KR100336444B1 - 섬유성셀룰로즈물질에유용한,무수성의자가-유화성화학유연제조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학적 유연제 조성물을 제공한다. 바람직한 4급 암모늄 화합물에는 디알킬 디메틸 암모늄 염, 예를들어 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디(수소화된)탈로우 디메틸 알모늄 메틸 설페이트가 있다. 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 글리세롤, 중량 평군 분자량 약 150 내지 약 800의 폴리글리세롤, 및 중량 평균 분자량 200내지 4000의 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜중에서 선택된다. 상기 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학적 유연제 조성물은 상기 4급 암모늄 화합물을 폴리하이드록시 화합물과 상기 화합물들이 혼화성인 특정 온도 범위에서 혼합시킴으로써 제조된다. 이어서 생성된 안정한 고체 또는 농축된 유체 혼합물을 소비자 또는 최종 사용자에게로 경제적으로 발송할수 있다. 상기 화학적 유연제 조성물의 최종 사용자는 단순히 상기 혼합물을 액체 담체(예: 물)로 희석하여 섬유성 셀룰로즈 물질의 처리에 적합한 수성 분산액을 제조한다. 본원에 개시된 상기 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학적 유연제 조성물은 주로 티슈 및 타월과 같은 일회용 종이 제품의 연화에 적합하다.

Description

섬유성 셀룰로스 물질에 유용한, 무수성의 자가-유화성 화학 유연제 조성물
발명의 분야
본 발명은 실질적으로 무수성의 자가-유화성 생분해성 화학 유연제 조성물에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 티슈 종이 웹과 같은 섬유성 셀룰로스 물질을 처리하는데 유용한 실질적으로 무수성의 자가-유화성 생분해성 화학 유연제 조성물에 관한 것이다. 처리된 티슈 웹은 타월, 냅킨, 고급 티슈 및 화장지 제품과 같은 부드러운 흡수 종이 제품을 제조하는 데 사용할 수 있다.
발명의 배경
때때로 티슈 또는 종이 티슈 웹 또는 시이트로 불리우는 종이 웹 또는 시이트는 현대 사회에서 폭넓은 용도를 가진다. 종이 타월, 냅킨, 고급 티슈 및 화장지와 같은 제품은 주요 상업 제품이다. 이들 제품의 3 가지 중요한 물리적 성질은 유연성, 흡수성, 특히 수성 시스템에 대한 흡수성 및 강도, 특히 습윤시의 강도인 것으로 오랫동안 인식되어 왔다. 이들 성질중 2 또는 3 개의 성질을 동시에 개선시킬 뿐만 아니라 다른 성질에 심각한 영향을 미치지 않고 이들 개개 성질을 개선시키려는 연구 및 개발 노력이 경주되고 있다.
유연성은 소비자가 특정 제품을 잡아 자신의 피부를 문지르거나 손안에서 구길 때 느껴지는 촉감이다. 이러한 촉감은 몇가지의 물리적 성질의 조합에 의하여제공된다. 유연성과 관련한 가장 중요한 물리적 성질중 한가지는 제품으로 제조되는 종이 웹의 경도인 것으로 기술분야의 숙련가에 일반적으로 여겨진다. 다시, 경도는 웹의 건조 인장 강도 및 웹을 구성하는 섬유의 경도에 직접적으로 좌우되는 것으로 일반적으로 여겨진다.
강도는 제품 및 그의 구성 웹이 물리적인 일체성을 유지하고 사용시, 특히 습윤시 인열, 파열 및 절단되지 않는 능력이다.
흡수성은 제품 및 그의 구성 웹이 일정량의 액체, 특히 수용액 또는 분산액을 흡수하는 능력의 척도이다. 소비자가 느끼는 전체적인 흡수성은 일정 질량의 티슈 종이가 포화시 흡수하는 액체의 총량뿐만 아니라 액체를 흡수하는 속도의 조합인 것으로 일반적으로 여겨진다.
종이 웹의 강도를 증가시키기 위하여 습강 수지를 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 예컨대, 웨스트펠트(Westfelt) 는 다수의 이와 같은 물질에 대하여 기술하고 있다[Cellulose Chemistry and Tech-nology, Volume 13, p, 813-825 (1979)]. 1973년 8월 28일자로 프라이마크(Freimark)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,755,220 호에서는 해교제로서 알려져 있는 특정 화학 첨가제가 제지 공정에서 시이트 형성동안 일어나는 자연적 섬유-섬유 결합을 방해한다고 기술하고 있다. 이와 같은 결합의 감소는 종이 시이트를 더옥 유연하게 하거나 덜 거칠게 한다. 상기 특허 문헌에서는 또한 상기 해교제의 바람직하지 못한 효과를 상쇄하기 위하여 상기 해교제와 함께 습강 수지를 사용하는 것에 대하여 기술하고 있다. 이들 해교제는 건조 인장 강도 및 습윤 인장 강도를 모두 감소시킨다.
미합중국 특허 제 3,821,068 호(1974년 6월 28일, Shaw) 에서는 또한 화학적 해교제를 사용하여 티슈 종이 웹의 경도를 감소시켜 유연성을 증가시킬 수 있음을 개시하고 있다.
화학적 해교제는 다양한 참고 문헌에 개시되어 있다[미합중국 특허 3,554,862 호, Hervey et al., 1971년 1월 12일]. 이들 물질은 예컨대 코코트리메틸암모늄 클로라이드, 올레일트리메틸암모늄 클로라이드, 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 스테아릴트리메틸 암모늄 클로라이드와 같은 4 급 암모늄 염이다.
미합중국 특허 제 4,144,122 호(1979년 3월 13일, Emanuel-ssion et al.) 에서는 웹을 유연하게 하기 위하여 비스(알콕시(2-하이드록시)프로필렌) 4 급 암모늄 클로라이드와 같은 착체 4 급 암모늄 화합물을 사용하는 것에 대하여 개시하고 있다. 또한 이 문헌에서는 지방산 알콜의 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 부가물과 같은 비이온성 계면활성제를 사용함으로써 해교제에 의해 야기되는 흡수성의 감소를 극복하는 것에 대하여 기술하고 있다.
문헌[Armak Company, Chicago, Illinois, 회사 발행물 76-17(1977)] 에서는 티슈 종이 웹에 유연성 및 흡수성을 부여하기 위하여 폴리옥시에틸렌 글리콜의 지방산 에스테르와 함께 디메틸 디(수소화된)탈로우 암모늄 클로라이드를 사용하는 것에 대하여 기술하고 있다.
종이 웹의 개선을 향한 연구 결과의 한 예는 미합중국 특허 제 3,301,746 호(Sanford and Sisson, 1967년 1월 31일)에 기술되어 있다. 이 특허 문헌에 기술된 방법에 의해 제조된 중이 웹의 높은 품질 및 이 웹으로부터 제조된 제품의 상업적인 성공에도 불구하고, 제품 향상을 위한 연구 노력은 계속되고 있다.
예컨대 미합중국 특허 제 4,158,594 호(Becker et al., 1979년 1월 19일) 에서는 이들이 주장한 방법이 질기고 유연한 섬유성 시이트를 형성함을 기술하고 있다. 좀 더 구체적으로 이 문헌에서는 웹의 한 표면 및 크레이핑 표면에 미세 패턴화 배열로 접착되어진 결합 물질(예컨대 아크릴 라텍스 고무 유화제, 수용성 수지 또는 엘라스토머성 결합 물질)에 의하여 공정동안 상기 웹의 한 표면을 크레이핑 표면에 결합시키고 상기 크레이핑 표면으로부터 상기 웹을 크레이핑하여 시이트 물질을 제조함으로써 (화학적 해교제의 첨가에 의하여 연화될 수 있는) 티슈 종이 웹의 강도를 높일수 있음을 개시하고 있다.
공지된 디알킬 디메틸 암모늄 염(예컨대, 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 등)과 같은 기존의 4 급 암모늄 화합물은 효과적인 화학적 해교제이다. 바람직하지 않게도 이들 4 급 암모늄 화합물은 친수성이 아니다. 본 발명자들은 본 발명의 화학적 유연 조성물이 섬유성 셀룰로스 물질의 유연성과 흡수성을 모두 증가시킴을 발견하였다.
또한 실질적으로 무수성인 이들 유연제 화합물온 함유하는 화학 유연제 조성물을 제공하여 제품의 선적상의 비용 절감(낮은 중량), 포장시의 비용 절감 및 화학 유연제 조성물의 가공에 필요한 기계상의 비용 절감(수용성 분산액을 구성하는 데 필요한 설비의 감소)을 유도한다. 또한 본 발명은 농축된 유연제 조성물의 제조에 전형적으로 사용되는 유기 용매, 특히 휘발성 유기 용매를 배제시키기 때문에 환경적 안정성의 장점을 제공한다.
본 발명의 목적은 섬유성 셀롤로스 물질을 처리하는데 유용한 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유연한 흡수성의 티슈 종이 제품을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 유연한 흡수성의 티슈 종이 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적 및 기타 목적은 하기 명세서에 개시된 내용으로부터 자명한 바와 같이 본 발명에 따라 얻어진다.
발명의 개요
본 발명은 섬유성 셀룰로스 물질을 처리하는데 유용한 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 제공한다. 간단하게 무수성의 자가-유화성 화학 유연제 조성물은
(a) 하기 일반식의 4 급 암모늄 화합물: 및
상기식에서,
R2치환체는 각각 C1-C6알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 또는 이들의 혼합물이고;
R1치환체는 각각 C14-C22하이드로카빌 그룹, 또는 이들의 혼합물이고;
X-는 적합한 음이온이다;
(b) 글리세롤, 중량 평균 분자량이 약 150 내지 약 800인 폴리글리세롤, 및 중량 평균 분자량이 약 200내지 4000인 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜로 구성된 그룹중에서 선택된 폴리하이드록시 화합물
의 혼합물온 포함하고;
상기 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비는 약 1:0.1 내지 0.1:1 범위이고, 상기 폴리하이드록시 화합물은 상기 4급 암모늄 화합물과 40℃이상의 온도에서 혼화가능하다. 본 발명의 화학 유연제 조성물은 약 20℃ 이상의 온도에서 안정하고 균질한 고형물 또는 점성 유체이다. 상기 유체는 액체 또는 액정상 구조를 가질 수 있다. 실질적으로 자가-유화성 화학 유연제 조성물의 수분 함량은 약 20 중량% 미만이고, 바람직하게는 약 10 중량% 미만이고, 더욱 바람직하게는 약 5 중량% 미만이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 4급 암모늄 화합물의 예로는 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DTDMAC), 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DTDMAMS), 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DHTDAMS), 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DHTDMAC)와 같은 공지의 디알킬디메틸암모늄 염이 있다.
