KR101906643B1 - 높은 벌크를 갖는 롤 형태 티슈 제품 - Google Patents

Abstract

바람직한 롤 벌크, 단단한 정도 및 부드러움 성질을 갖는 나선으로 감긴 종이 제품이 게재된다. 롤 형태 제품은 다양한 방법에 따라서 형성된 다겹 티슈 웹으로부터 제조될 수 있다. 약 40 g/㎡ 초과의 기초 중량을 가지는 티슈 웹을 약 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 15 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지는 롤로 감는다. 마찬가지로, 약 40 g/㎡ 미만의 기초 중량을 갖는 티슈 웹을 약 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 18 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지는 롤로 감는다.

Description

높은 벌크를 갖는 롤 형태 티슈 제품{HIGH BULK ROLLED TISSUE PRODUCTS}

배경

롤 형태 티슈 제품, 예컨대 욕실용 티슈 및 종이 타월의 경우, 소비자는 일반적으로 큰 직경을 갖는 단단한(firm) 롤을 선호한다. 단단한 롤은 우수한 제품 품질이라는 의미를 전달하고, 큰 직경은 소비자에게 가치를 제공하기에 충분한 물질이라는 의미를 전달한다. 그러나, 티슈 제조업체의 견지에서는, 큰 직경을 갖는 단단한 롤을 제공하는 것은 과제이다. 허용되는 제조 비용을 유지하면서 큰 직경을 갖는 롤을 제공하기 위해서는, 티슈 제조업체는 더 높은 롤 벌크를 갖는 최종 티슈 롤을 제조해야 한다. 롤 벌크를 증가시키는 한 가지 수단은 티슈 롤을 느슨하게 감는 것이다. 그러나, 느슨하게 감긴 롤은 단단한 정도(firmness)가 낮고 쉽게 변형되고, 이 때문에 느슨하게 감긴 롤은 소비자에게 호소력이 없다. 이러해서, 높은 벌크 뿐만 아니라 양호한 단단한 정도를 가지는 티슈 롤이 필요하다. 게다가, 사용시 더 큰 흡수성 및 손 보호를 제공하는 높은 기초 중량을 갖는 티슈 시트를 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공하는 것이 바람직하다.

높은 기초 중량, 벌크 및 양호한 롤 단단한 정도를 갖는 시트를 제공하는 것이 바람직하지만, 대표적으로 이들 성질 중 하나의 개선은 또 다른 성질을 희생하면서 달성된다. 예를 들어, 티슈 구조의 벌크의 대부분이 초기 티슈 웹을 제지 직물에 몰딩함으로써 달성되고 이 벌크가 시트의 기초 중량을 증가시킴으로써 감소하기 때문에, 티슈 시트의 기초 중량이 증가함에 따라, 높은 롤 벌크를 달성하는 것은 더 도전적인 것이 된다.

마지막으로, 높은 롤 벌크 및 양호한 롤 단단한 정도 외에 추가로, 소비자는 또한 종종 다겹 티슈 구조 고유의 부드러움 및 흡수성 특성 때문에 다겹 티슈를 선호한다. 이런 이유로, 티슈 제조업체는 큰 직경, 양호한 단단한 정도, 고품질 시트 및 허용되는 비용이라는 이러한 종종 모순되는 매개변수들을 충족시키는 티슈 롤을 경제적으로 제조하기 위해 노력해야 한다.

요약

따라서, 한 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 9 ㎜ 미만의 커쇼(Kershaw) 롤 단단한 정도 및 약 15 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 티슈 웹이 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

또 다른 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 쓰루-에어 건조된 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 15 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 티슈 웹이 약 40 gsm 초과의 기초 중량, 약 1000 그램 초과의 파열 강도 및 약 900 내지 약 1300 g/3 인치의 기하 평균 인장 강도를 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

게다가 또 다른 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 18 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 티슈 웹이 약 40 gsm 미만의 기초 중량을 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

다른 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 10 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 18 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 다겹 티슈 웹이 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 제1 표면이 약 0.15 내지 약 0.25 MIU의 표면 평활도를 가지고, 웹이 약 50 gsm 미만의 기초 중량을 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

게다가 또 다른 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 5 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 10 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 다겹 티슈 웹이 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 제1 표면이 약 0.15 MIU 초과의 표면 평활도를 가지고, 웹이 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

게다가 또 다른 실시양태에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 5 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 10 cc/g 초과의 롤 벌크를 가지고, 다겹 티슈 웹이 약 3.50 gf/㎝ 미만의 전단 히스테리시스를 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

도 1은 본 게재물에 이용하기 위한 비크레이핑되고 쓰루-건조된 티슈 웹 형성 방법의 한 실시양태의 개략도.
도 2는 보이쓰 패브릭스(Voith Fabrics)(미국 위스콘신주 애플턴)에 의해 제공되는 t-807-1 TAD 직물의 사진.

정의

본원에서 사용되는 "티슈 제품"이라는 용어는 섬유를 포함하는 베이스 웹으로부터 제조된 제품을 의미하고, 욕실용 티슈, 안면용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼, 음식서비스용 와이퍼, 냅킨, 의료용 패드, 및 다른 유사 제품을 포함한다.

본원에서 사용되는 "티슈 웹" 또는 "티슈 시트"라는 용어는 안면용 티슈, 욕실용 티슈, 종이 타월, 냅킨 등을 제조하기에 적당하거나 또는 안면용 티슈, 욕실용 티슈, 종이 타월, 냅킨 등으로 이용하기에 적당한 셀룰로오스 웹을 의미한다. 그것은 층화될 수 있거나 또는 비층화될 수 있고, 크레이핑될 수 있거나 또는 비크레이핑될 수 있고, 1겹 또는 다겹으로 이루어질 수 있다. 위에서 언급된 티슈 웹은 바람직하게는 천연 셀룰로오스 섬유 공급원, 예컨대 경질목재, 연질목재, 및 비목재 종으로부터 제조되지만, 또한, 상당한 양의 재활용 섬유, 사이징된 또는 화학적으로 변성된 섬유, 또는 합성 섬유를 함유할 수 있다.

본원에서 사용되는 "롤 벌크"라는 용어는 감긴 롤에서 종이의 부피를 그의 질량으로 나눈 것을 의미한다. 롤 벌크는 롤 직경의 제곱(㎠)과 코어 외경의 제곱(㎠)의 차를 4로 나누어서 계산함으로써 얻은 양에 π(3.142)를 곱하고, 이것을 시트 길이(㎝)에 시트 카운트를 곱하고 시트의 완전 건조된 기초 중량(g/㎠)을 곱한 양으로 나눔으로써 계산된다.

본원에서 사용되는 "기하 평균 인장 강도" 및 "GMT"는 웹의 기계 방향 인장 강도 및 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 의미한다. 본원에서 사용되는 인장 강도는 당 업계 숙련자에게는 명백한 바와 같이 평균 인장 강도를 의미한다. 기하 인장 강도는 시험 전에 4 시간 동안 샘플을 TAPPI 조건 하에서 유지시킨 후에 엠티에스 시너지(MTS Synergy) 인장 시험기를 이용해서 3 인치 샘플 폭, 2 인치 조오 간격 및 10 인치/분의 크로스헤드 속도를 이용하여 측정한다. 인장 시험 기기에는 50 N 최대 하중 셀이 이용된다.

