KR100789793B1 - 수해성 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체나 환경에 대한 악영향이나 경시적 변화가 적고, 쾌적한 사용감이나 사용 목적에 알맞은 성질을 얻을 수 있으며, 강도와 수해성의 밸런스를 유지하기 쉬운 수해성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 600 ㎖ 이하이고 섬유 길이 20 ㎜ 이하인 마 섬유(麻纖維, bast/leaf fibers)와, 바람직하게는 섬유 길이 20 ㎜ 이하의 1종 또는 2종 이상의 다른 섬유로 구성되고, 상기 마 섬유가 상기 수해성 시트 전체의 중량에 대하여 2∼75 중량% 함유된 것을 습식으로 초지(抄紙)하여 수해성 시트를 구성한다. 이 수해성 시트는 상기 마 섬유가 다른 상기 마 섬유 , 상기 다른 섬유, 또는 둘 다에 교락(交絡), 수소 결합 및 반 데르 발스 힘 등에 의해 결합되며, 시트 강도와 수해성의 밸런스가 잡힌 것이 된다.

Description

수해성 시트 및 그 제조 방법{WATER-DISINTEGRATABLE SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 피브릴화한 마닐라 마 섬유의 캐나다 표준 여수도별 섬유 길이의 평균 섬유 길이 분포 그래프.

도 2는 피브릴화한 리요셀의 캐나다 표준 여수도별 섬유 길이의 평균 섬유 길이 분포 그래프.

본 발명은 다량의 물에 의해 섬유가 뿔뿔이 분산되는 수해성 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마 섬유(麻纖維, bast/leaf fiber)를 포함시킴으로써 수해성과 강도의 밸런스를 유지하도록 한 수해성 시트에 관한 것이다.

신체의 배설부 등을 닦는 웨트 시트나 화장실 청소용 웨트 와이퍼는 수해성인 것이 바람직하다. 또 생리대, 팬티라이너 또는 일회용 기저귀 등의 흡수성 물품에 있어서도, 흡수층의 표면을 덮는 표면 시트나, 흡수층의 이면을 덮는 이면 시트가 수해성인 것이 바람직하다. 또한 상기 흡수성 물품을 덮는 포장 시트도 수해성인 것이 바람직하다.

이들 물품에 수해성 시트를 이용하면, 사용 후에 수세식 화장실에 버릴 수 있다. 상기 수해성 시트가 수세식 화장실에 버려지면, 수세식 화장실 내 및 정화조 내에서 다량의 물이 가해짐으로써 상기 수해성 시트를 구성하는 섬유가 수중에서 분산되므로, 정화조 내에 상기 시트가 부유하여 머무는 등의 문제가 쉽게 발생하지 않게 된다.

또, 상기 수해성 시트는 건조 상태에서의 강도가 높고, 또한 습윤 상태에서의 강도도 어느 정도 높게 해 둘 필요가 있으며, 또 다량의 물이 가해졌을 때에는 조속히 분산될 필요가 있다.

일본 특허 공개 평성 제10-140494호 공보에는 부직포나 종이에 pH 반응형 바인더를 함침시켜 강도를 크게 하는 동시에, 유기산에 의해 산성측 pH로 조정된 pH 완충액을 함침시킨 수해지(水解紙)가 개시되어 있다. 이 함침된 pH 반응형 바인더에 의해 상기 수해지는 산성측 pH하에서는 강한 강도를 갖기 때문에 수해되지 않지만, 중성에서 알칼리성측 pH하에서는 수해되도록 되어 있다. 그리고, 상기 수해지에 다량의 물이 가해져 상기 수해지가 중성측이 되면, 상기 바인더가 물에 용해되고, 그것에 따라 상기 수해지를 형성하는 섬유가 분산되어 상기 수해지가 수해되도록 구성되어 있다.

한편, 일본 특허 공개 평성 제5-279985호 공보에는 라미 마 셀룰로오스 섬유만으로 이루어진 부직 시트가 개시되어 있다. 상기 부직 시트는 피브릴화되어 있는 라미 마 섬유와 마이크로 피브릴화되어 있는 라미 마 섬유로 구성되어 있다. 이 마이크로 피브릴화된 상기 라미 마 섬유가 피브릴화된 라미 마 섬유의 바인더로서의 기능을 발휘함으로써 시트 강도를 발현시키고 있다.

그러나, 상기 일본 특허 공개 평성 제10-140494호 공보에 개시된 수해지는 pH 반응형 바인더 및 pH 완충액을 함침시켜 구성되어 있기 때문에, 사용자의 인체에 악영향을 미치게 할 우려가 있고, 또한 상기 수해지가 자연 환경으로 방출되었을 때에는 상기 수해지에 함침되어 있는 상기 pH 반응형 바인더 및 상기 완충액이 자연 환경에 악영향을 미칠 우려가 있다. 또한, pH 완충액에 함유되어 있는 상기 유기산은 경시적 변화를 일으킬 우려가 있고, 이것에 의해 수해지의 특성에도 악영향을 미칠 우려가 있다. 또한, pH 반응형 바인더를 함침한 수해지의 촉감은 부드러움이 뒤떨어지게 되기 때문에, 사용자에게 쾌적한 사용감을 주기가 어렵다. 또한, 상기 pH 반응형 바인더는 고가이기 때문에, pH 반응형 바인더가 함침된 수해지는 제조 비용이 비싸진다. 또한, 일반적으로 수해성 시트의 사용 목적에 알맞은 약액을 함침시켜 소요의 목적에 알맞은 수해성 시트를 얻는 것이 행해지고 있지만, 상기 pH 반응형 바인더가 용해하는 것을 억지하기 위해서 바인더 용해 억지제를 함침시킨 경우에는, 상기 약액에는 상기 억지제와 반응하지 않는 물질을 성분으로 하는 것밖에 선정할 수 없게 되며, 제한이 많았다.