본 발명에 유용한 폴리하이드록시 화합물의 예로는 글리세롤, 약 150 내지약 800 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리글리세롤 및 약 200 내지 약 4000 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜이 있으며, 약 200 내지 약 600 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜이 바람직하다.
간단히, 본 발명의 티슈 웹을 제조하는 방법은 상기 성분들로부터 제지 퍼니쉬 제조 단계, 포드리니어(Fourdrinier) 와이어와 같은 다공질 표면상에 제지 퍼니쉬의 침착 및 상기 부착된 원료로부터 물의 제거 단계를 포함한다.
본 명세서에서 모든 백분율, 비 및 비율은 별도 표기가 없는 한 중량을 기준으로 한다.
도면의 간단한 설명
본 명세서는 본 발명을 한정하고 특정하는 청구 범위로 결론을 내리지만 첨부된 도면과 함께 하기의 설명으로부터 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다:
제 1 도는 디옥타데실 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DODMAMS) 및 DHTDMAMS 시스템의 상 그래프이다.
제 2 도는 DODMAMS 및 PEG-400 시스템의 상 그래프이다.
제 3 도는 DHTDMAMS 와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 고체 예비혼합물을 희석시켜 형성된 2% 분산액을 63,000 배로 확대한 체온 투과 현미경 사진이다.
제 4 도는 DHTDMAMS 와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 액체 예비혼합물을 희석시켜 형성된 2% 분산액을 63,000 배로 확대한 저온 투과 현미경 사진이다.
제 5 도는 DHTDMAC와, 글리세롤과 PEG-400 시스템 혼합물의 1:1 중량비의 액체 예비혼합물을 희석시켜 형성된 2% 분산액을 63,000 배로 확대한 저온 투과 현미경 사진이다.
본 발명을 이하 좀 더 상세히 기술한다.
발명의 상세한 설명
본 명세서는 본 발명으로 여겨지는 발명의 요지를 한정하고 특정하는 청구 범위로 결론을 내리지만 하기 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "점성 유체" 는 20 ℃ 에서 약 10,000 센티포이즈 이상의 점도를 가지는 유체를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "균질한 혼합물" 은 4 급 암모늄 및 폴리하이드록시 화합물이 상호 용해 또는 분산된 조성물을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "자가-유화성" 이란 물과 같은 액체 담체에 첨가될 경우 최소의 전단, 열, 분산 보조제 등에 의해 균일한 콜로이드성 분산액을 형성하는 조성물을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 " 티슈 종이 웹, 종이 웹, 웹, 종이 시이트 및 종이 제품" 은 모두, 수성 제지 퍼니쉬를 형성하는 단계, 포드리니어 와이어와 같은 다공질 표면상에 상기 원료를 침착시키는 단계, 및 가압의 유/무하에서 중력 또는 진공-보조 배수 또는 증발에 의하여 상기 퍼니쉬로부터 물을 제거하는 단계를 포함하는 공정에 의하여 제조된 종이의 시이트를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "수성 제지 퍼니쉬" 는 하기 기술한 화학물질과 제지 섬유의 수성 슬러리이다.
본 발명의 제조 방법의 제 1 단계는 수성 제지 퍼니쉬를 형성하는 것이다. 상기 퍼니쉬는 하기에서 기술하는 바와 같은 제지 섬유(이하 목재 펄프로도 가끔 언급함), 및 1종 이상의 4 급 암모늄 화합물과 1종 이상의 폴리하이드록시 화합물의 흔합물을 포함한다.
모든 변형체중의 목재 펄프는 통상적으로 본 발명에 사용되는 제지 섬유를 포함할 것이다. 그러나 면 린네, 배가시, 레이온 등과 같은 기타 셀룰로스 섬유 펄프도 사용될 수 있으며 이들도 청구한다. 본 발명에 유용한 목재 펄프는 분쇄 목재와 같은 기계가공 펄프, 열기계 가공 펄프 및 화학 개질된 열기계가공 펄프(CTMP) 뿐만 아니라 크라프트, 설파이트 및 설페이트 펄프와 같은 화학가공 펄프를 포함한다. 낙엽수 및 침엽수로부터 얻어진 펄프도 사용할 수 있다. 또한 본 발명은 본연의 제지 공정을 용이하게 하기 위하여 사용되는 충전제 및 접착제와 같은 기타 비-섬유셩 물질뿐만 아니라 상기 펄프의 범주의 속하는 화합물중 임의의 것 또는 이들 모두를 포함하는 재생 종이로부터 얻어진 섬유도 사용할 수 있다. 바람직하게는 본 발명에 사용되는 제지섬유는 북부의 연질목으로부터 얻어진 크라프트 펄프를 포함한다.
무수성의 자가-유화성 화학 유연제 조성물
본 발명은 4 급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 필수 성분으로 함유한다. 상기 4 급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 비는 사용되는 특정 폴리하이드록시 화합물 및/또는 4 급 암모늄 화합물의 분자량에 따라 다르지만 약 1:0.1 내지 약 0.1:1, 바람직하게는 약 1:0.3 내지 0.3:1, 더욱 바람직하게는 약 1:0.7 내지 약 0.7:1 이다.
이와 같은 화합물의 개개 유형은 각각 하기에서 상세하게 기술한다.
A. 4 급 암모늄 화합물
실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물은 하기 일반식의 4 급 암모늄 화합물을 필수 성분으로 함유한다:
상기식에서,
R1은 각각 C14-C22탄화수소 그룹, 바람직하게 탈로우이고;
R2는 각각 C1-C6알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 바람직하게 C1-C3알킬이고;
X-는 적합한 음이온, 예를들어 할라이드(예: 클로라이드 또는 브로마이드) 또는 메틸 설페이트이다.
문헌[Swern, Ed,, Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Third Edition, John Wiley and Sons, New York (1964)]에 기술된 바와 같이, 탈로우는 다양한 조성을 가지는 천연 물질이다. 상기 문헌의 표 6.13 에는 탈로우 지방산의 78 % 이상이 전형적으로 16 또는 18개의 탄소 원자를 함유함을 나타내고 있다. 탈로우에 존재하는 지방산의 반은 주로 올레산 형태의 불포화산이다. 천연 탈로우뿐만 아니라 합성 탈로우도 본 발명 범위에 포함된다. 바람직하게 R1은 각각 C16-18알킬이고, 가장 바람직하게는 직쇄 C18알킬이다. 바람직하게 R2는 각각 메틸이고, X-는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 4 급 암모늄 화합물의 예는 디탈로우 디메틸 암틸늄 클로라이드, 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 같은 공지의 디알킬 디메틸 암모늄 염을 들 수 있으며, 상기 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트가 바람직하다. 이들 특정 물질은 상표명 "Varisoft137" (Sherex Chemical Company Inc. Dublin, Ohio)로 시판되고 있다.
B. 폴리하이드록시 화합물
화학 유연제 조성물은 필수 성분으로 폴리하이드록시 화합물을 함유한다.
본 발명에 유용한 폴리하이드록시 화합물의 예로는 글리세롤, 약 150 내지 약 800 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리글리세롤, 및 약 200 내지 약 4000, 바람직하게는 약 200 내지 약 1000, 가장 바람직하게는 약 200 내지 약 600 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜을 들 수 있다. 약 200 내지 약 600 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다. 상기 폴리하이드록시 화합물들의 혼합물도 또한 사용할 수 있다. 예컨대 글리세롤과, 약 200 내지 약 1000, 바람직하게는 약 200 내지 약 600 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜의 혼합물이 본 발명에유용하다. 바람직하게 글리세롤 대 폴리옥시에틸렌 글리콜의 중량비의 범위는 약 10:1 내지 약 1:10 이다.
특히 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 약 400 의 중량 평균 분자량을 가지는 폴리옥시에틸렌 글리콜이다. 이 물질은 상표명 "PEG-400" (the Union Carbide Company, Danbury, Connecticut) 으로 시판중이다.
상기 무수성의 자가-유화성 화학 유연제 조성물, 즉 4 급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물은 포드리니어 와이어 선두의 일부 적당한 위치에서 제지 기계의 습윤 단부에서 제지 섬유의 수성 슬러리 또는 퍼니쉬에 첨가되기 전, 또는 시이트 성형 단계전에 원하는 농도로 희석하여, 4 급 화합물과 폴리하이드록시 화합물이 분산액을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 습윤 티슈 웹을 형성한 후, 및 웹의 완전히 건조하기 전에 전술한 화학 유연제 조성물을 적용해도, 또한 상당한 유연성, 흡수성 및 습윤 강도의 장점을 제공하며 이도 명백히 본 발명의 범위에 포함된다.
4 급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물을 제지 퍼니쉬에 첨가하기 전에 먼저 함께 예비 혼합하는 경우 상기 화학 유연제 조성물이 더욱 효과적인 것으로 밝혀졌다. 하기 실시예 1 에서 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 바람직한 방법은, 약 66 ℃(150 ℉) 의 온도로 폴리하이드록시 화합물을 가열한 다음 4 급 암모늄 화합물을 고온 폴리하이드록시 화합물에 첨가하여 균질한 유체를 형성시키는 단계로 이루어 진다. 상기 4 급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비 범위는 사용되는 특정 화합물 및/또는 4 급 암모늄 화합물의 분자량에 따라 좌우되지만, 약 1:0.1 내지 약 0.1:1, 바람직하게는 약 1:0.3 내지 약 0.3:1, 더욱 바람직하게는 약 1:0.7 내지 0.7:1 이다. 상기 화학 유연제 조성물의 수분 함량은 약 20 중량% 미만, 바람직하게는 약 10 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 5 중량% 미만이다. 중요하게, 상기 화학 유연제 조성물은 약 20 ℃ 이상의 온도에서 안정하고 균질한 고체 또는 점성 유체이다.
