KR101141418B1 - 높은 흡수 용량 및 지연된 습윤능을 가진 종이 시트 - Google Patents

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제프리 딘 린드세이
레베카 캐써린 모어
마우리지오 티리마코
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Abstract

손 보호를 위한 높은 흡수 용량 및 중간 내지 낮은 흡수 속도의 조합된 성능을 가진 종이 타월과 같은 흡수성 종이 제품이 개시되어 있다. 이들 특성들은 예를 들면, 적어도 한 표면이 패턴화된 방습 코팅으로 인쇄되고 크레이핑된, 비-크레이핑 통기건조 시트와 같은 통기건조된 베이스시트를 사용하여 형성될 수 있다. 표면 상의 방습 코팅의 존재는 상당량의 액체가 시트의 중심으로 통과하도록 하면서 시트의 그 면에 대한 흡수 속도를 지연시킨다.
Figure R1020067004137
흡수 용량, 흡수 속도, 종이 타월, 방습 코팅, 비-크레이핑 통기건조 시트

Description

높은 흡수 용량 및 지연된 습윤능을 가진 종이 시트{PAPER SHEET HAVING HIGH ABSORBENT CAPACITY AND DELAYED WET-OUT}
종이 타월의 제조업자는 제품의 흡수 특징을 계속적으로 개선시키고자 한다. 사용자는 종종 엎지른 자국을 청소하기 위해 높은 흡수 용량 및 빠른 흡수 속도를 원한다. 그러나, 일부 용도의 경우, 사용자는 그들의 손이 젖는 것을 방지하기 위해 더욱 완화된 흡수 속도(지연된 습윤 시간)을 원한다. 그들은 동시에 높은 흡수 용량 및 다른 목적하는 특성, 예를 들면 습윤 강도 및 촉감을 필요로 한다.
발명의 요약
현재, 예를 들어 한 겹 종이 타월 또는 여러 겹 종이 타월 등에 사용될 수 있는 흡수성 시트의 흡수 특징은 내부 구조의 기공율에 의해 제공되는 높은 흡수 용량을 유지하면서 흡수 속도를 적절하게 지연시키는, 예를 들어 라텍스 결합제의 적당한 도포에 의해 제공될 수 있는, 간헐적인 또는 불연속적인 방습 코팅을 시트 표면에 제공함으로써 개선될 수 있는 것으로 발견되었다. 시트는 웨트-레이드 종이 시트(특히 크레이핑 통기건조 또는 비-크레이핑 통기건조 시트) 또는 에어-레이드 시트와 같은, 고도로 탈결합된(저밀도) 내부 구조를 갖는 임의의 시트일 수 있다. 가장 효율적이기 위해, 방습 코팅은 습기(액체) 침투를 부분적으로 차단하고 적절한 습윤 강도 특성을 유지하기 위해 시트 표면의 상당한 부분을 커버해야 한 다. 동시에, 코팅은 시트가 높은 흡수 용량을 동시에 나타내도록 하기 위해 액체가 시트 내부로 통과하기에 충분한 양의 비코팅 면을 남겨야 한다. 시트의 흡수 용량을 더 증강시키기 위한 편리한 방법은 시트의 방습 코팅 처리된 표면을 크레이핑함으로써, 방습 코팅이 침투하지 않았거나 아니면 존재하지 않는 시트 중심 내의 기공 구조를 변형시키거나 기공율을 증가시키는 것이다. 이러한 면에서, 방습 코팅을 시트의 표면 또는 부근 표면 영역에 대한 방습 코팅의 도포를 제한하는 것이 유리하다.
그러므로, 한 면에서 본 발명은 (a) 약 30 내지 약 90 gsm의 기본 중량을 갖는 제지 섬유의 저밀도 베이스시트를 생산하는 단계; (b) 방습 코팅을 시트의 한 면에 그 면의 표면적의 약 10 내지 약 70％를 커버하는 불연속 또는 이격된 패턴으로 도포하고 방습 코팅을 건조시키는 단계; (c) 방습 코팅을 시트의 반대 면에 그 면의 표면적의 약 10 내지 약 70％를 커버하는 불연속 또는 이격된 패턴으로 도포하고 방습 코팅을 건조시키는 단계; (d) 방습 코팅이 도포되고 건조된 후에 시트의 한 면 이상을 크레이핑하는 단계를 포함하며, 생성된 시트가 섬유 g 당 물 6.0 g 이상의 수직 흡수 용량 및 3.5초 이상의 습윤 시간을 갖는, 저밀도 흡수성 종이 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
본원에서의 목적을 위해, "저밀도" 베이스시트 또는 시트는 하기하는 바와 같이 측정된 g 당 8 ㏄ 이상의 벌크를 갖는 것이다. 특히 통기건조 방법(크레이핑 또는 비-크레이핑) 및 에어-레이드 방법에 의해 생산되는 제품의 베이스시트 또는 시트가 포함된다. 그러한 베이스시트 및 시트는 높은 흡수 용량에 필요한 목적하 는 열린 기공 구조 및 내부 기공율을 갖는다. 본 발명의 제품의 베이스시트는 g 당 약 8 ㏄ 이상, 더욱 특별하게는 g 당 약 9 ㏄ 이상, 더욱 특별하게는 g 당 약 10 ㏄ 이상, 더욱 특별하게는 g 당 약 8 내지 약 12 ㏄, 더욱 더 특별하게는 g 당 약 9 내지 약 12 ㏄의 벌크 값을 가질 수 있다.
또다른 면에서, 본 발명은 예를 들어, 한 겹 또는 여러 겹 티슈 또는 종이 타월로서 사용하기에 적합할 수 있는, 하나 이상의 겹을 가지며, 섬유 g 당 물 약 6.0 g 이상의 수직 흡수 용량(이후에 정의됨) 및 3.5초 이상의 습윤 시간(이후에 정의됨)을 갖는, 흡수성 종이 제품에 관한 것이다. 본원에 사용된 용어 "제품"은 하나 이상의 시트를 포함하는 최종 사용 목적 제품을 의미한다.
또다른 면에서, 본 발명은 한 겹 또는 여러 겹 티슈, 종이 타월 또는 테이블 냅킨으로서 사용하기에 적합할 수 있는 하나 이상의 시트(겹)을 가지며, 하나 이상의 외표면이 표면적의 약 30 내지 약 60％를 커버하는 방습 코팅의 이격된 패턴을 가지며, 섬유 g 당 물 6.0 g 이상의 수직 흡수 용량 및 3.5초 이상의 습윤 시간을 갖는 종이 제품에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다양한 다른 면에서, 제품(한 겹 또는 여러 겹 제품)의 수직 흡수 용량은 섬유 g 당 물 약 6.0 g 이상, 더욱 특별하게는 섬유 g 당 물 약 7.0 g 이상, 더욱 특별하게는 섬유 g 당 물 약 8.0 g 이상, 더욱 특별하게는 섬유 g 당 물 약 9.0 g 이상, 더욱 특별하게는 섬유 g 당 물 약 7.0 내지 약 12 g, 더욱 더 특별하게는 섬유 g 당 물 약 8.0 내지 약 12 g, 더욱 더 특별하게는 섬유 g 당 물 약 9.0 내지 약 12 g일 수 있다.
본 발명의 다양한 면에서, 습윤 시간은 3.5초 이상, 더욱 특별하게는 약 4.0 초 이상, 더욱 특별하게는 3.5 내지 약 8초, 더욱 특별하게는 3.5 내지 약 7 초, 더욱 특별하게는 약 4.5 내지 약 7초일 수 있다. 이론에 제한되지는 않지만, 습윤 시간을 증가시키는 인자는 방습 코팅의 표면적 커버율을 증가시키고; 소수성 방습 코팅 재료를 사용하고; 방습 코팅 재료의 소수성을 (예를 들어, 소수성 결합제 첨가제를 포함시켜) 증가시키고; 시트 또는 겹 내의 기공들의 기공 크기를 확대시키고; 시트 또는 겹의 기본 중량을 증가시키는 것을 포함한다.
방습 코팅의 표면적 커버율은 액체 또는 습기가 시트 내로 침투하도록 하기 위해 그것이 고체 필름이 아니라는 의미에서 불연속적이다. 그것은 예를 들면, 인쇄하거나 얇은 분무 도포에 의해 제공되는 것과 같은, 균일한 또는 불균일한 침착물의 규칙적으로 또는 불규칙적으로 이격된 패턴 형태로 존재할 수 있다. 제품의 두 외표면의 각각에 대해, 표면의 평면도에서 투영되는 방습 코팅의 표면적 커버율은 약 10 내지 약 70％, 더욱 특별하게는 약 10 내지 약 60％, 더욱 특별하게는 약 15 내지 약 60％, 더욱 특별하게는 약 20 내지 약 60％, 더욱 더 특별하게는 약 25 내지 약 50％일 수 있다. 각 외표면의 표면적 커버율은 동일하거나 상이할 수 있다. 본원에 사용된 "표면적 커버율"은 6 인치2 이상의 웹을 측정할 때 방습 코팅에 의해 커버되는 총 면적의 백분율을 의미한다.
방습 코팅의 소정의 총량의 경우, 습기에 노출되는 제품 면 상의 방습 코팅의 양을 증가시키면 각 면 상의 코팅량이 동일한 유사한 제품에 비해 습윤 시간이 증가될 것이다. 그러나, 제품의 양면이 사용될 수 있으므로, 시트의 양면에 방습 코팅을 도포하는 것이 유리하다. 대부분의 경우에, 3:1 이하의 방습 코팅 도포 첨가량 분할(총 방습 코팅의 75％ 이하가 제품의 한 면 상에 도포됨)이 적합하다.