시험 방법

KES 표면 시험

샘플의 표면 성질은 KES 표면 시험기(모델 KE-SE, 카토 테코 코., 엘티디.(Kato Techo Co., Ltd.; 일본 교토 미나미쿠 니시쿠조 카라토초 26)로 측정한다. 각 경우에서, 측정은 카와바타(Kawabata) 시험 절차에 따라서 수행하고, 샘플은 5회 반복하는 동안 양면에서 MD 및 CD를 따라서 시험하고, 샘플 크기는 10 ㎝ x 10 ㎝이다. 샘플을 변형시키는 방식으로 샘플을 접거나, 주름지게 하거나, 응력을 주거나, 또는 그 밖에 다른 방식으로 샘플을 취급하는 것을 피하도록 주의한다. 샘플은 각각 25 그램의 접촉력으로 직경 0.5 ㎜의 피아노 와이어 20개로 이루어진 10 ㎜ x 10 ㎜의 다중 와이어 탐침을 이용해서 시험한다. 시험 속도는 1 ㎜/s로 설정한다. 센서는 "H"로 설정하고, FRIC는 "DT"로 설정한다. 데이터는 카토 테크 코. 엘티디.(Kato tech Co., Ltd.)의 윈도우98/2000/XP용 KES-FB 시스템 측정 프로그램 KES-FB 시스템 버전 7.09 E를 이용해서 획득한다. 프로그램에서 선택은 "KES-SE 마찰 측정"(KES-SE Friction Measurement)이다.

KES 표면 시험기는 표면 평활도(MIU) 및 MIU의 평균 편차(MMD)를 결정하고, 여기서 MIU 값이 높을수록 샘플 표면에서의 더 많은 항력을 나타내고, MMD 값이 높을수록 샘플 표면에서의 더 많은 변화 또는 더 적은 균일성을 나타낸다.

표면 평활도(MIU) 및 MIU의 평균 편차(MMD) 값은 다음과 같이 정의된다:

여기서,

μ= 마찰력을 압축력으로 나눈 것

= μ의 평균값

x = 시편 표면에서 탐침의 변위(㎝)

X = 계산에 이용되는 최대 이동(2 ㎝)

KES 전단 시험

KES 전단 시험은 모델 KES-FB1 인장 및 전단 시험기(Tensile & Shear Tester)(카토 테크 코., 엘티디., 일본 교토 미나미쿠 니시쿠조 카라토초 26)로 물질의 X-Y 평면에 전단력이 적용될 때 변형의 양을 평가하도록 설계된다. 100 그램의 일정한 인장력 하에서 0.417 ㎜/s의 전단 변형률로 평행한 전단력이 물질에 적용된다. 최대 전단 각도는 2°로 설정한다. 센서는 "2X5"로 설정한다. 데이터는 카토 테크 코., 엘티디.의 윈도우98/2000/XP용 KES-FB 시스템 측정 프로그램 KES-FB 시스템 버전 7.09 E를 이용해서 획득한다. 프로그램에서 선택은 "FB1-임의 조건:전단"(FB1-Optional Condition: Shear)이다.

샘플은 MD 및 CD를 따라서 5회 반복하여 시험하고, 샘플 크기는 10 ㎝ x 10 ㎝이다. KES 전단 시험은 2 개의 값을 생성한다: (1) 전단 강직성 (G)(gf/㎝ °로 표현됨), 및 (2) 전단 히스테리시스(2HG) (gf/㎝로 표현됨). 전단 강직성은 물질의 전단 강직성 또는 강성을 나타내고, 그것은 전단 곡선에서 전단 각도 0.5°와 1.5°사이의 기울기이다. G 값이 클수록, 전단 변형에 대한 물질의 저항이 더 크다. 전단 히스테리시스는 전단력 해제 후의 물질의 회복 능력을 나타낸다. 그것은 전단 각도 0.5°에서의 전단 곡선의 폭이다. 2HG 값이 클수록, 물질의 회복 능력이 더 작다.

커쇼 단단한 정도

커쇼 단단한 정도는 미국 특허 제6,077,590호에 상세히 기술된 커쇼 시험을 이용해서 측정하고, 이 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다. 이 장치는 커쇼 인스트루먼테이션, 인크.(Kershaw Instrumentation, Inc.)(미국 뉴저지주 스웨데스보로)로부터 입수가능하고, 모델 RDT-2002 롤 밀도 시험기(Roll Density Tester)로 알려져 있다.

흡수성

흡수성은 미국 특허 제7,828,932호에 기술된 바와 같이 측정하고, 이 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 이 시험 방법은 엠/케이 시스템즈, 인크.(M/K Systems, Inc.)(미국 매사추세츠주 피바디)로부터 상업적으로 입수가능한 변형된 중량식 흡수성 시험기(GAT)를 이용한다. 통상적인 흡수성 측정에서, GAT는 플레이트와 샘플 사이에 물의 채널링을 유발할 가능성이 있는 편평 및 편평 플레이트 구성(flat and flat plate configuration)을 이용하고, 이것은 잘못된 결과를 생성할 수 있다. 이 오류를 없애기 위해, 미국 특허 제7,828,932호에서처럼 오목 - 오목 플레이트 구성(recessed-recessed plate configuration)을 이용해서 흡수성을 결정한다. 변형된 GAT를 이용할 때, 샘플 영역의 대부분은 고체 표면과 접촉하지 않는다. 샘플과 고체 표면의 비접촉은 과포화, 과다한 유체 흐름, 및 표면 흡상을 방지하고, 이렇게 함으로써 인위적 영향을 제거한다.

샘플은 제품의 시트 1개로부터 다이 컷팅된 반경 2.5 ㎝의 원형 시편을 포함한다. 시편의 바깥 가장자리, 및 유체 저장소로부터 연결되는 포트를 함유하는 중심에 있는 작은 "스터브"를 제외하고는, 샘플 영역 전체에 걸쳐서 오목한 플레이트 상에 샘플을 놓는다. 하부 오목 플레이트와 대칭인 상부 오목 플레이트를 시편의 바깥 가장자리 상에 놓고 시편을 제자리에 유지시킨다. 샘플은 저장소 유체 높이 바로 위에 놓고, 유체 높이는 시험마다 일정하게 유지시킨다. 시험을 시작하기 위해, 플레이트는 소량의 유체가 포트를 통과하여 플레이트 스터브 밖으로 나가서 샘플과 접촉하게 하기에 충분하게 멀리 아래쪽으로 자동 이동된다. 하부 오목 플레이트는 즉시 그의 원래 위치로 돌아가지만, 샘플 내에 모세관 장력이 구축되어 유체가 계속해서 방사 방향으로 흡상될 것이다. 흡수력 이외의 다른 힘이 시험에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 샘플 높이는 자동 조정된다. 샘플과 고체 표면의 비접촉은 과포화, 과다한 유체 흐름, 및 표면 흡상을 방지하고, 이렇게 함으로써 인위적 영향을 제거한다. 시간에 대한 저장소로부터 샘플로의 유체 흐름(그램)으로서 초당 5 개 측정값의 데이터 수집 속도로 데이터를 기록한다. 이 데이터로부터, 주어진 시점에서의 흡입 속도 및 샘플에 의해 흡수되는 물의 양을 결정한다.

