 연속적이거나 동시에 수행할 수 있다. 유화액을 캐리어에 도포할때, 캐리어의 표면상에 고형화되고, 전형적으로 불연속적인 피복물 또는 필름을 형성하기 위해 냉각 및 고형화시킬 수 있다. 그러나, 유화액은 캐리어에 도포될 수 있음으로써 연속적이거나 불연속적인 피복물을 생성할 수 있다.
유화액은 캐리어의 표면(들)에 불균일하게 도포될 수 있다. '불균일'이란 유화액의 양, 분산 패턴 등이 처리되는 물질의 표면(들)상에서 변할 수 있는 것을 의미한다. 예컨대, 임의의 유화액을 갖지 않는 표면부를 비롯한, 캐리어의 몇가지 표면부는 다소량의 유화액을 가질 수 있다(즉, 불연속적인 유화액 피복물에서 도포를 수행한다). 캐리어가 건조된후에 임의의 시점에서 높은 내부 상 역 유화액을 캐리어에 도포할 수 있다. 예컨대, 양키 건조기로부터 크레이프된후 유화액을 캐리어에 도포할 수 있다. 보통, 모체 롤로부터 권취되지 않은 상태 및 작은 후처리 제품 롤상에 권취되기 전에 페이퍼 웹에 유화액을 도포하는 것이 바람직하다.
캐리어에 고불연속상 역 유화액을 도포시, 분무 및 그라뷰어 피복 방법이 보통 바람직하다. 도 3은 유화액을 캐리어(10)상에 분무하는 하나의 바람직한 방법을 도시한다. 도 3에 있어서, 분무 시스템은 캐리어(10)상에 유화액의 분산된 분무(14)를 가하는 분무 헤드(12)를 갖는다.
분무 시스템은 수압 실린더(22)의 피스톤(26)에 커플링(18)에 의해 결합되는 볼 나선 드라이브(16)로 이루어지는 조립체에 의해 활성화된다. 실린더(22)부는 부호(30)로 도시된 바와 같이 높은 내부 상 역 유화액으로 채워지는 것으로 도 3에 도시된다. 실린더(22)는 액체 또는 가소성 상태로 유화액(30)을 유지하기 위해 가열된다. 유화액(30)은 가열된 충진부(42)에 연결된 라인(38)을 갖는 4방향 커플링(34)을 통해 실린더(22)로 흐른다. 커플링(34)은 또한 압력 게이지(50) 및 분무 헤드(12)에 연결된 라인(46)을 갖는다. 라인(38) 및 (46)중에 유화액의 흐름을 조절하는 세가지 밸브(56), (58) 및 (60)가 있다. 도 3에 도시된 분무 시스템은 또한 분무 헤드에 공기(68) 유입을 허용하는 분무 헤드(12)에 연결된 라인(64)을 갖는다. 라인(64)은 또한 라인중에 기압을 조절하고 측정하기 위한 압력 게이지 및 조절기(72)를 갖는다. 라인(64) 및 (46)을 가열하여 유화액을 캐리어에 도포하기 전에 용융 상태로 유지한다.
유화액(30)으로 실린더(22)를 채우기 위해, 밸브(56) 및 (60)을 밀폐하고 밸브(58)를 개방한다. 볼 나선 드라이브(16)를 활성화함으로써 피스톤(26)은 왼쪽으로 움직인다. 실린더(22)중에 생성된 진공은 충진포트(42)로부터 라인(38)을 통하여 실린더(22)로 유화액을 이동시킨다. 밸브(58)를 밀폐하고, 밸브(56) 및 (60)를 개방하여 실린더(22)로부터 분무 헤드(12)로 유화액을 제공한다. 볼 나선 드라이브(16)를 활성화함으로써 피스톤(26)을 오른쪽으로 움직인다. 이것은 유화액(30)을 실린더(22)외부 및 커플링(34)의 라인(46)으로 가한다. 이어서 유화액은 밸브(60)를 통해 분무 헤드(12)로 흐르고, 라인(64)으로부터 공기의 주입에 의해 분산되어 분산된 분무(14)를 제공한 후 캐리어(10)에 도포된다.