추가로, 일부 여러 겹 제품의 경우, 방습 코팅의 도포가 외표면에 제한될 필요는 없다. 예를 들면, 3겹 이상의 여러 겹 제품인 경우, 방습 코팅은 내부 겹의 하나 이상의 표면에 도포되어 여전히 원하는 결과를 나타낼 수 있다. 별법으로, 방습 코팅은 외부 겹의 어느 하나 또는 둘다의 내표면에 도포될 수 있다. 이러한 배열은 제품의 외표면이 방습 코팅을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않을 것이므로 소량의 액체에 대한 흡수 속도를 감소시키지 않지만, 더 많은 인설트의 경우 침투 지연이 일어날 것이다.
방습 코팅의 총 첨가량은 제품의 중량 기준으로 약 2 중량％ 이상, 더욱 특별하게는 약 2 내지 약 20 건조 중량％, 더욱 특별하게는 약 4 내지 약 9 건조 중량％, 더욱 더 특별하게는 약 5 내지 약 8 건조 중량％일 수 있다. 첨가량은 필요한 표면적 커버율 및 침착물의 침투 깊이에 의해 영향받을 수 있다. 제품의 각 외표면에 도포된 첨가량은 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 시트 표면에 도포된 방습 코팅은 동일하거나 상이할 수 있다.
적합한 방습 코팅은 라텍스 결합제 재료, 예를 들면 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드 및 메타크릴레이트 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 라텍스 재료는 N-메틸올아크릴아미드(NMA)와 같은 임의의 적합한 가교결합제와 함께 형성되거나 블렌딩되거나, 또는 가교결합제를 함유하지 않을 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 라텍스 결합제 재료의 특별한 예는 에어 프로덕츠 인크. (Air Products Inc.)로부터 판매되는 에어플렉스(AIRFLEX)® EN1165 또는 내셔날 스타치(National Starch)로부터 판매되는 엘라이트(ELITE)® PE BINDER를 포함한다. 상기 두 결합제 재료는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체인 것으로 알려져 있다. 다른 적합한 방습 코팅은 카르복실화 에틸렌 비닐 아세테이트 삼원공중합체; 아크릴 수지; 폴리비닐 클로라이드; 스티렌-부타디엔; 폴리우레탄; 실리콘 재료, 예를 들면 경화성 실리콘 수지, 유기반응성 폴리실록산 및 폴리디메틸실록산의 기타 유도체; 테트라플루오로에틸렌과 같은 플루오로폴리머; 폴리비닐아민 및 폴리카르복실산의 복합체와 같은, 음이온성 및 양이온성 중합체의 소수성 코아세르베이트 또는 코플렉스; 폴리올레핀 및 그의 에멀젼 또는 화합물; 및 당업계에 공지된 많은 다른 필름 형성 화합물, 및 상기 재료의 변형된 형태를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 방습 코팅 재료는 일부 실시양태에서 실질적으로 라텍스를 함유하지 않거나 실질적으로 천연 라텍스를 함유하지 않을 수 있다.
본 발명의 제품 내의 겹 또는 시트의 수는 1, 2, 3, 4, 5 이상일 수 있다. 경제적인 이유로는, 한 겹 또는 두 겹 제품이 유리하다. 소정의 여러 겹 제품 내의 여러 겹들은 동일하거나 상이할 수 있다. 예로써, 여러 겹들은 다른 섬유, 다른 화합물, 다른 기본 중량을 갖거나, 다른 표면형태 또는 기공 구조를 부여하도록 다르게 제조될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 다른 방법들은 통기건조(크레이핑 또는 비-크레이핑), 에어-레잉 및 습식-압축(변형된 습식-압축 포함)을 포함한다. 비-크레이핑 통기건조된 겹들과 같은 습식-성형 통기건조된 겹들은 그의 습 윤 탄력성 및 3차원적 표면형태로 인해 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 또한, 시트들은 개구형성되거나, 분할되거나, 엠보싱되거나, 접착 수단으로 유사하거나 동일한 층들에 적층되거나, 권축되거나, 천공될 수 있으며, 그것은 피부 보호 첨가제, 냄새 제어제, 항미생물제, 향료, 염료, 광물성 충전제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적에 유용한 시트 또는 겹들을 형성하는데 사용되는 섬유는 실질적으로 전체적으로 경목 크래프트 또는 연목 크래프트 섬유, 또는 그의 블렌드일 수 있다. 그러나, 다른 섬유들은 설파이트 펄프, 기계적 펄프 섬유, 표백 화학열기계적 펄프(BCTMP) 섬유, 합성 섬유, 예비-가교결합 섬유, 비-목질 식물 섬유 등과 같은 조성의 일부로 사용될 수 있다. 더욱 특별하게는, 예로써 섬유는 약 50 내지 약 100％ 연목 크래프트 섬유, 더욱 특별하게는 약 60 내지 약 100％ 연목 크래프트 섬유, 더욱 더 특별하게는 약 70 내지 약 100％ 연목 크래프트 섬유, 더욱 더 특별하게는 약 80 내지 약 100％ 연목 크래프트 섬유, 더욱 더 특별하게는 약 90 내지 약 100％ 연목 크래프트 섬유일 수 있다.
본 발명의 제품의 기본 중량은 한 겹이든 여러 겹이든, 약 30 내지 약 90 gsm(g/㎡), 더욱 특별하게는 약 40 내지 약 80 gsm, 더욱 더 특별하게는 약 45 내지 약 75 gsm, 더욱 더 특별하게는 약 50 내지 약 70 gsm일 수 있다.
기하학적 평균 인장 강도로서 표시되는, 본 발명의 제품의 인장 강도는 제품의 의도된 용도에 따라서 3 인치 폭 당 약 500 g 내지 3 인치 폭 당 약 3000 g일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태인 종이 타월의 경우, 3 인치 당 약 1000-2000 g의 기하 평균 인장 강도가 바람직하다. 기계 방향 인장 강도 대 횡기계 방 향 인장 강도의 비는 약 1:1 내지 약 4:1로 변화될 수 있다.
본원에 사용된 건조 기계 방향(MD) 인장 강도는 시료가 기계 방향으로 당겨져 파괴될 때의 샘플 폭 당 피크 하중을 나타낸다. 비교해보면, 건조 횡기계 방향(CD) 인장 강도는 시료가 횡기계 방향으로 당겨져 파괴될 때의 샘플 폭 당 피크 하중을 나타낸다. 인장 강도 시험을 위한 시료는 3 인치(76.2 ㎜) 폭 x 5 인치(127 ㎜) 길이 스트립을 JDC 프리시젼 샘플 커터(Precision Sample Cutter (Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA, Model No. JDC 3-10, 일련 번호 37333))를 사용하여 기계 방향(MD) 또는 횡기계 방향(CD) 배향으로 절단하여 제조한다. 인장 강도를 측정하는데 사용되는 기기는 MTS 시스템스 신테크 11S, 일련 번호 6233이다. 데이타 획득 소프트웨어는 원도우스 버젼 3.10을 위한 MTS 테스트웍스®(MTS Systems Corp., Research Triangle Park, NC)이다. 하중 셀은 시험되는 시료의 강도에 따라서 50 뉴튼 또는 100 뉴튼 최대에서 선택되어 피크 하중 값의 대부분이 부하 셀의 실제 규모 값의 10-90％에 속하게 된다. 조오(jaw) 사이의 게이지 길이는 4±0.04 인치(101.6±1 ㎜)이다. 조오는 공압 작용을 이용하여 작동되고 고무 코팅된다. 최소 그립 표면 폭은 3 인치(76.2 ㎜)이고, 조오의 대략 높이는 0.5 인치 (12.7 ㎜)이다. 크로스헤드 속도는 10±0.4 인치/분(254 ±1 ㎜/분)이고, 파괴 감도는 65％로 설정된다. 시료를 기기의 조오내에 수직과 수평으로 중심에 놓는다. 그후에, 시험을 시작하고 시험편이 파괴될 때 종결한다. 피크 하중은 시험되는 시료에 따라서 시험편의 "MD 건조 인장 강도" 또는 "CD 건조 인장 강도"로서 기록된다. 각 제품에 대해 적어도 여섯(6)의 대표적인 시험편이 시험되 고 모든 개개의 시험편 시험의 산술 평균이 제품에 대한 MD 또는 CD 인장 강도이다.
본원에 사용된 "수직 흡수 용량"은 섬유 g(건조 중량) 당 흡수된 물의 g으로 표시되는, 종이 제품(한 겹 또는 여러 겹) 또는 시트에 의해 흡수되는 물의 양의 척도이다. 특히, 수직 흡수 용량은 시험될 제품(하나 이상의 겹을 포함할 수 있음)의 시트를 100 ㎜ x 100 ㎜(±1 ㎜)인 정사각형으로 절단하여 결정한다. 형성된 시험편을 0.01 g까지 칭량하고 그 값을 "건조 중량"으로 기록한다. 시험편을 3-점 클램핑 장치에 부착하고 3-점 클램핑 장치의 한 코너에서 매달아서 반대편 코너가 시험편 나머지 보다 더 낮게 하고, 그후에 시료와 클램프를 물 접시에 놓아 물에 3분(±5 초) 동안 침지시킨다. 물은 23±3 ℃ 온도의 증류수 또는 탈이온수이어야 한다. 침지 시간의 말기에, 시험편 및 클램프를 물에서 꺼낸다. 클램핑 장치는 클램프 면적과 압력이 시험 결과에 최소한의 영향을 미치는 것이어야 한다. 특별하게는, 클램프 면적은 시료를 유지하기에 충분히 커야 하고 압력은 클램핑 중에 시료로부터 제거되는 물의 양을 최소화하면서 시료를 유지하는데 충분해야 한다. 시료 시험편을 3분(±5 초) 동안 배수되도록 한다. 배수 시간의 말기에, 칭량 접시를 시험편 아래에 두고 그것을 클램핑 장치에서 떼어내어 시험편을 제거한다. 그후에, 습윤 시험편을 0.01 g까지 칭량하고 그 값을 "습윤 중량"으로 기록한다. 수직 흡수 용량(g/g)=[(습윤 중량-건조 중량)/건조 중량]. 제품의 동일한 롤 또는 박스로부터의 대표적인 시료에 대해 5회 이상의 반복 측정을 실시하여 평균 수직 흡수 용량 값을 얻는다.
