KR101553500B1

KR101553500B1 - 대형조류를 포함하는 티슈

Info

Publication number: KR101553500B1
Application number: KR1020147032548A
Authority: KR
Inventors: 토마스 제라드 섀넌; 보 시; 캔디스 다이언 크라웃크레이머; 마이클 윌리엄 베이쓰
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2015-09-15
Also published as: CA2873436A1; CA2873436C; US8574400B1; MX2014013438A; EP2855769B1; BR112014028544A2; BR112014028544B1; WO2013175331A1; US20140034255A1; US20130312923A1; KR20150014933A; US8771468B2; AU2013264868A1; EP2855769A1; EP2855769A4; AU2013264868B2; CO7141442A2

Abstract

본 개시내용은 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 웹 및 이것이 혼입된 제품을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은, 웹의 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 이상의 대형조류 섬유를 포함하는 연성 및 내구성 티슈 웹을 제공한다. 본 개시내용의 티슈 웹에서, 대형조류 섬유는 바람직하게는 고-평균 섬유 길이 목질 섬유를 대체하고, 이는 강성에 부정적이지 않으면서 웹의 강도 및 내구성을 증가시킨다.

Description

대형조류를 포함하는 티슈 {TISSUE COMPRISING MACROALGAE}

티슈 제품, 예컨대 페이셜 티슈, 페이퍼 타월, 배쓰 티슈, 냅킨, 및 기타 유사 제품은 여러 중요한 특성을 포함하도록 디자인된다. 예를 들어, 제품은 우수한 벌크, 부드러운 촉감을 가져야 하고, 우수한 강도 및 내구성을 가져야 한다. 그러나, 불행히도, 제품의 하나의 특성을 향상시키는 단계를 수행하면, 제품의 다른 특성이 종종 불리한 영향을 받는다.

최적의 제품 특성을 달성하기 위해, 티슈 제품을 전형적으로, 적어도 부분적으로, 목질 섬유 및 흔히는 활엽수재 및 침엽수재의 블렌드를 함유하는 펄프로부터 형성하여 요망되는 특성을 달성한다. 전형적으로, 흔히 티슈 제품의 경우에서와 같이, 표면 연성을 최적화하고자 시도하는 경우, 제지업자는 부분적으로 섬유 길이, 종횡비 및 섬유 세포 벽의 두께에 기초하여 섬유 공급물(fiber furnish)을 선택한다. 불행히도, 연성의 필요성은 내구성의 필요성에 의해 균형조절된다. 티슈 제품의 내구성은 인장 강도, 파열 강도 및 인열 강도에 의해 정의될 수 있다. 전형적으로 인열 강도 및 파열 강도는 인장 강도와 양의 상관관계를 갖지만, 인장 강도, 및 그에 따라 내구성, 및 연성은 반대 관계를 갖는다. 따라서, 제지업자는 연성에 대한 필요성과 내구성에 대한 필요성을 균형조절할 필요에 대해 계속적으로 도전받는다. 불행히도, 티슈 페이퍼 내구성은 평균 섬유 길이가 감소함에 따라 일반적으로 감소한다. 따라서, 단순히 펄프 평균 섬유 길이를 감소시키는 것은 제품 연성과 제품 내구성 사이의 바람직하지 않은 균형을 초래할 수 있다.

내구성 이외에, 긴 섬유는 또한 전체 티슈 제품 연성에서 중요한 역할을 한다. 티슈 제품의 표면 연성이 중요한 속성이지만, 티슈 시트의 전체 연성에 있어 두번째 요소는 강성이다. 강성은 응력 - 변형률 인장 곡선의 인장 기울기로부터 측정될 수 있다. 일반적으로, 인장 기울기의 감소는 강성을 감소시키고, 이는 전형적으로 보다 우수한 전체적 연성을 제공한다. 그러나, 주어진 인장 강도 및 기울기에서, 짧은 섬유는 긴 섬유보다 더 큰 강성을 나타낸다. 이론에 의해 제한되길 바라지는 않지만, 이러한 거동은 짧은 섬유의 경우 긴 섬유의 경우에 비해 주어진 인장 강도의 제품을 생성하는 데 요구되는 수소 결합의 수가 더 많은 것에 기인하는 것으로 여겨진다. 따라서, 북부 침엽수재 크라프트(Northern softwood kraft; "NSWK") 섬유에 의해 제공되는 것들과 같은, 쉽게 접힐 수 있는, 낮은 조도(coarseness)의 긴 섬유는 전형적으로, 이들 섬유가 유칼립투스 활엽수재 크라프트(Eucalyptus hardwood kraft; "EHWK") 섬유와 같은 활엽수재 크라프트 섬유와 조합되어 사용되는 경우에 티슈 제품에서 내구성과 연성의 최선의 조합을 제공한다. NSWK 섬유는 EHWK 섬유보다 더 높은 조도를 갖지만, 이들의 긴 길이와 조합된 루멘 직경에 대한 이들의 작은 세포 벽 두께는 이들을 티슈에서 내구성 및 연성을 최적화하기 위한 이상적인 후보물로 만든다.

불행히도, NSWK의 공급은 경제적으로, 또한 환경적으로 상당한 압박 하에 있다. 이와 같이, NSWK의 가격이 상당히 증가되어 있어, 티슈 제품에서 연성 및 강도를 최적화하기 위한 대안을 찾을 필요성을 부여한다. 침엽수재 섬유의 또 다른 유형은, 기저귀, 여성 위생용 흡수 제품 및 실금자용 제품 등의 플러프 펄프 함유 흡수 제품에서 폭넓게 사용되는 남부 침엽수재 크라프트(Southern softwood kraft; "SSWK")이다. 불행히도, SSWK 섬유는 NSWK와 동일한 공급 및 환경적 압박 하에 있지는 않지만, 이는 일반적으로 연성 티슈 제품 제조에 적합하지 않다. SSWK 섬유는 긴 섬유 길이를 갖지만, 이는 지나치게 넓은 세포 벽 폭 및 지나치게 좁은 루멘 직경을 갖고, 따라서 NSWK에 비해 뻣뻣하고 거친 촉감의 제품을 초래한다.

일반적으로 평균 섬유 특성에 대해 불량한 것으로 여겨지는 섬유 블렌드로부터 바람직한 섬유 길이와 조도의 조합을 갖는 펄프를 얻을 수 있는 티슈 제지업자는, 상당한 비용 절약 및/또는 제품 개선을 달성할 수 있다. 예를 들어, 제지업자는, 보다 높은 강도에 수반되는 통상적인 연성 열화를 초래하지 않으면서 우수한 강도를 갖는 티슈 페이퍼를 제조하기를 원할 수 있다. 다르게는, 제지업자는, 표면 섬유의 보다 큰 결합에 수반되는 통상적인 연성 감소를 겪지 않으면서 유리 섬유의 방출을 감소시키는 보다 높은 종이 표면 결합도를 원할 수 있다. 이와 같이, 현재, 연성과 같은 다른 중요한 특성에 부정적 영향을 주지 않으면서 내구성을 향상시키는 섬유로부터 형성된 티슈 제품에 대한 필요성이 존재한다.

침엽수재 크라프트 펄프 섬유 이외에는, 연성에 부정적 영향을 주지 않으면서 강도를 제공하는 만족스런 섬유를 추구할 때 제지업자에게 존재하는 옵션이 거의 없다. 따라서, 만족스런 강도를 유지하면서 연성을 제공할 수 있는 대안적 제지용 섬유에 대한 필요성이 존재한다.

요약

본 발명에 이르러, 대형조류(macroalgae) 섬유가, 비교적 짧은 평균 섬유 길이 및 높은 종횡비를 가짐에도 불구하고, 티슈 웹, 특히 다층 웹의 비-피부 접촉 층에 혼입되어, 유의한 강성 증가 없이 향상된 강도를 갖는 웹을 제공할 수 있음이 발견되었다. 놀랍게도, 이들 특성은 대형조류 섬유가 고-평균 섬유 길이 목질 섬유, 예컨대 침엽수재 섬유, 또한 보다 구체적으로는 NSWK를 대체하는 경우에 특히 두드러진다.

따라서, 특정 실시양태에서, 본 개시내용은, 약 1 내지 약 20 중량%의 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 웹을 제공한다.

다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 종래의 제지용 섬유를 주성분으로 하는 제1 섬유 층, 및 대형조류 섬유를 포함하는 제2 섬유 층을 포함하는 다층 티슈 웹을 제공한다. 바람직하게는, 제1 층은 대형조류 섬유를 실질적으로 갖지 않고, 티슈 웹은 약 1 내지 약 20 중량%의 대형조류 섬유를 포함한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 제1 섬유 층은 활엽수재 크라프트 섬유를 포함하고, 제2 섬유 층은 대형조류 및 침엽수재 크라프트 섬유를 포함한다.

또한 다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 약 1 내지 약 20 중량%의 대형조류 섬유를 포함하며, 약 15 gsm 초과의 기본 중량, 약 30 이상의 기하학적 평균 인장 지수 및 약 10 kg 미만의 기하학적 평균 기울기를 갖는 티슈 웹을 제공한다.

다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 대형조류 섬유를 포함하며, 약 30 마이크로미터 미만의 평균 유동 기공 크기를 갖는 다수의 기공을 가지며, 여기서 다수의 기공의 5 퍼센트 이하가 50 마이크로미터 초과의 기공 크기를 갖는, 약 0.3 이상의 기계 방향으로의 습윤 대 건조 인장 강도 비율을 갖는 티슈 제품을 제공한다.

또한 다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 미립자 초흡수제를 포함하는 흡수 코어 및 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 제품을 포함하며, 여기서 티슈 제품은 약 30 마이크로미터 미만의 평균 유동 기공 크기를 갖는 다수의 기공, 약 0.3 이상의 기계 방향으로의 습윤 대 건조 인장 강도 비율을 갖는 것인 흡수 용품을 제공한다.

또한 다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 약 1 내지 약 30 중량%의 미세조류(microalgae)를 포함하는 건조 랩 펄프를 분산시켜 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 종래의 제지용 펄프를 분산시켜 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 제1 및 제2 섬유 슬러리를 형성 직물 상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계, 습윤 웹을 약 20 내지 약 30 퍼센트의 컨시스턴시(consistency)로 탈수시키는 단계, 및 습윤 웹을 약 90 퍼센트 초과의 컨시스턴시로 건조시켜 대형조류 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 대형조류 티슈 웹의 형성 방법을 제공한다.

