KR101454177B1 - 티슈 제품 제조방법 - Google Patents

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마이클 제이. 레코스키
토마스 조셉 다이어
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

첨가제 조성물을 함유하는 시트상 제품이 개시된다. 예를 들어, 상기 첨가제 조성물은 알파-올레핀 중합체, 에틸렌-카르복시산 공중합체 혹은 이들의 혼합물을 함유하는 수성 분산물을 포함한다. 상기 알파-올레핀 중합체는 에틸렌과 옥텐의 인터폴리머를 포함할 수 있으며, 상기 에틸렌-카르복시산 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 첨가제 조성물은 또한 분산제, 예를 들어 지방산을 함유할 수 있다. 첨가제 조성물은 웹이 형성됨에 따라 상기 티슈 웹내에 포함될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 후 공정 조작에서 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 조작도중에 크레이핑 접착제로서 상기 웹에 적용될 수 있다.
Figure R1020097011841
시트 재료의 근량 증대, 크레이핑, 첨가제 조성물

Description

티슈 제품 제조방법{Process for Producing Tissue Products}
페이퍼 타월, 훼이셜 티슈(facial tissue, 고급티슈), 화장실용 티슈 및 다른 유사한 제품과 같은 흡수용 티슈 제품은 몇몇 중요한 특성을 포함하도록 디자인된다. 상기 제품은 또한 젖어있는 상태에서도 우수한 강도 및 내인열성(tearing resistance)이 있어야 한다. 불행하게도, 부드럽고 고흡수성이면서도 고강도인 티슈 제품을 제조하는 것은 매우 어렵다. 보통 제품의 한가지 특성을 증가시키는 조치를 취할 때, 제품의 다른 특성은 불리한 영향을 받는다.
예를 들어, 부드러움은 전형적으로 티슈 제품 내에 셀룰로오스 섬유 결합을 저하시키거나 감소시킴으로써 증가된다. 그러나, 섬유 결합의 저하 또는 감소는 티슈 웹의 강도에 불리한 영향을 미친다.
다른 구현에서, 부드러움은 유연제(softening agent)를 티슈 웹의 외부 표면에 국소 첨가하므로써 개선된다. 유연제는 예를 들어, 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘은 인쇄, 코팅 혹은 분무에 의해 웹에 적용될 수 있다. 실리콘은 티슈 웹이 더 부드러운 감촉을 갖도록 하지만, 실리콘은 비교적 고가이며 인장 강도 및/또는 흡수된 인장 에너지로 측정되는 시트의 내구성을 저하시킬 수 있다.
내구성을 개선하기 위해, 과거에는 다양한 강도개선제(strength agents)가 티슈 제품에 첨가되어 왔다. 강도개선제는 티슈 웹의 건조강도 혹은 티슈 웹의 습윤 강도를 증가시키기 위해 첨가되었다. 일부의 강도개선제는 특정한 기간동안만 티슈의 습윤 강도를 유지하므로 임시적인 것으로 여겨진다. 예를 들어, 임시적인 습윤 강도개선제는 변기에 버리고 하수도 또는 정화조로 쏟아 내릴때 화장실용 티슈가 분해되는 것을 방지하지 않으면서, 사용하는 동안에 화장실용 티슈에 강도를 부여할 수 있다.
결합제가 또한 단독으로 혹은 크레이핑 작용과 함께 티슈 제품에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 페이퍼 타월 및 와이퍼(wipers) 제조에 매우 성공적인 것으로 입증된 특정한 일 방법이 Gentile등의 미국특허 3,879,257에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. Gentile등의 특허에서, 결합재료가 섬유 웹에 일면에 미세한, 규정된(defined) 패턴으로 적용되는 방법이 개시된다. 그 후, 상기 웹은 가열된 크레이핑 표면에 부착되고 상기 표면에서 크레이핑된다. 결합재료는 상기 웹의 반대쪽 면에 적용되고 마찬가지로 크레이핑된다. Gentile등의 특허에 개시되어 있는 방법은 뛰어난 벌크, 현저한 부드러움 및 우수한 흡수성을 갖는 와이퍼 제품을 생산한다. 상기 웹의 표면 영역은 또한 우수한 강도, 내마모성 및 와이프-건조 특성(wipe-dry properties)를 제공한다.
Gentile등의 특허에 개시된 방법 및 제품은 페이퍼 와이핑 제품의 제조업을 많이 진보시켰지만, 다양한 측면에서 페이퍼 와이핑 제품의 추가적인 개선이 요구된다. 예를 들어, 웹의 부드러움에 현저한 악영향을 미치지 않고 티슈 웹내에 포함될 수 있는 특정한 강도개선제가 요구된다. 제조 도중의 어떠한 지점에서 웹내에 포함될 수 있는 강도개선제가 또한 요구된다. 예를 들어, 슬러리 형성전의 펄프 시트, 티슈 웹 형성에 사용되는 섬유의 수성 분산물, 건조하기 전의 형성된 티슈 웹 및/또는 건조된 티슈 웹에 첨가될 수 있는 강도개선제가 요구된다.
또한, 과거에, 티슈 웹에 국소적으로 적용되는 첨가제 조성물은 특정한 상황하에서, 두 인접한 티슈 시트가 서로 달라붙는 블로킹(blocking)문제를 일으키는 경향이 있다. 이와 같은, 볼로킹 문제 없이 티슈 웹에 국소적으로 적용되는 첨가제 조성물 또는 강도개선제가 요구된다.
일반적으로, 본 개시사항은 첨가제 조성물의 존재로 인하여 개선된 특성을 갖는 습윤 및 건조 티슈 제품에 관한 것이다. 상기 티슈 제품은 예를 들어, 화장실용 티슈, 훼이셜 티슈, 페이퍼 타월, 산업용 와이퍼등을 포함할 수 있다. 상기 티슈 제품은 한 겹(one-ply)이거나 혹은 여러 겹(multiple plies)을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 제품의 부드러움 및/또는 블로킹 특성에 부정적인 방식으로 현저한 영향을 미치지 않고 제품의 강도를 개선하도록 티슈 제품에 포함될 수 있다. 사실상, 부드러움이 실제로 증가될 수 있다. 첨가제 조성물은 또한 블로킹과 관련된 문제 없이 강도를 증가시킬 수 있다. 첨가제 조성물은 예를 들어, 열가소성 수지를 함유하는 수성 분산물을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 첨가제 조성물은 예를 들어, 크레이핑 작업 도중에 티슈 웹에 국소적으로 적용된다.
첨가제 조성물은 비-섬유상(non-fibrous) 올레핀 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 필름-형성 조성물을 포함할 수 있으며, 상기 올레핀 중합체는 에틸렌과 1-옥텐과 같은 알켄을 포함하는 최소 하나의 공단량체의 인터폴리머(interpolymer)를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 또한, 카르복시산과 같은 분산제를 포함할 수 있다. 특정한 분산제의 예로는 예를 들어, 올레산 혹은 스테아르산과 같은 지방산을 포함한다.
특정한 일 구현에서, 첨가제 조성물은 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 에틸렌-아크릴산 공중합체와 함께 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라, 분산제로서 또한 작용할 수 있다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체와 약 1:10 내지 약 10:1, 예를 들어 약 2:3 내지 약 3:2 중량비로 존재할 수 있다.
올레핀 중합체 조성물은 약 50% 미만, 예를 들어, 약 20% 미만의 결정성(crystallinity)을 나타낼 수 있다. 상기 올레핀 중합체는 약 1000g/10min. 미만, 예를 들어, 약 700g/10min. 미만의 용융지수(melt index)를 가질 수 있다. 또한, 상기 올레핀 중합체는 수성 분산물에 함유되는 경우에, 비교적 작은 입자 크기, 예를 들어, 약 0.1 미크론 내지 약 5 미크론의 입자크기를 가질 수 있다.
다른 구현에서, 상기 첨가제 조성물은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 포함할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 상기한 첨가제 조성물에 지방산과 같은 분산제와 함께 존재할 수 있다.
일 구현에서, 상기 첨가제 조성물은 티슈 웹의 일면 혹은 양면에 국소적으로 적용될 수 있다. 일단 티슈 웹에 적용되면, 상기 첨가제 조성물은 불연속 필름을 형성하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 웹에 적용되는 첨가제 조성물의 양에 따라, 첨가제 조성물은 서로 연결된(interconnected) 필름을 형성할 수 있다. 적은 양에서, 상기 첨가제 조성물은 웹을 덮는 작은 필름상의 섬같은 영역 혹은 불연속(discrete) 영역을 형성할 수 있다. 어떠한 경우이든지, 첨가제 조성물은 유체를 흡수하는 웹의 성능을 현저하게 저해하지 않고 웹의 강도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 형성되는 불연속 필름은 액체가 티슈 웹에 의해 흡수되도록 하는 구멍(openings)을 포함한다.
또한, 유리하게, 첨가제 조성물은 적용될 때에, 티슈 웹내로 실질적으로 침투하지 않는다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 웹 두께의 약 30% 미만, 예를 들어, 약 20% 미만, 예를 들어 약 10% 미만의 양으로 티슈 웹에 침투한다. 주로 웹의 표면상에 남아있으므로, 첨가제 조성물은 웹의 액체 흡수 용량(capacity) 특성을 저해하지 않는다. 더욱이, 첨가제 조성물은 상기한 바와 같이 블로킹 문제를 일으키지 않고 웹의 강성도(stiffiness)를 실질적으로 증가시키지 않으면서 웹상에 불연속 필름을 형성한다.
일 구현에서, 첨가제 조성물은 웹을 형성하는 동안에 티슈 웹에 적용될 수 있다. 일반적으로 처리된 티슈 웹은 어떠한 통상의 티슈 제조공정으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 특정한 일 구현에서, 본 개시사항에 따라 제조되는 티슈 제품은 먼저 섬유의 수성 서스펜션으로 부터 먼저 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 형성될 수 있다. 그 후, 상기 습윤 티슈 웹은 일렬로 배열되어 있는 제 1 통기 건조기(through-air dryer)를 통과하고 제 2 통기 건조기를 통과하도록 운반된다. 제 1 및 제 2 통기 건조기는 상기 티슈 웹을 실질적으로 건조시킨다. 본 개시사항에 의하면, 첨가제 조성물은 상기 티슈 웹에 실질적으로 공정의 어떠한 지점에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 제 1 통기 건조기와 제 2 통기 건조기 사이에 적용될 수 있으며, 이 때, 티슈 웹은 컨시스턴시가 최소 약 40%, 예를 들어, 약 40% 내지 60%이다. 또한, 첨가제 조성물은 웹이 실질적으로 건조되는 웹이 제 2 통기 건조기에서 방출된 된 후에, 웹에 적용될 수 있다.
다른 구현에서, 티슈 제조공정은 티슈 웹이 하나 이상의 건조 장치를 통과하도록 운반되기 전에 티슈를 탈수시키는 탈수 장치를 포함할 수 있다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 탈수 장치 후에 및/또는 하나 이상의 탈수 장치에서 혹은 두 인접한 탈수 장치 사이에서 티슈 웹에 적용될 수 있다.
탈수 장치는 다양한 구성(configuration)일 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 탈수 장치는 진공 장치, 예를 들어, 진공 박스 혹은 진공 롤을 포함할 수 있다. 예를 들어, 습윤 티슈 웹은 투과성 구조 직물(permeable structured fabric)과 투과성 탈수 직물(permeable de-watering fabric) 사이에서 운반되는 동안 진공 장치상부를 통과할 수 있으며, 상기 탈수 직물은 진공 장치에 인접하여 위치한다. 그 후, 티슈 웹이 탈수되도록 티슈 웹이 진공 장치 상부를 통과하며, 흡입력(suction force)이 침투가능한 구조 직물에 대하여 가하여진다.
다른 구현에서, 티슈 웹을 탈수하기 위해, 티슈 웹은 인상 컨베이어(imprinting conveyor) 및 제 1 탈수 펠트(de-watering felt) 사이에 형성된 닙(nip)을 통해 운반된다. 탈수 펠트(de-water felt)는 백킹 부재(backing member)를 포함하는 슈 프레스(shoe press)를 사용하여 티슈 웹에 대하여 프레스(press)될 수 있다. 제 2 탈수 펠트는 상기 인상 컨베이어에 대하여 압력을 가하도록 사용될 수 있다. 상기 구현에서, 일단, 압축 닙(compression nip)을 통해 공급되면, 티슈 웹은 편향(deflect)되며, 이로 인하여 인상 부재가 성형(molded)된 웹을 형성한다.
다른 구현에서, 탈수 장치는 움직이는 전송 표면(moving transfer surface)과 크레이핑 직물 사이에 형성된 닙을 포함할 수 있다. 상기 구현에서, 크레이핑 직물은 전송 표면(transfer surface) 보다 느린 속도로 이동할 수 있다. 상기 방식에서, 상기 웹이 크레이핑 직물로 전송됨에 따라, 티슈 웹이 전송 표면으로 부터 크레이핑된다. 전송 표면은 예를 들어, 가열될 수 있는 회전드럼(rotating drum) 혹은 실린더를 포함할 수 있다. 가열될 때에, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 적용되도록 전송 표면에 적용될 수 있다.
상기 티슈 제조공정에 사용되는 건조 장치는 양키 건조기(Yankee dryers), 통기 건조기(through-air dryer)등을 포함하는 가열된 실린더를 포함할 수 있다. 특정한 용도에 따라, 일단 첨가제 조성물이 웹에 적용된 다음에, 웹은 첨가제 조성물중의 베이스 중합체의 융점 이상의 온도로 가열될 수 있다. 가열된 실런더가 건조 장치로 사용되는 경우에, 첨가제 조성물은 웹에 직접 적용되고 그 후에 건조기 표면에 부착되거나 혹은 먼저 건조기 표면에 적용되므로써 웹에 간접적으로 적용될 수 있다.
특정한 구현에서, 티슈 제조방법은 하나 이상의 통기 건조기 및 그 후에 가열된 실린더를 포함할 수 있다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 통기 건조기 후에 그리고 가열된 실린더 전에 적용될 수 있거나 및/또는 가열된 실린더에 적용될 수 있다.
다른 구현에서, 첨가제 조성물은 웹이 형성 및 건조된 다음에 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹이 크레이핑 드럼에 부착되도록 그리고 상기 드럼 표면으로 부터 티슈 웹이 크레이핑되도록 티슈에 적용될 수 있다.
상기 구현에서, 예를 들어, 첨가제 조성물은 패턴에 따라 티슈 웹의 일면에 적용될 수 있다. 패턴은 예를 들어, 불연속 형태의 패턴, 망상조직의 패턴 혹은 이들 두가지 형태의 조합을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물을 티슈 웹에 적용하기 위해, 첨가제 조성물은 패턴에 따라 티슈 웹상에 프린트(인쇄, print)될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 로토그라비어 프린터(rotogravure printer)가 사용될 수 있다.
첨가제 조성물은 티슈 웹의 일면에 약 0.1 내지 30중량%의 양으로 적용될 수 있다. 적용된 후에, 첨가제 조성물은 웹의 흡수성을 저해하지 않고 강도를 증가시키도록 티슈 웹의 표면에 실질적으로 머물게된다. 예를 들어, 티슈 웹에 적용될 때, 첨가제 조성물은 티슈 웹을 티슈 웹 두께의 약 10% 미만, 예를 들어, 웹 두께의 약 5%미만으로 침투할 수 있다. 첨가제 조성물은 또한, 액체가 웹에 의해 빨리 흡수될 수 있는 미처리 영역을 제공하면서 강도를 제공하도록 티슈 웹의 표면상에 불연속 필름을 형성할 수 있다.