실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물은 화학물질 공급처(예컨대, Sherex Company of Dublin, Ohio)에서 예비 혼합할 수 있다. 실질적으로 무수성인 형태로 이들 유연제 화합물을 함유하는 화학 유연제 조성물을 제공함으로써 제품의 선적상의 비용 절감(낮은 중량), 제품 포장시의 비용 절감 및 화학 유연제 조성물을 처리하기 위한 기계상의 비용 절감(수성 분산액을 조성하는 데 필요한 장치의 감소)을 유도한다. 또한 본 발명은 유기 용매, 특히 휘발성 유기 용매의 배제로 인하여 환경적 안정성의 장점을 제공한다. 화학 유연제 조성물의 최종 사용자는 단순히 상기 혼합물을 액체 담체(즉, 물)로 희석하여 4 급 암모늄 화합물/폴리하이드록시 화합물의 혼합물의 수성 분산액을 제조한 다음, 이를 제지 퍼니쉬에 첨가한다. 4 급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물은 수성 매질에 분산시키기 전에 유체 상태 또는 고체 상태로 존재할 수 있다. 바람직하게 4 급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을, 제지 퍼니쉬에 첨가하기 전에 유연제 조성물의 약 0.01 내지 약 25중량% 의 농도로 물과 같은 액체 담체로 희석시킨다. 액체 담체의 온도는 약 20 내지 80 ℃ 의 범위가 바람직하다. 혼합시킨 후 4 급 암모늄 화합물 및 폴리하이드록시 화합물은 액체 담체중에 분산된 입자로서 존재한다. 평균 입자 크기는 바람직하게 약 0.01 내지 10 ㎛, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.0 ㎛ 범위이다. 제 3 도 내지 5 도에 도시된 바와 같이, 분산된 입자는 폐쇄된 소낭 또는 개방 입자의 형태이다.
뜻밖에도, 상기 폴리하이드록시 화합물을 4 급 암모늄 화합물과 예비혼합시키고 상기 공정에 의해 종이에 첨가될 경우, 폴리하이드록시 화합물의 종이로의 흡착이 현저하게 증가하는 것으로 밝혀졌다. 실제, 섬유성 셀룰로스에 첨가된 폴리하이드록시 화합물과 4 급 암모늄 화합물의 20% 이상이 보유되며; 바람직하게 4 급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 보유 수준은 첨가 수준의 약 50 내지 90% 이다.
중요하게도, 흡착은 제지공정 동안 사용하기 적합한 시간대 및 농도에서 일어난다. 폴리하이드록시 화합물이 종이에 현저하게 높게 보유되는 비율을 좀더 잘 이해하기 위해서, 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DHTDMAMS) 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 400 의 수성 분산액 및 용융 용액의 물성을 분석하였다.
이론에 결부되거나 달리 본 발명을 한정하기를 바라지는 않지만, 폴리하이드록시 화합물이 종이에 흡착되는 것을, 4 급 암모늄 화합물이 어떻게 촉진하는지를 설명하기 위하여 하기 설명을 기술한다.
DHTDMAMS[디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, R2N+(CH3)2,CH3OSO3 -] 의 물리적 상태 및 DODMAMS에 대한 정보는 시판중인 혼합물에 대한 X-선 및 NMR(핵자기 공명) 데이타에 의해 제공된다. DODMAMS[디옥타데실 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, (C18H37)2N+(CH3)2,(CH3OSO3 -)]는 DHTDMAMS의 주 성분이며, 상기 시판중인 혼합물의 모델 화합물로서 작용한다. 먼저 보다 단순한 DODMAMAS 시스템을 고려하고, 그다음 보다 복잡한 시판중인 DHTDMAMS 혼합물온 고려하는 것이 유용하다.
온도에 따라, DODMAMS는 4개의 상들, 즉 2개의 다형태 결정(Xβ및 Xα), 하나의 라벨라(Lam) 액정, 또는 액체상중 어느 한 상으로 존재할수 있다(제 1 도 참고). 상기 Xβ결정은 실온내지 47℃에서 존재한다. 42℃에서, 상기 결정은 다형태성 Xα결정으로 전환되며, Xα결정은 72℃에서 Lam 액정상으로 전환된다. 차례로, 상기 상은 150℃에서 등방성 액체로 전환된다. DHTDMAMS 는 그의 물리적 양상이 DODMAMS를 닯을 것으로 예상되나, 단 상기 상 전환의 온도는 낮아지고 넓어질 것이다. 예를들어 Xβ에서 Xα결정으로의 전환은 DODMAMS에서는 47℃에서 일어나지만, DHTDMAMS에서는 27℃에서 일어난다. 또한, 비색정량측정법 의한 데이타는 다수의 결정ΦLam 상 전환이 DODMAMS에서 보다는 DHTDMAMS에서 일어남을 나타낸다. 이들 전환의 최고의 개시 온도는 56℃이며, 이는 X-선 데이타와 잘 일치한다.
DODMAC(디옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드)는 상기 Lam 액정상이 상기 화합물에 존재하지 않는다는 점에서 DODMAMS와 매우 다른 양상을 보인다[Laughlin et al., Journal of Physical Chemistry, Physical Science of the Dioctadecyldimethylammonium Chloride-Water System. 1. Equilibrium PhaseBehavior, 1990, Vol. 94, pp. 2546-2552](상기는 본원에 참고로 인용되어 있다). 그러나, 상기 차이는 종이 처리에 있어서 상기 화합물(또는 그의 시판중인 동족체 DHTDMAC)의 용도에 중요하지 않은 것으로 여겨진다.
DHTDMAMS 와 PEG-400의 혼합물
상기 두 물질의 1:1 중량비의 혼합물을 연구하고, 상기 시스템의 상 양상에 대한 가능한 모델을 제 2 도에 제시한다. 상기 그래프에서, DODMAMS 와 PEG는 고온에서 비혼화성인 것으로 나타났으며, 이때 이들은 2개의 액체상으로 공존한다. 상기 영역내의 2개 액체의 혼합물을 냉각시킴에 따라, Lam 상이 상기 혼합물로 부터 분리된다. 따라서 상기 연구는 상기 두 물질이 고온에서는 비혼화성인 반면, Lam 액정 상내의 보다 저온에서는 혼화성으로 됨을 보였다. 훨씬 더 낮은 온도에서 결정상들든 상기 Lam 상으로 부터 분리되어 상기 화합물들이 다시 비혼화성으로 되는 것이 예상된다.
따라서 상기 연구는 DHTDMAMS와 PEG-400의 우수한 수중 분산액을 제조하기 위해서, 물로 희석되는 예비혼합물을 상기 두 화합물이 혼화성인 온도범위의 중간으로 유지시켜야 함을 제시한다.
DHTDMAC 와 PEG-400의 혼합물
단계식 희석법을 사용한 상기 두 물질의 상 연구는, 이들의 물리적 양상이 DHTDMAMS와 상당히 다름을 입증한다. 어떠한 액정상도 발견되지 않는다. 이들 화합물은 광범위한 온도에 걸쳐 액체 용액으로서 혼화성이며, 이는 상당한 범위의 온도에 걸쳐 상기 혼합물로 부터 분산액을 제조할수 있음을 가리킨다. 특히 혼화성에 대한 온도 상한선이 존재하지 않는다.
분산액의 제조
폴리하이드록시 화합물과 4급 암모늄 염이 혼화성인 온도로 유지시키면서, 예비혼합물을 물로 희석하여, 상기 물질들중 어느 한 물질의 분산액을 제조할수 있으며, 이들이 액정상(DHTDMAMS의 경우에서 처럼)인지 또는 액체상(DHTDMAC의 경우에서 처럼)인지는 크게 중요하지 않다. DHTDMAMS 및 DHTDMAC는 모두 수 불용성이며, 따라서 상기 어느 한 건조상을 물로 희석하면 작은 입자로서 4급 암모늄 화합물이 침전될 것이다. 상기 두 4급 암모늄 화합물은 모두 상기 무수 용액이 액체 또는 액정인 것과 무관하게 희석된 수용액에서 액정상으로서 승온에서 침전될 것이다. 상기 폴리하이드록시 화합물은 모든 비율에서 물에 가용성이며, 따라서 침전되지 않는다.
저온 전자 현미경 분석 결과, 분산액중에 존재하는 입자의 크기는 약 0.1 내지 1.0㎛ 이고 구조가 매우 다양하다. 일부는 시이트(곡면 또는 평면)인 반면, 일부는 폐쇄된 소낭형이다. 이들 모든 입자의 막은 헤드 그룹이 물에 노출되고 꼬리가 함께 모인 분자 크기의 이중층이다. PEG 는 이들 입자와 결합하는 것같다. 이와 같은 방식으로 제조된 분산액을 종이에 도포하면 4 급 암모늄 이온이 종이에 결합되며 폴리하이드록시 화합물이 종이에 강력하게 흡착되는 것을 증진시키고, 습윤성을 보유함과 동시에 유연성이 원하는 정도로 생성된다.
분산액의 상태
상기 분산액을 냉각시킬 경우, 콜로이드 입자내의 물질의 부분적 결정화가일어난다. 그러나, 평형 상태의 도달은 장 시간(수개월)을 필요로 하며, 따라서 종이와 상호작용하는 입자내의 막은 불규칙한 상태인 것으로 여겨진다.
