KR101694562B1 - 소정의 패턴에 따라 첨가제 조성물로 처리된 크레이핑된 티슈 시트 - Google Patents

소정의 패턴에 따라 첨가제 조성물로 처리된 크레이핑된 티슈 시트 Download PDF

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Abstract

첨가제 조성물을 함유하는 티슈 시트가 개시되어 있다. 첨가제 조성물을 크레이핑(creping) 공정 동안, 첨가제 조성물이 시트 상에 비처리된 영역에 의해 분리된 침착물을 형성하도록 하는 제어된 방식으로 티슈 시트에 적용한다. 일 실시양태에서, 첨가제 조성물을 크레이핑 표면에 적용한다. 이어서, 습윤 티슈 시트를 상승부(elevation)를 함유하는 지형학적 표면에 의해 크레이핑 표면으로 전달시킨다. 상승부는 티슈 시트를 크레핑 표면에 대해 압착시킨다. 표면으로부터 크레이핑될 때, 첨가제 조성물은, 상승부가 지형학적 표면 상에 위치한 지점에 따라 티슈 시트로 전달된다.

Description

소정의 패턴에 따라 첨가제 조성물로 처리된 크레이핑된 티슈 시트 {CREPED TISSUE SHEETS TREATED WITH AN ADDITIVE COMPOSITION ACCORDING TO A PATTERN}
흡수성 티슈 제품, 예컨대 종이 타월, 안면 티슈, 화장실 티슈 및 다른 유사한 제품은 몇몇 중요한 특성을 포함하도록 설계된다. 예를 들어, 제품은 우수한 벌크(bulk), 부드러운 감촉을 가져야 하고, 고도로 흡수성이어야 한다. 또한, 제품은 그것이 사용되는 특정 용도 및 환경에 충분한 강도를 가져야 한다.
지금까지, 당업자는 티슈 제품의 다양한 특성을 향상 및 개선시키기 위하여 다양한 방법을 개발하여 왔다. 예를 들어, 벌크를 증가시키고, 연성을 개선시키기 위하여, 티슈 제품에 크레이핑(creping) 공정을 수행하였다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 크레이핑 접착제를 회전 드럼, 예컨대 양키(Yankee) 건조기 상에 분무한다. 이어서, 티슈 웹을 드럼이 회전함에 따라 외부 표면에 부착시킨다. 이어서, 크레이핑 블레이드를 사용하여 드럼의 표면으로부터 티슈 웹을 제거한다. 드럼으로부터 웹의 크레이핑은 웹을 축소시키고, 섬유 대 섬유 결합을 파괴시킬 수 있으며, 이들 모두 제품의 벌크 및 연성을 증가시킨다.
본원에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공보 번호 U.S. 2008/0073046호에는, 티슈 웹의 크레이핑에 유용할 뿐만 아니라, 크레이핑 공정 동안 이로운 첨가제를 티슈 시트에 도입시키기 위하여 사용될 수 있는, 상기한 바와 같은 크레이핑 공정이 개시되어 있다. 특히, 2008/0073046호 출원은 첨가제 조성물을 크레이핑 드럼의 표면에 적용하여 시트를 드럼의 표면에 부착시키는 것을 교시한다. 크레이핑 동안, 첨가제 조성물은 티슈 시트의 하나 이상의 특성을 개선시키기에 충분한 양으로 티슈 시트로 전달된다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 열가소성 중합체 수지, 로션, 탈결합제(debonder), 연화제 등을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 첨가제를 티슈 시트에 적용하면 시트의 다양한 특성이 개선될 수 있다. 그러나, 불행하게도, 첨가제의 일부는 소수성 특성을 가질 수 있고, 따라서 유체, 예컨대 물을 흡수하는 티슈 시트의 능력을 방해하는 경향을 가질 수 있다. 따라서, 2008/0073046호 출원에 기재된 발명이 당업계에서 큰 진보를 제공하더라도, 추가의 개선이 필요할 수 있다. 예를 들어, 자유로운 액체 흡수를 허용하기 위한 시트 상 비처리된 영역을 남기는, 크레이핑 공정 동안 첨가제 조성물을 티슈 시트에 적용하는 방법이 요망된다.
일반적으로, 본 개시물은 첨가제 조성물을 베이스 시트에 적용하는 방법에 관한 것이다. 또한, 하기에 보다 상세하게 기재되는 바와 같이, 첨가제 조성물을 베이스 시트에 적용하면서 베이스 시트에 크레이핑 공정을 수행할 수도 있다. 특히 유리하게는, 첨가제 조성물이 베이스 시트 상에 침착물을 형성하도록 하는 소정의 패턴에 따라 첨가제 조성물을 베이스 시트에 적용하여 유체의 흡수를 위한 비처리된 부분을 남길 수 있다.
예를 들어, 일 실시양태에서, 본 개시물은 첨가제 조성물을 티슈 시트에 적용하는 방법에 관한 것이다. 방법은 습윤 티슈 웹의 제1 형성 단계를 포함한다. 티슈 웹은 임의의 적합한 제지 섬유로부터 제조될 수 있고, 섬유의 수성 현탁액으로부터 형성될 수 있다. 본 개시물에 따라, 습윤 티슈 웹은 지형학적(topographical) 표면으로 전달된다. 지형학적 표면은 상승부(elevation)를 포함한다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 지형학적 표면은 상승부를 포함하는 마디(knuckle)를 함유하는 직포를 포함할 수 있다. 마디는, 예를 들어 직물의 표면으로부터 연장될 수 있다. 별법으로, 지형학적 표면은 편향 요소(deflection element)를 함유하는 각인(imprinting) 직물을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 편향 요소는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
본 개시물에 따른 첨가제 조성물은 크레이핑 표면에 적용된다. 첨가제 조성물은 티슈 웹을 크레이핑 표면에 적어도 가볍게 부착시키고, 티슈 시트로 전달되도록 의도되는 임의의 적합한 조성물을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 전달된 후에, 티슈 시트의 특징들 또는 특성들 중 하나를 개선시키는 조성물을 포함할 수 있다.
첨가제 조성물을 크레이핑 표면에 적용한 후, 티슈 웹을 지형학적 표면에 의해 지지되어 있는 동안 크레이핑 표면에 대해 압착시킨다. 지형학적 표면 상의 상승부는 티슈 웹과 크레이핑 표면 사이에 접촉 영역을 형성한다.
이어서, 티슈 웹을 크레이핑 표면으로부터 크레이핑시킨다. 크레이핑 공정동안, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면으로 전달되어 침착물을 형성한다. 침착물은 티슈 웹의 표면 상에 지형학적 표면 상의 상승부가 위치한 곳에 상응하는 위치에 형성된다. 특히, 침착물은 접촉 영역이 지형학적 표면에 의해 티슈 웹과 크레이핑 표면 사이에 형성된 티슈 시트 상에 생성된다.
따라서, 티슈 웹 상에 형성된 침착물은, 상승부가 지형학적 표면 상에 존재하는 위치에 상응하는 소정의 패턴에 따라 위치한다. 본원에서 사용된 용어 "패턴"은 단지 침착물의 위치가 지형학적 표면 상의 상승부의 위치와 일치함을 의미한다. 침착물은, 예를 들어 티슈 웹의 표면에 걸쳐 랜덤한 방식으로 배치되는 것으로 보일 수 있다. 다른 실시양태에서, 침착물은 웹의 표면에 걸쳐 어떤 유형의 균일한 간격을 가질 수 있다. 또다른 실시양태에서, 침착물은 복수의 상호연결된 실선을 갖는 격자 형태와 같은, 망상(recticular) 패턴으로 나타날 수 있다.
침착물 이외에, 또한, 첨가제 조성물은 다른 형태로 티슈 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 크레이핑 공정은 또한 티슈 웹의 표면에 걸쳐 랜덤하게 분산된 첨가제 조성물로 이루어진 "부스러기(shaving)"를 형성할 수 있다. 부스러기는, 예를 들어 침착물의 적어도 일부분과 중첩될 수 있고, 침착물과 비교하여 더 큰 밀도의 첨가제 조성물을 가질 수 있다. 즉, 첨가제 조성물은 침착물 영역과는 대조적으로, 부스러기 영역에서 더 두꺼운 덩어리를 갖는다. 부스러기의 두께는, 예를 들어 침착물보다 2배 이상 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 부스러기는 침착물의 두께보다 3배, 4배, 5배, 10배 또는 그 이상 더 클 수 있다. 부스러기는, 예를 들어 크레이핑 표면에 대한 크레이핑 블레이드의 작용으로 인해 발생될 수 있다. 크레이핑 블레이드는 부스러기를 형성할 수 있고, 이어서, 이것은 티슈 웹의 표면으로 전달된다.
상기한 바와 같이, 티슈 시트의 제조 방법은 습윤 웹을 형성하는 단계 및 습윤 웹을 크레이핑 표면에 대해 압착시키는 단계를 포함한다. 표면에 대해 압착될 때 습윤 웹의 컨시스턴시(consistency)는 특정 용도에 따라 달라질 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 웹은, 지형학적 표면으로 전달된 후, 크레이핑 표면에 대해 압착될 때, 약 30％ 내지 약 60％의 컨시스턴시로 탈수될 수 있다.
또한, 본 개시물은 상기한 방법에 따라 제조된 크레이핑된 티슈 시트에 관한 것이다. 크레이핑된 티슈 시트는 제지 섬유를 함유할 수 있고, 시트의 제1 면 상에 위치한 첨가제 조성물을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 비처리된 영역에 의해 분리된 첨가제 조성물의 침착물을 포함하는 소정의 패턴 형태로 존재할 수 있다. 크레이핑된 티슈 시트는 시트의 제1 면 상 침착물의 패턴과 랜덤하게 조합된 첨가제 조성물의 부스러기를 더 포함할 수 있다.
티슈 시트의 기초 중량 및 첨가제 조성물이 시트에 적용되는 양은 다수의 인자에 따라 달라질 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 티슈 시트의 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 60 gsm, 예컨대 약 10 gsm 내지 약 45 gsm일 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 시트의 1 중량％ 내지 약 50 중량％의 양으로 티슈 시트의 제1 면 상에 존재할 수 있다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 시트의 제1 면의 표면적의 약 5％ 내지 약 80％를 커버할 수 있다. 일반적으로, 티슈 시트는 3 cc/g 이상, 예컨대 8 cc/g 이상의 벌크를 갖는다.
본 개시물에 따라, 첨가제 조성물은, 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 베이스 시트를 크레이핑 표면으로부터 제거한 후에 베이스 시트로 전달될 수 있는 임의의 적합한 조성물을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 열가소성 중합체, 예컨대 열가소성 중합체를 함유하는 분산액을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 첨가제 조성물은 로션, 연화제, 셀룰로스 섬유를 위한 탈결합제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 로션과 조합된 열가소성 중합체, 탈결합제와 조합된 열가소성 중합체 또는 연화제와 조합된 열가소성 중합체를 포함할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 첨가제 조성물은 접착제, 예컨대 라텍스 중합체를 포함할 수 있다. 접착제 또는 라텍스 중합체는 상기한 첨가제 중 어느 것과 조합될 수 있다. 사용될 수 있는 접착제의 예로는, 예를 들어 비닐 아세테이트, 에틸렌 옥시드 공중합체, 폴리아크릴레이트 및 천연 및 합성 고무 물질, 예컨대 스티렌 부타디엔 고무를 들 수 있다. 또다른 실시양태에서, 접착제는 전분, 예컨대 전분 블렌드를 포함할 수 있다.
또한, 임의의 상기한 첨가제 조성물을 다양한 다른 구성요소와 조합할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 표면으로부터 베이스 시트로 전달되도록 의도된 미량의 알로에 및/또는 비타민 E를 함유할 수 있다.
상기한 바와 같이, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는, 예를 들어 크레이핑 표면으로의 적용 전에 수성 분산액에 함유될 수 있다. 일 특정 실시양태에서, 첨가제 조성물은 비-섬유성 올레핀 중합체를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 필름-형성 조성물을 포함할 수 있고, 올레핀 중합체는 에틸렌 또는 프로필렌과 알켄, 예컨대 1-옥텐을 포함하는 1종 이상의 공단량체의 혼성중합체를 포함할 수 있다. 또한, 첨가제 조성물은 분산제, 예컨대 카르복실산을 함유할 수 있다. 특정 분산제의 예로는, 예를 들어 지방산, 예컨대 올레산 또는 스테아르산을 들 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 첨가제 조성물은 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합하여 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라, 분산제로서도 작용할 수 있다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합으로 약 1:10 내지 약 10:1, 예컨대 약 2:3 내지 약 3:2의 중량비로 존재할 수 있다.
본 개시물의 다른 특성 및 측면이 하기에 더욱 상세하게 논의된다.
당업자에 대한 최선의 방식을 포함한 본 발명의 충분하고 권능적인 개시 내용은 첨부되는 도면을 참조로 하는 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 개시물에 따른 다수의 층을 갖는 층상(stratified) 티슈 웹의 형성을 예시하는, 티슈 웹 형성 기계의 개략도이다.
도 2는 본 개시물에 따른 습윤 압착된 크레이핑된 티슈 웹의 형성 방법의 일 실시양태의 개략도이다.
도 3 내지 11은 도 2에 예시된 방법과 함께 사용될 수 있는 지형학적 표면의 여러가지 실시양태의 평면도이다.
도 12 및 13은 본 개시물에 따라 제조된 티슈 시트를 찍은 사진의 복제물이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내려고 의도한 것이다.
당업자는 본원의 논의가 단지 예시적인 실시양태의 설명이고, 본 개시물의 보다 넓은 측면을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다.
일반적으로, 본 개시물은 첨가제 조성물을 시트상 제품, 예컨대 티슈 웹 내로 도입시키는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시물은 첨가제 조성물을 크레이핑 표면에 적용하는 것에 관한 것이다. 첨가제 조성물은 베이스 시트를 표면으로부터 크레이핑시키기 위하여 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시킨다. 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시키는 것 이외에, 첨가제 조성물은 또한 기초 중량을 증가시키기에 충분한 양으로, 예컨대 티슈 시트의 1 중량％ 초과로 베이스 시트로 전달된다. 이러한 방식으로, 충분한 양의 첨가제 조성물이 시트로 전달되어 베이스 시트의 하나 이상의 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 공정 동안, 베이스 시트를 크레이핑시켜, 베이스 시트의 연성 및 벌크를 또한 증가시킬 수 있다.
본 개시물에 따라, 베이스 시트 또는 티슈 웹은 크레이핑 표면에 대해 압착될 때 지형학적 표면에 의해 지지된다. 지형학적 표면은, 예를 들어 상승부를 포함할 수 있다. 상승부는 베이스 시트와 크레이핑 표면 사이에 접촉 영역을 생성한다. 따라서, 베이스 시트는 상승부가 위치한 크레이핑 표면에 부착될 뿐만 아니라, 첨가제 조성물의 대부분이 상승부의 위치에 상응하는 베이스 시트로 전달된다. 이러한 방식으로, 비처리된 영역에 의해 분리된 침착물이 베이스 시트 상에 형성된다. 따라서, 첨가제 조성물은 베이스 시트가 액체, 예컨대 물을 흡수하는 능력을 손상시키지 않도록 하는 제어된 방식으로 티슈 시트로 전달된다.