티슈 웹이 크레이핑 드럼에 부착된 때에, 필요에 따라, 크레이핑 드럼은 가열될 수 있다. 예를 들어, 크레이핑 표면은 약 80℃ 내지 약 200℃, 예를 들어, 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹의 일면에만 적용될 수 있거나 혹은 같거나 다른 패턴에 의하여 웹의 양면에 적용될 수 있다. 웹의 양면에 적용되는 경우에, 웹의 양면이 크레이핑 드럼으로 부터 크레이핑될 수 있거나 혹은 웹의 일면만이 크레이핑될 수 있다.
일 구현에서, 첨가제 조성물로 처리된 티슈 웹은 첨가제 조성물을 적용하기 전에 크레이핑되지 않은 통기(through-air) 건조된 웹을 포함할 수 있다. 일단 크레이핑 표면으로 부터 크레이핑되면, 상기 웹은 약 10 cc/g을 초과하는 비교적 높은 벌크(bulk)를 가질 수 있다. 티슈 제품은 한겹(single ply)제품으로 사용될 수 있거나 혹은 여러 겹(multiple ply) 제품내에 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 측면에 대하여 보다 상세하게 후술된다.
이 기술분야의 기술자에 대한 최선의 방식을 포함하는 본 발명의 충분하고 실시가능한 개시사항은 첨부되는 도면에 대한 참조를 포함하는 명세서의 나머지 부분에서 특히 설명된다.
도 1은 본 개시사항에 따른 다수층을 갖는 층상(stratified) 티슈 웹의 형성을 예시하는, 티슈 웹 형성 기계의 개략도이며;
도 2 및 3은 본 개시사항에서 사용하기 위한 크레이핑되지 않은 관통-건조된(through-dried) 티슈 웹을 형성하는 일 구현 방법의 개략도이며;
도 4은 본 개시사항에 사용하기 위한 습윤 혹은 건조 크레이핑된 티슈 웹을 형성하는 일 구현 방법의 개략도이며;
도 5-7은 본 개시사항에 사용될 수 있는 티슈 웹을 제조하는 다른 공정의 개략도이며;
도 8은 본 개시사항에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 각각의 면에 적용하고 웹의 일면을 크레이핑하는 일 구현 방법의 개략도이며;
도 9는 첨가제 조성물을 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹에 적용하기 위해 사용되는 일 구현에 의한 패턴의 평면도이며;
도 10은 첨가제 조성물을 본 개시사항에 따라 티슈 웹에 적용하기 위해 사용되는 다른 구현에 의한 패턴이며;
도 11은 첨가제 조성물을 본 개시사항에 따라 티슈 웹에 적용하기 위해 사용되는 또 다른 구현에 의한 패턴의 평면도이며;
도 12는 본 개시사항에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 일면에 적용하고 웹의 일면을 크레이핑하는 다른 구현에 의한 방법의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 개시사항의 동일 혹은 유사한 특징 또는 구성요소를 나타내려고 의도한 것이다.
이 기술분야의 기술자는 본 개시사항은 단지 예시적인 구현예에 대한 설명이며, 본 개시사항의 보다 넓은 측면을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다.
일반적으로, 본 개시사항은 웹의 강도를 개선하기 위해 첨가제 조성물을 티슈 웹내로 포함시키는 것에 관한 것이다. 웹의 강도는 웹의 지각되는 부드러움 특성에 현저하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 증가될 수 있다. 사실상, 부드러움은 공정도중에 실제로 증가될 수 있다. 첨가제 조성물은 폴리올레핀 분산물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀 분산물은 티슈 웹에 적용되거나 포함될 때, 수성 매질 내에 비교적 작은 크기, 예를 들어 약 5 마이크로미터 미만의 중합체 입자를 함유할 수 있다. 그러나, 일단 건조되면, 중합체 입자는 일반적으로 구별할 수 없다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 불연속 필름을 형성하는 필름-형성 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 폴리올레핀 분산물은 또한 분산제를 함유할 수 있다.
아래에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 첨가제 조성물은 다양한 기술을 사용하여 티슈 제품의 다른 제조 단계 도중에 티슈 웹 내로 포함될 수 있다. 예를 들 어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹이 젖어있는 동안 또는 티슈 웹이 건조된 후에 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 도중에 티슈 웹에 적용될 수 있다. 특히, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 동안 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착하기에 적합한 것으로 밝혀졌다.
폴리올레핀 분산물을 함유하는 첨가제 조성물의 사용은 특정 구현에 따라 다양한 이점 및 이익을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 처리되지 않은 웹에 비하여 처리된 티슈 웹의 기하 평균 인장 강도(geometric mean tensile strength) 및 흡수된 기하 평균 인장 에너지(geometric mean tensile energy)를 개선하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 강도 특성은 처리되지 않은 웹에 비하여 그리고 과거에 통상적으로 행하여져 왔던 바와 같은 실리콘 조성물로 처리된 티슈 웹에 비하여 티슈 웹의 강성도에 현저하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 개선될 수 있다. 따라서, 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹은 실리콘 조성물로 처리된 티슈 웹과 유사하거나 동등한 지각되는 부드러움을 가질 수 있다. 그러나, 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹은 동일한 지각되는 부드러움 수준에서 강도 특성을 현저하게 개선할 수 있었다.
강도 특성의 증대는 또한 결합 재료, 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 처리된 종래 기술의 티슈 웹에 필적할만하다. 그러나, 인접한 시트가 함 께 달라붙는 경향인 시트 블로킹으로 인한 문제가 과거에 행해여지던 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 첨가제 조성물로 처리된 것에 비해 티슈 웹이 본 개시사항에 따라 제조되는 경우에 현저하게 감소한다.
상기 이익 및 이점은 웹의 제조 도중 실질적으로 어떠한 임의의 지점에서 첨가제 조성물을 티슈 웹 내로 포함시킴으로써 얻을 수 있다. 첨가제 조성물은 최소 하나의 열가소성 수지, 물, 및 임의로 최소 하나의 분산제를 포함하는 수성 분산물을 일반적으로 함유한다. 열가소성 수지는 분산물 내에 비교적 작은 입자 크기로 존재한다. 예를 들어, 중합체의 평균 체적 입자 크기(average volumetric particle size)는 약 5 마이크로미터 미만일 수 있다. 실제 입자 크기는 분산물에 존재하는 열가소성 중합체를 포함한 다양한 요소(factors)에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 평균 체적 입자크기는 약 0.05 미크론(microns) 내지 약 5 미크론, 예를 들어 약 4 미크론 미만, 예를 들어 약 3 미크론 미만, 예를 들어 약 2 미크론 미만, 예를 들어 약 1 미크론 미만일 수 있다. 입자 크기는 Coulter LS230 광-산란 입자 크기 분석기 또는 다른 적합한 장치에서 측정할 수 있다. 수성 분산액 내에 존재하는 경우 및 티슈 웹 내에 존재하는 경우에, 열가소성 수지는 전형적으로 비-섬유상 형태로 발견된다.
상기 분산물에서 중합체 입자의 입자 크기 분포는 약 2.0 미크론 이하, 예를 들어 1.9 미크론 미만, 1.7 미크론 미만 또는 1.5 미크론 미만일 수 있다.
본 개시사항의 첨가제 조성물 내에 포함될 수 있는 수성 분산물의 예는 예를 들어 모두 본 개시사항에 참고로 포함된 미국 특허 출원공개 2005/0100754, 미국 특허 출원공개 2005/0192365, PCT 공개 WO2005/021638, 및 PCT 공개 WO2005/021622에 개시되어 있다.
일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면상에 필름을 형성할 수 있는 필름 형성 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹에 국소적으로 적용되는 경우에, 첨가제 조성물은 불연속 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 비교적 소량으로 적용되는 경우에는 웹의 표면상에 불연속 필름상 영역을 형성할 수 있다. 그러나, 많은 양에서, 첨가제 조성물은 서로 연결된 필름을 형성할 수 있다. 즉, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면상에 서로 연결된 중합체 네트워크를 형성할 수 있다. 그러나, 상기 필름 혹은 중합체 네트워크는 다양한 구멍이 필름 내에 함유된다는 점에서 불연속이다. 구멍의 크기는 웹에 적용되는 첨가제 조성물의 양 및 첨가제 조성물이 적용되는 방식에 따라 달라질 수 있다. 특히 유리하게는, 구멍은 액체가 불연속 필름을 통해 티슈 웹의 내부로 흡수되도록 한다. 이런 점에서, 티슈 웹의 위킹 (wicking) 특성은 첨가제 조성물의 존재로 인하여 실질적으로 영향을 받지 않는다.
또한, 일부 구현에서, 첨가제 조성물은 일단 적용되면, 티슈 웹의 표면 상에 주로 남아있고, 웹에 침투하지 않는다. 상기 방식으로, 불연속 필름은 티슈 웹이 표면에 접촉하는 유체를 흡수하도록 할뿐만 아니라, 비교적 다량의 유체를 흡수하는 티슈 웹의 특성을 현저하게 저해하지 않는다. 따라서, 첨가제 조성물은 웹의 강성도(stiffiness)에 현저하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 웹의 강도를 증가시키고 웹의 액체 흡수 특성을 현저하게 저해하지 않는다.
첨가제 조성물 내에 함유되어 있는 열가소성 수지는 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 열가소성 수지는 올레핀 중합체이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 올레핀 중합체는 일반식 CnH2n을 갖는 불포화 오픈-사슬 탄화수소류(open-chain hydrocarbons)를 말한다. 올레핀 중합체는 공중합체, 예를 들어, 인터폴리머(interpolymer)로 존재할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 실질적인 올레핀 중합체는 약 1% 미만의 치환을 함유하는 중합체를 말한다.
특정한 일 구현에서, 예를 들어, 올레핀 중합체는 에틸렌과 C4-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 디엔, 혹은 에틸렌 비닐 화합물, 예를 들어, 비닐 아세테이트 및 화학식 H2C=CHR (식중, R은 C1-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 알킬기 혹은 C6-C20 아릴그룹임.)으로 나타내어지는 화합물로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 공단량체의 알파-올레핀 인터폴리머를 포함할 수 있다. 공단량체의 예로는 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센을 포함한다. 일부 구현에서, 에틸렌 인터폴리머는 밀도가 약 0.92g/cc 미만이다.
다른 구현에서, 열가소성 수지는 프로필렌과 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 디엔 및 화학식 H2C=CHR (식중, R은 C1-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 알킬기 혹은 C6-C20 아릴그룹임.)으로 나타내어지는 화합물로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 공단량체의 알파-올레핀 인터폴리머를 포함한다. 공단량체의 예로는 에틸렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센을 포함한다. 일부 구현에서, 상기 공단량체는 인터폴리머의 약 5중량% 내지 약 25중량%로 존재한다. 일 구현에서, 프로필렌-에틸렌 인터폴리머가 사용된다.
본 명세서의 개시사항에 사용될 수 있는 열가소성 수지의 다른 예로는 전형적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-펜텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체 및 프로필렌-1-부텐 공중합체로 대표되는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센과 같은 올레핀의 단일중합체 및 공중합체(탄성중합체(elastomer) 포함); 전형적으 로 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표되는 알파-올레핀과 컨쥬게이트된 혹은 비-컨쥬게이트된 디엔의 공중합체(탄성중합체 포함); 및 전형적으로 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표되는 둘 또는 그 이상의 알파-올레핀과 컨쥬게이트된 혹은 비-컨쥬게이트된 디엔의 공중합체와 같은 폴리올레핀(탄성 중합체 포함); N-메틸올 작용성 공단량체와의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, N-메틸올작용성 공단량체와의 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 혹은 에틸렌-(메트) 아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체와 같은 에틸렌-비닐 화합물 공중합체; 폴리스티렌, ABS, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 메틸스티렌-스티렌 공중합체와 같은 스티렌 공중합체(탄성중합체 포함); 및 스티렌-부타디엔 공중합체 및 이들의 수화물 및 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록(triblock) 공중합체와 같은 스티렌 블록 공중합체(탄성중합체 포함); 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐 클로라이드-비닐리덴 클로라이드 공중합체, 폴리메틸 아크릴레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 폴리비닐 화합물; 나일론 6, 나일론 6,6 및 나일론 12와 같은 폴리아미드; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 열가소성 폴리에스테르; 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드 등을 포함한다. 이들 수지는 단독으로 혹은 둘 이상의 조합(combination)으로 사용될 수 있다.
특정한 구현에서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물과 같은 폴리올레핀뿐만 아니라, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼중합체(terpolymers)가 사용된다. 일부 구현에서, 상기 올레핀 중합체로는 Elston의 미국특허 3,645,992에 기술되어 있는 균질한(homogeneous) 중합체; Anderson의 미국특허 4,076,698에 기술되어 있는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE); 불균질한 분지된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE); 불균질한 분지된 초저선형밀도(ULDPE); 균질한, 분지된 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 예를 들어, 본 명세서에 참고문헌로 포함된 미국특허 5,272,236 및 5,278,272에 개시되어 있는 방법으로 제조될 수 있는 균질한 분지된, 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)와 같은 고압, 자유 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체를 포함한다. 본 발명의 또 다른 구현에서, 열가소성 수지는 에틸렌-카르복시산 공중합체, 예를 들어, 에틸렌-아크릴산(EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예를 들어, The Dow Chemical Company로 부터 상표명 PRIMACOR™, DuPont의 NUCREL™ 및 ExxonMobil의 ESCOR™로 입수가능한 것 및 각각 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 미국특허 4,599,392, 4,988,781 및 5,384,373에 기술되어 있는 것 및 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체를 포함한다. 각각 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 미국특허 6,538,070, 6,566,446, 5,869,575, 6,448,341, 5,677,383, 6,316,549, 6,111,023 혹은 5,844,045에 기술되어 있는 중합체 조성물이 또한 일부 구현에 적합할 수 있다. 물론, 중합체의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 일부 구현에서, 상기 혼합물은 2가지의 다른 지글러-나타(Ziegler-Natta) 중합체를 포함한다. 다른 구현에서, 상기 혼합물은 지글러-나타 및 메탈로센(metallocene) 중합체를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 상기 본 명세서에서 사용된 열가소성 수지는 2가지의 다른 메탈로센 중합체의 혼합물이다.
특정한 일 구현에서, 열가소성 수지는 에틸렌과 1-옥텐과 같은 알켄을 포함하는 공단량체의 알파-올레핀 인터폴리머를 포함한다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 상기 첨가제 조성물에 단독으로 혹은 에틸렌-아크릴산 공중합체와 같은 다른 열가소성 수지와의 조합으로 존재할 수 있다. 특히, 상기 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라, 또한 분산제로서도 역할을 하는 점에서 이롭다. 일부 구현에서, 첨가제 조성물은 필름-형성 조성물을 포함하여야 한다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 필름형성을 도우며, 상기 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 강성도를 낮추는 것으로 밝혀졌다. 티슈 웹에 적용되는 경우에, 조성물이 적용되는 방식 및 적용되는 조성물의 양에 따라, 조성물은 제품상에 필름을 형성하거나 혹은 형성하지 않을 수 있다. 티슈 웹상에 필름이 형성되는 경우에, 필름은 연속 혹은 불연속일 수 있다. 함께 존재하는 경우에, 에틸렌과 옥텐 공중합체 및 에틸렌-아트릴산 공중합체의 중량비는 약 1:10 내지 약 10:1, 예를 들어, 약 3:2 내지 약 2:3일 수 있다.