정의

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "대형조류 섬유"는, 예를 들어, 젤리디움 엘레간스(Gelidium elegance), 젤리디움 코르네움(Gelidium corneum), 젤리디움 아만시이(Gelidium amansii), 젤리디움 로부스툼(Gelidium robustum), 젤리디움 킬렌세(Gelidium chilense), 그라셀라리아 베루코사(Gracelaria verrucosa), 유케우마 코토니이(Eucheuma Cottonii), 유케우마 스피노숨(Eucheuma Spinosum), 또는 벨루둘(Beludul) 등의 홍조류, 또는 예를 들어, 프테로클라디아 카필라세아(Pterocladia capillacea), 프테로클라디아 루시아(Pterocladia lucia), 라미나리아 자포니카(Laminaria japonica), 레소니아 니그레센스(Lessonia nigrescens) 등의 갈조류로부터 유래된 임의의 셀룰로스 섬유 물질을 지칭한다. 대형조류 섬유는 일반적으로 약 80 이상의 종횡비 (평균 섬유 길이를 평균 섬유 폭으로 나누어 측정됨)를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "홍조류 섬유"는 로도피타(Rhodophyta)로부터 유래된 임의의 셀룰로스 섬유 물질을 지칭한다. 특히 바람직한 홍조류 섬유는 젤리디움 아만시이, 젤리디움 코르네움, 젤리디움 아스페룸(Gelidium asperum), 젤리디움 킬렌세 및 젤리디움 로부스툼으로부터 유래된 셀룰로스 섬유 물질을 포함한다. 홍조류 섬유는 일반적으로 약 80 이상의 종횡비 (평균 섬유 길이를 평균 섬유 폭으로 나누어 측정됨)를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 모듈러스" ("GMM")는 건조 상태에서 측정된 탄성률을 지칭하고, 이는 킬로그램 힘 단위로 나타내어진다. 기하학적 평균 모듈러스는 웹의 기계 방향 (MD) 및 폭 방향 (CD) 탄성률의 곱의 제곱근 (최대 기울기)으로서 계산된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 인장" ("GMT")은 웹의 MD 인장 강도 및 CD 인장 강도의 곱의 제곱근을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기계 방향 내구성"은 일반적으로 웹에서의 결함에 의해 개시되는 균열 전파에 대해 저항하는 웹의 능력을 지칭하며, 이는 하기 화학식에 따라 MD 인장 지수 (MD 인장 강도를 완전 건조 기본 중량(bone dry basis weight)으로 나누어 계산됨) 및 MD 신장률로부터 계산된다:

기계 방향 내구성 = 0.6 (MD 인장 지수^0.74 + MD 신장률^0.58)

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "강성 지수"는 주어진 인장 강도에서의 웹의 강성을 지칭하며, 이는 하기 화학식에 따라 기하학적 평균 모듈러스 및 기하학적 평균 인장 강도로부터 계산된다:

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평균 섬유 길이"는 핀란드 카자아니 소재의 카자아니 오이 일렉트로닉스(Kajaani Oy Electronics)로부터 입수가능한 카자아니(Kajaani) 섬유 분석기 모델 번호 FS-100을 사용하여 측정된 섬유의 길이 가중 평균 길이를 지칭한다. 시험 절차에 따라, 펄프 샘플을 침지액(macerating liquid)으로 처리하여 섬유 다발 또는 결속 섬유(shives)가 존재하지 않도록 보장한다. 각각의 펄프 샘플을 고온수 중에 해체시키고, 대략 0.001 퍼센트 용액으로 희석한다. 개개의 시험 샘플을, 표준 카자아니 섬유 분석 시험 절차를 이용하여 시험하는 경우 희석 용액으로부터 대략 50 내지 100 ml 부분으로 드로잉(drawing)한다. 가중 평균 섬유 길이는 하기 등식으로 나타내어질 수 있다:

상기 식에서, k = 최대 섬유 길이

x_i = 섬유 길이

n_i = 길이 x_i를 갖는 섬유의 수

n = 측정된 섬유의 총수.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기본 중량"은 일반적으로 티슈의 단위 면적 당 완전 건조 중량을 지칭한다. 본원에서 기본 중량은 TAPPI 시험 방법 T-220을 이용하여 측정된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 일반적으로 각종 종이 제품, 예컨대 페이셜 티슈, 배쓰 티슈, 페이퍼 타월, 냅킨 등을 지칭한다. 통상적으로, 본 발명의 티슈 제품의 기본 중량은 약 80 그램/평방미터 (gsm) 미만, 일부 실시양태에서는 약 60 gsm 미만, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 60 gsm이다.

티슈 제품은 그의 벌크에 의해 다른 종이 제품과 또한 구별된다. 본 발명의 티슈 및 타월 제품의 벌크는 마이크로미터 단위로 나타내어지는 캘리퍼를 그램/평방미터 단위로 나타내어지는 기본 중량으로 나눈 몫으로서 계산된다. 얻어진 벌크는 입방센티미터/그램으로서 나타내어진다. 특정 실시양태에서, 티슈 제품은 약 5 ㎤/g 초과, 또한 훨씬 더 바람직하게는 약 7 ㎤/g 초과, 예컨대 약 7 내지 약 15 ㎤/g의 벌크를 가질 수 있다. 본 개시내용에 따라 제조된 티슈 웹은 동일한 웹이 혼입된 티슈 제품보다 더 높은 벌크를 가질 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹은 약 7 ㎤/g 초과, 예컨대 약 10 ㎤/g 초과, 예컨대 약 12 내지 약 24 ㎤/g의 벌크를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은, 한 겹(ply) 내의 다수의 섬유, 화학적 처리 등의 조직층(stratum)을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "적층 티슈 웹," "다층 티슈 웹," "다층 웹," 및 "다층 종이 시트"는, 일반적으로, 바람직하게는 상이한 섬유 유형으로 구성된 수성 제지 공급물의 2개 이상의 층으로부터 제조된 종이의 시트를 지칭한다. 층은 바람직하게는, 하나 이상의 무단 유공 스크린(endless foraminous screen) 상의, 희석 섬유 슬러리의 별도의 스트림의 퇴적으로부터 형성된다. 개개의 층이 초기에 별도의 유공 스크린 상에 형성되는 경우, 층들은 이어서 조합되어 (습윤 동안) 적층 복합 웹을 형성한다.

용어 "겹"은 분리된 제품 요소를 지칭한다. 개개의 겹은 서로 병렬로 배열될 수 있다. 상기 용어는, 여러 겹의 페이셜 티슈, 배쓰 티슈, 페이퍼 타월, 와이프, 또는 냅킨에서와 같이 다수의 웹-유사 성분을 지칭할 수 있다.

상세한 설명

일반적으로, 본 개시내용은 종래의 제지용 섬유 및 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 웹, 및 그로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 티슈 웹에서 종래의 제지용 섬유의 일부를 대형조류 섬유로 대체함으로써, 연성 희생 없이 더욱 강하고 더욱 내구성인 웹이 제조될 수 있음이 발견되었다.

대형조류 섬유가 연성의 강한 티슈 웹을 형성하는 데 사용될 수 있다는, 또한 보다 구체적으로는 대형조류 섬유가 긴 평균 길이의 섬유의 대체물로서 사용될 수 있다는 발견은, 비교적 짧은 길이의 대형조류 섬유 및 이들의 높은 종횡비를 고려하면 특히 놀라운 것이다. 표 1은 3종의 상이한 섬유 - 활엽수재, 침엽수재 및 대형조류의 섬유 특성을 비교한 것이다.

대형조류 펄프 섬유의 경우, 길이 및 폭 둘 다 종에 따라 다르지만, 길이 대 폭의 비율 (통상적으로 "종횡비"로서 언급됨)은 일반적으로 약 120 내지 약 250의 범위이다. 일반적으로 대형조류 섬유에 대한 평균 섬유 길이는 약 0.3 내지 약 1.0 mm의 범위이며, 섬유 폭은 약 3 내지 약 7 ㎛의 범위이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 대형조류 섬유는 EHWK 및 NSWK 섬유 둘 다에 비해 일반적으로 더 짧지만, 현저히 더 큰 종횡비를 갖는다.

본 발명에 이르러, 대형조류 섬유는 높은 종횡비 및 짧은 섬유 길이를 갖는 경향에도 불구하고, 이들은 티슈 웹에서의 종래의 제지용 섬유에 대한 만족스런 대체물이 될 수 있음이 발견되었다. 특히, 놀랍게도, 대형조류 섬유가 강성에 부정적 영향을 주지 않으면서 인장 강도를 사실상 증가시키면서 종래의 제지용 섬유에 대한 대체물로서 사용될 수 있음이 발견되었다. 사실상, 특정 경우에, 인장 증가는 단지 약간의 기하학적 평균 모듈러스 증가를 동반하여, 웹이 보다 낮은 강성 지수를 갖게 할 수 있다. 인장 및 강성에 대한 효과는, 대형조류가 침엽수재 크라프트 섬유와 같은 보다 긴 섬유를 대체하는 경우, 또한 대형조류가 다층 웹의 중심 층에 배치되는 경우에 특히 두드러진다. 예를 들어, 표 2 및 3은 종래의 습윤 압착을 이용하여 제조된 3종의 상이한 다층 웹을 비교한 것이다.

대형조류 섬유는 바람직하게는 로도피타 부류로부터의 조류로부터 유래된다. 더욱 바람직하게는 대형조류 섬유는 세포 벽으로부터 하이드로콜로이드, 또한 더욱 바람직하게는 아가(agar)를 제거하기 위한 처리에 적용된다. 예를 들어, 대형조류 섬유는 세포 벽 성분으로서의 헤테로폴리사카라이드를 고온수로 추출한 후, 동결, 용융 및 건조시킴으로써 처리될 수 있다. 더욱 바람직하게는 대형조류 섬유는 미국 특허 번호 7,622,019 (그의 내용은 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 포함됨)에 개시된 것들과 같은 당업계에 공지된 펄프화 방법을 이용하여 제조된다. 구체적 추출 방법에 관계없이, 특정 실시양태에서는, 대형조류 섬유를, 생성된 섬유가 섬유의 약 5 중량 퍼센트 미만, 더욱 바람직하게는 섬유의 약 3 중량 퍼센트 미만, 또한 훨씬 더 바람직하게는 섬유의 약 2 중량 퍼센트 미만의 아가 함량을 갖도록 처리하는 것이 바람직하다.

특정 실시양태에서, 펄프화된 대형조류 섬유는 표백에 적용될 수 있다. 예를 들어, 펄프화된 대형조류 섬유는 제1 단계에서 이산화염소를 사용하고 제2 단계에서 과산화수소를 사용하는 2 단계 표백 처리에 적용될 수 있다. 제1 단계에서는, 물질의 건조 중량 기준으로 5 퍼센트의 활성 이산화염소를 사용하여 pH 3.5 및 80℃에서 약 60분 동안 섬유를 표백할 수 있다. 제2 단계에서는, 물질의 건조 중량 기준으로 5 퍼센트의 활성 과산화수소를 사용하여 pH 12 및 80℃에서 약 60분 동안 표백할 수 있다.