본원에 사용된 "습윤 시간"은 종이 제품이 얼마나 빨리 물을 흡수하고 그의 흡수 용량에 도달하는지의, 초 단위로 표시된 척도이다. 특히, 습윤 시간은 제품(한 겹 또는 여러 겹)의 20개의 대표적인 시트를 선별하고 63 ㎜ x 63 ㎜(±3 ㎜)인 정사각형으로 절단하고 하나씩 쌓아서 결정한다. 20 제품 시트의 형성된 패드를, 시트를 고정시키는데 필요한 것보다 작은 크기를 가진 표준 사무실 스테이플을 사용하여 연부로부터 충분히 멀리에 있는 시험 패드의 각 코너를 함께 스테이플로 고정시킨다. 스테이플은 각 코너에 대각선으로 걸쳐 배향되어야 하고 시험 패드의 연부 둘레를 감싸지 않아야 한다. 스테이플 지점을 아래로 향하게 하여, 패드를 23±3 ℃의 온도를 가진 증류수 또는 탈이온수 표면으로부터 약 25 ㎜의 물 팬 위에 수평으로 고정시킨다. 패드를 물 표면 위에 편평하게 낙하시키고 패드가 물로 완전히 포화되는 것으로 보이는 시간을 기록한다. 0.1초까지 측정된 이 시간이 시료에 대한 습윤 시간이다. 동일한 제품의 5개 이상의 대표적인 시료에 대해 측정을 실시하여 제품에 대한 습윤 시간인 평균 습윤 시간 값을 얻는다.
본원에 사용된 매개변수 "벌크" 또는 "스택 벌크"는 미크론으로 표시되는 제품의 칼리퍼(이후에 정의됨)를 g/㎡로 표시되는 기본 중량으로 나눈 지수로서 계산된다. 제품의 벌크 결과는 ㏄/g으로 표시된다. 칼리퍼는 제품의 10개의 대표적인 시트의 스택 내의 각 시트를 동일한 면을 위로 하여 스택의 총 두께를 측정하고 스택의 총 두께를 10으로 나누어 결정한다. 칼리퍼는 TAPPI 시험 방법 T402("Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products") 및 T411 om-89("Thickness(caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board")와 스택 시트에 대한 3번 항목에 따라서 측정한다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터 장치는 엠베코, 인크.(Emveco, Inc.; Newberg, Oregon)로부터 판매되는 엠베코(Emveco) 200-A 티슈 칼리퍼 테스터이다. 마이크로미터 장치는 2.00 킬로-파스칼(132 g/인치2)의 부하, 2500 ㎟의 압력 푸트 면적, 56.42 ㎜의 압력 푸트 직경, 3초의 체류 시간 및 초 당 0.8 ㎜의 하강 속도를 나타낸다. 칼리퍼를 측정한 후에, 스택의 총 10개 시트를 제거하고 나머지 시트를 이용하여 기본 중량을 결정한다.
기본 중량은 ㎡ 당 g으로 표시된 재료의 특정 면적의 중량이다. 기본 중량은 상태 조정되지 않고 대기 조건에 따라서 미지량의 수분을 함유하는 재료를 의미하는 "공기 건조"로서 또는 기본 중량을 측정하기 전에 특정 시간 동안 오븐 건조되는 재료를 의미하는 "완전 건조"로서 설명될 수 있다.
기본 중량(g/㎡(gsm)으로서 표시됨)을 결정하는 방법은 다음과 같다. 9개의 완성품 시트를 101.6 x 101.6 ㎜ ± 1 ㎜로 절단하여 929.09±18.58 ㎠의 시험편 크기를 얻는다. "공기 건조" 기본 중량의 경우, 스택을 칭량하고 중량을 g으로 기록한다. 기본 중량을 계산하기 위해, 스택 중량을 ㎡ 단위의 시험 면적(즉, 0.092909 ㎡)으로 나눈다. "완전 건조" 기본 중량의 경우, 칭량 용기와 뚜껑을 칭량한다. 그후에, 시료를 덮히지 않은 용기 안에 넣고 시료가 들은 용기를 105 ± 2 ℃ 오븐에 1시간 동안 넣는다. 1시간 후에, 뚜껑을 용기 위에 놓고 용기를 오븐에서 꺼내어 대략 실온으로 냉각되도록 한다. 그후에, 시료가 들은 뚜껑덮힌 용기 를 칭량하고 용기와 뚜껑의 중량을 빼서 g 단위의 시료 중량을 결정한다. 기본 중량을 계산하기 위해, 시료 중량을 ㎡ 단위의 시험 면적(즉, 0.092909 ㎡)으로 나눈다.
도 1A는 본 발명에 따른 여러 겹 베이스시트를 제조하는 목적에 적합한 비-크레이핑 통기건조 종이 제조 방법의 개략적인 예시이다.
도 1B는 도 1A의 방법에 따라 제조되는 베이스시트에 결합제를 도포하는 방법의 개략적인 예시이다.
도 1C는 베이스시트의 한면에 도포된 결합제 패턴의 대표도이다.
도 1D는 베이스시트의 반대면에 도포된 결합제 패턴의 대표도이다.
도 2A 및 2B는 본 발명에 따른 여러 겹 베이스시트를 제조하는 목적에 적합한 에어-레이드 종이 제조 방법의 개략적인 예시이다.
도 3은 오렌지로 표시된, 라텍스 결합제의 표면적 커버율을 예시하는, 실시예 1의 한 겹 제품의 한 면의 평면도 칼라 사진이다.
도 4는 실시예 1의 제품의 다른 면의 평면도 칼라 사진이다.
도 5는 실시예 1의 제품의 단면 칼라 사진이다.
도 6은 라텍스 결합제의 표면적 커버율을 예시하는, 실시예 11의 한 겹 제품의 한 면의 평면도 칼라 사진이다.
도 7은 실시예 11의 제품의 다른 면의 평면도 칼라 사진이다.
도 8은 실시예 11의 제품의 단면 칼라 사진이다.
도 9는 본 발명의 제품의 흡수 특성의 독특한 조합을 예시하는, 아래에 설명된 실시예에 따라 제조된 본 발명의 종이 타월 제품 및 시판되는 몇가지 종이 타월 제품에 대한 수직 흡수 용량 대 습윤 시간의 플롯이다.
도 10-14는 아래에 논의되는 수직 흡수 용량의 방향성 애스펙트의 측정에 관한 것이다.
도 15, 16A-16F 및 17은 본 발명에 따른 방습 재료에 대한 부착 패턴의 예시이다.
도 1A는 본 발명의 목적에 적합한 베이스시트의 제조에 유용한 비-크레이핑 통기건조 방법의 개략적 예시이다. 제지 섬유의 수성 현탁액의 스트림(11)을 외부 성형 직물(12) 및 내부 성형 직물(13)과 같은 다수의 성형 직물 상에 분사하거나 퇴적시킴으로써 습윤 티슈 웹(15)를 형성하는 제지 헤드박스(10)을 갖는 트윈 와이어 성형기(8)이 도시되어 있다. 본 발명의 성형 방법은 제지 산업 분야에 공지된 임의의 통상의 성형 방법일 수 있다. 그러한 성형 방법은 푸드리니어 성형기, 루프 성형기, 예를 들면 흡인 브레스트 롤 성형기, 및 갭 성형기, 예를 들면 트윈 와이어 성형기 및 초승달형 성형기를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
습윤 티슈 웹(15)는 내부 성형 직물(13)이 성형 롤(14) 주위를 회전할 때 내부 성형 직물(13) 상에 형성된다. 내부 성형 직물(13)은 습윤 티슈 웹(15)가 섬유의 건조 중량 기준으로 약 10％의 점조도로 부분적으로 탈수될 때 공정에서 새롭게 형성된 습윤 티슈 웹(15) 다운스트림을 지지하고 운반하는 작용을 한다. 습윤 티슈 웹(15)의 추가의 탈수는 내부 성형 직물(13)이 습윤 티슈 웹(15)를 지지하는 동안 진공 흡인 박스와 같은 공지된 제지 기술에 의해 수행될 수 있다. 습윤 티슈 웹(15)는 약 20％ 이상, 더욱 특별하게는 약 20％ 내지 약 40％, 더욱 특별하게는 약 20％ 내지 약 30％의 점조도로 추가로 탈수될 수 있다. 그후에, 습윤 티슈 웹(15)는 내부 성형 직물(13)으로부터, 증가된 MD 연신을 습윤 티슈 웹(15)에 부여하기 위해 바람직하게는 내부 성형 직물(13)보다 더 느린 속도로 이동하는 이송 직물(17)로 이송된다.
그후에, 습윤 티슈 웹(15)는 이송 직물(17)로부터 통기건조 직물(19)로 이송됨으로써, 습윤 티슈 웹(15)는 진공 이송 롤(20) 또는 진공 슈(18)과 같은 진공 이송 슈의 도움으로 통기건조 직물(19)의 표면에 일치하도록 거시적으로 재배열될 수 있다. 필요시에, 통기건조 직물(19)는 형성된 흡수성 시트의 MD 연신을 더 증강시키기 위해 이송 직물(17)의 속도보다 더 느린 속도로 전개될 수 있다. 진공 보조수단에 의해 이송이 진행되어 통기건조 직물(19)의 표면형태에 습윤 티슈 웹(15)를 일치시킬 수 있다.
통기건조 직물(19)에 의해 지지되는 동안, 습윤 티슈 웹(15)는 통기건조기(21)에 의해 약 94％ 이상의 최종 점조도로 건조되며, 그후에 캐리어 직물(22)로 이송된다. 별법으로, 건조 방법은 습윤 티슈 웹(15)의 벌크를 보존하기 쉬운 임의의 비-압축적 건조 방법일 수 있다.