에틸렌 및 옥텐 공중합체와 같은 열가소성 수지는 결정화도(crystallinity)가 약 50% 미만, 예를 들어, 약 25% 미만일 수 있다. 상기 중합체는 단일부위(single site) 촉매를 사용하여 제조될 수 있으며, 중량평균 분자량은 약 15,000 내지 약 5 백만, 예를 들어, 약 20,000 내지 약 1 백만일 수 있다. 중합체의 분자량 분포는 약 1.01 내지 약 40, 예를 들어, 약 1.5 내지 약 20, 예를 들어, 약 1.8 내지 약 10일 수 있다.
열가소성 중합체에 따라, 중합체의 용융지수(melt index)는 약 0.001 g/10min. 내지 약 1,000g/10min, 예를 들어, 약 0.5g/10min 내지 약 800g/10min 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 상기 열가소성 수지의 용융지수는 약 100g/10min 내지 약 700g/10min 일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 또한 비교적 낮은 융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지의 융점(melting point)은 약 140℃ 미만, 예를 들어, 130℃ 미만, 예를 들어, 120℃ 미만일 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 상기 융점은 약 90℃ 미만일 수 있다. 열가소성 수지의 유리전이 온도 또한 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 유리전이온도는 약 50℃ 미만, 예를 들어, 약 40℃ 미만일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 열가소성 수지는 상기 첨가제 조성물에 약 1중량% 내지약 96중량%의 양으로 함유될 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 수성 분산물에 약 10중량% 내지 약 70중량%, 예를 들어, 약 20중량% 내지 약 50중량%의 양으로 존재할 수 있다.
최소 하나의 열가소성 수지뿐만 아니라, 수성 분산물은 분산제를 또한 함유할 수 있다. 분산제는 분산물의 형성 및/또는 안정화를 돕는 물질을 말한다. 하나 또는 그 이상의 분산제가 상기 첨가제 조성물내에 포함될 수 있다.
일반적으로, 어떠한 적합한 분산제가 사용될 수 있다. 일 구현에서, 예를 들어, 상기 분산제는 최소 하나의 카르복시산, 최소 하나의 카르복시산 염, 혹은 카르복시산 에스테르 혹은 카르복시산 에스테르의 염을 포함한다. 분산제로 유용한 카르복시산의 예로는 몬탄산(montanic acid), 스테아르산, 올레산등과 같은 지방산을 포함한다. 일부 구현에서, 카르복시산, 카르복시산 염, 또는 카르복시산 에스테르의 최소 하나의 카르복시산 단편(fragment) 혹은 카르복시산 에스테르 염의 최소 하나의 카르복시산 단편은 25개 미만의 탄소원자를 갖는다. 다른 구현에서, 카르복시산, 카르복시산 염, 카르복시산 에스테르의 최소 하나의 카르복시산 단편 혹은 카르복시산 에스테르 염의 최소 하나의 카르복시산 단편은 12 내지 25개의 탄소원자를 갖는다. 일부 구현에서, 카르복시산, 카르복시산 염, 카르복시산 에스테르의 최소 하나의 카르복시산 단편(fragment) 혹은 이의 염은 15 내지 25개의 탄소원자를 갖는 것이 바람직하다. 다른 구현에서, 탄소원자의 수는 25 내지 60이다. 몇몇 예의 염은 알칼리 금속 양이온, 알칼리토 금속 양이온 혹은 암모늄 혹은 알킬 암모늄 양이온으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 양이온을 포함한다.
다른 구현에서, 상기 분산제는 에틸렌-카르복시산 중합체 및 그 염, 예를 들어, 에틸렌-아크릴산 공중합체 혹은 에틸렌-메타크릴산 공중합체로 구성되는 그룹으로 부터 선택된다.
다른 구현에서, 상기 분산제는 알킬 에테르 카르복시레이트, 석유 술포네이트(petroleum sulfonates), 술폰화 폴리옥시에틸렌화 알코올(sulfonated polyoxyethylenated alcohol), 술페이트화 혹은 포스페이트화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 중합 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드/에틸렌 옥사이드 분산제, 1차(primary) 및 2차(secondary) 알코올 에톡시레이트, 알킬 글리코사이드 및 알킬 글리세리드로 부터 선택된다.
에틸렌-아크릴산 공중합체가 분산제로 사용되는 경우에, 상기 공중합체는 또한 열가소성 수지로서 역할을 할 수 있다.
특정한 일 구현에서, 상기 수성 분산물은 에틸렌 및 옥텐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 스테아르산 혹은 올레산과 같은 지방산을 포함한다. 카르복시산과 같은 분산제는 수성 분산물에 약 0.1중량% 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기한 성분뿐만 아니라, 수성 분산물은 또한 물을 함유한다. 물은 필요에 따라, 탈이온수로 첨가될 수 있다. 수성 분산물의 pH는 일반적으로 약 12 미만, 예를 들어, 약 5 내지 약 11.5, 예를 들어 약 7 내지 11일 수 있다. 수성 분산물은 고형분 함량이 약 75% 미만, 예를 들어 약 70% 미만일 수 있다. 예를 들어, 수성 분산물은 고형분 함량이 약 5% 내지 약 60% 범위일 수 있다. 일반적으로, 고형분 함량은 첨가제 조성물이 티슈 웹에 적용되거나 티슈 웹내에 포함되는 방식에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 섬유의 수성 분산물과 함께 첨가되는 것과 같이, 형성되는 동안 티슈 웹 내에 포함되는 경우에는, 비교적 높은 고형분 함량이 사용될 수 있다. 그러나, 분무 또는 프린팅에 의해서와 같이 국소적으로 적용될 때, 스프레이(분무) 또는 인쇄 장치를 통한 가공성을 개선하기 위해 보다 낮은 고형분 함량이 사용될 수 있다.
상기 수성 분산물을 제조하기 위해 어떠한 방법이 사용될 수 있으나, 일 구현에서, 상기 분산물은 용융-혼련(melt-kneading) 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 혼련기(kneader)는 밴버리(Banbury) 혼합기, 싱글-스크류우 압출기 혹은 멀티-스크류우 압출기를 포함할 수 있다. 상기 용융-혼련은 하나 또는 그 이상의 열가소성 수지의 용융-혼련에 전형적으로 사용되는 조건하에서 행하여질 수 있다.
특정한 일 구현에서, 상기 방법은 상기 분산물을 구성하는 성분들을 용융-혼련하는 것을 포함한다. 상기 용융-혼련기는 다양한 성분을 위한 다수의 유입구(multiple inlets)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출기(extruder)는 직렬로(in series) 위치하는 4개의 유입구를 포함할 수 있다. 추가로, 필요에 따라, 진공 벤트(vent)가 상기 압출기의 임의의 위치에 추가될 수 있다.
일부 구현에서, 상기 분산물은 먼저 약 1 내지 약 3중량%의 물을 함유하도록 희석된 후에, 후속적으로 물을 약 25중량%를 초과하여 포함하도록 추가로 희석된다.
본 개시사항에 따라 티슈 웹을 처리할 때, 수성 중합체 분산액을 함유하는 첨가제 조성물을 티슈 웹에 국소적으로 적용할 수 있거나, 웹의 형성에 사용되는 섬유와 예비-혼합(pre-mix)함으로써 티슈 웹내로 포함시킬 수 있다. 국소적으로 적용될 때, 첨가제 조성물은 습윤 또는 건조 상태의 티슈 웹에 적용될 수 있다. 일 구현에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 도중에 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 웹을 건조기 드럼에 부착시키기 위해 웹 상에 또는 가열된 건조기 드럼 상에 분무될 수 있다. 그 후, 웹은 건조기 드럼으로 부터 크레이핑될 수 있다. 첨가제 조성물이 웹에 적용된 후 건조기 드럼에 부착될 때, 첨가제 조성물은 웹의 표면 영역 위에 균일하게 적용될 수 있거나, 특정 패턴에 따라 적용될 수 있다.
티슈 웹에 국소적으로 적용될 때, 첨가제 조성물은 웹 상에 분무되거나, 웹 상에 압출(extrude)되거나, 웹 상에 인쇄(print)될 수 있다. 웹 상에 압출될 때, 임의의 적합한 압출 장치, 예를 들어 슬롯-코트(slot-coat) 압출기 또는 멜트블로 운(meltblown) 다이 압출기를 사용할 수 있다. 웹 상에 인쇄될 때, 어떠한 적합한 인쇄 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린터 또는 로토그라비어(rotogravure) 인쇄 장치를 사용할 수 있다.
일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 적용하기 전에 또는 적용하는 동안 가열될 수 있다. 조성물을 가열하면 적용을 용이하게 하도록 점도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다.
본 개시사항에 따라 제조된 티슈 제품은 단일겹 티슈 제품 또는 다수겹(multiple-ply) 티슈 제품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 제품은 2겹, 3겹 혹은 그 이상을 포함할 수 있다.
일반적으로, 어떠한 적합한 티슈 웹이 본 개시사항에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 베이스 시트는 티슈 제품, 예를 들어 화장실용 티슈, 훼이션 티슈(facial tissue), 페이퍼 타월, 산업용 와이퍼 등일 수 있다. 티슈 제품은 전형적으로 벌크가 최소 3 cc/g 이다. 티슈 제품은 하나 이상의 겹(ply)을 포함할 수 있고, 어떠한 적합한 종류의 섬유로부터 제조될 수 있다.
티슈 웹의 제조에 적합한 섬유는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 비목질 섬유(nonwoody fibers), 예를 들어, 면화(cotton), 마닐라삼(abaca), 양마(kenaf), 사바이 글래스(sabai grass), 아마(flax), 아프리카 수염새(esparto grass), 밀짚(straw), 황마(jute), 대마(hemp), 인도삼베(jute hemp), 버개스(bagasse), 밀크위드 솜 섬유(milkweed floss fibers) 및 파인애플 잎 섬유(pineaple leaf fibers); 및 목질(woody) 혹은 펄프 섬유, 예를 들어 낙엽수 및 침엽수로부터 얻는 것, 예를 들어 연목 섬유, 예를 들어 노던 (northern) 및 서던 (southern) 연목 크래프트 섬유(softwood kraft fibers); 경목 섬유, 예를 들어 유칼리나무, 단풍나무, 박달나무, 및 미루나무를 포함한다. 펄프 섬유는 고-수율(high-yield) 혹은 저-수율(low-yield) 형태로 제조될 수 있으며, 크래프트, 술파이트(sulfite), 고-수율 펄핑법(high-yield pulping methods) 및 다른 알려져 있는 펄핑법을 포함하는 어떠한 알려져 있는 방법으로 펄핑(pulping)될 수 있다. 1988.12.27일자로 발행된 Laamanen등의 미국특허 4,793,898; 1986.6.10일자로 발행된 Chang등의 미국특허 4,594,130; 및 미국특허 3,585,104에 개시되어 있는 섬유 및 방법을 포함하는 오가노솔브 펄링법(organosolv pulping methods)로 제조된 섬유가 또한 사용될 수 있다. 유용한 섬유는 1997.1.21일자로 발행된 Gordon등의 미국특허 5,595,628에 예시되어 있는 안트라퀴논 펄핑(anthraquionone pulping)으로 또한 제조될 수 있다.
일부의 섬유, 예를 들어, 건조중량으로 최고 50% 이하, 혹은 건조중량으로 약 5% 내지 30%는 레이온, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 이성분 외피-코어 섬유(sheath-core fibers), 다성분 바인더 섬유(multi-component binder fiber)등과 같은 합성 섬유일 수 있다. 예시적인 폴리에틸렌 섬유는 Minifibers, Inc.(Jackson City, TN)에서 입수가능한 Fybrel®이다. 어떠한 알려져 있는 표백방법(bleaching method)이 사용될 수 있다. 합성 셀룰로오스 섬유 종류로는 모든 유형의 레이온 및 비스코스(viscose) 혹은 화학적으로-개질된 셀룰로오스로 부터 유래된 다른 섬유를 포함한다. 화학적으로 처리된 천연 셀룰로오스 섬유는 예를 들어, 머서화 펄프(mercerized pulps), 화학적으로 강성도가 부여되거나(stiffened) 혹은 가교된(crosslinked) 섬유 혹은 술폰화 섬유가 사용될 수 있다. 제지섬유를 사용함에 있어서, 우수한 기계적 특성을 위해서, 섬유가 비교적 손상되지 않고 대체적으로 고해(refine)되지 않거나 혹은 단지 조금 고해(refine)된 것이 바람직할 수 있다. 재생 섬유(recycled fibers)가 사용될 수 있으나, 버진 섬유(virgin fibers)가 기계적 특성 및 적은 오염으로 인하여 일반적으로 유용하다. 머서화 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 미생물에 의해 생성되는 셀룰로오스, 레이온 및 다른 셀룰로오스 재료 혹은 셀룰로오스 유도체가 사용될 수 있다. 적합한 제지섬유로는 또한 재생 섬유, 버진 섬유 혹은 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 높은 벌크(bulk) 및 우수한 압축성(compressive properties)을 나타내도록 하는 특정한 구현에서, 섬유는 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 최소 200, 보다 구체적으로는 최소 300, 보다 더 구체적으로는 최소 400 그리고 가장 구체적으로는 최소 500의 일 수 있다.
본 개시사항에 사용될 수 있는 다른 제지 섬유로는 종이 파쇄물(broke) 혹은 재생 섬유 및 고-수율 섬유를 포함한다. 고-수율 펄프 섬유는 약 65% 이상, 보다 구체적으로는 약 75% 이상, 그리고 보다 더 구체적으로는 약 75% 내지 약 95%의 수율로 펄핑 공정에서 제조되는 제지 섬유이다. 수율은 초기 목재 매스(mass)의 백분율로 표현되는 가공된(processed) 섬유의 양이다. 이러한 펄핑 공정은 표백된 화학열기계적 펄프(bleached chemithermomechanical pulp, BCTMP), 화학열기계적 펄프(chemithermomechanical pulp, CTMP), 압력/압력 열기계적 펄프 (pressure/pressure thermomechanical pulp, PTMP), 열기계적 펄프(thermomechanical pulp, TMP), 열기계적 화학적 펄프(thermomechanical chemical pulp, TMCP), 고수율 술파이트 펄프(high yield sulfite pulps) 및 고수율 크래프트 펄프(high yield Kraft pulps)를 포함하며, 이들에 의해 얻어지는 섬유는 모두 리그닌을 높은 수준으로 포함한다. 고수율 섬유는 전형적인 화학적 펄핑된 섬유에 비하여 건조 상태 및 습윤 상태 모두에서의 이들의 강성도로 잘 알려져 있다.
일반적으로, 페이퍼 웹을 형성할 수 있는 어떠한 공정이 본 개시사항에 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시사항의 제지 공정은 크레이핑, 습식 크레이핑(wet creping), 더블 크레이핑(double creping), 엠보싱, 습식 프레싱(wet pressing), 에어 프레싱(air pressing), 통기 건조(through-air drying), 크레이핑된 통기 건조(creped through-air drying), 크레이핑되지 않은 통기 건조(uncreped through-air drying), 코폼(coform), 하이드로인탱클링(hydroentangling), 에어 레이잉(air laying)뿐만 아니라, 이 기술분야에 알려져 다른 방법을 이용할 수 있다.