본 개시물의 방법은 약간의 소수성 특성을 가질 수 있는 조성물을 친수성 베이스 시트에 적용하는데 특히 적합하다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 첨가제 조성물은 소수성인 연화제를 함유할 수 있다. 본 개시물에 따라, 연화제는, 베이스 시트의 연성을 증가시키면서, 또한 액체 흡수 및 흡상(wicking)을 위한 비처리된 영역을 제공하기 위한 별개의 위치에서 베이스 시트로 적용될 수 있다.
일 실시양태에서, 예를 들어, 지형학적 표면은 직포를 포함할 수 있다. 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키는 상승부는 직물 마디를 포함할 수 있다. 직물 마디는 크레이핑 표면에 대한 시트의 부착을 유발하고, 또한 크레이핑 동안 첨가제 조성물의 시트 표면으로의 전달을 용이하게 한다. 이러한 방식으로, 티슈 시트로 전달된 첨가제 조성물의 간격은 각인 직물의 마디 간격에 의해 좌우된다. 이러한 분포 패턴은 직물 직조 패턴의 변화에 의해 제어 및 변형될 수 있다.
직물 마디 이외에, 지형학적 표면 상에 함유된 상승부는 이하에 더 상세하게 논의될 다른 구성을 포함할 수 있다.
첨가제 조성물은 다양한 구성요소 및 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 베이스 시트의 감촉을 개선시키고/거나 피부를 촉촉하게 하고 다른 이점을 제공하기 위하여 사용자의 피부로의 전달을 위해 이용될 수 있는 로션을 포함할 수 있다. 일반적으로, 로션이 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시킬 수 있는 한, 본 개시물에 따라 임의의 적합한 로션 조성물이 사용될 수 있다.
별법의 실시양태에서, 첨가제 조성물은 열가소성 중합체, 예컨대 열가소성 수지를 함유하는 수성 분산액을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 베이스 시트로 전달되면, 베이스 시트의 강도를 증가시키고/거나, 베이스 시트의 감촉을 개선시키고/거나, 베이스 시트의 다양한 다른 특성을 향상시키도록 배열될 수 있다.
로션 및 열가소성 중합체 분산액 이외에, 첨가제 조성물은 다양한 다른 구성요소를 함유할 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물에 함유될 수 있는 다른 구성요소로는 접착제, 라텍스 중합체, 왁스, 산화 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 전분, 탈결합제, 연화제 및/또는 다양한 다른 이로운 제제, 예컨대 알로에 또는 비타민 E를 들 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 제품 또는 제품의 사용자에게 일부 유형의 이점을 제공하기 위하여 첨가되는 다양한 다른 구성요소를 함유하는 열가소성 중합체 분산액 및/또는 로션을 포함할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 로션을 열가소성 중합체 분산액과 조합하여 본 개시물의 첨가제 조성물을 형성할 수 있다.
본 개시물에 따라 가공될 수 있는 베이스 시트는 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 베이스 시트는, 예를 들어 셀룰로스 섬유를 함유하는 티슈 웹을 포함할 수 있다. 별법의 실시양태에서, 베이스 시트는 셀룰로스 섬유 및 합성 섬유를 함유하는 부직 웹, 예컨대 수력 얽힘(hydroentangled) 웹 및 코폼(coform) 웹을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 부직 웹, 예컨대 멜트블로운 웹 및 스펀본드 웹이 또한 사용될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 제직물 및 편성물이, 이 물질들이 크레이핑 표면에 부착되고 제거될 수 있는 한, 공정에 또한 사용될 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 예를 들어, 본 개시물의 방법은 습윤 압착 티슈 웹의 형성에 관한 것이다. 이러한 실시양태에서, 제지 섬유의 수성 현탁액을 티슈 웹으로 형성한 후, 상기 티슈 웹을 습윤되어 있는 동안 크레이핑 표면에 부착시킨다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 습윤 압착 크레이핑된 티슈 웹의 형성 방법의 일 실시양태가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 공정은 일반적으로 제지 섬유의 수성 현탁액을 형성 표면 상에 침착시켜 습윤 티슈 웹을 형성하는 단계, 및 펠트에 의해 지지되어 있는 동안 압력 닙(nip)을 사용하여 웹을 탈수시키는 단계를 포함한다. 이어서, 습윤 웹을 펠트와 입자 벨트 사이에서 압축시킨다. 이어서, 탈수된 웹을 진공의 보조로 지형학적 표면, 예컨대 텍스쳐화된(texturized) 직물로 전달하여, 일 실시양태에서, 탈수된 웹을 직물의 표면 윤곽으로 성형시킨다. 이어서, 웹을 지형학적 표면에 의해 지지되어 있는 동안 이동하는 크레이핑 표면으로 전달한다. 첨가제 조성물을 웹이 부착된 크레이핑 표면에 적용한다. 이어서, 웹을 건조시키고, 크레이핑 표면으로부터 크레이핑시켜 티슈 시트를 생성한다. 크레이핑 공정 동안, 첨가제 조성물은 제어된 별개의 방식으로 티슈 웹의 표면으로 전달되어 첨가제 조성물로 처리된 영역과 비처리된 채 남아있는 영역을 포함하는 웹이 생성된다.
도 2에는, 임의의 표준 습윤 성형기가 사용될 수 있지만, 통상적인 크레센트(crescent) 성형기가 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 헤드박스(7)는, 형성 직물(10)과 펠트(9)가 형성 롤(8)을 부분적으로 감싸기 때문에, 그들 사이에 제지 섬유의 수성 현탁액을 침착시킨다. 형성 직물은 유도 롤(12)에 의해 유도된다. 본원에서 사용된 "펠트"는 물을 흡수하고, 그것을 티슈 웹으로부터 제거하도록 설계된 흡수성 제지 직물이다. 다양한 디자인의 제지 펠트가 당업계에 널리 공지되어 있다.
새로 형성된 웹은 펠트에 의해 흡입 롤(14), 입자 벨트(16) 및 압착 롤(19) 사이에 형성된 탈수 압력 닙으로 운반된다. 압력 닙에서, 티슈 웹은, 펠트와 불투과성 입자 벨트(16) 사이에서 압축될 때, 약 30％ 이상, 보다 특별하게는 약 40％ 이상, 보다 특별하게는 약 40％ 내지 약 50％, 보다 더 특별하게는 약 45％ 내지 약 50％의 컨시스턴시로 탈수된다. 본원에서 사용되고 당업계에서 널리 이해되는 바와 같이, "컨시스턴시"는 섬유를 기준으로 하는 웹의 완전 건조 중량 퍼센트를 의미한다. 탈수를 수행하기 위하여 습윤 웹에 적용되는 압축의 수준은 경량 티슈 웹을 생성할 때 더 높을 수 있다.
본원에서 사용된 "입자 벨트"는 물 불투과성이거나, 실질적으로 물 불투과성이고, 전달 벨트는 그외의 평활한 표면에 다수의 작은 홀(hole) 및 범프(bump)를 갖고, 홀은 벨트가 제조될 때 벨트 물질에 미리 매립된 제거되는 입자 또는 기체 버블로부터 형성된다. 홀의 크기 및 분포는 다양할 수 있지만, 이러한 작은 홀의 가파른 측벽 각도 및 크기는, 액체 물이 이러한 작은 홀로 도입될 수 없기 때문에(연잎과 유사한 물리학), 벨트 표면의 완벽한 습윤을 방지하는 것으로 생각된다. 또한, 홀의 존재는 벨트의 표면과 습윤 웹 사이에서 공기를 붙잡아 둔다. 공기 또는 증기의 존재는 웹과 벨트의 표면 사이의 수막의 파괴를 보조하여 웹과 벨트 표면 사이의 접착력 수준을 감소시킨다. 또한, 입자 벨트는, 오래된 홀이 마모되면서 입자가 노출되고 탈피됨에 따라 새로운 홀이 생성되기 때문에, 홈이 있는 벨트와 관련된 마모 문제에 민감하지 않다. 이러한 입자 벨트의 예는, 본원에 참고로 포함되는, 1994년 3월 29일에 에클룬드(Eklund) 등에게 허여되고, 발명의 명칭이 "압착 닙 폐쇄 인취기 전달의 전달 벨트"인 미국 특허 제5,298,124호에 기재되어 있다.
압착 닙을 나올 때, 시트는 불투과성 입자 벨트에 유지된 후, 진공 슬롯(41)을 함유하는 진공 롤(23)의 보조로 지형학적 표면(22)으로 전달된다. 압착 닙 장력은 롤(18)의 위치에 의해 조정될 수 있다. 임의의 성형 박스(25)를 사용하여 지형학적 표면에 대한 웹의 추가의 성형을 제공할 수 있다.
지형학적 표면은 일반적으로 표면으로부터 연장되는 상승부를 함유하는 다공성 물질을 포함한다. 다수의 여러가지 유형의 물질이 지형학적 표면으로 사용될 수 있다. 일 특정 실시양태에서, 예를 들어, 지형학적 표면은 3차원 제지 직물을 포함한다.
제지 제직물은, 탈수된 시트를 그의 표면에 일치하도록 성형할 때, 티슈 시트에 융기 및 골짜기를 형성할 수 있는 지형을 갖는다. 보다 구체적으로, 텍스쳐링(texturizing) 직물은, 표면을 골짜기에 의해 분리된 실질적으로 연속적인 기계 방향 상승부 또는 리플(ripple)과 접촉시키는 텍스쳐화된 시트를 갖는 제지 제직물이고, 상기 리플은 하나 이상의 직경의 다수의 슈트(shute) 스트랜드에 의해 지지되고 함께 그룹화된 다수의 날실 스트랜드로 형성되고; 여기서, 리플의 폭은 약 1 내지 약 5 밀리미터, 보다 특별하게는 약 1.3 내지 약 3 밀리미터, 보다 더 특별하게는 약 1.9 내지 약 2.4 밀리미터이다. 직물의 횡기계 방향에서 리플의 발생 빈도는 1 센티미터 당 약 0.5 내지 약 8, 보다 특별하게는 1 센티미터 당 약 3.2 내지 약 7.9, 보다 더 특별하게는 1 센티미터 당 약 4.2 내지 약 5.3이다. 직물의 최상단 면과 티슈 웹이 접촉할 수 있는 최저의 가시적 직물 마디 사이의 z-방향 거리인 리플화된 채널 깊이는 약 0.2 내지 약 1.6 밀리미터, 보다 특별하게는 약 0.7 내지 약 1.1 밀리미터, 보다 더 특별하게는 약 0.8 내지 약 1 밀리미터일 수 있다. 본원의 목적 상, "마디"는 날실과 슈트 스트랜드를 중첩시켜 형성된 구조물이다.
그러나, 3-차원 직물의 사용은 단지 도 2에 예시된 공정에 사용된 지형학적 표면의 일 실시양태를 나타낸다는 것을 이해하여야 한다. 이하에 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 예를 들어, 다른 실시양태에서, 별개의 형상, 예컨대 편향 요소가 상승부의 형성을 위한 다공성 기재 상에 설치될 수 있다.
입자 벨트로부터 지형학적 표면으로의 티슈 웹의 전달을 수행하기 위하여 사용되는 진공의 수준은 지형학적 표면의 성질에 따라 달라질 것이다. 픽업(pick-up)(진공 전달 롤)에서의 진공은, 중량(heavy weight) 종이 등급의 경우보다 경량 티슈 웹을 전달 벨트에서 지형학적 표면으로 전달하는데 훨씬 더 중요한 역할을 한다. 습윤 웹 인장 강도가 너무 낮기 때문에, 전달은 벨트 및 지형학적 표면의 분리 전에 완결되어야 하며, 그렇지 않을 경우, 웹이 손상될 것이다. 한편, 중량 종이 웹의 경우, 적당한 진공 (20 kPa)을 사용하여 심지어 짧은 마이크로-인취(micro-draw)에 대해서도 전달을 수행하기에 충분한 습윤 강도가 존재한다. 경량 티슈 웹의 경우, 티슈 아래의 증기를 신속하게 팽창시키고, 웹을 벨트로부터 멀리 밀고, 웹을 직물 분리 전에 직물로 전달시키기 위하여, 적용되는 진공이 훨씬 더 강해야 한다. 한편, 진공은 전달 후에 시트에 핀홀(pinhole)을 야기시킬 정도로 너무 강할 수는 없다.
웹의 지형학적 표면으로의 전달은 "러시(rush)" 전달 또는 "인취" 전달을 포함할 수 있다. 지형학적 표면의 성질에 따라, 러시 전달은 더 높은 시트 캘리퍼(caliper)를 생성하는데 도움을 줄 수 있다. 사용될 경우, 러시 전달의 수준은 약 5％ 이하일 수 있다.
지형학적 표면에 의해 지지되는 동안, 웹을 압착 롤(24)을 통해 양키 건조기(27)의 표면으로 전달시키고, 그 후, 웹을 건조시키고, 독터 블레이드(21)로 크레이핑시킨다. 본 개시물에 따라, 첨가제 조성물을 건조기(27)의 표면으로 적용한 후, 웹을 건조기에 대해 압착시킨다. 첨가제 조성물을 티슈 웹에 부착시키고, 또한 웹이 크레이핑될 때, 티슈 웹의 표면으로 전달한다.
첨가제 조성물을 임의의 적합한 기술을 사용하여 크레이핑 표면에 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 분무기(31)를 사용하여 크레이핑 표면에 분무될 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 첨가제 조성물을 표면에 인쇄시키거나, 표면으로 압출시키거나, 임의의 적합한 기술을 사용하여 적용시킬 수 있다.
예를 들어, 표면에 인쇄시킬 경우, 첨가제 조성물을 소정의 패턴으로 적용하는 플렉소그래픽(flexographic) 인쇄기가 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 침수된 닙을 사용하여 첨가제 조성물을 크레이핑 표면에 적용할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 첨가제 조성물은 발포체로서 적용되거나, 플라즈마 코팅 공정에 따라 적용될 수 있다.
지형학적 표면의 상승부는 티슈 웹과 건조기의 표면 사이에 접촉점을 생성한다. 이러한 접촉점에서, 티슈 웹과 첨가제 조성물 사이에 친밀한 접촉이 이루어진다. 웹이 건조기의 표면으로부터 크레이핑될 때, 첨가제 조성물은 상승부가 위치한 티슈 시트로 전달된다. 이러한 방식으로, 첨가제 조성물의 침착물이 상승부의 패턴에 따라 티슈 시트 상에 형성된다.
따라서, 상기 공정은 동시에 티슈 웹을 크레이핑하고, 첨가제 조성물을 웹 상의 목적하는 위치로 적용한다. 첨가제 조성물의 침착물은, 예를 들어 웹의 비처리된 영역에 의해 둘러싸일 수 있다. 따라서, 첨가제 조성물의 모든 이점이 실현되면서, 또한 액체 흡수를 방해하지 않는 비처리된 영역을 제공할 수 있다.
