KR101917409B1

KR101917409B1 - 높은 정도의 교차 기계 방향 신장율을 갖는 티슈 제품

Info

Publication number: KR101917409B1
Application number: KR1020147007123A
Authority: KR
Inventors: 마이클 앨런 허먼스; 사무엘 어거스트 넬슨; 마크 윌리엄 삭스
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2018-11-09
Also published as: MX2014002696A; US8574399B2; US20160069027A1; BR112014006039B1; MX339894B; CN103827392B; EP2758598A2; EP2758598A4; US20140027077A1; AU2012311166A1; US20130068867A1; WO2013041988A2; CN103827392A; US8852398B2; BR112014006039A2; WO2013041988A3; KR20140068072A; EP2758598B1

Abstract

본 발명은 초기 웹을 상이한 두 러쉬 이송으로 이송하는 방법을 이용하여 제조될 수 있는 증가된 CD 신장율을 갖는 티슈 제품을 제공한다. 제1 러쉬 이송은 웹이 형성 직물로부터 트랜스퍼 직물로 이송될 때, 즉, "제1 위치"에서 수행되고, 제2 러쉬 이송은 웹이 트랜스퍼 직물로부터 통기 건조 직물(TAD)로 이송될 때, 즉, "제2 위치"에서 수행된다. 형성 직물과 TAD 직물의 전체 속도 차이는 예를 들어 약 10% 내지 약 50%일 수 있고, 러쉬 이송의 양이 요망되는 CD 신장율 및 다른 시트 성질을 달성하기에 충분한 방식으로 제1 위치와 제2 위치에 분할된다.

Description

높은 정도의 교차 기계 방향 신장율을 갖는 티슈 제품{TISSUE PRODUCTS HAVING A HIGH DEGREE OF CROSS MACHINE DIRECTION STRETCH}

티슈 제품, 예컨대 안면용 티슈, 욕실용 티슈, 식탁용 냅킨, 종이 타월 등의 분야에서, 종이 시트의 교차 기계 방향(CD) 신장율은 중요한 특성 또는 성질이다. 티슈 제품은 교차 기계 방향에서 파괴되는 경향이 있기 때문에, 일반적으로 CD 신장율 증가는 소정의 인장 강도에서 티슈 제품의 내구성 및 강도를 증가시킬 것이다. 마찬가지로, CD 신장율 증가는 또한 사용 중에 티슈 제품의 촉감을 개선할 수 있다. 또한, 증가된 CD 신장율은 티슈 제품의 제조 효율, 특히, 강도 및 내구성 증가로 이익을 얻게 될 전환 작업의 효율을 개선할 수 있다. 따라서, 통상적인 방법으로 얻고 통상적인 시트에서 발견되는 것에 비해 CD 신장율의 양을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 크레이핑된 티슈는 약 4 내지 약 5%의 CD 신장율을 가질 수 있다. 이러한 수준의 CD 신장율이 통기 건조되고 비크레이핑된 티슈, 예컨대 일반 양도된 미국 특허 제6,017,417호, 제7,156,953호, 및 제7,294,229호에 게재된 것들에서는 약 10%로 증가되었다. 이들 제품은 증가된 CD 신장율을 가지지만, 다른 중요한 시트 성질을 보유하면서 훨씬 더 높은 정도의 CD 신장율을 가지는 티슈 베이스시트가 필요하다.

게다가, 신장율을 증가시키는 많은 방법은 인장 강도를 감소시키는 경향이 있다. 예를 들어, 크레이핑은 기계 방향 신장율을 증가시키는 데 종종 이용되지만, 크레이핑은 웹의 강도를 감소시키는 경향이 있다. 마찬가지로, CD에서 웹의 단축은 CD 인장 강도를 감소시킬 수 있다. 인장 및 신장율 둘 모두가 웹 내구성에 중요하기 때문에, CD에서 웹의 내구성을 최대화하기 위해 높은 CD 인장 및 높은 CD 신장율 둘 모두를 동시에 가지는 것이 요망된다. MD 및 CD 인장은 정제제 또는 강화제에 의해 증가될 수 있지만, MD 인장을 상당히 증가시키는 것은 웹의 연성을 지나치게 감소시키기 때문에, 바람직하지 않다. 이러해서, 다른 중요한 시트 성질을 보유하면서 훨씬 더 높은 정도의 CD 신장율 및 CD 인장을 가지는 티슈 베이스시트가 필요하다.

