KR100498077B1

KR100498077B1 - 웨트와이프의제조방법

Info

Publication number: KR100498077B1
Application number: KR1019970034816A
Authority: KR
Inventors: 도시야 오쿠보; 지에코 아리타; 도시유키 오쿠다; 마사노리 모노베
Original assignee: 유니챰 가부시키가이샤
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2005-10-12
Also published as: JP3205705B2; CN1178273A; ID17592A; CN1089832C; MY119715A; JPH1046487A; TW359708B; KR980009653A; SG53019A1

Abstract

본 발명은, 비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염과 수-분산성 섬유와의 혼합물에 염기를 첨가하여 초조(抄造)함으로써 제조한 비교적 높은 수-팽윤성 내지 수용성을 가진 카르복시메틸 셀룰로스 염을 함유하는 시이트에, 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시켜 웨트 와이프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이로써 제조된 웨트 와이프는, 사용할 때의 습윤강도가 향상되었다.

Description

웨트 와이프의 제조 방법

본 발명은 물에 대한 분산성 또는 용해성이 우수한 수-분해성 웨트 와이프(wet wipes)의 제조 방법에 관한 것이다.

웨트 와이프는 종래부터 공지된 것이다. 또한, 수세식 화장실 등의 물에 집어넣으면 분산 또는 용해되어 그대로 흘러 폐기될 수 있는 수-분산성 또는 수-분해성의 시이트형 재료도 이미 공지되어 있다. 여기서 말하는 수-분산성과 수-분해성이란 같은 의미이다. 이 웨트 와이프가 수-분산성을 띤 경우에는, 습윤 상태로 사용했을 때 강도가 높으면서, 동시에 다량의 물에 투입되었을 때에는 그 분산성이 빠른 서로 상반되는 성질을 겸비하고 있어야 한다. 이들 강도와 분산성을 양립시키기 위해, 일본 특허 공개 공보 평성 1-168999 호에 개시된 웨트 와이프에는 수-불용성 카르복시메틸셀룰로스, 특히 그 칼슘염을 혼합하여 초조(抄造)한 수분해지(水分解紙)를 사용히였다. 일본 특허 공개 공보 평성 2-149237 호에 개시된 웨트 와이프의 경우에는, 수용성 카르복시메틸셀룰로스 알칼리 금속염을 일례로 하는 수용성 바인더를 함유한 수-분해지에, 알칼리 토류 금속, 즉 망간, 아연 등의 다가 금속 이온과 유기 용제를 함유한 세척제를 함침시켰다. 일본 특허 공개 공보 평성 5-25792 호에 개시된 웨트 와이프의 경우에는, 수-불용성이면서 수-팽윤성인 카르복시메틸셀룰로스 알칼리 금속염을 사용하여 초조한 시이트에, 알칼리 토류 금속, 즉 니켈, 철 등의 다가 금속 이온을 함유한 함수(含水) 유기 용제를 함침시켰다.

바인더로서 사용되는 카르복시메틸셀룰로스와 그 염은, 일반적으로 치환도(D.S.) 및 pH가 높아짐에 따라 수-불용성에서 팽윤성으로 변성되고, 나아가서는 수용성이 되는 것은 종래부터 잘 알려진 바이다. 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염을 바인더로 사용하여 초조한 시이트로 이루어진 웨트 와이프가 양호한 수-분산성을 갖기 위해서는, 그 바인더가 높은 수-팽윤성 내지 수용성을 가지고 있는 것이 바람직하며, 웨트 와이프는 상기 종래 기술을 이용하여 제조하면 된다.

그러나 높은 팽윤성 내지 수용성의 바인더를 사용한 웨트 와이프는, 그 사용시나 보존시에 바인더가 팽윤되거나 용해되어 습윤 강도가 저하되므로, 실용적이지 못할 수 있다.