한편, 상기 일본 특허 공개 평성 제5-279985호 공보에 개시된 부직 시트는 라미 마 섬유만으로 구성되는 것이기 때문에, 라미 마 섬유끼리 강한 수소 결합력으로 결합하고 있다. 따라서, 상기 부직 시트의 촉감은 부드러움이 뒤떨어지는 뻣뻣한 것이 되어 상기 부직 시트의 사용자에게 쾌적한 사용감을 주기가 어렵다. 또 한, 상기 일본 특허 공개 평성 제5-279985호 공보에는 상기 부직 시트의 수해성에 관한 기재가 행해져 있지 않고, 시트 강도를 크게 하는 동시에 양호한 수해성을 실현하는 것은 해결되고 있지 않다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 인체 및 환경에 대하여 악영향을 미칠 우려가 적고, 습윤 강도와 건조 강도 및 수해성의 밸런스가 우수하며, 제조 비용이 저렴한 수해성 시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 마 섬유(麻纖維, bast/leaf fiber)와, 1종 또는 2종 이상의 섬유 길이가 20 ㎜ 이하인 다른 섬유를 함유하며,

상기 마 섬유는, 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 600 ㎖ 이하이고 섬유 길이가 10 ㎜ 이하로 고해(叩解, beating; 종이를 뜨기 위해 펄프 섬유에 물을 가하여 이루어지는 기계적 처리)되어 피브릴화되고,
상기 마 섬유가, 시트 전체의 섬유 중량에 대하여 2∼75 중량% 함유되어 있고,

고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 결합되어 있고, 수해성이 300초 이하로 되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 이하의 (A), (B), (C) 중 하나 이상에 의해 결합되어 있는 것이다.

(A) 교락(交絡)

(B) 수소 결합

(C) 반 데르 발스 힘

본 발명의 수해성 시트는 캐나다 표준 여수도가 상기 범위내인 마 섬유가, 섬유 사이의 결합력을 높이기 위해서 다른 바인더를 이용하지 않아도 습윤 강도 및 건조 강도가 높은 시트를 얻을 수 있다. 또한 다량의 물이 가해졌을 때에는 마 섬 유에 의한 섬유 사이의 결합력이 조속히 해제되어 섬유를 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 이 수해성 시트는 펄프나 재생 셀룰로오스 등의 다른 섬유가 함유되어 있기 때문에, 섬유의 결합력이 필요 이상으로 커지지 않아 뻣뻣한 느낌이 없는 연질의 감촉을 띨 수 있다.

상기 마 섬유는 피브릴화된 섬유로 존재하여, 고해되어 피브릴화한 섬유와, 다른 섬유 사이에 수소 결합이나 반 데르 발스 힘에 의한 물리적 결합을 일으키기 쉬워지고, 강도가 높은 시트를 얻을 수 있다.

또한, 상기 마 섬유가 엽맥(葉脈) 섬유인 것이 바람직하고, 마 섬유의 섬유 길이는 10 ㎜ 이하이다. 상기 마 섬유로서는 마닐라 마 섬유, 사이잘 마 섬유, 또는 이의 조합에서 선택되는 것을 이용할 수 있다. 상기 엽맥 섬유, 특히 마닐라 마 섬유나 사이잘 마 섬유는 고해에 의한 피브릴화가 용이하고, 또한 고해에 의해 미세하게 분단되기 어려우며, 또한 고해 후의 섬유 강도도 높아진다. 또한 섬유 길이가 10 ㎜ 이하이기 때문에, 초지(抄紙)했을 때의 질이 양호해진다.

또한, 상기 다른 섬유는 생분해성 섬유인 것이 바람직하다. 상기 다른 섬유를 생분해성으로 하면, 수해성 시트를 화장실 등에 버렸을 경우에 수해성 시트의 섬유가 수중에서 분산된 후에 생분해되기 때문에 정화조나 하수도의 기능을 손상시키지 않고, 또한 환경 오염을 방지할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 생분해성 섬유가 펄프 섬유, 재생 섬유, 또는 이의 조합에서 선택되는 것이 바람직하다.

또한, 폭 25 ㎜당 습윤 강도가 1.3 N 이상인 것이 바람직하고, 폭 25 ㎜당 건조 강도가 10.0 N 이상인 것이 바람직하다. 습윤 강도 및 건조 강도가 상기 범위 내이면 사용시에 찢어짐 등이 생기기 어렵다.

또한, 상기 수해성 시트는 평량이 30∼120 g/m²인 웨브로 형성된 것이 바람직하다. 평량이 상기 범위보다 작으면 필요한 강도를 얻을 수 없고, 사용시에 찢어짐 등이 생기기 쉽다. 또한, 평량이 상기 범위보다 크면 웨브 형성이 어려워지기 때문에, 얻어진 수해성 시트의 특성에 편차가 생기기 쉽다.

또한, 본 발명의 수해성 시트의 제조 방법은 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖ 이하이고 섬유 길이가 10 mm 이하로 고해되어 피브릴화된 마 섬유와, 1종 또는 2종 이상의 섬유 길이가 20 ㎜ 이하인 다른 섬유를 혼합한 원재료를 습식으로 초지하여, 고해된 상기 마 섬유가 섬유 전체의 섬유 중량에 대하여 2∼75 중량%를 차지하는 섬유 웨브를 형성하고, 상기 섬유 웨브를 건조시켜 고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 결합되어 있고, 수해성이 300초 이하로 되는 것인 수해성 시트를 얻는 것이다.

본 발명에서는, 습식 초지 후의 건조 공정에 의해 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖ 이하인 마 섬유가 큰 수소 결합력을 발휘할 수 있기 때문에, 초지 및 건조 공정만으로 건조시 및 습윤시의 시트 강도를 높일 수 있다.