대형조류 섬유는 바람직하게는 약 300 ㎛ 초과, 예컨대 약 300 내지 약 1000 ㎛, 또한 더욱 바람직하게는 약 300 내지 약 700 ㎛의 평균 섬유 길이를 갖는다. 대형조류 섬유는 바람직하게는 약 3 ㎛ 초과, 예컨대 약 3 내지 약 10 ㎛, 또한 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 7 ㎛의 폭을 갖는다. 따라서, 대형조류 섬유는 약 80 초과, 예컨대 약 100 내지 약 400, 또한 더욱 바람직하게는 약 150 내지 약 350의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.

대형조류 펄프 섬유는 건조 또는 습윤 랩 펄프로서 사용될 수 있다. 대형조류가 건조 랩 (약 50 퍼센트 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 15 퍼센트의 수분 함량을 갖는 펄프)으로서 사용되는 실시양태에서는, 이를 종래의 제지용 섬유와 공동처리하는 것이 바람직하고, 또한 더욱 바람직하게는 펄프화된 대형조류 섬유를 종래의 제지용 섬유와 처리하기 전에 건조시키지 않는다.

특히 바람직한 실시양태에서, 대형조류 섬유는, 약 150 그램/평방미터 (gsm) 이상의 기본 중량 및 약 30 퍼센트 미만, 또한 더욱 바람직하게는 약 20 퍼센트 미만, 예컨대 약 1 내지 약 10 퍼센트의 수분 함량을 갖는 섬유상 웹의 건조 랩 펄프로서 제공된다. 대형조류 펄프는 바람직하게는, 펄프가 약 30 중량 퍼센트 미만의 대형조류 섬유를 포함하도록 대형조류 펄프 섬유 및 종래의 제지용 섬유의 블렌드로서 제공된다. 건조 랩 펄프는, 건조된 바 없는 대형조류 섬유를 종래의 제지용 섬유와 블렌딩하고, 블렌딩된 섬유로부터 습윤 섬유 웹을 형성하고, 이어서 섬유 웹을 건조시켜 건조 펄프 시트를 형성함으로써 제조될 수 있다. 생성된 펄프 시트는 놀랍게도, 건조된 대형조류 섬유로부터 형성된 펄프 시트 및 종래의 제지용 섬유 단독으로부터 형성된 펄프 시트 둘 다에 비해 향상된 강도 및 내구성을 갖는다. 또한, 본원에 기재된 바와 같이 제조된 펄프는 전통적인 가공 장비, 예컨대 하이드로펄퍼를 사용하여 용이하게 분산가능하다.

종 또는 특정 평균 섬유 길이와 관계없이, 본 개시내용의 티슈 웹은, 웹의 총 중량을 기준으로 약 1 퍼센트 이상, 또한 더욱 바람직하게는 약 2 퍼센트 이상, 또한 훨씬 더 바람직하게는 약 3 내지 약 20 퍼센트의 대형조류를 포함한다. 대형조류를 포함하는 티슈 웹은 블렌딩된 또는 적층된 웹일 수 있다. 웹이 다층 웹인 경우, 이들은, 하나의 층은 대형조류 섬유를 실질적으로 갖지 않으면서 또 다른 층은 종래의 제지 및 대형조류 섬유를 포함하도록 적층될 수 있다. 층이 대형조류 섬유를 실질적으로 갖지 않는다고 언급되는 경우에는, 그 안에 무시할만한 양의 섬유가 존재할 수 있지만, 이러한 소량은 흔히 인접 층에 적용된 대형조류 섬유로부터 유래되는 것이며, 이는 전형적으로 웹의 연성 또는 다른 물리적 특성에 실질적으로 영향을 주지 않음을 이해하여야 한다.

종래의 제지용 섬유는 각종 펄프화 공정, 예컨대 크라프트 펄프, 술파이트 펄프, 열기계 펄프 등에 의해 형성된 목질 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 또한, 목질 섬유는 임의의 고-평균 섬유 길이 목질 펄프, 저-평균 섬유 길이 목질 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 고-평균 길이 목질 펄프 섬유의 일례는 북부 침엽수재, 남부 침엽수재, 레드 우드, 레드 시더, 헴록, 소나무 (예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무 (예를 들어, 검은 가문비나무), 이들의 조합 등과 같은 (이에 제한되지는 않음) 침엽수재 섬유를 포함한다. 적합한 저-평균 길이 목질 펄프 섬유의 일례는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등과 같은 (이에 제한되지는 않음) 활엽수재 섬유를 포함한다. 특정 경우에, 웹의 연성을 증가시키기 위해 유칼립투스 섬유가 특히 요망될 수 있다. 유칼립투스 섬유는 또한 휘도를 향상시키고, 불투명성을 증가시키고, 웹의 위킹(wicking)능을 증가시키도록 그의 기공 구조를 변화시킬 수 있다. 또한, 요망되는 경우, 예를 들어, 신문인쇄용지, 재생 판지, 및 사무실 폐지 등의 공급원으로부터의 섬유 펄프와 같은, 재순환된 물질로부터 얻어진 2차 섬유가 사용될 수 있다.

특히 바람직한 실시양태에서, 대형조류 섬유는 고-평균 섬유 길이 목질 섬유, 예컨대 침엽수재 섬유, 또한 보다 구체적으로는 북부 침엽수재 크라프트 섬유에 대한 대체물로서 티슈 웹에 사용된다. 하나의 특정 실시양태에서, 대형조류 섬유는 활엽수재 섬유를 포함하는 2개의 외층 및 침엽수재를 포함하는 내층을 갖는 다층 웹으로 혼입되고, 여기서 대형조류는 침엽수재 섬유의 일부를 대신하여 내층으로 혼입된다. 이러한 실시양태에서, 대형조류 섬유는, 중간 층이 층의 약 2 중량 퍼센트 초과, 예컨대 약 2 내지 약 40 퍼센트, 또한 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 30 퍼센트의 대형조류 섬유를 포함하도록 중간 층에 첨가될 수 있다.

웹 내에서 대형조류의 양, 뿐만 아니라 임의의 주어진 층에서의 양을 변화시키는 것에 추가로, 대형조류 섬유의 혼입을 위한 특정 층(들)을 특정하게 선택함으로써 웹의 물리적 특성을 변화시킬 수 있다. 본 발명에 이르러, 대형조류를 포함하는 층이 사용시 사용자의 피부와 접촉하지 않도록 다층 웹에 대형조류 섬유를 선택적으로 혼입함으로써 인장의 최대 증가가 달성됨이 발견되었다. 또한, 요망되는 경우, 대형 조류를 포함하는 층이 사용시 사용자의 피부와 접촉하는 층이 되도록 다층 웹에 대형조류 섬유를 선택적으로 혼입함으로써 웹의 표면 특성, 예컨대 표면 평활도 (마찰 계수로서 측정됨) 및 웹 기공 크기를 변화시킬 수 있다.

특히 바람직한 실시양태에서, 본 개시내용은, 제1 및 제2 섬유 층을 포함하고, 여기서 제1 섬유 층은 활엽수재 크라프트 섬유를 포함하고, 제2 섬유 층은 침엽수재 크라프트 섬유 및 대형조류 섬유를 포함하고, 대형조류 섬유의 양은 제2 층의 약 2 내지 약 40 중량 퍼센트인, 상응하는 강성 증가 없이 향상된 인장 강도를 갖는 티슈 웹을 제공한다. 바람직하게는 제2 섬유 층으로 선택적으로 혼입된 대형조류를 갖는 다층 웹은 약 15 gsm 이상의 기본 중량 및 약 300 g/3" 초과, 예컨대 약 300 내지 약 1500 g/3"의 기하학적 평균 인장 강도를 갖는다. 인장 강도는 바람직하게는, 웹이 지나치게 강성이 되지 않으면서 달성되고, 이에 따라 웹은 바람직하게는 약 12 미만, 또한 더욱 바람직하게는 약 10 미만, 예컨대 약 8 내지 약 10의 강성 지수를 갖는다.

웹 특성, 예컨대 인장, 강성 및 내구성을, 다층 웹의 특정 층에 대형조류를 선택적으로 혼입함으로써 변화시킬 수 있지만, 대형조류를 사용하는 것의 이점은 또한 대형조류 및 목질 섬유를 블렌딩하여 블렌딩된 티슈 웹을 형성함으로써 달성될 수 있다. 특히, 대형조류를 목질 섬유와 블렌딩하여, 목질 섬유 단독으로 제조된 웹에 비해, 평균 기공 크기를 감소시키면서 웹의 강도를 증가시킬 수 있다. 이러한 블렌딩된 티슈 웹은 바람직하게는 약 30 마이크로미터 미만, 예컨대 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 평균 유동 기공 크기 및 약 300 g/3" 초과, 또한 더욱 바람직하게는 약 5000 g/3" 초과, 예컨대 약 500 내지 약 1500 g/3"의 기하학적 평균 인장 강도를 갖는다.

다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 흡수 코어의 랩핑을 위한 랩핑 재료로서 유용할 수 있는 대형조류를 포함하는 티슈 웹을 제공한다. 대형조류 및 종래의 제지용 섬유의 블렌드로부터 제조된 티슈-랩핑된 흡수 코어는 개인 위생용 흡수 제품, 예컨대 기저귀, 배변훈련용 팬츠, 실금자용 가먼트, 생리대, 붕대 등에서 유용할 수 있다. 흡수성 재료의 체류를 돕기 위해, 코어 랩이 약 30 마이크로미터 미만의 평균 유동 기공 크기를 갖는 다수의 기공을 갖고, 여기서 다수의 기공의 5 퍼센트 이하가 50 마이크로미터 초과의 기공 크기를 갖는 것이 바람직하다. 코어 랩은 미립자 초흡수제를 포함하는 흡수 코어를 감싸는 데 사용된다. 코어 랩의 구성 특성으로 인해, 코어 랩은 바람직하게는 미립자 초흡수제의 약 10 mg 미만, 더욱 바람직하게는 6 mg 미만, 또한 훨씬 더 바람직하게는 약 4 mg 미만의 쉐이크 아웃(Shake Out)을 갖는다.

코어 랩은 약 0.3 초과, 예컨대 약 0.3 내지 약 0.5의 습윤 대 건조 강도 비율을 갖는 것이 또한 바람직하다. 페이퍼 티슈 랩 사용시 통상적 문제점은, 이것이 습윤 상태에서 불충분한 강도를 갖는다는 것이다. 전형적으로 페이퍼 티슈 랩은 하기에 요약되는 시험 방법에 의해 측정시 약 0.3 미만의 기계 방향 (MD) 또는 폭 방향 (CD)으로의 습윤 대 건조 강도 비율을 갖는다. 반면, 본 개시내용의 코어 랩은 일반적으로 약 0.3 초과, 예컨대 약 0.3 내지 약 0.5의 건조 강도 비율을 갖는다.