도 4는 가요성 로토그라뷰어 피복 시스템을 포함하는 고불연속상 역 유화액을 도포하기 위한 또다른 방법을 도시한다. 도 4에 있어서, 캐리어(110)는 화살표(112a)로 나타낸 방향으로 회전하는 모체 티슈 롤(112)로부터 권취되지 않고, 회전롤(114), (116) 및 (118) 둘레로 진행한다. 회전 롤(118)로부터 캐리어(110)는 일반적으로 그라뷰어 피복 스테이션(120)으로 진행하고, 유화액은 캐리어의 양면에 도포된다. 스테이션(120)을 이탈한 후에, 캐리어(110)는 처리된 웹(122)이 된다. 처리된 웹(122)은 표면 재권취 롤(126)(화살표(126)으로 나타낸 방향으로 회전한다)로 진행한 후 후처리된 제품 롤(128)(화살표(128a)로 나타낸 방향으로 회전한다)상에 권취된다.
스테이션(120)은 한쌍의 가열된 결합된 그라뷰어 프레스(130) 및 (134)를 포함한다. 프레스(130)는 작은 아닐옥스 실린더(138) 및 큰 인쇄판 실린더(142)로이루어지고, 프레스(134)는 유사하게 작은 아닐옥스 실린더(146) 및 큰 인쇄판 실린더(150)으로 이루어진다. 아닐옥스 실린더(138) 및 (146)은 각각 세라믹 또는 크롬 표면을 갖지만, 인쇄판 실린더(142) 및 (150)은 각각 양각 패턴 고무, 우레탄 또는 광중합체 표면을 갖는다. 이들 아닐옥스 및 인쇄판 실린더는 각각 화살표(138a), (142a), (146a) 및 (150a)로 나타내는 방향으로 회전한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄판 실린더(142) 및 (150)은 서로 대향하고, 캐리어(110)를 통과하는 닙 롤(154)을 제공한다.
일정한 체적 유동비에서 각각 화살표(158) 및 (162)로 나타낸 닙 영역에서 고온 용융(예: 60℃) 유화액을 이들 결합된 그라뷰어 프레스(130) 및 (134)상에 펌프 또는 분무한다(프레스(130) 및 (134)로 전달된 유화액은 같거나 다를 수 있다). 환언하면, 유화액을 캐리어(110)에 도포하는 것과 동일한 속도에서 유화액을 결합된 그라뷰어 프레스(130) 및 (134)에 도포한다. 이것은 시스템에서 유화액 '강화'를 제거한다. 아닐옥스 실린더(138) 및 (146)이 화설표(138a) 및 (146a)로 나타낸 방향으로 회전함으로써 이들은 닥터 블레이드를 회전시킴으로써 인쇄판 실린더(142) 및 (150)의 표면을 균일하게 가로질러 유화액을 분산시키고, 실린더(142) 및 (150)의 인쇄판으로부터 과량의 유화액을 제거한다.
인쇄판 실린더(142) 및 (150)상에 분산된 유화액(화살표(142a) 및 (150b)로 나타낸 반대 방향으로 회전한다)은 이어서 닙 영역(154)에서 캐리어(110)의 양면으로 이동한다. 캐리어(110)로 이동하는 유화액의 양은, (1) 인쇄판 실린더(142)와 (150) 사이에 닙 영역(154)의 폭을 조절하고; (2) 아닐옥스/인쇄판 실린더쌍(138/142)과 (146/150) 사이의 닙 영역(158) 및 (162)의 폭을 조절하고; (3) 실린더(142) 및 (150)상에 인쇄판의 인쇄 화상 양각(즉, 골 깊이); (4) 실린더(142) 및 (150)상에 인쇄판의 인쇄 영역(즉, 골 영역); 및/또는 (5) 실린더(142) 및 (150)상에 인쇄판의 인쇄 패턴에 의해 제어될 수 있다.
실시예 1
실시예 1은 변화가능한 기본중량 대역을 갖는 셀룰로즈성 섬유 기재(캐리어)에 도포되는 유화액을 포함하는 살균/세정용 와이프 제품의 제법을 예시한다. 유화액을 섬유 셀룰로즈성 기재의 한면이나 양면에 도포한다. 바람직하게, 캐리어는 이러한 기재를 포함하고, 유화액을 2겹 사이에 도포한다.
A) 캐리어 제법
캐리어는 티슈/타월 페이퍼 기재이다. 기본 페이퍼는 20lbs/연의 기본중량을 갖는 층지지 않은 시이트, 100% NSK이다. 상기 페이퍼는 연속 높은 기본중량 대역(도 1 및 도 2의 영역(2)에 해당함), 다수의 저기본중량 및 중간 기본중량 대역(각각 도 1 및 도 2의 영역(3) 및 (4)에 해당함)을 갖는다. 상기 페이퍼는 하기의 규정으로 미국 특허 제 5,506,715 호(트로칸 등)에 따라 제조된다:
1) 성형 와이어는 1in2당 100개의 돌기를 함유한다.