본 개시물에 따라, 크레이핑 공정 동안 상당량의 첨가제 조성물이 티슈 웹으로 전달된다. 예를 들어, 웹의 기초 중량은 전달되는 첨가제 조성물의 양으로 인해 1 중량％ 초과 증가할 수 있다. 보다 구체적으로, 첨가제 조성물은 약 2 중량％ 내지 약 50 중량％, 예컨대 약 2 중량％ 내지 약 40 중량％, 예컨대 약 2 중량％ 내지 약 30 중량％의 양으로 웹으로 전달될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 예를 들어, 첨가제 조성물은 약 2 중량％ 내지 약 25 중량％의 양, 예컨대 약 2 중량％ 내지 약 10 중량％의 양으로 티슈 웹으로 전달될 수 있다.
도 2에 도시된 공정 동안, 크레이핑 표면은 양키 건조기의 표면을 포함한다. 웹을 건조시키기 위하여, 표면을 가열시킨다. 예를 들어, 크레이핑 표면을 약 80℃ 내지 약 150℃, 예컨대 약 100℃ 내지 약 130℃의 온도로 가열시킬 수 있다.
티슈 웹이 크레이핑 표면과 접촉된 상태로 유지되는 시간의 양은 다수의 인자에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 베이스 시트는 약 100밀리초 내지 10초 또는 그 이상 만큼 짧은 양으로 크레이핑 표면과 접촉된 채로 유지될 수 있다. 공정 동안, 티슈 웹은 약 1,000 피트/분 초과, 예컨대 약 1,500 피트/분 내지 약 6,000 피트/분의 속도로 이동될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상당량의 첨가제 조성물이 티슈 웹의 한 면으로 전달된다. 첨가제 조성물이 커버하는 표면적의 양은 일반적으로 사용되는 지형학적 표면의 유형에 따라 달라진다. 일반적으로, 예를 들어, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 한 면의 표면적의 약 5％ 초과를 커버한다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면의 약 20％ 내지 약 80％, 예컨대 티슈 웹의 표면적의 약 20％ 내지 약 60％를 커버할 수 있다.
상기한 바와 같이, 지형학적 표면은 다수의 여러가지 유형의 물질을 포함할 수 있다. 일반적으로, 원할 경우 상승부를 포함하는 임의의 유형의 지형학적 표면이 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 3-차원 직물이 사용될 수 있다. 지형학적 표면으로 사용될 수 있는 3-차원 직포의 예가, 예를 들어 도 3 내지 7에 도시되어 있다. 그러나, 이러한 직물은 단지 예시적인 목적을 위한 것임을 이해하여야 한다.
도 3은, 예를 들어, 이격된 연속적인 또는 실질적으로 연속적인 기계 방향 구조물 또는 상승부를 예시한, 본 발명의 티슈 시트의 제조를 위한 텍스쳐링 직물로서 유용한 제지 직물의 시트 접촉면의 평면도 사진이다. 도 3은 직물 융기가 개별 날실 스트랜드보다 더 높고 더 넓은 깊은 리플화된 구조물을 생성하기 위하여 사용되는 3가지 상이한 직경의 슈트의 직조 패턴 및 특정 위치를 도시한다. 직물은 모든 날실 및 슈트가 직물의 시트-접촉면 뿐만 아니라, 직물의 기계 면 모두에 참여한다는 점에서 단일층이다. 리플화된 채널 깊이는 0.967 mm 또는 합한 날실 및 가중-평균 슈트 직경의 293％이다.
도 4는 본 발명의 티슈 시트의 제조를 위한 텍스쳐링 직물로서 유용한 또다른 제지 직물의 시트 접촉면의 평면도 사진이다. 단지 하나의 슈트 직경이 구조물에 존재하며, 생성된 리플화된 채널의 깊이는 0.72 mm 또는 합한 날실 및 가중-평균 슈트 직경의 218％이다.
도 5는 본 발명의 티슈 시트의 제조를 위한 텍스쳐링 직물로서 유용한 또다른 제지 직물의 시트 접촉면의 평면도 사진이다. 2개의 상이한 슈트 직경이 구조물에 존재하며, 직물 리플 또는 상승부는 기계 방향과 평행하다.
도 6은 각이 있는 리플화된 구조물을 예시하는, 또다른 적합한 텍스쳐링 직물의 티슈 접촉면의 평면도 사진이다. 직물 리플은 실질적으로 연속적이고, 개별적이지 않으며, 3가지 상이한 직경의 다수의 슈트 스트랜드에 의해 지지되고 함께 그룹화된 다수의 날실 스트랜드로 형성된다. 유사한 구조물이 하나 이상의 직경의 슈트 스트랜드를 사용하여 구성될 수 있다. 날실 스트랜드는 실질적으로 기계 방향으로 배향되고, 각각의 개별 날실 스트랜드는 리플의 구조물과 골짜기의 구조물 모두에 참여한다. 직물 융기 및 골짜기는 시트의 참 기계 방향에 대하여 약 5도의 각도로 배향된다. 각도는 직조 구조물과 피크 계수 모두의 함수이다.
도 7은 상승부의 제조에 사용되는 상이한 직경의 슈트의 직조 패턴 및 특정 위치를 예시하는, 본 발명의 티슈 시트의 제조를 위한 텍스쳐링 직물로서 유용한 또다른 제지 직물의 티슈 접촉면의 평면도 사진이다. 직물 리플 또는 상승부는 실질적으로 연속적이지만, 기계 방향에 대하여 약간의 각도(15도 이하)를 따라 정렬된다. 리플은 개별 날실 스트랜드보다 더 높고 더 넓으며, 개별 날실 스트랜드는, 날실 스트랜드가 실질적으로 기계 방향으로 배향되기 때문에, 직물 리플과 직물 골짜기 모두에 참여한다. 직물 리플의 각도는 횡기계 방향의 이동과 관련하여 방향을 규칙적으로 역전시켜 물결 모양의 리플화된 외관을 생성하며, 이는 티슈의 심미성을 향상시키거나, 티슈의 인접 층이 리플화된 구조물을 따라 네스팅(nesting)되는 경향을 감소시킬 수 있다. 또한, 크레이핑된 용도의 경우, 물결 모양의 리플은 티슈 웹이 부착된 양키 건조기 표면을 따라 위치를 교호시키는 작용을 한다. 도시된 직물에서, 리플은 리플들 사이의 횡기계 간격의 대략 절반을 횡단한 후에 방향을 역전시킨다.
본 개시물의 방법과 함께 사용될 수 있는 다른 제지 직물은 알바니(Albany)로부터 입수가능한 프로룩스(PROLUX) 003 직물, 보이트 패브릭스(Voith Fabrics)로부터 입수가능한 티슈맥스(TISSUEMAX) G 직물 또는 아스텐-존슨(Asten-Johnson)으로부터 입수가능한 모노쉐이프(MONOSHAPE) G 직물이다. 직물은, 예를 들어 5-쉐드 그래나이트(granite) 직조를 가질 수 있다. 직물은 직물의 최상단 면과 슈트 마디의 최고점 사이에서 측정된, 날실 얀 직경의 약 50％의 포켓(pocket) 깊이를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 직물은 직경 0.35 mm의 날실 필라멘트 및 직경 0.45 mm의 슈트(횡방향) 필라멘트를 갖는, 인치 당 42 x 31의 메쉬 및 계수를 갖는 5-쉐드 단일층 직물을 포함할 수 있다. 직물은, 예를 들어 약 40％ 내지 약 70％, 예컨대 약 55％ 내지 약 65％의 날실 밀도를 가질 수 있다. 직물은 약 35％ 내지 약 75％, 예컨대 약 50％ 내지 약 60％의 슈트 밀도를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 직물은 약 58％의 날실 밀도 및 약 55％의 슈트 밀도를 가질 수 있다.
직물 직조에 의해 제조된 상승부 이외에, 별법의 실시양태에서, 지형학적 표면은 다공성 기재, 예컨대 직물에 부착되거나 달리 통합된 편향 요소에 의해 형성된 상승부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시물의 방법에 사용될 수 있는 다른 지형학적 표면이 미국 특허 제4,514,345호(1985년 4월 30일에 존슨(Johnson) 등에게 허여됨); 제4,528,239호(1985년 7월 9일에 트로칸(Trokhan)에게 허여됨); 제5,098,522호(1992년 3월 24일에 허여됨); 제5,260,171호(1993년 11월 9일에 스무르코스키(Smurkoski) 등에게 허여됨); 제5,275,700호(1994년 1월 4일에 트로칸에게 허여됨); 제5,328,565호(1994년 7월 12일에 라쉬(Rasch) 등에게 허여됨); 제5,334,289호(1994년 8월 2일에 트로칸 등에게 허여됨); 제5,431,786호(1995년 7월 11일에 라쉬 등에게 허여됨); 제5,496,624호(1996년 3월 5일에 스텔체스, 주니어(Steltjes, Jr.) 등에게 허여됨); 제5,500,277호(1996년 3월 19일에 트로칸 등에게 허여됨); 제5,514,523호(1996년 5월 7일에 트로칸 등에게 허여됨); 제5,554,467호(1996년 9월 10일에 트로칸 등에게 허여됨); 제5,566,724호(1996년 10월 22일에 트로칸 등에게 허여됨); 제5,624,790호(1997년 4월 29일에 트로칸 등에게 허여됨); 및 제5,628,876호(1997년 5월 13일에 에어즈(Ayers) 등에게 허여됨) 중 어느 것에 기재되어 있으며, 상기 문헌의 개시 내용은 본원과 모순되지 않는 정도로 본원에 참고로 포함된다. 이러한 각인 직물은 표면으로부터 융기한 편향 요소를 포함한다.
도 8 내지 11을 참조하면, 예를 들어, 본 개시물에 따라 사용될 수 있는 다양한 지형학적 표면이 도시되어 있다. 예를 들어, 도 8은 망상 편향 요소(52)에 부착된 베이스 직물(50)을 포함하는 지형학적 표면을 예시한다. 이러한 실시양태에서, 편향 요소(52)는 개방 6각형 요소의 망상 패턴을 포함한다. 편향 요소(52)는 직물(50)의 표면 위로 연장하고, 첨가제 조성물 전달을 위한 소정의 위치에서 티슈 웹과 접촉하도록 의도된다.
도 9를 참조하면, 편향 요소를 포함하는 지형학적 표면의 또다른 실시양태가 예시되어 있다. 유사한 참조 번호를 사용하여 동일한 또는 유사한 요소를 나타내었다. 이러한 실시양태에서, 지형학적 표면은 베이스 직물(50) 및 복수의 별개의 편향 요소(52)를 포함한다. 편향 요소(52)는 6각형의 형상이고, 직물 상에 융기된 영역을 형성한다. 본 개시물에 따라 사용될 경우, 각각의 편향 요소(52)는, 제어된 첨가제 조성물의 전달을 유발하기 위하여, 크레이핑 표면에 대해 티슈 웹을 압착시킨다.
도 10 및 11을 참조하면, 지형학적 표면의 또다른 실시양태가 도시되어 있다. 도 10에서, 편향 요소(52)는 베이스 직물(50)을 가로질러 대각선으로 연장하는 바(bar)를 포함한다. 도 11에서, 편향 요소(52)는 지그-재그 형상을 갖는 바를 포함한다.
도 8 내지 11에 예시된 실시양태는 단지 예시적인 것임을 이해하여야 한다. 이와 관련하여, 편향 요소는 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 첨가제 조성물은 티슈 웹 상에 침착물을 형성하며, 여기서 지형학적 표면 상의 상승부는 크레이핑 표면에 대해 티슈 웹을 압착한다. 침착물은 상승부가 지형학적 표면 상에 위치하는 곳을 모방하는 소정의 패턴으로 티슈 웹으로 전달된다.
일부 실시양태에서, 침착물의 패턴 이외에, 첨가제 조성물의 부스러기가 또한 티슈 웹으로 전달될 수 있다. 부스러기는 웹이 표면으로부터 크레이핑될 때 크레이핑 블레이드에 의해 형성되는 것으로 생각된다. 존재할 경우, 부스러기는 일반적으로 침착물보다 더 높은 밀도의 첨가제 조성물을 갖는다. 또한, 부스러기는 티슈 웹의 표면에 걸쳐 랜덤하게 나타난다. 예를 들어, 부스러기는 침착물 상에 떨어지거나, 침착물의 일부분과 중첩되거나, 티슈 웹의 비처리된 영역 상에 떨어질 수 있다. 유리하게는, 본 발명자들은 부스러기가 첨가제 조성물에 의해 개선되는 티슈 웹의 특성을 실제로 더 향상시킨다는 것을 발견하였다.
기재된 바와 같이, 일 실시양태에서, 첨가제 조성물은 열가소성 중합체 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 중합체 수지는 수성 분산액의 형태로 크레이핑 표면에 적용될 수 있다. 본 개시물에 따라 티슈 웹으로 전달되면, 중합체 분산액은 웹의 다양한 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 중합체는 웹의 흡수된 기하 평균 인장 에너지 및 기하 평균 인장 강도를 개선시킬 수 있다. 또한, 웹의 강도는 웹의 강성에 불리한 영향을 미치지 않고 개선될 수 있다. 실제로, 열가소성 중합체는 웹의 감각 연성을 개선시킬 수 있다.
열가소성 수지를 포함할 경우, 첨가제 조성물은 일반적으로 1종 이상의 열가소성 수지, 물 및 임의로 1종 이상의 분산제를 포함하는 수성 분산액을 함유한다. 열가소성 수지는 비교적 작은 입도로 분산액 내에 존재한다. 예를 들어, 중합체의 평균 체적(volumetric) 입도는 약 5 마이크로미터 미만일 수 있다. 실제 입도는 분산액 내에 존재하는 열가소성 중합체를 포함한 다양한 인자에 좌우될 수 있다. 따라서, 평균 체적 입도는 약 0.05 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터, 예컨대 약 4 마이크로미터 미만, 예컨대 약 3 마이크로미터 미만, 예컨대 약 2 마이크로미터 미만, 예컨대 약 1 마이크로미터 미만일 수 있다. 입도는 코울터(Coulter) LS230 광-산란 입도 분석기 또는 다른 적합한 장치에서 측정할 수 있다. 수성 분산액 내에 존재할 때 및 티슈 웹 내에 존재할 때, 열가소성 수지는 전형적으로 비-섬유상 형태로 발견된다.
분산액 중 중합체 입자의 입도 분포(다분산도)는 약 2.0 이하, 예컨대 1.9, 1.7 또는 1.5 이하일 수 있다.
본 개시물의 첨가제 조성물 내로 도입될 수 있는 수성 분산액의 예는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제2005/0100754호, 미국 특허 출원 공보 제2005/0192365호, PCT 공보 제WO 2005/021638호 및 PCT 공보 제WO 2005/021622호에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 모두 본원에 참고로 포함된다.