또한, 섬유 길이가 10 ㎜ 이하인 마 섬유를 이용하면, 초지시에 마 섬유가 균일하게 분산되기 쉽고, 섬유끼리의 교락이나 수소 결합에 의한 결합 부분이 균일하게 분산되게 되어 질이 우수한 수해성 시트를 얻을 수 있다.

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본 발명의 실시 형태에 있어서의 수해성 시트는 마 섬유와 다른 섬유에 의해 형성되는 수해성 시트이다.

상기 수해성 시트는 상기 마 섬유와 상기 다른 섬유를 습식법으로 초지하고, 그 후에 건조시킨 것이다. 본 발명의 수해성 시트는 건조 상태 그대로 생리대, 여성용 질 분비물 흡수 시트(팬티라이너), 실금 환자용 소변 흡수 패드, 일회용 기저귀 등의 흡수성 제품의 톱 시트나 백 시트, 혹은 이들 흡수성 제품을 포장하는 포장 시트로서 사용할 수 있다. 또는 건조 상태 그대로 티슈 페이퍼로서 사용할 수 있다. 나아가서는 상기 수해성 시트에 물 또는 약액을 함침시켜, 신체를 닦기 위한 웨트 티슈 또는 상기 물 또는 약액을 함침시켜 화장실 등을 청소하기 위한 청소용 시트로서 사용할 수도 있다.

본 명세서에서의 「수해성」이란 시트가 수중에 놓여졌을 때에, 시트를 구성하는 섬유가 뿔뿔이 분산되는 성질을 의미한다. 또한 본 명세서에서의 「웨브」란 섬유를 나란히 깔아 형성된 시트형의 섬유 덩어리를 의미한다.

본 발명의 수해성 시트에 이용되는 상기 마 섬유는 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 600 ㎖ 이하의 범위내인 것이 바람직하다. 여기서 「캐나다 표준 여수도」란 섬유의 물이 빠지는 정도를 나타내는 것으로, 섬유의 고해 정도를 나타내는 지침이 되기도 한다. 상기 수치가 작을수록 고해가 진행되고 있고, 상기 수치가 클수록 고해가 진행되고 있지 않는 것을 나타내는 것이다. 상기 마 섬유를 「캐나다 표준 여수도」가 600 ㎖ 이하가 되도록 고해하면, 섬유가 피브릴화되고, 피브릴화된 미세 섬유에 의해 그 표면적이 커지며, 또한 미세 섬유에 의한 교락, 수소 결합, 반 데르 발스 힘에 의한 물리적인 결합력을 크게 할 수 있다. 한편, 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖를 초과하는 고해되지 않은 마 섬유를 사용하면, 미세 섬유에 의한 상기 결합력을 발휘할 수 없게 된다.

본 발명에서의 캐나다 표준 여수도의 하한은 마 섬유가 피브릴화되어 있는 한 특별히 규정할 필요는 없지만, 마 섬유를 고해시켜 피브릴화할 수 있는 하한은 100 ㎖ 정도이며, 바람직하게는 200 ㎖이다.

도 1은 마 섬유를 고해했을 때의 섬유 길이의 분포를 나타내고 있다. 도 1에 도시하는 섬유 길이 분포에 있어서, 가장 긴 섬유를 마 섬유의 섬유 길이로 했을 때에, 상기 섬유 길이는 10 ㎜ 이하이다. 섬유 길이가 10 ㎜를 초과하면, 초지시에 마 섬유가 균일하게 분산되기 어렵고, 마 섬유의 교락이나 수소 결합 등에 의한 결합 부분이 부분적으로 존재하게 되어 질이 악화된다. 상기 마 섬유의 섬유 길이의 하한은 특별히 규정되지 않지만, 1 ㎜가 바람직하다. 섬유 길이가 1 ㎜ 미만이면, 습식 초지시에 메쉬 내에서 빠져 나오기 쉽게 되어 수율이 저하된다.

상기 마 섬유 중 마닐라 마 섬유 또는 사이잘 마 섬유는 섬유 길이가 1.5∼8.0 ㎜이기 때문에, 본 발명의 수해성 시트에 사용하는 데 최적이다.

본 발명에서는, 상기 마 섬유를 피브릴화한 섬유로 하고 있기 때문에, 상기 마 섬유끼리, 또는 마 섬유와 다른 섬유가 피브릴화한 미세 섬유의 교락에 의해 결합되고, 또한 고해되어 표면적이 넓어진 상기 마 섬유의 수소 결합력이나 반 데르 발스 힘이 강해진다. 즉, 고해된 마 섬유가 실질적인 바인더가 되어 시트의 강도를 발현하게 된다.

본 발명의 수해성 시트는 상기 마 섬유가 상기 수해성 시트 전체의 섬유 중량에 대하여 2∼75 중량% 함유되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 습윤 상태에서 사용하는 경우에는 수분을 제외한 중량에 있어서 마 섬유가 시트 전체의 중량에 대하여 2∼75 중량% 범위에서 함유되어 있는 것이 바람직하다.

상기 마 섬유의 함유량이 2% 미만이면 상기 마 섬유가 상기 다른 섬유 사이를 교락이나 수소 결합 등으로 결합하기 위한 힘이 약해져서 시트 강도가 낮아진다. 또한, 75%를 초과하면, 상기 마 섬유끼리의 수소 결합력이 너무 커져 얻어진 수해성 시트가 뻣뻣한 느낌을 띠게 되어 감촉 및 촉감은 부드러움이 뒤떨어지게 된다.

본 명세서에서 「교락」이란 섬유끼리(본 발명에서는 주로 마의 미세 섬유)가 얽힘으로써 결속되어 있는 것을 의미한다. 또한 「수소 결합」이란 강한 전기 음성 원소 중의 하나의 원자와 공유 결합한 수소를 갖는 분자 사이의 쌍극자 인력을 의미한다. 또한 「반 데르 발스 힘」이란 반 데르 발스의 상태식의 내부압에 대응하는 분자 사이의 인력을 의미한다.

