KR101562994B1 - 수성 액체 내에서 분해될 수 있고 연속 롤로 권취될 수 있는 세정제를 함유하는 셀룰로오스계 종이 - Google Patents

수성 액체 내에서 분해될 수 있고 연속 롤로 권취될 수 있는 세정제를 함유하는 셀룰로오스계 종이 Download PDF

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Abstract

하기 성분들을 포함하는 수성 액체 내에서 분해될 비누화 종이가 개시된다: a. 셀룰로오스계 섬유 펄프: 50-90 중량%; b. 분해제: 30-3 중량%; c. 적어도 1종의 세제. 바람직한 분해제는 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염이다. 상기 종이는 사람 또는 동물의 몸의 부분들을 세척하기 위해 사용될 수 있다; 또한, 상기 종이는 건조되어 있고, 롤의 형태로 입수될 수 있으며, 처리되어야 하는 잔류물을 남기지 않으며, 자동 산업 공정을 사용하여 생산된다.

Description

수성 액체 내에서 분해될 수 있고 연속 롤로 권취될 수 있는 세정제를 함유하는 셀룰로오스계 종이{Cellulose-based paper containing cleansing agents capable of disaggregating in aqueous liquids and of being wound into continuous rolls}
본 발명은 종이 화학의 분야, 특히 사람 또는 동물의 몸의 부분들을 세척하기 위해 사용될 수 있는 가용성 비누화 종이에 관한 것으로, 구체적으로, 본 발명은 계면 활성제로 함침되고, 처리되어야 하는 어떠한 쓰레기도 남기지 않으며, 자동 산업 공정을 통해 제조되는, 롤의 형태로 입수가능한 건조 종이에 관한 것이다.
계면활성제로 함침되고 완전히 수용성인 셀룰로오스계 종이 시트의 생산 및 사용이 알려져 있다. 그러나, 기재 또는 최종 생성물, 종이 또는 티슈에 사용되는 용어는 항상 일정하지 않고, 때때로 혼동 및 오해의 근원이다.
종이 산업에서, 종이란 셀룰로오스 및 리그닌(lignin)을 주성분으로 하는 식물성 섬유의 펠트로서, 이러한 섬유의 수 현탁액으로부터 얻어지는 펠트를 의미한다. 현탁액으로부터 펠트로의 전환은 천(clothing) 위에서의 배수(draining)를 통해 달성된다. 이렇게 얻어진 얇은 시트는 2차원의 크기, 즉 폭과 길이를 가지며, 상기 폭과 길이는 3번째 차원, 즉 두께보다 수백배 내지 수천배 또는 그 이상 크다. 본 발명의 의미에서, 종이는 50% 이상의 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 함유하는 제품을 의미한다. 본 발명의 의미에서, 이보다 낮은 백분율을 갖는 공지의 제품은 종이로 간주되지 않는다.
GB 656210은 비누의 대체물로서 사용될 수 있고, 수용성 셀룰로오스 에테르 섬유 및 계면 활성제(예를 들어, 알킬 설페이트)로 형성되고, 섬유들 사이의 결합제(binding agent)로서 카르복시메틸 셀룰로오스의 소듐염을 함유할 수 있는 티슈를 기술한다. "티슈"로 알려진 기재를 생산하는 공정은 종이 생산 기술을 사용하여 얻어질 수 있으나, 출발 재료는 셀룰로오스 에테르를 포함한다. 따라서, 티슈는 또한 계면활성제를 포함하는 액체 내에서 셀룰로오스 에테르 섬유의 펄프를 형성함으로써 얻어진다. 이후, 이 펄프는 형성 격자판(forming grid) 상에 퍼뜨려져 "펠트레이트(feltrate)"층을 형성하고, 상기 펠트레이트층으로부터 액체가 배수되고, 남아 있는 액체는 증발에 의해 제거된다. 상기 특허와 관련되는 상기 티슈를 얻기 위해 사용되는 출발 재료는 항상 수용성 섬유 재료, 바람직하게는 셀룰로오스 에테르 또는 대안으로는 알긴산염 또는 폴리비닐 알코올이다. 상기 특허에서 셀룰로오스는 오직 메틸 셀룰로오스를 얻기 위한 출발 재료(시약)로서만 인용된다. 따라서, 기재를 형성하기 위해 사용되는 재료(셀룰로오스 에테르)는 셀룰로오스와 다르다. 개시된 상기 제품은 출발 재료가 50% 이상의 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 제공하지 않으므로 종이로 간주될 수 없다.
EP0003186은 "부직포(non-woven fabric)"(이는 정의에 의해 종이와 다른데, 그 이유는 부직포 치수 안정성은 폴리머 매트릭스에 의해 부여되는 것이지, 셀룰로오스의 섬유간 수소 결합에 의한 것이 아니기 때문임)로서 기술된 기재에 결합제, 폴리비닐 알코올(PVA, PVOH)를 첨가함으로써 얻어진 높은 기계적 강도의 습윤 와이프(wet wipe)를 기술한다. 이렇게 얻어진 재료(와이프)가 물과 접촉될 경우 치수적으로 안정한 것을 보장하기 위하여, PVA를 함유하는 기재는 이후 제품(붕산 및 수용성염)으로 처리되어야 한다. 상기 와이프는 양호한 내습성(resistance to moisture)을 갖지만, 물에 침지되어 교반되는 경우 파괴(분해)된다. 실시예들에서는, 종이가 폴리비닐 알코올 및 붕산으로 처리된 이후에만 어떻게 요구되는 기계적 강도가 얻어지는지를 알게 된다. 이뿐만 아니라, 분해는 오직 특정한 양의 외부 에너지, 특히, 기계적 에너지를 제공함으로써만 달성된다.