DHTDMAMS와 PEG를 함유하는 소낭은 섬유성 셀룰로스 물질의 건조시 파괴되는 것으로 여겨진다. 일단 소낭이 파괴되면, PEG 성분의 대부분은 셀룰로스 섬유의 내부로 침투하며 여기서 섬유 가요성이 증가된다. 중요하게, PEG 의 일부는 섬유의 표면상에 보유되며 여기서 셀룰로스 섬유의 흡수율을 증가시키는 작용을 한다. 이온 상호작용에 기인하여 DHTDMAMS 성분의 대부분은 셀룰로스 섬유의 표면상에 머무르게 되며 여기서 종이 제품의 유연성 및 표면 촉감을 향상시킨다.
본 발명 방법의 제 2 단계는 다공성 표면상에 첨가제로서 상기 화학 유연제 조성물을 사용하여 제지 퍼니쉬를 침착시키는 단계이며, 제 3 단계는 이렇게 침착된 퍼니쉬로부터 물을 제거하는 단계이다. 이러한 두 공정 단계를 달성하기 위하여 사용될 수 있는 기술 및 장치는 제지 기술분야의 숙련가에 자명할 것이다. 본 발명 티슈 종이의 바람직한 양태는 건조 섬유를 기준으로 약 0.005 내지 약 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.03 내지 0.5 중량% 의 상기 화학 유연제 조성물을 함유한다.
본 발명은 일반적으로 종래의 펠트-압축 티슈 종이, 고 벌크 패턴 밀접화 티슈 종이 및 고 벌크, 비압축 티슈 종이를 비롯한 티슈 종이에 적용될수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 티슈 종이는 단층 또는 다층 구조일 수 있으며 이들로부터 제조된 티슈 종이 제품은 한겹 또는 다겹 구조일 수 있다. 적층 종이 웹으로부터 제조된 티슈 구조물은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는 미합중국 특허 제3,994,771 호(Morgan, Jr, et al., 1976년 11월 30일) 에 기술되어 있다. 일반적으로 습윤-적층의 복합, 연성, 벌키 및 흡수성 종이 구조물은 상이한 섬유 유형들로 바람직하게 구성된 2층 이상의 퍼니쉬로부터 제조된다. 상기 층들은 바람직하게는 희석 섬유 슬러리의 개별적인 스트림의 침착으로부터 형성되며, 이때 상기 섬유는 전형적으로 하나 이상의 무한의 다공질 스크린상에 티슈 제지 공정에서 사용되는 바와 같은 비교적 긴 연목 및 비교적 짧은 경목 섬유이다. 후속적으로 상기 층들을 결합시켜 층상화된 복합 웹을 제조한다. 이어서 상기 적층 웹을, 유체력을 상기 웹에 적용시킨 다음 낮은 밀도의 제지 공정의 일부로서 상기 직물상에 열에 의해 예비 건조시킴으로써 개방 메쉬 건조/날염 직물의 표면과 일치시킨다. 상기 적층 웹은 섬유 유형에 대하여 층상화되거나 개개 층의 섬유 함량이 근본적으로 동일할 수 있다. 티슈 종이는 10 내지 약 65 g/㎡의 기본 중량 및 약 0.60 g/㎤ 이하의 밀도를 가지는 것이 바람직하다. 바람직하게, 기본 중량은 약 35 g/㎡ 이하이고 밀도는 약 0.30 g/㎤ 이하이다. 더욱 바람직하게, 밀도는 0.04 내지 약 0.20 g/㎤ 이다.
기존의 압축 티슈 종이 및 그의 제조 방법은 기술 분야에 공지되어 있다. 이와 같은 종이는 다공질 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시킴으로써 전형적으로 제조된다. 이와 같은 성형 와이어를 당해분야에서는 흔히 포드리니어 와이어로 지칭한다. 퍼니쉬가 성형 와이어에 침착되면 이를 웹이라 칭한다. 웹을 탈수 펠트로 이동시키고 압축하고 승온에서 건조시킴으로써 상기 웹을 탈수시킨다. 기술된 본 발명의 방법에 따라 웹을 제조하는 전형적인 장치 및 특정 방법은 기술 분야의 숙련가에 잘 알려져 있다. 전형적인 공정에서, 낮은 점조도의 펄프 퍼니쉬를 압축 헤드박스에 공급한다. 헤드박스는 펄프 퍼니쉬의 얇은 침착물을 포드리니어 와이어로 이송시켜 습윤 웹을 형성하기 위한 개구를 갖는다. 이어서 상기 웹을 전형적으로 진공 탈수에 의해 약 7 내지 약 25%(총 웹 중량을 기준으로) 의 섬유 점조도로 탈수시키고, 상기 웹이 예컨대 원통형 롤과 같은 기계적 부재에 대향시킴으로써 발생되는 압력을 받는 압축 공정에 의해 상기 웹을 더욱 탈수시킨다.
그 다음 탈수된 웹을 이동시키는 동안 추가로 압축시키고 양키 건조기와 같은 공지의 스트림 드럼 장치에 의해 건조시킨다. 압력은 웹에 대해 가압하는 대향 원통형 드럼과 같은 기계적 수단에 의해 양키 건조기에서 발생할 수 있다. 또한 진공을 웹에 적용시켜, 양키 건조기 표면에 대해 압축될 수 있다. 다중 양키 건조기 드럼을 사용할 수 있으며 이에 의해 추가적인 압축이 드럼사이에서 임의적으로 일어날 수 있다. 상기 형성된 티슈 종이 구조물을 하기에서 기존의 압축된 티슈 종이 구조물로 언급한다. 이와 같은 시이트는, 섬유가 수분을 함유하는 동안 실질적인 기계적 압축력이 상기 웹에 가해지고 이어서 압축된 상태로 건조되기 때문에, 밀집화되는 것으로 간주한다.
패턴 밀집화 티슈 종이는 비교적 낮은 섬유 밀도의 비교적 높은 벌크 필드 및 비교적 높은 섬유 밀도의 일련의 밀집화 영역을 가짐을 특징으로 한다. 높은 벌크 필드는 다른 한편으로는 필로우 영역 필드로 특징지워진다. 상기 밀집화 영역을 다른 한편으로는 너클 영역으로 칭하기도 한다. 상기 밀집화 영역은 높은 벌크 필드내에서 일정 간격으로 분리되어 있거나, 높은 벌크 필드내에서 완전하게 또는 부분적으로 상호 연결될 수도 있다. 패턴 밀집화 티슈 웹을 제조하는 바람직한 방법은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는 미합중국 특허 제 3,301,746 호(Sanford and Sisson, 1967년 1월 31일), 제 3,974,025 호(Peter G. Ayers, 1976년 8월 10일) 및 제 4,191,609 호(Paul D. Trokhan, 1980년 3월 4일) 및 제 4,637,859 호(Paul D. Trokhan, 1987년 1월 20일) 에 개시되어 있다.
일반적으로, 패턴 밀집화 웹은, 바람직하게 제지 퍼니쉬를 포드리니어 와이어와 같은 다공성 성형 와이어상에 침착시켜 습윤 웹을 형성시키고 이어서 상기 웹을 지지체 배열물에 대향하여 병렬배열시킴으로써 제조된다. 상기 웹을 지지체 배열물에 대향하여 가압시킴으로써, 상기 지지체 배열물과 습윤 웹 사이의 접촉지점에 기하학적으로 상응하는 위치에서 상기 웹에 밀집화된 대역이 생성된다. 상기 공정동안 압축되지 않는 상기 웹의 나머지 부분을 고 벌크 필드라 칭한다. 상기 고 벌크 필드는 추가로 진공 유형의 장치 또는 통풍 건조기로 유압을 적용시켜 더욱 탈밀집화시킬수 있다. 상기 고 벌크 필드의 실질적인 압축을 피하기 위해서 상기와 같은 방식으로 상기 웹을 탈수시키고, 임의로 예비건조시킨다. 이는 바람직하게, 예를들어 진공 유형의 장치 또는 통풍 건조기에 의한 유체 압력에 의해, 또는 한편으로 상기 고 벌크 필드를 압축하지 않는 지지체 배열에 대향하여 상기 웹을 기계적으로 가압시킴으로써 완수된다. 상기 밀집화 대역의 탈수, 선택적인 예비건조 및 형성 공정들을 통합시키거나 또는 부분 통합시켜 상기 수행되는 전체 공정 단계수를 감소시킬수도 있다. 상기 밀집화 대역의 형성, 탈수 및 선택적인 에비건조에 이어서, 상기 웹을 완전히, 바람직하게는 여전히 기계적인 압축을 피하면서 건조시킨다. 바람직하게는 상기 티슈 종이 표면의 약 8 내지 약 55%가, 상기 고 벌크 필드 밀도의 125%이상의 상대 밀도를 갖는 밀집화된 너클을 포함한다.
바람직하게는 상기 지지체의 배열물이 가압시 상기 밀집화 대역의 형성을 용이하게는 지지체 배열물로서 작용하는, 너클의 패턴화된 대체물을 갖는 날염 캐리어 직물이다. 상기 너클의 패턴은 상기 언급한 지지체의 배열물을 구성한다. 날염 캐리어 직물은 미합중국 특허 제 3,301,746 호(Sanford and Sisson, 1967년 1월 31일), 제 3,821,068 호(Salvucci, Jr. et al., 1974년 5월 21일), 제 3,974,025 호(Ayers, 1976년 8월 10일), 제 3,573,164 호(Friedberg et al., 1971년 3월 30일), 제 3,473,576 호(Amneus, 1969년 10월 21일), 제 4,239,065 호(Trokhan, 1980년 12월 16일), 및 제 4,528,239 호(Trokhan, 1985년 7월 9일)에 개시되어 있다.