본 개시사항의 제품에 적합한 것은 패턴 치밀화(densified) 혹은 인상된(imprinted) 티슈 시트, 예를 들어, 1985, 4,30일자로 발행된 Johnson등의 미국특허 4,514,345; 1985.7.9일자로 발행된 Trokhan의 미국특허 4,528,239; 1992.3.24일자로 발행된 미국특허 5,098,522; 1993.11.9일자로 발행된 Smurkoski등의 미국특허 5,260,171; 1994.1.4일자로 발행된 Trokhan의 미국특허 5,275,700; 1994.7.12일자로 발행된 Rasch등의 미국특허 5,328,565; 1994.8.2일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,334,289; 1995.7.11일자로 발행된 Rasch등의 미국특허 5,431,786; 1996.3.5일자로 발행된 Steltjes, Jr.등의 미국특허 5,496,624; 1996.3.19일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,500,277; 1996.5.7일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,514,523; 1996.9.10일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,554,467; 1996.10.22일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,566,724; 1997.4.29일자로 발행된 Trokhan등의 미국특허 5,624,790; 및 1997.5.13일자로 발행된 Ayers등의 미국특허 5,628,876의 어떠한 문헌에 개시되어 있는 티슈 시트이며, 상기 문헌들에 개시되어 있는 사항은 본 개시사항과 모순되지 않는 범위내에서 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 이러한 인상된(imprinted) 티슈 시트는 인상 직물(imprinting fabric)에 의해 드럼 건조기에 대하여 인상된 치밀화된 영역 및 인상 직물내의 편향 도관(deflection conduits)에 해당하는 비교적 덜 치밀화된 영역(예를 들어, 티슈 시트에서 "돔(domes)")의 네트워크를 가질 수 있으며, 여기서, 편향 도관 상에 포개어진 티슈 시트는 편향 도관을 가로지르는 공기 압력차에 의해 편향되어 티슈 시트에 저-밀도의 필로우-같은(pillow-like) 영역 혹은 돔(dome)을 형성하였다.
티슈 웹은 실질적인 양의 내부 섬유-대-섬유 결합강도를 갖지 않도록 형성될 수 있다. 이러한 점에서, 베이스 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유 퍼니쉬(fiber furnish)는 화학적 디본딩제(debonding agent)로 처리될 수 있다. 디본딩제는 펄핑 공정 도중에 섬유 슬러리에 첨가될 수 있거나 혹은 헤드박스에 직접 첨가될 수 있다. 본 개시사항에 사용될 수 있는 적합한 디본딩제(debonding agents)로는 지방(fatty) 디알킬 4차 아민염, 모노 지방 알킬 3차(tert)-아민염, 1차 아민염, 이미다졸린 4차염, 실리콘 4차 염 및 불포화 지방 알킬 아민염과 같은 양이온 디본딩제를 포함한다. 다른 적합한 디본딩제는 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 Kaun의 미국특허 5,529,665에 개시되어 있는 것이다. 특히, Kaun은 양이온 실리콘 조성물을 디본딩제로 사용하는 바에 대하여 개시한다.
일 구현에서, 본 개시사항의 방법에 사용된 디본딩제는 유기 4급 염화암모늄, 및 특히 4급 염화암모늄의 실리콘계 아민염이다. 예를 들어, 디본딩제는 Hercules Corporation에서 시판되는 PROSOFT® TQ1003일 수 있다. 디본딩제는 슬러리 내에 존재하는 섬유 1 미터 톤 (metric tonne)에 대하여 약 1kg 내지 약 10 kg의 양으로 섬유 슬러리에 첨가될 수 있다.
다른 구현에서, 디본딩제는 이미다졸린계 물질일 수 있다. 이미다졸린계 디본딩제는 예를 들어 Witco Corporation으로 부터 입수할 수 있다. 이미다졸린계 디본딩제는 2.0 내지 약 15 kg/미터 톤(metric tonne)의 양으로 첨가될 수 있다.
일 구현에서, 디본딩제는 본 개시사항에 모두 참고로 포함되는 PCT 국제 특허 출원 공개 WO 99/34057 (1998년 12월 17일) 또는 PCT 국제 특허 출원 공개 WO 00/66835 (2000년 4월 28일)에 개시된 방법에 따라 섬유 퍼니시에 첨가될 수 있다. 상기 공개문헌에서, 화학 첨가제, 예를 들어 디본딩제가 셀룰로스 제지 섬유 상에 높은 수준으로 흡착되는 방법이 개시된다. 상기 방법은 섬유 슬러리를 과량의 화학 첨가제로 처리하고, 흡착되도록 충분한 보류 시간(residence time)을 부여하고, 슬러리를 여과하여 흡착되지 않은 화학 첨가제를 제거하고, 웹을 형성하기 전에 여과된 펄프를 신선한 물로 재분산시키는 단계를 포함한다.
제품 및 방법에 추가의 이점을 부여하기 위해 임의의 화학 첨가제가 또한 수성 제지 퍼니시에 또는 형성된 미발달 웹(embryonic web)에 첨가될 수 있이며, 이는 본 발명의 의도된 이점에 상반되지 않는다. 본 발명의 첨가제 조성물과 함께 웹에 적용될 수 있는 추가적인 화학물질의 예로서 다음 물질이 포함된다. 화학물질은 예로서 포함되고, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 화학물질은 펄프 제조 공정에서 첨가제 조성물과 동시에 첨가되는 것을 포함하여 제지 공정에서 어떠한 지점에서 첨가될 수 있고, 여기서 상기 첨가제(들)은 첨가제 조성물과 직접 블렌딩된다.
페이퍼 웹에 첨가될 수 있는 추가적인 종류의 화학물질로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 보통 양이온성, 음이온성, 또는 비-이온성 계면활성제 형태의 흡수 조제, 습윤제 및 가소화제, 예를 들어 저분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리히드록시 화합물, 예를 들어 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함한다. 피부 건강에 유익한 물질, 예를 들어 미네랄 오일, 알로에 추출물, 비타민 E, 실리콘, 일반적인 로션 등이 또한 최종 제품 내로 포함될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제품은 의도된 용도에 상반되지 않는 어떠한 공지된 물질 및 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 이러한 물질의 예로는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 냄새 제어제 (odor control agent), 예를 들어 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이팅제, 제올라이트, 향료(perfume) 또는 다른 냄새-차폐제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등을 포함한다. 초흡수성 입자(superabsorbent particles), 합성 섬유, 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가의 선택제로는 양이온성 염료, 광학 증백제(optical brightener), 습윤제, 연화제(emollents)등을 포함한다.
본 개시사항에 따라 처리될 수 있는 티슈 웹은 하나의 균일한 섬유층을 포함할 수 있거나, 층상 또는 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹 겹은 2 또는 3개의 섬유층을 포함할 수 있다. 각각의 층은 다른 섬유 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참고하여, 다층 층상 펄프 퍼니시를 형성하기 위한 장치의 일 구현예가 설명된다. 도시된 바와 같이, 3층의 헤드박스 10은 일반적으로 상부 헤드박스 벽 12 및 하부 헤드박스 벽 14를 포함한다. 헤드박스 10은 제1 분할기 (divider) 16 및 제2 분할기 18을 추가로 포함하며, 이들은 3개의 섬유 스톡 (stock) 층을 분리한다.
각각의 섬유 층은 제지 섬유의 묽은 수성 서스펜션을 포함한다. 각 층 내에 함유되어 있는 특정 섬유는 일반적으로 형성되는 제품 및 목적하는 결과에 따라 달라진다. 예를 들어, 각 층의 섬유 조성은 화장실용 티슈 제품, 훼이셜 티슈 제품 또는 페이퍼 타월중 어떤 제품이 제조되는지에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 중간층 20은 서던 연목 크래프트 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유, 예를 들어 고수율 섬유와의 조합으로 함유한다. 반면에, 외부층 22 및 24는 연목 섬유, 예를 들어 노던 연목 크래프트를 함유한다.
다른 구현에서, 중간층은 강도를 위해 연목 섬유를 함유할 수 있는 반면, 외부층은 지각되는 부드러움을 위해, 경목 섬유, 예를 들어, 유칼리나무 섬유를 포함할 수 있다.
롤 28 및 30에 의한 적합하게 지지되고 구동되는 무한 이동하는(endless traveling) 형성 직물(forming fabric) 26은 헤드박스 10으로 부터 배출되는 적층된 제지 스톡(stock)을 수용한다. 일단 직물 26상에 보유되면, 층화된 섬유 서스펜션은 화살표 32로 나타낸 바와 같이 직물을 통해 물을 통과시킨다. 물은 형성되는 형태(configuration)에 따라 중력, 원심력 및 진공 흡입(vacuum suction)의 조합으로 제거될 수 있다.
다-층 페이퍼 웹의 형성은 또한 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 Farrington, Jr의 미국특허 5,129,988에 기술 및 개시되어 있다.
본 개시사항에 따라, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 헤드박스 10으로 공급되는 섬유의 수성 서스펜션과 합해질 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 층상 섬유 퍼니시에서 하나의 층에만 또는 모든 층에 적용될 수 있다. 공정의 웨트 엔드(wet end) 동안 첨가될 때 또는 섬유의 수성 서스펜션과 합해질 때, 첨가제 조성물은 섬유상 층에 전반적으로 포함된다.
웨트 엔드에서 섬유의 수성 서스펜션과 합해질 때, 보유 조제(retention aid)가 또한 첨가제 조성물 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 일 특정한 구현에서, 보유 조제는 폴리디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹 내로 약 0.01 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 최고 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 백분율은 티슈 웹에 첨가되는 고형물에 기준으로 한 것이다.
본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹의 근량(basis weight)은 최종 제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 화장실용 티슈, 훼이셜 티슈, 페이퍼 타월, 산업용 와이퍼 등을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 티슈 제품의 근량은 약 10 gsm 내지 약 110 gsm, 예를 들어 약 20 gsm 내지 약 90 gsm으로 다를 수 있다. 예를 들어, 화장실용 티슈 및 훼이셜 티슈에 대하여, 근량은 약 10 gsm 내지 약 40 gsm일 수 있다. 반면에, 페이퍼 타월에 대하여, 근량은 약 25 gsm 내지 약 80 gsm일 수 있다.
티슈 웹 벌크는 또한, 약 3 cc/g 내지 20cc/g, 예를 들어, 약 5 cc/g 내지 약 15 cc/g일 수 있다. 상기 시트 "벌크(bulk)"는 미크론(microns)으로 나타내어지는 건조 티슈 시트의 캘리퍼(caliper)를 1평방미터당 그램(g/㎡)으로 나타내어지는 건조 근량으로 나눈값으로 계산된다. 결과인 시트 벌크는 세제곱 센티미터/그램 단위로 나타내어진다. 특히, 상기 캘리퍼는 10개의 대표적인 시트 적층체(stack)의 총 두께를 측정하고 적층체의 총 두께를 10으로 나누어서 측정하며, 여기서 적층체 내의 각각의 시트는 동일한 면을 위로하여 배치된다. 캘리퍼는 적층된 시트에 대하여 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "페이퍼, 페이퍼보드 및 복합 보드의 두께(캘리퍼)(Thickness (caliper) of Paper, Paperboard and Combined Board"(Note 3)에 따라 측정된다. T411 om-89의 수행에 사용되는 마이크로미터(micrometer)는 Emveco, Inc.(Newberg, Oregon)에서 입수가능한 Emveco 200-A Tissue Caliper Tester 이다. 상기 마이크로미터는 2.00 킬로-파스칼(132grams/제곱인치)의 로드(load)를 가지며, 압력 풋(foot) 면적은 2500 제곱 밀리미터, 압력 풋 직경은 56.42 밀리미터, 체류 타임(dwell time)은 3초이며, 하강 속도(lowering rate)는 0.8 밀리미터/초이다.
다겹(multiple ply) 제품에서, 제품에 존재하는 각 티슈 웹의 근량 또한 다를 수 있다. 일반적으로 다겹 제품의 총 근량은 일반적으로 상기한 바와 같이 같을 수 있고, 예를 들어, 약 20gsm 내지 약 110gsm이다. 따라서, 각각의 겹의 근량은 약 10 gsm 내지 약 60gsm, 예를 들어, 약 20gsm 내지 약 40gsm일 수 있다.
일단 섬유의 수성 서스펜션이 티슈 웹으로 형성되면, 티슈 웹은 다양한 기술 및 방법을 사용하여 가공될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 관통건조된(throughdried) 티슈 시트를 제조하는 방법이 도시된다. (단순화하기 위해, 진행되는 몇몇 직물을 규정하기 위해 사용되는 다양한 인장 롤이 개략적으로 도시되지만, 번호를 붙이지 않는다. 전반적인 공정으로부터 벗어나지 않으면서 도 2에 예시된 장치 및 방법을 변경할 수 있음이 이해될 것이다). 제지 섬유의 수성 서스펜션의 스트림 36을 형성 롤(forming roll) 39상에 위치하는 형성 직물 38상에 주입하거나 혹은 퇴적시키는 제지 헤드박스 34, 예를 들어 적층된 헤드박스(layered headbox)를 갖는 트윈 와이 어 성형기(twin wire former)가 도시된다. 형성 직물은 새로 형성된 습윤 웹을 지지하고 공정에서 하류로 운반하는 역할을 하고, 이 때, 웹은 약 10 건조 중량%의 컨시스턴시(consistency)로 부분적으로 탈수된다. 습윤 웹이 형성 직물에 의해 지지되는 동안, 습윤 웹의 추가적인 탈수가 예를 들어 진공 흡입에 의해 행하여질 수 있다.
그 후, 습윤 웹은 형성 직물에서 전송 직물(transfer fabric) (40)으로 전송된다. 일 구현에서, 웹 내에 증가된 신장 (stretch)을 부여하기 위해 전송 직물은 형성 직물보다 더 느린 속도로 이동할 수 있다. 이는 통상 "러쉬 (rush)" 전송으로 불린다. 바람직하게는, 전송 직물은 형성 직물과 동일하거나 더 적은 공극 부피(void volume)를 가질 수 있다. 두 직물 사이의 상대적인 속도 차이는 0-60%, 보다 구체적으로 약 15-45%일 수 있다. 전송은 바람직하게는 형성 직물 및 전송 직물이 진공 슬롯의 선단 엣지(leading edge)에서 동시에 모이고 갈라지도록 진공 슈(vaccum shoe) 42의 도움으로 수행된다.
그 후, 웹은 임의로 상기한 바와 같이 고정 갭 전송(fixed gap transfer)을 이용하여, 진공 전송 롤 46 또는 진공 전송 슈(vacuum transfer shoe)의 도움으로 전송 직물로부터 관통건조 직물(throughdrying fabric) 44로 전송된다. 관통건조 직물은 전송 직물에 대하여 대략 같은 속도 또는 다른 속도로 이동할 수 있다. 필요에 따라, 관통건조 직물은 신장을 더욱 향상시키기 위해 보다 느린 속도로 진행 할 수 있다. 필요에 따라, 전송은 관통건조 직물에 부합하도록 시트의 변형이 확실시되도록 하여 목적하는 벌크 및 외관을 얻기 위해 진공의 도움으로 행하여질 수 있다. 적합한 관통건조 직물은 참고로 포함된 Kai F. Chiu 등의 미국 특허 5,429,686 및 Wendt 등의 미국 특허 5,672,248에 기재되어 있다.
일 구현에서, 관통건조 직물은 높고 긴 임프레션 너클(impression knuckle)을 포함한다. 예를 들어, 관통건조 직물은 1 제곱인치당 약 5 내지 약 300개의 임프레션 너클을 가질 수 있으며, 이는 직물의 평편(plane) 위로 최소 약 0.005 인치 융기한다. 건조하는 동안, 웹은 관통건조 직물의 표면에 부합하여 3차원 표면을 형성하도록 매크로스코픽하게(macroscoically) 배열될 수 있다. 그러나, 평평한 표면이 또한 본 개시사항에 사용될 수 있다.