상세한 설명

일반적으로, 본 게재물은 나선으로 감긴 다겹 티슈 제품 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 나선으로 감긴 제품은 본 게재물에 따라서 제조된 티슈 웹을 포함한다. 일반적으로, 본 게재물의 제품은 소비자가 원하는 제품 속성에 의존해서 낮은 기초 중량을 갖는 티슈 웹 또는 높은 기초 중량을 갖는 티슈 웹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본 게재물에 따라서 제조된 롤 형태 티슈 제품은 낮은 기초 중량을 갖는 웹을 포함할 수 있고, 여기서 웹은 약 40 gsm(gram per square meter) 미만, 예를 들어 약 30 내지 약 40 gsm, 및 더 특히, 약 35 내지 약 38 gsm의 기초 중량을 갖는다. 다른 실시양태에서, 제품은 높은 기초 중량을 갖는 웹을 포함할 수 있고, 여기서 웹은 약 40 gsm 초과, 예를 들어 약 40 내지 약 50 gsm, 및 더 특히, 약 42 내지 약 45 gsm의 기초 중량을 가진다.

나선으로 감긴 제품은 종래 기술의 제품에 비해 다양한 개선을 나타내는 독특한 조합의 성질을 가진다. 예를 들어, 본 게재물에 따라서 제조된 롤 형태 제품은 시트 부드러움 및 강도 성질을 여전히 유지하면서 개선된 롤 단단한 정도 및 벌크를 가질 수 있다.

일부 실시양태에서, 본 게재물에 따라서 제조된 롤 형태 제품은 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 갖는 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹을 포함할 수 있고, 여기서 롤 형태 제품은 약 7 ㎜ 미만, 예컨대 약 6.5 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도를 가진다. 한 특별한 실시양태에서는, 예를 들어, 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 갖는 나선으로 감긴 다겹 티슈 웹이 약 6.5 ㎜ 미만, 예컨대 약 6 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도를 가질 수 있다. 상기 롤 단단한 정도 범위 내에서, 본 게재물에 따라서 제조된 롤은 일부 응용에서 일부 소비자에게 바람직하지 않을 수 있는 지나치게 부드럽고 "곤죽 같이 무른(mushy)" 것 같지 않다.

과거에는, 상기 롤 단단한 정도 수준에서는, 나선으로 감긴 다겹 티슈 제품이 낮은 롤 벌크 및/또는 불량한 시트 부드러움 성질을 갖는 경향을 가진다. 그러나, 이제, 약 40 gsm 초과, 바람직하게는 약 40 내지 약 45 gsm의 기초 중량을 갖는 다겹 웹을 심지어 장력 하에서 나선으로 감길 때조차도 웹이 12 cc/g 이상, 예컨대 약 12 내지 약 20 cc/g의 롤 벌크를 유지할 수 있도록 제조할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 갖는 다겹 티슈 웹을 포함하는 나선으로 감긴 제품이 우수한 시트 부드러움 및 강도를 여전히 유지하면서 약 15 cc/g의 롤 벌크를 가질 수 있다.

또한, 본 게재물은 낮은 기초 중량, 예컨대, 예를 들어 약 40 gsm 미만, 바람직하게는 약 35 내지 약 40 gsm, 및 더 바람직하게는 약 38 gsm의 기초 중량을 갖는 다겹 티슈 웹을 포함하는 나선으로 감긴 티슈 제품을 제공한다. 더 낮은 기초 중량을 갖는 티슈 웹을 포함하는 나선으로 감긴 티슈 제품은 종래 기술의 제품에 비해 특히 롤 벌크 및 단단한 정도의 면에서 개선된 성질을 가진다. 일부 실시양태에서, 약 40 gsm 미만의 기초 중량을 갖는 다겹 티슈 웹을 포함하는 나선으로 감긴 티슈 제품은 약 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 12 cc/g 초과의 롤 벌크를 가진다. 특히 바람직한 실시양태에서, 낮은 기초 중량을 갖는 웹, 즉, 약 40 gsm 미만의 웹을 포함하는 나선으로 감긴 제품은 약 5 내지 약 7 ㎜의 커쇼 롤 단단한 정도 및 약 12 내지 약 15 cc/g의 롤 벌크를 가진다.

게다가 또 다른 실시양태에서, 본 게재물은 증진된 강도 및 내구성, 예컨대 개선된 기하 평균 인장(GMT), 교차 기계 방향 신장률(CDS) 및 건조 파열 강도를 갖는 쓰루-에어 건조된 베이스시트를 제공한다. 예를 들어, 본 게재물에 따라서 제조된 티슈 웹은 약 900 g 초과/3 인치, 예컨대 약 900 내지 약 1500 g/3 인치, 및 더 바람직하게는 약 1000 내지 약 1200 g/3 인치의 GMT를 가질 수 있다. 마찬가지로, 본 게재물에 따라서 제조된 티슈 웹은 약 8% 이상, 예컨대 약 10 내지 약 15 %, 및 더 바람직하게는 약 12 내지 약 15 %의 %CDS를 가질 수 있다. 다른 경우에서, 본 게재물에 따라서 제조된 티슈 웹은 약 600 그램 초과, 예컨대 약 700 내지 약 1200 그램, 및 더 바람직하게는 약 800 내지 약 1000 그램의 건조 파열 강도를 가질 수 있다.

일부 경우에서, 티슈 웹의 강도 및 내구성은 웹의 기초 중량에 의존할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서, 본 게재물은 약 40 gsm 초과의 기초 중량을 가지는 다겹 티슈 웹을 제공하고, 여기서 웹은 약 500 내지 약 1500 g/3 인치, 및 더 바람직하게는 약 700 내지 약 1000 g/3 인치의 GMT 및 약 400 내지 약 1600 그램, 및 더 바람직하게는 약 600 내지 약 1200 그램의 건조 파열 강도를 가진다. 다른 경우에서, 약 40 gsm 미만의 기초 중량을 가지는 본 게재물에 따라서 제조된 웹은 약 500 내지 약 1500 g/3 인치, 및 더 바람직하게는 약 700 내지 약 1000 g/3 인치의 GMT 및 약 400 내지 약 1600 그램, 및 더 바람직하게는 약 600 내지 약 1200 그램의 건조 파열 강도를 가질 수 있다.

다른 실시양태에서, 본 게재물에 따라서 제조된 웹은 예를 들어 마찰계수(MIU), MIU의 평균 편차(MMD), 전단 강직성(G) 및 전단 히스테리시스(2HG)를 포함하는 개선된 표면 성질을 가진다.

티슈 제품, 예컨대 본 게재물에 따라서 제조된 티슈 제품은 사용 중에 그의 형상을 잃는 것에 대한 저항을 적당한 정도 가져야 하기 때문에, 개선된 전단 히스테리시스는 소비자에게 특히 중요하다. 티슈 제품이 너무 많은 전단 저항을 가지면, 티슈 제품이 사용 중에 사용자 신체에 합치하지 않을 수 있어서 제대로 기능을 수행하지 못하고, 반면에, 너무 낮은 전단 저항은 완전성이 거의 없는 약하고 축 늘어진 시트를 제공할 수 있다. 게다가, 처음 사용 후, 티슈 시트가 팽팽하게 압축된 공 모양 물질로 변형되는 것이 아니라 그의 원래 모양으로 복원하려는 능력을 어느 정도 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 티슈로 한 번 닦은 후, 사용자는 추가의 물질, 예를 들어 욕실용 티슈의 경우에는 체액 또는 종이 타월의 경우에는 액체를 제거하기 위해 닦는 동작을 반복하기를 원할 수 있다. 낮은 전단 히스테리시스 값은 소비자 사용에 내재하는 전단력이 해제된 후 회복하는 능력이 높다는 것을 나타낸다. 따라서, 한 실시양태에서, 본 게재물은 약 3.5 gf/㎝ 미만, 예컨대 약 2.5 내지 약 3.2 gf/㎝의 전단 히스테리시스를 가지는 티슈 웹을 제공한다.