2) 상기 돌기는 성형 와이어의 표면적의 약 50%를 차지한다.
3) 상기 돌기는 성형 와이어 강화 구조체를 약 0.004in 이상으로 연장한다.
4) 각각의 돌기의 세공은 성형 와이어의 표면적의 약 10%를 차지한다.
5) 제지 공정의 습식 말단에서, 2% 아미노-실리콘(CM 22666D1으로서 제네랄 일렉트릭으로부터 구입가능함)을 건조 페이퍼의 1 lbs당 아미노 실리콘 고형물 0.004 lbs의 비로 NSK 펄프 슬러리로 주입한다.
6) 제지 공정의 습식 말단에서, 키멘(Kymene) 557H(헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc)로부터 구입가능함) 1%를 건조 페이퍼의 1 ton당 키멘 고형물 20 lbs의 비로 NSK 펄프 슬러리로 주입한다.
제품 사용도중에 유체 흐름을 위한 도관을 제공하는 변화가능한 기본중량 대역으로, 페이퍼 캐리어는 유화액 첨가를 위해 준비한다.
B) 유화액 제법
88.75%의 극성 불연속상(주로 물로 이루어짐)을 갖는 유화액 1000g 배치를 표 1에 나타낸 성분으로부터 제조한다.
지질상 성분 양(gm) %
스트랄 앤드 피셔 SP983 40 4.0
광유 10 1.0
스트랄 앤드 피셔 SP1190 40 4.0
다우 Q2-5200 20 2.0
글리코물 TS 2.5 0.25
극성상 성분
증류수 826.3 82.63
HEDP 0.2 0.02
과산화수소 8.0 0.8
에탄올 50 5.0
C-12 아민 옥사이드 1.0 0.10
게라니올 1.5 0.15
티몰 0.5 0.05
극성 불연속상을 배합하기 위해, 모든 극성상 성분을 함께 혼합한 후 140℉(45.8℃)로 가열한다. 이와는 별도로, 지질상 성분을 용융될때까지 약 140℉의 온도로 혼합하면서 가열한다. 극성 및 지질상 성분을 스테인레스 스틸 용기로 혼합하고 저속 세팅상에서 호바트 모델(Hobart Model) 100-C 혼합기로 혼합하여 천천히 냉각시킨다. 유화액이 형성될때까지 혼합을 계속한다. 유화액 형성은 랩-라인 인스트루먼트 회전 원판 점도계로 측정한 바와 같이 2000cp 이상의 점도로 증가함으로써 명확하다.
C) 페이퍼 캐리어에 유화액의 도포
단계 B에서 제조된 유화액을, 단지 한 개의 그라뷰어 프레스(130)을 이용하는 것을 제외하고는, 도 4에 도시된 바와 본질적으로 동일한 로토그라뷰어 인쇄 방법을 사용하여 단계 A에 기술된 페이퍼 캐리어에 도포한다(또한, 재권취 롤(126)은 이 실시예에 기술된 제품의 제조에 이용되지 않는다). 유화액을 135℉의 온도로 가열하여 유체 또는 용융시킨다. (+) 변위 펌프는 380ml/분의 일정 체적 흐름비에서 화살표(158)로 나타낸 닙 영역에서 유화액을 그라뷰어 프레스(130)로 이동시킨다. 아닐옥스 실린더(138)는 인쇄 실린더(142)(약 40ft/분으로 회전함)의 표면을 균일하게 가로질러 유화액을 분산시킨다. 이어서 실린더(142)는 유화액을 웹(110)의 한면으로 이동시킨다(실린더(150)는 웹(110)상에 일정 쇄를 유지하기 위해 백-업 실린더로서 사용된다). 피복된 페이퍼 캐리어(122)는 천공되고, 절첩되고 밀봉되어(이들 기능을 수행하기 위한 장치는 도 4에 도시되지 않는다) 후처리된 제품 와이프를 얻는다. 절첩 및 밀봉후에, 유화액은 페이퍼 캐리어 약 700중량% 부가물에서 페이퍼 캐리어의 양내면을 피복하여 본 발명의 제품을 제공한다.
실시예 2
이 실시예는 변화가능한 기본중량 대역으로 페이퍼 기재에 도포된 유화액을 포함하는 수분 해제 화장실용 티슈의 제법을 예시한다. 이 유화액을 캐리어의 한면이나 양면 또는 2겹 사이에 가한다.