바람직하게, 원료를 먼저 포드리니어 와이어와 같은 다공질 성형 캐리어상에 습윤 웹으로 형성시킨다. 상기 웹을 탈수하고 날염 직물로 이동시킨다. 다른 한편으로는 상기 퍼니쉬를, 날염 직물로서 또한 작용하는 다공질 지지 캐리어상에 초기 침착시킬 수도 있다. 일단 웹이 형성되면, 습윤 웹을 탈수시키고, 바람직하게, 약 40 내지 약 80% 의 선택된 섬유 점조도로 열을 이용하여 예비건조시킨다. 탈수는 흡입 상자 또는 기타 진공 장치 또는 통풍 건조기로 실시할 수 있다. 날염 직물의 너클 자국을, 웹이 완전하게 건조되기 전에 전술한 바와 같이 웹에 날인한다. 이를 달성하기위한 한 방법은 기계적 압력을 적용시키는 것이다. 예컨대 이는 양키 건조기와 같은 건조 드럼의 표면에 대향하여 상기 날염 직물을 지지하는 닙 롤을 가압시킴으로써 이루어진다. 이때, 웹은 닙 롤과 건조 드럼사이에 위치한다.또한 바람직하게, 상기 웹을 통풍 건조기 또는 흡입 상자와 같은 진공 장치로 유압을 적용시킴으로써 완전하게 건조시키기 전에, 날염 직물을 사용하여 성형시키는 것이 바람직하다. 유압은 초기 탈수, 별도의 후속 공정 단계 또는 이들의 단계의 조합 과정동안에 밀집화 영역의 날인을 유도하기 위하여 적용할 수 있다.
압축되지 않은 비패턴-밀집화된 티슈 종이 구조물이 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는 미합중국 특허 제 3,812,000 호(Joseph L. Salvucci, Jr. ＆ Peter N. Yiannos, 1974년 5월 21일) 및 제 4,208,459 호(Henry E. Becker, Albert L. McConnell ＆ Richard Schutte, 1980년 6월 17일)에 기술되어 있다. 일반적으로 비압축된 비패턴 밀집화 티슈 종이 구조물은 포드리니어 와이어와 같은 다공질 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시켜 습윤 웹을 형성하고 상기 웹에서 물기를 제거하고 상기 웹이 80% 이상의 섬유 점조도를 가질때까지 기계적 압축없이 부가적인 물을 제거하고 상기 웹을 크레이핑시킴으로써 제조한다. 물은 진공 탈수 및 열 건조에 의해 웹으로부터 제거한다. 생성된 구조물은 비교적 압축되지 않은 섬유의 부드럽지만 약한 고 벌크 시이트이다. 크레이핑 하기 전에 결합 물질을 웹 부분에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 티슈 종이 웹은 유연한 흡수성의 티슈 종이 웹을 필요로 하는 어떠한 용도에도 사용할 수 있다. 본 발명의 티슈 종이 웹의 특히 바람직한 용도는 종이 타월, 화장지 및 고급 티슈 제품이다. 예컨대, 본 발명의 2개의 티슈 종이 웹을 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되는 미합중국 특허 제 3,414,459 호(Wells, 1968년 12월 3일)에 개시된 바와 같이 엠보싱시키고 대향된 관계로 함께 접착 고정시켜 2 겹 종이 타월을 제조할 수 있다.
분자량 측정
A. 서 언
중합체 물질의 본질적인 현저한 특징은 그의 분자 크기에 있다. 중합체를 다양만 용도에 사용할수 있게 하는 특성은 거의 전적으로 그의 거대 분자 특성으로부터 기인한다. 상기 물질을 충분히 특성화하기 위해서, 상기 물질의 분자량 및 분자량 분포를 한정하고 측정하는 몇몇 수단을 수행하는 것은 필수적이다. 분자량보다는 상대 분자 질량이라는 용어론 사용하는 것이 보다 정확하나, 중합체 분야에서는 분자량이라는 용어가 보다 일반적으로 사용된다. 분자량 분포를 측정하는 것이 항상 실용적인 것은 아니다. 그러나, 이는 크로마토그래피 기법을 사용하면 보다 통상적으로 실행하게 된다. 오히려, 분자 크기를 평균 분자량으로 나타내는 것이 신뢰성이 있다.
B. 평균 분자량
상대 분자 질량(Mi)을 갖는 분자의 분자량 분획(wi)을 나타내는 간단한 분자량 분포를 고려하면, 다수개의 유용한 평균치들을 정의할 수 있다. 특정 크기 (Mi)의 분자수(Ni)를 기본으로 평균화를 수행하여 수 평균 분자량(n = ∑NiMi / ∑Ni)을 얻는다. 상기 정의의 중요한 결과는 수 평균 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 일부 방식으로 측정할수 있는 경우, 상기 n 을 쉽게계산할수 있다는 것이다. 이는 총괄적인 특성 측정의 기본이 된다.
정해진 질량(Mi)의 분자의 증량 분리(Wi)을 기준으로 평균하면 중량 평균 분자량이 정의된다:
w = Σ WiNi / Σ Wi = Σ NiMi2/ Σ NiMi
이때 w 는 n 보다 중합체 분자량을 나타내는데 보다 유용한 수단이 되는데, 그 이유는 상기가 중합체의 용융 점도 및 역학적 성질과 같은 특성들을 보다 정확하게 반영하기 때문이며 따라서 본 발명에 사용된다.
분석 및 시험 과정
본원에 사용되거나 티슈 종이웹상에 보유된 처리용 화학물질의 양을 당해분야에 허용되는 임의의 방법에 의해 분석할수 있다.
A. 4급 암모늄 및 폴리하이드록시 화합물에 대한 정량 분석
예를들어, 티슈 종이에 의해 보유된 4급 암모늄 화합물, 예를 들어 디(수소화된) 탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DHTDMAMS)의 양을, 유기 용매에 의해 상기 DHTDMAMS를 용매 추출한 다음, 지시자로서 디미디움 브로마이드를 사용하여 음이온/양이온 적정을 수행하여 측정할수 있으며; PEG-400과 같은 폴리하이드록시 화합물의 양은 물과 같은 수성 용매로 추출한 다음, 상기 추출물중의 PEG-400의 양을 측정하기 위한 기체 크로마토그래피 또는 비색법에 의해 측정할수 있다. 상기 방법들은 예시적인 것으로, 상기 티슈 종이에 의해 보유된 특정 성분의 양을 측정하는데 유용할수도 있는 다른 방법들을 배제시키는 것은 아니다.
B. 친수성 (흡수성)
티슈 종이의 친수성이란, 일반적으로 물에 의해 젖을 수 있는 상기 종이의 성향을 지칭한다. 티슈 종이의 친수성은 건조한 티슈 종이가 물로 완전히 젖는데 필요한 기간을 측정함으로써 어느정도 정량화 시킬수 있다. 상기 기간을 "습윤 시간"이라 칭한다. 습윤시간에 대해 일괄적이고 반복적인 시험을 제공하기 위해서, 하기 과정들을 습윤 시간 측정에 사용할수 있다: 먼저, 조건화된 샘플 단위 시이트(종이 샘플의 시험을 위한 환경 조건은 TAPPI 방법 T402에 열거한 바와 같이 23+1℃ 및 50+2% 상대 습도이다)로, 대략 4-3/8인치 ×4-3/4인치(약 11.1cm ×12cm)의 티슈 종이 구조물을 준비하고; 둘째로, 상기 시이트를 나란히 4번 접고, 이어서 대략 직경 0.75인치(약 1.9cm) 내지 약 1인치(약 2.5cm)의 공모양으로 구기고; 셋째로, 상기 구형 시이트를 23±1℃에서 증류수 표면에 놓고 타이머를 동시에 출발시키고; 넷째로, 상기 구형 시이트가 완전히 젖으면 상기 타이머를 멈추고 판독한다. 완전한 습윤은 육안으로 관찰한다.
본 발명의 티슈 종이 실시태양의 친수성 특성은 물론, 제조 직후에 측정할수도 있다. 그러나, 상기 제조법에 따라 티슈 종이를 제조한지 처음 2주 동안, 즉 종이 제조후 상기 종이를 2주 묵힌후 소수성이 상당히 증가할수도 있다. 따라서, 습윤 시간은 이러한 2주가 지난후 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 실온에서 상기 2주의 숙성기간의 후부터 측정된 습윤 시간을 "2주 습윤 시간"이라 칭한다.
C. 밀도
본원에서 사용된 종이의 밀도란, 본원에서 도입된 적합한 단위 전환을 이용하여, 종이의 기본 중량을 캘리퍼로 나눔으로서 계산된 평균 밀도이다. 본원에 사용된 상기 티슈 종의의 캘리퍼는 95g/인치2(15.5g/㎠)의 압축 하중에 적용시켰을 때의 종이의 두께이다.
선택적 성분
제지 공정에 통상적으로 사용되는 기타의 화학물질은 섬유 물질의 유연성, 흡수능에 현저하게 악영향을 미치지 않고 상기 화학 유연제 조성물의 작용을 향상시키는 한, 본원에 개시된 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물에 가하거나, 또는 제지 퍼니쉬에 가할 수 있다.
예를들어, 계면활성제를 사용하여 본 발명의 티슈 종이웹을 처리할수도 있다. 상기 계면활성제의 양은 사용되는 경우, 상기 티슈 종이의 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 2.0중량%가 바람직하다. 상기 계면활성제는 바람직하게 8개 이상의 탄소원자를 갖는 알킬 쇄를 갖는다. 전형적인 음이온성 계면활성제로는 선형 알킬 설포네이트, 및 알킬벤젠 설포네이트가 있다. 전형적인 비이온성 계면활성제로는 알킬글리코사이드, 예를들어 크로다, 인코포레이티드(Croda, Inc., New York, NY)에서 시판되는 Crodesta SL-40과 같은 알킬글리코사이드 에스테르; 1977년 3월 8일자로 더블유. 케이. 랭던(W. K. Langdon)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,011,389 호에 개시된 알킬글리코사이드에테르; 및 글리코 케미칼스, 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc., Greenwich, CT)에서 시판하는 Pegosperse 200 ML 및 롱 푸랑 코포레이션(Cranbury, N.J.)에서 시판하는 IGEPAL RC-520 과 같은알킬폴리에톡실화된 에스테르를 포함하는 알킬 글리코사이드가 있다.