본 게재물에 따르는 나선으로 감긴 티슈 제품을 제조하는 데 유용한 베이스 웹은 특정 응용에 의존해서 달라질 수 있다. 일반적으로, 웹은 어떠한 적당한 유형의 섬유로부터도 제조될 수 있다. 예를 들어, 베이스 웹은 펄프 섬유, 다른 천연 섬유, 합성 섬유 등으로부터 제조될 수 있다. 본 발명과 관련해서 이용하기에 적당한 셀룰로오스 섬유는 이차(재생) 제지 섬유 및 버진 제지 섬유를 모든 비율로 포함한다. 이러한 섬유는 경질목재 섬유 및 연질목재 섬유 뿐만 아니라 비목재 섬유를 비제한적으로 포함한다. 또한, 비셀룰로오스 합성 섬유가 퍼니쉬의 일부로서 포함될 수 있다. 독특한 균형의 성질을 가지는 고품질 제품은 주로 이차 섬유 또는 전부 이차 섬유를 이용해서 제조될 수 있다.

본 게재물에 따라서 제조된 티슈 웹은 균질한 섬유 퍼니쉬로 제조될 수 있거나 또는 1겹 또는 다겹 제품 내에 층을 생성하는 층상 섬유 퍼니쉬로부터 형성될 수 있다. 층상 베이스 웹은 당 업계에 알려진 장비, 예컨대 다층 헤드박스를 이용해서 형성될 수 있다. 베이스 웹의 강도 및 부드러움 둘 모두를 층화된 티슈, 예컨대 층상 헤드박스로부터 제조된 층화된 티슈를 통해서 요망되는 대로 조정할 수 있다.

예를 들어, 요망되는 특성을 갖는 층을 생성하기 위해 각 층에 상이한 섬유 퍼니쉬가 이용될 수 있다. 예를 들어, 연질목재 섬유를 함유하는 층은 경질목재 섬유를 함유하는 층보다 더 높은 인장 강도를 가진다. 한편, 경질목재 섬유는 웹의 부드러움을 증가시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 본 게재물의 1겹 베이스 웹은 주로 경질목재 섬유를 함유하는 제1 외층 및 제2 외층을 포함한다. 요망되면, 경질목재 섬유는 약 10 중량% 이하의 양의 손지(paper broke) 및/또는 약 10 중량% 이하의 양의 연질목재 섬유와 혼합될 수 있다. 베이스 웹은 제1 외층과 제2 외층 사이에 위치하는 중간층을 더 포함한다. 중간층은 주로 연질목재 섬유를 함유할 수 있다. 요망되면, 다른 섬유, 예컨대 고수율 섬유 또는 합성 섬유가 약 10 중량% 이하의 양으로 연질목재 섬유와 혼합될 수 있다.

층상 섬유 퍼니쉬로부터 웹을 제작할 때, 각 층의 상대 중량은 특정 응용에 의존해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 3 개의 층을 함유하는 웹을 제작할 때, 각 층은 웹의 총 중량의 약 15 내지 약 40%, 예컨대 웹의 중량의 약 25 내지 약 35%일 수 있다.

최종 제품의 습윤 강도를 증가시키기 위해 습윤 강도 증강 수지를 요망되는 대로 퍼니쉬에 첨가할 수 있다. 현재, 가장 흔히 사용되는 습윤 강도 증강 수지는 폴리아미드-폴리아민 에피클로로히드린 수지라고 불리는 중합체 부류에 속한다. 헤르큘레스, 인크.(Hercules, Inc.)(키멘(Kymene™)), 헨켈 코프.(Henkel Corp.)(피브라본드(Fibrabond)™), 보덴 케미칼(Borden Chemical)(카스카미드(Cascamide)™), 조지아-퍼시픽 코프.(Georgia-Pacific Corp.) 및 다른 회사를 포함해서 이러한 유형의 수지의 많은 상업적 공급처가 있다. 이들 중합체는 골격을 따라서 분포된 반응성 가교 기를 함유하는 폴리아미드 골격을 가짐으로써 특성화된다. 다른 유용한 습윤 강도 증강제는 어메리칸 시아나미드(American Cyanamid)에서 파레즈(Parez)™라는 상표명으로 판매한다.

마찬가지로, 최종 제품의 건조 강도를 증가시키기 위해 건조 강도 증강 수지를 요망되는 대로 퍼니쉬에 첨가할 수 있다. 이러한 건조 강도 증강 수지는 잘 알려진 바와 같이 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 모든 유형의 전분, 전분 유도체, 검, 폴리아크릴아미드 수지, 및 다른 것들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 수지의 상업적 공급처는 위에서 논의된 습윤 강도 증강 수지를 공급하는 공급처와 동일하다.

퍼니쉬에 첨가될 수 있는 또 다른 강도 증강 화학물질은 케미라(Kemira)(미국 조지아주 아틀란타)로부터 입수가능한 베이스트렝스(Baystrength) 3000이고, 이것은 티슈 웹에 건조 및 일시 습윤 인장 강도를 부여하는 데 이용되는 글리옥살화된 양이온 폴리아크릴아미드이다.

상기한 바와 같이, 본 게재물의 티슈 제품은 일반적으로 당 업계에 알려진 다양한 제지 방법 중 어느 것에 의해서도 형성될 수 있다. 바람직하게는, 티슈 웹은 쓰루-에어 건조에 의해 형성되고, 크레이핑되거나 또는 비크레이핑된다. 예를 들어, 본 게재물의 제지 방법은 종이 웹 형성에 접착 크레이핑, 습식 크레이핑, 이중 크레이핑, 엠보싱, 습식 프레싱, 에어 프레싱, 쓰루-에어 건조, 크레이핑 쓰루-에어 건조, 비크레이핑 쓰루-에어 건조, 뿐만 아니라 다른 단계를 이용할 수 있다. 이러한 기술의 일부 예는 미국 특허 제5,048,589호, 제5,399,412호, 제5,129,988호 및 제5,494,554호에 게재되어 있고, 이들 특허 모두가 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 다겹 티슈 제품을 형성할 때, 개별 겹들은 요망되는 대로 동일한 방법으로부터 또는 상이한 방법으로부터 제조될 수 있다.

예를 들어, 한 실시양태에서, 티슈 웹은 당 업계에 알려진 방법을 이용해서 형성된 크레이핑되고 쓰루-에어 건조된 웹일 수 있다. 이러한 웹을 형성하기 위해, 롤에 의해 적당히 지지되고 구동되는 무한 이동 형성 직물이 헤드박스로부터 나오는 층화된 제지 스톡을 수용한다. 진공 박스가 형성 직물 아래에 배치되고, 섬유 퍼니쉬로부터 물을 제거하여 웹 형성을 돕도록 구성된다. 형성된 웹이 형성 직물로부터 제2 직물로 이송되고, 제2 직물은 와이어 또는 펠트일 수 있다. 이 직물은 다수의 가이드 롤에 의해 연속 경로 주위를 돌아 이동하도록 지지된다. 웹을 이송하기 위해 직물에서 직물로의 웹의 이송을 촉진하도록 설계된 픽업 롤이 포함될 수 있다.