건조 티슈 웹(23)은 캐리어 직물(22) 및 임의의 캐리어 직물(25)를 사용하여 릴(24)로 운반된다. 임의의 가압 회전 롤(26)을 이용하여 캐리어 직물(22)로부터 캐리어 직물(25)로의 건조 티슈 웹(23)의 이송을 용이하게 할 수 있다. 필요시에, 건조 티슈 웹(23)은 통기건조 직물(19) 및 이후의 엠보싱 단계를 이용하여 추가로 엠보싱되어 생산된 흡수성 티슈 제품 상에 패턴을 형성할 수 있다.
일단 습윤 티슈 웹(15)가 비-압축적으로 건조됨으로써 건조 티슈 웹(23)이 형성된다면, 건조 티슈 웹(23)을 릴에 감기 전에 양키 건조기로 이송하여 또는 본원에 참고로 포함된, 1990년 4월 24일자로 파슨스(Parsons) 등에게 허여된 미국 특허 제4,919,877호에 개시된 바와 같은 마이크로-크레이핑과 같은 대안적 단축 방법을 이용하여 건조 티슈 웹(23)을 크레이핑할 수 있다.
도시되지 않은 대안적 실시양태에서, 습윤 티슈 웹(15)는 내부 성형 직물(13)으로부터 통기건조 직물(19)로 직접 이송됨으로써, 이송 직물(17)이 배제될 수 있다. 통기건조 직물(19)는 내부 성형 직물(13)보다 낮은 속도로 이동하여 습윤 티슈 웹(15)가 급송되거나 또는 대안으로 통기건조 직물(19)가 내부 성형 직물(13)과 실질적으로 동일한 속도로 이동할 수 있게 된다.
도 1B는 라텍스 결합제를 도 1에 따라 생산되는 바와 같은 비-크레이핑 통기건조 베이스시트의 양쪽 외표면에 도포하는 방법의 개략도이다. 방습 재료의 그라비아 인쇄가 예시되긴 하지만, 방습 재료를 도포하는 다른 수단, 예를 들면 발포 도포 또는 잉크 젯 인쇄와 같은 디지탈 인쇄 방법 등이 이용될 수 있다. 제1 방습 도포 스테이션(30)을 통과하는 종이 시트(27)가 도시되어 있다. 스테이션(30)은 평활 고무 압축 롤(32) 및 패턴화 로토그라비아 롤(33)에 의해 형성된 닙을 포함한다. 로토그라비아 롤(33)은 제1 방습 재료(38)을 함유하는 저장소(35)와 교류된다. 로토그라비아 롤(33)은 방습 재료(38)을 미리-선택된 패턴으로 시트(27)의 한 면에 도포한다.
그후에, 시트(27)은 롤(41)을 통과한 후에 가열 롤(40)과 접촉된다. 가열 롤(40)은 방습 코팅의 도포 후에 시트를 부분적으로 건조시키기 위한 것이다. 가열 롤(40)은 예를 들면, 약 250 ℉ 이하, 특히 약 180 ℉ 내지 약 220 ℉의 온도로 가열될 수 있다. 일반적으로, 시트는 그것을 건조시키고 물을 증발시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 가열 롤(40) 이외에, 임의의 적합한 가열 장치를 이용하여 시트를 건조시킬 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 별법의 실시양태에서 시트를 건조시키기 위해 시트를 적외선 가열기와 교류되도록 놓을 수 있다. 가열 롤 또는 적외선 가열기를 사용하는 것외에, 다른 가열 장치는 예를 들면, 임의의 적합한 대류 오븐 또는 마이크로웨이브 오븐을 포함할 수 있다.
가열 롤(40)에서 나온 시트(27)은 인장 롤(43A 및 43B)에 의해 제2 방습 재료 도포 스테이션(45)로 전진될 수 있다. 스테이션(45)는 제1 스테이션(30)에서 도포되는 방습 재료(38)과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 방습 재료(50)을 함유하는 저장소(49)와 교류되는, 로토그라비아 롤(48)과 접촉되는 이송 롤(47)을 포함한다. 스테이션(30)과 유사하게, 제2 방습 재료(50)은 미리 선택된 패턴으로 시트의 반대면에 도포된다. 제2 방습 재료가 도포된 후에, 시트는 압축 롤(56)에 의해 크레이핑 롤(55)에 부착된다. 시트는 일정 거리동안 크레이핑 드럼의 표면 상에 운반되고 그후에 크레이핑 블레이드(58)의 작용에 의해 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드는 시트의 제2 면 상에 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다.
일단 크레이핑되면, 시트(27)은 임의의 건조 스테이션(60)을 거쳐 당겨진다. 건조 스테이션은 임의 형태의 가열 유닛, 예를 들면 적외선열, 마이크로웨이브 에너지, 열풍 등에 의해 에너지화되는 오븐을 포함할 수 있다. 별법으로, 건조 스테이션은 다른 건조 방법, 예를 들면 광 경화, UV 경화, 코로나 방전 처리, 전자 빔 경화, 반응성 가스에 의한 경화, 통기 가열 또는 충돌 젯 가열과 같은 열기에 의한 경화, 적외선 가열, 접촉 가열, 유도 가열, 마이크로웨이브 또는 RF 가열 등을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 시트를 건조시키고 및(또는) 방습 코팅 재료를 경화시키는 일부 용도에서 필요할 수 있다. 그러나, 선택된 재료에 따라서, 건조 스테이션(60)은 필요하지 않을 수 있다. 일단 건조 스테이션을 통과하면, 시트는 재료 또는 제품(65)의 롤에 권취될 수 있다.
도 1C는 방습 코팅 재료를 본 발명에 따른 종이 시트에 도포하는데 사용될 수 있는 인쇄 패턴의 한 실시양태를 나타낸다. 예시된 바와 같이, 패턴은 일련의 분리 도트(70)을 나타낸다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 도트는 기계 방향 및(또는) 횡기계 방향으로 인치 당 약 25 내지 약 35 도트가 존재하도록 이격될 수 있다. 도트는 예를 들면, 약 0.01 인치 내지 약 0.03 인치의 직경을 가질 수 있다. 하나의 특별한 실시양태에서, 도트는 약 0.02 인치의 직경을 가질 수 있으며, 인치 당 약 28 도트가 기계 방향 및(또는) 횡기계 방향으로 연장되는 패턴으로 존재할 수 있다. 방습 코팅을 시트상에 인쇄할 때, 도트 이외의 다른 각종 분리 형태가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 도 1D에 도시된 바와 같이, 방습 인쇄 패턴이 각각 3개의 길쭉한 육각형으로 이루어진 분리 다중 부착물(75)로 이루어진 인쇄 패턴이 예시되어 있다. 하나의 실시양태에서, 각 육각형은 약 0.02 인치 길이와 약 0.006 인치의 폭을 가질 수 있다. 인치 당 약 35 내지 40 부착물이 기계 방향 및 횡기계 방향으로 이격될 수 있다.
도 2A 및 2B는 본 발명에 따른 베이스시트 및(또는) 제품을 제조하는데 유용한 에어-레이드 방법의 개략적 예시이다. 에어-레이드 방법에서, 방습 재료는 또한 결합제이며, 그의 도포는 전형적으로 베이스시트의 제조 방법의 필수이다. 그 자체로, 방습 재료를 도포하는 별개의 후-처리 공정이 필수적인 것은 아니다. 도 2A에 대해서 보면, 성형 직물 또는 스크린(81) 상에 웹(80)을 생산하는 에어-레잉 성형 스테이션이 도시되어 있다. 성형 직물(81)은 지지 롤러(83 및 84) 상에 장착된 순환식 벨트 형태일 수 있다. 전기 모터(86)과 같은 적당한 구동 장치는 적어도 하나의 지지 롤러(84)를 화살표 방향과 선택된 속도로 회전시킨다. 그 결과로서, 성형 직물(81)은 화살표(86)으로 표시된 기계 방향으로 이동한다.
에어-레잉 성형 스테이션은 말단 벽 및 측벽을 갖는 성형 챔버(86)을 포함한다. 성형 챔버 내에는 섬유 및(또는) 다른 입자들을 성형 챔버의 폭을 가로질러 챔버 내부에 분포시키는 한쌍의 재료 분배기(87 및 88)이 존재한다. 재료 분배기는, 예를 들면 회전 원통형 분배 스크린일 수 있다. 도시된 바와 같이, 성형 직물(81)과 연관된 단일 성형 챔버가 예시되어 있다. 그러나, 하나 이상의 성형 챔버가 시스템 내에 포함될 수 있음을 이해하여야 한다. 다중 성형 챔버를 포함함으로써, 각 층이 동일하거나 상이한 재료로 제조된 층형성된 웹이 형성될 수 있다.
에어-레잉 성형 직물(81) 아래에는 섬유 재료를 성형 직물에 대고 뽑아내기 위해 성형 챔버(86)을 통해 선택된 차압을 형성하기 위한, 통상의 취입기와 같은 진공원(90)이 있다. 필요시에, 섬유를 아래로 성형 직물 상에 취입시키는 것을 돕기 위해 취입기가 성형 챔버 내에 포함될 수도 있다. 작업 중에, 섬유 원료는 하나 이상의 데피브레이터 (도시되지 않음)에 공급되고 재료 분배기(87 및 88)로 공급된다. 재료 분배기는 도시된 바와 같이 섬유를 성형 챔버 전체에 골고루 분포시킨다. 진공원(50)에 의해 형성되는 양의 공기흐름 및 가능하게는 추가의 취입기는 섬유를 성형 직물 상에 압입시킴으로써 에어-레이드 웹(80)을 형성하게 된다.
도 2B에 대해서 보면, 에어-레이드 웹(80)은 하나 이상의 성형 챔버(91A, 91B 및 91C)를 빠져나가서 성형 직물 상에서 압축 장치(95)로 이송된다. 압축 장치는, 예를 들면 웹 및 성형 직물이 통과되는 닙을 한정하는 한쌍의 대향 롤일 수 있다. 압축 장치는 웹을 예를 들어, 열린 갭 장치를 거쳐 이송 직물로 이송시키기 위한 충분한 강도를 발생시키도록 웹을 적당하게 압축시킨다. 따라서, 웹(80)은 압축 장치(95)를 빠져나간 후에, 이송 직물로 이송될 수 있다. 웹이 일단 이송 직물 상에 놓여지면 그 웹은 임의의 제2 압축 장치를 통해 공급되고 이송 직물에 대해 더 압축되어 목적하는 시트 특성을 발생시킨다. 압축 장치(들)을 이용하여 웹의 외관을 개선시키고, 웹의 칼리퍼를 조정하고, 및(또는) 웹의 인장 강도를 증가시킬 수 있다.