한편 상기 종래 기술에 교시된 바와 같이, 다가 금속 이온이 첨가된 수-팽윤성 내지 수용성의 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염은 카르복시메틸셀룰로스 다가 금속염으로 형성되며, 수-팽윤성 및 용해성이 저하된다. 그리고, 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염과 다가 금속 이온에 의한 염의 생성 반응은, 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염이 해리되기 쉬울수록, 바꿔 말하면 DS 및 pH가 높을수록, 다시 바꾸어 말하면 수-팽윤성 내지 수용성이 높을수록 빠르게 진행된다. 즉, 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염은, DS 및 pH가 높고 수-팽윤성 내지 수용성이 높을수록 다가 금속 이온 첨가에 의한 효과가 현저하며, 이러한 효과에 의하면 DS 및 pH가 낮은 바인더를 사용한 경우보다도 웨트 와이프의 습윤 강도가 증가할 수도 있다.

카르복시메틸 셀룰로스나 그 염을 바인더로 사용한 웨트 와이프용 시이트의 초조시, 일본 특허 공개 공보 평성 2-149237 호에 개시된 바와 같이 카르복시메틸셀룰로스나 그 염이 수용성인 경우에는, 섬유와 바인더를 수중에서 혼합한 후에 초조하면, 제조되는 시이트에 대한 바인더의 부착량이 적어, 바인더의 사용량만큼 시이트의 강도가 향상되지 않을 때가 있다. 이러한 초조 방법 대신, 초조한 후의 시이트에 바인더를 스프레이하여 부착시킬 수도 있으나, 카르복시메틸 셀룰로스나 그 염의 수용액은 일반적으로 점도가 높기 때문에 균일하게 스프레이 하기가 어렵다.

일본 특허 공개 공보 평성 5-25792 호에 개시된 바와 같이 수-불용성 내지 수-팽윤성 바인더를 이용할 경우, 바인더의 팽윤성이 높으면 섬유와 균일하게 혼합되기가 어렵다. 또한, 바인더가 수-불용성이든지 팽윤성이 낮으면, 초조한 시이트에 대한 바인저의 부착량은 많아지지만, 그러한 바인더는 섬유를 서로 결합시키는 힘이 약해 높은 습윤 강도를 제공하기가 어렵다.

따라서, 본 발명에서는 양호한 습윤 강도와 수-분산성을 양립시킬 수 있는 웨트 와이프의 제조 방법의 제공을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 전제로 하는 것은, 적어도 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염과 수-분산성 섬유로 구성되면서, 다가 금속 이온을 함유한 액체가 함침되어 있는 웨트 와이프의 제조 방법이다.

이러한 전제에 있어서, 본 발명이 특징으로 하는 바는 비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염과 수-분산성 섬유와의 혼합물에 염기를 첨가하여 초조함으로써 제조한 비교적 높은 수-팽윤성 내지 수용성의 카르복시메틸 셀룰로스 염을 함유하는 시이트에 대해 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시키는데 있다.

상기 염기로는 탄산나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 염기를 사용하면, 비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성의 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염을 시이트 초조 과정을 통해 높은 팽윤성을 갖도록 변화시킬 수 있고, 이렇게 초조한 시이트에는 높은 수-팽윤성 내지 수용성을 갖는 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염이 효율적으로 부착하게 된다. 이 시이트에 대해 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시키면, 카르복시메틸 셀룰로스 다가 금속염이 빠르게 생성된다. 제조된 웨트 와이프는, 이러한 금속염이 존재함에 따라 양호한 습윤 강도를 갖게 된다. 카르복시메틸 셀룰로스의 다가 금속염은, 수세식 화장실, 정화조, 하수도 등의 다량의 물에 투입되면 빠르게 해리되어 용해 내지 팽윤되므로, 웨트 와이프의 수-분산성이 실질적으로 손상되지 않는다.

본 발명에 따른 제조 방법의 사용 원료에는, 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염, 및 이들에 의해 초조되어 시이트화될 수 있는 수-분산성 섬유가 포함된다. 그 섬유로는 펄프 섬유를 사용하는 것이 바람직하지만, 그외에 리넨, 울 등의 천연 섬유나 레이온 섬유 등의 재생 섬유, 아세테이트 등의 반합성 섬유, 나일론, 폴리에스테르 등의 합성 섬유를 사용할 수도 있다.