티슈 웹은 또한 단일 겹 또는 여러 겹일 수 있는 티슈 제품으로 혼입될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 겹은 층들 중 하나로 선택적으로 혼입된 대형조류 섬유를 갖는 다층 티슈 웹에 의해 형성될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 티슈 제품은, 대형조류 섬유가 사용시 사용자의 피부와 접촉하지 않도록 구성된다. 예를 들어, 티슈 제품은, 각각의 웹이 대형조류를 실질적으로 갖지 않는 제1 섬유 층 및 대형조류를 포함하는 제2 섬유 층을 포함하는, 2개의 다층 통풍 건조(through-air dried) 웹을 포함할 수 있다. 웹은, 티슈 제품의 외부 표면이 각각의 웹의 제1 섬유 층으로부터 형성되어, 사용시 사용자의 피부와 접촉하게 되는 표면이 대형조류 섬유를 실질적으로 갖지 않도록 함께 겹을 이룬다.

다른 실시양태에서, 본 개시내용은, 널리 공지된 기술을 이용하여 함께 겹을 이룬 상부 다층 티슈 웹 및 하부 다층 티슈 웹을 포함하는 2겹 티슈 제품을 제공한다. 다층 웹은 적어도 제1 및 제2 층을 포함하고, 여기서 대형조류 섬유는, 웹이 함께 겹을 이룰 때 대형조류를 함유하는 층이 사용시 사용자의 피부와 접촉하지 않도록, 층들 중 단지 하나에 선택적으로 혼입된다. 예를 들어, 2겹 티슈 제품은 제1 및 제2 티슈 웹을 포함할 수 있고, 여기서 티슈 웹은 각각 제1 및 제2 층을 포함한다. 각각의 티슈 웹의 제1 층은 목질 섬유를 포함하고 대형조류 섬유를 실질적으로 갖지 않으며, 각각의 티슈 웹의 제2 층은 대형조류 섬유를 포함한다. 티슈 웹이 함께 겹을 이루어 티슈 제품을 형성하는 경우, 각각의 웹의 제2 층은, 대형조류 섬유가 사용시 사용자의 피부와 접촉하지 않도록 마주보는 관계로 배열된다.

요망되는 경우, 다양한 화학적 조성물이 다층 티슈 웹의 하나 이상의 층에 적용되어 연성을 더욱 향상시키고/거나 린트 또는 슬로프(slough)의 생성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 습윤 강도 작용제를 사용하여, 습윤시 티슈 제품의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "습윤 강도 작용제"는, 펄프 섬유에 첨가시, 습윤 기하학적 인장 강도 대 건조 기하학적 인장 강도 비율이 약 0.1 초과인 생성 웹 또는 시트를 제공할 수 있는 임의의 물질이다. 전형적으로 이들 물질은 "영구" 습윤 강도 작용제 또는 "일시" 습윤 강도 작용제라고 불린다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 일시 및 영구 습윤 강도 작용제는 또한 때때로, 건조시 티슈 제품의 강도를 향상시키는 건조 강도 작용제로서 기능할 수 있다.

습윤 강도 작용제는 웹의 요망되는 특성에 따라 다양한 양으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 첨가되는 습윤 강도 작용제의 총량이 섬유 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 60 파운드/톤 (lbs/T), 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 30 lbs/T, 또한 일부 실시양태에서는 약 7 내지 약 13 lbs/T일 수 있다. 습윤 강도 작용제는 다층 티슈 웹의 임의의 층으로 혼입될 수 있다.

웹을 연화시키기 위해 화학적 분리제를 적용할 수도 있다. 구체적으로, 화학적 분리제는 웹의 하나 이상의 층 내의 수소 결합의 양을 감소시켜 보다 연성인 제품을 제공할 수 있다. 생성된 티슈 제품의 요망되는 특성에 따라, 분리제를 다양한 양으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 분리제를 섬유 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 30 lbs/T, 일부 실시양태에서는 약 3 내지 약 20 lbs/T, 또한 일부 실시양태에서는 약 6 내지 약 15 lbs/T의 양으로 적용할 수 있다. 분리제는 다층 티슈 웹의 임의의 층으로 혼입될 수 있다.

수소 결합을 붕괴시킴으로써 웹의 부드러운 감촉을 향상시킬 수 있는 임의의 물질이 일반적으로 본 발명에서 분리제로서 사용될 수 있다. 특히, 상기에 언급된 바와 같이, 전형적으로 분리제는 펄프 상에 존재하는 음이온 기와 정전 결합을 형성하는 양이온 전하를 가질 것이 요망된다. 적합한 양이온성 분리제의 일부 예는, 4급 암모늄 화합물, 이미다졸리늄 화합물, 비스-이미다졸리늄 화합물, 디-4급 암모늄 화합물, 폴리-4급 암모늄 화합물, 에스테르-관능성 4급 암모늄 화합물 (예를 들어, 4급화된 지방산 트리알칸올아민 에스테르 염), 인지질 유도체, 폴리디메틸실록산 및 관련 양이온성 및 비이온성 실리콘 화합물, 지방산 및 카르복실산 유도체, 모노 및 폴리사카라이드 유도체, 폴리히드록시 탄화수소 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 일부 적합한 분리제가 미국 특허 번호 5,716,498, 5,730,839, 6,211,139, 5,543,067, 및 WO/0021918에 기재되어 있고, 이들 모두 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 포함된다.

또한 다른 적합한 분리제가 미국 특허 번호 5,529,665 및 5,558,873에 개시되어 있고, 이들 둘 다 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 포함된다. 특히, 미국 특허 번호 5,529,665에는 연화제로서의 다양한 양이온성 실리콘 조성물의 사용이 개시되어 있다.

본 개시내용의 티슈 웹은 일반적으로 당업계에 공지된 다양한 제지 공정 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는 티슈 웹을 통풍 건조에 의해 형성하고, 크레이핑 또는 언크레이핑한다. 예를 들어, 본 개시내용의 제지 공정에서는 접착 크레이핑, 습윤 크레이핑, 이중 크레이핑, 엠보싱, 습윤-압착, 공기 압착, 통풍 건조, 크레이핑 통풍 건조, 언크레이핑 통풍 건조, 뿐만 아니라 종이 웹 형성에서의 다른 단계를 이용할 수 있다. 이러한 기술의 일부 예가 미국 특허 번호 5,048,589, 5,399,412, 5,129,988 및 5,494,554에 개시되어 있고, 이들 모두 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 포함된다. 여러 겹의 티슈 제품을 형성하는 경우에는, 별도의 겹들을 요망되는 바에 따라 동일한 공정으로부터 또는 상이한 공정으로부터 제조할 수 있다.

예를 들어, 하나의 실시양태에서, 티슈 웹은 당업계에 공지된 방법을 이용하여 형성된 크레이핑 통풍 건조 웹일 수 있다. 이러한 웹을 형성하기 위해, 적합하게는 롤에 의해 지지되고 구동되는 무단 이동 형성 직물은 헤드박스로부터 공급되는 적층 제지 스톡을 수용한다. 진공 박스는 형성 직물 아래에 배치되고, 이는 섬유 공급물로부터 물을 제거하여 웹 형성을 돕도록 적합화된다. 형성 직물로부터, 형성된 웹을 와이어 또는 펠트일 수 있는 제2 직물로 전달한다. 직물은 다수의 안내 롤에 의해 연속 경로 주위의 이동에 대해 지지된다. 웹의 전달을 위해, 웹의 직물간 전달을 용이하게 하도록 디자인된 픽업 롤이 포함될 수 있다.

바람직하게는 형성된 웹을 회전가능한 가열 건조기 드럼, 예컨대 양키(Yankee) 건조기의 표면으로 전달하여 건조시킨다. 웹을 관통건조(throughdrying) 직물로부터 직접 양키로 전달하거나, 또는 바람직하게는 이후에 웹을 양키 건조기로 전달하는 데 사용되는 임프레션 직물로 전달할 수 있다. 본 개시내용에 따라, 웹이 직물 상에서 이동하는 동안 본 개시내용의 크레이핑 조성물을 티슈 웹에 국소 적용할 수 있거나, 또는 티슈 웹의 한쪽면 상으로의 전달을 위해 건조기 드럼의 표면에 적용할 수 있다. 이러한 방식으로, 크레이핑 조성물을 사용하여 티슈 웹을 건조기 드럼에 부착시킨다. 이러한 실시양태에서는, 웹이 건조기 표면의 회전 경로의 일부를 통해 이동함에 따라, 열이 웹에 제공되어 웹 내에 함유된 수분의 대부분이 증발된다. 이어서, 웹을 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 제거한다. 크레이핑 웹은, 이것이 형성될 때, 추가로 웹 내의 내부 결합을 감소시키고 연성을 증가시킨다. 한편, 크레이핑 동안 크레이핑 조성물을 웹에 적용함으로써 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.

또 다른 실시양태에서는, 형성된 웹을 양키 건조기일 수 있는 회전가능한 가열 건조기 드럼의 표면으로 전달한다. 하나의 실시양태에서, 프레스 롤은, 흡인 압력 롤을 포함할 수 있다. 웹을 건조기 드럼의 표면에 부착시키기 위해, 크레이핑 접착제를 분무 장치에 의해 건조기 드럼의 표면에 적용할 수 있다. 분무 장치는 본 개시내용에 따라 제조된 크레이핑 조성물을 방출시킬 수 있거나, 또는 종래의 크레이핑 접착제를 방출시킬 수 있다. 웹을 건조기 드럼의 표면에 부착시키고, 이어서 크레이핑 블레이드를 사용하여 드럼으로부터 크레이핑한다. 요망되는 경우, 건조기 드럼을 후드와 결합시킬 수 있다. 후드를 사용하여 웹에 대해 또는 웹을 통해 공기를 강제 이동시킬 수 있다.

다른 실시양태에서, 웹이 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 웹을 제2 건조기 드럼에 부착시킬 수 있다. 제2 건조기 드럼은, 예를 들어, 후드로 둘러싸인 가열 드럼을 포함할 수 있다. 드럼은 약 25 내지 약 200℃, 예컨대 약 100 내지 약 150℃로 가열될 수 있다.

웹을 제2 건조기 드럼에 부착시키기 위해, 제2 분무 장치가 건조기 드럼의 표면 상에 접착제를 방출시킬 수 있다. 본 개시내용에 따라, 예를 들어, 제2 분무 장치는 상기에 기재된 바와 같이 크레이핑 조성물을 방출시킬 수 있다. 크레이핑 조성물은 티슈 웹을 건조기 드럼에 부착시키는 것을 도울 뿐만 아니라, 웹이 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 크레이핑됨에 따라 웹의 표면으로 전달된다.

웹이 제2 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 이를 임의로 냉각 릴 드럼 주위에 공급하여 냉각시킨 후 릴 상에 권취할 수 있다.