관통건조 직물에 접촉하는 웹의 면(side of web)은 전형적으로 페이퍼 웹의 "직물 면(fabrid side)"으로 칭하여 진다. 상기한 바와 같이, 페이퍼 웹의 직물 면은 직물이 관통 건조기(throughdryer) 내에서 건조된 후에 관통건조 직물의 표면에 부합하는 형상을 가질 수 있다. 반면에, 페이퍼 웹의 반대편 면은 전형적으로 "에어 면(air side)"으로 칭하여 진다. 전형적으로 웹의 에어 면은 통상의 관통건조 공정(throughdrying processes) 동안 직물 면보다 더 평탄하다.
웹 전송에 사용되는 진공의 수준은 약 3 내지 약 15 인치 수은 (75 내지 약 380 밀리미터 수은), 바람직하게는 약 5 인치 (125 밀리미터) 수은 일 수 있다. 진공 슈 (음압)는 진공을 이용하여 직물을 다음 직물 상에 흡인시키기 위해 추가로 또는 대체로서 웹을 다음 직물 상으로 불도록 웹의 반대편 면으로부터 양압을 사용하여 보충되거나 대체될 수 있다. 또한, 진공 롤(들)이 진공 슈(들)을 대체하기 위해 사용될 수 있다.
관통 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 웹은 마지막으로 관통 건조기 48에 의해 약 94% 이상의 컨시스턴시로 건조된 후에, 캐리어 직물(carrier fabric) 50으로 전송된다. 건조된 베이스시트 52는 캐리어 직물 50 및 임의의 캐리어 직물 56을 사용하여 릴(reel) 54로 전송된다. 임의의 가압된 터닝 롤(turning roll) 58이 캐리어 직물 50으로 부터 직물 56으로 웹의 전송을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 상기 목적에 적합한 캐리어 직물은 Albany International 84M 또는 94M 및 Asten 959 또는 937이고, 이들은 모두 미세한 패턴을 갖는 비교적 평탄한(smooth) 직물이다. 도시되지는 않았지만, 릴 캘린더링 (calendering) 또는 후속적인 오프-라인 (off-line) 캘린더링이 베이스시트의 평탄함 및 부드러움을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
일 구현에서, 페이퍼 웹 52는 웹이 평평한 평면 상태에 있지 않을 때 섬유를 연결시키는 수소 결합이 실질적으로 형성되도록 3차원 상태로 건조된 텍스쳐된 웹(textured web)이다. 예를 들어, 웹은 웹이 고도로 텍스쳐된 관통건조 직물 또는 다른 3차원 기재 상에 있는 동안 형성될 수 있다. 크레이핑되지 않은 관통건조된 직물을 제조하기 위한 방법은 예를 들어 Wendt 등의 미국특허 5,672,248: Farrington 등의 미국특허 5,656,132; Lindsay 및 Burazin의 미국특허 6,120,642; Hermans 등의 미국특허 6,096,169; Chen 등의 미국특허 6,197,154; 및 Hada 등의 미국특허 6,143,135에 개시되어 있으며, 이들은 모두 전제가 본 명세서에 첨가로 포함된다.
상기한 바와 같이, 첨가제 조성물은 티슈 웹 52을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 수성 서스펜션과 합해질 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 티슈 웹이 형성된 후에, 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 첨가제 조성물은 건조기 48 이전에 또는 건조기 48 이후에 티슈 웹에 적용될 수 있다.
첨가제 조성물은 다양한 방법 및 기술을 사용하여 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 상기 웹에 조성물을 분무(spraying), 인쇄(printing) 혹은 압출(extruding)하여 웹에 직접적으로 적용될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 간접적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹으로 전송하기 위해 전송 직물 40 및/또는 캐리어 직물 50 및/또는 캐리어 직물 56에 적용될 수 있다.
도 3을 참고로 하여, 본 개시사항에 따른 건조 공정의 다른 공정 흐름도(flow diagram)에 대하여 설명한다. 도 3에 예시된 방법은 본 명세서 참고 포함된 미국특허 6,736,935에 기술되어 있는 방법과 유사한다. 도 3에 도시된 방법은 또한 도 2에 도시한 방법과 유사하다. 따라서, 동일한 참조번호는 유사한 구성요소를 나타내도록 사용되었다.
그러나, 도 3에 도시된 구현에서, 공정은 하나의 통기 건조기(through-air dryer)를 포함하는 것과 달리, 직렬로 배열된 2개의 통기 건조기 60 및 62를 포함한다. 둘 보다 많은 통기 건조기가 또한 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 3에 도시된 구현에서, 제 1 후드 64는 제 1 통기 건조기(through-air dryer) 60 상부에 그리고 제 2 후드 66은 제 2 통기 건조기 62 상부에 도시된다. 상기 설명한 바와 같이, 티슈 웹이 통기 건조기 60 및 62 상부를 통과하는 동안 뜨거운 공기(air)를 사용하여 티슈 웹을 건조한다. 예를 들어, 일 구현에서, 버너는 뜨거운 공기를 생성할 수 있으며, 그 후, 뜨거운 공기는 후드 60 및 64를 사용하여 통기 건조기의 드럼 표면 상부에 분배된다. 공기는 공기가 버너로 재순환되도록 하는 팬(fan)에 의해서 습윤 티슈 웹을 통해 드럼의 내부로 흡인(draw)된다.
제 2 통기 건조기 62 뿐만 아니라, 도 3에 도시된 공정은 진공 흡입 박스(vaccum suction box) 70 반대편에 위치한 스팀 박스 68을 또한 포함한다. 진공 흡입 박스 70와 함께 스팀 박스 68은 웹이 형성 직물 38상에서 운반됨에 따라 습윤 티슈가 추가적으로 탈수되도록 한다.
필요에 따라서, 도 3에 도시된 공정은 또한 보조 건조기(auxiliary dryer) 72를 포함할 수 있다. 보조 건조기 72은 형성된 티슈 웹이 약 5% 이하, 예를 들어, 약 4% 미만, 예를 들어, 약 3% 미만, 예를 들어, 약 2% 미만의 적은 수분 함량으로 건조되도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 공정에 따라 티슈 웹을 형성하는 경우에, 본 개시사항의 첨가제 조성물은 한 지점 혹은 여러 지점에서 적용될 수 있다. 일 구현에서, 예를 들어, 첨가제 조성물은 제 1 통기 건조기 60 및 제 2 통기 건조기 62의 사이에서 적용될 수 있으며, 이 때, 상기 웹은 통기 건조기 직물(through-air dryer fabric) 44에 의해 지지된다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물로 처리되어 통기 건조기 60에서 방출되는 웹의 컨시스턴시는 약 40%를 초과, 예를 들어, 45%를 초과, 예를 들어, 약 50%를 초과할 수 있다. 예를 들어, 통기 건조기들 사이에서 웹의 컨시스턴시는 약 40 내지 약 80%일 수 있다. 첨가제 조성물은 상기한 어떠한 방법 및 기술을 사용하여 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 웹에 직접 적용될 수 있거나 혹은 다른 방법으로, 첨가제 조성물을 통기 건조시 사이에서 웹을 운반하는 직물에 적용하므로써 첨가제 조성물이 웹에 전달될 수 있다.
다른 구현에서, 첨가제 조성물은 제 2 통기 건조기 62와 릴(reel) 54 사이에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 직물 50에 의해 웹이 지지되는 동안, 특히 직물 44와 직물 56 사이의 오픈된 영역에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 릴 54 이전에 티슈 웹에 전달되도록 직물, 예를 들어, 직물 56에 적용될 수 있다.
도 2에서, 공정은 크레이핑되지 않은 통기 건조된 티슈 웹의 제조에 대하여 도시한다. 그러나, 첨가제 조성물은 다른 티슈 제조공정에서 티슈 웹에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도 4를 참고하여, 습식 혹은 건조 크레이핑된 티슈 웹을 형성하는 일 공정예를 도시한다. 상기 구현에서, 헤드박스 80은 섬유의 수성 서스펜션을 다수의 가이드 롤(guide roll) 84에 의해 지지되고 구동되는 형성 직물 82상으로 방출한다. 진공 박스 86은 형성 직물 82 아래에 배치되고, 웹을 형성하는 것을 돕도록 섬유 퍼니시로부터 물을 제거하도록 채용된다. 형성 직물 82로 부터, 형성된 웹 88은 와이어 또는 펠트(felt)일 수 있는 제2 직물 90으로 전송된다. 직물 90은 연속 경로 둘레를 움직이도록 다수의 가이드 롤 92에 의해 지지된다. 직물 82로부터 직물 90으로 웹 88의 전송을 용이하게 하도록 설계된 픽 업 (pick up) 롤 94가 또한 포함된다.
본 구현에서, 직물 90으로부터 웹 88은 회전식 가열된 건조기 드럼 96, 예를 들어 양키 (Yankee) 건조기의 표면으로 프레스 롤 93의 도움으로 전송된다.
본 개시사항에 따라, 첨가제 조성물은 헤드박스 80 내에 함유되어 있는 섬유의 수성 서스펜션과 합하여져 및/또는 공정 도중에 첨가제 조성물을 국소적으로 적용함으로써 티슈 웹 88내에 포함될 수 있다. 특정한 일 구현에서, 본 개시사항의 첨가제 조성물은 웹이 직물 90상에서 이동하는 동안 티슈 웹 88에 국소적으로 적용될 수 있거나 혹은 티슈 웹 88의 일면상으로 전송되도록 건조기 드럼 96의 표면에 적용될 수 있다. 상기 방식에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹 88을 건조기 드럼 96에 부착시키기 위해 사용된다. 본 구현에서, 웹 88이 건조기 표면의 회전 경로의 일부를 통해 운반될 때, 웹에 열이 가해져서 웹 내에 함유되어 있는 대부분의 습분을 증발시킨다. 이어서, 웹 88은 크레이핑 블레이드 98에 의해 건조기 드럼 96으로부터 제거된다. 웹이 형성될 때 웹 88을 크레이핑하면, 웹 내의 내부 결합이 더욱 감소되고 부드러움이 증가된다. 반면에, 크레이핑 동안에 첨가제 조성물을 웹에 적용하면 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.
도 5를 참고하여, 본 개시사항에 따라 사용될 수 있는 티슈 제조 시스템의 다른 구현예를 설명한다. 도 5에 도시된 티슈 제조 시스템은 웹이 건조기와 접촉하지 전에 웹을 탈수하는 향샹된(advanced) 탈수 장치를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 공정은 구조 직물(structured fabric) 104 및 형성 직물 103 사이에 섬유의 수성 서스펜션을 방출하는 헤드 박스 100을 포함한다. 직물은 솔리드 롤(solid roll) 혹은 흡입 형성 롤(suction forming roll)일 수 있는 형성 롤(forming roll) 102상에 모인다.
섬유의 수성 서스펜션이 구조 직물 104상에 퇴적(deposit)되고 배수된 후에, 티슈 웹 106이 형성된다. 그 후, 티슈 웹은 탈수 시스템, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 Herman의 미국 특허공개 2006/0085998에 개시되어 있는 탈수 시스템에 공급된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 탈수 시스템은 프레스 벨트 118 형태의 주 압력 필드(main pressure field)를 이용한다. 티슈 웹 106은 구조직물 104에 의해 운반되어 진공 박스 105와 접촉하여 위치된다. 도 5에서, 티슈 웹 106은 구조직물 104에 의해 진공 박스 105 아래로 운반된다. 그러나, 다른 구현에서, 티슈 웹은 구조 직물에 의해 진공박스 상부로 운반될 수 있다. 진공 박스는 임의적인 것이지만, 티슈 웹에서 컨시스턴시가 약 15% 내지 약 25%가 되도록 사용될 수 있다.
진공 박스 105 아래를 통과한 후에, 그 후, 티슈 웹 106은 구조 직물 104와 탈수 직물 107 사이에 공급된다. 구조 직물 104와 탈수 직물 107 사이에 위치되어 있는 동안, 티슈 웹 106은 진공 롤 109 둘레에 공급된다. 예를 들어, 진공 롤 109는 약 - 0.2 내지 약 -0.8 바(bar)의 진공 수준으로 작동될 수 있다. 벨트 프레스 118은 티슈 웹 106과 접촉되는 직물의 반대면에서 직물 구조 104에 추가적으로 압력을 가하기 위해 사용될 수 있다. 프레스 벨트 118은 예를 들어, 무한 컨베이어(endless conveyor)를 포함할 수 있다. 프레스 벨트 118은 또한 티슈 웹 106이 진공 롤 109 둘레에서 운반되도록 도울 수 있다. 또한, 필요에 따라, 티슈 웹 106의 탈수를 추가적으로 돕기 위해서, 뜨거운 공기 후드(도시되지 않음)가 프레스 벨트 118과 작동적으로 관련하여 배열되고 진공 롤 109 상부에 위치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 진공 롤 109는 티슈 웹 106을 흡입력 (suction force)에 노출시키는 최소 하나의 진공 지역(zone)을 포함할 수 있다. 진공 지역은 약 200㎜ 내지 약 2500㎜ 혹은 이보다 큰 원주 길이(circumferential length)를 가질 수 있다.
티슈 웹 106이 진공 롤 109 둘레를 통과할 때, 진공 박스 112는 티슈 웹이 구조 직물 104에 인접한 상태를 유지하고 탈수 직물 107로 부터 분리되는 것이 확실시되도록 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일 구현에서, 진공 박스 105 및 112는 진공 롤 109를 통한 공기 흐름 방향과 반대되는 공기 흐름 방향을 갖는다.
티슈 웹 106이 진공 롤 109로 부터 방출될 때, 티슈 웹은 최소 25%의 컨시스턴시를 갖도록 건조될 수 있다. 예를 들어, 진공 롤 109에서 방출되는 티슈 웹의 컨시스턴시는 최소 30%, 최소 35%, 최소 40%, 최소 45% 혹은 심지어 최소 50%일 수 있다. 일 구현에서, 진공 롤 109에서 방출되는 티슈 웹의 컨시스턴시는 최소 55%일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 프레스 벨트 118은 티슈 웹 106의 탈수에 실질적인 영향(impact)을 줄 수 있다. 일반적으로, 프레스 벨트 118은 어떠한 적합한 다공성 벨트 재료로 제조될 수 있다. 일반적으로, 프레스 벨트 118은 최소 약 20KN/m, 예를 들어, 최소 약 50 KN/m, 예를 들어 최소 약 80 KN/m의 벨트 장력(tension)을 유지할 수 있어야 한다. 예를 들어, 프레스 벨트는 핀 이음 벨트(pin seamable belt), 나선형 링크 직물(spiral link fabric), 스테인레스 스틸 금속 벨트 등일 수 있다.
프레스 벨트 118, 탈수 직물 107 및 구조 직물 104 형성에 사용될 수 있는 재료의 특정한 예는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허공개 2006/0085998 A1 "최신식 탈수 시스템(Advanced De-watering System)"에 기술되어 있다. 예를 들어, 탈수 직물 107은 비교적 얇은 구조(construction)를 가질 수 있으며, 예를 들어, 여러 층의 배트 섬유(bat fiber)로 제조된 니들 펀치 프레스 직물(needle punched press fabric)일 수 있다. 또한, 탈수 직물 107은 재습윤 방지층 (anti-rewet layer)에 라미네이트된 제직-베이스 천(woven-based cloth)일 수 있다.