이러한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 주로 티슈 웹의 표면 상에 남아있을 수 있다. 이러한 방식으로, 불연속적인 처리는 티슈 웹이 표면과 접촉하는 유체를 흡수하도록 허용할 뿐만 아니라, 비교적 다량의 유체를 흡수하는 티슈 웹의 능력을 유의하게 저해시키지 않는다. 따라서, 첨가제 조성물은 웹의 강성에 실질적으로 불리한 영향을 미치지 않으면서 웹의 강도를 증가시키면서 웹의 액체 흡수 특성을 유의하게 저해시키지 않는다.
베이스 시트의 표면 상에 존재할 때 첨가제 조성물의 두께는 첨가제 조성물의 구성요소 및 적용된 양에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 두께는 약 0.01 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터로 변할 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 첨가량(add-on) 수준에서, 두께는 약 3 마이크로미터 내지 약 8 마이크로미터일 수 있다. 그러나, 보다 낮은 첨가량 수준에서, 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터, 예컨대 약 0.3 마이크로미터 내지 약 0.7 마이크로미터일 수 있다.
첨가제 조성물 내에 함유된 열가소성 수지는 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라 변할 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 열가소성 수지는 올레핀 중합체이다. 본원에서 사용된 올레핀 중합체는 일반식 CnH2n을 갖는 불포화 개방쇄 탄화수소의 부류를 의미한다. 올레핀 중합체는 공중합체, 예컨대 혼성중합체로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용된 실질적으로 올레핀 중합체는 약 1％ 미만의 치환을 함유하는 중합체를 의미한다.
일 특정 실시양태에서, 예를 들어, 올레핀 중합체는 C4-C20 선형, 분지형 또는 시클릭 디엔, 또는 에틸렌 비닐 화합물, 예컨대 비닐 아세테이트, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 시클릭 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)로 나타내지는 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 에틸렌 또는 프로필렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다. 공단량체의 예는 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 실시양태에서, 에틸렌의 혼성중합체는 밀도가 약 0.92 g/cc 미만이다.
다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 또는 시클릭 디엔, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 시클릭 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)로 나타내지는 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함한다. 공단량체의 예는 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 실시양태에서, 공단량체는 혼성중합체의 약 5 중량％ 내지 약 25 중량％로 존재한다. 일 실시양태에서, 프로필렌-에틸렌 혼성중합체가 사용된다.
본 개시물에 사용될 수 있는 열가소성 수지의 다른 예는 올레핀, 예컨대 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-도데센의 단일중합체 및 공중합체 (엘라스토머 포함) (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 대표됨); 알파-올레핀과 공액 또는 비-공액 디엔의 공중합체 (엘라스토머 포함) (전형적으로 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표됨); 및 폴리올레핀 (엘라스토머 포함), 예컨대 2개 이상의 알파-올레핀과 공액 또는 비-공액 디엔의 공중합체 (전형적으로 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표됨); 에틸렌-비닐 화합물 공중합체, 예컨대 N-메틸올 관능성 공단량체를 갖는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, N-메틸올 관능성 공단량체를 갖는 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체; 스티렌 공중합체 (엘라스토머 포함), 예컨대 폴리스티렌, ABS, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 메틸스티렌-스티렌 공중합체; 및 스티렌 블록 공중합체 (엘라스토머 포함), 예컨대 스티렌-부타디엔 공중합체 및 그의 수화물, 및 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체; 폴리비닐 화합물, 예컨대 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐 클로라이드-비닐리덴 클로라이드 공중합체, 폴리메틸 아크릴레이트 및 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리아미드, 예컨대 나일론 6, 나일론 6,6, 및 나일론 12; 열가소성 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 옥시드 등을 포함한다. 상기 수지는 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
특정 실시양태에서, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 및 이들의 블렌드 뿐만 아니라, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체가 사용된다. 일부 실시양태에서, 올레핀 중합체는 미국 특허 제3,645,992호(엘스톤(Elston))에 기재된 균질 중합체; 미국 특허 제4,076,698호(앤더슨(Anderson))에 기재된 고 밀도 폴리에틸렌 (HDPE); 불균질하게 분지된 선형 저 밀도 폴리에틸렌 (LLDPE); 불균질하게 분지된 초저 선형 밀도 폴리에틸렌 (ULDPE); 균질하게 분지된 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 균질하게 분지된 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 중합체 (이것은, 예를 들어 방법의 개시 내용이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,272,236호 및 제5,278,272호에 개시된 방법으로 제조할 수 있음); 및 고압 자유 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체, 예컨대 저 밀도 폴리에틸렌 (LDPE)을 포함한다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 열가소성 수지는 에틸렌-카르복실산 공중합체, 예컨대 에틸렌-아크릴산 (EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예컨대 다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 상표명 프리마코르(PRIMACOR; 상표명)로, 듀퐁(DuPont)으로부터 뉴크렐(NUCREL; 상표명)로, 엑손모빌(ExxonMobil)로부터 에스코르(ESCOR; 상표명)로 입수가능하고, 미국 특허 제4,599,392호, 제4,988,781호 및 제5,384,373호(각각 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 것, 및 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA) 공중합체를 포함한다. 미국 특허 제6,538,070호, 제6,566,446호, 제5,869,575호, 제6,448,341호, 제5,677,383호, 제6,316,549호, 제6,111,023호 또는 제5,844,045호(각각 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 중합체 조성물이 또한 일부 실시양태에서 적합하다. 물론, 중합체의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 블렌드는 2가지 상이한 지글러-나타(Ziegler-Natta) 중합체를 포함한다. 다른 실시양태에서, 블렌드는 지글러-나타 및 메탈로센 중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 본원에서 사용된 열가소성 수지는 2가지 상이한 메탈로센 중합체의 블렌드이다.
일 특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 에틸렌과 알켄, 예컨대 1-옥텐을 포함하는 공단량체의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함한다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 첨가제 조성물 내에 단독으로 또는 다른 열가소성 수지, 예컨대 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합으로 존재할 수 있다. 특히 유리하게, 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라, 분산제로서도 작용한다. 함께 존재할 때, 에틸렌 및 옥텐 공중합체와 에틸렌-아크릴산 공중합체 사이의 중량비는 약 1:10 내지 약 10:1, 예컨대 약 3:2 내지 약 2:3일 수 있다.
열가소성 수지, 예컨대 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 결정화도가 약 50％ 미만, 예컨대 약 25％ 미만일 수 있다. 중합체는 단일 부위 촉매를 사용하여 제조될 수 있었고, 중량 평균 분자량은 약 15,000 내지 약 5 백만, 예컨대 약 20,000 내지 약 1 백만일 수 있다. 중합체의 분자량 분포는 약 1.01 내지 약 40, 예컨대 약 1.5 내지 약 20, 예컨대 약 1.8 내지 약 10일 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 열가소성 수지는 실질적으로 이소택틱(isotactic) 프로필렌 서열을 갖는 것을 특징으로 하는 프로필렌/알파-올레핀 공중합체이다. "실질적으로 이소택틱 프로필렌 서열"은 서열이 13C NMR에 의해 측정된 약 0.85 초과; 별법으로 약 0.90 초과; 또다른 별법으로 약 0.92 초과; 또다른 별법으로 약 0.93 초과의 이소택틱 트라이어드(triad) (mm)를 갖는다는 것을 의미한다. 이소택틱 트라이어드는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 미국 특허 제5,504,172호 및 국제 공보 제WO 00/01745호(13C NMR 스펙트럼에 의해 측정된 공중합체 분자쇄 중 트라이어드 단위와 관련하여 이소택틱 서열을 언급함)에 기재되어 있다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 ASTM D-1238 (230℃/2.16 Kg)에 따라 측정된 용융 유속이 0.1 내지 15 g/10분 범위일 수 있다. 0.1 내지 15 g/10분으로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어, 용융 유속은 0.1 g/10분, 0.2 g/10분 또는 0.5 g/10분의 하한 내지 15 g/10분, 10 g/10분, 8 g/10분 또는 5 g/10분의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 0.1 내지 10 g/10분 범위의 용융 유속을 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 0.2 내지 10 g/10분 범위의 용융 유속을 가질 수 있다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상 (2 J/g 이상의 융해열) 내지 30 중량％ (50 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 갖는다. 1 중량％ (2 J/g 이상의 융해열) 내지 30 중량％ (50 J/g 미만의 융해열)로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어, 결정화도는 1 중량％ (2 J/g 이상의 융해열), 2.5 중량％ (4 J/g 이상의 융해열) 또는 3 중량％ (5 J/g 이상의 융해열)의 하한 내지 30 중량％ (50 J/g 미만의 융해열), 24 중량％ (40 J/g 미만의 융해열), 15 중량％ (24.8 J/g 미만의 융해열) 또는 7 중량％ (11 J/g 미만의 융해열)의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상 (2 J/g 이상의 융해열) 내지 24 중량％ (40 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상 (2 J/g 이상의 융해열) 내지 15 중량％ (24.8 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상 (2 J/g 이상의 융해열) 내지 7 중량％ (11 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상 (2 J/g 이상의 융해열) 내지 5 중량％ (8.3 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있다. 결정화도는 상기한 바와 같이, DSC법을 통해 측정된다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 프로필렌으로부터 유도된 단위 및 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 중합체 단위를 포함한다. 프로필렌/알파-올레핀 공중합체의 제조를 위해 사용되는 예시적인 공단량체는 C2, 및 C4 내지 C10 알파-올레핀; 예를 들어, C2, C4, C6 및 C8 알파-올레핀이다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체를 1 내지 40 중량％ 포함한다. 1 내지 40 중량％로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어, 공단량체 함량은 1 중량％, 3 중량％, 4 중량％, 5 중량％, 7 중량％ 또는 9 중량％의 하한 내지 40 중량％, 35 중량％, 30 중량％, 27 중량％, 20 중량％, 15 중량％, 12 중량％ 또는 9 중량％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체 1 내지 35 중량％를 포함하거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체 1 내지 30 중량％를 포함하거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체 3 내지 27 중량％를 포함하거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체 3 내지 20 중량％를 포함하거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체 3 내지 15 중량％를 포함한다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는, 중량 평균 분자량을 수 평균 분자량으로 나눈 것 (Mw/Mn)으로 정의되는 분자량 분포 (MWD)가 3.5 이하; 별법으로, 3.0 이하; 또는 별법으로, 1.8 내지 3.0이다.
이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,960,635호 및 제6,525,157호에 상세하게 더 기재되어 있다. 이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 상표명 버시파이(VERSIFY; 상표명)하에 다우 케미칼 컴파니로부터 시판되거나, 상표명 비스타맥스(VISTAMAXX; 상표명)하에 엑손모빌 케미칼 컴파니로부터 시판되고 있다. 일 실시양태에서, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 추가로 (A) 프로필렌으로부터 유도된 단위 60 내지 100 중량％ 미만, 바람직하게는 80 내지 99 중량％, 보다 바람직하게는 85 내지 99 중량％, 및 (B) 에틸렌 및/또는 C4-10 α-올레핀 중 하나 이상으로부터 유도된 단위 0 초과 내지 40 중량％, 바람직하게는 1 내지 20 중량％, 보다 바람직하게는 4 내지 16 중량％, 보다 더 바람직하게는 4 내지 15 중량％를 포함하고; 1000개의 총 탄소 당 평균 0.001개 이상, 바람직하게는 평균 0.005개 이상, 보다 바람직하게는 평균 0.01개 이상의 장쇄 분지를 함유하는 것을 특징으로 한다. 프로필렌 혼성중합체 중 장쇄 분지의 최대 수는 본 발명의 한정에 중요하지 않지만, 전형적으로 1000개의 총 탄소 당 3개의 장쇄 분지를 초과하지 않는다. 본원에서 사용된 용어 장쇄 분지란, 단쇄 분지보다 적어도 1개의 탄소가 더 많은 사슬 길이를 의미하고, 본원에서 사용된 단쇄 분지란, 공단량체 중 탄소의 수보다 2개의 탄소가 더 적은 사슬 길이를 의미한다. 예를 들어, 프로필렌/1-옥텐 혼성중합체는 길이가 7개 이상의 탄소인 장쇄 분지를 갖는 골격을 갖지만, 이러한 골격은 또한 길이가 단지 6개의 탄소인 단쇄 분지를 갖는다. 이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 추가로 미국 가특허 출원 제60/988,999호 및 국제 특허 출원 제PCT/US08/082599호에 상세하게 기재되어 있으며, 상기 문헌 각각은 본원에 참고로 포함된다.
다른 소정의 실시양태에서, 올레핀 블록 공중합체, 예를 들어 에틸렌 다-블록 공중합체, 예컨대 국제 공보 제WO2005/090427호 및 미국 특허 출원 일련번호 제11/376,835호에 기재된 것이 열가소성 수지 중합체로 사용될 수 있다. 이러한 올레핀 블록 공중합체는
(a) 약 1.7 내지 약 3.5의 Mw/Mn, 하나 이상의 융점 Tm(℃) 및 밀도 d(g/㎤) (여기서, Tm과 d의 수치는 하기 관계식에 상응함:
Tm > -2002.9 + 4538.5(d) - 2422.2(d)2)를 갖거나; 또는
(b) 약 1.7 내지 약 3.5의 Mw/Mn 을 갖고, 융해열 ΔH(J/g), 및 최고 DSC 피크와 최고 CRYSTAF 피크 사이의 온도차로 정의되는 델타량 ΔT(℃)을 특징으로 하거나(여기서, ΔT와 ΔH의 수치는 하기 관계식을 갖고, CRYSTAF 피크는 누적 중합체의 5％ 이상을 사용하여 측정되고, 중합체의 5％ 미만이 확인가능한 CRYSTAF 피크를 가질 경우, CRYSTAF 온도는 30℃임):
ΔT > -0.1299(ΔH) + 62.81 (ΔH가 0 초과 130 J/g 이하일 경우),
ΔT ≥ 48℃ (ΔH가 130 J/g 초과일 경우); 또는
(c) 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체의 압축-성형 필름으로 측정된 300％ 변형률 및 1 사이클에서의 탄성 회복률 Re(％)를 특징으로 하고, 밀도 d(g/㎤)를 갖거나(여기서, Re와 d의 수치는, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체가 실질적으로 가교 상을 갖지 않을 경우, 다음의 관계식을 만족시킴:
Re > 1481 - 1629(d)); 또는
(d) TREF를 사용하여 분별시 40℃ 내지 130℃에서 용리하고, 동일한 온도 사이에서 용리하는 비교용 랜덤 에틸렌 혼성중합체 분획의 것보다 5％ 이상 더 높은 공단량체 몰 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 분자 분획을 갖거나(여기서, 상기 비교용 랜덤 에틸렌 혼성중합체는 동일한 공단량체(들)를 갖고, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체의 것의 10％ 이내의 용융 지수, 밀도 및 공단량체 몰 함량(전체 중합체를 기준으로 함)을 가짐); 또는
(e) 25℃에서의 저장 모듈러스 G'(25℃) 및 100℃에서의 저장 모듈러스 G'(100℃) (여기서, G'(25℃) 대 G'(100℃)의 비는 약 1:1 내지 약 9:1 범위임)를 갖는
에틸렌/α-올레핀 혼성중합체일 수 있다.
