KR100339934B1 - 엠보싱된 습윤-적층된 섬유 구조체 - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 대각선 방향으로 비연속적이고 상이한 거리의 불연속적 엠보싱 부위(14)를 포함하는 반복적인 엠보싱 패턴의, 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 세정능을 개선시키기 위한(하기 수학식 1로 나타내는 세정능 지수(CPIE)가 105 이상이도록) 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)상에서의 용도가 기술되어 있다:
수학식 1
바람직한 세정능 지수(CPIE)는 105 이상이다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 엠보싱 패턴은 모난 형태이다. 본 발명의 보다 바람직한 양태에서, 엠보싱 패턴은 마름모꼴의 형태이다.
Description
엠보싱된 셀룰로즈성 섬유 구조체는 당해 분야에 잘 공지되어 있고, 일상 생활에 사용되고 있다. 일반적으로, 셀룰로즈성 섬유 구조체는 층을 중첩시킴으로써 형성된다. 전형적으로, 롤 메쉬(mesh)의 돌기가 다른 롤의 돌기 사이에 존재하는 네스팅된(nested) 엠보싱 방법, 및 돌기 사이에 닙(nip)을 형성하도록 병치된 축에 평행한 롤 위의 돌기가 맞은편 롤 위의 돌기와 겹치는 노브-투-노브(knob-to-knob) 엠보싱 방법중 하나의 방법에 의해 엠보싱된다. 미국 특허 제 4,325,773 호, 미국 특허 제 4,487,796 호, 미국 특허 제 3,940,529 호, 미국 특허 제 3,414,459 호, 미국 특허 제 3,547,723 호, 미국 특허 제 3,556,907 호, 미국 특허 제 3,708,366 호, 미국 특허 제 3,738,905 호, 미국 특허 제 4,483,728 호, 미국 특허 제 3,867,224 호는 구성 층상에 네스팅된 엠보싱 패턴 또는 노브-투-노브 엠보싱 패턴을 포함하는 엠보싱된 셀룰로즈성 섬유 구조체를 예시하고 있다. 추가로, 미국 특허 제 5,294,475 호 및 미국 특허 제 5,468,323 호는 엠보싱된 셀룰로즈성 구조체, 및 이러한 엠보싱된 셀룰로즈성 구조체를 제조하기 위한 개선된 방법 및 장치를 교시하고 있다. 대면 관계로 층을 유지시키고 보다 두꺼운 캘리퍼 및 누빈(quilted) 천-유사 외관을 위해 층 사이가 이격되도록(둘다 미적 목적을 위해) 이 층을 엠보싱하여, 외관이 우수하고 사용시 층이 분리되지 않는 제품을 소비자에게 제공하는 것으로 인정되어 왔다.
그럼에도 불구하고, 전술한 특허중 어느 것도 탁월하고 강화된 세정 반응을 위한 특이한 패턴을 포함하는 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체의 사용을 개시하고 있지 않다. 이에 놀랍게도, 본 발명에서는 하나 이상의 대각선 방향으로 불연속적 반복 패턴을 갖는 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체를 사용하면, 인장 강도, 결합 강도, 흡수성 및 유연성이란 섬유상 구조체의 기본 속성에 어떠한 손실을 야기시키지 않으면서도 세정능을 크게 개선시킬 수 있음을 발견하였다. 상기 개선된 세정능에 의해, 물질의 유용성이 크게 개선되고, 이와 함께 소비자에게 높은 만족도 및 신뢰도도 제공된다. 사실상, 세정능은 측정되어 세정능 지수로서 표기될 수 있다. 본 발명의 특이한 패턴을 포함하는 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체의 경우, 105보다 큰 값이 전형적으로 수득된다.
발명의 요약
셀룰로즈성 섬유 구조체의 세정능을 개선시키기 위해 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체상에 반복적인 엠보싱 패턴을 사용함이 개시되어 있다. 엠보싱 패턴은 하나 이상의 대각선 방향으로 비연속적이고, 상이한 거리의 불연속적인 엠보싱 부위를 포함한다. 셀룰로즈성 섬유 구조체의 세정능은 측정될 수 있고, 하나의 지수(지수는 105 이상, 바람직하게는 110이다)로서 표기된다. 지수는 수학식으로 표기된다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 엠보싱 패턴은 모난 형태이다. 본 발명의 보다 바람직한 양태에서, 엠보싱 패턴은 마름모꼴의 형태이다. 전형적으로, 셀룰로즈성 섬유 구조체는 2개 이상의 층을 포함한다. 각각의 층은 불연속적인 엠보싱된 부위 및 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역을 포함하는데, 하나의 층의 불연속적으로 엠보싱된 부위들 각각은 맞은편 층의 엠보싱되지 않은 영역을 향해 배향된다.