그후에, 에어-레이드 웹(80)은 분무 챔버(96)에 공급된다. 분무 챔버 내에서, 결합 재료가 웹의 한 면에 도포된다. 결합 재료는 예를 들어, 분무 노즐을 이용하여 웹의 상부 면 상에 부착될 수 있다. 또한 직물-아래 진공을 이용하여 결합 재료가 웹 내로 침투하는 것을 조절하고 제어할 수 있다. 분무는 실질적으로 균일하게 도포되거나 또는 도포된 양 또는 패턴의 구배로(예를 들면, 분무 마스킹에 의해) 도포될 수 있다.
결합 재료가 웹의 한 면에 도포되면, 웹은 그후에 건조 장치(98)로 공급된다. 건조 장치에서, 웹은 결합 재료가 건조 및(또는) 경화되도록 가열된다. 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 결합 재료를 사용하는 경우, 예를 들면 건조 장치가 약 193 ℃ 내지 약 205 ℃의 온도로 가열될 수 있다.
웹은 건조 장치(98) 후에 제2 분무 챔버(100)에 공급된다. 분무 챔버(60)에서, 제2 결합 재료가 웹의 비처리된 대향 면에 도포된다. 일반적으로, 제1 결합 재료 및 제2 결합 재료는 상이하거나 동일한 결합 재료일 수 있다. 제2 결합 재료는 제1 결합 재료에 대해 상기한 바와 같이 웹에 도포될 수 있다.
제2 분무 챔버(100)에서의 웹은 그후에 제2 결합 재료를 건조 및(또는) 경화시키기 위해 제2 건조 장치(102)를 통해 보내어진다. 그후에, 웹(80)은 임의로 추가의 압축 장치(104)에 공급된 후에 릴(106) 상에 권취된다. 압축 장치는 제1 압축 장치와 유사하며, 예를 들어 캘린더 롤을 포함할 수 있다. 릴 상에 권취된 후에, 웹은 완성품을 생산하기 위해 가공 라인으로 공급될 수 있다. 예를 들면, 가공 라인에서, 웹은 엠보싱되고 나서 롤 제품, 예를 들면 종이 타월, 공업용 와이퍼 등으로 권취될 수 있다.
도 3-5는 실시예 1과 관련하여 언급된다.
도 6-8은 실시예 4와 관련하여 언급된다.
도 9는 실시예 1-22로부터의 데이타를 요약한 플롯이다.
이제 도 10-14에 대해서 보면, 수직 흡수 용량의 방향성 애스펙트에 관한 추가의 상세한 내용이 예시되어 있다. 도 10 및 11은 시료를 제조하고 시험하기 위한 표준 구성을 설명한다. 도 10은 직사각형 시료(112)가 절단되어질 종이 타월 단편(110)을 나타낸다. 종이 타월 단편(110)은 제조 공정에 의해 결정되는 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)을 갖는다. 달리 명시되지 않으면, 수직 흡수 용량 절차에 따라 시험하기 위해 절단된 직사각형 시료는 도시된 바와 같이 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)과 일렬인 연부를 갖도록 절단되어야 한다. 시료(112)의 네 코너는 시료의 취급의 설명을 돕기 위해 A, B, C 및 D로 표시된다. 시료가 시험 중에 코너 B에 의해 매달려 있는 경우, 중력이 작용하고 유체가 배수되는 방향인 아래쪽 방향(120)은 기계 방향(116)과 횡기계 방향(118)에 대해 중간(예를 들면, 45°각도)이다.
많은 경우에, 시료를 매다는데 이용되는 코너에 상관없이 실질적으로 동일한 결과가 제공된다. 또한, 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)에 대한 시료 측면들의 정렬은 배수후에 측정된 시료의 질량에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있다. 배수 결과가 시료를 매달기 위한 코너의 선택에 의해 또는 종이 타월 단편(110)으로부터 절단될 때의 시료(112)의 측면들의 초기 정렬에 의해 상당히 영향받지 않는 경우, 수직 흡수 용량은 등방성인 것으로 언급된다.
일부 경우에, 시료로부터의 액체의 배수는 시료(112)의 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)에 대한 아래쪽 방향(120)의 배향에 좌우될 것이다. 예를 들어, 소수성 물질이 기계 방향으로 전개되는 이격된 길쭉한 스트립으로 인쇄된 경우, 배수는 기계 방향에 비해 횡방향으로 방해될 수 있다. 시료 배향의 효과를 시험하기 위해, 도 10 및 11의 표준 배향 이외의 다른 시료 배향에 의해 추가의 시험이 실시될 수 있다. 코너 B에서 매달린 시료(112)를 시험하는 것 이외에, 기계 및 횡기계 방향과 일렬 정렬되지 않은 액체 저항성 재료의 도포 패턴으로 인한 차이를 관찰하기 위해 코너 A에서 매달린 시료(112)로 시험할 수도 있다. 이 시험의 결과는 회전 수직 흡수 용량으로 불리운다.
배수 비등방성(등방성 배수 거동의 결핍)을 검사하는 추가의 절차는 도 12-14에 예시되어 있다. 도 12는 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)을 가진 종이 타월 단편(110)을 도시하며, 직사각형 시료(112)는 그 방향으로부터 시료(112)의 측면이 도 10의 표준 배향에 대해 45°회전되도록 절단되어 측면이 기계 방향(116) 및 횡기계 방향(118)에 대해 45°각도를 갖게 된다. 시료(112)의 4개 코너는 E, F, G 및 H로 표시된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 습윤 시료(112)가 코너 F에서 매달릴 때, 아래쪽 방향(120)은 기계 방향(116)(실제로는 음의 기계 방향)과 일렬 정렬되며, 이는 배수 중 유체 유동에 대한 주요 방향이다. 수직 흡수 용량에 대한 절차에 따르지만, 도 12 및 13에 도시된 시료 배향은 MD-변형 수직 흡수 용량으로서 본원에 정의된 값을 제공한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 시료가 코너 E에 의해 매달릴 때, 아래쪽 방향(120)은 횡기계 방향(118)과 일렬 정렬된다. 수직 흡수 용량에 대한 절차에 따르지만, 도 12 및 14에 도시된 시료 배향(횡기계 방향(118)과 일렬인 아래쪽 방향(120))은 CD-변형 수직 흡수 용량으로서 본원에 정의된 값을 제공한다. 본 발명에 따른 재료가 수직 흡수 용량, 회전 수직 흡수 용량, MD-변형 수직 흡수 용량 및 CD-변형 수직 흡수 용량의 임의의 2가지 사이에 약 5％ 이상의 통계적으로 의미있는 차이를 가질 때, 시료는 비등방성 수직 흡수 용량을 갖는 것으로 언급된다. 매개변수(수직 흡수 용량, 회전 수직 흡수 용량, MD-변형 수직 흡수 용량 및 CD-변형 수직 흡수 용량) 중의 최대 값 대 매개변수 중의 최소 값의 비는 수직 흡수 용량에 대한 비등방성 계수이다. 등방성 재료에 대한 비등방성 계수는 약 1이지만, 비등방성 재료에 대한 비등방성 계수는 약 1.05 이상, 특별하게는 약 1.1 이상, 더욱 특별하게는 약 1.2 이상, 가장 특별하게는 약 1.5 이상, 예를 들면 약 1.05 내지 약 2.5, 또는 약 1.1 내지 약 2, 또는 약 1.1 내지 약 1.5일 수 있다.
일부 경우에, CD-변형 수직 흡수 용량 및 MD-변형 수직 흡수 용량은 실질적으로 동일하지만, 수직 흡수 용량과는 상당히 다르다. 그러한 예는 소수성 물질이 MD 및 CD 방향에 대해 45°로 배향된 라인 또는 스트립을 가진 패턴으로 인쇄될 때에만 발생될 수 있다. 다른 경우에, 수직 흡수 용량은 CD-변형 수직 흡수 용량 및 MD-변형 수직 흡수 용량의 상당히 다른 값들의 중간일 수 있다. 예를 들면, CD-변형 수직 흡수 용량 대 MD-변형 수직 흡수 용량의 비는 1 미만 또는 초과, 예를 들면 약 0.2 내지 약 0.95, 약 0.2 내지 약 0.9, 약 0.5 내지 약 0.9, 약 1.05 내지 약 2, 약 1.1 내지 약 2 및 약 1.2 내지 약 2.5 중 임의의 것일 수 있다. 유사한 범위가 수직 흡수 용량 대 회전 수직 흡수 용량의 비, 수직 흡수 용량 대 MD-변형 수직 흡수 용량의 비, 및 수직 흡수 용량 대 CD-변형 수직 흡수 용량의 비에도 적용된다.
도 15는 소수성 물질(132)의 직선과 그 사이에 비인쇄 영역(130)을 갖는 단순 패턴을 가진 종이 단편(110)을 나타낸다. 선들은 기계 방향 (116)으로 정렬된다. 인쇄 영역(130)이 중력 방향과 일렬인 횡기계 방향(118)으로 시험될 때 액체 배수에 대한 장벽으로서 작용하기에 충분하다면, 이 경우에 대해 1을 초과하는 비등방성 계수가 예상된다. 기본 중량, 침투 깊이, 소수성, 수 밀도(인치 당 선), 및 선의 두께의 조정은 비등방성 계수를 변형시키기 위해 당업계의 숙련자에 의해 취해지는 단계에 속한다.