또한, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체는
(a) TREF를 사용하여 분별시 40℃ 내지 130℃에서 용리하고, 0.5 이상 약 1 이하의 블록 지수 및 약 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 갖는 것을 특징으로 하는 분자 분획을 갖거나; 또는
(b) 0 초과 약 1.0 이하의 평균 블록 지수 및 약 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 가질 수 있다.
별법의 실시양태에서, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체 및 이들의 블렌드 뿐만 아니라, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체를 베이스 중합체로 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예시적인 올레핀 중합체로는 비제한적으로, 미국 특허 제3,645,992호(엘스톤에게 허여됨)에 기재된 균질 중합체; 미국 특허 제4,076,698호(앤더슨에게 허여됨)에 기재된 고 밀도 폴리에틸렌 (HDPE); 불균질하게 분지된 선형 저 밀도 폴리에틸렌 (LLDPE); 불균질하게 분지된 초저 선형 밀도 폴리에틸렌 (ULDPE); 균질하게 분지된 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 균질하게 분지된 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 중합체(예를 들어, 개시 내용이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,272,236호 및 제5,278,272호에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있음); 및 고압 자유 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체, 예컨대 저 밀도 폴리에틸렌 (LDPE)을 들 수 있다.
미국 특허 제6,566,446호, 제6,538,070호, 제6,448,341호, 제6,316,549호, 제6,111,023호, 제5,869,575호, 제5,844,045호 또는 제5,677,383호 (상기 문헌은 각각 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 중합체 조성물이 또한 베이스 중합체로 사용될 수 있다. 물론, 중합체의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 베이스 중합체의 블렌드는 2가지 상이한 지글러-나타 중합체를 포함한다. 다른 실시양태에서, 베이스 중합체의 블렌드는 지글러-나타와 메탈로센 중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 베이스 중합체 블렌드는 2가지 상이한 메탈로센 중합체의 블렌드일 수 있다. 다른 실시양태에서, 단일 부위 촉매로부터 제조된 중합체가 사용될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 블록 또는 다-블록 공중합체가 사용될 수 있다. 이러한 중합체는 WO2005/090427호(2004년 3월 7일에 출원된 미국 일련번호 제60/553,906호에 대해 우선권을 가짐)에 기재되고 청구된 것을 포함한다.
열가소성 중합체에 따라, 중합체의 용융 지수는 약 0.001 g/10분 내지 약 1,000 g/10분, 예컨대 약 0.5 g/10분 내지 약 800 g/10분 범위일 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 열가소성 수지의 용융 지수는 약 100 g/10분 내지 약 700 g/10분일 수 있다.
열가소성 수지는 또한 비교적 낮은 융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지의 융점은 약 140℃ 미만, 예컨대 130℃ 미만, 예컨대 120℃ 미만일 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 융점은 약 90℃ 미만일 수 있다. 열가소성 수지의 유리 전이 온도는 또한 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 유리 전이 온도는 약 50℃ 미만, 예컨대 약 40℃ 미만일 수 있다.
1종 이상의 열가소성 수지가 첨가제 조성물 내에 약 1 중량％ 내지 약 96 중량％의 양으로 함유될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지는 수성 분산액 내에 약 10 중량％ 내지 약 70 중량％, 예컨대 약 20 중량％ 내지 약 50 중량％의 양으로 존재할 수 있다.
1종 이상의 열가소성 수지 이외에, 수성 분산액은 또한 분산제를 함유할 수 있다. 분산제는 분산액의 형성 및/또는 안정화를 돕는 제제이다. 1종 이상의 분산제가 첨가제 조성물 내로 포함될 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 분산제가 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 분산제는 하나 이상의 카르복실산, 하나 이상의 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함한다. 분산제로서 유용한 카르복실산의 예는 지방산, 예컨대 몬탄산, 스테아르산, 올레산 등을 포함한다. 일부 실시양태에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르의 하나 이상의 카르복실산 단편 또는 카르복실산 에스테르의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 25개 이하의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시양태에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르의 하나 이상의 카르복실산 단편 또는 카르복실산 에스테르의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 12 내지 25개의 탄소 원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르 또는 그의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 15 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 탄소 원자의 수는 25 내지 60이다. 염의 일부 예는 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 또는 암모늄 또는 알킬 암모늄 양이온으로 이루어지는 군 중에서 선택된 양이온을 포함한다.
또다른 실시양태에서, 분산제는 에틸렌-카르복실산 중합체 및 그의 염, 예컨대 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
다른 실시양태에서, 분산제는 알킬 에테르 카르복실레이트, 석유 술포네이트, 술폰화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 황산화 또는 인산화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 중합성 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드/에틸렌 옥시드 분산제, 1차 및 2차 알코올 에톡실레이트, 알킬 글리코시드 및 알킬 글리세리드 중에서 선택된다.
에틸렌-아크릴산 공중합체가 분산제로서 사용될 때, 공중합체는 또한 열가소성 수지로서 작용할 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 수성 분산액은 에틸렌 및 옥텐 공중합체 및 에틸렌-아크릴산 공중합체를 함유한다. 분산제는 수성 분산액에 약 0.1 중량％ 내지 약 10 중량％의 양으로 존재할 수 있다.
상기 성분 이외에, 수성 분산액은 또한 물을 함유한다. 물은 수돗물로서 또는 탈이온수로서 첨가될 수 있다. 수성 분산액의 pH는 일반적으로 약 12 미만, 예컨대 약 5 내지 약 11.5, 예컨대 약 7 내지 약 11이다. 수성 분산액은 고형분 함량이 약 75％ 미만, 예컨대 약 70％ 미만일 수 있다. 예를 들어, 수성 분산액의 고형분 함량은 약 5％ 내지 약 60％ 범위일 수 있다.
수성 분산액을 제조하기 위해 임의의 방법이 사용될 수 있지만, 일 실시양태에서, 분산액은 용융-혼련(melt-kneading) 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 혼련기는 밴버리(Banbury) 혼합기, 일축 압출기 또는 다축 압출기를 포함할 수 있다. 용융-혼련은 1종 이상의 열가소성 수지를 용융-혼련하기 위해 전형적으로 사용되는 조건 하에 수행할 수 있다.
일 특정 실시양태에서, 방법은 분산액을 구성하는 성분들을 용융-혼련하는 것을 포함한다. 용융-혼련 기계는 다양한 성분을 위한 다수의 도입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출기는 직렬로 놓인 4개의 도입구를 포함할 수 있다. 추가로, 원할 경우, 진공 벤트(vent)가 압출기의 임의의 위치에 부가될 수 있다.
일부 실시양태에서, 분산액은 먼저 약 1 내지 약 3 중량％의 물을 함유하도록 희석된 후, 후속적으로 약 25 중량％를 초과하는 물을 포함하도록 더 희석된다.
별법의 실시양태에서, 열가소성 중합체 분산액을 사용하는 대신, 첨가제 조성물이 로션을 포함할 수 있다. 로션은, 예를 들어 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키도록 제형화될 뿐만 아니라, 이후에 사용자에게 이점을 제공하기에 충분한 양으로 웹의 표면으로 전달되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 로션은, 이후에 사용자에 의해 피부를 가로질러 닦일 때 로션이 사용자의 피부로 전달되기에 충분한 양으로 티슈 웹으로 전달될 수 있다.
일반적으로, 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시킨 후, 베이스 시트의 기초 중량이 약 2 중량％ 초과로 증가하도록 베이스 시트로 전달될 수 있는 임의의 적합한 로션 조성물이 사용될 수 있다. 본 개시물에 따라 사용될 수 있는 로션의 예는, 예를 들어 미국 특허 제5,885,697호, 미국 특허 공보 제2005/0058693호 및/또는 미국 특허 공보 제2005/0058833호에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 모두 본원에 참고로 포함된다.
일 실시양태에서, 예를 들어, 로션 조성물은 오일, 왁스, 지방 알코올 및 1종 이상의 다른 추가의 구성요소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 조성물 중 오일의 양은 약 30 내지 약 90 중량％, 보다 특별하게는 약 40 내지 약 70 중량％, 보다 더 특별하게는 약 45 내지 약 60 중량％일 수 있다. 적합한 오일로는 비제한적으로, 다음의 부류의 오일을 들 수 있다: 석유 또는 광물유, 예컨대 광물유 및 바셀린; 동물유, 예컨대 밍크 오일 및 라놀린 오일; 식물유, 예컨대 알로에 추출물, 해바라기 오일 및 아보카도 오일; 및 실리콘 오일, 예컨대 디메티콘 및 알킬 메틸 실리콘.
조성물 중 왁스의 양은 약 10 내지 약 40 중량％, 보다 특별하게는 약 10 내지 약 30 중량％, 보다 더 특별하게는 약 15 내지 약 25 중량％일 수 있다. 적합한 왁스로는 비제한적으로, 다음의 부류를 들 수 있다: 천연 왁스, 예컨대 밀랍 및 카나우바(carnauba) 왁스; 석유 왁스, 예컨대 파라핀 및 세레신 왁스; 실리콘 왁스, 예컨대 알킬 메틸 실록산; 또는 합성 왁스, 예컨대 합성 밀랍 및 합성 경랍.
조성물 중 지방 알코올의 양은, 존재할 경우, 약 5 내지 약 40 중량％, 보다 특별하게는 약 10 내지 약 30 중량％, 보다 더 특별하게는 약 15 내지 약 25 중량％일 수 있다. 적합한 지방 알코올로는 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 베헤닐 알코올 및 도데실 알코올을 비롯한, C14-C30의 탄소쇄 길이를 갖는 알코올을 들 수 있다.
소비자에 대한 이점을 더 향상시키기 위하여, 추가의 구성요소가 사용될 수 있다. 구성요소의 부류 및 그의 상응하는 이점으로는 비제한적으로, C10 이상의 지방 알코올 (매끄러움, 풍성함(body), 불투명함); 지방 에스테르 (매끄러움, 감촉 변화); 비타민 (국소 치유 이점); 디메티콘 (피부 보호); 분말 (매끄러움, 오일 흡수, 피부 보호); 방부제 및 산화방지제 (제품 보전); 에톡실화 지방 알코올; (습윤성, 공정 보조); 방향제 (소비자 호소); 라놀린 유도체 (피부 보습), 착색제, 형광 발광제, 선스크린(sunscreen), 알파 히드록시산, 천연 허브 추출물 등을 들 수 있다.
일 실시양태에서, 로션 조성물은 보습제를 더 함유할 수 있다. 보습제는 전형적으로, 제품과 피부와 대기 사이의 수분 교환의 제어를 보조함으로써, 피부 또는 점막의 상부층의 수분 함량을 증가시키기 위하여 사용되는 화장품 구성요소이다. 보습제는 주로 흡습성 물질을 포함할 수 있다. 본 개시물의 보습 및 윤활 조성물에 포함되기에 적합한 보습제로는 유로카닌산, N-아세틸 에탄올아민, 알로에 베라 겔, 아르기닌 PCA, 키토산 PCA, 구리 PCA, 콘(Corn) 글리세리드, 디메틸 이미다졸리디논, 프럭토스, 글루카민, 글루코스, 글루코스 글루타메이트, 글루쿠론산, 글루탐산, 글리세레스(glycereth)-7, 글리세레스-12, 글리세레스-20, 글리세레스-26, 글리세린, 꿀, 수소화 꿀, 수소화 전분 가수분해물, 가수분해된 옥수수 전분, 락트아미드 MEA, 락트산, 락토스 리신 PCA, 만니톨, 메틸 글루세스(gluceth)-10, 메틸 글루세스-20, PCA, PEG-2 락트아미드, PEG-10 프로필렌 글리콜, 폴리아미노산, 폴리사카라이드, 폴리아미노 당 축합물, 칼륨 PCA, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 시트레이트, 사카라이드 가수분해물, 사카라이드 이소머레이트, 나트륨 아스파르테이트, 나트륨 락테이트, 나트륨 PCA, 소르비톨, TEA-락테이트, TEA-PCA, 우레아, 자일리톨 등 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직한 보습제로는 폴리올, 글리세린, 에톡실화 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜, 수소화 전분 가수분해물, 프로필렌 글리콜, 실리콘 글리콜 및 피롤리돈 카르복실산을 들 수 있다.
일 실시양태에서, 로션 또는 로션에 함유된 상기 구성요소들 중 하나를 상기한 바와 같은 중합체 분산액과 조합하여 목적하는 특성을 갖는 본 개시물에 따른 첨가제 조성물을 제조할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 첨가제 조성물은 접착제, 예컨대 라텍스 중합체를 함유할 수 있다. 접착제는 충분함 양으로 베이스 시트로 전달될 수 있을 경우, 단독으로 사용될 수 있다. 별법으로, 접착제는 다양한 다른 성분, 예컨대 로션 또는 상기한 바와 같은 열가소성 수지와 조합될 수 있다.
본 개시물에 따른 유용한 라텍스 유화 중합체는, 유화-중합된 중합체 입자를 생성하기 위하여 계면활성제 및 개시제의 존재하에 중합된 수성 유화 부가 공중합된 불포화 단량체, 예컨대 에틸렌 단량체를 포함할 수 있다. 불포화 단량체는 탄소-대-탄소 이중 결합 불포화를 함유하고, 일반적으로 비닐 단량체, 스티렌 단량체, 아크릴 단량체, 알릴 단량체, 아크릴아미드 단량체 뿐만 아니라, 카르복실 관능성 단량체를 포함한다. 비닐 단량체는 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 유사한 비닐 저급 알킬 에스테르, 비닐 할라이드, 비닐 방향족 탄화수소, 예컨대 스티렌 및 치환된 스티렌, 비닐 지방족 단량체, 예컨대 알파 올레핀 및 공액 디엔, 및 비닐 알킬 에테르, 예컨대 메틸 비닐 에테르 및 유사한 비닐 저급 알킬 에테르를 포함한다. 아크릴 단량체는 1 내지 12개의 탄소 원자의 알킬 에스테르 쇄를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르 뿐만 아니라, 아크릴산 및 메타크릴산의 방향족 유도체를 포함한다. 유용한 아크릴 단량체로는, 예를 들어 메틸, 에틸, 부틸 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 시클로헥실, 데실, 및 이소데실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 유사한 다양한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 들 수 있다.
본 개시물에 따르면, 카르복실-관능성 라텍스 유화 중합체는 공중합된 카르복실-관능성 단량체, 예컨대 아크릴산 및 메타크릴산, 푸마르산 또는 말레산 또는 유사한 불포화 디카르복실산을 함유할 수 있으며, 여기서 바람직한 카르복실 단량체는 아크릴산 및 메타크릴산이다. 카르복실-관능성 라텍스 중합체는 중량 기준으로 약 1％ 내지 약 50％의 공중합된 카르복실 단량체를 포함하며, 나머지는 다른 공중합된 에틸렌 단량체일 수 있다. 바람직한 카르복실-관능성 중합체로는 카르복실화 비닐 아세테이트-에틸렌 삼원공중합체 에멀전, 예컨대 에어 프로덕츠 폴리머즈(Air Products Polymers), LP로부터 시판되는 에어플렉스(Airflex; 등록상표) 426 에멀전을 들 수 있다.