바람직하게는, 형성된 웹은 회전가능한 가열된 건조기 드럼, 예컨대 양키 건조기의 표면에 이송됨으로써 건조된다. 웹은 쓰루 건조 직물로부터 직접 양키 건조기에 이송될 수 있거나, 또는 바람직하게는, 임프레션(impression) 직물에 이송될 수 있고, 그 후에 이것을 이용해서 웹이 양키 건조기에 이송된다. 본 게재물에 따르면, 본 게재물의 크레이핑 조성물은 웹이 직물 상에서 이동하고 있는 동안에 티슈 웹에 국소 적용될 수 있거나, 또는 티슈 웹의 한 면에 이송하기 위해 건조기 드럼의 표면에 적용될 수 있다. 이 방식에서는, 크레이핑 조성물을 이용해서 티슈 웹을 건조기 드럼에 접착한다. 이 실시양태에서는, 웹이 건조기 표면의 회전 경로의 일부를 통해서 운반될 때, 웹에 열이 부여되고, 이 때문에 웹 내에 함유된 수분의 대부분이 증발된다. 이어서, 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 웹이 제거된다. 크레이핑 웹이 형성될 때, 크레이핑 웹은 추가로 웹 내의 내부 결합을 감소시키고 부드러움을 증가시킨다. 다른 한편, 크레이핑 동안에 크레이핑 조성물을 웹에 적용하는 것은 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 형성된 웹은 회전가능한 가열된 건조기 드럼의 표면에 이송되고, 이 건조기는 양키 건조기일 수 있다. 한 실시양태에서, 프레스 롤은 흡인 가압 롤을 포함할 수 있다. 웹을 건조기 드럼의 표면에 접착하기 위해, 크레이핑 접착제가 분사 장치에 의해 건조기 드럼의 표면에 적용될 수 있다. 분사 장치는 본 게재물에 따라서 제조된 크레이핑 조성물을 방출할 수 있거나, 또는 통상적인 크레이핑 접착제를 방출할 수 있다. 웹은 건조기 드럼의 표면에 접착된 후 크레이핑 블레이드를 이용해서 드럼으로부터 크레이핑된다. 요망되면, 건조기 드럼은 후드와 결합될 수 있다. 후드를 이용해서 강제로 공기를 웹에 부딪치게 하거나 또는 웹을 통과하게 할 수 있다.

다른 실시양태에서, 일단 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 웹은 제2 건조기 드럼에 접착될 수 있다. 제2 건조기 드럼은 예를 들어 후드로 둘러싸인 가열된 드럼을 포함할 수 있다. 드럼은 약 25 내지 약 200 ℃, 예컨대 약 100 내지 약 150 ℃로 가열될 수 있다.

웹을 제2 건조기 드럼에 접착하기 위해, 제2 분사 장치가 접착제를 건조기 드럼의 표면에 방출할 수 있다. 본 게재물에 따르면, 예를 들어, 제2 분사 장치는 상기한 바와 같이 크레이핑 조성물을 방출할 수 있다. 크레이핑 조성물은 티슈 웹을 건조기 드럼에 접착하는 것을 도울 뿐만 아니라, 웹이 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 크레이핑될 때 웹의 표면에 이송된다.

일단 제2 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 임의로, 웹이 냉각 릴 드럼 주위로 공급되어, 릴에 감기기 전에 냉각될 수 있다.

섬유 웹 형성 동안에 크레이핑 조성물을 적용하는 것 외에 추가로, 크레이핑 조성물은 또한 후-형성 공정에도 이용될 수 있다. 예를 들어, 한 측면에서, 크레이핑 조성물은 인쇄-크레이핑 공정 동안에 이용될 수 있다. 구체적으로, 일단 크레이핑 조성물이 섬유 웹에 국소 적용되면, 크레이핑 조성물은 예컨대 인쇄-크레이핑 작업에서 섬유 웹을 크레이핑 표면에 접착하는 데 매우 적합하다는 것이 발견되었다.

예를 들어, 일단 섬유 웹이 형성되어 건조되면, 한 측면에서, 크레이핑 조성물은 웹의 적어도 한 면에 적용될 수 있고, 이어서, 웹의 이 적어도 한 면이 크레이핑될 수 있다. 일반적으로, 크레이핑 조성물이 웹의 한 면에만 적용될 수 있고 웹의 한 면만 크레이핑될 수 있거나, 또는 크레이핑 조성물이 웹의 양면에 적용될 수 있고 웹의 한 면만 크레이핑되거나, 또는 크레이핑 조성물이 웹의 각 면에 적용될 수 있고 웹의 각 면이 크레이핑될 수 있다.

일단 크레이핑되면, 티슈 웹을 건조 스테이션을 통해 끌어당길 수 있다. 건조 스테이션은 어떠한 형태의 가열 유닛도 포함할 수 있고, 예컨대 적외선 가열, 마이크로파 에너지, 뜨거운 공기 등에 의해 동력이 공급되는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 일부 응용에서는 웹을 건조하고/건조하거나 크레이핑 조성물을 경화하는 데 필요할 수 있다. 그러나, 선택된 크레이핑 조성물에 의존해서, 다른 응용에서는 건조 스테이션이 필요하지 않을 수 있다.

다른 실시양태에서는, 베이스 웹이 비크레이핑되고 쓰루-에어 건조되는 방법에 의해 형성된다. 도 1에 대해 설명하면, 본 게재물을 이용해서 수행하는 방법을 더 상세히 기술할 것이다. 나타낸 방법은 비크레이핑되고 쓰루 건조되는 방법을 도시하지만, 어떠한 공지된 제지 방법 또는 티슈 제조 방법도 본 게재물의 부직 티슈 제조 직물과 함께 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 관련된 비크레이핑되고 쓰루-에어 건조되는 티슈 방법은 예를 들어 미국 특허 제5,656,132호 및 제6,017,417호에 기술되어 있고, 이들 특허는 둘 모두 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다.

도 1에서, 제지 헤드박스 (10)를 갖는 트윈 와이어 형성기는 제지 섬유의 수성 현탁액의 퍼니쉬를 다수의 형성 직물, 예컨대 외측 형성 직물 (5) 및 내측 형성 직물 (3) 상에 사출하거나 또는 침착시키고, 이렇게 함으로써 습윤 티슈 웹 (6)을 형성한다. 본 게재물의 형성 방법은 제지 산업에서 알려진 어떠한 통상적인 형성 방법도 될 수 있다. 이러한 형성 방법은 푸어드리니어(Fourdrinier), 루프(roof) 형성기, 예컨대 흡인 브레스트 롤 형성기, 및 갭 형성기, 예컨대 트윈 와이어 형성기 및 크레센트 형성기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

습윤 티슈 웹 (6)은 내측 형성 직물 (3)이 형성 롤 (4) 주위를 회전할 때 내측 형성 직물 (3) 상에 형성된다. 내측 형성 직물 (3)은 금방 형성된 습윤 티슈 웹 (6)을 지지하여 습윤 티슈 웹 (6)이 섬유의 건조 중량을 기준으로 약 10%의 컨시스턴시로 부분 탈수될 때 습윤 티슈 웹을 공정의 하류로 운반하는 역할을 한다. 내측 형성 직물 (3)이 습윤 티슈 웹 (6)을 지지하는 동안에 공지된 제지 기술, 예컨대 진공 흡인 박스에 의해 습윤 티슈 웹 (6)의 추가 탈수를 수행할 수 있다. 추가로, 습윤 티슈 웹 (6)은 약 20% 이상, 더 특히 약 20 내지 약 40%, 및 더 특히 약 20 내지 약 30%의 컨시스턴시로 탈수될 수 있다.