도 16A-16E는 이용될 수 있는 다른 대표적인 패턴을 나타낸다. 이들 패턴이 특정 방향 유동에 대한 더 큰 장벽을 나타낼 수 있으므로, 사용되는 재료의 성질 및 도포 방법에 따라서 상기 범위의 비등방성 계수가 예상된다.
도 17은 실시예 24와 관련하여 아래에 논의된다.
실시예 1
파일롯 티슈 기계를 이용하여 일반적으로 도 1에 기재된 바와 같이 본 발명에 따라서 층형성된 비-크레이핑 통기건조 타월 베이스시트를 생산하였다. 티슈 기계에서 제조한 후에, 비-크레이핑 통기건조 베이스시트를 라텍스 결합제를 이용하여 각 면 상에 인쇄하였다(방습 코팅). 결합제 처리된 시트를 양키 건조기 표면에 부착하여 시트를 재건조시키고 그후에 시트를 크레이핑하였다. 생성된 시트를 통상의 방법으로 한 겹 종이 타월 롤로 가공하였다.
더욱 특별하게는, 베이스시트를 섬유의 2개의 외층 사이에 위치된 섬유 중심층을 갖는 층화된 섬유 조성으로 제조하였다. 베이스시트의 두 외층은 100％ 노던 연목 크래프트 펄프 및 약 6 ㎏/Mton의 탈결합제(헤르큘레스, 인크. 제품인 프로소프트(ProSoft)® TQ1003)의 건조 섬유를 함유하였다. 각 외층은 시트의 총 섬유 중량의 25％를 포함하였다. 시트의 총 섬유 중량의 50％를 포함하는 중심층은 50 중량％의 노던 연목 크래프트 펄프 및 50 중량％의 연목 표백 화학-열기계적 펄프(Millar Western)를 함유하였다. 이 층 내의 섬유 또한 6 ㎏/Mton의 프로소프트® TQ1003 탈결합제로 처리하였다.
화학적 첨가제를 함유하는 머신-체스트 조성을 약 0.2％ 점조도로 희석하고 층형성된 헤드박스에 전달하였다. 성형 직물 속도는 약 1450 피트/분 (fpm)(442 m/분)이었다. 그후에, 베이스시트를 이송을 돕기 위해 진공 롤을 사용하여 성형 직물보다 15％ 느리게 이동하는 이송 직물(Voith Fabrics, 807)로 급송시켰다. 제2 진공-보조 이송에서, 베이스시트를 통기건조 직물(Voith Fabrics, t4803-7) 상에 이송하여 습식 성형시켰다. 시트를 통기건조기로 건조시킨 결과 52.8 g/㎡(gsm)의 에어-건조 기본 중량을 갖는 베이스시트가 형성되었다.
도 1B에 도시된 바와 같이, 라텍스 결합제를 시트 표면 상에 인쇄하는 곳인 그라비아 인쇄 라인에 형성된 시트를 공급하였다. 시트의 제1 면을 직접 로토그라비아 인쇄를 이용하여 결합제 배합물로 인쇄하였다. 도 1C에 도시한 바와 같이 인치 당 28 도트가 기계 및 횡기계 방향으로 시트 상에 인쇄된 0.020 직경 "도트" 패 턴으로 시트를 인쇄하였다. 생성된 표면적 커버율은 약 25％였다. 그후에, 인쇄된 시트를 가열 롤 상에 통과시켜 물을 증발시켰다.
다음에, 시트의 제2 또는 반대 면을 제2 직접 로토그라비아 인쇄기를 사용하여 동일한 라텍스 결합제 배합물로 인쇄하였다. 시트를 각 형태가 도 1D에 예시한 바와 같이 3개의 길쭉한 육각형으로 이루어진 분리 형태를 갖도록 인쇄하였다. 각각의 분리 형태 내의 각 육각형은 길이가 약 0.02 인치이고 폭이 0.006 인치였다. 분리 형태 내의 육각형은 본질적으로 서로 접촉하고 기계 방향으로 정렬되었다. 분리 형태 사이의 간격은 대략 하나의 육각형의 폭이었다. 시트는 기계 방향으로 인치 당 40 분리 형태를 갖고 횡기계 방향으로 인치 당 40 요소를 갖도록 인쇄되었다. 생성된 표면적 커버율은 약 50％였다. 도포된 총 라텍스 결합제 재료 중에서, 대략 60％가 웹의 제1 면에 도포되고 40％가 제2 면에 도포되었지만, 제2 면의 표면적 커버율은 제1 면의 것보다 컸다. 이러한 배열은 시트의 제2 면의 표면 상에 실질적으로 남아있는, 제2 패턴보다는 제1 패턴에 의해 결합제 재료가 시트 내로 더 많이 침투하도록 하였다.
그후에, 시트를 표면 온도가 52 ℃인 회전 드럼에 대고 가압하고 손질하였다. 마지막으로, 시트를 건조시키고 결합제 재료를 260 ℃ 열기를 이용하여 경화시키고 롤에 권취하였다. 그후에, 형성된 프린트/프린트/크레이핑 시트를 통상의 방법으로 한 겹 종이 타월 롤로 가공하였다. 완성품은 64.8 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다.
이 실시예 중의 라텍스 결합제 재료는 에어 프로덕츠 앤 케미칼스, 인크 (Air Products and Chemicals, Inc.; Allentown, Pennsylvania)로부터 구입한 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체인 에어플렉스® EN1165였다. 시트에 도포된 결합제의 첨가량은 약 7 중량％였다.
결합제 배합물은 다음 성분들을 함유하였다:
1. 에어플렉스® EN1165(52％ 고형분) 10,500 g
2. 소포제(Nalco 94PA093) 54 g
3. 물 3,000 g
4. 촉매(10％ NH4Cl) 545 g
5. 증점제(2％ 나트로솔 250 MR, Hercules) 1,100 g
흡수 특성의 모든 시험은 완성품에 대해 실시되었다. 형성된 한 겹 타월은 9.2 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.7초의 습윤 시간을 가졌다. 제품의 사진은 도 3-5에 도시되어 있다.
실시예 2
결합제 재료 조성물이 다음 성분들을 함유한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재한 바와 같이 한 겹 타월을 제조하였다.
1. 에어플렉스-426(Air Products, 63％ 고형분) 8,000 g
2. 소포제(Nalco 94PA093) 50 g
3. 물 3,920 g
4. 반응물(40％ 글리옥살) 1,250 g
5. 증점제(2％ 나트로솔 250 MR, Hercules) 1,050 g
완성품은 67.3 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 타월은 8.5 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.8초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 3
각 층에 대한 섬유 조성을 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 각 층 내의 시트의 총 섬유 중량의 25％를 포함하는 외층은 0.5 마력 일/톤으로 기계적으로 정련된 100％ 표백 노던 연목 크래프트 섬유로 이루어졌다. 총 섬유 중량의 50％를 포함하는 중심층은 5 ㎏/Mton의 프로소프트 TQ1003 탈결합제로 처리되고 섬유의 기계적 처리를 위해 분산기를 통해 가공시킨 50％ 표백 노던 연목 크래프트 섬유, 및 50％ BCTMP 섬유를 함유하였다. 이송 직물이 성형 직물보다 30％ 느리게 이동하고 대체 통기건조 직물(Voith Fabrics, t1203-1)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 티슈 기계 상에서 베이스시트를 생산하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 53.7 gsm이었다. 베이스시트는 실시예 1에 기재된 라텍스 결합제 배합물로 양 면 상에 인쇄되었지만, 그것은 닥터 블레이드를 사용하지 않고 회전 드럼으로부터 제거되었다. 베이스시트를 롤에 권취하기 전에, 그것을 상기 파슨스(Parsons) 등의 특허에 기재된 바와 같이 마이크로-크레이핑 방법을 이용하여 단축하였다. 마이크로-크레이핑 장치는 마이크렉스 코포레이션(Micrex Corporation; 17 Industrial Road, Walpole, MA 02081)에서 판매되는 것이다. 마이크렉스 유닛의 주요 롤은 마이크로-크레이핑 방법 중에 웹을 고정시키기 위해 거친 표면을 가진 화염-분무 드럼이었다. 연질 지연기(retarder) 블레이드의 총 두께는 0.007 인치(하나는 0.003 인치이고 하나는 0.004 인치 두께 블레이드)였다. 연질 일차 표면 블레이드의 두께는 0.030 인치였다. 사용된 공동은 0.03 인치의 일차 표면 블레이드 두께였다. 일차 표면 블레이드를 넘어서 1/8 인치(3.18 ㎜) 돌출되었다. 경질 지연기는 화염 분무 드럼에 대해 비스듬한 연부를 가진 면도날처럼 예리한 연부를 가진 강철로 만들어졌다. 1.25 크레이프 비 또는 20％ 압축율을 이용하여 재료를 경질 롤에 권취시켰다. 압력판 상의 압력은 30 psi였다.