예를 들어, 섬유상 웹이 형성되고 건조되면, 하나의 측면에서, 크레이핑 조성물을 웹의 적어도 한쪽면에 적용할 수 있고, 이어서 웹의 적어도 한쪽면을 크레이핑할 수 있다. 일반적으로, 크레이핑 조성물을 웹의 단지 한쪽면에 적용하고 웹의 단지 한쪽면을 크레이핑할 수 있거나, 크레이핑 조성물을 웹의 양쪽면에 적용하고 웹의 단지 한쪽면을 크레이핑할 수 있거나, 또는 크레이핑 조성물을 웹의 각각의 면에 적용하고 웹의 각각의 면을 크레이핑할 수 있다.

티슈 웹이 크레이핑되면, 이를 건조 스테이션을 통해 인출할 수 있다. 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예컨대 적외선 열, 마이크로파 에너지, 열기 등에 의해 에너지공급되는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 웹을 건조시키고/거나 크레이핑 조성물을 경화시키기 위해 일부 용도에서 필수적일 수 있다. 그러나, 선택된 크레이핑 조성물에 따라, 다른 용도에서는 건조 스테이션이 필요하지 않을 수 있다.

다른 실시양태에서, 베이스 웹은, 예를 들어, 미국 특허 번호 5,656,132 및 6,017,417 (이들 둘 다 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 것들과 같은 언크레이핑 통풍 건조에 의해 형성된다. 언크레이핑 통풍 건조 공정은 목질 섬유의 수성 현탁액의 공급물을 다수의 형성 직물, 예컨대 외부 형성 직물 및 내부 형성 직물 상에 주입하거나 퇴적시킴으로써 습윤 티슈 웹을 형성하는 제지 헤드박스를 갖는 트윈 와이어 형성장치를 포함할 수 있다. 형성 방법은 제지 산업에 공지된 임의의 종래의 형성 방법일 수 있다. 이러한 형성 방법은, 포드리니어(Fourdrinier), 루프 형성장치, 예컨대 흡인 브레스트 롤 형성장치, 및 갭 형성장치, 예컨대 트윈 와이어 형성장치 및 크레센트 형성장치를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.

습윤 티슈 웹은, 내부 형성 직물이 형성 롤 주위로 회전함에 따라 내부 형성 직물 상에 형성된다. 내부 형성 직물은, 습윤 티슈 웹이 섬유의 건조 중량을 기준으로 하여 약 10 퍼센트의 컨시스턴시로 부분 탈수됨에 따라, 공정의 하류에서 새로 형성된 습윤 티슈 웹을 지지하거나 이동시키도록 제공된다. 습윤 티슈 웹의 추가의 탈수는, 내부 형성 직물이 습윤 티슈 웹을 지지하는 동안, 공지된 제지 기술, 예컨대 진공 흡인 박스에 의해 수행될 수 있다. 습윤 티슈 웹은, 약 20 퍼센트 이상, 보다 구체적으로는 약 20 내지 약 40 퍼센트, 또한 보다 구체적으로는 약 20 내지 약 30 퍼센트의 컨시스턴시로 추가로 탈수될 수 있다.

형성 직물은 일반적으로 임의의 적합한 다공성 물질, 예컨대 금속 와이어 또는 중합체 필라멘트로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 적합한 직물은, 알바니 인터내쇼날(Albany International, 미국 뉴욕주 알바니 소재)로부터 입수가능한 알바니(Albany) 84M 및 94M, 아스텐 포밍 패브릭스 인코포레이티드(Asten Forming Fabrics, Inc., 미국 위스콘신주 애플톤 소재)로부터 입수가능한 아스텐(Asten) 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959, 또는 937; 아스텐 신웨브 디자인(Asten Synweve Design) 274; 및 보이쓰 패브릭스(Voith Fabrics, 미국 위스콘신주 애플톤 소재)로부터 입수가능한 보이쓰(Voith) 2164를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이어서, 습윤 웹을, 약 10 내지 약 35 퍼센트, 또한 특히 약 20 내지 약 30 퍼센트의 고체 컨시스턴시에 있는 동안 형성 직물로부터 전달 직물로 전달한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전달 직물"은, 웹 제조 공정의 형성 구역과 건조 구역 사이에 위치하는 직물이다.

전달 직물로의 전달은 양압 및/또는 음압의 보조 하에 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서는, 형성 직물 및 전달 직물이 동시에 수렴되고, 진공 슬롯의 전연부에서 분기되도록 진공 슈(shoe)가 음압을 적용할 수 있다. 전형적으로, 진공 슈는 약 10 내지 약 25 인치의 수은 수준의 압력을 공급한다. 상기에 언급된 바와 같이, 진공 전달 슈 (음압)를 웹의 반대쪽으로부터의 양압의 사용에 의해 보충하거나 대체하여 다음 직물 상으로 웹을 블로잉할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 다른 진공 슈를 사용하여 전달 직물의 표면 상으로의 섬유상 웹의 드로잉을 도울 수 있다.

전형적으로, 전달 직물은 웹의 MD 및 CD 신장률 (이는 일반적으로 폭 방향 (CD) 또는 기계 방향 (MD)으로의 웹의 신장률을 지칭함) (샘플 파괴시 퍼센트 연신율로서 나타내어짐)을 향상시키도록 형성 직물보다 더 느린 속도로 이동한다. 예를 들어, 두 직물 사이의 상대 속도차는 약 1 내지 약 30 퍼센트, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 퍼센트, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 15 퍼센트일 수 있다. 이는 통상적으로 "러시 전달"로서 지칭된다. "러시 전달" 동안, 웹의 많은 결합이 파괴되어, 시트가 강제로 굽어지고 전달 직물 8의 표면 상의 오목부 내로 접힌다고 여겨진다. 전달 직물 8의 표면의 윤곽에 대한 이러한 성형은 웹의 MD 및 CD 신장률을 증가시킬 수 있다. 하나의 직물에서 또 다른 직물로의 러시 전달은 미국 특허 번호 5,667,636, 5,830,321, 4,440,597, 4,551,199, 4,849,054 (이들 모두 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 참조로 포함됨) 중 임의의 하나에 교시된 원리를 따를 수 있다. 이어서, 습윤 티슈 웹을 전달 직물로부터 관통건조 직물로 전달한다.

습윤 티슈 웹은, 관통건조 직물에 의해 지지되는 동안, 관통건조기에 의해 약 94 퍼센트 이상의 최종 컨시스턴시로 건조된다. 건조 방법은 습윤 웹의 벌크 또는 두께를 보존하는 경향이 있는 임의의 비-압축식 건조 방법일 수 있고, 이는 관통건조, 적외선 복사, 마이크로파 건조 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 관통건조는, 그의 상업적 이용가능성 및 실용성으로 인해, 널리 공지되어 있고, 본 발명의 목적상 웹을 비-압축식으로 건조시키기 위한 하나의 통상적으로 이용되는 수단이다. 적합한 관통건조 직물은, 미국 특허 번호 6,998,024에 개시된 것들과 같은, 함께 그룹화된 다수의 랩 스트랜드로 융기부가 구성된 실질적으로 연속적인 기계 방향 융기부를 갖는 직물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 다른 적합한 관통건조 직물은 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 포함되는 미국 특허 번호 7,611,607에 개시된 것들, 특히 프레드(Fred) (t1207-77), 제스톤(Jeston) (t1207-6) 및 잭(Jack) (t1207-12)으로 지칭되는 직물을 포함한다. 웹은 바람직하게는, 양키 건조기의 표면에 대한 압착 없이, 또한 후속 크레이핑 없이, 관통건조 직물 상에서 최종 건조물로 건조된다.

추가로, 본 개시내용에 따라 제조되는 웹을, 프린팅, 엠보싱, 캘린더링, 슬릿팅, 폴딩, 다른 섬유상 구조와의 조합 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 후처리에 적용할 수 있다.

시험 방법

시트 벌크

시트 벌크는, 마이크로미터로 나타내어지는 건조 시트 캘리퍼를 그램/평방미터로 나타내어지는 건조 기본 중량으로 나눈 몫으로서 계산된다. 얻어진 시트 벌크는 입방센티미터/그램으로 나타내어진다. 보다 구체적으로는, 시트 벌크는, TAPPI 시험 방법 T402 "종이, 보드, 펄프 핸드시트 및 관련 제품용 표준 컨디셔닝 및 테스팅 분위기(Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products)" 및 T411 om-89 "종이, 판지 및 조합 보드의 두께 (캘리퍼)(Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board)"에 따라 측정된 단일 티슈 시트의 대표적 두께이다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용된 마이크로미터는 엠베코 200-A 티슈 캘리퍼 테스터(Emveco 200-A Tissue Caliper Tester) (미국 오리건주 뉴버그 소재의 엠베코, 인코포레이티드(Emveco, Inc.))이다. 마이크로미터는 2 킬로-파스칼의 로드, 2500 평방밀리미터의 압력 적용 면적(pressure foot area), 56.42 밀리미터의 압력 적용 직경(pressure foot diameter), 3초의 체류 시간 및 0.8 밀리미터/초의 하강 속도를 갖는다.

인열

하강 진자 기기, 예컨대 로렌첸 & 웨트레 모델(Lorentzen & Wettre Model) SE 009를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T-414 "종이의 내부 인열 저항(Internal Tearing Resistance of Paper) (엘멘도르프-유형 방법(Elmendorf-type method))"에 따라 인열 시험을 수행한다. 인열 강도는 지향적이고, MD 및 CD 인열을 독립적으로 측정한다.

더욱 특히, 시험할 샘플의 직사각형 시험편을, 시험편 치수가 시험되는 방향 (예컨대 MD 또는 CD 방향)으로 63 mm ± 0.15 mm (2.5 인치 ± 0.006 인치), 또한 다른 방향으로 73 내지 114 밀리미터 (2.9 내지 4.6 인치)가 되도록 티슈 제품 또는 티슈 베이스시트로부터 절단한다. 시험편 연부는 시험 방향과 평행 및 수직으로 (왜곡되지 않게) 절단하여야 한다. 소정의 정밀도 및 정확도가 가능한 임의의 적합한 절단 장치를 사용할 수 있다. 시험편은 접힘, 주름, 크림프 라인, 천공 또는 시험편을 나머지 재료로부터 비정상적으로 만드는 임의의 다른 왜곡을 갖지 않는 샘플의 영역으로부터 취해야 한다.

시험 결과가 인열 시험기의 선형 범위 스케일에서 20 내지 80 퍼센트, 또한 더욱 바람직하게는 인열 시험기의 선형 범위 스케일에서 20 내지 60 퍼센트 내에 있도록 하기 위해 필요한 겹수 또는 시트수에 기초하여 시험할 겹수 또는 시트수를 측정한다. 샘플은 바람직하게는 시험편이 절단되는 재료의 연부로부터 6 mm (0.25 인치) 이상 떨어져서 절단되어야 한다. 시험에 1개 초과의 시트 또는 겹이 필요한 경우, 시트를 동일한 방향으로 향하도록 배치한다.