본 발명은 탁월한 세정 반응을 위한 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체상에서의 엠보싱 패턴의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 사람의 세정 분야에 사용될 수 있는 셀룰로즈성 섬유 구조체, 예컨대 화장실용 건조 티슈, 페이퍼 타올, 화장용 티슈, 화장품 및 치료용 피부 보호 제품, 및 건조 와이프(wipe); 및 다른 표면, 예컨대 부엌 및 욕실 표면을 세정하고, 산업 분야에 세정이 필요한 표면, 예컨대 기계 또는 차량 표면을 세정하는데 사용될 수 있는 셀룰로즈성 섬유 구조체에 특히 적용된다. 간단히 기재하기 위해, 이하에서는 사람 피부에 적용하기 위한 셀룰로즈성 섬유 구조체, 예컨대 페이퍼 타올 및 화장실용 티슈를 중점적으로 설명하겠지만, 이러한 설명은 본 발명의 상기 보다 광범위한 용도에 비추어 이해되어야 한다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련된 설명으로부터 보다 잘 이해될 것으로 생각된다:
도 1은 본 발명에 따른 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체의 부분 수직 단면도이고;
도 2는 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체상의 보다 바람직한 엠보싱 패턴의 평면도이다.* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명10 셀룰로즈성 섬유 구조체11, 12 층13 비엠보싱된 영역14 엠보싱된 부위
본원에 사용한 바와 같이, "엠보싱"이라는 용어는 셀룰로즈성 섬유 구조체의 평면에 대해 이의 비교적 작은 부분을 수직으로 편향시키고, 셀룰로즈성 섬유 구조체의 돌출된 부위를 비교적 딱딱한 표면에 대해 충돌시켜 섬유-섬유 결합을 영구히 파괴시키는 공정을 지칭한다. 전형적으로, 엠보싱 처리를 하면, 편향된 "엠보싱된 부위"의 영구히 편재된 변형이 초래된다. 엠보싱된 부위는 셀룰로즈성 섬유 구조체의 평면에 대해 직각으로, 맞은편 층을 향해 돌출된다. 본원에 사용한 바와 같이, "불연속적인"이라는 용어는 인접하여 있지 않음을 의미한다.
셀룰로즈성 섬유 구조체
본 발명에 따른 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)는 반드시 편평할 필요는 없지만 거시적으로 2차원적 평면이다. 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)는 제 3차원으로 어느 정도의 두께를 갖는다. 그러나, 제 3차원은 실제 처음의 2개의 차원에 비해, 또는 처음의 2개의 차원으로 비교적 큰 측정치를 갖는 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)를 제조하는 능력에 비해 비교적 작다. 도 1은 본 발명에 따른 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 부분 수직 단면도를 나타낸다. 본 발명의 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)는 2개 이상의 층, 즉 층(11 및 12)를 포함한다. 층(11 및 12) 각각은 2개의 불연속 대역, 즉 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역(13), 및 이로부터 바깥쪽으로, 바람직하게는 이에 수직으로 돌출한 불연속적인 엠보싱된 부위(14)를 포함한다. 하나의 층(11 및 12)의 불연속적인 엠보싱된 부위(14) 각각은 맞은편 층(11 및 12)의 비엠보싱된 영역(13)을 향해 배향된다. 각각의 층(11 및 12)의 비엠보싱된 영역(13) 및 엠보싱된 부위(14)은 선형 요소에 가까운 섬유로 이루어진다.