A) 캐리어 제법
캐리어는 티슈/타월 페이퍼 기재이다. 기본 페이퍼는 9.5lbs/연의 기본중량을 갖는 층지지 않은 시이트로 60% NSK(즉, 북연질재 크래프트) 및 40% 유칼립투스이다. 상기 페이퍼는 연속 높은 기본중량 대역(도 1 및 도 2의 영역(2)에 해당함), 다수의 낮은 기본중량 및 중간 기본중량 대역(각각 도 1 및 도 2의 영역(3) 및 (4)에 해당함)을 갖는다. 상기 페이퍼는 하기의 규정으로 미국 특허 제 5,506,715 호(트로칸 등)에 따라 제조된다:
1) 성형 와이어는 1in2당 200개의 돌기를 함유한다.
2) 상기 돌기는 성형 와이어의 표면적의 약 50%를 차지한다.
3) 상기 돌기는 성형 와이어 강화 구조체를 약 0.008in 이상으로 연장한다.
4) 각각의 돌기의 세공은 성형 와이어의 표면적의 약 10%를 차지한다.
5) 제지 공정의 습식 말단에서, 2% 파레즈(Parez) 750B(헤르큘레스 인코포레이티드로부터 구입가능함)을 건조 페이퍼 1 ton당 파레즈 고형물 3 lbs의 비로 펄프 슬러리로 주입한다.
제품 사용도중에 유체 흐름을 위한 도관을 제공하는 변화가능한 기본중량 대역으로, 페이퍼 캐리어는 유화액 첨가를 위해 준비한다.
B) 유화액 제법
유화액 1000g 배치(88.65%의 극성 불연속상)를 하기 표 2에 나타낸 성분으로부터 제조한다.
지질상 성분 양(gm) %
옐로우 세레신 왁스(스트랄 앤드 피셔 SP983) 40 4.0
광유(피셔) 10 1.0
백색 지랍 왁스(스트랄 앤드 피셔 SP1190) 40 4,0
다우 코닝 5200 20 2,0
극성상 성분
EDTA 1.0 0.1
글리코물 TS 2,5 0.25
글리덴트 플러스 3.0 0.3
증류수 883.5 88.35
극성 불연속상을 배합하기 위해, 모든 극성상 성분을 함께 혼합한 후 140℉(45.8℃)로 가열한다. 이와는 별도로, 지질상 성분을 용융될때까지 약 140℉의 온도로 혼합하면서 가열한다. 극성 및 지질상 성분을 스테인레스 스틸 용기로 혼합하고 저속 세팅상에서 호바트 모델(Hobart Model) 100-C 혼합기로 혼합하여 천천히 냉각시킨다. 유화액이 형성될때까지 혼합을 계속한다. 유화액 형성은 랩-라인 인스트루먼트 회전 원판 점도계로 측정한 바와 같이 2000cp 이상의 점도로 증가함으로써 명확하다.
C) 페이퍼 캐리어에 유화액의 도포
단계 B에서 제조된 유화액을, 단지 한 개의 그라뷰어 프레스(130)을 이용하는 것을 제외하고는, 도 4에 도시된 바와 본질적으로 동일한 로토그라뷰어 인쇄 방법을 사용하여 단계 A에 기술된 페이퍼 캐리어에 도포한다. 유화액을 135℉의 온도로 가열하여 유체 또는 용융시킨다. (+) 변위 펌프는 110ml/분의 일정 체적 흐름비에서 화살표(158)로 나타낸 닙 영역에서 유화액을 그라뷰어 프레스(130)로 이동시킨다. 아닐옥스 실린더(138)는 인쇄 실린더(142)(약 40ft/분으로 회전함)의 표면을 균일하게 가로질러 유화액을 분산시킨다. 이어서 실린더(142)는 유화액을 웹(110)의 한면으로 이동시킨다(실린더(150)는 웹(110)상에 일정 쇄를 유지하기 위해 백-업 실린더로서 사용된다). 제 2 겹으로 조합한 후에, 유화액은 페이퍼 캐리어 약 200중량% 부가물에서 내부에 함유되어 본 발명의 제품을 제공한다.