이들 섬유에 대해서는, 비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성의 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염, 바람직하게는 D.S.=0.30∼0.60 및 pH≥5.0의 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염을 바인더로서 사용한다. D.S.가 0.30보다 낮은 바인더는, 염기 첨가에 의한 팽윤성의 향상 효과가 작으므로 바람직하지 못하다. D.S.가 0.60보다 큰 바인더는 극히 팽윤되기 쉽거나 또는 수용성이 되므로, 초조한 시이트에 대한 바인더의 부착량이 적다. pH가 5.0보다도 낮으면, 바인더의 팽윤성을 향상시키기 위해 초조 공정에서 첨가하는 염기의 양이 많아지므로 바람직하지 못하다.

이들 바인더와 수-분산성 섬유의 중량 배합비는 2:98∼45:55, 보다 바람직하게는 2:98∼20:80이다. 바인더의 양이 이보다 적으면, 바인더로서의 기능이 충분히 발휘되지 않을 수 있다. 한편 이보다 많으면, 바인더의 팽윤이나 용해를 일시적으로 억제하기 위해서 가하는 다가 금속 이온의 양이 많아지므로, 제조 비용이 불가피하게 상승하게 된다.

바인더를 높은 수-팽윤성 내지 수용성인 것으로 변화시키기 위해 첨가하는 염기는 어떠한 것도 좋지만, 시이트 제조시의 안전면 및 비용 등을 고려하면 탄산나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 탄산나트륨의 첨가량은, 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염에 대해 10∼400 중량%인 것이 바람직하다. 10중량% 미만인 경우에는, 염기를 첨가해도 충분한 효과를 얻을 수 없고, 400중량%를 초과하면 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염의 팽윤성 내지 수용성이 지나치게 높아져서 초조가 오히려 곤란해질 수 있을 뿐 아니라, 초조 공정의 배수에 따른 환경 부하도 높아진다.

염기를 첨가한, 이들 섬유와 바인더와의 혼합물은 초조전에 30분 이상 정치(靜置)시키는 것이 바람직하다. 30분 미만동안 정치시킨 후 초조하면, 염기와 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염의 반응이 충분히 진행되지 않을 가능성이 있다.

이렇게 제조된 시이트에 대해 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시킴으로써 본 발명의 웨트 와이프를 제조한다. 사용하는 금속 이온은 2가의 금속 이온, 이중에서도 칼슘, 마그네슘, 아연 등이 바람직하다. 철 이온, 알루미늄 이온, 구리 이온 등을 사용할 수 있지만, 이들은 극히 적은 양만 사용하여도 카르복시메틸 셀룰로스 금속염이 수-불용성 내지 비팽윤성이 되므로, 그 사용량의 조정이 어렵다.

이들 2가 금속 이온을 함유한 액체를 수득하기 위해서는, 수용성의 2가 금속염, 예컨대 염화칼슘, 황산 마그네슘, 황산아연 등을 물에 용해시키면 된다. 이들 금속염의 농도는 0.1∼10중량% 정도가 바람직하다. 농도가 0.1 중량%보다 낮으면, 웨트 와이프에 필요한 습윤 강도를 수득할 수 없고, 농도가 10 중량%를 초과하면, 웨트 와이프의 수-분산성이 현저히 저해되는 경우가 있다.

웨트 와이프에 함침시키는 상기 액체에는 유기 용제를 함유시키는 것이 바람직하다. 유기 용제를 함유시키면, 웨트 와이프의 사용할 때 카르복시메틸셀룰로스 및/또는 그 염의 팽윤 내지 용해를 더욱 억제시킬 수 있다. 그 유기 용제의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 1가 알콜, 프로필렌 글리콜, 이소프렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 다가 알콜, 및 이들 유도체 등을 들 수 있다. 이들 유기 용제는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

2가 금속 이온을 함유한 액체는, 웨트 와이프의 용도에 따라 계면 활성제, 살균제, 항균제, 정균제, pH 조정제, 연마제, 착색제, 증점제, 보습제, 향료, 탈취제, 사이즈제 등을 1종 또는 2종 이상 함유할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 웨트 와이프의 제조 방법을 실시예에 기초하여 설명하겠다.