진공 롤 109로 부터, 티슈 웹 106은 임의로 진공 박스 112에 의해 부스트 건 조기(boost dryer) 110으로 향할 수 있다. 도시된 바와 같이, 구조 직물 104에 의해 운반되어, 티슈 웹 106은 부스트 건조기 110 둘레에 공급되고 건조기 롤 119의 가열된 표면과 접촉되도록 된다. 제직 직물(woven fabric) 122는 부스트 건조기 롤 119 둘레의 구조 직물 104 위에 놓여질 수 있다. 제직 직물 122의 상부는 제직 직물 122와 냉각 재킷 120 모두와 접촉되는 금속 직물 121일 수 있다. 냉각 재킷 120은 구조 직물 104, 제직 직물 122, 금속 직물 121 및 티슈 웹 106에 압력을 적용할 수 있다. 구조 직물 104는 티슈 웹의 바디(body)를 흡수하여 웹의 높은 근량 영역이 냉각 재킷 120에 의해 가해지는 얍력으로 부터 보호될 수 있는 형태가 되도록 선택될 수 있다. 그 결과, 상기 프레싱 배열(pressing arrangement)은 웹 벌크에 실절적으로 영향을 주지 않고 그 대신 부스트 건조기 110의 건조율(drying rate)이 증가된다.
직물 104, 122 및 124는 건조기 롤 119의 뜨거운 표면에 대하여 티슈 웹 106이 유지되도록 하기에 충분한 압력을 제공하며, 따라서, 블리스터링(blistering)이 방지된다. 제직 직물 122를 통하여 통과하는 구조 직물 104에서 형성된 스팀은 금속 직물 121에서 응축된다. 금속 직물 121은 높은 열전도성 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 금속 직물 121은 스팀의 온도 보다 충분히 낮은 온도로 유지된다. 그 후, 응축된 물은 제직 직물 122에 포획(capture)되며, 후속적으로 탈수 장치 123을 사용하여 탈수된다.
일단 부스트 건조기 110에서 방출되면, 티슈 웹 106은 턴닝 롤(turning roll) 114 둘레에 공급되고 건조 실린더(drying cylinder) 116 상에 프레스(press)된다. 건조 실린더 116은 예를 들어, 양키 건조기일 수 있다. 가압 롤(pressure roll) 115는 티슈 웹을 건조 실린더 116에 적용하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 가압 롤 115는 슈 프레스(shoe press)를 포함할 수 있다.
일단, 건조 실린더 116에 대하여 프레스(press)되면, 티슈 웹 106은 실린더의 원주의 상당한 부분에 대하여 실린더 표면 상에서 이동한다. 필요에 따라, 티슈 웹은 건조 실린더 116의 표면으로 부터 크레이핑되어 릴(reel)에 취하여 지도록 공급될 수 있다.
본 개시사항에 따라, 첨가제 조성물은 도 5에 도시된 공정내의 하나 이상의 위치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 본 개시사항의 첨가제 조성물은 진공 롤 109와 부스트 건조기 110 사이에서 티슈 웹 106에 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 티슈 웹상에 직접적으로 분무 혹은 프린트될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 구조 직물 104에 적용되고 그 후에 티슈 웹의 표면에 전달될 수 있다.
부가적으로, 첨가제 조성물은 부스트 건조기 110내에서 티슈 웹 106에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹 106의 일면에 전달되도록 부스트 건조기상에 분무되거나 혹은 프린트될 수 있다.
다른 구현에서, 본 개시사항의 첨가제 조성물은 건조 실린더 116에서 티슈 웹 106에 적용될 수 있다. 상기 구현에서, 예를 들어, 첨가제 조성물은 건조 실린더 116의 표면에 적용되거나 혹은 티슈 웹 106에 적용되고 티슈 웹이 건조 실린더에 부착되도록 사용될 수 있다.
본 개시사항에 따라 티슈 웹 제조에 사용될 수 있는 또 다른 구현이 상세히 후술한 바와 같이, 도 6에 도시된다. 도 6에 도시된 공정에서, 웹을 하나 이상의 건조 장치로 운반하기 전에 웹을 탈수하기 위해, 습윤 티슈 웹은 압축 닙(compression nip) 내로 공급된다.
특히, 제지 섬유의 수성 서스펜션은 헤드 박스 132로 부터 형성 컨베이어(forming conveyor), 예를 들어 형성 직물 130에 적용된다. 형성 직물 130상에서, 티슈 웹 134가 형성되고 부분적으로 배수된다. 형성 직물 130으로 부터, 티슈 웹 134가 진공박스의 도움으로 다른 컨베이어 136으로 전송된다. 컨베이어 136은 예를 들어, 티슈 웹에 패턴을 인상(imprint, 印象)하는데 사용될 수 있는 직물을 포함할 수 있다. 인상 컨베이어(imprinting conveyor) 136은 웹 인상 표면(web imprinting surface) 및 편향 도관 부분(deflection conduit portion)을 포함하는 제 1 웹 접촉 표면 138을 포함한다. 습윤 티슈 웹내의 제지섬유 일부는 웹의 치밀화 없이 인상 컨베이어 136의 편향 도관 부분내로 편향되어, 비-단일평편 중간 웹(non-monoplanar intermediate web) 140을 형성한다.
티슈 웹 140은 인상 컨베이어 136상에서 형성 직물 130으로 부터 압축 닙 142로 운반된다. 닙 142는 최소 약 3.0인치의 기계 방향이 길이를 가질 수 있으며 마주보는(대향되는, opposed) 볼록(convex) 및 오목(concave) 압축표면을 포함할 수 있으며, 볼록 압축 표면은 프레스 롤 144에 의해 제공되며, 마주보는 오목 압축 표면은 슈 프레스 어셈블리 146에 의해 제공된다. 또한, 닙 142는 두 프레스 롤 사이에 형성될 수 있다.
티슈 웹 140은 인상 컨베이서 136상에 지지되는 닙 142내로 운반된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 탈수 펠트 층(first de-watering felt layer) 148, 티슈 웹 140, 및 인상 컨베이어 136은 닙 142에서 제 2 탈수 펠트 층 150 및 배킹 부재(backing member) 152의 사이에 위치된다. 예를 들어, 배킹 부재 152는 제직 필라멘트(woven filaments) 직물 형태일 수 있다.
제 1 탈수 펠트 층 148은 닙 142에서 티슈 웹 140의 제 1 면에 인접하여 위치되는 제 1면을 갖는다. 인상 컨베이어 136의 티슈 웹 접촉면 138은 닙 142에서 티슈 웹 140의 제 2 면에 인접하여 위치된다. 제 1 탈수 펠트 층 148은 닙 142에서 티슈 웹 140과 배킹 부재 152의 사이에 위치된다. 도시된 바와 같이, 제 1 탈수 펠 트 층 148의 제 2면 또는 반대쪽 표면(opposite surface)은 배킹 부재 152에 인접하여 위치된다.
티슈 웹 140을 통과하고 제 1 탈수 펠트 층 148의 제 1면에서 수신된 물은 후속적으로 탈수 펠트의 제 2면 및 배킹 부재 152에 존재하는 구멍(openings)을 통해 방출된다. 배킹 부재 152의 구멍은 제 1 탈수 펠트 층 148로 부터 배킹 부재에 의해 수신된 물에 대한 저장소(reservoir)를 제공한다. 물이 펠트층을 떠나서 배킹 부재 152내의 구명에 유입될 때, 추가적인 물이 제 1 탈수 펠트 148에 의해 티슈 웹 140으로 부터 수신될 수 있다. 따라서, 배킹 부재 152의 추가는 부가적인 진공 장치 없이 프레스 닙 142의 웹 탈수 성능을 증가시킬 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 티슈 웹 140은 압축 닙 142에서 인상 컨베이어 136 및 제 1 펠트 층 148 사이에서 프레스되어 제지 섬유의 일부가 인상 컨베이어 136의 편향 도관부분 내로 추가적으로 편향(deflect)되고 티슈 웹의 일부가 치밀(densify)화된다. 상기한 바와 같이, 티슈 웹 140으로 부터 프레스된 물이 상기티슈 웹의 제 1 표면으로 부터 방출된다. 부가적으로, 티슈 웹 140으로 부터 프레스된 물은 또한 웹의 제 2 및 마주보는 면(대향되는,opposite face)으로 부터 방출되어 인상 컨베이어 136내의 구멍을 통해 통과하여 제 2 탈수 펠트 층 150에 의해 수신될 수 있다. 따라서, 티슈 웹 140은 웹의 양면에서 물을 제거하므로써 효과적으로 탈수되며, 이에 따라 상당한 양의 물이 제거된 성형된 웹(molded web)이 형성 된다.
압축 닙 142의 배출구에서, 제1 펠트층 148은 성형된 티슈 웹 140으로 부터 분리될 수 있으며 제 2 펠트층 150은 인상 컨베이어 136으로 부터 분리될 수 있다. 따라서, 닙 142에서 프레싱된 후에, 제 1 펠트층내에 유지되던 물은 티슈 웹으로 부터 분리되고 제 2 펠트층 150내에 유지되던 물은 인상 컨베이어 136으로 부터 분리된다. 상기 분리(isolation)는 티슈 웹이 다시 젖는 것이 방지되도록 돕는다.
성형된 티슈 웹 140은 인상 컨베이어 136상의 압축 닙 142 둘레에서 운반될 수 있다. 성형된 티슈 웹은 가열된 공기를 성형된 웹을 통과하고 그 후, 인상 컨베이어 136을 통과하도록 가하므로써 통건 건조기 154에서 예비-건조될 수 있으며, 이에 따라, 티슈 웹이 추가로 건조될 수 있다. 또한, 통기 건조기(through-air dryer) 154는 생략될 수 있다.
그 후, 인상 컨베이어 136의 웹 인상 표면은 성형된 웹 140에 예를 들어, 롤 156과 건조기 드럼 158사이에 형성된 닙에서 성형된 웹 140에 각인(impress)될 수 있다. 롤 156은 진공 가압 롤(vacuum pressure roll)일 수 있으며, 혹은 그 대신, 솔리드 롤(solid roll) 혹은 블라이드 드릴된 롤(blind drilled roll)일 수 있다.
웹 인상 표면의 성형된 티슈 웹으로의 각인(impressing)은 웹 인상 표면과 관련된 부분의 웹을 더욱 치밀하게 할 수 있다. 그 후, 인상된 웹 140은 건조기 드럼 158상에서 건조되고 독터 블레이드 160에 의해 건조기 드럼으로 부터 크레이핑될 수 있다.
본 개시사항에 의하면, 첨가제 조성물은 도 6에 도시된 공정 전반을 통해 하나 이상의 장소에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 압출 닙 142 후에 그리고 통기 건조기 154 전에 혹은 통기 건조기 154와 가열된 건조 드럼(drying drum) 158 사이에서 티슈 웹 140에 적용될 수 있다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 웹상에 인쇄되거나 혹은 분무되어 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 웹으로 전달되도록 직물 136에 적용될 수 있다.
다른 구현에서, 첨가제 조성물은 건조 드럼 혹은 실린더 158에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 웹이 건조기 드럼의 표면에 대하여 프레싱되기 전에 티슈 웹에 적용될 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 후속적으로 적용되도록 건조기 드럼의 표면에 적용될 수 있다. 건조기 드럼 혹은 실린더에 적용되는 경우에, 첨가제 조성물은 드럼상에 분무되거나 혹은 프린트될 수 있다.
일 구현에서, 통기 건조기 154는 다른 가열된 건조기 드럼으로 대체될 수 있 다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 상기한 바와 같이, 티슈 웹에 중간의 가열된 건조 드럼(intermediate heated drying drum)에서 적용될 수 있다.
다른 구현에서, 프레스 롤 144는 가열된 롤로 대체될 수 있으며, 제 2 탈수 펠트 층 150은 공정에서 제거될 수 있다. 상기 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 적용되도록 가열된 롤 144상에 분무 혹은 인쇄(프린트)될 수 있다.
도 7에 본 개시사항에 따라 사용될 수 있는 제지 공정의 다른 구현이 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 구현에서, 상기 공정은 와이어 형성 섹션 170, 펠트 런(felt run) 172, 슈 프레스 섹션 174, 크레이핑 직물 176 및 건조 장치 혹은 시스템 178을 포함한다.
도 7을 참고하여, 본 개시사항에 따른 티슈 제품 제조방법의 다른 구현을 설명한다. 상기 구현에서, 제지공정은 형성 섹션(forming section) 170, 펠트 섹션(felt section) 172, 프레스 섹션 174 및 예를 들어, 후드와 함께 양키 건조기를 포함할 수 있는 건조 장치 178을 포함하는 크레이핑 섹션 176을 포함한다. 형성 섹션 170은 형성 롤 184를 포함하는 다수의 롤에 의해 지지되는 한 쌍의 형성 직물 180 및 182를 포함할 수 있다. 헤드 박스 186은 섬유의 수성 서스펜션을 형성 롤 186과 대향하는 롤 (opposing roll) 사이에서 닙 188에 공급한다. 섬유의 수성 서스펜션은 티슈 웹 190을 형성하며, 이는 직물상에서 진공의 도움, 예를 들어, 진공 박스 192에 의해 탈수된다.
티슈 웹은 다수의 롤에 의해 지지되는 제지 펠트 194로 진행되며, 상기 펠트는 슈 프레스 196과 접촉된다. 상기 웹은 펠트로 전송될 때에 일반적으로 낮은 컨시스턴시를 갖는다. 펠트로의 전송은 예를 들어, 진공 롤 198 혹은 진공 박스 혹은 슈를 사용한 진공에 의해 보조될 수 있다. 티슈 웹이 슈 프레스 롤에 도달할 때, 슈 프레스 롤 196 및 전송 롤 202 사이에서 닙 200내로 유입됨에 따라, 티슈 웹은 약 10% 내지 약 25%, 예를 들어 약 20% 내지 약 25%의 컨시스턴시를 가질 수 있다. 전송 롤 202는 필요에 따라, 가열된 롤일 수 있다. 슈 프레스 롤 대신에, 롤 196은 통상의 흡입 가압롤 (suction pressure roll)일 수 있다. 슈 프레스가 사용되면, 롤 204는 펠트가 슈 프레스 닙으로 유입되기 전에 펠트에서 물을 제거하기에 효과적인 진공 롤을 포함할 수 있다. 진공 롤 204는 방향 전환 도중에 웹이 펠트와 접촉된 상태의 유지를 확실시하도록 사용될 수 있다.
티슈 웹 190은 가압 슈(pressure shoe) 206의 도움으로 닙 200에서 펠트상에 습윤 프레스된다. 따라서, 웹은 200에서 치밀하게 탈수되어 공정의 상기 단계에서 컨시스턴시가 15% 이상 증가된다. 200에 도시된 형태는 일반적으로 슈 프레스(shoe press)로 칭하여진다. 본 개시사항과 관련하여, 실린더 202는 티슈 웹 190을 고속, 예를 들어 약 1000 fpm 내지 약 6000 fpm으로 전송하도록 작동하는 전송 실리더(transfer cylinder)로서 작동한다. 티슈 웹은 크레이핑 직물로 운반된다.
실린더 202는 본 개시사항의 첨가제 조성물로 처리될 수 있는 부드러운 표면 208을 갖는다. 첨가제 조성물은 분무 혹은 프린팅으로 실린더의 표면에 적용될 수 있다. 티슈 웹 190은 웹이 화살표 210으로 나타낸 기계 방향으로 연속하여 진행함에 따라 비교적 큰 각속도로 회전하는 실린더 202의 전송 표면 208에 부착된다. 실린더상에서, 티슈 웹 190은 일반적으로 섬유의 무작위한 외관 분포를 갖는다.