다른 실시양태에서, 접착제는 에틸렌 탄소 모녹시드 공중합체, 폴리아크릴레이트 또는 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 접착제는 천연 또는 합성 고무를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착제는 스티렌 부타디엔 고무, 예컨대 카르복실산 스티렌 부타디엔 고무를 포함할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 접착제는 전분, 예컨대 지방족 폴리에스테르와 블렌딩된 전분을 포함할 수 있다.
일 실시양태에서, 접착제를 다른 성분과 조합하여 첨가제 조성물을 형성한다. 예를 들어, 접착제는 약 80 중량％ 미만, 예컨대 약 60 중량％ 미만, 예컨대 약 40 중량％ 미만, 예컨대 약 20 중량％ 미만, 예컨대 약 2 중량％ 내지 약 30 중량％의 양으로 첨가제 조성물에 함유될 수 있다.
또한, 로션 및/또는 중합체 분산액은 다양한 다른 첨가제 또는 구성요소와 조합될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 탈결합제가 첨가제 조성물 내에 존재할 수 있다. 탈결합제는 수소 결합의 형성을 방지함으로써 티슈 시트를 연화 또는 약화시키는 화학종이다.
본 개시물에 사용할 수 있는 적합한 탈결합제는 양이온성 탈결합제, 예컨대 지방 디알킬 4급 아민 염, 모노 지방 알킬 3급 아민 염, 1급 아민 염, 이미다졸린 4급 염, 실리콘 4급 염 및 불포화 지방 알킬 아민 염을 포함한다. 다른 적합한 탈결합제는, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,529,665호(콴(Kaun))에 개시되어 있다. 특히, 콴은 탈결합제로서 양이온성 실리콘 조성물의 사용을 개시한다.
일 실시양태에서, 본 개시물의 방법에 사용된 탈결합제는 유기 4급 암모늄 클로라이드, 및 특히 4급 암모늄 클로라이드의 실리콘계 아민 염이다.
일 실시양태에서, 탈결합제는 허큘레스 코퍼레이션(Hercules Corporation)에 의해 시판되는 프로소프트(PROSOFT; 등록상표) TQ1003일 수 있다. 예를 들어, 사용될 수 있는 한 탈결합제는 다음과 같다:
Figure 112011072372614-pct00001
상기 화학식의 화학적 명칭은 1-에틸-2노롤레일-3-올레일 아미도에틸 이미다졸리늄 에토술페이트이다.
또다른 실시양태에서, 첨가제 조성물은 연화제, 예컨대 폴리실록산 연화제를 포함할 수 있다. 그러나, 실리콘, 예컨대 폴리실록산은 베이스 시트를 크레이핑 표면에 부착시키는 첨가제 조성물의 능력을 손상시킬 수 있다. 따라서, 존재할 경우, 폴리실록산은 약 5 중량％ 미만의 양으로 첨가제 조성물에 첨가될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 다양한 이로운 제제가 원하는 임의의 양으로 첨가제 조성물에 도입될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 알로에, 비타민 E, 왁스, 산화 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물이 약 5 중량％ 미만, 예컨대 약 0.1 중량％ 내지 약 3 중량％의 양으로 첨가제 조성물에 조합될 수 있다. 이러한 구성요소는 로션 또는 상기한 바와 같은 중합체 분산액 또는 이들의 혼합물로 조합될 수 있다.
일 실시양태에서, 첨가제 조성물을 예비가열시킨 후, 크레이핑 표면에 적용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 첨가제 조성물의 가열은 점도를 감소시킬 수 있다. 특히, 일부 실시양태에서, 첨가제 조성물은, 예를 들어 약 30℃ 내지 약 70℃의 융점을 가질 수 있다. 원할 경우, 첨가제 조성물을 융점 초과로 가열시킨 후, 크레이핑 표면에 적용할 수 있다.
도면에 예시된 실시양태에서는, 베이스 시트의 단지 한 면만이 첨가제 조성물로 처리된다. 그러나, 베이스 시트의 양면이 본 개시물에 따라 처리될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 베이스 시트의 한 면이 크레이핑 표면으로부터 크레이핑될 경우, 반대쪽 면이 첨가제 조성물에 의해 크레이핑 표면에 유사하게 부착될 수 있다.
다수의 상이한 유형의 베이스 시트가 본 개시물에 따라 가공될 수 있다. 예를 들어, 특히 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시양태에서, 베이스 시트는 셀룰로스 섬유를 함유하는 티슈 웹을 포함한다.
본 개시물에 따라 제조된 티슈 제품은 단일겹 티슈 제품 또는 다수겹 티슈 제품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 제품은 2겹 또는 3겹을 포함할 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 티슈 웹이 본 개시물에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 베이스 시트는 티슈 제품, 예컨대 화장실 티슈, 안면 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼 등일 수 있다. 티슈 제품은 전형적으로 벌크가 3 cc/g 이상이다. 티슈 제품은 하나 이상의 겹을 함유할 수 있고, 임의의 적합한 종류의 섬유로부터 제조될 수 있다.
티슈 웹을 제조하기 위해 적합한 섬유는, 비목질 섬유, 예컨대 면, 마닐라삼, 양마, 사바이(sabai grass), 아마, 에스파르토(esparto grass), 짚, 인도삼베(jute hemp), 바가스 (bagasse), 밀크위드 솜(milkweed floss) 섬유, 및 파인애플 잎 섬유; 및 목질 또는 펄프 섬유, 예컨대 낙엽수 및 침엽수로부터 얻는 것, 예를 들어 연목 섬유, 예컨대 노던(northern) 및 서던(southern) 연목 크라프트 섬유; 경목 섬유, 예컨대 유칼리나무, 단풍나무, 박달나무 및 미루나무를 포함하는(그러나, 이에 제한되지 않음), 임의의 천연 또는 합성 셀룰로스 섬유를 포함한다. 펄프 섬유는 고수율 또는 저수율 형태로 제조될 수 있고, 임의의 공지된 방법, 예를 들어 크라프트, 아황산염, 고수율 펄핑 방법 및 다른 공지된 펄핑 방법으로 펄핑될 수 있다. 오가노솔브(organosolv) 펄핑 방법으로부터 제조된 섬유, 예를 들어 미국 특허 제4,793,898호(1988년 12월 27일에 라마넨(Laamanen) 등에게 허여됨); 미국 특허 제4,594,130호(1986년 6월 10일에 창(Chang) 등에게 허여됨); 및 미국 특허 제3,585,104호에 개시된 섬유 및 방법을 또한 사용할 수 있다. 유용한 섬유는 또한 미국 특허 제5,595,628호(1997년 1월 21일에 고든(Gordon) 등에게 허여됨)에 예시된 안트라퀴논 펄핑에 의해 제조될 수 있다.
섬유의 일부, 예컨대 건조 중량으로 50％ 이하, 또는 건조 중량으로 약 5％ 내지 약 30％는 합성 섬유, 예컨대 레이온, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 2성분 쉬쓰-코어 섬유, 다성분 결합제 섬유 등일 수 있다. 예시적인 폴리에틸렌 섬유는 미니파이버스, 인코포레이티드(Minifibers, Inc.)(미국 테네시주 잭슨 시티 소재)로부터 입수가능한 피브렐(Fybrel; 등록상표)이다. 임의의 공지된 표백 방법을 사용할 수 있다. 합성 셀룰로스 섬유 유형은 모든 유형의 레이온 및 비스코스 또는 화학-변형된 셀룰로스로부터 유도된 다른 섬유를 포함한다. 화학 처리된 천연 셀룰로스 섬유, 예컨대 머서리화(mercerized) 펄프, 화학적으로 경화된 또는 가교된 섬유, 또는 술폰화 섬유를 사용할 수 있다. 제지 섬유를 사용하는데 있어서 우수한 기계적 특성을 위해, 섬유가 비교적 손상되지 않고 많이 정제되지 않거나 단지 가볍게 정제되는 것이 바람직할 수 있다. 재생 섬유가 사용될 수 있지만, 버진(virgin) 섬유가 그의 기계적 특성 및 오염물질의 결여로 인해 일반적으로 유용하다. 머서리화 섬유, 재생 셀룰로스 섬유, 미생물에 의해 생성된 셀룰로스, 레이온, 및 다른 셀룰로스 물질 또는 셀룰로스 유도체를 사용할 수 있다. 적합한 제지 섬유는 또한 재생 섬유, 버진 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 높은 벌크 및 우수한 압축 특성이 가능한 특정 실시양태에서, 섬유는 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 200 이상, 보다 구체적으로 300 이상, 보다 더 구체적으로 400 이상, 가장 구체적으로 500 이상일 수 있다.
본 개시물에 사용할 수 있는 다른 제지 섬유는 종이 파쇄물 또는 재생 섬유 및 고수율 섬유를 포함한다. 고수율 펄프 섬유는 약 65％ 이상, 보다 구체적으로 약 75％ 이상, 보다 더 구체적으로 약 75％ 내지 약 95％의 수율을 제공하는 펄핑 공정에 의해 제조된 제지 섬유이다. 수율은 초기 목재 질량의 백분율로서 표현되는 가공된 섬유의 생성되는 양이다. 상기 펄핑 공정은 표백된 화학열기계적 펄프(BCTMP), 화학열기계적 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계적 펄프(PTMP), 열기계적 펄프(TMP), 열기계적 화학 펄프(TMCP), 고수율 아황산염 펄프, 및 고수율 크라프트 펄프를 포함하고, 이들은 모두 높은 수준의 리그닌을 갖는 섬유를 생성시킨다. 고수율 섬유는 전형적인 화학적으로 펄핑된 섬유에 비해 건조 및 습윤 상태 모두에서 그의 강성으로 잘 알려져 있다.
원할 경우, 다양한 화학물질 및 구성요소가 본 개시물에 따라 가공되는 티슈 웹에 도입될 수 있다. 다음의 물질이 웹에 적용될 수 있는 추가의 화학물질의 예로서 포함된다. 화학물질은 예로서 포함되며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 이러한 화학물질은 제지 공정의 임의의 시점에 첨가될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제품은 그의 의도된 용도에 상반되지 않는 임의의 공지된 물질 및 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 이러한 물질의 예로는 비제한적으로, 냄새 제어제(odor control agent), 예컨대 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이팅제, 제올라이트, 향료 또는 다른 냄새-차폐제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등을 들 수 있다. 초흡수성 입자, 합성 섬유 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가의 선택제는 양이온성 염료, 형광 발광제, 연화제 등을 포함한다.
베이스 시트 내로 도입될 수 있는 상이한 화학물질 및 구성요소는 제품의 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 다양한 습윤 강도제가 제품 내로 포함될 수 있다. 화장실 티슈 제품의 경우, 예를 들어, 임시적 습윤 강도제를 사용할 수 있다. 본원에서 사용된 습윤 강도제는 습윤 상태에서 섬유들 사이의 결합을 고정시키기 위해 사용되는 물질이다. 전형적으로, 섬유를 종이 및 티슈 제품 내에 함께 유지시키는 수단은 수소 결합 및 때때로 수소 결합과 공유 및/또는 이온 결합의 조합을 포함한다. 일부 용도에서, 섬유-대-섬유 결합점을 고정시키고 이들을 습윤 상태에서 파괴에 대해 저항성으로 만드는 방식으로 섬유에 대한 결합을 허용할 물질을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 습윤 상태는 전형적으로 제품이 물 또는 다른 수용액으로 많이 포화된 때를 의미한다.
종이 또는 티슈 웹에 첨가될 때 평균 습윤 기하 인장 강도:건조 기하 인장 강도 비가 0.1을 초과하는 시트를 제공하는 임의의 물질을 습윤 강도제로 칭할 수 있다.
전형적으로, 화장실 티슈 내로 포함되는 임시적 습윤 강도제는 종이 또는 티슈 제품 내로 포함될 때, 적어도 5분 동안 물에 노출된 후 그의 원래 습윤 강도의 50％ 미만을 보유하는 제품을 제공하는 수지로서 정의된다. 임시적 습윤 강도제는 당업계에 잘 공지되어 있다. 임시적 습윤 강도제의 예는 중합체 알데히드-관능성 화합물, 예컨대 글리옥실화 폴리아크릴아미드, 예컨대 양이온성 글리옥실화 폴리아크릴아미드를 포함한다.
이러한 화합물은 미국 뉴저지주 트렌턴 소재 란세스(Lanxess)로부터 입수가능한 파레즈(PAREZ) 631 NC 습윤 강도 수지, 및 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 허큘레스, 인코포레이티드(Hercules, Inc.)에 의해 제조된 허코본드(HERCOBOND) 1366을 포함한다. 글리옥실화 폴리아크릴아미드의 또다른 예는 글리옥실화 폴리(아크릴아미드-코-디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드)인 파레즈 745이다.
반면, 안면 티슈 및 다른 티슈 제품에 있어서, 영구적 습윤 강도제가 베이스 시트 내로 포함될 수 있다. 영구적 습윤 강도제도 또한 당업계에 잘 공지되어 있고, 적어도 5분 동안 물에 노출된 후 그의 원래 습윤 강도의 50％ 초과를 보유하는 제품을 제공한다.
일단 형성되면, 제품은 상이한 방식으로 포장될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 시트상 제품은 개별적인 시트로 절단되어 쌓인 후 패키지(package)에 넣어질 수 있다. 별법으로, 시트상 제품은 나선형으로 권취될 수 있다. 함께 나선형으로 권취될 때, 각각의 개별적인 시트는 약화된 선, 예컨대 천공선에 의해 인접 시트로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 및 종이 타월은 전형적으로 나선형으로 권취된 형상으로 소비자에게 공급된다.
본 개시물에 따라 처리될 수 있는 티슈 웹은 단일 균질 층의 섬유를 포함할 수 있거나, 층상 또는 적층된 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹 겹은 2 또는 3개의 층의 섬유를 포함할 수 있다. 각 층은 상이한 섬유 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 다층 층상 펄프 퍼니시를 형성하기 위한 장치의 일 실시양태가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 3층의 헤드박스(60)는 일반적으로 상부 헤드박스 벽(62) 및 하부 헤드박스 벽(64)을 포함한다. 헤드박스(60)는 또한 제1 분할기(divider)(66) 및 제2 분할기(68)를 포함하고, 이들은 3개의 섬유 스톡(stock) 층을 분리한다.
각각의 섬유 층은 제지 섬유의 묽은 수성 현탁액을 포함한다. 각 층 내에 함유된 특정 섬유는 일반적으로 형성되는 제품 및 목적하는 결과에 좌우된다. 예를 들어, 각 층의 섬유 조성은 화장실 티슈 제품, 안면 티슈 제품 또는 종이 타월 중 어떤 제품이 제조되는지에 따라 변할 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어, 중간층(70)은 서던 연목 크라프트 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유, 예컨대 고수율 섬유와 조합으로 함유한다. 반면에, 외부층(72 및 74)은 연목 섬유, 예컨대 노던 연목 크라프트를 함유한다.