이 섬유는 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 구성성분이고, 이는 (섬유의 종방향 축에 따른) 하나의 치수가 2개의 비교적 작은 다른 치수(서로에 대해 수직이고, 섬유의 종방향축에 대해 방사형 및 수직이다)에 비해 비교적 크기 때문에 거의 선형을 이룬다. 섬유를 현미경으로 조사하면 섬유의 주요 치수에 비해 작은 2개의 다른 치수가 나타날 수 있지만, 이러한 다른 2개의 작은 치수는 섬유의 축 길이 전체에서 실질적으로 동일하거나 일정할 필요는 없다. 다만, 섬유가 그의 축에 대해 굽어질 수 있고, 다른 섬유에 결합할 수 있고, 액체 담체 또는 공기에 의해 분배될 수 있다는 것이 중요하다. 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)를 구성하는 섬유는 합성될 수 있고(예: 폴리올레핀 또는 폴리에스테르); 바람직하게는 셀룰로즈성이고(예: 면 린터, 레이온 또는 바가세); 보다 바람직하게는 목재 펄프(예: 연질 목재(나자식물 또는 침엽수식물) 또는 경질 목재(피자식물 또는 낙엽수식물))이다. 본원에서, 섬유 구조체(10)는 상기 나열된 섬유에 한정되지는 않는 셀룰로즈성 섬유를 약 50중량% 이상 또는 약 50부피% 이상 포함할 경우 "셀룰로즈성"인 것으로 여겨진다. 길이 2.0 내지 약 4.5mm 및 직경 약 25μm 내지 약 50μm를 갖는 연질 목재 섬유 및 길이 약 1.0mm 미만 및 직경 약 12μm 내지 약 25μm를 갖는 경질 목재 섬유를 포함하는 목재 펄프 섬유의 셀룰로즈성 혼합물이, 본원에 기술된 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)로서 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다. 목재 펄프 섬유가 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)를 위해 선택되면, 섬유는 화학적 공정(예: 설파이트, 설페이트 및 소다 공정) 및 기계적 공정(예: 스톤 그라운드우드(stone groundwood) 공정)을 포함하는 임의의 펄프화 공정에 의해 제조될 수 있다. 다르게는, 섬유는 화학적 공정과 기계적 공정의 조합에 의해 제조될 수 있거나 재활용될 수 있다. 사용된 섬유의 유형, 조합 및 가공은 본 발명에 있어서 중요하지 않다. 경질 목재 섬유 및 연질 목재 섬유는 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 두께 전체에 층상화될 수 있다.
습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체
본 발명에 따라, 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)는 제지와 연관된 이론에 따라 이와 연관된 기계를 사용하여 습윤-적층된다. 습윤-적층 공정에서, 섬유는 먼저 화학물질과 혼합되고, 이어 물과 혼합되어 섬유 0.01 내지 0.5중량%의 매우 높은 희석율의 소위 슬러리라고 불리는 단일한 분산액을 수득한다. 이어, 슬러리는, 이동성 와이어 스크린 위에 침적되고, 여기에서 과량의 물이 배수되어 섬유가 단일한 웹내에 무작위적으로 배치되며, 필요에 따라 결합되고 마무리 처리된다. 웹은 통상적으로 텍스타일 섬유로부터 1분당 300m 이하, 펄프 섬유로부터 제조된 티슈의 경우 1분당 2500m의 속도로 형성된다.
엠보싱 패턴
도 1에서와 같이, 층(11)의 엠보싱된 부위(14)는 층(12)의 엠보싱된 부위(14)와 겹쳐지지 않는다. 각각의 층(11 및 12)의 엠보싱된 부위(14)는 엠보싱 처리동안 발생하는 섬유의 조밀화로 인한 비교적 고밀도의 불연속적 영역을 나타낸다. 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역(13)은 엠보싱 공정에서 밀집되지 않기 때문에, 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역(13)은 엠보싱된 부위(14)보다 적은 밀도를 갖는다. 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역(13)의 밀도는 엠보싱 처리가 시작되기 전에 불연속적인 엠보싱된 부위(14)의 밀도와 근접하게 된다.