EP0896089는 EP0003186과 실질적으로 동일하지만, 더 큰 정확도와 정밀도, 및 기재에 첨가되는 제품의 배합(formulation)에 약간의 변화를 갖는 제품을 기술한다. 이 경우에, 표면 처리를 통해 결합제(바인더), 폴리비닐 알코올(PVA)이 첨가된 종이(종이와 같은 섬유상 시트)가 명시적으로 참조된다. 이후, 카르복실레이트가 PVA를 함유하는 종이에 첨가되어 심지어 상기 시트가 흠뻑 젖은 경우에도 상기 시트가 러빙되도록 상기 시트에 충분한 강도를 부여한다. 상세한 설명에서 상기 와이프의 분해 시간은 증가하는 회전 속도로 회전자(rotor)의 사용을 제공하는 테스트를 통해 정량화된다. 따라서, 물 중에서의 상기 와이프의 분해는 특정 양의 에너지의 인가를 요구한다.
CA233748은 물에 용해되고 용기 내에 위치하는 세정 조성물로 함침된 기재를 포함하는 일회용 비누를 기술한다. 이 기재는 티슈일 수 있으며, 종이는 상기 재료인 것으로 이해된다. 이 문헌은 오직 개개의 시트(와이프)만을 기술한다. 롤의 생산 가능성은 전혀 언급되어 있지 않다.
WO2005060931은 단일층으로 형성된 세정 와이프들을 기술하며, 상기 세정 와이프는 물과 접촉시 용해되고, 물에 용해 및/또는 분산될 수 있는 재료를 함유하는 수용성 필름을 형성하는 폴리머 재료(70-98%), 및 세정제(1-30%)를 포함한다. 또한, 상기 세정 와이프들은 가능하게는 연마 세정제(abrasive cleansing agent) 또는 섬유상 충전제를 함유할 수 있으며, 상기 섬유상 충전제는 목재 섬유, 따라서 또한 셀룰로오스를, 1 내지 20%의 양으로 포함할 수 있다. 물에 분산될 수 있는 재료중에서 셀룰로오스는 언급되어 있지 않다. 기술된 제품의 본질적인 특징은 세정을 위한 충분한 시간 동안 온전한 구조를 유지할 수 있게 하는 적절한 습윤 강도(wet strength)이다.
따라서, 전술한 기술 분야의 문헌에는 피부에 러빙하는 동작을 지속할 수 있는 양호한 습윤 강도를 갖는 와이프 또는 티슈의 설명이 있다. 와이프 또는 티슈는 고유량의 물이 가해질 경우, 그러나 에너지를 제공하는 상당한 기계적 작용의 추가적인 존재 하에서 분해한다.
게다가, 문헌 GB656210 및 WO2005060931에 기술된 제품은 통상적인 "종이"의 정의의 범위 내에 속하지 않는다. 그 이유는, 후자(즉, 종이)는 식물성 섬유의 존재를 제공하고, 50%를 초과하는 양의 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 주성분으로 하기 때문이다.
JP2003082397 및 JP2003073700은 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC)의 알칼리염 및 목재 펄프를 포함하는 수용성 비누화 종이를 기술한다. 그러나, 문헌 GB656210 및 WO2005060931의 경우에서와 마찬가지로, 이들 제품은 통상적인 "종이"의 정의 범위 내에 속하지 않는다. 그 이유는, 후자(즉, 종이)는 식물성 섬유의 존재를 제공하고, 50%를 초과하는 양의 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 주성분으로 하기 때문이다.
또한, JP2003082397은 습기를 유지하는 성분의 존재를 제공한다. 상기 종이는 카르복시메틸셀룰로오스 및 목재 펄프를 각각 약 75-85 및 15-25의 비율로 혼합 및 건조함으로써 얻어진다. 그 다음, 상기 가용성 종이는 액상 비누로 코팅되고, 열에 의해 건조된다.
전술한 일본 특허들에서 기술된 비누화 가용성 종이의 본질적인 특징들 중의 하나는 이들이 물에 완전히 용해될 수 있다는 것이다.
본 발명자들은 물에 분해될 것이고, 공예(craft) 수단에 의해 수작업으로 제조되는 비누화 종이를 알고 있다. 공예 생산 사이클은 물 및 셀룰로오스 섬유의 용액을 용기 내에 위치시키는 단계를 제공하며(도 1a), 상기 용액은 중력을 통해 형성 천(forming cloth) 상에 침착된다. 이후 이러한 형성 천은 물로부터 들어 올려지고, 과량의 물 중 상당한 부분을 배수한다. 셀룰로오스 페이스트(paste)가 상기 형성 천에 잔류하게 되고(도 1b), 이후 넓게 퍼지고(도 1c), 수작업으로 비누 용액으로 함침되고, 열풍 분사(hot air jet) 방법을 사용하여 건조되고, 최종적으로 말린다(roll up). 이 공정은 제한된 양의 비누화 종이를 생산하는 것을 가능하게 하는 공예 단위로 수행된다. 이렇게 얻어진 상기 비누화 종이 시트는 그의 고유한 특성 및 작은 크기 때문에, 말릴(rolled up) 수 없으며, 따라서 작은 조각들로 절단되고, 이후 상기 조각들이 적층된다(stacked)(도 1d, 1e, 1f 및 1g). 이렇게 얻어진 수작업 제품(개개의 시트들)의 작은 크기는 상기 제품이 원하는 길이 및 폭의 롤로 산업적으로 생산되는 것을 가능하지 않게 할 것이다. 이는 산업적 규모의 저장 및 자동 생산에 장애가 된다.