첨가할수 있는 다른 유형의 화학물질에는 티슈 웹의 인장 강도를 증가시키는 건조 강도 첨가제가 있다. 건조 강도 첨가제의 예로는 카복시메틸 셀룰로즈, 및 아코 케미칼 계열의 Acco 711 및 Acco 514의 양이온성 중합제가 있는데, 상기 아코 케미칼 계열이 바람직하다. 이들 물질은 아메리칸 사이아나미드 캄파니(Wayne, New Jersey)에서 시판되고 있다. 상기 건조 강도 첨가제의 양은 사용되는 경우 상기 티슈 종이의 건조 섬유 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 1.0중량% 가 바람직하다.
첨가할수 있는 다른 유형의 화학물질에는 상기 티슈 웹의 습윤 파열을 증가시키는 습윤 강도 첨가제가 있다. 본 발명은 선택 성분으로서 수용성의 영구적인 습강 수지를 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.01 내지 약 3.0중량%, 보다 바람직하게 약 0.3 내지 약 1.5중량% 함유할수 있다.
본원에 유용한 영구적인 습강 수지는 다수 유형의 것일수 있다. 일반적으로, 이미 밝혀지고 이후에 제지 분야에 유용한 것으로 밝혀질 수지들이 본원에 유용하다. 다수의 예가 본원에 참고로 인용된 상기 언급한 웨스트펠트의 논문에 개시되어 있다.
통상적인 경우로, 습강 수지는 수용성의 양이온성 물질이다. 즉, 상기 수지는 제지 퍼니쉬에 첨가할때 수용성이다. 가교결합과 같은 후속 반응으로 상기 수지가 수 불용성으로 될 가능성은 매우 클것으로 예상된다. 더욱, 몇몇 수지들은 단지 특정 조건, 예를들어 제한된 pH 범위 이상에서만 수용성이다.
습강 수지는 일반적으로 제지 섬유상에 부착되거나, 상기 섬유내에 부착되거나, 또는 상기 섬유중에 존재한 후에 가교결합되거나 또는 다른 경화 반응이 진행되는 것으로 여겨진다. 가교결합 또는 경화는 상당량의 물이 존재하는 한 통상적으로 일어나지 않는다.
특히 유용한 수지는 각종 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다. 상기 물질은 아미노, 에폭시 및 아제티디늄기와 같은 반응성 작용기가 제공된 저 분자량 중합체이다. 상기 물질의 제조 방법을 개시한 특허 문헌들은 충분히 있다. 상기 특허의 예로는 1972년 10월 24일 자로 허여된 케임(Keim)의 미합중국 특허 제 3,700,623 호 및 1973년 11월 13일자로 허여된 케임의 미합중국 특허 제 3,772,076 호가 있으며, 이들은 본원에 참고로 인용되어 있다.
헤르큘레스 인코포레이티드(Wilmington, Delaware)에 의해 상표명 Kymene557H 및 Kymene2064로 시판되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 본 발명에 특히 유용하다. 상기 수지는 상술한 케임의 특허에 일반적으로 개시되어 있다.
본 발명에 유용한 염기-활성화된 폴리아미드-에피클로로히드린 수지는 몬산토 캄파니(St. Louis, Missouri)에 의해 상표명 Santo Res, 예를들어 Santo Res 31로 시판되고 있다. 상기 유형의 물질은 1974년 12월 17일자로 페트로비치(Petrovich)에 허여된 미합중국 특허 제 3,855,158 호; 1975년 8월 12일자로 페트로비치에 허여된 미합중국 특허 제 3,899,388 호; 1978년 12월 12일자로 페트로비치에 허여된 미합중국 특허 제 4,129,528 호; 1979년 4월 3일자로 페트로비치에 허여된 미합중국 특허 제 4,147,586 호; 및 1980년 9월 16일자로 반에남(Van Eenam)에 허여된 미합중국 특허 제 4,222,921 호에 일반적으로 개시되어 있으며, 상기 특허들은 본원에 참고로 인용되어 있다.
본원에 유용한 다른 수용성 양이은성 수지는 폴리아크릴아미드 수지, 예를들어 아메리칸 시안아미드 캄파니(Stanford, Connecticut)에서 시판되는 상표명 Parez, 예를들어 Parez 631NC이다. 상기 물질은 1971년 1월 19일자로 코샤(Coscia)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,556,932 호; 및 1971년 1월 19일자로 윌리암스(Williams)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,556,933 호에 일반적으로 개시되어 있으며, 상기 특허들은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명에 유용한 다른 유형의 수용성 수지로는 아크릴계 유화제 및 음이온계 스티렌-부타디엔 라텍스가 있다. 상기 유형 수지의 다수예가 1974년 10월 29일자로 메이젤, 쥬니어(Meisel. Jr.)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,844,880 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명에 유용성을 발견할수 있는 더욱 다른 수용성 양이온 수지는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이들 다작용성의 반응성 중합체들은 수천정도의 분자량을 갖는다. 보다 통상적인 작용기로는 질소 함유 그룹, 예를들어 아미노 그룹 및 질소에 부착된 메틸을 그룹이 있다.
덜 바림직하지만, 폴리에틸렌이민 유형의 수지가 본 발명에 유용하다.
상기 언급한 수용성 수지에 대한 보다 완전한 설명은 그의 제조 방법을 비롯하여 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)에 개시되어 있다. 본원에 사용된 "영구적인 습강 수지"란 용어는 종이 시이트를 수성 매질에 넣었을때 적어도 2분이상의 기간동안 그의 대부분의 초기 습윤 강도를 유지하는 수지를 지칭한다.
상기 언급한 습윤 강도 첨가제는 전형적으로 영구적인 습윤 강도를 갖는 종이 제품, 즉 수성 매질에 넣었을때 초과시간동안 그의 초기 습윤 강도의 상당 부분을 유지하는 종이를 생성시킨다. 그러나, 몇몇 유형의 종이 제품에서는 영구적인 습윤 강도가 불필요하거나 바람직하지 못한 특성일수 있다. 화장지 등과 같은 종이 제품은 일반적으로 단기간의 사용후에 하수 시스템 등으로 폐기된다. 상기 시스템은 종이 제품이 그의 가수분해 내성 강도 특성을 영구적으로 보유하는 경우 막힐수 있다. 보다 최근에, 제작자들은 의도하는 용도에는 충분하지만, 물에 젖은 경우에는 감소되는 습윤 강도를 위해 종이 제품에 일시적 습윤 강도 첨가제를 첨가하였다. 습윤 강도의 감소는 하수 시스템을 통한 종이 제품의 흐름을 용이하게 한다.
적합한 일시적인 습강 수지의 예로는 전분 개질된 일시적인 습강제, 예를들어 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(New York, New York)에 의해 시판되는 내쇼날 스타치 78-0080이 있다. 상기 유형의 습강제는 디메톡시에틸-N-메틸-클로로아세트아미드를 양이온성 전분 중합체와 반응시킴으로써 제조될수 있다. 전분 개질된 일시적인 습강제가 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 습강 수지는 1991년 1월 1일자로뵤르퀴스트(Bjorkquist)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,981,557 호(상기는 본원에 참고로 인용되어 있다)에 개시된 것들을 포함한다.
상기 영구적인 습강 수지와 일시적인 습강수지 모두의 분류 및 구체적인 예에 대해서, 상기 나타낸 수지들은 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아님은 물론이다.
혼화성인 습강 수지들의 혼합물도 또한 본 발명의 실시에 사용할수 있다.
상기 선택적인 화학 첨가제들의 나열은 단지 예시적일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
하기 실시예들은 본 발명의 실시를 예시하며, 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DHTDMAMS) 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 혼합물을 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.
무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 하기 과정에 따라 제조한다: 1. DHTDMAMS 와 PEG-400의 당량을 각각 측정한다; 2. PEG 를 약 66℃(150℉)로 가열한다; 3. DHTDMAMS 를 PEG에 용해시켜 66℃(150℉)에서 용융 용액을 제조한다; 4. 적절한 혼합으로 PEG중의 DHTDMAMS의 균질한 혼합물을 제조한다; 5. 상기 (4)의 균질한 혼합물을 실온에서 고체 형태로 냉각시킨다.
상기(5)의 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 화학물질공급처(예: 쉐렉스 캄파니, Dublin, Ohio)에서 예비 혼합하고(상기 단계 1 내지 5), 이어서 상기 화학 유연제 조성물의 최종 사용자(상기를 목적하는 농도로 희석시킬수 있다)에게 경제적으로 발송할수 있다.
실시예 2
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DHTDMAMS), 및 글리세롤과 PEG-400 혼합물의 혼합물을 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물의 제조에 사용할수 있는 방법을 예시하는 것이다.
실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 하기 과정에 따라 제조한다: 1. 글리세롤과 PEG-400의 혼합물을 75:25의 중량비로 블렌딩한다; 2. DHTDMAMS 와 상기 (1) 혼합물의 당량을 각각 측정한다; 3. 상기 (1)의 혼합물을 약 66℃(150℉)로 가열한다; 4. DHTDMAMS 를 (3)에 용해시켜 66℃(150℉)에서 용융된 용액을 제조한다; 5. 적절한 혼합으로 (3)중의 DHTDMAMS의 균질한 혼합물을 제조한다; 6. 상기 (5)의 균질한 혼합물을 실온에서 고체 형태로 냉각시킨다.
상기(6)의 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 화학물질 공급처(예: 쉐렉스 캄파니, Dublin, Ohio)에서 예비 혼합하고(상기 단계 1 내지 6), 이어서 상기 화학 유연제 조성물의 최종 사용자(상기를 목적하는 농도로 희석시킬수 있다)에게 경제적으로 발송할수 있다.
실시예 3
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄메틸설페이트(DHTDMAMS) 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 고체 상태의 예비혼합물, 및 영구적인 습강 수지를 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물로 처리된 유연하고 흡수성인 종이 타월 시이트의 통풍 건조 제지 기법을 사용하는 제조방법을 예시하는 것이다.