형성 직물 (3)은 일반적으로 어떠한 적당한 다공성 물질로부터도 제조될 수 있고, 예컨대 금속 와이어 또는 중합체 필라멘트로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 적당한 직물은 알바니 인터내셔널(Albany International, 미국 뉴욕주 알바니)로부터 입수가능한 알바니(Albany) 84M 및 94M; 애스텐 포밍 패브릭스, 인크.(Asten Forming Fabrics, Inc.)(미국 위스콘신주 애플턴)로부터 입수가능한 애스텐(Asten) 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959 또는 937; 애스텐 신위브 디자인(Asten Synweve Design) 274, 및 보이쓰 패브릭스(Voith Fabrics, 미국 위스콘신주 애플톤)로부터 입수가능한 보이쓰(Voith) 2164를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 압출된 폴리우레탄 발포체, 예컨대 스펙트라(Spectra) 시리즈로 제조된 스카파 코포레이션(Scapa Corporation)의 것을 포함해서 부직 베이스 층을 포함하는 형성 직물 또는 펠트도 유용할 수 있다.

이어서, 습윤 웹 (6)은 약 10 내지 약 35%, 및 특히 약 20 내지 약 30%의 고상물 컨시스턴시일 때 형성 직물 (3)로부터 트랜스퍼 직물 (8)로 이송된다. 본원에서 사용되는 "트랜스퍼 직물"은 웹 제조 공정의 형성 구역과 건조 구역 사이에 위치하는 직물이다.

트랜스퍼 직물 (8)로의 이송은 정압 및/또는 부압을 이용해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서는, 형성 직물 (3) 및 트랜스퍼 직물 (8)이 진공 슬롯의 선두 가장자리에서 동시에 수렴하고 발산하도록 진공 슈 (9)가 부압을 적용할 수 있다. 대표적으로, 진공 슈 (9)는 약 10 내지 약 25 인치 수은 수준의 압력을 공급한다. 위에서 언급한 바와 같이, 진공 트랜스퍼 슈 (9)(부압)는 웹을 그 다음 직물로 불어 보내기 위해 웹의 반대쪽으로부터 정압을 이용함으로써 보충될 수 있거나 또는 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 또한, 다른 진공 슈를 이용해서 섬유 웹 (6)을 트랜스퍼 직물 (8)의 표면으로 끌어들이는 것을 도울 수 있다.

대표적으로, 트랜스퍼 직물 (8)은 형성 직물 (3)보다 더 느린 속도로 이동하여 웹의 MD 및 CD 신장률을 증진시키고, MD 및 CD 신장률은 일반적으로 웹의 교차 방향(CD) 또는 기계 방향(MD)에서의 웹의 신장률(샘플 파괴시의 늘임률(%)로 표현됨)을 의미한다. 예를 들어, 두 직물의 상대 속도 차는 약 1 내지 약 30%, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 20%, 및 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 15%일 수 있다. 이것은 흔히 "러쉬(rush) 이송"이라고 불린다. "러쉬 이송" 동안에, 웹의 결합 중 많은 결합이 파괴될 것이고, 이렇게 함으로써 어쩔 수 없이 시트가 구부려지고 접혀져서 트랜스퍼 직물 (8)의 표면의 함몰부 안으로 들어가게 되는 것이라고 믿는다. 트랜스퍼 직물 (8)의 표면의 윤곽에 맞게 이렇게 몰딩하는 것은 웹의 MD 및 CD 신장률을 증가시킬 수 있다. 한 직물에서 또 다른 직물로의 러쉬 이송은 다음 특허 중 어느 하나에서 가르치는 원리를 따를 수 있고: 미국 특허 제5,667,636호, 제5,830,321호, 제4,440,597호, 제4,551,199호, 제4,849,054호, 이들 모든 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다.

이어서, 습윤 티슈 웹 (6)이 트랜스퍼 직물 (8)로부터 쓰루 건조 직물 (11)로 이송된다. 대표적으로, 트랜스퍼 직물 (8)은 쓰루 건조 직물 (11)과 거의 동일한 속도로 이동한다. 그러나, 이제, 웹이 트랜스퍼 직물 (8)로부터 쓰루 건조 직물 (11)로 이송될 때 제2 러쉬 이송을 수행할 수 있다는 것을 발견하였다. 이 러쉬 이송을 본원에서는 제2 위치에서 일어나는 것이라고 부르고, 쓰루 건조 직물 (11)을 트랜스퍼 직물 (8)보다 더 느린 속도로 가동함으로써 달성된다. 러쉬 이송을 뚜렷이 다른 두 위치, 즉, 제1 위치 및 제2 위치에서 수행함으로써, 증가된 CD 신장률을 갖는 티슈 제품을 제조할 수 있다.

습윤 티슈 웹을 트랜스퍼 직물 (8)로부터 쓰루 건조 직물 (11)로 러쉬 이송하는 것 외에 추가로, 습윤 티슈 웹 (6)을 진공 이송 롤 (12), 또는 진공 슈 (9) 같은 진공 이송 슈를 이용해서 쓰루 건조 직물 (11)의 표면과 합치하도록 거시적으로 재배열할 수 있다. 요망되면, 얻어지는 흡수 티슈 제품의 MD 신장률을 더 증진시키기 위해 쓰루 건조 직물 (11)이 트랜스퍼 직물 (8)의 속도보다 더 느린 속도로 이동할 수 있다. 습윤 티슈 웹 (6)이 쓰루 건조 직물 (11)의 토포그래피에 합치하는 것을 보장하기 위해 이송은 진공을 이용해서 수행될 수 있다.

쓰루 건조 직물 (11)에 의해 지지되는 동안, 습윤 티슈 웹 (6)은 쓰루 건조기 (13)에 의해 약 94% 이상의 최종 컨시스턴시로 건조된다. 이어서, 웹 (15)은 릴 드럼 (22)과 릴 (26) 사이의 권취 닙을 통과하여, 후속되는 전환, 예컨대 슬릿팅, 절단, 접기 및 포장을 위해 티슈의 롤 (25)로 감긴다.

요망되는 벌크 및 외관을 제공하도록 웹의 거시적 재배열을 보장하기 위해 웹은 바람직하게는 진공을 이용해서 최종 건조를 위한 쓰루 건조 직물에 이송된다. 별개의 트랜스퍼 직물 및 쓰루 건조 직물의 이용은 그것이 두 직물을 핵심적인 제품 요건을 독립적으로 다루도록 특수하게 설계할 수 있게 하기 때문에 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 트랜스퍼 직물은 높은 러쉬 이송 수준을 높은 MD 신장률로 효율적으로 전환하는 것을 허용하도록 최적화되고, 한편, 쓰루 건조 직물은 벌크 및 CD 신장률을 제공하도록 설계된다. 따라서, 적당히 거칠고 적당히 3차원적인 트랜스퍼 직물 및 제법 거칠고 3차원적인 쓰루 건조 직물을 최적화된 구성으로 가지는 것이 유용하다. 그 결과는 상대적으로 매끄러운 시트가 트랜스퍼 구역을 떠난 후 거시적으로 재배열되어(진공 이용) 쓰루 건조 직물의 높은 벌크, 높은 CD 신장률 표면 토폴로지를 제공하는 것이다. 쓰루 건조 직물로의 이송으로부터 시트 토폴로지가 완전히 변하고, 상당한 섬유-섬유 이동을 포함해서 섬유가 거시적으로 재배열된다.