롤로 권취될 수 있는 가용성 종이를 얻기 위한 산업적 공정이 알려져 있으며, 이는 Aquasol 사(Aquasol Corporation, 80 Thompson Street / North Tonawanda, NY 14120)에 의해 실행된다. 이 회사는 Aquasol® Water Soluble Paper, 즉 물에서 빠르게 분해할 수 있고, 롤 및 시트를 포함하는, 다양한 두께 및 크기로 입수가능한 특성을 특징으로 하는 가용성 종이를 생산한다. 그러나, 상기 가용성 종이는 비누화되지 않으며, 어떠한 물질로도 함침되지 않는다.
전술한 최신 기술을 고려하면, 다양한 형태, 특히, 롤의 형태로 입수가능하게 제조될 수 있고, 연속 산업 공정을 통해 생산될 수 있는 완전히 수용성인 비누화 종이를 얻는 것을 가능하게 하는 공정에 대한 요구가 여전히 있다.
본 발명은 일반 종이의 물리적 특성을 유지하면서도 말리고 펴질 수 있도록 점조도(consistency) 및 유연성을 갖는 건조 비누화 가용성 종이가 얻어지는 신규한 공정을 통해 전술한 기술적 문제를 극복한다. 따라서, 이 종이는 롤을 권취하거나 또는 권출하는 작업 동안 어떠한 손상 또는 열화를 일으키지 않고 임의의 크기의 롤로 저장될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공정은 당해 기술분야에 알려진 통합된 기술로 자동 연속 산업 생산 시스템을 사용하여 가용성 비누화 종이를 생산하는 것을 가능하게 하는데, 이는 통상의 종이 생산에 사용되기 때문이다.
또한, 액상 비누의 대체물로서의 본 발명에 따른 제품의 용도는 종이 기재 상에 위치된 계면활성제를 계량하여, 액상 비누의 중량 및 부피를 90% 넘게 절감하는 것을 제공할 가능성을 통해 환경에 미치는 영향을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
이러한 유형의 종이는 본 발명의 주제이다. 이는 특히, 부드럽고, 유연하며, 수성 액체에 가용성이고 세정제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 비누화 종이는 물, 물-알코올 용액 및 몸을 세정하기 위해 통상적으로 사용되는 다른 용액에 용해될 수 있다.
이렇게 얻어진 종이의 중량은 중요하지 않으며, 달성될 수 있으며, 종이의 용도와 부합할 수 있는 최소값으로부터 변화될 수 있다. 바람직하게는, 상기 중량은 20 및 500 g/m2 사이에서 변화된다.
또한, 상기 종이는 그 위에 쓰여지고(written) 인쇄될 수 있다. 사실상, 상기 종이에 펜 또는 연필로 작성하거나, 또는 그림 또는 글자를 생성하기 위해 다색 잉크를 도포하는 것이 가능하다.
도 1: 비누화 가용성 종이를 생산하는 공지된 공예 생산 사이클의 예
도 2: 본 발명에 따른 종이를 사용하는 방법의 예시
정의
본 발명의 목적을 위해, 용어 "종이"는 임의의 소스(예를 들어, 목재 펄프, 기계 펄프, 반화학 펄프, 화학 펄프, 면 린터(cotton linter), 한해살이 식물(annual plant) 등)의 본래 그대로의 식물성 섬유 및/또는 상기 소스의 재생된 식물성 섬유의 펠트로서, 최소 50 중량%의 함량을 갖는 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 주성분으로 하며, 이러한 섬유들의 수 현탁액으로부터 얻어지는 펠트를 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 가용성 종이는 수성 액체, 예를 들어, 물, 물 및 알코올, 또는 다른 용매와의 혼합물 중의 물에 접촉시 분해하여 단일 섬유로 분리되는 종이를 의미한다. 또한, 본 발명에서 "가용성" 종이는 "분해성"이란 용어를 가리키는데, 이는 실험실의 기계적인 수단의 도움 없이도 약간의 수동 교반으로도 완전히 분해되는 것을 의미한다. 사용자는 이러한 분해를 "가용성"인 것으로 인식한다.
본 발명의 문맥에서, 비누화 종이는 세제로 함침된 종이를 의미한다.
본 발명의 목적
본 발명의 하나의 목적은 수성 액체 내에서 분해될 비누화 종이로서, 하기 성분들을 포함한다:
a. 셀룰로오스계 섬유 펄프: 50-90 중량%;
b. 분해제: 30-3 중량%; 및
c. 적어도 1종의 세제.
상기 중량 백분율들은 물의 부존재하에 계산된 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 종이의 연속 생산 공정, 특히 롤로의 연속 생산 공정이다.
또한, 인체, 특히 피부를 세정하기 위한 상기 종이의 용도가 본 발명의 목적이다.
본 발명의 추가적인 목적은 활성 성분 및/또는 일반적인 의약 성분의 운반체(vehicle)를 제공하고, 물에서의 분산을 위한 소독제(disinfecting agent)의 운반체를 제공하고, 세탁기 내에서 다양한 색상의 의류를 세척하는 것을 가능하게 하는 제품의 운반체를 제공하는 상기 종이의 용도이다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적은 실시예 및 도면을 포함하는 아래에서 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 주제인 분해성(다르게는 가용성으로 지칭됨) 비누화 종이의 생산을 위해, 종이의 제조에 적합한 임의의 재료들이 출발 재료로서 사용된다. 이러한 재료들은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 제1 셀룰로오스계 섬유상 재료(셀룰로오스 섬유 펄프)가 사용된다. 종이에 사용되는 모든 원료가 상기 출발 재료로서 사용될 수 있다. 특히, 기계 펄프, 반화학 펄프, 화학 펄프, 침엽수 또는 활엽수 펄프, 면 린터, 한해살이 식물 및 셀룰로오스가, 셀룰로오스, 또는 셀룰로오스 및 리그닌을 주성분으로 하는 흡수 보조제의 보풀(fluff)의 제조를 위해 사용될 수 있다. 셀룰로오스가 바람직한 원료이다.