시험실 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 우선, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 실시예 1의 과정에 따라 제조하며, 이때 DHTDMAMS 및 PEG-400의 고체 상태의 균질한 예비-혼합물을 상태조절된 수조(온도 ∼66℃)에 분산시켜 ㎛이하의 소낭 분산액을 제조한다. 상기 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자의 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0㎛이다. 제 3 도는 DHTDMAMS 와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액온 63,000 배율로 취한 저온-투과 현미경 사진을 예시한다. 제 3 도는 상기 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 막을 가지며, 그의 기하학적 형태 범위는 폐쇄/개방 소낭에서 부터 원반형 구조 및 시이트임을 가리킨다.
두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 부드럽게 정련시키고 영구적인 습강수지(즉, Kymene557H, 헤르큘레스 인코포레이티드(Wilmington, DE)에서 시판함) 2% 용액을 건조 섬유의 1중량% 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. Kymene557H의 NSK 에 대한 흡착을 인-라인 혼합기로 향상시킨다. 카복시 메틸 셀룰로즈(CMC) 1% 용액을 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 인-라인 혼합기에 가하여 섬유성 기재의 건조 강도를 향상시킨다. NSK 에 대한 CMC의 흡착은 인-라인 혼합기로 향상시킬수 있다. 이어서, 화학 유연제 혼합물(DHTDMAMS/PEG) 1% 용액을 건조 섬유의 0.1중량% 비율로 NSK 슬러리에 가한다. NSK 에 대한 상기 화학 유연제 혼합물의 흡착도 또한 인-라인 혼합기에 의해 향상시킬수 있다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프로 0.2%까지 희석시킨다.
셋째로, CTMP 3중량%의 수성 글러리를 통상적인 재-펄프기에서 제조한다. 비-이온성 계면활성제(Pegosperse)를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 상기 재-펄프기에 가한다. 상기 화학 유연제 혼합물 1% 용액을 상기 CTMP 원료 파이프에 가관 후에 상기 퍼니쉬를 건조 섬유의 0.1중량% 비율로 펌핑한다. CTMP 에 대한 화학 유연제 혼합물의 흡착을 인-라인 혼합기에 의해 향상시킬수 있다. 상기 CTMP 슬러리를 팬 펌프에 의해 0.2%까지 희석한다. 상기 처리된 퍼니쉬 혼합물(NSK/CTMP)을 헤드 박스에서 블렌딩시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나며 이는 전향장치 및 진공 박스에 의해 지원된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계-방향 및 76 횡-기계-방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤웹을 이동 지점에서 약 22%의 섬유 점조도로 상기 포드리니어 와이어로 부터, 평방 인치당 240개의 선형 아이다호 쎌, 34% 너클 면적 및 14밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합체 직물로 전사시킨다. "선형 아이다호"란 명명은 상기 패턴이 유도된 도관의 횡단면이 원래 감자의 형상을 닮은 것에서 유래한다. 그러나, 4개 측면상의 도관 벽은 일반적으로 직선에 의해 형성되며, 따라서 상기 패턴을 단순히 아이다호 패턴이라기 보다는 "선형" 아이다호라 칭한다. 상기 웹이 약 28%의 점조도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가로 탈수시킨다. 상기 패턴화된 웹을약 65중량%의 섬유 점조도로 공기 통풍에 의해 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 폴리비닐 알콜(PVA) 0.25% 수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유의 점조도를 대략 96%까지 증가시킨 후에 상기 웹을 닥터 블레이드로 건조 크웨이핑시킨다. 상기 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 밀착 각도를 제공하도록 배치되어 있고; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(분당 피트)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(214m/분)의 속도에서 롤로 제조한다.
두겹의 웹을 엠보싱처리하고 PVA 접착제를 사용하여 함께 적층시킴으로써 종이 타월 제품으로 제조한다. 상기 종이 타월은 약 26#/3M Sq Ft의 기본 중량을 갖고, 약 0.2%의 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 혼합물 및 약 1.0%의 영구적인 습강 수지를 함유한다. 생성된 종이 타월은 유연하고, 흡수성이며 습윤시 매우 질기다.
실시예 4
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DHTDMAMS) 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 액체 상태의 예비혼합물, 및 일시적인 습강 수지를 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지의 통풍 건조 및 적층 제지 기법을 사용하는 제조 방법을 예시하는 것이다.
시험 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 우선, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 실시예 1의 과정에 따라 제조하며, 이때 DHTDMAMS 및 폴리하이드록시 화합물의 고체 상태의 균질한 예비-혼합물을 약 66℃(150℉)의 온도에서 재용융시킨다. 이어서 상기 용융된 혼합물을 상태조절된 수조(온도 ∼66℃)에 분산시켜 μ이하의 소낭 분산액을 제조한다. 상기 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자의 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0μ이다. 제 4 도는 DHTDMAMS 와 폴리하이드록시 화합물 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액을 63,000 배율로 취한 저온-투과 현미경사진을 예시한다. 제 4 도는 상기 입자들이 하나 또는 2개와 이층 두께의 막을 가지며, 그의 기하학적 형태 범위는 폐쇄/개방 소낭에서 부터 원반형 구조 및 시이트임을 가리킨다.
두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 부드럽게 정련시키고 일시적인 습강 수지(즉, 내쇼날 스타치 78-0080, 내쇼날 스타치 앤드 케미탈 코포레이션(New York, NY)에서 시판함) 2% 용액을 건조 섬유의 0.75중량% 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. 일시적인 습강 수지의 NSK 섬유에 대한 흡착을 인-라인 혼합기로 향상시킨다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프로 약 0.2%의 점조도로 희석한다. 셋째로, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기에서 제조한다. 상기 화학 유연제 혼합물 1% 용액을 상기 유칼립투스 원료 파이프에 가한 후에 상기 원료를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 펌핑한다. 유칼립투스 섬유에 대한 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 혼합물의 흡착을 인-라인 혼합기에 의해 향상시킬수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펄프에 의해 약 0.2%의 점조도로 희석한다.
상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드박스에서 블렌딩시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기웹을 제조 한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나며 이는 전향장치 및 진공 박스에 의해 지원된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계-방향 및 76 횡-기계-방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤웹을 이동 지점에서 약 15%의 섬유 점조도로 상기 포드리니어 와이어로 부터, 평방 인치당 562개의 선형 아이다호 쎌, 40% 너클 면적 및 9밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합체 직물로 전사시킨다. 상기 웹이 약 28%의 점조도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가로 탈수시킨다. 상기 패턴화된 웹을 약 65중량%의 섬유 점조도로 공기 통풍에 의해 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 폴리비닐 알콜(PVA) 0.25% 수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유의 점조도를 대략 96%까지 증가시킨 후에 상기 웹을 닥터 블레이드로 건조 크레이핑시킨다. 상기 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 밀착 각도론 제공하도록 배치되어 있고; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(분당 피트)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(214m/분)의 속도에서 롤로 제조한다.
상기 웹을 한겹의 티슈 종이 제품으로 전환시킨다. 상기 티슈 종이는 약 18#/3M Sq Ft의 기본 중량을 갖고, 약 0.1%의 화학 유연제 혼합물 및 약 0.2%의 일시적인 습강 수지를 함유한다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.
실시예 5
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(DHTDMAC), 및 액체 상태의 폴리하이드록시 화합물(글리세롤/PEG-400)과 건조 강도 첨가제 수지와의 혼합물의 예비혼합물을 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지의 통풍 건조 제지 기법을 사용하는 제조 방법을 예시하는 것이다.
시험 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 우선, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 실시예 2의 과정에 따라 제조하며, 이때 DHTDMAC 및 폴리하이드록시 화합물의 고체 상태의 균질한 예비-혼합물을 약 66℃(150℉)의 온도에서 재용융시킨다. 이어서 상기 용융된 혼합물을 상태조절된 수조(온도 ∼66℃)에 분산시켜 μ이하의 소낭 분산액을 제조한다. 상기 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자의 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0μ이다. 제 5 도는 DHTDMAC 와 폴리하이드록시 화합물 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액을 63,000 배율로 취한 저은-투과 현미경사진을 예시한다. 제 5 도는 상기 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 막을 가지며, 그의 기하학적 형태 범위는 폐쇄/개방 소낭에서 부터 원반형 구조 및 시이트임을 가리킨다.
두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 부드럽게 정련시키고 건조 강도 수지(즉, Acco 514, Acco 711, 아메리칸 사이아나미드 캄파니(Fairfield, OH)에서 시판함) 2% 용액을 건조 섬유의0.2중량% 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. 건조 강도 수지의 NSK 섬유에 대한 흡착을 인-라인 혼합기로 향상시킨다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프로 약 0.2%의 점조도로 희석시킨다. 셋째로, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기에서 제조한다. 상기 화학 유연제 혼합물 1% 용액을 상기 유칼립투스 원료 파이프에 가한 후에 상기 원료를 건조섬유의 0.2중량% 비율로 펌핑한다. 유칼립투스 섬유에 대한 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 혼합물의 흡착을 인-라인 혼합기에 의해 향상시킬수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펌프에 의해 약 0.2%의 점조도로 희석한다.
상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드박스에서 블렌딩시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기웹을 제조한다. 상기 포드리너어 와이어를 통해 탈수가 일어나며 이는 전향장치 및 진공 박스에 의해 지원된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계-방향 및 76 횡-기계-방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤웹을 이동 지점에서 약 15%의 섬유 점조도로 상기 광-중합제로 부터, 평방 인치당 562개의 선형 아이다호 쎌, 40% 너클 면적 및 9밀의 광-중합체 깊이를 갖는 광-중합제 직물로 전사시킨다. 상기 웹이 약 28%의 섬유 점조도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가로 탈수시킨다. 상기 패턴화된 웹을 약 65중량%의 섬유 점조도로 공기 통풍에 의해 예비-건조시킨다. 이어서 상기 웹을 폴리비닐 알콜(PVA) 0.25% 수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유의 점조도를 대략 96%까지 증가시킨 후에 상기 웹을 닥터 블레이드로 건조 크레이핑시킨다. 상기 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 밀착 각도론 제공하도록 배치되어 있고; 상기 앙키 건조기는 약 800fpm(분당 피트)(약 244m/분)으로 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(214m/분)의 속도에서 롤로 제조한다.