이어서, 시험편의 연부를 클램프의 전면 연부와 정렬시켜 시험편을 하강 진자 장치의 클램프 사이에 배치한다. 클램프를 폐쇄하고, 20-밀리미터 슬릿을 통상적으로 기기에 부착된 절단 나이프에 의해 시험편의 전연부로 절단한다. 예를 들어, 로렌첸 & 웨트레 모델 SE 009에서, 슬릿을 절단 나이프 레버 상에 그의 중단에 도달할 때까지 밀어내림으로써 생성시킨다. 슬릿은, 이 슬릿이 후속 시험 동안 인열을 개시하도록 작용함에 따라 인열 또는 니크(nick) 없이 말끔하여야 한다.

진자를 해제시키고, 시험편을 완전히 인열시키는 데 필요한 힘인 인열 값을 기록한다. 시험을 각각의 샘플에 대해 총 10회 반복하고, 10개 판독치의 평균을 인열 강도로서 기록한다. 인열 강도는 그램 힘 (gf) 단위로 기록된다. 평균 인열 값은 시험된 방향 (MD 또는 CD)에 대한 인열 강도이다. "기하학적 평균 인열 강도"는 평균 MD 인열 강도와 평균 CD 인열 강도의 곱의 제곱근이다. 로렌첸 & 웨트레 모델 SE 009는 시험된 겹수에 대한 셋팅을 갖는다. 일부 시험기는 기록된 인열 강도를 겹 당 인열 강도를 제공하도록 배수로 곱해야 할 수 있다. 여러 겹 제품이 되도록 의도되는 베이스시트의 경우, 인열 결과는 단일겹 베이스시트가 아니라 여러 겹 제품의 인열로서 기록된다. 이는, 단일겹 베이스시트 인열 값에 완제품에서의 겹수를 곱함으로써 수행된다. 유사하게, 인열에 대한 여러 겹 완제품 데이터는 개개의 겹이 아니라 완제품 시트에 대한 인열 강도로서 제공된다. 다양한 수단을 이용하여 계산할 수 있지만, 일반적으로 이는 시험할 겹수보다는 시험할 시트수를 측정 장치에 입력함으로써 수행된다. 예를 들어, 2개의 시트는 1겹 제품에 대해 2개의 1겹 시트 및 2겹 제품에 대해 2개의 2겹 시트 (4겹)이다.

인장

TAPPI 시험 방법 T-576 "타월 및 티슈 제품의 인장 특성 (일정한 연신율 이용)"에 따라 인장 시험을 수행하였고, 여기서 시험은 일정한 연신율을 유지하면서 인장 시험 기계에서 수행하였고, 시험된 각각의 시험편의 폭은 3 인치였다. 보다 구체적으로는, JDC 프리시젼 샘플 커터(JDC Precision Sample Cutter) (미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 컴파니(Thwing-Albert Instrument Company), 모델 번호 JDC 3-10, 일련 번호 37333) 또는 등가물을 이용하여 기계 방향 (MD) 또는 폭 방향 (CD) 배향으로 3 인치 ± 0.05 인치 (76.2 mm ± 1.3 mm) 폭의 스트립을 절단함으로써 건조 인장 강도 시험을 위한 샘플을 제조하였다. 인장 강도 측정에 사용된 기기는 MTS 시스템즈 신테크 11S(MTS Systems Sintech 11S, 일련 번호 6233)였다. 데이터 취득 소프트웨어는 윈도우 버전 3.10용 MTS 테스트웍스(MTS TestWorks)® (미국 노쓰 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크 소재의 MTS 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corp.))였다. 로드 셀은, 시험되는 샘플의 강도에 따라, 피크 로드 값의 대부분이 로드 셀의 풀 스케일 값의 10 내지 90 퍼센트 내에 있도록, 50 뉴튼 또는 100 뉴튼 (최대)으로부터 선택되었다. 턱부(jaw) 사이의 게이지 길이는 페이셜 티슈 및 타월에 대해 4 ± 0.04 인치 (101.6 ± 1 mm) 및 배쓰 티슈에 대해 2 ± 0.02 인치 (50.8 ± 0.5 mm)였다. 크로스헤드 속도는 10 ± 0.4 인치/min (254 ± 1 mm/min)이었고, 파단 감도는 65 퍼센트로 설정하였다. 샘플을 기기의 턱부에 배치하고, 수직 및 수평 둘 다로 중심에 두었다. 이어서, 시험을 개시하고, 시험편 파단시 종료하였다. 피크 로드를 시험되는 샘플의 방향에 따라 시험편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로 기록하였다. 각각의 제품 또는 시트에 대해 10개의 대표 시험편을 시험하고, 개개의 시험편 모두의 산술 평균을 샘플 3 인치 당 그램 힘 단위로 제품 또는 시트의 적절한 MD 또는 CD 인장 강도로서 기록하였다. 기하학적 평균 인장 (GMT) 강도를 계산하고, 샘플 폭 3 인치 당 그램-힘으로서 나타낸다. 또한 인장 시험기에 의해 흡수된 인장 에너지 (TEA) 및 기울기를 계산한다. TEA를 gm cm/㎠의 단위로 기록한다. 기울기를 kg 단위로 기록한다. TEA 및 기울기 둘 다 방향 의존적이고, 따라서 MD 및 CD 방향을 독립적으로 측정한다. 기하학적 평균 TEA 및 기하학적 평균 기울기는 주어진 특성에 대한 대표적 MD 값과 CD 값의 곱의 제곱근으로서 정의된다.

파열 강도

본원에서 파열 강도는, 섬유상 구조의 면에 수직인 변형이 적용될 때, 섬유상 구조가 에너지를 흡수할 수 있는 능력의 척도이다. 파열 강도는, 컴퓨터에 기초한 데이터 취득 및 프레임 컨트롤 시스템을 이용한 콘스탄트-레이트-오프-익스텐션(Constant-Rate-of-Extension) (미국 미네소타주 에덴 프레리 소재의 MTS 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation)) 인장 시험기에서 시험을 수행하는 것을 제외하고는 (여기서, 로드 셀은 침투 부재가 시험편 내로 하강하여 이것을 파열시키도록 시험편 클램프 상부에 배치됨) 일반적으로 ASTM D-6548에 따라 측정할 수 있다. 로드 셀 및 시험편의 배열은 ASTM D-6548의 도 1에 나타낸 것과 반대이다. 침투 어셈블리는, 볼-소켓을 갖는 조정가능한 로드에 고정된 1.588 ± 0.005 cm의 직경을 갖는 반구형 애노드처리 알루미늄 침투 부재로 이루어진다. 시험편을 알루미늄의 상부 및 하부 동심원상 링 (시험 동안 기계적 클램핑에 의해 샘플이 이들 사이에 견고하게 고정됨)으로 이루어진 시험편 클램프에 고정시킨다. 시험편 클램핑 링은 8.89 ± 0.03 cm의 내경을 갖는다.

인장 시험기를, 크로스헤드 속도가 15.2 cm/min이고, 프로브 분리가 104 mm이고, 파단 감도가 60 퍼센트이고, 슬랙 보상이 10 gf가 되도록 셋업하고, 기기를 제조업자의 지시에 따라 보정한다.

샘플을 TAPPI 조건 하에 컨디셔닝하고, 127 x 127 mm ± 5 mm의 정사각형으로 절단한다. 각각의 시험에 대해 총 3개 시트의 제품을 조합한다. 시트를, 시트의 기계 방향이 정렬되는 방식으로 상하로 적층시킨다. 샘플이 여러 겹을 포함하는 경우, 겹들을 시험에서 분리시키지 않는다. 각각의 경우에, 시험 샘플은 3개 시트의 제품을 포함한다. 예를 들어, 제품이 2겹 티슈 제품인 경우, 총 6겹의 3개 시트의 제품을 시험한다. 제품이 단일겹 티슈 제품인 경우, 총 3겹의 3개 시트의 제품을 시험한다.

시험 전에, 필요한 경우, 파열 고정물을 인장 시험기의 저부 내에 삽입하고, 프로브를 이것이 정렬판의 대략 12.7 mm 상부에 배치될 때까지 하강시킴으로써 프로브의 높이를 조정한다. 이어서, 프로브의 길이를, 이것이 하강시 정렬판의 함몰 영역에 위치할 때까지 조정한다.

대부분의 피크 로드 결과가 로드 셀의 용량의 10 내지 90% 내에 있는 로드 셀을 사용할 것이 권고된다. 시험을 위해 가장 적절한 로드 셀을 결정하기 위해, 샘플을 초기에 시험하여 피크 로드를 측정한다. 피크 로드가 < 450 gf인 경우, 10 뉴튼 로드 셀이 사용되고, 피크 로드가 > 450 gf인 경우, 50 뉴튼 로드 셀이 사용된다.

장치가 셋업되고 로드 셀이 선택되면, 샘플을 시험편 클램프 내에 삽입하고, 시험 샘플을 제자리에 클램핑함으로써 샘플을 시험한다. 이어서, 시험 순서를 작동시켜, 침투 어셈블리를 상기에서 특정된 속도 및 거리로 하강시킨다. 침투 어셈블리에 의한 시험편의 파열시, 침투력에 대한 측정 저항을 표시하고 기록한다. 이어서, 시험편 클램프를 해제시켜 샘플을 제거하고, 다음 시험을 위해 장치를 준비시킨다.

피크 로드 (gf) 및 에너지-피크 (g-cm)를 기록하고, 남아있는 시험편 모두에 대해 공정을 반복한다. 샘플 당 최소 5개의 시험편을 시험하고, 5회 시험에 대한 피크 로드 평균을 건조 파열 강도로서 기록한다.

보유능

하기 시험을 이용하여 흡수성 재료의 포화능을 측정한다. 대략 4 인치 × 4 인치 (대략 10.16 cm × 10.16 cm)의 길이 및 폭 치수를 갖는 티슈 샘플을 칭량하고, 그램 단위 중량을 기록한다. 이어서, 샘플을 실온 (예를 들어, 약 23℃)에서 약 5분 동안 과량의 증류수 중 0.9 중량 퍼센트 염화나트륨 용액 중에 침지시킨다. 이 시간 후에, 샘플을 시험 용액으로부터 제거하고, 진공 박스, 0.25 인치 (0.6 cm)의 개구를 갖고 진공 박스에 의해 지지된 테플론(TEFLON) 섬유유리 스크린, 및 진공 박스 상의 스크린의 오버레이를 위해 크기조절된 가요성 고무 커버를 포함하는 시험 장치 (장치는, 그 내용이 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 번호 11/153190에 나타나 있음)에 배치한다.