이 섬유상 재료에, 수용성 물질(예를 들어, 분자, 폴리머, 올리고머, 유기염 및 무기염)의 형태로 분해제가 첨가된다. 본 발명에 적합한 수용성 물질의 예는 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 잔탄검(xanthan gum), 구아검(guar gum), 폴리쿼터늄(polyquaternium) 폴리머, 풀루란(pullulan), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 젤라틴, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염, 폴리비닐 알코올, 알긴산 나트륨(sodium alginate), 트라가칸스검(gum tragacanth), 아카시아검, 아라비아검(gum arabic), 폴리아크릴산, 메틸 메타크릴레이트 코폴리머, 카르복시비닐 폴리머, 아밀라아제, 천연 및 변성 전분, 알루미늄 전분 옥테닐석시네이트, 하이드록시프로필 전분 포스페이트, 고아밀라아제 전분(high amylase starch), 고아밀라아제 하이드록시프로필레이트 전분(high amylase hydroxypropylate starch), 덱스트린, 펙틴, 키틴, 키토산, 레반(levan), 엘시난(elsinan), 콜라겐, 제인(zein), 글루텐(gluten), 분리 대두 단백(soya protein isolate), 분리 우유 단백(milk protein isolate), 카세인(casein), 캐로브 빈 검(carob bean gum), 카라야검(karaya gum), 카라기난(carrageenan), 젤란검(gellan gum), 한천(agar), 알긴산(alginic acid) 및 알긴산염, 푸셀란(furcellaran), 폴리하이드록시산 폴리머, 및 이들의 혼합물에 기초한 폴리머; 및 종이 기술에서 일반적으로 사용되는 다당류이다. 바람직한 분해제는 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염이다.
탈결합제(예를 들어, 에톡실레이트/프로폭실레이트 알코올류), 무기 염료 및 유기 염료, 무기 안료(예를 들어, 카올린, 칼슘 카보네이트), 및 보유제(retention agent)(예를 들어, 아크릴아미드류, 폴리아민류, 양이온성 실리카)가 첨가될 수 있다. 이러한 성분들은 액체 또는 분말 형태일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 종이는, 물의 부존재 하에서 계산된, 하기 조성을 가지며, 앞서 열거된 성분들은 하기 백분율로 존재한다:
- 셀룰로오스계 섬유 펄프: 50-90%, 바람직하게는 80-90%;
- 분해제: 3-20%, 바람직하게는 5-13%;
- 탈결합제: 2-8%;
- 염료: 0.01-0.05%;
- 무기 안료: 0.1-20%;
- 보유제: 0.1-5%; 및
- 적어도 1종의 세제.
앞서 열거된 성분들의 정확한 백분율은 종이 중량, 종이의 용해도 및 얻고자 하는 물리적/기계적, 형태적 및 인쇄 특성(예를 들어, 인장 강도, 평활도(smoothness), 두께, 불투명도(opacity), 강성률, 공기 투과도, 내인열도(tear resistance), 섬유간 결합(inter-fibre bonding), 박리(delamination), 백색도)을 기준으로 수시로 설정된다.
특히 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 분해성 비누화 종이는 하기 조성을 가지며 70 g/m2 중량을 갖는다:
- 표백된 유칼립투스(eucalyptus) 화학 펄프 86.4 중량%;
- 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
- 탈결합제(debonding agent) 5.3 중량%; 및
- 상기 종이에 8 g/m2의 양으로 도포된, 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인.
다른 특히 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 분해성 비누화 종이는 하기 조성을 가지며 70 g/m2의 중량을 갖는다:
- 표백된 유칼립투스 화학 펄프 57.6 중량%;
- 표백된 침엽수 화학 펄프 28.8 중량%;
- 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
- 탈결합제 5.3 중량%; 및
- 상기 종이에 8 g/m2의 양으로 도포된, 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인.
다른 특히 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 분해성 비누화 종이는 70 g/m2의 중량과 함께 하기 조성을 갖는다:
- 표백된 유칼립투스 화학 펄프 86.4 중량%;
- 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
- 탈결합제 5.3 중량%; 및
- 각각 49.6, 49.6, 및 0.8 %의 중량 백분율을 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 라우르아미도프로필 베타인 및 벤잘코늄 클로라이드(benzalkonium chloride). 상기 종이에 도포된 계면 활성제의 양은 8 g/m2이다.
본 발명의 생산에 사용될 수 있는 장치는 종이의 생산, 개선, 및 재가공에 이미 존재하는 기술과 완전히 유사하다
이러한 장치는 하기를 포함한다:
- 연속식 기계의 공급 박스에 형성 천, 또는 대안으로 형성 롤러(둥근 형상)를 공급하는, 펄프를 제조하기 위한 플랜트;
- 프레스 유닛;
- 표면 처리 유닛, 예를 들어, 사이즈 프레스가 삽입될 수 있는 건조기;
- 선택적인 기계 평활기;
- 포프(Pope) 롤러;
- 함침 유닛;
- 후건조(post-drying) 유닛.
특히, 종이 생산 라인의 필수 성분들은 하기에서 설명된다.