본 발명에 따라, 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 세정능을 개선시키기 위해 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)상에 반복적인 엠보싱 패턴을 사용하는데, 이때 엠보싱 패턴은 하나 이상의 대각선 방향으로 비연속적이고, 상이한 거리의 불연속적 엠보싱 부위(14)를 포함한다. "비연속적"이란 층(11 및 12)상의 엠보싱 부위(14)가 등거리 간격만큼 중단된다는 것이다. 본원에 사용한 바와 같이, "반복적"이라는 용어는 패턴이 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)에서 1회 이상 형성됨을 의미한다. 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 엠보싱된 부위(14)는 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)를 제조하는데 사용된 장치의 형태에 따라 달라진다. 본 발명의 바람직한 양태는 엠보싱 패턴이 모난 형태를 갖는 것이다. 본 발명의 보다 바람직한 양태는 엠보싱 패턴이 마름모꼴의 형태인 것이다. 보다 바람직한 태양은 도 2에 예시되어 있다. 그러나, 임의의 형태가 가능하며, 이들 형태는 다각형, 반원형, 타원형, 및 비연속적 반복적 대각선 패턴을 제공하는 이들의 임의의 조합된 형태를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
세정능 지수
전술한 바와 같이, 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 세정능을 개선시키기 위해 이의 위에 반복적인 엠보싱 패턴을 사용한다. 세정능은 지수 CPIE로 표기되며, 상기 지수는 105 이상이고, 바람직하게는 110이다. 표 1은 DNE(바람직한 엠보싱 패턴을 갖는 샘플) 및 보통의 샘플(엠보싱을 갖지만 어떠한 패턴도 갖지 않는 샘플)의 세정능을 측정한 시험으로부터의 결과를 나타낸다. 본 발명의 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 세정능 지수를 계산하기에 적합한 방법은 하기 "시험 절차의 설명"이라는 부분에 기술된다.
시험된 모든 샘플에서, 기본 중량은 1m2당 46.8g이었고, 적용된 세정 압력은 (중량을 기준으로) 800g이었고, 세정 작용이 적용된 시이트는 4개였다. 이들 특정 값이 시험을 위해 선택되었지만, 다른 값도 동일하게 적용될 수 있다. 20개의 측정치가 수득되었고, 이의 평균값이 상기 표 1에 작성되어 있다. 세정능은 세정을 위해 사용된 시이트의 갯수로 나눈 제거된 오염물의 양의 함수이다. 실험 목적을 위해, 0.8g의 값이 오염물의 최대 제거가능한 양을 나타내도록 선택된다. 따라서, 이상적인 세정능의 경우, 제거되는 오염물의 양은 0.8g이고, 소비자에 의해 사용된 시이트는 1개이어서, 세정능은 0.8의 값을 갖게 된다. DNE 및 보통의 샘플의 계산된 세정능 값(CPVE및 CPVR)을 사용하여, 세정능 지수(CPIE)를 계산할 수 있다. 세정능 지수(CPIE)는 하기 수학식 1로 나타낸다:
상기 식에서,
CPIE는 상기 섬유 구조체(10)의 세정능 지수이고;
CPVE는 상기 섬유 구조체(10)의 세정능 값이고;
CPVR은 상기 엠보싱 패턴이 없는 상기 섬유 구조체(10)의 세정능 값이고;
CPVE는 상기 섬유 구조체(10)으로부터 제거된 오염물/상기 섬유 구조체(10) 시이트의 갯수이고;
CPVR은 상기 패턴이 없는 상기 섬유 구조체(10)으로부터 제거된 오염물/상기 패턴이 없는 상기 섬유 구조체(10) 시이트의 갯수이다.
상기 CPIE식에서, 100이란 값을 보통의 샘플 유형의 세정능 지수로 가정한다. 표 1에 나타난 결과로부터 DNE 샘플의 세정능 지수(CPIE)가 100보다 훨씬 크다(즉 105 이상, 바람직하게는 110)는 것을 매우 분명히 알 수 있다. 이는, 소비자가 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)상의 특정 엠보싱 패턴의 존재로 인해 매우 긍정적인 반응을 보임을 나타낸다.
시험 절차의 설명
본 발명의 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)의 세정능 지수를 계산하기 위한 절차를 계략적으로 설명하는 방법을 기술한다. 화장실용 티슈의 시이트로 쓰여질 셀룰로즈성 섬유 구조체(10)가 선택된다.
기계적 세정 방법
1.1재료
1.1.1 DC-고정 호일(DC-fix foil)(독일 64679 바이스바흐 소재의 콘라드 호른부쉬 아게(Konrad Hornbush AG)로부터의 제품 제 346-0012 호);
1.1.2 DC-고정 호일용 패드로서 사용되는 밝은 회색 판;
1.1.3 인조 분변 물질(페클론(Feclone) BFPS 6, 1.3%의 최초 용액);
1.1.4 뚜껑이 있는 유리단지(치수 75mm × 75mm);
1.1.5 슬라이드(목재 블록의 치수: 80mm × 80mm);
1.1.6 속도 조절 장비(모터);
1.1.7 칭량용 저울
1.2절차
1.2.1 제조업자의 지시에 따라 인조 분변 물질을 제조한다. (상기 덩어리가 기계적 도움(예: 혼합기)없이 실온에서 냉각되어져야 함을 주지하는 것이 중요하다).