[실시예 1-1]

제지용 침엽수 펄프(NBKP)와 카르복시메틸셀룰로스 나트륨(니치린 화학 공업 제품; DS=0.43. pH=6.1)이 87.5/12.5의 건조 중량비로 혼합된 시료를, 시료 농도 1%가 되도록 수돗물에 혼합 및 분산시켰다. 이 시료액에 탄산나트륨을, 카르복시메틸셀룰로스 나트륨 건조 중량에 대해 160%가 되도록 용해시킨 후 2시간동안 정치시켰다. 이렇게 제조한 시료 용액을 소형 시험 초조기로 초조하고, 회전 드럼형 건조기를 이용하여 110℃에서 90초간 건조시킴으로써 평균 중량 40g/m²의 건조 시이트를 제조하였다. 이 시이트에 대해, 염화칼슘/프로필렌글리콜/이온 교환수= 0.5/30/69.5(중량비)로 이루어진 액체를 시이트 건조 중량의 2.5배 스프레이 함침시킨 후 20℃에서 24시간동안 정치시킴으로써 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 1-2]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산 마그네슘/프로필렌 글리콜/이온 교환수 = 0.5/30/69.5(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 같은 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 1-3]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산아연/프로필렌 글리콜/이온 교환수 = 0.5/30/69.5(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 같은 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[비교예 1-1]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산 나트륨/프로필렌 글리콜/이온 교환수 = 0.5/30/69.5(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 같은 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[비교예 1-2]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 프로필렌 글리콜/이온 교환수 = 30/70(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 1-1과 같은 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 2-1]

제지용 침엽수 펄프(NBKP)와 카르복시메틸셀룰로스나트륨(니치린 화학 공업사 제품; DS=0,43, pH=6.1)이 87.5/12.5의 건조 중량비로 혼합된 시료를, 시료 농도 1%가 되도록 수돗물에 혼합 및 분산시켰다. 이 시료액에 대해, 탄산나트륨을 카르복시메틸셀룰로스나트륨 건조 중량에 대해 160%가 되도록 용해시킨 후 2시간동안 정치시켰다. 이렇게 제조한 시료액을 소형 시험 초조기로 초조하고, 회전 드럼형 건조기를 이용하여 110℃에서 90초간 건조시킴으로써 평균 중량 40g/m²의 건조 시이트를 제조하였다. 이 시이트에 대해, 염화칼슘/이소프렌글리콜/이온 교환수 = 3/10/87(중량비)로 이루어진 액체를 시이트 건조 중량의 2.5배로 스프레이 함침시킨 후 20℃에서 24시간동안 정치시킴으로써 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 2-2]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산 마그네슘/이소프렌 글리콜/이온 교환수 = 3/10/87(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 2-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 2-3]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산아연/이소프렌 글리콜/이온 교환수 = 3/10/87(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 2-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[비교예 2-1]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 황산 나트륨/이소프렌 글리콜/이온 교환수 = 3/10/87(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 2-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[비교예 2-2]

스프레이 함침시킨 액체의 조성이 이소프렌 글리콜/이온 교환수 = 10/90(중량비)인 것을 제외하고는, 실시예 2-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 3-1]

제지용 침엽수 펄프(NBKP)와 카르복시메틸셀룰로스 나트륨(니치린 화학 공업사 제품; DS=0.43. pH=6.1)이 87.5/12.5의 건조 중량비로 혼합된 시료를, 시료 농도 1%가 되도록 수돗물에 혼합 및 분산시켰다. 이 시료액에 탄산나트륨을, 카르복시메틸셀룰로스 나트륨 건조 중량에 대해 160%가 되도록 용해시켜 2시간동안 정치시켰다. 이렇게 제조한 시료액을 소형 시험 초조기로 초조하고, 회전 드럼형 건조기를 이용하여 110℃에서 90초간 건조시킴으로써 평균 중량 40g/m²의 건조 시이트를 제조하였다. 이 시이트에 대해, 염화칼슘/프로필렌글리콜/이온 교환수 = 0.5/30/69.5(중량비)로 이루어진 액체를 시이트 건조 중량의 2.5배로 스프레이 함침시킨 후 20℃에서 24시간 정치시킴으로써 웨트 와이프를 제조하였다.