티슈 웹 190은 닙에 전형적으로 약 10% 내지 약 25%의 컨시스턴시로 유입되며, 크레이핑 직물 176에 전송될 때에 약 25% 내지 약 70%의 컨시스턴시로 탈수 및 건조된다.
크레이핑 직물 176은 프레스 닙 롤 212을 포함하는 다수의 롤상에 지지된다. 직물 크레이프 닙 214는 크레이핑 직물 176과 전송 실린더 202 사이에 형성된다.
크레이핑 직물은 크레이핑 직물 176이 롤 202에 접촉되도록 채택되는 크레이핑 닙의 거리를 규정한다. 닙내에서, 크레이핑 직물은 전송 실린더에 대하여 티슈 웹에 현저한 압력을 적용한다. 배킹 혹은 크레이핑 롤 216에는 크레이핑 닙의 길이를 증가시키고 직물 및 시이트 사이의 직물 크레이핑 각(angle) 및 접촉지점을 증가시키는 부드러운 변형가능한 표면이 제공될 수 있다. 또한, 쇼 프레스 롤은 티슈 웹 190이 직물 176에 전송되고 기계 방향으로 진행되는 고 임팩트 직물 크레이핑 닙 (high impact fabric creping nip) 214에서 웹과의 유효 접촉(effective contace)을 증가시키도록 롤 216으로 사용될 수 있다. 크레이핑 닙에 다른 장치를 사용하므로써, 직물 크레이핑 각(angle) 혹은 크레이핑 닙으로 부터의 이탈 각(takeaway angle)을 조절할 수 있다. 따라서, 닙 파라미터를 조절하므로써 직물 크레이핑 닙 214에서 발생할 수 있는 섬유의 재분배(redistribution), 디라미네이션/디본딩(debonding)의 특성 및 양을 영향을 미칠 수 있다. 일부 구현에서, Z-방향(Z-direction) 섬유간(interfiber) 특성의 재구성에 바람직할 수 있으며; 다른 경우에, 웹의 수평면(plane)만의 물성에 양향을 주는 것이 바람직하다. 크레이핑 닙 파라미터는 기계방향(machine direction) 및/또는 횡 기계방향(cross machine direction)뿐만 아니라 Z-방향에서의 변화 유도를 포함하는 다양한 방향에서 웹에서의 섬유 분배(distribution)에 영향을 미칠 수 있다. 어떠한 경우에, 전송 실린더로 부터 크레이핑 직물로의 전송은 직물이 웹 보다 느리게 이동하도록 하는데 그리고 현저한 속도 변화에 대하여 큰 영향을 미친다. 전형적으로, 티슈 웹은 전송 실린더로 부터 직물로의 전송도중에 10% 내지 약 60% 혹은 그 보다 높은( 최고 약 200% 내지 약 300%) 어떠한 수준으로 크레이프된 직물이다. 일반적으로 크레이핑 닙 214는 약 1/8 인치 내지 약 2인치, 예를 들어, 약 1/2 인치 내지 약 2인치의 직물 크레이핑 닙 거리에 걸쳐서 연장된다. 1인치당 32 횡 방향 스트랜드(cross directional strands)를 갖는 크레이핑 직물에 대하여, 티슈 웹 190은 닙에서 약 4 내지 약 64개의 위사 필라멘트(weft filaments)를 만날 수 있다.
닙 214에서 닙 압력, 즉, 배킹 롤 216과 전송 롤 202 사이의 로딩(loading)은 약 20 내지 약 200 파운드/선형 인치(linear inch), 예를 들어, 약 40 내지 약 70 파운드/선형 인치인 것이 적합할 수 있다.
직물 크레이핑 후에, 티슈 웹은 기계 방향을 따라 계속하여 진행하며, 이때, 전송 닙 220에서 건조기 드럼 혹은 실린더 218, 예를 들어, 양키 실린더상에 습윤 프레스(wet press)된다. 전송 닙 220에서 웹은 컨시스턴시가 약 25% 내지 약 70%이다. 본 개시사항에 의하면, 첨가제 조성물은 웹이 실린더에 부착되도록 티슈 웹 및/또는 실린더 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 실린더 218의 표면상에 분무 혹은 프린트될 수 있으며, 및/또는 티슈 웹의 표면상에 분무 혹은 프린트될 수 있다. 실린더 218의 표면에 적용되는 경우에, 첨가제 조성물은 웹을 상기 표면에 부착되도록 할 뿐만 아니라, 실린더 218의 표면으로 부터 티슈 웹이 크레이핑됨에 따라, 첨가제 조성물이 티슈 웹의 표면으로 전달된다.
상기 웹은 양키 실린더 218상에서 후드 224내의 빠른 제트 속도(jet velocity) 충돌 에어(impingement air)에 의해 건조된다. 실린더가 회전됨에 따라, 티슈 웹 190이 크레이핑 블레이드 226에 의해 실린더로 부터 크레이핑되며 테이크 업 롤(take up roll) 228상에 권취된다. 가열된 드럼 혹은 실린더로 부터 페이퍼의 크레이핑은 크레이핑 블레이드를 사용하여 행할 수 있다.
습식-크레이핑 공정이 사용되는 경우에, 충돌 에어 건조기(impingement air dryer), 통기 건조기 혹은 다수의 캔 건조기(can dryers)가 도 7에 나타낸 바와 같이 양키 건조기 대신에 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 개시사항의 첨가제 조성물은 전송 롤 202 및/또는 건조기 드럼 218에서 도 7에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 선택적으로 혹은 추가적으로, 첨가제 조성물은 전송 롤 202와 건조기 드럼 218 사이의 어떠한 위치에서 티슈 웹에 적용될 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹상에 분무 혹은 프린트될 수 있거나 혹은, 또한, 티슈 웹에 전달되도록 크레이핑 직물 176에 적용될 수 있다.
본 개시사항에 의하여 처리될 수 있는 티슈 웹의 다른 제조공정은 예를 들어, PCT 공개 WO 98/55691, 미국 특허 공개 2005/0217814 및 미국 특허 6,736,935에 개시되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참고로 포함된다.
티슈 웹 형성 도중 첨가제 조성물의 적용뿐만 아니라, 첨가제 조성물은 또한 후-형성 공정(post-forming processes)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 프린트-크레이핑 공정(print-creping process) 도중에 사용될 수 있다. 특히, 일단 티슈 웹에 국소적으로 적용되면, 첨가제 조성물은 예를 들어, 프린트-크레이핑 공정에서 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키기에 가장-적합한 것으로 밝혀졌다.
예를 들어, 일 구현에서, 일단, 티슈 웹이 형성 및 건조되면, 첨가제 조성물은 웹의 최소 일면에 적용될 수 있으며, 그 후에, 웹의 최소 일면은 크레이핑 될 수 있다. 일반적으로, 첨가제 조성물은 웹의 단지 일면(side)에만 적용될 수 있으며, 웹의 단지 일면만이 크레이핑될 수 있거나, 첨가제 조성물은 웹의 양면 모두에 적용될 수 있고 웹의 단지 일면만이 크레이핑될 수 있거나 혹은 첨가제 조성물은 웹의 각각의 면에 적용될 수 있으며, 웹의 각각의 면이 크레이핑 될 수 있다.
도 8을 참고하여, 첨가제 조성물을 티슈 웹에 적용하고 웹의 일 면을 크레이핑하기 위해 사용될 수 있는 시스템의 일 구현이 도시된다. 도 8에 도시된 구현은 인-라인(in-line) 또는 오프-라인(off-line) 공정일 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기한 어떠한 구현에 예시된 방법 혹은 이와 유사한 방법에 따라 제조된 티슈 웹 280은 제1 첨가제 조성물 적용 스테이션 전체적으로 282를 통해 통과된다. 스테이션 282는 평탄한 고무 프레스 롤 284 및 패턴형성된 로토그라비어 롤 286에 의해 형성된 닙(nip)을 포함한다. 로토그라비어 롤 286은 제1 첨가제 조성물 290을 함유하는 저장기(reservoir) 288와 연동(연계, communication)된다. 로토그라비어 롤 286은 첨가제 조성물 290을 예비선택된 패턴으로 웹 280의 일 면에 적용한다.
이어서, 웹 280은 롤 294를 통과한 다음에 가열된 롤 292과 접촉된다. 가열된 롤 292는 예를 들어 최고 약 200℃, 특히 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가 열될 수 있다. 일반적으로, 웹은 웹을 건조시키고 어떠한 물을 증발시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있다.
가열된 롤 292 이외에, 웹을 건조시키기 위해 어떠한 적합한 가열 장치가 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 다른 구현에서, 웹은 웹을 건조시키기 위해 적외선 히터(heater)와 연동되도록 위치될 수 있다. 가열된 롤 또는 적외선 히터를 사용하는 것 외에, 다른 가열 장치는 예를 들어 어떠한 적합한 대류식(convective) 오븐 또는 마이크로웨이브 오븐을 포함할 수 있다.
가열된 롤 292로 부터, 웹 280은 당김 롤(pull rolls) 296에 의해 제2 첨가제 조성물 적용 스테이션 전체적으로 298로 진행할 수 있다. 스테이션 298은 제2 첨가제 조성물 306을 함유하는 저장기 304와 연동하는 로토그라비어 롤 302와 접촉하는 전송 롤 300을 포함한다. 스테이션 282와 유사하게, 제2 첨가제 조성물 306은 웹 280의 반대편 면(opposite side)에 예비선택된 패턴으로 적용된다. 일단 제2 첨가제 조성물이 적용되면, 웹 280은 프레스 롤 310에 의해 크레이핑 롤 308에 부착된다. 웹 280은 크레이핑 드럼 308의 표면 상에서 일정 거리로 운반된 후, 크레이핑 블레이드 312의 작용으로 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드 312는 티슈 웹의 제2 면 상에서 제어된 패턴 크레이핑 조작을 수행한다.
일 구현에서, 일단 크레이핑되면, 티슈 웹 280은 건조 스테이션 314를 통해 당겨진다. 건조 스테이션 314는 어떠한 형태의 가열 유니트(unit), 예를 들어 적외선 열, 마이크로웨이브 에너지, 고온 공기 등에 의해 에너지를 공급받는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션 314는 웹을 건조시키거나 및/또는 첨가제 조성물을 경화시키기 위해 일부 용도에서 필요할 수 있다. 그러나, 다른 용도에서 선택된 첨가제 조성물에 따라, 건조 스테이션 314는 필요하지 않을 수 있다.
건조 스테이션 314 내에서 티슈 웹이 가열되는 양은 첨가제 조성물에 사용되는 특정 열가소성 수지, 웹에 적용되는 조성물의 양, 및 사용되는 웹의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 용도에서, 티슈 웹은 약 100℃ 내지 약 200℃ 온도의 기체 스트림, 예를 들어 공기를 사용하여 가열될 수 있다.
도 8에 예시된 구현에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 각각의 면에 적용된다 하더라도, 웹의 단지 일 면만에 대하여 크레이핑 조작이 행하여진다. 그러나, 다른 구현에서 웹의 두 면이 모두 크레이핑될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 가열된 롤 292는 도 8에 도시된 크레이핑 드럼, 예를 들어, 308로 대체될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 티슈 웹을 크레이핑하면 티슈 웹 내에 함유되어 있는 섬유-대-섬유 결합을 파괴함으로써 웹의 부드러움을 증가시킨다. 반면에, 첨가제 조성물을 페이퍼 웹의 외부(outside)에 적용하면 웹의 크레이핑을 도울 뿐만 아니라 또한 웹에 건조 강도, 습윤 강도, 신장성(stretchability) 및 내인열성(tear resistance)을 추가한다. 나아가, 첨가제 조성물은 티슈 웹으로부터 보풀의 방출을 감소시킨다.
일반적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 티슈 웹에 적용되는 제1 첨가제 조성물 및 제2 첨가제 조성물은 같은 성분을 함유할 수 있거나 혹은 다른 성분을 함유할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 첨가제 조성물은 동일한 성분을 다른 양으로 포함할 수 있다.
첨가제 조성물은 상기한 바와 같이, 베이스 웹에 예비선택된 패턴으로 적용된다. 예를 들어, 일 구현에서, 첨가제 조성물은 패턴들이 상호연결되어 표면 상에 그물-유사 디자인을 형성하도록 망상 (reticular) 패턴으로 웹에 적용될 수 있다.
그러나, 다른 구현에서, 첨가제 조성물은 웹에 일련의 불연속(discrete) 형상을 나타내는 패턴으로 적용된다. 첨가제 조성물을 불연속 형상, 예를 들어 도트 (dot)로 적용하면 웹의 표면적의 실질적인 부분을 덮지 않으면서 웹에 충분한 강도를 제공한다.
본 개시사항에 따라, 첨가제 조성물은 웹의 표면적의 약 15% 내지 약 75%를 덮도록 페이퍼 웹의 각각의 면에 적용된다. 보다 특히, 대부분의 용도에서, 첨가제 조성물은 웹의 각각의 면의 표면적의 약 20% 내지 약 60%를 덮을 것이다. 웹의 각 각의 면에 적용되는 첨가제 조성물의 총량은 웹의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 2 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.
상기 양에서, 첨가제 조성물은 적용된 후에, 다양한 요소(factors)에 따라 웹의 총 두께의 최고 약 30%의 양으로 티슈 웹에 침투(투과)할 수 있다. 그러나, 대부분의 첨가제 조성물은 웹에 적용된 후 주로 웹의 표면 상에 체류하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 일부 구현에서, 첨가제 조성물은 웹의 두께의 5% 미만, 예를 들어 3% 미만, 예를 들어 1% 미만으로 웹에 침투한다.
도 9에 본 개시사항에 따라 첨가제 조성물을 페이퍼 웹에 적용하기 위해 사용할 수 있는 패턴의 일 한 구현이 도시된다. 예시된 바와 같이, 도 9에 도시된 패턴은 일련의 불연속 도트 320를 나타낸다. 예를 들어, 일 구현에서, 도트는 기계 방향 또는 횡-기계 방향으로 1 인치당 약 25 내지 약 35개의 도트가 존재하도록 이격될 수 있다. 도트는 직경이 예를 들어 약 0.01 인치 내지 약 0.03 인치일 수 있다. 일 특정한 구현에서, 도트는 직경이 약 0.02 인치일 수 있고, 기계 방향 또는 횡-기계 방향으로 1 인치당 약 28개의 도트가 연장되는 패턴으로 존재할 수 있다. 일 구현에서, 도트는 페이퍼 웹의 일 면의 표면적의 약 20% 내지 약 30%를 덮을 수 있고, 보다 특히 웹의 표면적의 약 25%를 덮을 수 있다.
도트 이외에, 다양한 다른 불연속(discrete) 형상이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 패턴이 각각 3개의 늘어난(elongated) 육각형으로 이루어지는 불연속적인 형상으로 구성되는 패턴이 예시된다. 일 구현에서, 육각형은 길이가 약 0.02 인치이고 폭이 약 0.006 인치일 수 있다. 1 인치당 약 35 내지 40개의 육각형이 기계 방향 및 횡-기계 방향으로 이격될 수 있다. 도 11에 도시된 육각형을 사용할 때, 패턴은 웹의 각 면의 표면적의 약 40% 내지 약 60%를 덮을 수 있고, 보다 특히 웹의 표면적의 약 50%를 덮을 수 있다.
도 10을 참고하여 첨가제 조성물을 페이퍼 웹에 적용하기 위한 패턴의 다른 구현이 도시된다. 상기 구현에서, 패턴은 망상 격자이다. 보다 구체적으로, 망상 패턴은 다이아몬드 형상이다. 사용될 때, 망상 패턴은 일련의 불연속 형태로 구성되는 패턴에 비해 웹에 더 큰 강도를 제공할 수 있다.