본 발명에서의 상기 마 섬유는 엽맥 섬유인 상기 마닐라 마 섬유 또는 사이잘 마 섬유 이외에 같은 엽맥 섬유인 뉴질랜드 마 섬유를 사용할 수 있다. 또는, 인피(靭皮) 섬유인 아마, 저마, 대마, 주트, 양삼, 차이나 주트, 시피, 황마 등도 사용할 수 있다. 또한 이들 마 섬유를 단독으로 사용할 수 있고, 혹은 이들 마 섬유를 2종 이상 혼합시켜 사용할 수도 있다. 또한, 표백 처리를 행한 마 섬유, 무표백의 마 섬유 및 표백 처리를 행한 마 섬유와 무표백의 마 섬유를 혼합한 것 중 어 느 것이라도 사용할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 마 섬유를 고해하여 피브릴화한 것을 사용한다. 마 섬유를 고해시킨 것은 섬유의 적어도 일부가 나뉘어 미세 섬유로 된 것이다. 상기 고해 처리 중, 본원 발명에서는 섬유 길이를 유지한 채로 미세 섬유로 분할되는 점상 고해 처리를 행하는 것이 바람직하다. 단, 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖ 이하이면, 섬유 길이가 짧게 분단되는 유리상(遊離狀) 고해에 의해 얻어진 마 섬유를 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 전술한 바와 같이 마 섬유 중의 바람직하게는 마닐라 마와 사이잘 마 중 1종 이상이 사용된다. 마닐라 마 또는 사이잘 마는 고해하기 쉽고, 또한 고해후의 미세 섬유의 강도가 높은 점에 있어서도 본 발명의 수해성 시트에 사용하는 데에 바람직하다.

도 1은 캐나다 표준 여수도를 바꾸었을 때의 마닐라 마의 섬유 길이 분포, 즉 마 섬유가 고해되었을 때에 형성되는 길이가 다른 섬유의 분포 상태를 도시한 것으로, 횡축이 섬유 길이(㎜), 종축이 각각의 섬유 길이에 있어서의 섬유의 함유율을 나타내고 있다. 도 2는 마닐라 마와의 비교예를 위한 것으로, 캐나다 표준 여수도를 바꾸었을 때의 피브릴화 리요셀의 섬유 길이와 그 함유율을 나타내고 있다. 한편 피브릴화 리요셀(lyocell)이란 정제(精製) 셀룰로오스 섬유인 리요셀을 정제기로 고해 처리한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 마닐라 마 섬유는 고해시켰을 때에, 캐나다 표준 여수도, 즉 고해도를 바꾸어도 섬유 길이 분포의 변화가 적다. 이것은 고해에 의한 피브릴화가 용이하고, 또한, 고해된 마 섬유는 그 자체의 강도가 높아, 고해도를 진행시키더라도 분할된 미세 섬유가 미세하게 분단되기 어렵다는 것을 의미하고 있다.

또한, 고해 후에는 최대 섬유 길이의 1/2의 섬유 길이 부근을 피크로 하여 각 길이의 섬유가 균일하게 분포하고 있다. 이것은 분할된 개개의 섬유가 섬유 길이가 그다지 짧아지지 않은 상태에서, 균일하게 분산되어 존재하고 있는 것을 의미하고 있다.

이와 같이 고해된 마 섬유를 사용하면, 여러 가지의 섬유 길이로 분포되어 존재하는 강도가 높은 미세 섬유에 의해 섬유 사이의 결합력이 높아져, 강도가 높은 시트를 형성할 수 있다. 따라서 마 섬유의 양이 적어도 강도가 높은 시트를 얻을 수 있어, 마 섬유의 양을 가능한 한 적게 함으로써 연질이며 촉감이 좋은 시트를 형성할 수 있다.

한편, 도 2에 도시하는 피브릴화 리요셀은 고해되어 있지 않거나 또는 고해도가 낮을 때에는 도 2에 도시하는 피크의 섬유 길이 부분이 섬유의 본체부가 되고, 이 본체부에서 섬유 길이가 짧은 미세 섬유가 돌출되어 있는 상태인 것을 알 수 있다. 단, 고해도를 높여 가면, 상기 본체부의 섬유 길이가 짧아지고, 고해를 너무 진행시키면, 짧은 섬유로 뿔뿔이 되어 버리는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 마 섬유는 정제 셀룰로오스 섬유에 비하여 고해시키기 쉽고, 또한 고해 후에 비교적 긴 섬유가 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 마 섬유는 고해에 의한 피브릴화가 용이하기 때문에, 저비용의 재료로서 사용할 수 있 다.

상기 마 섬유 이외의 다른 섬유는 생분해성 섬유인 것이 바람직하다. 「생분해성 섬유」란 생체 내에서 혹은 미생물의 작용에 의해 분해되는 섬유를 의미한다. 상기 다른 섬유를 생분해성으로 하면, 상기 마 섬유도 생분해성인 것과 아울러, 수해성 시트를 화장실 등에 버린 경우에 수해성 시트의 섬유가 수중에서 분산된 후에 생분해되기 때문에 정화조나 하수도의 기능을 손상시키지 않고, 또 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.

상기 생분해성 섬유로서는 펄프 섬유 등의 천연 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 정제 셀룰로오스 섬유 또는 이들 중 어느 하나를 조합한 혼합물을 들 수 있다.

상기 재생 셀룰로오스 섬유로서는 비스코스법에 의해 제조된 레이온(비스코스 레이온), 구리 암모니아법에 의해 제조된 큐프라(구리 암모니아 레이온) 등을 들 수 있다. 또한, 다른 섬유로서 상기 정제 셀룰로오스 섬유를 함유하여도 좋다. 상기 정제 셀룰로오스 섬유로서는 유기 용매 방사법에 의해 제조된 리요셀 등을 들 수 있다. 또는 이들 셀룰로오스 섬유가 피브릴화된 것을 함유하여도 좋다.