건조 방법은 쓰루 건조, 적외선 조사, 마이크로파 건조 등을 비제한적으로 포함하는 습윤 웹의 벌크 또는 두께를 보존하는 경향이 있는 어떠한 비압축 건조 방법도 될 수 있다. 쓰루 건조의 상업적 입수가능성 및 실용성 때문에 쓰루 건조는 잘 알려져 있고 본 발명의 목적을 위해 웹을 비압축 건조하는 데 흔히 이용되는 수단이다. 적당한 쓰루 건조 직물은 물결 모양이 한데 모인 다수의 날실 스트랜드로 구성된 실질적으로 연속 기계 방향 물결 모양을 갖는 직물, 예컨대 미국 특허 제6,998,024호에 게재된 것을 비제한적으로 포함한다. 다른 적당한 쓰루 건조 직물은 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 포함되는 미국 특허 제7,611,607호에 게재된 직물, 특히, 프레드(Fred)(t1207-77), 제트슨(Jetson)(t1207-6) 및 잭(Jack)(t1207-12)로 나타내는 직물을 포함한다. 바람직하게는, 웹은 양키 건조기 표면에 맞대어 프레싱되지 않고 후속되는 크레이핑도 없이 쓰루 건조 직물 상에서 최종 건조도로 건조된다.

일단 습윤 티슈 웹 (6)이 비압축 건조되어서 건조된 티슈 웹 (15)을 형성하면, 건조된 티슈 웹 (15)을 릴에 감기 전에 양키 건조기로 이송함으로써, 또는 미국 특허 제4,919,877호에 게재된 미세크레이핑 같은 대안적 단축 방법을 이용함으로써 건조된 티슈 웹 (15)을 크레이핑하는 것이 가능하다.

감긴 제품에서는, 제품을 가장 부드러운 면이 소비자에 대향하게 감는 것이 종종 유리하고, 따라서, 이 면의 부드러움을 증가시키는 전단 방법이 바람직하다. 그러나, 또한, 웹의 직물측이 아니라 공기측을 처리하는 것도 가능하고, 이 실시양태에서는 공기측 부드러움을 직물측 부드러움보다 더 높은 수준으로 증가시키는 것이 가능할 것이다.

본 게재물의 방법은 다겹 티슈 제품 형성에 매우 적합하다. 다겹 티슈 제품은 2겹, 3겹, 또는 그보다 더 많은 수의 겹을 함유할 수 있다. 한 특별한 실시양태에서는, 본 게재물에 따라서 두 겹이 동일한 제지 방법, 예컨대, 예를 들어 비크레이핑되고 쓰루-에어 건조되는 방법을 이용해서 제조된 롤 형태 2겹 티슈 제품이 형성된다. 그러나, 다른 실시양태에서는, 겹들이 상이한 두 방법으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 롤로 감기 전에, 제1 겹 및 제2 겹이 함께 부착된다. 웹을 함께 적층하기 위한 어떠한 적당한 방법도 이용될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 겹들이 섬유 얽힘을 통해 기계적으로 함께 부착되게 하는 크림핑 장치를 포함한다. 그러나, 한 대안적 실시양태에서는, 겹들을 함께 부착하기 위해 접착제가 이용될 수 있다.

다음 실시예는 본 게재물의 특별한 실시양태를 예시하는 것을 의도하고, 첨부된 특허청구범위의 범위를 제한하지 않는다.

실시예

베이스 시트는 흔히 "크레이핑되고 쓰루 건조되는"("CTAD") 및 "비크레이핑되고 쓰루 건조되는"("UCTAD") 방법이라고 불리는 두 가지 쓰루 건조되는 제지 방법을 이용해서 제조하였다. 첫 번째 경우에서는, 웹을 쓰루-에어 건조되는 티슈 제조 방법을 이용하고, 최종 건조 후 크레이핑하였다(이하에서는 "CTAD"라고 부름). 두 번째 경우에서는, 웹을 미국 특허 제5,607,551호에 일반적으로 기술된 바와 같이 크레이핑 없이 제조하였다(이하에서는 "UCTAD"라고 부름). 16, 18, 20, 22 및 24 gsm(gram per square meter)의 기초 중량을 갖는 베이스 시트를 두 방법 각각으로부터 제조하였고, 다양한 강도의 웹을 상이한 기초 중량으로 제조하였다. 이어서, 베이스 시트를 2겹 티슈로 전환하고 롤 형태 티슈 제품으로 나선으로 감는다.

모든 경우에서, 베이스 웹은 50% 북부 연질목재 크라프트 및 50% 유칼립투스의 블렌드를 포함하는 퍼니쉬로부터 제조하였다. 그러나, 제품이 3 개의 층으로 제조되고 각 층이 연질목재 섬유 및 유칼립투스 섬유의 50/50 블렌드이도록 3 개의 스톡 체스트에 의해 공급되는 층화된 헤드박스를 이용해서 제품을 제조하였다. 강도는 베이스트렝스 3000의 첨가에 의해 및/또는 퍼니쉬를 정제함으로써 조절하였다. 베이스트렝스 3000은 건조 및 일시 습윤 인장 강도를 제공하는 케미라(미국 조지아주 아틀란타)에 의해 공급되는 양이온성 글리옥살화 폴리아크릴아미드 수지이다.

CTAD에 의해 제조되는 티슈 웹의 경우, 웹을 티슈폼(TissueForm) V 형성 직물 상에 형성해서, 보이쓰 2164 직물로 이송하고 약 25% 컨시스턴시로 진공 탈수시켰다. 이어서, 웹을 t-807-1 TAD 직물(도 2에 도시됨, 보이쓰 패브릭스, 미국 위스콘신주 애플톤)에 이송하였다. t-807-1 TAD 직물에 이송할 때 러쉬(rush) 이송을 이용하지 않았다. 그러나, 웹이 t-807-1 TAD 직물에 이송된 후, 웹은 건조되었지만, 웹이 높은 진공을 이용해서 미국 특허 제7,611,607호에서 "프레드"라고 기술된 임프레션 직물로 이송될 때 상당한 몰딩을 허용하기에 충분하게 낮게 컨시스턴시를 유지하였고, 이 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 웹을 직물에 가능한 한 많이 몰딩하기 위해 적어도 10 인치 수은의 진공 수준을 이용해서 임프레션 직물에 이송하였다. 이어서, 웹을 양키 건조기에 이송하였고 크레이핑하였다. 최대 웹 캘리퍼를 유지하기 위해 양키 건조기에 이송하는 동안에 웹의 압착을 최소화하기 위해 웹 이송에 최소의 압력을 이용하였다.

크레이핑에는 폴리비닐 알콜, 키멘® 및 레조솔의 접착 제제를 이용하였다. 접착 조성물 및 부가율은 표준 크레이핑되고 쓰루 건조되는 티슈에 대표적이었다. 크레이핑 공정에서 벌크를 최대화하기 위해 시트를 양키 건조기에서 매우 높은 수준(약 2% 미만의 수분)으로 건조하였다. 시트에 주름지는 것을 방지하기 위해 양키와 릴 사이에 높은 웹 인장을 유지하였다.

UCTAD 티슈 제조 방법의 경우에는, 웹을 티슈폼 V 형성 직물 상에 형성하고, 약 25% 컨시스턴시로 진공 탈수한 후, 미국 특허 제7,611,607호에서 "제트슨"(Jetson)이라고 기술된 높은 토포그래피를 갖는 직물에 이송할 때 25% 러쉬 이송으로 이송하였다. 이어서, 웹을 이송에 약 14 인치 이상 수은의 진공 수준을 이용해서 미국 특허 제7,611,607호에서 "잭"(Jack)이라고 기술된 높은 토포그래피를 갖는 TAD 직물에 이송하고, 감기 전에 약 98% 고상물이 되도록 건조하였다.

이어서, 후-티슈 기계 웹을 다양한 욕실용 티슈 롤로 전환하였다. 전환 공정에서는, 겹 부착을 위해 웹을 크림핑하였고, 웹 캘리퍼를 감소시킬 수도 있는 어떠한 웹 압축도 야기하지 않도록 주의하였다. 롤을 약 6 내지 약 6.5 ㎜의 목표 커쇼 단단한 정도로 전환하였다.