2겹의 상기 웹을 플라이 결합 기법을 사용하여 함께 적층시켜 티슈 종이 제품으로 제조한다. 상기 티슈 종이는 약 23#/3M Sq Ft의 기본 중량을 갖고, 약 0.1%의 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 혼합물 및 약 0.1%의 건조 강도 수지를 함유한다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.
실시예 6
본 실시예의 목적은 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸설페이트(DHTDMAMS) 및 폴리옥시에틸렌 글리콜 400(PEG-400)의 고체 상태의 예비혼합물, 및 건조 강도 첨가제 수지를 포함하는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물로 처리된 유연하고 흡수성인 화장지의 통상적인 건조 제지 기법을 사용하는 제조 방법을 예시하는 것이다.
시험 규모의 포드리니어 제지기를 본 발명의 실시에 사용한다. 우선, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물을 실시예 1의 과정에 따라 제조하며, 이때 DHTDMAMS 및 PEG-400의 고체 상태의 균질한 예비-혼합물을 상태조절된 수조(온도 ∼66℃)에 분산시켜 μ이하의 소낭 분산액을 제조한다. 상기 소낭 분산액의 입자 크기를 광학 현미경 기법을 사용하여 측정한다. 상기 입자의 크기 범위는 약 0.1 내지 1.0μ이다. 제 3 도는 DHTDMAMS 와 PEG-400 시스템의 1:1 중량비의 소낭 분산액을 63,000 배율로 취한 저온-투과 현미경 사진을 예시한다. 제 3 도는 상기 입자들이 하나 또는 2개의 이층 두께의 막을 가지며, 그의 기하학적 형태 범위는 폐쇄/개방 소낭에서 부터 원반형 구조 및 시이트임을 가리킨다.
두번째로, 3중량%의 NSK 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기로 제조한다. 상기 NSK 슬러리를 부드럽게 정련시키고 건조 강도 수지(즉, Acco 514, Acco 711, 아메리칸 사이아나미드 캄파니(Wayne, New Jersey)에서 시판함) 2% 용액을 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 상기 NSK 원료 파이프에 가한다. 건조 강도 수지의 NSK 섬유에 대한 흡착을 인-라인 혼합기로 향상시킨다. 상기 NSK 슬러리를 팬 펌프로 약 0.2%의 점조도로 희석시킨다. 셋째로, 유칼립투스 3중량%의 수성 슬러리를 통상적인 재-펄프기에서 제조한다. 상기 화학 유연제 혼합물 1% 용액을 상기 유칼립투스 원료 파이프에 가한 후에 상기 원료를 건조 섬유의 0.2중량% 비율로 펌핑한다. 유칼굅투스 섬유에 대한 화학 유연제 혼합물의 흡착을 인-라인 혼합기예 의해 향상시킬수 있다. 상기 유칼립투스 슬러리를 팬 펌프에 의해 약 0.2%의 점조도로 희석한다.
상기 처리된 원료 혼합물(NSK 30%/유칼립투스 70%)을 헤드박스에서 블렌딩시키고 포드리니어 와이어상에 부착시켜 초기웹을 제조한다. 상기 포드리니어 와이어를 통해 탈수가 일어나며 이는 전향장치 및 진공 박스에 의해 지원된다. 상기 포드리니어 와이어는 인치당 각각 84 기계-방향 및 76 횡-기계-방향의 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드의 수자직 형태를 갖는다. 상기 초기 습윤웹을 이동 지점에서 약15%의 섬유 점조도로 통상적인 펠트로 전사시킨다. 상기 웹이 약 35%의 점조도를 가질때까지 진공 보조 배수에 의해 추가로 탈수시킨다. 이어서 상기 웹을 양키 건조기의 표면에 접착시킨다. 상기 섬유의 점조도를 대략 96%까지 증가시킨 후에 상기 웹을 닥터 블레이드로 건조 크레이핑시킨다. 상기 닥터 블레이드는 약 25도의 빗각을 가지며 양키 건조기에 대해 약 81도의 밀착 각도를 제공하도록 배치되어 있고; 상기 양키 건조기는 약 800fpm(분당 피트)(약 244m/분)에서 작동한다. 상기 건조 웹을 700fpm(214m/분)의 속도에서 롤로 제조한다.
두겹의 웹을 플라이 결합 기법을 사용하여 함께 적층시켜 티슈 종이 제품으로 제조한다. 상기 티슈 종이는 약 23#/3M Sq Ft의 기본 중량을 갖고, 약 0.1%의 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 혼합물 및 약 0.1%의 건조 강도 수지를 함유한다. 중요하게, 생성된 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이며, 고급 티슈 및/또는 화장지로 사용하기에 적합하다.

Claims (36)

  1. (a) 하기 일반식의 4급 암모늄 화합물:
    [상기식에서,
    R2치환체는 각각 C1-C6알킬 또는 하이드록시알킬 그룹, 또는 이들의 혼합물이고;
    R1치환체는 각각 C14-C22하이드로카빌 그룹, 또는 이들의 혼합물이고;
    X-는 적합한 음이온이다];
    (b) 글리세롤, 중량 평균 분자량이 약 150 내지 약 800인 폴리글리세롤, 및 중량 평균 분자량이 약 200 내지 약 4000인 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜로 구성된 그룹중에서 선택된 폴리하이드록시 화합물의 혼합물을 포함하고,
    이때, 4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 약 1:0.1 내지 0.1:1이고, 폴리하이드록시 화합물이, 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물이 혼화성인 온도에서 상기 4급 암모늄 화합물과 혼합되고;
    화학 유연제 조성물의 수분 함량이 20중량%미만이고, 안정하고 균질한 고체 또는 점성 유체이며, 습강 수지가 없는,
    실직적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    약 20℃ 이상의 온도에서 안정하고 균질한 고체 또는 점성 유체인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 R2가 C1-C3알킬에서 선택되고 각각의 R1이 C16-C18알킬에서 선택된, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 R2가 메틸인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    X-이 클로라이드 또는 메틸 설페이트인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  7. 제 4 항에 있어서.
    4급 암모늄 화합물이 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이 액정상에서 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트와 혼화성인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  9. 제 6 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이 액상에서 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드와 혼화성인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  10. 제 2 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이, 중량 평균 분자량이 약 200 내지 약 1000인 폴리옥시에틸렌 글리콜인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  11. 제 2 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이, 중량 평균 분자량이 약 200 내지 약 1000인 폴리옥시프로필렌 글리콜인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  12. 제 2 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이 글리세롤인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  13. 제 2 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이, 중량 평균 분자량이 약 200 내지 1000인 글리세롤 및 폴리옥시에틸렌 글리콜의 혼합물인 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  14. 제 2 항에 있어서,
    4급 암모늄화합물대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 약 1:0.3 내지 0.3:1인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    4급 암모늄화합물대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 약 1:0.7 내지 0.7:1인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  16. 제 2 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 40℃ 이상의 온도에서 폴리하이드록시 화합물과 혼합된, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 약 56℃ 내지 68℃의 온도에서 폴리하이드록시 화합물과 혼합된, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  18. 제 10 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이, 분자량이 약 200 내지 약 600인 폴리옥시에틸렌 글리콜인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  19. 제 11 항에 있어서,
    폴리하이드록시 화합물이, 분자량이 약 200 내지 약 600인 폴리옥시프로필렌 글리콜인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  20. 제 18 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 약 1:0.7 내지 0.7:1인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  21. 제 19 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 약 1:0.7 내지 0.7:1인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  22. 제 12 항에 있어서,
    4급암모늄화합물 대 폴리하이드록시 화합물의 중량비가 1:0.7 내지 0.7:1인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  23. 제 2 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합되는 경우 액정 상태인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  24. 제 2 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합되는 경우 액체 상태인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  25. 제 13 항에 있어서,
    글리세롤 대 폴리옥시에틸렌 글리콜의 중량비가 약 10:1 내지 1:10인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  26. 제 23 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합하는 경우 균질한 혼합물을 형성하는, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  27. 제 24 항에 있어서,
    4급 암모늄 화합물이 폴리하이드록시 화합물과 혼합하는 경우 균질한 혼합물을 형성하는, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
  28. 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수성 매질에서 자가-분산되어 ㎛ 이하의 소낭 분산액을 형성하는, 제 23 항에 따르는 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물 및 수성 매질을 포함하는 수성 분산액
  29. 4급 암모늄 화합물과 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수성 매질에서 자가-분산되어 ㎛ 이하의 소낭 분산액을 형성하는, 제 24 항에 따르는 실질적으로 무수성인 자가 유화성 화학 유연제 조성물 및 수성 매질을 포함하는 수성 분산액
  30. 제 28 항에 있어서,
    수성 매질의 온도가 약 20℃ 이상인 수성 분산액.
  31. 제 29 항에 있어서,
    수성 매질의 온도가 약 20℃ 이상이 수성 분산액.
  32. 제 28 항에 있어서,
    4급 암모늄화합물및 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수성 매질에 분산되기 전에 고체 상태인 수성 분산액.
  33. 제 29 항에 있어서
    4급 암모늄화합물및 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수성 매질에 분산되기 전에 고체 상태인 수성 분산액.
  34. 제 32 항에 있어서,
    4급 암모늄화합물및 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수정 매질에 분산되기 전에 액체 상태인 수성 분산액.
  35. 제 33 항에 있어서 ,
    4급 암모늄화합물및 폴리하이드록시 화합물의 균질한 혼합물이 수성 매질에 분산되기 전에 액체 상태인 수성 분산액.
  36. 제 2 항에 있어서,
    화학 유연제의 수분 함량이 약 10 중량% 미만인, 실질적으로 무수성인 자가-유화성 화학 유연제 조성물.
KR1019950705460A 1993-06-03 1994-05-23 섬유성셀룰로즈물질에유용한,무수성의자가-유화성화학유연제조성물 KR100336444B1 (ko)

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