물, 섬유 및 첨가제의 정확한 혼합물을 제조하기 위하여, 펄프 제조용 플랜트는 시간에 따라 변함이 없으며, 이에 따라 공급 박스 및 연속식 기계는 균일한 공급을 가질 수 있다.
펄프가 제조되자마자, 이 펄프는 공급 박스로 공급된다. 상기 공급 박스에는 0.4 - 1% 정도의 펄프 점조도가 공급되어, 전체 연속식 기계와 동일한 폭의 물, 섬유 및 첨가제의 균일층을 형성한다. 그 다음, 상기 펄프는 천 위로 통과한다. 상기 펄프의 탈수 단계는 상기 연속식 기계의 천 위에서 시작되고, 이와 동시에 상기 섬유를 펠트화하는 단계가 첫번째 단계에서는 자연 배수를 통하고, 이후에는 진공하에서의 배수를 통해 일어난다. 이러한 유형의 기계는 둥근 형상으로 권취된 천으로 대체될 수 있다.
펄프를 탈수하는 단계는 연속식 기계의 전체 길이를 따라 다양한 기술들로 계속된다. 초기에는 희석된 펄프가 천 위에서 배수되고, 이후 프레스 유닛으로 이송된다.
기계적 프레싱 시스템을 통해 시트를 탈수하는 공정을 계속하기 위하여 후속 프레스 유닛이 설계된다. 이 시스템은 에너지 관점에서 매우 편리하나, 50 - 52 % 건조도(dryness) 초과의 건조도 값을 달성하기가 어렵다.
그 다음, 시트가 원하는 탈수 정도로 건조되는 건조기가 뒤따른다. 이는 젖은 시트가 중공 롤러(일반적으로 1500 mm의 직경)에 부착되게 하는 것으로 구성되고, 상기 중공 롤러 내에서 포화 증기가 응축되게 된다. 이 시스템은 열풍로(hot air stove)와 같은 다른 건조 시스템 및 적외선 시스템과 통합되거나 또는 때때로 이들로 대체될 수 있다.
시트의 표면 처리를 얻기 위해, 표면 처리 유닛, 예를 들어, 사이즈 프레스 또는 필름 프레스가 상기 건조기에 통합될 수 있다.
또한, 종이를 평활화하고, 일반적으로 그래픽 품질을 향상시키는 목적을 갖는 기계 평활기가 추가적으로 제공될 수 있다.
이후, 연속 시트는 포프 릴(Pope reel)로 이송되고, 상기 포프 릴은 상기 생산된 종이를 연속적으로 롤로 권취하고, 생산 사이클을 중단시키지 않으면서 롤들을 교체한다.
전술한 바와 같은 기계는 본 발명에 요구되는 종이 기재의 연속적 산업 생산을 할 수 있다.
이후, 상기 롤은 기재를 세제로 함침하는 단계로 이송된다. 상기 함침 유닛은 다른 작업 라인에서 작동되는 것일 수 있거나, 또는 연속식 기계에 통합될 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 상기 종이는 롤의 형태로 생산된다. 이 구현예에 있어서, 상기 장치는 건조기 이후에 지지체를 포함하는 권취부의 존재를 제공하며, 상기 종이는 상기 지지체 둘레에 권취될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 종이의 제조 공정은 하기 단계들을 포함한다:
a. 셀룰로오스계 섬유 펄프를 제조하는 단계;
b. 연속식 기계를 사용하여 종이 기재를 생산하는 단계;
c. 선택적으로 시트를 표면 처리하는 단계;
d. 선택적으로 평활화하는 단계;
e. 세제로 함침시키는 단계; 및
f. 권취하는 단계 및 선택적으로 포장하는 단계.
더욱 상세하게는, 본 발명에 따른 공정은 하기 단계들을 포함한다:
- 셀룰로오스계 섬유 펄프를 제조하는 단계;
- 상기 펄프를 펠트화하는 단계 및 상기 시트를 약 95%의 표시값(indicative value)으로 탈수하는 단계;
- 선택적으로 상기 시트를 표면 처리하는 단계;
- 선택적으로 평활화하는 단계;
- 권취하는 단계;
- 세제로 함침시키는 단계;
- 약 95%로 건조하는 단계; 및
- 최종적으로 권취하는 단계 및 원하는 경우 포장하는 단계.
본 발명에 따른 종이의 제조 공정이 이제 기술될 것이다.
세제의 첨가 단계까지의 단계들 및 종이의 제조는 전부 통상적인 것이며, 당해 기술분야의 통상의 기술자의 일반적인 지식의 범위 내에 속한다.
출발 섬유상 재료(셀룰로오스 섬유 펄프)는 상기 섬유상 재료를 개개의 섬유들로 분리하기 위하여 물 함유 펄프 제조기(pulper)의 용기에 놓여져서 그 안에서 파괴된다. 그 다음, 본 발명에 따른 분해제 및 통상의 성분들이 첨가된다. 이러한 펄프 제조기의 사용은 종이 생산의 맥락에서 공지 기술에 포함된다.
따라서, 섬유 및 전술한 다른 성분을 전체의 0.7 중량%에서 4 중량%까지 변할 수 있는 양으로 함유하는 수성 현탁액이 얻어진다.
상기 현탁액은 이를 최대 균일성 및 규칙성을 갖는 연속식 종이 생산 기계의 천으로 분배시키는 흐름 박스에 도달한다. 따라서, 펄프 및 물의 흐름은 종방향 및 횡방향에서 균일한 특성을 갖는, 상기 기계의 크기에 따르는 다양한 폭의 박막으로서 분배된다.
전술한 연속식 기계에서 일어나는 두 단계는 펠트화 단계 및 건조 단계이다.