별법의 실시양태에서, 중간층은 강도를 위해 연목 섬유를 함유할 수 있는 한편, 외부층은 지각된 부드러움을 위해 경목 섬유, 예컨대 유칼리나무 섬유를 포함할 수 있다.
롤(78 및 80)에 의해 적합하게 지지되고 구동되는 무한 이동하는 형성 직물(76)은 헤드박스(60)로부터 나오는 적층된 제지 스톡을 수용한다. 일단 직물(76) 상에 보유되면, 적층된 섬유 현탁액은 화살표(82)로 나타낸 바와 같이 물을 직물을 통해 통과시킨다. 물 제거는 형성 배열에 따라 중력, 구심력 및 진공 흡인의 조합에 의해 달성된다.
또한, 다층 종이 웹의 형성이, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,129,988호(파링톤, 주니어(Farrington, Jr.))에 기재 및 개시되어 있다.
본 개시물에 따라 제조된 티슈 웹의 기초 중량은 최종 제품에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 방법은 화장실 티슈, 안면 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼 등을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 티슈 제품의 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 110 gsm, 예컨대 약 20 gsm 내지 약 90 gsm으로 변할 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 및 안면 티슈에 대해 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 45 gsm 범위일 수 있다.
티슈 웹 벌크는 또한 약 3 cc/g 내지 20 cc/g, 예컨대 약 5 cc/g 내지 15 cc/g으로 변할 수 있다. 시트 "벌크"는 건조 티슈 시트의 캘리퍼(마이크로미터로 표현)를 건조 기초 중량(g/m2로 표현)으로 나눈 몫으로서 계산된다. 생성되는 시트 벌크는 cm3/g으로 표현된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼는 10개의 대표적인 시트의 스택(stack)의 총 두께로서, 스택의 총 두께를 10으로 나누어 측정되고, 여기서 스택 내의 각각의 시트는 동일한 면을 위로하여 배치된다. 캘리퍼는 쌓인 시트에 대해 노트(Note) 3을 갖는 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "종이, 판지 및 합한 보드의 두께(캘리퍼)(Thickness(caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board)"에 따라 측정된다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터(micrometer)는 엠베코(Emveco) 200-A 티슈 캘리퍼 테스터(Tissue Caliper Tester)(엠베코 인코포레이티드(Emveco, Inc.)(미국 오레곤주 뉴버그 소재)로부터 입수가능함)이다. 마이크로미터는 2.00 킬로-파스칼(132 그람/제곱인치)의 로드(load)를 갖고, 압력 풋(foot) 면적은 2500 제곱밀리미터이고, 압력 풋 직경은 56.42 밀리미터이고, 체류 시간은 3초이고, 하강 속도는 0.8 밀리미터/초이다.
다수겹 제품에서, 제품 내에 존재하는 각각의 티슈 웹의 기초 중량은 또한 변할 수 있다. 일반적으로, 다수겹 제품의 총 기초 중량은 일반적으로 상기한 바와 동일할 것이고, 예컨대 약 20 gsm 내지 약 110 gsm이다. 특정 실시양태에서, 각각의 겹의 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 20 gsm일 수 있다.
일 실시양태에서, 본 개시물에 따라 제조된 티슈 웹은 다수겹 제품 내로 포함될 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 본 개시물에 따라 제조된 티슈 웹은 목적하는 특징을 갖는 와이핑 제품을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 티슈 웹에 부착될 수 있다. 본 개시물의 티슈 웹에 라미네이트되는 다른 웹은, 예를 들어 습식-크레이핑된 웹, 캘린더링된 웹, 엠보싱된 웹, 통기 건조된 웹, 크레이핑된 통기 건조된 웹, 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹, 수력 얽힘 웹, 코폼 웹, 에어레이드 웹 등일 수 있다.
일 실시양태에서, 본 개시물에 따라 제조된 티슈 웹을 다수겹 제품 내로 포함시킬 때, 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 면에만 도포한 후, 웹의 처리된 면을 크레이핑하는 것이 바람직할 수 있다. 이어서, 웹의 크레이핑된 면을 이용하여 다수겹 제품의 외부 표면을 형성한다. 반면에, 웹의 처리되지 않고 크레이핑되지 않은 면은 임의의 적합한 수단에 의해 하나 이상의 겹에 부착된다.
도 2에 도시된 웨트 레이 공정 이외에, 다양한 다른 베이스 시트가 본 개시물에 따라 처리될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 개시물에 따라 처리될 수 있는 다른 베이스 시트는 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수력 얽힘 웹, 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 제직물, 편성물 등을 포함한다.
셀룰로스 섬유를 함유하는 다른 물질은 코폼 웹 및 수력 얽힘 웹을 포함한다. 코폼 공정에서, 멜트블로운 웹이 형성되는 동안, 다른 물질을 웹에 첨가시키는 슈트(chute) 근처에 하나 이상의 멜트블로운 다이헤드가 배열된다. 이러한 다른 물질은 예를 들어 섬유가 스테이플 길이의 것일 수 있는 경우에 천연 섬유, 초흡수성 입자, 천연 중합체 섬유(예를 들어, 레이온) 및/또는 합성 중합체 섬유(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르)일 수 있다.
코폼 공정은, 본원에 참고로 포함되는 공동 양도된 미국 특허 제4,818,464호(라우(Lau)) 및 제4,100,324호(앤더슨 등)에 제시되어 있다. 코폼 공정으로 제조된 웹을 일반적으로 코폼 물질로 칭한다. 보다 구체적으로, 코폼 부직웹을 제조하기 위한 하나의 공정은 용융된 중합체 물질을 다이 헤드를 통해 미세한 스트림으로 압출시키고, 중합체 스트림을 소직경의 불연속 마이크로섬유로 분할하기 위해 노즐로부터 공급된 고속의 가열된 기체(보통 공기)의 수렴 유동에 의해 스트림을 가늘게 하는 것을 포함한다. 예를 들어, 다이 헤드는 하나 이상의 직렬의 압출 구멍을 포함할 수 있다. 일반적으로, 마이크로섬유는 평균 섬유 직경이 약 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 마이크로섬유의 평균 직경은 일반적으로 약 1 마이크로미터 초과, 예컨대 약 2 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터일 수 있다. 마이크로섬유는 대개 불연속성이지만, 일반적으로 보통 스테이플 섬유와 관련된 길이를 초과하는 길이를 갖는다.
용융된 중합체 섬유를 다른 물질, 예컨대 펄프 섬유와 합하기 위해, 일차 기체 스트림은 개별화된 목재 펄프 섬유를 함유하는 이차 기체 스트림과 합류한다. 따라서, 펄프 섬유는 중합체 섬유와 단일 단계로 통합된다. 목재 펄프 섬유는 길이가 약 0.5 밀리미터 내지 약 10 밀리미터일 수 있다. 이어서, 통합된 공기 스트림은 부직포를 에어 포밍하기 위해 형성 표면 상으로 보내진다. 원할 경우, 부직포는 2가지 상이한 물질을 더욱 통합시키기 위해 한 쌍의 진공 롤의 닙 내로 통과될 수 있다.
멜트블로운 섬유와 합해질 수 있는 천연 섬유는 모, 면, 아마, 삼 및 목재 펄프를 포함한다. 목재 펄프는 표준 연목 플러핑(fluffing) 등급, 예컨대 CR-1654(미국 알라바마주 쿠사 소재 유에스 앨리언스 펄프 밀즈(US Alliance Pulp Mills))를 포함한다. 섬유의 고유한 특징 및 그의 가공성을 향상시키기 위해 펄프는 변형될 수 있다. 화학 처리 또는 기계적 꼬기(twisting)를 포함하는 방법에 의해 컬(curl)이 섬유에 부여될 수 있다. 컬은 전형적으로 가교 또는 경화 전에 부여된다. 펄프는 가교제, 예컨대 포름알데히드 또는 그의 유도체, 글루타르알데히드, 에피클로로히드린, 메틸올화 화합물, 예컨대 우레아 또는 우레아 유도체, 디알데히드, 예컨대 말레산 무수물, 비-메틸올화 우레아 유도체, 시트르산 또는 다른 폴리카르복실산을 사용하여 경화될 수 있다. 펄프는 또한 열 또는 가성(caustic) 처리, 예컨대 머서리화를 이용하여 경화될 수 있다. 이러한 유형의 섬유의 예는 습식 모듈러스를 향상시키는 화학적으로 가교된 서던 연목 펄프 섬유인 NHB416(미국 워싱턴주 타코마 소재 웨이어해우저 코퍼레이션(Weyerhaeuser Corporation))을 포함한다. 다른 유용한 펄프는 또한 웨이어해우저로부터의 탈결합 펄프(NF405) 및 비-탈결합 펄프(NB416)이다. HPZ3(미국 테네시주 멤피스 소재 벅크아이 테크놀로지스, 인코포레이티드(Buckeye Technologies, Inc))은 섬유에 추가의 건조 및 습윤 강성 및 탄력을 부여하는 것 이외에, 컬 및 꼬임을 고정하는 화학 처리이다. 다른 적합한 펄프는 버크아이 HP2 펄프이고, 또다른 것은 IP 슈퍼소프트(Supersoft)(인터내셔날 페이퍼 코퍼레이션(International Paper Corporation))이다. 적합한 레이온 섬유는 1.5 데니어 머지(Merge) 18453 섬유(미국 알라바마주 액시스 소재 아코디스 셀룰로스 파이버스 인코포레이티드(Acordis Cellulose Fibers Incorporated))이다.
셀룰로스 물질, 예컨대 펄프 섬유를 함유할 때, 코폼 물질은 셀룰로스 물질을 약 10 중량％ 내지 약 80 중량％, 예컨대 약 30 중량％ 내지 약 70 중량％의 양으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 펄프 섬유를 약 40 중량％ 내지 약 60 중량％의 양으로 함유하는 코폼 물질이 제조될 수 있다.
코폼 웹 이외에, 수력 얽힘 웹은 또한 합성 및 펄프 섬유를 함유할 수 있다. 수력 얽힘 웹은 웹 내의 섬유를 얽히게 하는 유체의 원주형 제트(columnar jet)로 처리된 웹을 나타낸다. 웹을 수력 얽힘 처리하면 전형적으로 웹의 강도가 증가한다. 일 실시양태에서, 펄프 섬유는 연속 필라멘트 물질, 예컨대 스펀본드 웹으로 수력 얽힘될 수 있다. 수력 얽힘된 생성되는 부직 복합체는 펄프 섬유를 약 50 중량％ 내지 약 80 중량％의 양, 예컨대 약 70 중량％의 양으로 함유할 수 있다. 상기 설명된 시판용 수력 얽힘된 복합체 웹은 킴벌리-클라크 코퍼레이션(Kimberly-Clark Corporation)으로부터 상표명 하이드로니트(HYDROKNIT)하에 시판되고 있다. 수력 얽힘은, 예를 들어 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,389,202호(에버하트(Everhart))에 설명되어 있다.
셀룰로스 섬유를 함유하는 베이스 시트 이외에, 본 개시물은 또한 첨가제 조성물을 완전히 합성 섬유로부터 제조된 베이스 시트로 적용하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 일 실시양태에서, 베이스 시트는 부직 멜트블로운 웹 또는 스펀본드 웹을 포함할 수 있다.
본 개시물은 하기 실시예를 참고로 더 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
이 실시예에서, 티슈 웹은 일반적으로 도 2에 예시된 방법에 따라 제조되었다. 티슈 웹을 크레이핑 표면(이 실시예에서는 양키 건조기를 포함함)에 부착시키기 위하여, 본 개시물에 따라 제조된 첨가제 조성물을 건조기에 분무시킨 후, 건조기를 웹과 접촉시켰다. 이어서, 샘플에 다양한 표준화된 시험을 수행하였다.
비교의 목적을 위하여, 샘플을 또한 표준 PVOH/KYMENE 크레이프 패키지를 사용하여 제조하였다.
샘플을 제조하기 위해 다음 방법을 사용하였다.
처음에, 80 파운드의 공기-건조된 연목 크라프트(NSWK) 펄프를 펄퍼(pulper) 내에 넣고, 120℉하에 4％ 컨시스턴시로 15분 동안 분해하였다. 이어서, NSWK 펄프를 15분 동안 정제시키고, 드럼 체스트(chest)로 전달하고, 약 3％ 컨시스턴시로 후속적으로 희석하였다. (주: 소섬유성 섬유를 정제시키면 그들의 결합 가능성이 증가됨.) 이어서, NSWK 펄프를 약 2％ 컨시스턴시로 희석하고, 기계 체스트로 펌핑하여, 기계 체스트가 20 파운드의 공기-건조된 NSWK를 약 0.2 내지 0.3％ 컨시스턴시로 함유하도록 하였다. 상기 연목 섬유는 3층 티슈 구조에서 내부 강도층으로서 사용되었다.
목재 섬유 미터톤 당 2 kg의 KYMENE(등록상표) 6500(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 허큘레스, 인코포레이티드로부터 입수가능함) 및 목재 섬유 미터톤 당 2 kg의 파레즈(등록상표) 631 NC(미국 뉴저지주 트렌톤 소재 란세스 코포레이션으로부터 입수가능함)를 첨가하고, 펄프 섬유와 적어도 10분 동안 혼합한 후, 헤드박스를 통해 펄프 슬러리를 펌핑하였다.
40 파운드의 공기-건조된 아라크루즈(Aracruz) ECF(유칼리나무 경목 크라프트(EHWK) 펄프, 아라크루즈(브라질 리우데자네이루주 리우데자네이루 소재)로부터 입수가능함)를 펄퍼 내에 넣고, 120℉하에 약 4％ 컨시스턴시로 30분 동안 분해하였다. 이어서, EHWK 펄프를 덤프 체스트로 전달한 후, 약 2％ 컨시스턴시로 희석하였다.
이어서, EHWK 펄프 슬러리를 희석하고, 2개의 동일한 양으로 나누고, 약 1％ 컨시스턴시로 2개의 별개의 기계 체스트로 펌핑하여, 각각의 기계 체스트가 20 파운드의 공기-건조된 EHWK를 함유하도록 하였다. 그 후, 상기 펄프 슬러리를 약 0.1％ 컨시스턴시로 희석하였다. 2개의 EHWK 펄프 섬유는 3층 티슈 구조의 2개의 외부층을 나타낸다.
목재 섬유 미터톤 당 2 kg의 KYMENE(등록상표) 6500을 첨가하고, 경목 펄프 섬유와 적어도 10분 동안 혼합시킨 후, 펄프 슬러리를 헤드박스를 통해 펌핑하였다.
3개의 모든 기계 체스트로부터 펄프 섬유를 헤드박스로 약 0.1％의 컨시스턴시로 펌핑하였다. 각 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스 내의 별개의 다기관(manifold)을 통해 보내어 3층 티슈 구조를 형성하였다. 섬유를 형성 직물 상에 침착시켰다. 그 후, 물을 진공에 의해 제거하였다.