본 개시사항에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹에 적용하기 위해 사용되는 공정은 달라질 수 있다. 예를 들어, 특정 용도에 따라 첨가제 조성물을 베이스 시트 상으로 인쇄하기 위해 다양한 인쇄 방법이 사용될 수 있다. 이러한 인쇄 방법은 각각의 면에 대하여 2개의 별개의 그라비어를 사용하는 직접 그라비어 인쇄(direct gravure printing), 복식 인쇄(duplex printing)를 이용하는 오프셋 (offset) 그라비어 인쇄 (두 면이 동시에 인쇄됨) 또는 스테이션-대-스테이션 인쇄(station-to-station)(1회 통과로 각각의 면의 연속 인쇄)를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 오프셋 및 직접 그라비어 인쇄의 조합이 사용될 수 있다. 또 다른 구현에서, 첨가제 조성물을 적용하기 위해 복식 또는 스테이션-대-스테이션 인쇄를 이용하는 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing)가 또한 이용될 수 있다.
본 개시사항의 방법에 따라, 수많은 다른 티슈 제품이 형성될 수 있다. 예를 들어, 티슈 제품은 단일겹 와이퍼 제품일 수 있다. 제품은 예를 들어 훼이셜 티슈, 화장실용 티슈, 페이퍼 타월, 냅킨, 산업용 와이퍼 등일 수 있다. 상기한 바와 같이, 근량은 약 10 gsm 내지 약 110 gsm의 어떠한 범위일 수 있다.
상기 방법에 따라 제조된 티슈 제품은 비교적 우수한 벌크 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹은 벌크가 약 8 cc/g 초과, 예를 들어 약 10 cc/g 초과, 예를 들어 약 11 cc/g 초과일 수 있다.
일 구현에서, 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹은 다겹(multiple-ply) 제품 내로 포함될 수 있다. 예를 들어, 일 구현에서, 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹은 목적하는 특성을 갖는 와이핑 제품을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 티슈 웹에 부착될 수 있다. 본 개시사항의 티슈 웹에 라미네이팅되는 다른 웹은 예를 들어, 습식-크레이핑된 웹(wet-creped web), 캘린더링된 웹(calendered web), 엠보싱된 웹(embossed web), 통기 건조된 웹(through-air dried web), 크레이핑된 통기 건조된 웹(creped through-air dried web), 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹(undreped through-air dried web), 에어레이드(airlaid web), 수얽힘 웹(hydroentangled web), 코폼 웹(coform web) 등일 수 있다.
일 구현에서, 본 개시사항에 따라 제조된 티슈 웹을 다수겹 제품 내로 포함시킬 때, 첨가제 조성물을 티슈 웹의 단지 일 면에만 적용한 후, 웹의 처리된 면을 크레이핑하는 것이 바람직할 수 있다. 그 후, 웹의 크레이핑된 면을 이용하여 다수겹 제품의 외부 표면을 형성한다. 반면에, 웹의 처리되지 않고 크레이핑되지 않은 면은 어떠한 적합한 수단에 의해 하나 이상의 겹(ply)에 부착된다.
예를 들어, 도 12을 참고하여, 본 개시사항에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹에 일 면에만 적용하는 일 공정 구현이 도시된다. 도 12에 예시된 공정은 도 8에 도시된 공정과 유사하다. 이와 관련하여, 동일한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타내도록 사용한다.
도시된 바와 같이, 웹 280은 첨가제 조성물 적용 스테이션 전체적으로 298로 진행된다. 스테이션 298은 첨가제 조성물 306을 함유하는 저장기 304와 연동하는 로토그라비어 롤 302와 접촉하는 전송 롤 300을 포함한다. 스테이션 298에서, 첨가제 조성물 306은 웹 280의 일면에 예비선택된 패턴으로 적용된다.
일단 첨가제 조성물이 적용되면, 웹 280은 프레스 롤 310에 의해 크레이핑 롤 308에 부착된다. 웹 280은 크레이핑 드럼 308의 표면 상에서 일정 거리로 운반된 후, 크레이핑 블레이드 312의 작용에 의해 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드 312는 웹의 처리된 면상에서 제어된 패턴 크레이핑 조작을 수행한다.
크레이핑 드럼 308로부터, 티슈 웹 280은 첨가제 조성물 306을 건조시키고 및/또는 경화하는 건조 스테이션(drying station) 314 를 통해 공급된다. 그 후, 웹 280은 다겹 제품을 형성하는데 사용하기 위해 롤 316으로 권취된다.
일 구현에서, 티슈 웹 280의 일 면만을 첨가제 조성물로 처리할 때, 첨가제 조성물을 웹의 일면의 표면적의 약 40%를 초과하는 표면적을 덮는 패턴에 따라 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 패턴은 웹의 일면의 표면적의 약 40% 내지 약 60%를 덮을 수 있다. 예를 들어, 일 특정 구현에서, 첨가제 조성물은 도 11에 도시된 패턴에 따라 적용될 수 있다.
본 개시사항의 특정한 일 구현에서, 제1 페이퍼 웹 및 제2 페이퍼 웹으로부터 2겹 제품이 형성되고, 여기서 두 페이퍼 웹은 일반적으로 도 12에 도시된 방법에 따라 제조된다. 예를 들어, 본 개시사항에 따라 제조된 제1 페이퍼 웹은 웹의 크레이핑된 면이 결과 제품의 외부 표면을 형성하도록 하는 방식으로, 본 개시사항에 따라 제조된 제2 페이퍼 웹에 부착될 수 있다. 크레이핑된 표면은 일반적으로 보다 부드럽고 더 평탄하여, 전반적으로 개선된 특징을 갖는 2겹 제품을 형성한다.
제1 페이퍼 웹이 제2 페이퍼 웹에 라미네이트되는 방식은 특정 용도 및 목적하는 특징에 따라 달라질 수 있다. 일부 용도에서, 본 개시사항의 알파-올레핀 인터폴리머는 겹-결합제(ply-bonding agent)로서 역할을 할 수 있다. 다른 용도에서, 웹을 함께 연결하기 위해 바인더 재료, 예를 들어 접착제 또는 바인더 섬유가 하나 또는 두 웹에 적용된다. 접착제는 예를 들어 라텍스 접착제, 전분계 접착제, 아세테이트, 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 접착제, 폴리비닐 알콜 접착제 등일 수 있다. 그러나, 웹을 연결하기 위해 다른 바인더 재료, 예를 들어 열가소성 필름 및 섬유가 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 바인더 재료는 웹을 함께 견고하게부착시키기 위해 웹의 표면상에 균일하게 바를(spread) 수 있거나, 선택된 위치에 적용될 수 있다.
이 기술분야의 기술자는 본 개시사항, 특히 청구의 범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시사항에 대한 상기한 사항 및 다른 변형 및 변경 사항을 실시할 수 있다. 또한, 더욱이, 다양한 구현예들은 전체적으로 혹은 부분적으로 교환될 수 있음을 이해하여야 한다. 나아가, 이 기술분야의 기술자는 상기한 기재사항은 단지 예시적인 것이며, 이로써 첨부된 청구의 범위를 더욱 상세히 설명되는 개시사항으로 한정하려는 의도는 없음을 이해할 것이다.

Claims (25)

  1. 섬유의 수성 서스펜션으로 부터 티슈 웹을 형성하는 단계(forming);
    상기 티슈 웹을 건조시키는 최소 하나의 통기 건조기(through-air dryer)를 통하여 상기 티슈 웹을 운반하는 단계; 및
    공정도중에 첨가제 조성물을 상기 티슈 웹의 최소 일면에 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 첨가제 조성물은 비섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복시산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 첨가제 조성물이 적용된 후에, 티슈 제품은 벌크(bulk)가 3 cc/g을 초과하는 티슈 제품 제조방법.
  2. 섬유의 수성 서스펜션으로부터 티슈 웹을 형성하는 단계;
    젖어있는 상기 상기 티슈 웹은 진공 장치를 통과하며, 이때 상기 티슈 웹은 투과성 구조 직물(permeable structured fabric) 및 투과성 탈수 직물(permeable de-watering fabric) 사이로 운반되며, 상기 탈수직물은 상기 진공 장치에 인접하여 위치하는 단계;
    상기 티슈 웹을 탈수하기 위해 상기 티슈 웹이 진공 장치를 통과하는 동안 상기 투과성 구조 직물에 대하여 힘을 적용하는 단계;
    상기 웹을 상기 티슈 웹을 건조하기 위한 최소 하나의 건조 장치 상으로 운반하는 단계; 및
    공정도중에 첨가제 조성물을 상기 티슈 웹의 최소 일면에 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 첨가제 조성물은 비섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복시산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 첨가제 조성물이 적용된 후에, 티슈 제품은 벌크(bulk)가 3 cc/g을 초과하는 티슈 제품 제조방법.
  3. 섬유의 수성 서스펜션으로 부터 티슈 웹을 형성하는 단계;
    상기 티슈 웹을 탈수하기 위해 상기 웹을 탈수 장치를 통해 운반하는 단계;
    상기 티슈 웹을 건조하기 위해 상기 티슈 웹을 최소 하나의 건조 장치 상으로 운반하는 단계; 및
    공정도중에 첨가제 조성물을 상기 티슈 웹의 최소 일면에 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 첨가제 조성물은 비섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복시산 공중합체, 혹은 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 첨가제 조성물이 적용된 후에, 티슈 제품은 벌크(bulk)가 3 cc/g을 초과하는 티슈 제품 제조방법.
  4. 섬유의 수성 서스펜션으로 부터 티슈 웹을 형성하는 단계;
    상기 티슈 웹을 움직이는 전송 표면(moving transfer surface) 및 크레이핑 직물 사이에 형성된 닙내로 운반하며, 상기 티슈 웹은 컨시스턴시가 30 내지 60%이며, 상기 크레이핑 직물은 티슈 웹이 전송 표면으로 부터 크레이핑 직물로 크레이핑되도록 크레이핑 직물이 전송 직물 보다 느린 속도로 이동하는 단계;
    상기 웹을 건조하기 위해 상기 티슈 웹을 건조 장치를 통해 운반하는 단계; 및
    공정도중에 첨가제 조성물을 상기 티슈 웹의 최소 일면에 적용하는 단계를 포함하며,
    상기 첨가제 조성물은 비섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복시산 공중합체, 혹은 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 첨가제 조성물이 적용된 후에, 티슈 제품은 벌크(bulk)가 3 cc/g을 초과하는 티슈 제품 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 티슈 웹은 직렬로 배열된 제 1 통기 건조기(through-air dryer) 및 제 2 통기 건조기를 통해 운반되며, 상기 제 1 및 제 2 통기 건조기는 상기 티슈 웹을 건조시키는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 올레핀 중합체를 포함하며, 상기 올레핀 중합체는 에틸렌과 C4-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 디엔, 비닐 아세테이트 및 화학식 H2C=CHR (식중, R은 C1-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 알킬기 혹은 C6-C20 아릴그룹임.)으로 나타내어지는 화합물로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 공단량체의 알파-올레핀 인터폴리머를 포함하며, 또는 상기 알파-올레핀 공중합체는 프로필렌과 에틸렌, C4 내지 C20 선형, 분지형 혹은 고리형 디엔 및 화학식 H2C=CHR (식중, R은 C1-C20 선형, 분지형 혹은 고리형 알킬기 혹은 C6-C20 아릴그룹임.)으로 나타내어지는 화합물로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 공단량체의 공중합체를 포함하며, 상기 첨가제 조성물은 분산제를 추가로 포함하며, 상기 분산제는 카르복시산, 카르복시산 염, 카르복시산 에스테르, 카르복시산 에스테르의 염 혹은 에틸렌-카르복시산 공중합체를 포함하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 올레핀 중합체와 상기 에틸렌-카르복시산 공중합체의 혼합물을 포함하며, 상기 올레핀 중합체는 에틸렌과 알켄의 인터폴리머를 포함하며, 상기 첨가제 조성물은 카르복시산을 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 제 1 통기 건조기 및 제 2 통기 건조기 사이에서 상기 티슈 웹에 적용되는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 제 2 통기 건조기 이후에 상기 티슈 웹에 적용되는 방법.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 건조 장치는 양키 건조기를 포함하는 방법.
  11. 제 2항에 있어서, 상기 투과성 탈수 직물은 펠트(felt)를 포함하는 방법.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 티슈 웹이 상기 진공 장치를 통과한 다음에 상기 티슈 웹에 적용되는 방법.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 티슈 웹은 제 1 건조 장치 및 제 2 건조 장치상에 운반되고, 상기 첨가제 조성물은 제 1 건조 장치 및 제 2 건조 장치 사이에 적용되는 방법.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 티슈 웹은 제 1 건조 장치 및 제 2 건조 장치상에 운반되고, 상기 제 1 건조 장치는 회전 건조 실린더를 포함하며, 상기 제 2 건조 장치는 회전 건조 실린더를 포함하며, 상기 첨가제 조성물은 상기 티슈 웹상으로 전달되도록 최소 하나의 건조 장치에 적용되는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제 2건조 장치는 양키 건조기를 포함하여, 상기 티슈 웹은 상기 양키 건조기로 부터 크레이핑되는 방법.
  16. 제 3항에 있어서, 상기 웹은 제 1 건조 장치로 운반되고 그 다음에 제 2 건조 장치로 운반되며, 상기 제 1 건조 장치는 통기 건조기를 포함하며, 상기 제 2 건조 장치는 가열된 건조 실린더를 포함하며, 상기 티슈 웹은 상기 가열된 건조 실린더로 부터 클레이핑되는 방법.
  17. 제 3항에 있어서, 상기 탈수 장치는 인상 컨베이어의 제 1면에 인접하여 위치되는 제 1 탈수 펠트를 포함하며, 상기 탈수 장치는 인상 컨베이어의 제 2의 반대면의 대하여 위치하는 제 2 탈수 펠트를 추가로 포함하며, 압축 닙(compression nip)은 제 1 탈수 펠트와 상기 인상 컨베이어의 제 1면 사이에 형성되며, 상기 티슈 웹은 상기 압축 닙에 공급되는 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 제 1 건조 장치 및 제 2 건조장치 사이에 적용되는 방법.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 티슈 웹으로 전달되도록 상기 제 1 건조 장치, 제 2 건조 장치 혹은 두 건조 장치 모두에 적용되는 방법.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 탈수 장치 및 상기 제 1 건조장치 사이에 적용되는 방법.
  21. 제 3항에 있어서, 상기 탈수 장치는 움직이는 전송 표면(moving transfer surface) 및 크레이핑 직물 사이에 형성된 닙(nip)을 포함하며, 상기 크레이핑 직 물은 상기 전송 표면보다 느린 속도로 이동하며, 이때, 상기 티슈 웹은 탈수될 뿐만 아니라, 상기 전송 표면으로 부터 상기 크레이핑 직물로 크레이핑되는 방법.
  22. 제 4항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 전송 표면에 적용되며, 상기 전송 표면은 가열되는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 전송 표면은 회전 실린더 표면을 포함하는 방법.
  24. 제 4항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 상기 티슈 웹에 적용되며, 상기 티슈 웹은 상기 건조기로 운반되기 전에 상기 크레이핑 직물상에 운반되는 방법.
  25. 제 4항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 가열된 실린더 표면에 적용되며, 상기 첨가제 조성물은 웹이 상기 실린더의 표면으로 부터 크레이핑됨에 따라 상기 티슈 웹에 전달되는 방법.
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