Claims (10)

  1. (a) 본질적으로 연속적인 망상구조를 포함하는 비교적 높은 기본중량(basis weight)을 갖는 하나 이상의 제 1 영역 및 상기 높은 기본중량의 제 1 영역에 의해 둘러싸인 비교적 낮은 기본중량의 다수의 상호 불연속적인 영역으로 이루어진 제 2 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물을 포함하는 캐리어; 및
    (b) (1) 약 30℃ 이상의 융점을 갖는 왁스상 지질물질을 포함하는 고화된 지질의 연속상 2 내지 60%;
    (2) 상기 지질상내에 분산된 극성 불연속상(internal polar phase) 39 내지 97%; 및
    (3) 지질상이 유체 상태로 있을 때에 유화액을 형성할 수 있는 유화제 효과량을 포함하는, 캐리어에 적용된 유화액
    을 포함하는 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유화액이 5 내지 30%의 지질상 및 67 내지 92%의 극성상, 바람직하게는 6 내지 15%의 지질상 및 82 내지 91%의 극성상을 포함함을 특징으로 하는 제품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    유화액의 극성 불연속상이 60% 이상의 물, 바람직하게는 75% 이상의 물을 포함함을특징으로 하는 제품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    왁스상 지질물질이 40 내지 80℃, 바람직하게는 60 내지 70℃ 범위의 융점을 가짐을 특징으로 하는 제품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    왁스상 지질물질이 동물성 왁스, 식물성 왁스, 광물성 왁스, 합성 왁스 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    바람직하게는 밀랍, 카르나우바, 경랍, 라놀린, 셸락 왁스, 칸데릴라(candelilla), 파라핀, 바세린, 미세결정성 왁스, 백색 세레신 왁스, 황색 세레신 왁스, 백색 지랍 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 염화 나프탈렌 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    보다 바람직하게는 밀랍, 라놀린, 칸데릴라, 바세린, 미세결정성 왁스, 황색 세레신 왁스, 백색 지랍, 폴리에틸렌 왁스 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 제품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    유화액이 방향제, 항균제, 세정용 계면활성제, 약학 활성물질, 탈취제, 불투명화제, 아스트린젠트, 곤충 기피제, 표백제, 라디칼 소거제, 킬레이트화제, 증점제,빌더(builder), 완충제, 안정화제, 표백 활성화제, 오물 현탁제, 염료 전달제, 증백제, 분진방지제, 효소, 분산제, 염료 전달 억제제, 안료, 염료 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 성분;
    바람직하게는 항균제, 세정용 계면활성제, 표백제 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 추가로 포함함을 특징으로 하는 제품.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    셀룰로즈 섬유 구조물의 다수의 낮은 기본중량 영역의 응집 표면적이 상기 셀룰로즈 섬유 구조물의 전체 표면적의 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상임을 특징으로 하고; 또한 상기 셀룰로즈 섬유 구조물의 높은 기본중량 영역의 기본중량이 상기 낮은 기본중량 영역의 기본중량보다 25% 이상, 바람직하게는 35% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상 더 큰 것을 추가의 특징으로 하는 제품.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    캐리어가 높은 기본중량의 제 1 영역과 낮은 기본중량의 제 2 영역의 중간정도의 기본중량을 갖는 다수의 상호 불연속적인 영역을 포함하는 제 3 영역을 추가로 포함하고, 중간 기본중량을 갖는 상기 각각의 상호 불연속적인 영역이 낮은 기본중량의 불연속적인 영역에 의해 둘러싸여 있음을 특징으로 하는 제품.
  9. (a) 본질적으로 연속적인 망상구조를 포함하는 비교적 높은 기본중량을 갖는 하나 이상의 제 1 영역 및 상기 높은 기본중량의 제 1 영역에 의해 둘러싸인 비교적 낮은 기본중량의 다수의 상호 불연속적인 영역으로 이루어진 제 2 영역을 갖는 셀룰로즈 섬유 구조물을 포함하는 캐리어; 및
    (b) (1) 약 30℃ 이상의 융점을 갖는 왁스상 지질물질 2 내지 60%;
    (2) 극성 물질 39 내지 97%; 및
    (3) 왁스상 지질이 유체 상태로 있을 때에 유화액을 형성할 수 있는 유화제 효과량을 배합함으로써(상기 각각의 성분 (1), (2) 및 (3)의 중량%는 유화액의 총중량에 대해 배합된 양으로부터 결정된다) 제조되며 지질 연속상 및 분산된 극성 불연속상을 갖는, 캐리어에 적용된 유화액
    을 포함하는 제품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    셀룰로즈 섬유 구조물의 다수의 낮은 기본중량 영역의 응집 표면적이 상기 셀룰로즈 섬유 구조물의 전체 표면적의 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상임을 특징으로 하고;
    또한 상기 셀룰로즈 섬유 구조물의 높은 기본중량 영역의 기본중량이 상기 낮은 기본중량 영역의 기본중량보다 25% 이상, 바람직하게는 35% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상 더 큰 것을 추가의 특징으로 하는 제품.
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