습윤 시트(약 10 내지 20％ 컨시스턴시)를 지형학적 표면, 압착 펠트 또는 압착 직물로 전달하고, 여기서 더욱 탈수시켰다. 이 실시예에서, 지형학적 표면은 융기된 마디를 갖는 3차원 직물을 포함하였다. 사용된 직물은 직경 0.35 mm의 기계 방향 날실 필라멘트 및 직경 0.45 mm의 횡방향 슈트 필라멘트를 갖는 인치 당 42 x 31의 메쉬 및 계수를 갖는 5-쉐드 단일층 직물이었다. 직물은 약 58％의 날실 밀도 및 약 55％의 슈트 밀도를 가졌다. 이어서, 시트를 압력 롤을 이용하여 닙을 통해 양키 건조기로 전달하였다. 압력 롤 닙 후 습윤 시트의 컨시스턴시(후-압력 롤 컨시스턴시 또는 PPRC)는 약 40％였다. 습윤 시트는 건조기 표면에 적용된 조성물로 인해 양키 건조기에 부착되었다. 양키 건조기 아래에 놓인 스프레이 붐(spray boom)이 접착제 패키지(폴리비닐 알코올/KYMENE(등록상표) 6500/레조솔(Rezosol) 2008M의 혼합물임) 또는 본 개시물에 따른 첨가제 조성물을 건조기 표면 상으로 분무하였다. 레조솔 2008M은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 허큘레스, 인코포레이티드로부터 입수가능하다.
연속 핸드시트 성형기(CHF) 상의 전형적인 접착제 패키지의 하나의 배치는 전형적으로 25 갤론의 물, 5000 mL의 6％ 고형분 폴리비닐 알코올 용액, 75 mL의 12.5％ 고형분 KYMENE(등록상표) 6500 용액 및 20 mL의 7.5％ 고형분 레조솔 2008M 용액으로 이루어졌다.
시트는 양키 건조기 상에서 크레이핑 블레이드로 이동됨에 따라 약 95％ 컨시스턴시로 건조되었다. 그 후, 크레이핑 블레이드는 티슈 시트 및 소량의 건조기 코팅을 양키 건조기로부터 긁어내었다. 이어서, 크레이핑된 티슈 베이스 시트를 코어 상에 권취시켰다.
특히, 샘플에 대하여 다음의 시험을 수행하였다:
기하 평균 인장 강도 (GMT) 및 허큘레스 크기 시험 (HST):
수행된 인장 시험에서는 23℃+/-1℃ 및 50％+/-2％ 상대 습도에서 최소 4시간 동안 컨디셔닝시킨 티슈 샘플을 사용하였다. 2겹 샘플을 정밀 샘플 절단기 모델 JDC 15M-10(미국 펜실바니아주 필라델피아에 위치한 사무실을 갖는 회사인 트윙-알버트 인스트루먼츠(Thwing-Albert Instruments)로부터 입수가능함)을 사용하여 기계 방향(MD) 및 횡-기계 방향(CD)으로 3 인치 폭 스트립(strip)으로 절단하였다.
인장 프레임의 게이지 길이를 4 인치로 설정하였다. 인장 프레임은 테스트웍스(TestWorks) 4 소프트웨어로 실행하는 알리안스(Alliance) RT/1 프레임이었다. 인장 프레임 및 소프트웨어는 미국 미네소타주 미네아폴리스에 위치한 사무실을 갖는 회사인 엠티에스 시스템즈 코퍼레이션(MTS Systems Corporation)으로부터 입수가능하다.
이어서, 3" 스트립을 인장 프레임의 조오(jaw)에 배치하고, 샘플 파손 지점까지 25.4 cm/분의 속도로 적용되는 변형률을 가하였다. 티슈 스트립 상의 응력을 변형률의 함수로서 모니터링하였다. 계산된 산출량은 피크 로드(g-힘/3", g-힘으로 측정됨), 피크 신장(％, 샘플의 연신을 샘플의 원래 길이로 나누고 100％를 곱하여 계산됨), 500 g-힘에서의 연신율％, 파단시 인장 에너지 흡수(TEA)(g-힘*cm/cm2, 로드가 그의 피크 값의 30％로 떨어지는 파괴점 위에서의 응력-변형 곡선 아래의 면적을 적분하거나 취함으로써 계산됨), 및 기울기 A(kg-힘, 57 내지 150 g-힘으로부터 응력-변형 곡선의 기울기로서 측정됨)를 포함하였다.
각각의 티슈 코드(최소 5개 반복)를 기계 방향(MD) 및 횡-기계 방향(CD)으로 시험하였다. 인장 강도의 기하 평균을 기계 방향(MD) 및 횡-기계 방향(CD)의 곱의 제곱근으로서 계산하였다. 이는 시험 방향에 무관한 평균값을 생성하였다.
"허큘레스 크기 시험"(HST)은 일반적으로 액체가 티슈 시트를 통해 이동하기 위해 소요되는 시간을 측정하는 시험이다. 허큘레스 크기 시험을 일반적으로 TAPPI 방법 T 530 PM-89, 잉크 저항을 갖는 종이에 대한 크기 시험(Size Test for Paper with Ink Resistance)에 따라 수행하였다. 허큘레스 크기 시험 데이터를 제조사가 제공하는 백색 및 녹색 보정 타일 및 흑색 디스크를 사용하여 모델 HST 시험기 상에서 수집하였다. 증류수로 1％로 희석한 2％ 나프톨 그린(Napthol Green) N 염료를 염료로서 사용하였다. 모든 물질은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 허큘레스, 인코포레이티드로부터 입수가능하다.
모든 시편을 시험하기 전에 적어도 4시간 동안 23+/-1℃ 및 50+/-2％ 상대 습도에서 컨디셔닝하였다. 시험은 염료 용액 온도에 민감하므로, 염료 용액을 또한 시험 전 최소 4시간 동안 제어된 조건 온도로 평형화시켜야 한다.
상업적으로 시판되는 그대로의 6개의 티슈 시트(3겹 티슈 제품에 대해 18개의 겹, 2겹 제품에 대해 12개의 겹, 단일겹 티슈 제품에 대해 6개의 겹 등)로 시험용 시편을 형성하였다. 시편을 2.5 x 2.5 인치의 대략적인 치수로 절단하였다. 장비를 제조사의 지시에 따라 백색 및 녹색 보정 타일로 표준화하였다. 시편(2겹 티슈 제품에 대해 12개의 겹)을 겹의 외부 표면이 바깥쪽으로 향하도록 샘플 홀더에 놓았다. 이어서, 시편을 시편 홀더 내에 클램핑하였다. 이어서, 시편 홀더를 광학 하우징의 상단부의 고정 고리(retaining ring)에 배치하였다. 흑색 디스크를 사용하여, 장비 제로를 보정하였다. 흑색 디스크를 제거하고, 10+/-0.5 밀리리터의 염료 용액을 고정 고리 내로 분배하고, 흑색 디스크를 다시 시편 위에 놓으면서 타이머를 재기 시작하였다. 시험 시간(초(sec.))을 장비로부터 기록하였다.
샘플에 적용되고 이 실시예에서 시험된 본 개시물의 첨가제 조성물은, 미국 미시간주 미들랜드 소재 다우 케미칼 컴파니로부터 입수된, 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 포함하는 알파-올레핀 혼성중합체인 어피니티(상표명) EG8200 중합체; 및 또한 다우 케미칼 컴파니로부터 입수된, 에틸렌-아크릴산 공중합체인 프리마코르(상표명) 5980i 공중합체를 포함하였다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 중합체로서 뿐만 아니라, 분산제로서도 작용할 수 있다. 프리마코르(상표명) 5980i 공중합체는 20.5 중량％의 아크릴산을 함유하고, ASTM D1238에 의해 측정된 125℃ 및 2.16 kg에서 13.75 g/10분의 용융 유속을 갖는다. 어피니티(상표명) EG8200G 중합체는 ASTM D792에 의해 측정된 0.87 g/cc의 밀도를 갖고, ASTM D1238에 의해 측정된 190℃ 및 2.16 kg에서 5 g/10분의 용융 유속을 갖는다.
첨가제 조성물은 60 중량％의 양의 어피니티(상표명) EG8200G 중합체 및 40 중량％의 양의 프리마코르(상표명) 5980i 제품을 함유하였다.
또한, 방부제가 첨가제 조성물에 존재하였다.
제형화된 첨가제 조성물은 티슈 웹으로 전달되는 첨가제 조성물의 양을 또한 변화시키는 고형분 함량이 다양하였다. 한 샘플에서, 첨가제 조성물은 2 중량％의 고형분 함량을 가졌으며, 이는 200 mg/m2를 티슈 웹에 적용하는 결과를 초래하였다. 또다른 샘플에서, 첨가제 조성물의 고형분 함량은 4％였으며, 이는 약 400 mg/m2의 조성물을 티슈 웹으로 전달시켰다.
비교의 목적을 위하여, 지형학적 표면과 대조적으로 펠트를 사용하여 웹을 크레이핑 표면에 적용시킨, 상기한 것과 유사한 티슈 웹이 또한 제조되었다. 다음의 결과가 얻어졌다:
Figure 112011072372614-pct00002
도 12 및 13을 참조하면, 상기 샘플 번호 2에 따라 제조된 티슈 웹이 도시되어 있다. 특히, 티슈 웹이 제조된 후에, 티슈 웹을 메틸렌 블루 염료로 착색시키고, 웹의 사진을 찍었다. 도 12 및 13은 단순화되어 있지만, 찍힌 사진을 바탕으로 하는 대표적인 도면이다. 도 13은 도 12에 도시된 티슈 웹의 더 큰 확대도이다.
도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 티슈 웹(55)은 첨가제 조성물로 이루어진 복수의 침착물(56)을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 침착물(56)의 간격은 비교적 균일하고, 크레이핑 표면에 대해 티슈 웹을 압착하기 위하여 사용된 융기된 직물 마디의 간격과 일치한다.
또한, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 첨가제 조성물로부터 또한 제조된 부스러기(58)는 랜덤하게 침착된다. 상기한 바와 같이, 부스러기는 웹 상 별개의 위치에 첨가제 조성물의 비교적 고 밀도 영역을 제공함으로써 추가의 장점 및 이점을 제공할 수 있다.
비교의 목적을 위하여, 대조군 샘플 번호 2를 또한 염색시키고 시험하였다. 대조군 샘플 상 첨가제 조성물은 웹 상에 침착물의 식별가능한 패턴을 갖지 않고, 웹의 표면적을 균일하게 커버하는 것으로 관찰되었다.
당업자는 첨부된 특허청구범위에 보다 특별하게 기재된 본 개시물의 취지와 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시물에 대한 상기 및 다른 변형과 변경을 실시할 수 있다. 또한, 각종 실시양태의 측면들은 전적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 추가로, 당업자는 상기 설명이 단지 예시적이고, 첨부된 특허청구범위에 추가로 기재되어 있는 본 개시물을 제한하려는 것이 아님을 인지할 것이다.

Claims (22)

  1. 제1 면 및 제2 반대 면을 포함하고 제지 섬유를 함유하는 크레이핑된(creped) 티슈 시트로서, 비처리된 영역에 의해 분리된 첨가제 조성물의 침착물을 포함하는 소정의 패턴으로 시트의 제1 면 상에 위치한 올레핀 중합체 및 분산제를 포함하는 첨가제 조성물을 포함하고, 시트의 제1 면 상 침착물의 패턴과 랜덤하게 조합된 첨가제 조성물의 부스러기(shaving)를 더 포함하는 크레이핑된 티슈 시트.
  2. 제1항에 있어서, 부스러기가 침착물과 비교하여 더 높은 밀도의 첨가제 조성물을 갖는 크레이핑된 티슈 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 침착물이 비처리된 영역에 의해 둘러싸인 별개의 처리된 영역을 포함하는 크레이핑된 티슈 시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부스러기가 침착물의 적어도 일부분과 중첩되는 크레이핑된 티슈 시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 5 cc/g 초과의 벌크를 갖고, 약 10 gsm 내지 약 60 gsm의 기초 중량을 갖는 크레이핑된 티슈 시트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 올레핀 중합체가 에틸렌 또는 프로필렌과 알켄을 포함하는 공단량체의 혼성중합체를 포함하는 크레이핑된 티슈 시트.
  7. 제6항에 있어서, 공단량체가 옥텐을 포함하는 크레이핑된 티슈 시트.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 분산제가 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 크레이핑된 티슈 시트.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 침착물의 패턴이 티슈 시트의 제1 면의 표면적의 약 5％ 내지 약 80％를 커버하는 크레이핑된 티슈 시트.
  11. 습윤 티슈 웹을 형성하는 단계;
    습윤 티슈 웹을 상승부(elevation)를 갖는 지형학적 표면으로 전달하는 단계;
    올레핀 중합체 분산액을 포함하는 첨가제 조성물을 크레이핑 표면에 적용하는 단계;
    티슈 웹이 지형학적 표면에 의해 지지되는 동안 크레이핑 표면에 대해 티슈 웹을 압착하여 상승부가 티슈 웹과 크레이핑 표면 사이에 접촉 영역을 형성하는 단계;
    티슈 웹을 크레이핑 표면으로부터 크레이핑시켜 티슈 웹의 표면으로 전달된 첨가제 조성물이 웹 상에 침착물을 형성하고, 상기 침착물은 티슈 웹의 표면 상에 상승부가 크레이핑 표면과 접촉 영역을 생성한 곳에 상응하는 위치에 형성되고, 첨가제 조성물은 약 1 중량％ 이상의 양으로 티슈 웹으로 전달되는 단계
    를 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  12. 제11항에 있어서, 습윤 티슈 웹을 약 30％ 내지 약 60％의 컨시스턴시로 탈수시킨 후 지형학적 표면으로 전달하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 지형학적 표면이 직포를 포함하고, 지형학적 표면 상의 상승부가 직물 마디(knuckle)를 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 티슈 웹을 지형학적 표면의 표면 윤곽으로 성형하기에 충분한 진공하에 티슈 웹을 지형학적 표면으로 전달하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 올레핀 중합체가 에틸렌 또는 프로필렌과 알켄을 포함하는 공단량체의 올레핀 혼성중합체를 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  16. 제15항에 있어서, 공단량체가 옥텐을 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서, 첨가제 조성물이 분산제를 더 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  18. 제11항 또는 제12항에 있어서, 침착물 이외에, 첨가제 조성물의 부스러기를 티슈 웹의 표면으로 전달하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  19. 제11항 또는 제12항에 있어서, 첨가제 조성물을 티슈 웹의 중량을 기준으로 약 1 중량％ 내지 약 24 중량％의 양으로 티슈 웹의 표면으로 전달하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  20. 제11항 또는 제12항에 있어서, 지형학적 표면이 편향 요소(deflection element)를 함유하는 각인(imprinting) 직물을 포함하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
  21. 제1항에 있어서, 3 cc/g 초과의 벌크를 갖고, 셀룰로스 섬유를 50 중량％ 초과의 양으로 함유하는 크레이핑된 티슈 시트.
  22. 제11항에 있어서, 생성된 크레이핑된 티슈 웹이 3 cc/g 초과의 벌크를 갖고, 셀룰로스 섬유를 50 중량％ 초과의 양으로 함유하는, 첨가제 조성물의 티슈 시트로의 적용 방법.
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