상기 펄프 섬유로서는, 칩엽수 표백 펄프 등의 목재 펄프, 케나프 펄프, 코튼린터 펄프, 마셀화 펄프 등을 사용할 수 있다. 이들 펄프는 표백 화학 펄프, 무표백 화학 펄프 및 표백 화학 펄프와 무표백 화학 펄프를 혼합한 것 중 어느 것도 사용할 수 있다. 이들 펄프는 고해 처리가 행해져 있는지의 여부와 상관없이 사용할 수 있고, 또 피브릴화되어 있는지의 여부도 상관없이 사용할 수 있지만, 캐나다 표준 여수도가 650∼300 ㎖가 되도록 고해 처리되어 있는 것이 바람직하다.

상기 다른 섬유의 섬유 길이는 20 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 우선, 상기 펄프 섬유는 1∼4 ㎜ 정도이다. 또한, 상기 재생 셀룰로오스 섬유를 사용하는 경우에도 그 섬유 길이가 20 ㎜를 초과하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 섬유 길이가 20 ㎜보다 길면, 초지 후의 질이 악화되어 바람직하지 못하다.

상기 다른 섬유, 특히 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 섬도는 0.6∼11 dtex인 것이 바람직하다. 섬도가 상기 범위 미만이면, 섬유가 지나치게 가늘어 수중에서의 섬유끼리의 교락이 떨어지기 어렵게 되어, 수해성이 저하된다. 또한 상기 범위를 초과하면, 시트의 표면이 거칠게 되어, 촉감이 저하되게 되어 바람직하지 못하다.

본 발명의 수해성 시트는 마 섬유가 2∼75 중량% 함유되는 것이기 때문에, 상기 재생 셀룰로오스 섬유 또는 정제 셀룰로오스 섬유는 시트에 25∼98 중량%의 범위로 함유되며, 펄프 섬유도 25∼98 중량%의 범위로 함유된다.

본 발명의 수해성 시트의 제조 방법은 원망 초지기, 단망 초지기, 경사 와이어 초지기, 장망 초지기 등을 이용하여 상기 마 섬유 및 다른 섬유를 액체에 현탁시킨 원료를 상기 원망 등의 표면에 공급하여, 원망 등의 표면에서 섬유를 떠서 섬유 웨브를 형성한다. 상기 섬유 웨브를 표면 밀도가 높은 펠트 벨트 등에 전사하여 반송시키고, 건조 드럼에 감아 붙이면서 진행시켜 건조시킨다.

완성된 수해성 시트는 마 섬유의 미세 섬유가 다른 섬유에 얽히고, 또 상기 미세 섬유가 수소 결합을 띠며, 나아가서는 반 데르 발스 힘에 의한 결합력을 발휘하여, 시트 강도를 높게 유지할 수 있다.

상기 수해성 시트는 시트 중량의 2배의 수분을 함유시킨 상태에서, 폭 25 ㎜당 습윤 강도가 1.3 N 이상인 것이 바람직하다. 또한 건조 상태에서, 상기 수해성 시트는 폭 25 ㎜당 건조 강도가 10.0 N 이상인 것이 바람직하다.

여기서 본 명세서에 있어서, 상기 「습윤 강도」 및 「건조 강도」는 상기 초지시의 웨브의 진행 방향을 MD, 그것과 직교하는 방향을 CD로 했을 때에, MD의 인장 강도(파단 강도)와, CD의 인장 강도(파단 강도)의 곱의 평방근을 의미한다.

상기 수해성 시트가 수세식 화장실에 버려지고, 수세식 화장실 내 및 정화조 내에서 다량의 물이 가해지면, 상기 마 섬유의 미세 섬유가 교락하는 힘, 또는 수소 결합력이 완화되고, 또 물이 흐르는 힘에 의해 반 데르 발스 힘이 완화되어 수중에서 섬유끼리 뿔뿔이 분산된다.

상기 수해성 시트는 수해성(수해 시간)이 300초 이하인 것이 바람직하다. 수해성이 300초 이하이면, 사용이 끝난 시트를 화장실 등에 버렸을 때에, 정화조 내에 상기 시트가 떠서 머무는 등의 문제가 생기는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 또한 수해성은 100초 이하인 것이 바람직하다. 100초 이하이면, 수해성 시트가 수세식 화장실로 흘려버렸을 때에 정화조에 이를 때까지 동안에 어느 정도 섬유가 뿔뿔이 분산될 수 있다.

또, 상기 수해성 시트는 평량이 30∼120 g/m²인 것이 바람직하다. 평량이 상기 범위보다 작으면 필요한 강도를 얻을 수 없어, 사용시에 찢어짐 등이 일어나기 쉽다. 또한, 평량이 상기 범위보다 크면 수해 시간이 길어져, 수해성이 떨어진다. 또한, 평량이 상기 범위보다도 크면, 웨브를 형성할 때에 상기 마 섬유나 상기 다른 섬유의 이동이 쉽게 발생하지 않게 되기 때문에, 형성된 웨브는 섬유 밀도 등이 불균일한 것으로 되고, 강도나 수해성 등의 특성에 편차가 생기기 쉽다. 단, 2장 이상의 수해성 시트를 겹쳐 사용하는 경우에는 1장의 수해성 시트의 평량이 30 g/m² 미만이어도 좋다.

본 발명의 수해성 시트를 액체가 함침된 상태에서 수요자에게 공급되는 웨트 티슈나 웨트 와이퍼 등의 청소용 물품으로서 사용할 때에는, 상기 수해성 시트에 액이 함침된다. 이 액은 순수한 물이어도 좋지만, 필요에 따라 보습제, 항염증제, 항균제, 계면 활성제, 알코올, 향료 등을 함유시켜도 좋다. 특히 본 발명의 수해성 시트는 유기 물질 바인더가 용해하는 것을 억지하기 위한 용해 억지제가 함침되어 있지 않기 때문에, 수해성 시트에 사용 목적에 알맞은 약액을 함침하는 경우, 약액의 선정에 제한이 적은 것이 된다.