상기 기계에서 일어나는 두 번째 단계는 탈수 단계이며, 이는 다음 공정에 의해 수행된다: 희석된 펄프가 연속식 천 컨베어 벨트 상에 침착되고, 기계적 프레싱 시스템을 통해 시트를 탈수하는 공정이 계속되도록 설계된 프레스 유닛으로 이송된다. 상기 프레스 유닛으로부터 젖은 시트는 상기 젖은 시트가 가열된 중공 실린더에 부착되도록 하는 건조기로 이송된다. 이 시스템은 열풍로와 같은 다른 건조 시스템 및 적외선 시스템에 통합되거나 또는 때때로 이들로 대체될 수 있다.
상기 공정의 이러한 단계 동안, 웹에 존재하는 습기는 3 내지 5.5%의 값으로 감소한다.
상기 건조기로부터 종이는 상기 종이를 평활화하고 일반적으로 상기 종이의 그래픽 품질을 향상시키도록 설계된 평활화 기계로 이송되고, 마지막으로 포프 권취기로 이송되어, 여기에서 상기 생성된 종이가 롤로 연속적으로 권취되고, 롤들은 생산 사이클을 중단시키지 않고 교체된다.
이후 단계에서, 상기 종이 시트는 적어도 1종의 세제, 바람직하게는 세제들의 혼합물을 가지며, 이들은 스프레이 또는 종이 코팅을 대표하는 다른 시스템들에 의해 상기 종이 시트에 첨가된다.
이 경우에, 연속식 기계의 포프 롤러 상에 권취된 종이는 이후 권취기 상에 재권취(권출 및 재권취)되어 계면 활성제로 후속 처리하기 위한 최적 크기의 롤을 제조한다. 이 경우에, 계면활성제 스프레이는 상기 종이 기재에 물을 제공하며, 상기 종이 기재는 최종 사용을 위해 재건조, 재권취 및 최적의 크기로 세분되어야 한다.
대안으로서, 상기 세제는 상기 연속식 기계에 인라인으로 첨가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 세제는 계면활성제, 바람직하게는 세제들의 혼합물이다. 하기 성분들을 포함하는 용액이 본 발명에 따른 종이에 첨가된다:
- 최대 건조 백분율이 바람직하게는 50%인 다양한 비율의 음이온성 계면활성제, 양쪽성(amphoteric) 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물 중 적어도 1종;
- 선택적으로 5% 미만의 백분율의 글리세린의 용액;
- 선택적으로 각각 5% 미만의 백분율의 EDTA, 시트르산/소듐 시트레이트;
- 선택적으로 각각 1% 미만의 양의 소르비톨, 소듐 락테이트, 소듐 카보네이트;
- 선택적으로 0.1%로서의 향수 에센스(perfumed essence) 및 0.3% 미만의 농도의 정유(essential oil).
따라서, 전술한 물질로 균일하게 함침된 종이의 시트가 얻어진다.
상기 시트가 얻어지고 생성된 종이의 중량에 따라 80 내지 250℃의 온도로 열풍 분사에 의해 다시 건조된다.
특정 구현예에서, 얻어진 연속 종이 시트는 지지체로서 작용하는 코어를 사용하여 권취부에서 롤로 권취될 수 있으며, 종이는 상기 지지체 둘레에 권취된다. 따라서, 다양한 중량 및 기계의 유용한 폭보다는 크지 않은 바람직한 폭의 롤이 생산된다.
이후, 비누화 종이의 롤은 시장 요구사항에 따라 풀리고(unrolled) 다양한 폭 및 길이를 갖는 더 작은 롤로 재권취되고, 절단되고, 적층되고, 포장될 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 롤은 예비성형된 시트들을 포함하는데, 상기 시트들은 전술한 롤로부터 상기 시트들을 하나의 시트에 다른 시트를 적층함으로써 사용될 수 있다.
또한, 전술한 공정의 최종 단계(풀림으로부터 포장 또는 임의의 형태로의 포장)는 자동화된 연속적 산업 시스템을 통하여 수행될 수 있다.
상기 공정의 전술한 모든 단계 동안에, 상기 비누화 종이 제품은 어떠한 종류의 열화 또는 변형(malformation)도 겪지 않는다. 특히, 상기 종이 시트는 이후에 그 특성에 영향을 미치는 어떠한 방식의 변형도 없이 자유롭게 권취되고 풀릴 수 있다. 본 발명에 따른 공정의 사용 덕택에, 세정제의 존재는 상기 종이의 유연성 특성에 실제로 부정적인 영향을 주지 않는다.
지금까지 기술된 공정을 사용하여 얻어진 상기 비누화된 가용성 종이는 매끄러운 표면 마감과 함께, 균일한 색상을 가지며, 잉크로 칠해질 수 있고, 인쇄될 수 있으며, 기계 가공될 수 있다.
이 종이는 물에서 사용되는 경우 분해한다. 종이가 적셔지자마자 종이의 분해 과정이 시작되고, 이는 동시의 비누의 방출과 함께 완전한 분해를 일으킨다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 얻어진 가용성 비누화 종이는 손 또는 몸의 다른 부분을 세정하기 위해 사용되며, 이들이 상기 종이와 접촉할 경우 적절하게 비누칠된다.
또한, 상기 종이는 펜 및/또는 연필로 쓰여질 수 있고, 기존의 인쇄 기술을 사용하여 인쇄될 수 있다는 것을 특징으로 한다.
언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 종이는 세정 효과를 이용하는 다양한 용도를 가질 수 있으며, 수성 액체 내에서 완전히 분해되는 이점을 가지며, 잔류물을 남기지 않고 분해되는 인상을 준다.