형성된 마이크로-크레이핑 베이스시트를 한 겹 종이 타월의 완성 롤로 가공하였다. 완성품은 58.4 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 6.8 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.9초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 4
섬유를 5 ㎏/Mton의 프로소프트 TQ1003 탈결합제로 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 추가로, 이송 직물은 성형 직물보다 45％ 느리게 이동하고 대체 통기건조 직물(Voith Fabrics, t1203-1)을 사용하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 52.0 gsm이었다. 베이스시트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 라텍스 결합제로 인쇄하고 가공하였다. 완성품은 48.3 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 9.4 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.0초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 5
섬유가 100％ 표백 노던 연목 크래프트이고 3.4 ㎏/Mton의 프로소프트 TQ1003 탈결합제로 처리한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 추가로, 대체 통기건조 직물(Voith Fabrics, t1203-1)을 사용하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 56.9 gsm이었다. 베이스시트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 라텍스 결합제로 인쇄하고 가공하였다. 완성품은 71.2 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 8.7 g/g의 수직 흡수 용량 및 5.7초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 6
이송 직물이 성형 직물보다 25％ 느리게 이동하는 것을 제외하고는, 실시예 5에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 69.2 gsm이었다. 베이스시트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 라텍스 결합제로 인쇄하고 가공하였다. 완성품은 74.8 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 8.4 g/g의 수직 흡수 용량 및 6.1초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 7
조성물에 도포된 탈결합제 농도가 3.3 ㎏/Mton인 것을 제외하고는, 실시예 6에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 65.9 gsm이었다. 추가로, 베이스시트는 실시예 2에 기재된 결합제 배합물로 인쇄하였다. 완성품은 69.3 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 8.1 g/g의 수직 흡수 용량 및 7.0초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 8
조성물에 도포된 탈결합제 농도가 3.0 ㎏/Mton인 것을 제외하고는, 실시예 6 에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 추가로, 대체 통기건조 직물(Voith Fabrics, t4807-3)을 사용하였다. 베이스시트의 공기 건조 기본 중량은 59.8 gsm이었다. 베이스시트는 실시예 1에 기재된 바와 같이 인쇄하고 가공하였다. 완성품은 68.0 gsm의 공기 건조 기본 중량을 가졌다. 제품은 8.1 g/g의 수직 흡수 용량 및 5.9초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 9
실질적으로 도 2에 기재된 바와 같이 에어-레이드 방법을 이용하여 한 겹 타월을 생산하였다. 특별하게는, 100％ 바이오브라이트(Biobrite) 펄프(핀란드산 연목 펄프)를 햄머 밀에서 탈섬유화하고 섬유를 웹 성형 유닛으로 운반하였다. 그후에, 웹을 공기 성형 유닛에서 공기 성형하고, 형성된 웹을, 웹에 대한 강철 롤 및 성형 직물에 대한 고무 롤인 2개의 압축 롤 사이로 성형 직물을 거쳐 이송하였다. 웹을 열린 갭을 거쳐 이송 직물로 이송하기에 충분한 강도를 발생시키기에 충분히 압축시켰다.
웹을 두 롤(다시, 웹에 대해 강철 및 직물에 대해 고무) 사이의 이송 직물을 거쳐 이송하고 이송 직물에 대해 더 압축하였다. 이 경우에, 일렉트로테크(Electrotech) ET 56 직물(알바니 인터내셔날 코포레이션에 의해 제조됨)을 이송 직물로서 사용하였다.
그후에, 웹을 분무 캐빈 와이어로 이송하였다. 라텍스 결합제, 엘라이트 PE(National Starch 제품)를 분무 노즐을 통해 웹의 상부 면 상에 부착시켰다. 와이어-아래 진공을 조절하여 웹 내로의 결합제 침투를 제어하였다. 라텍스 결합제 첨가량은 약 8.5 중량％였다.
그후에, 웹을 건조기 구간으로 이송하고 결합제를 경화시키기 위해 두 직물 사이에 이송하였다. 결합제를 380-400 ℉의 온도에서 약 10초의 체류 시간으로 경화시켰다.
그후에, 웹을 제2 분무 캐빈 와이어로 이송하고 결합제를 분무 노즐을 통해 웹의 반대 면 상에 부착시켰다. 다시 와이어-아래 진공을 조절하여 웹 내로의 결합제 침투를 제어하였다. 다음에, 웹을 제2 건조기 구간으로 이송하고 결합제를 경화시키기 위해 두 직물 사이에 이송하였다. 다시 웹을 193-204 ℃의 온도에서 경화시켰다. 그후에, 웹을 릴 구간으로 이송하고 모체 롤에 권취하였다.
마지막으로, 웹을 모체 롤에서 풀어서 강철/고무 엠보싱 공정을 이용하여 엠보싱하였다. 엠보싱 롤은 각각 인치2 당 40 요소, 0.055 인치(1.40 ㎜)의 요소 깊이 및 30°의 측벽 각을 가진 노던 인그래빙 패턴 N1784 강철 롤, 및 65 쇼어 A 경도 니트릴 고무 백킹 롤이었다. 닙 간극은 엠보싱 구간에서 20 ㎜로 설정되었다.
형성된 에어-레이드 타월은 10.6 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.8초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 71.8 gsm이었다.
실시예 10
엠보싱 닙 간극을 43 ㎜로 증가시킨 것을 제외하고는 상기한 바와 같이 에어-레이드 베이스시트를 제조하였다. 타월은 9.7 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.6초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 68.9 gsm이었다.
실시예 11
시트 기본 중량을 감소시키고 라텍스 결합제 첨가를 12.5％로 증가시킨 것을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 타월은 10.3 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.6초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 56.9 gsm이었다. 제품의 사진은 도 6-8에 도시되어 있다.
실시예 12
ET 56 직물 대신 일렉트로테크 ET 36B 직물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 제품은 9.2 g/g의 수직 흡수 용량 및 5.0초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 72.7 gsm이었다.
실시예 13
ET 56 직물 대신 ET 36B 직물을 사용하고 시트의 기본 중량을 감소시킨 것을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 한 겹 타월을 생산하였다. 제품은 10.7 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.7초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 58.5 gsm이었다.
실시예 14
각 겹의 섬유 중량의 25％를 포함하는, TAD 직물에 대한 외층이 마울(Maule) 샤프트 분산기를 통과한 100％ 표백 노던 연목 크래프트 펄프인 것을 제외하고는, 실시예 3에 기재된 바와 같은 베이스시트를 사용하여 두 겹 타월을 생산하였다. 각 겹의 섬유 중량의 50％를 포함하는 중심층은 100％ 표백 노던 연목 크래프트 펄 프였다. 각 겹의 섬유 중량의 25％를 포함하는 공기측 층은 100％ BCTMP였다. 이송 직물이 성형 직물보다 35％ 느리게 이동하고 기본 중량이 실시예 1의 값의 절반인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 티슈 기계 상에서 베이스시트를 생산하였다. 또한, 화학 탈결합제를 사용하지 않았으며 이러한 원형을 마이크로-크레이핑한 후에 직접 로토그라비아 대신 플렉소그래픽 방법을 이용하여 라텍스 결합제로 인쇄하였다.
티슈 기계 상에서 제조한 후에, 두 겹의 베이스시트를 동시에 마이크로-크레이핑하였다. 0.006 인치 두께의 연질 지연기 블레이드를 1/8 인치 돌출시켜 사용하였다. 1개의 0.010 인치 두께의 일차 표면 블레이드를 사용하였다. 3개의 0.010 인치 두께의 일차 백업 블레이드를 사용하여 0.003 인치 공동 또는 폴딩 대역을 형성하였다. 1.25 크레이프 비 또는 20％ 압축율을 이용하여 재료를 경질 롤에 권취시켰다. 압력판 상의 압력은 30 psi였다. 플렉소그래픽 인쇄 방법을 이용하여 동시에 각 겹의 직물 면에 라텍스 결합제를 첨가하였다.
상기한 두 겹 롤을 노드손 코포레이션 열용융 분무 유닛을 가진 권취기 상에 놓고 통상의 가정용 타월 권취기 앞에 고무/강철 캘린더를 추가하였다. 두 겹을 내셔날 스타치 & 케미칼(National Starch & Chemical; Bridgewater, New Jersey) 제품인 34-625A 술폰화 폴리에스테르 열용융 접착제 0.9 gsm을 사용하여 함께 열 용융 적층시켰다. 열용융 접착제를 분무한 직후에, 두 겹을 20 pli의 하중으로 90 쇼어 A 듀로메터 고무 롤과 강철 롤 사이에 형성된 캘린더 닙에 통과시켜 두 겹의 우수한 적층을 형성하였다.
형성된 두 겹 타월 제품은 8.8 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.6초의 습윤 시간을 가졌다. 완성품의 공기 건조 기본 중량은 68.7 gsm이었다.
실시예 15
2002년 5월에 구입한 크리넥스® 브랜드 VIVA® 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 1-겹 타월은 64.2 gsm의 기본 중량, 8.09 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.6초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 16 (시판 타월)
2002년 1월에 구입한 SCOTT® 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 1-겹 타월은 41.6 gsm의 기본 중량, 6.66 g/g의 수직 흡수 용량 및 2.5초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 17 (시판 타월)
2000년 3월에 구입한 브라우니(Brawny)® 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 2-겹 타월은 46.3 gsm의 기본 중량, 4.35 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.3초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 18 (시판 타월)
2000년 3월에 구입한 코로넷(Coronet)® 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 1-겹 타월은 51.1 gsm의 기본 중량, 4.11 g/g의 수직 흡수 용량 및 4.0초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 19 (시판 타월)
2001년 9월에 구입한 스파클(Sparkel)® 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 2-겹 타월은 46.3 gsm의 기본 중량, 4.11 g/g의 수직 흡수 용량 및 2.7초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 20 (시판 타월)
2002년 3월에 구입한 바운티 더블 퀄티드(Bounty Double Quilted)TM R 롤 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 2-겹 타월은 38.2 gsm의 기본 중량, 10.84 g/g의 수직 흡수 용량 및 3.1초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 21 (시판 타월)
2001년 6월에 구입한 바운티 더블 퀄티드TM XL 롤 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 2-겹 타월은 45.6 gsm의 기본 중량, 9.01 g/g의 수직 흡수 용량 및 2.9초의 습윤 시간을 가졌다.
실시예 22 (시판 타월)
2001년 6월에 구입한 바운티 더블 퀄티드TM XXL 롤 타월의 시료를 상기한 바와 같이 시험하였다. 타월은 45.8 gsm의 기본 중량, 8.75 g/g의 수직 흡수 용량 및 2.6초의 습윤 시간을 가졌다.
상기 실시예의 결과는 하기 표 1 및 2에 요약되어 있다. 용이한 비교를 위해, 도 9는 본 발명의 제품(실시예 1-14)의 흡수 특성 및 시판되는 제품(실시예 15-22)의 흡수 특성의 플롯이다.
Figure 112006014561399-pct00001
상기한 시료에 대한 추가의 제품 데이타는 하기 표 2에 포함되어 있다.