1.2.2 슬라이드의 무게를 화장실용 티슈에 적절한 무게로 조절한다.
1.2.3 화장실용 티슈의 4개의 시이트의 무게를 칭량하여 표에 기입한다.
1.2.4 슬라이드의 기부에 4개의 시이트를 하나의 더미로 배치하고, 이를 속도 조절 장비와 연결한다.
1.2.5 준비된 슬라이드를 그의 면에 수평으로 놓는다.
1.2.6 칭량용 저울 위에 슬라이드를 놓고, 인조 분변 물질 0.8g을 가한다. 상기 덩어리를 슬라이드로부터 DC-고정 호일 위의 표시된 박스내로 바로 쓸어넣는다.
1.2.7 유리 단지를 상기 덩어리위에 놓고, 원형 운동(5회)을 수행하여 상기 덩어리를 직경이 약 30 내지 40mm가 되도록 넓게 편다. 유리에 추가의 압력을 가하지 않은 상태로 상기 절차를 실행한다.
1.2.8 1000g의 추를 유리단지의 중앙에 직접 넣고 뚜껑을 닫는다. 5초 후, 추가의 압력을 적용하지 않으면서 추와 함께 상기 유리단지를 덩어리 위로 민다. 유리단지의 후면에 2개의 손가락을 놓고 이 손가락들로 유리단지를 자신을 향해 민다(5초내에 넓게 편다).
1.2.9 추 및 유리단지를 제거한다.
1.2.10 넓게 펴진 덩어리를 유리단지의 날카로운 가장자리를 사용하여 DC-고정 호일 위에 표시된 박스내로 완벽하게 밀어 되돌려 보낸다. 기부로부터 상부로 민다.
1.2.11 유리단지를 가져다가 이를 덩어리위에 놓는다. 유리 단지 위에 추가의 압력을 적용하지 않으면서 이 유리 단지를 DC-고정 호일의 가장자리 직전에 놓는다.
1.2.12 5초 동안 슬라이드를 방치한다.
1.2.13 속도 조절 장비를 켜고, 1초당 7.8cm의 속도를 사용하여 덩어리 위로 유리단지를 끌어당긴다.
1.2.14 거리 10cm를 문지른 후 기계를 정지시킨다.
1.2.15 5초 동안 슬라이드를 방치한다.
1.2.16 사용된 화장실용 티슈를 칭량하여 표에 기입한다.
주의사항:
각각의 측정 후 DC-고정 호일을 세정한다.
슬라이드 위에 놓기 전에 인조 분변 물질을 혼합한다.
Claims (12)
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- 삭제
- 삭제
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- 삭제
- 둘 이상의 층을 포함하는 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체의 세정능을, 하기 수학식 1로 나타내는 세정능 지수가 105 이상이 되도록 개선시키기 위해, 하나 이상의 대각선 방향으로 비연속적이고 상이한 거리의 불연속적 엠보싱 부위를 포함하는 반복적인 엠보싱 패턴을 갖는 상기 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체:수학식 1상기 식에서,CPIE는 상기 섬유 구조체의 세정능 지수이고;CPVE는 상기 섬유 구조체의 세정능 값이고;CPVR은 상기 엠보싱 패턴이 없는 섬유 구조체의 세정능 값이고;CPVE는 상기 섬유 구조체로부터 제거된 오염물/상기 섬유 구조체 시이트의 갯수이고;CPVR은 상기 패턴이 없는 섬유 구조체로부터 제거된 오염물/상기 패턴이 없는 섬유 구조체 시이트의 갯수이다.
- 제 7 항에 있어서,세정능 지수가 바람직하게는 110인 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체.
- 제 7 항에 있어서,엠보싱 패턴이 모난 형태인 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체.
- 제 9 항에 있어서,엠보싱 패턴이 마름모꼴의 형태인 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,각각의 층이 불연속적인 엠보싱된 부위와 본질적으로 연속적인 비엠보싱된 영역을 포함하고, 이때 상기 하나의 층의 불연속적인 엠보싱된 부위 각각이 맞은편 층의 비엠보싱된 영역을 향해 배향된, 습윤-적층된 셀룰로즈성 섬유 구조체.
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