바람직한 일 구현예는 인체, 특히 피부를 세정하기 위한 상기 종이의 용도를 제공한다. 이 경우에, 적절한 세제, 특히 피부 접촉에 맞는 세제가 사용될 것이다.
본 발명의 다른 구현예는 경구적으로 섭취되어야 하는 활성 성분 및/또는 의약 성분의 운반체로서 작용하는 식용 형태의 상기 종이의 용도를 제공한다. 이 경우에, 이러한 성분들을 포함시키는 일반적으로 알려진 기술이 사용될 수 있다. 외용의 경우에는, 예를 들어, 외용 소독제, 소염제 및 연화제(softener)가 포함될 수 있고, 상기 세제는 상기 포함된 활성 성분에 따라 선택될 것이다.
본 발명의 다른 구현예는 세탁기 내에서 다양한 색상의 의류를 세척하는 것을 가능하게 하는 제품의 운반체로서 작용하는 상기 종이의 용도를 제공한다. 이 경우에, 상기 세제는 옷 및 세탁물을 물세척하기 위해 가정 및 산업 부문에서 일반적으로 사용되는 것들일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 가정용 또는 산업용 세제, 예를 들어, 식기 세척기용 세제를 갖는 상기 종이의 용도를 제공한다
본 발명의 다른 구현예는 특별한 세제, 예를 들어, 손 세척 크림을 갖는 상기 종이의 용도를 제공한다. 본 발명에 따른 종이 기재는 적합한 중량의 것일 수 있다.
전술한 용도에 따라 적어도 1종의 가정용 또는 산업용 세제를 포함하는 본 발명에 따른 종이는 본 발명의 목적 내에 속한다.
하기 실시예들은 본 발명을 더욱 설명할 것이다.
실시예
실시예 1
비누화 가용성 종이의 제조
펄프 제조기에서 하기 성분들을 주위 온도에서 30분 동안 교반하여 혼합함으로써 가용성 종이 기재를 제조하였다; 표백된 유칼립투스 화학 펄프 13.3 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 85.4 중량% 및 탈결합제 1.3 중량%. 수중의 섬유의 농도(점조도)는 1 중량%(물 1L, 섬유 10g)이었다. 절차 종료시, 70 g/m2 에 상응하는 중량의 가용성 종이를 얻었다. 이렇게 얻어진 상기 종이의 중량에 의한 조성은 다음과 같다: 표백된 유칼립투스 화학 펄프 86.4 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량% 및 탈결합제 5.3 중량%. 이후, 스프레이 시스템을 사용하여 50%의 건조 중량을 갖는 계면활성제의 수용액으로 상기 종이의 롤을 함침시켰다. 사용된 계면활성제는 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인이었다. 상기 종이에 도포된 계면활성제의 양은 8 g/m2이었다. 이후, 상기 비누화 종이를 인쇄하고, 원하는 대로 제조할 수 있다.
실시예 2
비누화 가용성 종이의 제조
펄프 제조기에서 하기 성분들을 주위 온도에서 30분 동안 교반하여 혼합함으로써 가용성 종이 기재를 제조하였다; 표백된 유칼립투스 화학 펄프 8.9 중량%, 표백된 침엽수 화학 펄프 4.4 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 85.4 중량% 및 탈결합제 1.3 중량%. 수중의 섬유의 농도(점조도)는 1 중량%(물 1L, 섬유 10g)이었다. 절차 종료시, 70 g/m2 에 상응하는 중량의 가용성 종이를 얻었다. 이렇게 얻어진 상기 종이의 중량에 의한 조성은 다음과 같다: 표백된 유칼립투스 화학 펄프 57.6 중량%, 표백된 침염수 화학 펄프 28.8 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량% 및 탈결합제 5.3 중량%. 이후, 스프레이 시스템을 사용하여 50%의 건조 중량을 갖는 계면활성제의 수용액으로 상기 종이를 함침시켰다. 사용된 계면활성제는 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인이었다. 상기 종이에 도포된 계면활성제의 양은 8 g/m2였다. 이후, 상기 비누화 종이를 인쇄하고, 원하는 대로 제조할 수 있다.
실시예 3
가용성 비누화 종이의 생산
이후, 실시예 1의 사양으로 생산한 롤을 스프레이 시스템을 이용하여 50%의 건조 중량을 갖는 계면활성제 수용액으로 함침시켰다. 사용된 계면활성제는 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 라우르아미도프로필 베타인 및 벤잘코늄 클로라이드이었고, 각각의 중량 백분율은 49.6, 49.6 및 0.8%이었다. 상기 종이에 도포된 계면활성제의 양은 8 g/m2이었다. 이후, 상기 비누화 종이를 인쇄하고, 원하는 크기의 롤로 절단하였다.
실시예 4
가용성 비누화 종이의 용도
도 2는 본 발명과 관련된 종이의 실제 응용을 보여준다.
가용성 비누화 세정 종이의 시트를 롤로부터 분리하고(도 2a), 이후 흐르는 물에서 사용한다(도 2b).
본 발명은 완전히 분해되고, 단일 섬유들로 분리되어, 이를 사용하는 개인의 손 및 몸의 부분들을 적절하게 비누칠한다(도 2c).
마지막으로, 도 2d는 본 발명에 따른 상기 종이가 그 결과로 일어나는 일반적인 헹굼(rinsing)에 의해 전부 분해됨을 보여준다. 사용자는 이러한 분해를 용해로 인식한다.