더욱 특히, 샘플을 스크린 상에 커버제거하여 (고무 커버에 의해) 배치하고, 약 1분 동안 드립 건조시킨다. 이어서, 고무 커버를 샘플 및 스크린 상에 배치하고 (예를 들어, 일반적으로 진공 방스 상의 시일을 형성함), 약 0.5 파운드/평방인치의 진공 (V)을 약 3분의 기간 동안 진공 박스 (또한 그에 따라 샘플) 상에 인가한다. 이어서, 샘플을 제거하고, 다시 칭량한다. 진공 적용 후 회수된 샘플의 중량으로부터 샘플의 건조 중량을 빼고, 이어서 샘플의 건조 중량으로 나눔으로써 샘플의 보유능을 구하고, 이를 흡수성 구조 1 그램 당 보유된 액체의 그램 (g/g)으로서 기록한다.

흡수성 재료 섬유가 시험 동안 섬유유리 스크린을 통해 진공 박스 내로 드로잉되는 경우, 보다 작은 개구를 갖는 스크린이 사용되어야 하고, 시험을 다시 수행하여야 한다. 3개 이상의 샘플을 시험하고, 결과를 평균내어 샘플의 보유능 (예를 들어, 총 보유능 및 정규화 보유능)을 얻는다.

위킹능

위킹능은 30분 기간 동안 흡수성 구조 내로 상향 위킹하는 시험 용액 (증류수 중 염화나트륨의 0.9 중량 퍼센트 용액)의 양을 정한 것이다. 시험은, 실질적으로 본 명세서와 일관되는 방식으로 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 6,465,712에 기재된 바와 같이 수행한다.

예를 들어, 보다 큰 흡수성 구조로부터 형성되거나 달리 절단된, 약 3 인치 폭 × 약 7 인치 길이의 치수를 갖는 시험할 흡수성 재료의 샘플을 제조한다. 이어서, 샘플을 25 cm 높이 × 15 cm 폭 × 0.5 cm 두께의 치수를 갖는 아크릴 보드의 한면에, 샘플의 한쪽 말단이 아크릴 보드의 저부 말단에서 약간 벗어나도록 연장되도록 클램핑한다. 샘플을, 샘플의 상단 근처에서 샘플의 측면 연부를 쥐도록 보드의 측면 연부 주위로 연장된 2개의 클램프에 의해 보드 상에 제자리에 추가로 고정시킨다. 보드의 측면을 1 mm 증분으로 스케일링하여 위킹 용액의 수직 높이를 측정할 수 있다.

이어서, 샘플 (및 보드)을 변형 게이지로부터 늘어뜨리고, 샘플의 하단부가 용액과 접촉할 때까지 증류수 중 0.9 중량 퍼센트 염화나트륨 용액의 시험 용액의 자가-평준화 저장소 내로 샘플을 하강시킨다. 샘플이 액체와 접촉함에 따라 바로 1초 증분의 타이머를 개시한다. 용액을 샘플에 흡수시키고, 약 30분의 기간 동안 그 안에 상향 위킹시킨다. 샘플로 위킹된 염수 질량을 일부 시간 길이에 걸쳐 기록한다. 이어서, 샘플을 저장소로부터 제거하고, 보드로부터 꺼내어 칭량한다.

이어서, 습윤 샘플을 X선 영상 시험을 위해 X선 유닛에 배치한다. 적합한 X선 유닛은 미국 코넥티커트주 브랜포드 소재의 트로닉스 인코포레이티드(Tronix Inc.)로부터 상업적으로 입수가능하다 (예컨대 모델 번호 10561 HF 100). X선 시스템을 2초의 노출 시간으로 작동시키고, 여기서 튜브 전압은 50 Kv이고, 전류는 12 mA이다. 생성된 X선 영상을 이용하여 특정 영역의 유체의 양을 측정한다. 10 cm에서의 유체 양이 10 cm 이하의 높이에서 샘플 중에 보유된 유체이다. 영상 분석은 미국 콜로라도주 포트 콜린스 소재의 옵투머스 인코포레이티드(Optumus Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 소프트웨어 (예컨대 바이오-스캔 옵티메이트(BIO-SCAN OPTIMATE) S/N OPM4101105461 버전 4.11)를 이용하여 수행할 수 있다.

코울터 포로미터 평균 유동 기공 크기 및 기공 크기 분포 시험

잉글랜드 루톤 소재의 코울터 일렉트로닉스, 리미티드(Coulter Electronics, Ltd.)로부터의 코울터(Coulter) 115/60 포로미터를 사용하여 평균 유동 기공 크기, 최대 유동 기공 크기 및 기공 크기 분포를 측정하였다. 장치는 최대 300 마이크로미터의 기공 크기를 측정할 수 있었다. 평균 유동 기공 크기, 최대 유동 기공 크기 및 기공 크기 분포의 측정은, 버블 포인트 및 평균 유동 기공 시험에 의한 멤브레인 필터의 포어 크기 특징(Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point And Mean Flow Pore Test)에 대한 ASTM 표준 시험 방법 명칭 F316-06에 따라 수행하였다.

쉐이크 아웃 시험

초흡수성 재료 (SAM)의 이동 및 탈출에 대한 재료의 민감성은, 웹 샘플을 조절된 방식으로 교반하고, 샘플을 통한 SAM의 총 손실을 측정하는 것을 포함하는 쉐이크아웃 시험 절차를 이용하여 측정할 수 있다. 샘플 재료의 쉐이크-아웃 값 측정은 기재된 쉐이크 아웃 시험 방법에 따라 수행하였다. 시험 샘플은 절단되어 상단 및 저부 체 사이에 배치되어야 한다. 수집 팬 상에 배치 후, 이는 W. S. 타일러 인코포레이티드(W. S. Tyler Inc.)로부터 입수가능한 로-탭 기계적 체 쉐이커 (Ro-Tap Mechanical Sieve Shaker)에 배치되어야 한다. 예비칭량된 SAM 양을 상단 체에 붓고 덮어야 한다. 로-탭 기기를 10분 동안 가동시킨다.

시험의 쉐이킹 부분 완료 후, 하기 수학식에 따라, 남아있는 시험 샘플 및 SAM의 총 질량과 샘플을 초기에 지지체 스크린 상에 배치했을 때의 샘플의 원래의 질량을 비교함으로써 체로부터의 초흡수제 손실을 측정한다: 질량 손실 (%) = 100% x ((M₀-M_종료)+M₀) (여기서, M₀ = 쉐이크아웃 시험 전 샘플 질량 (예를 들어, 그램); M_종료 = 시험 후에 남아있는 샘플 질량 (예를 들어, 그램)). 쉐이크-아웃 값 (%)은 상기에 기재된 쉐이킹 조건에서 생성된 총 질량 손실 (%)이다.

실시예

상품 펄프를 하기와 같이 입수하였다: 유칼립투스 크라프트 펄프 ("EHWK")는 브라질 상 파울로 소재의 피브리아(Fibria)로부터, 남부 침엽수재 크라프트 펄프 ("SSWK")는 미국 알라바마주 모바일 소재의 아비티비 보워터(Abitibi Bowater)로부터, 북부 침엽수재 크라프트 펄프 ("NSWK")는 캐나다 노바 스코샤 애버크롬비 소재의 노던 펄프 노바 스코샤 코포레이션(Northern Pulp Nova Scotia Corporation)으로부터, 또한 습윤 (건조된 바 없는) 홍조류 펄프는 한국 대전 소재의 페가수스 인터내쇼날(Pegasus International)로부터 입수하였다.

EHWK 또는 SSWK와 습윤 홍조류 펄프를 블렌딩하고, 와이어 형성 구역, 흡인 박스, 한 쌍의 등록된 습윤 프레스 롤, 및 3개의 실린더형 공기 건조기를 포함하는 포드리니어 기계를 사용하여 건조 랩 펄프 시트를 형성함으로써, 건조 랩 홍조류 펄프를 제조하였다. 각각의 섬유 유형을 개별적으로 칭량하고, 25 내지 30분 동안 펄퍼 내에 분산시켜, 3 퍼센트의 컨시스턴시를 갖는 섬유 슬러리를 수득하였고, 이어서 이를 펄프 시트 형성에서의 사용을 위해 스톡 탱크로 복귀시켰다. 전체 스톡 제제 시스템을 50℃로 가열하였다.

섬유 슬러리를 건조 랩 펄프의 요망되는 블렌드에 따라 혼합하고, 이어서 헤드박스로 펌핑하고, 압력 하에 페이퍼 기계의 형성 구역 상에 퇴적시켜 배수를 증가시켰다. 생성된 섬유상 웹을, 캘리퍼를 최대화하도록 조정된 제1 프레스 롤의 추를 사용하여 가압하여 물을 추가로 제거하였다. 탈수된 섬유상 웹을 일련의 건조기 캔을 사용하여 건조시켰고, 여기서 초기 건조기 캔 압력은 제1, 제2, 및 제3 구역 (약 177℃에 상응함)에서 100 파운드/평방인치 (psig)였다. 생성된 건조 랩 펄프 시트는 약 10 퍼센트 미만의 수분 함량 및 약 230 gsm의 기본 중량을 가졌다. 3종의 상이한 건조 랩 홍조류 펄프의 블렌드를 제조하였다 (80% EHWK/20% 홍조류, 90% EHWK/10% 홍조류, 또는 80% SSWK/20%) (모든 %는 완전 건조 랩 펄프 시트의 중량%로서 나타내어짐).

실시예 1: 대형조류 건조 랩 펄프를 포함하는 종래의 습윤 가압 티슈

하기 방법에 따라 크레센트 포머(Crescent Former)를 사용하는 습윤 가압 공정을 이용하여 샘플 티슈 웹을 제조하였다. 초기에, NSWK를 약 100℉에서 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시켰다. 이어서, NSWK를 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 대략 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다. EHWK를 약 100℉에서 약 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시켰다. 이어서, EHWK를 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 약 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다. 상기에 기재된 바와 같이 제조된 건조 랩 홍조류 펄프 (80 중량% EHWK/20 중량% 홍조류)를 약 100℉에서 약 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시키고, 이어서 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 약 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다.

이어서, 펄프 슬러리를 별도의 기계 체스트로 펌핑하고, 약 0.1 퍼센트의 컨시스턴시로 추가로 희석하였다. 각각의 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스 내의 별도의 매니폴드로 통과시켜 3층 적층 티슈 구조를 생성시켰다. 스톡 펄프 섬유 슬러리의 유동 스프레더로의 유량을 조정하여 표적 웹 기준을 얻었다. 층 구조가 형성되는 실시양태에서는, 스톡 펄프 섬유 슬러리의 유동을 조절하여 양쪽 외층 상의 티슈 웹의 총 중량을 기준으로 약 30 내지 약 35 퍼센트의 EHWK 및 중심 층에서의 30 내지 약 40 퍼센트 NSWK의 층 스플릿(split)을 제공하였다. 대형조류를 적층 시트에 도입한 실시양태에서는, 이를 단일 층에 도입하여, 다른 경우에 그 층과 결합되는 섬유를 대체하였다. 섬유를 크레센트 포머를 사용하여 펠트 상에 퇴적시켰다.