[실시예 3-2]

시료액에 용해시킨 탄산나트륨이 카르복시메틸셀룰로스 나트륨 건조 중량의 80%인 것을 제외하고는, 실시예 3-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

[비교예 3-1]

실시예 3-1에 있어서, 시료액에 탄산나트륨을 용해시키지 않고 2시간동안 정치시킨 것을 제외하고는, 실시예 3-1과 동일한 조건에서 웨트 와이프를 제조하였다.

이들 실시예 및 비교예에서 제조한 웨트 와이프는 다음과 같이 평가하였다.

(1) 수-분산성의 평가

10cm×l0cm의 웨트 와이프 조각을 이온 교환수 300ml가 수용된 300ml 유리 비이커에 투입하고, 자기 교반기로 교반하여(회전수 600rpm), 웨트 와이프의 분산 상태를 시간 경과에 따라 관찰하였다. 관찰 결과는 다음과 같이 평가하였다.

A: 종이 조각이 100초 이내에 세분화된다.

B: 종이 조각이 200초 이내에 세분화된다.

C: 종이 조각이 200초 이내에 세분화되지 않는다.

(2) 습윤 인장 강도의 평가

폭 25mm× 길이 150mm의 웨트 와이프 종이 조각에 대해, 척 간격 100mm, 인장 속도100mm/분으로 잡아 당길 때의 파단 강도를 측정하였다. 파단 강도가 적어도 300g인 웨트 와이프는 실용상 강도가 부족하지 않다.

실시예와 비교예의 평가 결과는 표 1과 같다. 실시예 1-1 내지 1-3과 비교예 1-1 내지 1-2의 대비, 및 실시예 2-1 내지 2-3과 비교예 2-1 내지 2-2의 대비 결과, 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시킨 웨트 와이프는 습윤 강도가 현저히 증대되었고, 수-분산성도 문제가 없는 수준에 있었다. 그러나, 1가의 금속 이온만을 함유하거나 또는 금속 이온을 전혀 함유하지 않은 액체를 함침시킨 웨트 와이프는 습윤 강도가 충분하지 않았다.

또한, 실시예 3-1 내지 3-2와 비교예 3-1의 대비 결과, 탄산나트륨을 첨가하지 않고 초조한 시이트는, 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시켜도 습윤 강도 향상 효과가 적었으며 수-분산성은 오히려 저하되었다.

[표 1]

본 발명에 따른 웨트 와이프의 제조 방법에 있어서는, 비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성의 카르복시메틸 셀룰로스 및/또는 그 염을 바인더로 사용하여 수-분산성 섬유와 혼합하기 때문에, 수득되는 시이트에 소정량의 바인더를 부착시키기가 용이하다. 이러한 바인더는, 염기를 첨가함으로써 수-분산성 섬유가 시이트화될 때 높은 수-팽윤성 또는 수용성을 띠게 되므로, 웨트 와이프가 신속하게 용해 내지 분산될 수 있다. 또한, 이러한 염기가 첨가된 바인더를 함유한 시이트에 대해 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시킴에 따라 생성된 바인더와 다가 금속 이온 사이의 염은, 웨트 와이프 사용시 혼탁 강도를 일시적으로 향상시킨다.

Claims

카르복시메틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스의 염, 또는 카르복시메틸셀룰로스 및 그 염과 수-분산성 섬유를 필수 성분으로서 포함하고, 또 다가 금속 이온을 함유한 액체가 함침된 웨트 와이프의 제조 방법으로서,

비교적 낮은 수-팽윤성 내지 수-불용성 카르복시메틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스의 염, 또는 카르복시메틸셀룰로스 및 그 염과 수-분산성 섬유의 혼합물에, 상기 카르복시메틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스의 염, 또는 카르복시메틸셀룰로스 및 그 염에 대하여 10~400 중량%의 염기를 첨가하여 초조함으로써 제조한 비교적 높은 수-팽윤성 내지 수용성의 카르복시메틸셀룰로스 염을 함유하는 시이트에 대해, 다가 금속 이온을 함유한 액체를 함침시키는 것을 특징으로 하는 상기 웨트 와이프의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 염기가 탄산나트륨이고, 상기 다가 금속 이온이 2가의 금속 이온인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다가 금속 이온을 함유한 액체가 다가 금속염의 수용액인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 액체가 유기 용제를 함유하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.