또, 본 발명의 수해성 시트로서, 상기 초지기를 이용하여 경사 와이어 등의 위에 제1 웨브를 습식으로 형성하고, 그 위에 제2 웨브를 습식으로 형성한다. 이것을 필요에 따라 반복하여 다층 구조의 웨브를 형성하여도 좋다. 이 때, 웨브마다 상기 마 섬유와 상기 다른 섬유와의 함유 비율을 바꾸어도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 수해성 시트는 pH 반응형 바인더 등의 유기 물질 바인더나 유기산을 함유하는 pH 완충액 등을 함침하고 있지 않고, 마 섬유에 바인더로서의 기능을 발휘시키고 있기 때문에, 인체나 환경에 대하여 악영향을 주는 일이 없다. 또한, pH 완충액에 함유되어 있는 상기 유기산이 시간에 따른 변화를 일으킴으로써 생기는 수해성 시트 특성의 경시적 변화가 발생하는 일이 적다.

또, 유기 물질 바인더를 함침하지 않기 때문에, 수해지의 촉감이 부드러워, 쾌적한 사용감의 수해성 시트로 만들 수 있다.

[실시예]

(실시예 및 비교예의 샘플 제작 조건)

표 1에서 표 5에 기재한 각 실시예 및 각 비교예는 섬유를 각 표에 나타내는 비율로 혼합하여 물에 현탁시킨 현탁수를 만들었다. 이 때, 상기 현탁수의 중량에 대한 상기 구성 섬유의 함유량을 0.02 중량%로 하였다. 그리고, 물에 현탁시킨 섬유를 90 메쉬의 초지 와이어 상에 세로 25 cm, 가로 25 cm의 크기로 초지하여 웨브를 작성하였다. 그 후, 상기 웨브를 로터리 드럼식 건조기를 이용하여 150℃에서 90초간 가열 건조하여 실시예 및 비교예의 시트를 얻었다.

(실시예 및 비교예의 사용 섬유)

마 섬유로서 마닐라 마 섬유를 사용하였다. 상기 마닐라 마 섬유는 등급 「JK」인 것을 물에 현탁시켜 섬유 농도를 0.6 중량%로 하고, 이 물에 현탁시킨 섬유를 하기하는 표 1에서 표 5의 각각에 나타낸 캐나다 표준 여수도가 될 때까지 믹서로 고해 처리한 것을 사용하였다. 또, 사용한 마닐라 마 섬유의 캐나다 표준 여수도별 섬유 길이의 분포는 도 1에 도시한 바와 같다.

상기 다른 섬유로서 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP)를 사용하였다. 침엽수 표백 크라프트 펄프는 2장의 디스크의 양쪽을 반대 방향으로 회전시켜 고해 처리 를 행하는 더블 디스크 정제기를 이용하여 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖가 될 때까지 고해 처리를 행한 것을 사용하였다.

상기 다른 섬유로서, 재생 셀룰로오스 섬유인 레이온 섬유를 사용하였다. 레이온 섬유는 섬도 1.1 dtex, 섬유 길이 5 ㎜의 다이와보레이온에서 제조한 것(상품명 「코로나」)을 사용하였다.

표 5에 나타내는 피브릴화 리요셀은 정제 셀룰로오스 섬유인 섬도 1.7 dtex, 섬유 길이 6 ㎜의 리요셀을 정제기에 의해 캐나다 표준 여수도가 200 ㎖가 될 때까지 고해 처리를 행한 것을 사용하였다.

(실시예 및 비교예의 평량, 두께의 측정 방법)

온도 20±2℃, 상대 습도 65±2%의 분위기를 설정하고, 실시예 및 비교예를 상기 분위기 중에 30분 이상 방치한 후에 실시예 및 비교예의 평량, 두께를 측정하였다.

(캐나다 표준 여수도의 측정 방법)

캐나다 표준 여수도는 여수 통, 계측 깔때기 및 이들을 지지하기 위한 지지대로 구성되는 캐나다 표준 여수도 시험기를 사용하여 측정하였다. 여수 통의 바닥부에는 직경 111.0±0.5 ㎜, 두께 0.5 ㎜의 원판으로, 직경 0.50 ㎜의 구멍이 표면 1 cm²당 97개 뚫려 있는 금속제의 체 판이 설치되어 있다. 한편, 계측 깔때기는 금속제로, 상부 개방부의 직경이 204 ㎜, 전체 길이가 약 277 ㎜이다. 이 계측 깔때기에는 하부 오리피스와 측관이 설치되어 있다.

이 하부 오리피스는 계측 깔때기의 바닥부에 설치되어 있고, 최소 직경이 3.05±0.01 ㎜이고, 계측 깔때기에 20.0±0.5℃의 물을 매분 725±25 ㎖ 넣었을 때, 매분 530±5 ㎖의 물을 배수하는 것이다. 이 때, 오버플로우된 물은 상기 측관에서 나오도록 되어 있다. 상기 측관은 내경 약 13 ㎜의 중공 형상 관이며, 계측 깔때기의 측면을 관통하고 있고, 삽입 길이를 조절할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 상기 하부 오리피스의 상부와 오버플로우의 수위 사이의 물의 양은 23.5±0.2 ㎖이다.

한편, 섬유를 물에 완전히 분산시켜 섬유를 0.3 중량% 포함하도록 조정하고, 이것을 20.0±0.5℃로 한 것을 시료로 하였다. 그리고, 이 시료 1000 ㎖를 상기 여수 통에 조용히 유입시킨 후, 상기 시료를 상기 계측 깔때기에 흘려 떨어뜨려 상기 측관으로부터의 배수량을 측정하였다. 이 때의 측정값을 정수 자리로 버리거나 반올림하여 얻어진 수치가 캐나다 표준 여수도이며, 상기 수치에 「CSF」의 기호를 붙여 나타내고 있다.