약 10 내지 20 퍼센트의 컨시스턴시를 갖는 습윤 시트를 양키 건조기에 부착하고, 압력 롤에 의해 닙을 통해 약 80 내지 120 fpm으로 이동시켰다. 압력 롤 닙 후의 습윤 시트의 컨시스턴시 (후-압력 롤 컨시스턴시 또는 PPRC)는 대략 40 퍼센트였다. 양키 건조기 아래에 배치된 스프레이 붐은 제품 1 m² 당 대략 0.25 g 고체의 속도로 60 psi의 압력에서 크레이핑 조성물을 분무하였다. 크레이핑 조성물은 0.16 중량 퍼센트의 폴리비닐 알콜 (PVOH) (미국 켄터키주 칼버트 시티 소재의 셀라니즈 케미칼즈(Celanese Chemicals)로부터 입수가능한 셀볼(Celvol)™ 523), 0.013 중량 퍼센트의 PAE 수지 (미국 켄터키주 코빙턴 소재의 애슐랜드(Ashland)로부터 입수가능한 키멘(Kymene)™ 6500) 및 0.0013 중량 퍼센트의 레로졸(Resozol)™ 2008 (미국 켄터키주 코빙턴 소재의 애슐랜드)을 포함하였다.

시트를, 이것이 양키 건조기 상에서, 또한 크레이핑 블레이드로 이동됨에 따라 약 98 내지 99 퍼센트 컨시스턴시로 건조시켰다. 이어서, 크레이핑 블레이드로 티슈 시트를 스크레이핑하고, 크레이핑 조성물의 일부를 양키 건조기에서 제거하였다. 이어서, 크레이핑 티슈 베이스시트를 전환을 위한 연성 롤로 약 50 내지 약 100 fpm으로 이동하는 코어 상에 권취하였다.

본 실시예에 따라 제조된 샘플을 하기 표 4 및 5에 요약하였다.

실시예 2: 대형조류 습윤 랩 펄프를 포함하는 종래의 습윤 가압 티슈

대형조류를 습윤 랩 펄프로서 티슈 웹에 혼입한 것을 제외하고는, 크레센트 포머를 사용하는 습윤 가압 공정을 이용하여 상기에 기재된 바와 같이 추가의 샘플을 제조하였다. 습윤 랩 홍조류 펄프는, 사용되는 경우, 분산된 EHWK 또는 NSWK를 함유하는 덤프 체스트에 첨가하였다. 혼합물 중 요망되는 조류 농도의 조정을 위해 필요한 경우, 추가의 EHWK 또는 NSWK를 첨가하였다. 조류 섬유를 5분의 기간에 걸쳐 첨가하여 클럼핑을 피하였다. 기계 체스트로 펌핑되어 추가로 희석되면, 대형조류 섬유를 함유하는 스톡을 기계 체스트에서 5분 이상 동안 분산시킨 후, 스톡 용액을 헤드박스로 전달하였다. 생성된 적층 티슈 웹을 하기 표 6에 요약하였다.

다른 경우에는, 적절한 양의 각각의 섬유 유형을 칭량하고, 이들을 펄퍼에 첨가하여 약 100℉에서 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 분산시킴으로써 블렌딩된 웹을 제조하였다. 이어서, 펄프 슬러리를 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 대략 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다. 이어서, 슬러리를 기계 체스트로 펌핑하고, 대략 0.1 퍼센트 컨시스턴시로 희석한 후, 모든 3-층 스플릿이 균일하게 분포되도록 3-층 헤드박스로 펌핑하였다. 생성된 블렌딩된 티슈 웹을 하기 표 7에 요약하였다.

생성된 적층된 및 블렌딩된 웹의 물리적 특성을 하기 표 8에 요약하였다.

대형조류가 없는 동일한 대조군과 비교하여, MD 인장 지수, MD 내구성 지수 및 강성 지수의 상대적 변화를 하기 표 9에 요약하였다.

실시예 3: 대형조류 건조 랩 펄프를 포함하는 언크레이핑 통풍 건조된 티슈

단일겹 통풍 건조된 티슈 웹을 일반적으로, 본 개시내용과 일관되는 방식으로 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 5,607,551에 따라 제조하였다. 초기에, NSWK를 약 100℉에서 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시켰다. 이어서, NSWK를 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 대략 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다. EHWK를 약 100℉에서 약 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시켰다. 이어서, EHWK를 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 대략 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다. 티슈 웹의 어떤 층에 홍조류가 첨가되었는지에 따라 2종의 별도의 홍조류 (RA) 건조 랩 펄프의 분산액을 제조하였다. 상기에 기재된 바와 같이 제조된 건조 랩 홍조류 펄프 (80 중량% EHWK/20 중량% 홍조류 또는 80 중량% SSWK/20 중량% 홍조류)를 약 100℉에서 약 3 퍼센트 컨시스턴시로 30분 동안 펄퍼 내에 분산시키고, 이어서 덤프 체스트로 전달하고, 이어서 약 0.75 퍼센트 컨시스턴시로 희석하였다.

이어서, 펄프 슬러리를 별도의 기계 체스트로 펌핑하고, 약 0.1 퍼센트의 컨시스턴시로 추가로 희석하였다. 각각의 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스 내의 별도의 매니폴드로 통과시켜 3층 적층 티슈 구조를 생성시켰다. 스톡 펄프 섬유 슬러리의 유동 스프레더로의 유량을 조정하여 표적 웹 기준을 얻었다. 적층 시트의 섬유 조성을 하기 표 10에 기재하였다. 형성된 웹을 비-압축식으로 탈수시키고, 형성 직물에 비해 약 25 퍼센트 더 느린 속도로 이동하는 전달 직물로 러시 전달하였다. 이어서, 웹을 관통건조 직물로 전달하고 건조시켰다.

대형조류가 없는 동일한 대조군과 비교하여, MD 인장 지수, MD 내구성 지수 및 강성 지수의 상대적 변화를 하기 표 12에 요약하였다.

실시예 4: 티슈 코어 랩

흡수 용품에서 코어 랩으로서 사용하기 위해 약 20 또는 약 30 gsm의 기본 중량을 갖는 추가의 티슈 웹을 제조하였다. 코어 랩 샘플은, 상기에 기재된 바와 같이, 종래의 습윤 공정 또는 UCTAD 공정을 이용하여 제조하였다. 각 경우에, 코어 랩을 EHWK 및 대형조류를 포함하는 블렌딩된 웹으로서 형성하였다. 구체적 코어 랩 샘플을 하기 표 13에 요약하였다.

생성된 블렌딩된 웹의 물리적 특성을 하기 표 14에 요약하였다. 참고용으로, 100% 침엽수재 섬유를 포함하는 상업적으로 입수가능한 16.6 gsm의 티슈 코어 랩 (미국 코넥티커트주 이스트 하르트포드 소재의 셀루 티슈 홀딩스, 인코포레이티드(Cellu Tissue Holdings, Inc.)로부터 입수가능한 화이트 랩 시트(White Wrap Sheet))의 물리적 특성을 또한 기재하였다.

티슈 웹 및 이를 포함하는 제품을 이들의 구체적 실시양태에 대하여 상세히 설명하였지만, 당업자는, 상기 내용을 이해함에 따라, 이들 실시양태에 대한 변형, 변화, 및 등가물을 용이하게 구상할 수 있음이 인지될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 이에 대한 임의의 등가물의 범위로서 고려되어야 한다.

Claims

1 내지 4 중량 퍼센트의 대형조류(macroalgae) 섬유를 포함하며, 60 그램/평방미터 (gsm) 미만의 기본 중량 및 5 ㎤/g 초과의 시트 벌크를 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 10 미만의 강성 지수를 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 10 초과의 MD 내구성 지수를 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 15 내지 60 gsm의 기본 중량, 30 이상의 기하평균 인장 지수 및 10 kg 미만의 기하평균 기울기를 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 0.3 이상의 기계 방향으로의 습윤 대 건조 인장 강도 비율을 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 30 마이크로미터 미만의 평균 유동 기공 크기를 갖는 다수의 기공을 가지며, 여기서 다수의 기공의 2 퍼센트 이하가 50 마이크로미터 초과의 기공 크기를 갖는 것인 티슈 웹.

제1항에 있어서, 15 내지 60 gsm의 기본 중량 및 3 그램/그램 초과의 위킹능을 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 15 내지 60 gsm의 기본 중량 및 4 그램/그램 초과의 보유능을 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 대형조류 섬유가 젤리디움 엘레간스(Gelidium elegance), 젤리디움 코르네움(Gelidium corneum), 젤리디움 아만시이(Gelidium amansii), 젤리디움 로부스툼(Gelidium robustum), 젤리디움 킬렌세(Gelidium chilense), 그라셀라리아 베루코사(Gracelaria verrucosa), 유케우마 코토니이(Eucheuma Cottonii), 유케우마 스피노숨(Eucheuma Spinosum), 또는 벨루둘(Beludul)로부터 유래된 홍조류 펄프 섬유인 티슈 웹.

종래의 제지용 섬유를 포함하는 제1 섬유 층 및 대형조류 섬유를 포함하는 제2 섬유 층을 포함하며, 여기서 제1 섬유 층은 대형조류 섬유를 갖지 않고, 제2 섬유 층은 총 웹의 중량을 기준으로 1 내지 4 퍼센트의 대형조류 섬유를 포함하고, 티슈 웹은 60 그램/평방미터 (gsm) 미만의 기본 중량 및 5 ㎤/g 초과의 시트 벌크를 갖는 것인 다층 티슈 웹.

제10항에 있어서, 제1 섬유 층이 경목(hardwood) 섬유를 포함하고, 제2 섬유 층이 대형조류 및 연목(softwood) 섬유를 포함하는 것인 티슈 웹.

제10항에 있어서, 제3 섬유 층을 추가로 포함하며, 여기서 제3 섬유 층은 제1 섬유 층과 제2 섬유 층 사이에 배치되는 것인 티슈 웹.

제12항에 있어서, 제3 섬유 층이 경목 섬유를 포함하고 대형조류 섬유를 갖지 않는 것인 티슈 웹.

제10항에 있어서, 15 내지 60 gsm의 기본 중량, 30 이상의 기하평균 인장 지수 및 10 kg 미만의 기하평균 기울기를 갖는 티슈 웹.

제10항에 있어서, 10 미만의 강성 지수를 갖는 티슈 웹.

제10항에 있어서, 10 초과의 MD 내구성 지수를 갖는 티슈 웹.

제1항에 있어서, 1 내지 3 중량 퍼센트의 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 웹.

제10항에 있어서, 1 내지 3 중량 퍼센트의 대형조류 섬유를 포함하는 티슈 웹.

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