Figure 112006014561399-pct00002
Figure 112006014561399-pct00003
Figure 112006014561399-pct00004
Figure 112006014561399-pct00005
Figure 112006014561399-pct00006
Figure 112006014561399-pct00007
실시예 23
티슈 웹에 대한 비등방성 계수를 증가시키는 방습층의 능력을 예시하기 위해, 이격 스트립의 소수성 물질을 부여하도록 소수성 물질을 첨가하여 시판 종이 타월을 변형시켰다. 시판 종이 타월은 비-크레이핑 통기건조 한겹 SCOTT® 종이 타월(2003년 7월에 구입한 144-수 메가-롤)이었다. 100 ㎜ 정사각형 시료를 기계 방향과 횡기계 방향으로 정렬된 연부를 갖도록 절단하였다. 100 ㎜ 정사각형 시료는 약 0.43 g의 조정된 중량을 가졌다. 두 시료(시료 1 및 2)는 시료가 수직 흡수 용량 시험을 위해 코너에서 매달릴 때 실리콘 스트립이 수평이나 수직이 될 수 있도록, 4 스트립 또는 밴드의 실리콘 실런트(DAP® 다우코닝 오토/마린 실런트, Cat No. 694, Dow Corning, Dayton, Ohio)를 측면에 대해 45° 각도로 시료에 걸쳐 도포하여 변형시켰다. 밴드는 폭이 약 0.5 내지 0.8 ㎝이고 시료 1에 1.4 g 및 시료 2에 1.23 g 첨가되었다. 실리콘은 가장 좁은 셋팅으로 절단된 도포기 팁으로 도포하였다. 실리콘 비드가 제1 표면 상에 시료에 걸쳐 도포되었을 때, 그것은 시트내로 서서히 작용하여 웹 내로의 실리콘 침투를 야기시켰다. 실리콘을 부분 경화(약 30분)시킨 후에, 각 시료를 광택 코팅지 시트 상에 뒤집어놓고 각 밴드에서 도포된 실리콘의 기본 중량이 실질적으로 동일하게 밴드가 시료의 양 면 상에 존재하도록 추가의 실리콘을 처리된 밴드의 이면에 도포하였다. 시료를 약 1시간 이상 동안 그대로 둔 후에 수직 흡수 용량 절차에 따라 3분 동안 습윤시켰다. 습윤시킨 후에, 시료를 수직 흡수 용량 절차에 따라서 코너에서 매달았다. 시료 1을 먼저 실질적으로 수평인 스트립으로 시험하였다. 3분 동안 배수시킨 후의 습윤 중량은 5.04 g이었다. 1.84 g의 건조 중량(실리콘 질량 포함)에 비하면, 이는 1.74의 추정 수직 흡수 용량에 해당한다. 시료 1을 계속하여 다시 3분 동안 재습윤시키고, 스트립이 수직으로 정렬되도록 다른 코너를 위로하여 매달았다. 3분 동안 배수시킨 후의 습윤 중량은 1.40의 추정 회전 수직 흡수 용량에 해당하는 4.41 g이었다. 처리된 시료가 다수의 유사 시료의 대표적인 것인 경우, 수직 흡수 용량 절차 및 회전 수직 흡수 용량에 대한 절차에 따른 시료의 반복 시험은 약 1.74/1.40=1.24의 비등방성 계수를 제공하는 것으로 예상되었다. 제공된 흡수 용량의 측정치는 5개 이상의 다른 시료 시험의 추천 절차와 대조적으로 다른 배향의 단일 시료에 대한 것이고, 따라서 그것은 더 큰 시료 크기로 측정된 흡수 용량에 대한 추정 값으로 간주되어야 한지만, 단일 시료의 사용은 액체 저항성 재료의 패턴을 통해 분명한 비등방성 형성을 강조하기에 충분하다.
1.67 g의 건조 중량을 가진 시료 2에 의한 시험은 유사한 결과를 나타내었다. 초기 3분의 침지 후에, 시료를 실리콘 스트립이 수직으로 정렬되도록 매달았다. 3분 동안 배수시킨 후의 습윤 중량은 1.53의 추정 회전 수직 흡수 용량에 해당하는 4.22 g이었다. 시료를 3분 동안 다시 침지시키고 스트립을 수평으로 하여 배수시켰다. 3분 동안 배수시킨 후의 습윤 중량은 2.09의 추정 수직 흡수 용량에 해당하는 5.16 g이었다. 시료 2에 대한 추정 수직 흡수 용량 대 추정 회전 수직 흡수 용량의 비는 2.09/1.53=1.37이었으며, 이것이 추정 비등방성 계수이다. 체크하기 위해, 시료 2를 다시 3분 동안 습윤시키고 실리콘 스트립이 수직으로 정렬되도록 하여 3분 동안 다시 배수시켜 4.22 g의 미리 측정된 값의 3％ 내에 속하는 4.35 g의 습윤 중량을 나타내었으며, 이는 시료가 수민감성 결합제 재료를 포함하거나 아니면 수분산성인 경우가 아닐 수도 있지만, 미리 재습윤되고 배수된 시료의 배수가 초기 건조 시료의 습윤 및 배수에 관한 결과를 현저하게 변화시키지 않았음을 의미한다.
실시예 24
상이한 방습 재료, 셔윈-윌리암스(Sherwin-Williams; Cleveland, Ohio)에 의해 제공되는 플루오로폴리머 분무 윤활제인 듀폰 크리톡스(DuPont Krytox)® 드라이 필름을 가진, SPRAYON® S00708 T.F.E. 드라이 루브를 사용하여 관련 시험을 실시하였다. SCOTT® 종이 타월의 100 ㎜ 정사각형 시료(측면이 기계 및 횡기계 방향으로 정렬되도록 절단됨)를 시료의 측면에 대해 45°각도로 정렬된 약 1.5 ㎝ 폭의 왁스-젯 인쇄지 스트립으로 마스킹하고 약 6개 스트립의 티슈는 커버되지 않게 하여, 도 17의 것과 유사한 도포된 T.F.E.(테트라플루오로에틸렌) 분무 스트립을 형성하였다. 그후에, 마스킹된 티슈를 T.F.E. 분무액으로 분무하여 티슈가 습윤되었을 때 그들이 외관상 실질적으로 건조하게 남아있다는 점에서 내수성인 것으로 입증된 다중 스트립이 형성되었다. 초기의 조정된 총 질량이 1.70 g인 4가지 시료는 T.F.E. 재료 스트립을 분무한 후에 1.74 g의 질량을 가졌다. 그러나, 추정 수직 흡수 용량 및 회전 수직 흡수 용량(스트립이 수평 및 수직임)에 대해 시험될 때, 시료(2가지만 시험됨)는 모두 1.01 미만의 추정 비등방성 계수를 갖는, 실질적으로 등방성인 것으로 입증되었다. 이론에 의해 제한되길 바라는 것은 아니지만, 유체가 웹 내의 내부 기공을 통해 쉽게 유동되므로, 처리된 스트립은 수직 배수에 대한 효과적인 장벽을 나타내지 않은 것으로 생각된다. 섬유 표면이 T.F.E. 재료로 코팅되었지만, 도포량은 기공을 차단하기에 부적절한 것일 수 있다. 표면 유동을 저해하기 위한 물질이 거의 첨가되지 않은 경우, 스트립의 표면 상에서 약간의 유동이 일어날 수도 있다. 일반적으로, 처리된 티슈 웹에서의 효과적인 비등방성에 필요한 액체 저항성 재료의 첨가량은 웹의 건조 질량에 대해, 이 경우에서 첨가 물질의 약 2％ 이상, 예를 들면 약 5％ 이상, 10％ 이상, 20％ 이상, 30％ 이상, 또는 50％ 이상일 필요가 있는 것으로 생각된다. 다시, 이론에 의해 제한되길 바라는 것은 아니지만, 실리콘 스트립은 그들이 웹 내의 내부 기공을 효과적으로 차단하므로 적어도 부분적으로 상당한 비등방성을 형성하는데 효과적인 것으로 생각된다. 웹 내부의 기공의 차단 및 내부 침투보다 덜 중요한 것으로 생각되긴 하지만, 약간의 실리콘이 웹 표면 상에 존재하여 표면 유동에 대한 약간의 장벽을 형성할 수 있다.
간단함과 간결함을 위해, 본 명세서에 기재된 값의 임의의 범위는 당해 특정 범위 내의 정수 값인 종결점을 갖는 임의의 부분범위를 열거하는 청구범위에 대한 기재 근거로서 해석되어야 한다. 가정의 예로써, 본 명세서에서 1 내지 5의 범위의 개시는 다음 부분범위: 1-4; 1-3; 1-2; 2-5; 2-4; 2-3; 3-5; 3-4; 및 4-5 중의 어느 것에 대한 청구범위의 근거로 간주될 것이다.
예시의 목적으로 제공된 상기 실시예는 다음 청구범위 및 그에 대한 모든 등가사항에 의해 정의되는, 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 함을 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. 경목 크래프트 섬유, 연목 크래프트 섬유, 또는 이들의 블렌드로 구성된 하나 이상의 겹을 가지고,
    그 표면에 불연속적인 방습 코팅을 가지고,
    10 ㏄/g 이상의 벌크를 가지고,
    섬유 g 당 물 8.0 g 내지 12 g의 수직 흡수 용량 및 4.5초 내지 7초의 습윤 시간을 가지며,
    횡기계 방향 습윤 인장 강도가 3 인치 샘플 폭 당 700 g 내지 970 g인, 저밀도 종이 제품.
  2. 제1항에 있어서, 겹의 수가 하나인 제품.
  3. 제1항에 있어서, 겹의 수가 둘인 제품.
  4. 제1항에 있어서, 1.05 이상의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  5. 제1항에 있어서, 1.1 이상의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  6. 제1항에 있어서, 1.2 이상의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  7. 제1항에 있어서, 1.5 이상의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  8. 제1항에 있어서, 1.05 내지 2.5의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  9. 제1항에 있어서, 1.1 내지 2의 비등방성 계수를 갖는 제품.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 겹들이 비-크레이핑 통기건조된 겹인 제품.
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