(습윤 강도의 측정 방법)

CD가 짧은 변이고 MD가 긴 변인 25×150 ㎜의 시험편과, MD가 짧은 변이고 CD가 긴 변인 25×150 ㎜의 시험편을 작성하고, 이 시험편에 시험편 중량의 2배 중량의 증류수를 함침시켜, 비닐 주머니 내에 밀봉하여, 20±2℃의 분위기 내에 24시간 방치하였다. 그 후에 시험편을 빼내어 상기 짧은 변을 텐시론 시험기의 척에 유지하였다. 초기의 척 사이 거리를 100 ㎜로 하고, 인장 속도 100 ㎜/분으로 인장 시험을 행하여, 시험기로 계측된 최대 하중(파단 하중)을 측정값으로 하였다. 긴 변이 MD인 시험편과 긴 변이 CD인 시험편에 대해서 측정하여, √{(MD의 측정값)×(CD의 측정값)}를 습윤 강도로 하였다.

(건조 강도의 측정 방법)

CD가 짧은 변이고 MD가 긴 변인 25×150 ㎜의 시험편과, MD가 짧은 변이고 CD가 긴 변인 25×150 ㎜의 시험편을 형성하고, 상기 시험편의 상기 짧은 변을 텐시론 시험기의 척에 유지하였다. 초기의 척 사이 거리를 100 ㎜로 하고, 인장 속도 100 ㎜/분으로 인장 시험을 행하여, 시험기로 계측된 최대 하중(파단 하중)을 측정값으로 하였다. 긴 변이 MD인 시험편과 긴 변이 CD인 시험편에 대해 측정하여, √{(MD의 측정값)×(CD의 측정값)}를 건조 강도로 하였다.

(수해 시간의 측정 방법)

이온 교환수 300 ㎖를 넣은 용량 300 ㎖의 비이커에 직경 35 ㎜, 두께 12 ㎜의 원반 형상 회전자를 투입한 후, 마그네틱 교반기에 얹었다. 그리고, 상기 회전자를 600 회전/분의 속도로 회전시켜 상기 이온 교환수를 교반하고, 이 교반되고 있는 이온 교환수 중에, 세로 10 cm, 가로 10 cm로 절단한 상기 수해성 시트를 투입하였다. 그리고, 상기 수해성 시트를 구성하는 섬유를 상기 이온 교환수 속에서 뿔뿔이 분산시켰다. 상기 수해성 시트를 이온 교환수 중에 투입했을 때부터, 상기 섬유가 뿔뿔이 분산될 때까지의 시간을 눈으로 확인하는 관찰에 의해 스톱워치로 측정하여, 이 측정 시간을 수해 시간으로 하였다.

(마닐라 마 섬유의 함유량 범위)

표 1은 마닐라 마 섬유의 함유량과 건조 강도 및 습윤 강도와의 관계를 나타 낸 표이다.

표 1로부터, 마닐라 마 섬유의 함유량을 늘림으로써 건조 강도 및 습윤 강도를 크게 할 수 있는 것을 알 수 있다.

여기서, 본 발명의 수해성 시트는 습윤 강도가 1.3 N/25 ㎜ 미만이면 실제 사용시에 찢어짐이 생기기 쉽게 되기 때문에, 1.3 N/25 ㎜ 이상의 습윤 강도가 필요하지만, 1.3 N/25 ㎜ 이상의 습윤 강도를 얻기 위해서는 마닐라 마 섬유의 함유량을 2.0 중량% 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

이하에 표 1을 나타낸다.

(마닐라 마 섬유의 캐나다 표준 여수도 범위)

표 2는 마닐라 마 섬유의 캐나다 표준 여수도(고해의 정도)와 건조 강도 및 습윤 강도와의 관계를 나타낸 표이다.

표 2에 의해 마닐라 마 섬유의 캐나다 표준 여수도의 수치가 낮아질수록(고해가 진행되고 있을수록), 건조 강도 및 습윤 강도가 커져 가는 것을 알 수 있다. 여기서, 1.3 N/25 ㎜ 이상의 습윤 강도를 얻기 위해서는 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖ 이하인 마닐라 마 섬유를 함유시킬 필요가 있는 것을 알 수 있다.

이하에 표 2를 나타낸다.

			비교예3	실시예9	실시예10	실시예11
실시예·비교예의 구성섬유와 함유량	NBKP(600mlCSF)	중량%	80.0	80.0	80.0	80.0
	레이온(1.1dtex ×5mm)	중량%	15.0	15.0	15.0	15.0
	마닐라 마(고해되지 않음)	중량%	5.0	-	-	-
	마닐라 마(600mlCSF)	중량%	-	5.0	-	-
	마닐라 마(400mlCSF)	중량%	-	-	5.0	-
	마닐라 마(200mlCSF)	중량%	-	-	-	5.0
평량		g/m2	50.0	50.0	50.0	50.0
두께		mm	0.20	0.21	0.20	0.20
건조 강도		N/25mm	43.21	47.93	50.17	52.14
습윤 강도		N/25mm	1.11	1.38	1.51	1.70
수해성		초	18	19	20	22

(레이온의 섬유 길이 범위)

표 3은 상기 다른 섬유로서, 재생 셀룰로오스 섬유인 레이온의 섬유 길이와 건조 강도 및 습윤 강도와의 관계를 나타낸 표이다. 표 3으로부터, 레이온의 섬유 길이가 길어짐에 따라 건조 강도 및 습윤 강도가 커지는 것을 알 수 있고, 레이온의 섬유 길이가 20 ㎜ 이하이면 강도와 수해성과의 밸런스를 취할 수 있는 것을 알 수 있다.