세 가지 제품 형태를 제조하였다: (1) 2 개의 비크레이핑되고 쓰루 건조된 웹으로부터 2겹 UCTAD 제품, (2) 2 개의 크레이핑되고 쓰루 건조된 웹으로부터 2겹 CTAD 제품, 및 (3) 1 겹의 비크레이핑되고 쓰루 건조된 베이스시트 및 1 겹의 크레이핑되고 쓰루 건조된 베이스시트의 조합으로부터 2겹 혼성 UCTAD/CTAD 제품.

표 1은 본 실시예에 따라서 제조된 각 샘플의 공정 조건을 나타낸다. 각 샘플에 첨가되는 베이스트렝스 3000 강도 증강 첨가제의 양은 전체 퍼니쉬를 기준으로 ㎏/MT로 나타낸다. 베이스트렝스가 첨가되는 경우, 아래에 명시된 바와 같이 베이스트렝스를 제1층, 제2층 또는 제3층에 첨가하였다. 예를 들어, 코드 5의 경우, 총 첨가량은 2 ㎏/MT이었고, 모든 화학물질을 중심층에 첨가하였고, 따라서 그 층을 기준으로 첨가는 6 ㎏/MT이었다. 이 코드의 외층에는 베이스트렝스를 첨가하지 않았고, 3 개의 층을 기준으로 첨가는 각각 0, 6 및 0 ㎏/MT이었다.

표 2는 상기한 바와 같이 제조된 베이스시트 웹의 물리적 성질을 요약한다.

하기 표 3은 상기한 베이스시트 웹으로부터 제조된 롤 형태 티슈 제품의 물리적 성질을 나타낸다. 모든 롤 형태 제품이 2 겹의 베이스시트를 포함하고 롤 형태 제품 샘플 1이 위에서 명시한 2 겹의 베이스시트 샘플 1을 포함하고, 롤 형태 샘플 2가 위에서 명시한 2 겹의 베이스시트 샘플 2를 포함한다는 것 등을 주목한다.

표 4 및 5에 현재 시판되는 TAD 욕실용 티슈의 비교할만한 제품 매개변수를 나타내었다. 표에 나타낸 바와 같이, 이들 시판 제품은 넓은 범위의 기초 중량, 벌크, 강도 및 신장 성질을 포함해서 넓은 범위의 성질을 나타낸다. 표 4는 챠민 울트라 소프트(Charmin Ultra Soft)® 제품의 4 가지 변형 및 챠민 울트라 스트롱(Charmin Ultra Strong)® 제품의 4 가지 변형을 포함해서 챠민(Charmin)이라는 상표명으로 프록터 앤드 갬블(Proctor & Gamble)에서 판매용으로 제공하는 TAD 제품을 나타낸다. 또한, 2011년 초에 소개된 새로운(2011년형) 울트라 소프트(Ultra Soft)® 제품도 포함한다.

표 5는 시판되는 2겹 킴벌리-클라크 쓰루 건조된 욕실용 제품을 나타낸다. 다시, 높은 벌크의 레귤라 롤부터 낮은 벌크의 메가 롤까지 다양한 제품이 있다.

본 발명의 샘플을 표 4 및 5로부터의 시판 샘플과 비교할 때, 시판 롤의 가장 높은 벌크는 약 38 gsm의 기초 중량을 갖는 챠민 울트라 스트롱 레귤라 롤 제품으로부터 얻은 16 cc/g이다. 높은 기초 중량을 갖는 제품의 경우, 달성된 가장 높은 벌크는 47 gsm의 챠민 울트라 소프트 레귤라 롤 코드의 12.5 cc/g이다.

상기한 롤 형태 티슈 제품 외에도 추가로, 추가의 본 발명의 롤 형태 티슈 제품은 UCTAD를 이용해서 제조된 1 개의 티슈 웹과 CTAD를 이용해서 제조된 티슈 웹을 여러 겹으로 겹치게 함으로써 제조하였다. 롤 형태 제품에 이용하기 위한 베이스시트는 하기 표 6에 기술된 바와 같이 제조하였다.

하기 표 7은 상기한 바와 같이 제조된 베이스시트 웹의 물리적 성질을 요약한다.

이어서, 후-티슈 기계 웹을 다양한 욕실용 티슈 롤로 전환하였다. 전환 공정에서, 겹 부착을 위해 웹을 크림핑하였고, 웹 캘리퍼를 감소시킬 수도 있는 웹 압축을 야기하지 않도록 주의하였다. 롤을 약 6 내지 약 6.5 ㎜의 목표 커쇼 단단한 정도로 전환하였다. 하기 표 8은 이 방식으로 제조된 롤 형태 티슈 제품의 물리적 성질을 나타낸다. 모든 롤 형태 제품이 2 겹의 베이스시트를 포함하고, 롤 형태 제품 샘플 18-1이 2 겹을 포함하고, 제1 겹이 위에서 명시한 바와 같이 베이스시트 샘플 18이고, 제2 겹이 위에서 명시한 바와 같이 베이스시트 샘플 1인 것 등을 주목한다.

또한, 시험 방법 부분에 기술된 바와 같이 KES 표면 시험기(모델 KES-SE) 및 KES 인장 전단 시험기(모델 KES-FB1)를 이용해서 상기한 바와 같이 제조된 일부 웹의 표면 및 전단 성질도 평가하였다. 표면 분석의 결과를 하기 표 9에 요약하였다.

본 발명을 그의 특정 실시양태와 관련해서 상세히 기술하였지만, 당 업계 숙련자는 상기 내용을 이해할 때, 이들 실시양태에 대한 변경, 변화 및 동등물을 쉽게 생각해낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 게재물의 범위는 첨부된 특허청구범위의 범위 및 그의 동등물로 평가되어야 한다.

Claims (25)

1. 롤 형태 티슈 제품으로서, 40 gsm 초과 50 gsm 미만의 기초 중량을 갖는 쓰루-에어 건조된 다겹 티슈 웹을 포함하고, 상기 웹이 롤에 나선으로 감기고, 상기 감긴 롤이 9 ㎜ 미만의 커쇼 롤 단단한 정도(firmness) 및 18 cc/g 초과의 롤 벌크를 갖고, 상기 웹이 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 제1 표면이 0.15 내지 0.25 MIU의 표면 평활도를 갖고, 겹들은 크림핑에 의해 섬유 얽힘을 통해 기계적으로 함께 부착되는, 티슈 제품.
2. 제1항에 있어서, 상기 커쇼 롤 단단한 정도가 5 ㎜ 내지 8 ㎜인, 티슈 제품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 파열 강도가 1000 그램 초과인, 티슈 제품.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 벌크가 18 내지 22 cc/g인, 티슈 제품.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 흡수성이 16 그램/그램 초과인, 티슈 제품.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다겹 티슈 웹이 2 겹을 포함하는, 티슈 제품.
7. 제1항에 있어서, 상기 커쇼 롤 단단한 정도가 5 ㎜ 미만인, 티슈 제품.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 기하 평균 인장 강도가 900 내지 1300 g/3 인치인, 티슈 제품.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 CD 신장률이 7 내지 12 %인, 티슈 제품.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 CD 신장률이 10 내지 15 %인, 티슈 제품.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 MMD가 0.01 내지 0.02 인, 티슈 제품.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 티슈 웹의 전단 강직성이 3 내지 5인, 티슈 제품.
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