Claims (26)

  1. 하기를 포함하는 수성 액체 내에서 분해될 비누화 종이(soaped paper):
    a. 셀룰로오스계 섬유 펄프: 50-90 중량%;
    b. 분해제(disaggregating agent): 30-3 중량%, 여기서 상기 분해제는 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 잔탄검(xanthan gum), 구아검(guar gum), 폴리쿼터늄(polyquaternium) 폴리머, 풀루란(pullulan), 하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 젤라틴, 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염, 폴리비닐 알코올, 알긴산 나트륨(sodium alginate), 트라가칸스검(gum tragacanth), 아카시아검, 아라비아검(gum arabic), 폴리아크릴산, 메틸메타크릴레이트 코폴리머, 카르복시비닐 폴리머, 아밀라아제, 천연 및 변성 전분, 알루미늄 전분 옥테닐석시네이트, 하이드록시프로필 전분 포스페이트, 고아밀라아제 전분(high amylase starch), 고아밀라아제 하이드록시프로필레이트 전분(high amylase hydroxypropylate starch), 덱스트린, 펙틴, 키틴, 키토산, 레반(levan), 엘시난(elsinan), 콜라겐, 제인(zein), 글루텐(gluten), 분리 대두 단백(soya protein isolate), 분리 우유 단백(milk protein isolate), 카세인(casein), 캐로브 빈 검(carob bean gum), 카라야검(karaya gum), 카라기난(carrageenan), 젤란검(gellan gum), 한천(agar), 알긴산(alginic acid) 및 알긴산염, 푸셀란(furcellaran), 폴리하이드록시산 폴리머, 및 이들의 혼합물에 기초한 폴리머; 및 다당류로 이루어진 군으로부터 선택된다; 및
    c. 1종 이상의 세제(detergent).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄프의 중량 백분율이 63 내지 90%인 비누화 종이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분해제의 중량 백분율이 5 내지 13%인 비누화 종이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 성분들 중 적어도 하나를 더 포함하는 비누화 종이:
    d. 탈결합제: 2-8 중량%;
    e. 염료: 0.01-0.05 중량%;
    f. 무기 안료: 0.1-20 중량%; 및
    g. 보유제(retention agent) 0.1-5 중량%.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해제는 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염인 비누화 종이.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    20 내지 500 g/m2의 중량을 갖는 비누화 종이.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    70 g/m2의 중량과 함께 하기 조성을 갖는 비누화 종이:
    - 표백된 유칼립투스(eucalyptus) 화학 펄프 86.4 중량%;
    - 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
    - 탈결합제 5.3 중량%; 및
    - 상기 종이에 8 g/m2의 양으로 도포되고, 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인(lauramidopropyl betaine).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    70 g/m2의 중량과 함께 하기 조성을 갖는 비누화 종이:
    - 표백된 유칼립투스 화학 펄프 57.6 중량%;
    - 표백된 침엽수(conifer) 화학 펄프 28.8 중량%;
    - 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
    - 탈결합제 5.3 중량%; 및
    - 상기 종이에 8 g/m2의 양으로 도포되고, 1:1의 중량비를 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트 및 라우르아미도프로필 베타인.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    70 g/m2의 중량과 함께 하기 조성을 갖는 비누화 종이:
    - 표백된 유칼립투스 화학 펄프 86.4 중량%;
    - 카르복시메틸셀룰로오스의 소듐염 8.3 중량%;
    - 탈결합제 5.3 중량%; 및
    - 상기 종이에 8 g/m2의 양으로 도포되고, 각각 49.6 %, 49.6 %, 및 0.8 %의 중량 백분율을 갖는 소듐 라우릴 에테르 설페이트, 라우르아미도프로필 베타인 및 벤잘코늄 클로라이드(benzalkonium chloride).
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1종 이상의 세제는 가정용 또는 산업용 세제인 비누화 종이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 1종 이상의 세제는 식기 세척기용 세제, 옷 및 세탁물의 물세척용 세제 및 손 세척 크림으로 이루어진 군으로부터 선택되는 비누화 종이.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    활성 성분을 더 포함하는 비누화 종이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 활성 성분은 피부 소독제(skin disinfectant)인 비누화 종이.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 비누화 종이로 이루어진 롤.
  15. 제14항에 있어서,
    예비성형(preformed) 시트를 갖는 롤.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이의 시트를 포함하는 팩.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이의 생산 방법으로서,
    a. 셀룰로오스 섬유 펄프를 제조하는 단계;
    b. 연속식 기계를 사용하여 종이 기재를 생산하는 단계;
    c. 세제로 함침(impregnation)시키는 단계; 및
    d. 권취하는 단계를 포함하는 비누화 종이의 생산 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 b 단계 및 상기 c 단계 사이에, 시트 표면을 처리하는 단계 및 평활화(smoothing)하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 비누화 종이의 생산 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 d 단계는 상기 권취하는 단계 이후에 포장(packing)하는 단계를 더 포함하는 비누화 종이의 생산 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이를 인체를 세정하기 위해 사용하는 비누화 종이의 사용 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 인체는 피부인 비누화 종이의 사용 방법.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이를 활성 성분 및 의약 성분 중 적어도 하나의 전달체(vehicle)로서의 역할을 하도록 사용하는 비누화 종이의 사용 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 의약 성분은 소독제인 비누화 종이의 사용 방법.
  24. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이를 세탁기에서 다양한 색의 옷을 세척하는 것을 가능하게 하는 제품의 전달체로서의 역할을 하도록 사용하는 비누화 종이의 사용 방법.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 비누화 종이를 가정용 세제의 운반체로서의 역할을 하도록 사용하는 비누화 종이의 사용 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 비누화 종이를 가정적 또는 산업적 이용을 위한 세제의 운반체로서의 역할을 하도록 사용하는 비누화 종이의 사용 방법.
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