이하에 표 3을 나타낸다.

			실시예12	실시예13	실시예14	실시예15
실시예·비교예의 구성섬유와 함유량	NBKP(600mlCSF)	중량%	80.0	80.0	80.0	80.0
	마닐라 마(200mlCSF)	중량%	5.0	5.0	5.0	5.0
	레이온(1.1dtex ×5mm)	중량%	15.0	-	-	-
	레이온(1.1dtex ×7mm)	중량%	-	15.0	-	-
	레이온(1.1dtex ×10mm)	중량%	-	-	15.0	-
	레이온(1.1dtex ×12mm)	중량%	-	-	-	15.0
평량		g/m2	50.0	50.0	50.0	50.0
두께		mm	0.20	0.21	0.20	0.20
건조 강도		N/25mm	52.14	53.94	54.10	54.45
습윤 강도		N/25mm	1.70	1.84	2.01	2.21
수해 시간		초	22	19	19	20

(수해성 시트의 평량 범위)

표 4는 수해성 시트의 평량과 건조 강도, 습윤 강도 및 수해 시간과의 관계를 나타낸 표이다.

표 4로부터, 평량을 증가시키므로써 건조 강도 및 습윤 강도를 크게 할 수 있는 것을 알 수 있다.

여기서, 1.3 N/25 ㎜ 이상의 습윤 강도를 얻기 위해서는 평량을 30 g/m² 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

이하에 표 4를 나타낸다.

(마닐라 마 섬유와 피브릴화 리요셀의 함유 효과의 비교)

표 5는 캐나다 표준 여수도가 같은 마닐라 마 섬유와 피브릴화 리요셀을 각각 함유시킨 경우의 건조 강도 및 습윤 강도를 상기 양 섬유의 함유량과의 관계로 비교한 표이다.

표 5로부터, 동일한 캐나다 표준 여수도의 마닐라 마 섬유와 피브릴화 리요셀을 비교한 경우, 마닐라 마 섬유의 함유량이 피브릴화 리요셀의 함유량보다도 적은 경우라도, 동등한 건조 강도 및 습윤 강도를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

이하에 표 5를 나타낸다.

			실시예2	실시예11	비교예6
실시예·비교예의 구성섬유와 함유량	NBKP(600mlCSF)	중량%	82.0	80.0	80.0
	레이온(1.1dtex ×5mm)	중량%	15.0	15.0	15.0
	마닐라 마(200mlCSF)	중량%	3.0	5.0	-
	피브릴화 리요셀(200mlCSF)	중량%	-	-	5.0
						평량		g/m2	50.0	50.0	50.0
두께		mm	0.19	0.20	0.21
건조 강도		N/25mm	49.68	52.14	32.70
습윤 강도		N/25mm	1.62	1.70	1.56
수해 시간		초	22	22	33

이상과 같이 본 발명의 수해성 시트는 pH 반응형 바인더 등을 이용하지 않아도 시트 강도와 수해성 모두를 양호하게 할 수 있다. 또한, 유기 물질 바인더나 유기산을 함유하는 pH 완충액 등을 함침시킬 필요가 없기 때문에, 인체나 환경에 대하여 악영향을 주는 일이 없고, 수해성 시트 특성의 경시적 변화가 발생하는 일이 적다. 또한, 수해지의 촉감이 부드러운 쾌적한 사용감의 수해성 시트로 할 수 있고, 수해성 시트에 함침하는 약액의 선정에 제한이 적어 제조 비용을 저렴하게 할 수 있다.

Claims (13)

1. 마 섬유(麻纖維, bast/leaf fibers)와, 1종 또는 2종 이상의 섬유 길이가 20 ㎜ 이하인 다른 섬유를 함유하며,

   상기 마 섬유는, 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 600 ㎖ 이하이고 섬유 길이가 10 ㎜ 이하로 고해(叩解, beating)되어 피브릴화되고,

   상기 마 섬유가, 시트 전체의 섬유 중량에 대하여 2∼75 중량% 함유되어 있고,

   고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 결합되어 있고, 수해성이 300초 이하로 되는 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
2. 제1항에 있어서, 고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 이하의 (A), (B), (C) 중 하나 이상에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수해성 시트.

   (A) 교락(交絡)

   (B) 수소 결합

   (C) 반 데르 발스 힘
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마 섬유가 엽맥(葉脈) 섬유인 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
4. 제1항에 있어서, 상기 다른 섬유의 전체가 생분해성 섬유이고, 또는 상기 다른 섬유에 생분해성 섬유가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
5. 제4항에 있어서, 상기 생분해성 섬유는 펄프 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 또는 이의 조합에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
6. 제1항에 있어서, 폭 25 ㎜당 건조 강도가 10.0 N 이상인 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
7. 제1항에 있어서, 시트 중량의 2배의 수분을 함유시킨 상태에서의 폭 25 ㎜당 습윤 강도가 1.3 N 이상인 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
8. 제1항에 있어서, 평량이 30∼120 g/m²인 것을 특징으로 하는 수해성 시트.
9. 캐나다 표준 여수도가 600 ㎖ 이하이고 섬유 길이가 10 ㎜ 이하로 고해되어 피브릴화된 마 섬유와, 1종 또는 2종 이상의 섬유 길이가 20 ㎜ 이하인 다른 섬유를 혼합한 원재료를 습식으로 초지하여, 고해된 상기 마 섬유가 섬유 전체의 섬유 중량에 대하여 2∼75 중량%를 차지하는 섬유 웨브를 형성하고,

   상기 섬유 웨브를 건조시켜, 고해된 상기 마 섬유, 상기 다른 섬유, 또는 둘 다와, 고해된 상기 마섬유가 결합되어 있고, 수해성이 300초 이하로 되는 것을 특징으로 하는 수해성 시트를 제조하는 방법.
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