이제, 놀랍게도, 초기 웹을 상이한 두 러쉬(rush) 이송으로 이송하는 방법을 이용하여 티슈 시트를 제조함으로써 CD 신장율 수준을 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 용어 "러쉬 이송"은 일반적으로 제지 공정에서 초기 웹이 한 직물로부터 또 다른 직물로 이송될 때 초기 웹을 상이한 속도로 이송하는 방법을 의미한다. 본 게재물은 첫 번째가 웹이 형성 직물로부터 트랜스퍼 직물로 이송될 때, 즉, "제1 위치"에서 수행되고, 두 번째가 웹이 트랜스퍼 직물로부터 통기 건조 직물(TAD)로 이송될 때, 즉, "제2 위치"에서 수행되는, 초기 웹을 상이한 두 러쉬 이송으로 이송하는 방법을 제공한다. 형성 직물과 TAD 직물의 전체 속도 차이는 예를 들어 약 10% 내지 약 50%일 수 있고, 러쉬 이송의 양이 요망되는 CD 신장율 및 다른 시트 성질을 달성하기에 충분한 방식으로 제1 위치와 제2 위치에 분할된다.

따라서, 일부 실시양태에서, 본 게재물은 개선된 CD 신장율을 갖는 티슈 시트 및 티슈 시트를 얻는 방법을 제공함으로써 제지 방법 및 제품에 개선을 제공한다. 따라서, 예를 들어, 본 게재물은 약 15% 초과의 CD 신장율 및 약 750 g/7.62 cm (750 g/3 인치) 초과의 CD 인장 강도를 가지는 티슈 시트를 제공한다. CD 신장율의 증가는 티슈 제품의 촉감을 개선하면서, 또한 시트가 사용 중에 기계 방향(MD)에서 인열하는 경향을 감소시킨다.

또 다른 측면에서, 본 게재물은 적어도 하나의 티슈 겹이 약 15% 초과의 % CD 신장율 및 약 750 g/7.62 cm (750 g/3 인치) 초과의 CD 인장 강도를 가지는 하나 이상의 티슈 겹을 포함하는 티슈 웹을 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 게재물은 제품이 약 18% 초과의 % CD 신장율 및 약 700 g/7.62 cm (700 g/3 인치) 초과의 CD 인장 강도를 가지는 2겹 이상을 포함하는 다겹 티슈 웹을 제공한다.

게다가 또 다른 측면에서, 본 게재물은 롤 형태로 나선으로 감긴 티슈 웹을 포함하고, 감긴 롤이 약 22 cc/g 이상의 롤 벌크 및 약 7 ㎜ 미만의 커쇼 단단한 정도를 가지는 롤 형태 티슈 제품을 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 게재물은 (a) 제지 섬유의 수성 현탁액을 제1 속도 비율로 이동하는 형성 직물 상에 침착시켜서 습윤 웹을 형성하는 단계, (b) 웹을 약 20% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계, (c) 탈수된 웹을 형성 직물의 속도보다 약 1 내지 약 30% 더 느린 속도 비율로 이동하는 트랜스퍼 직물로 러쉬 이송하는 단계, (d) 통기 건조 직물이 트랜스퍼 직물의 속도보다 약 1 내지 약 30% 더 느린 속도의 비율로 이동하고 웹을 통기 건조 직물로 러쉬 이송하는 단계, 및 (e) 웹을 통기 건조시키는 단계를 포함하는 티슈 시트의 제조 방법을 제공한다.

게다가 또 다른 측면에서, 본 게재물은 (a) 제지 섬유의 수성 현탁액을 제1 속도 비율로 이동하는 형성 직물 상에 침착시켜서 습윤 웹을 형성하는 단계, (b) 웹을 약 20% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계, (c) 탈수된 웹을 형성 직물의 속도보다 약 1 내지 약 30% 더 느린 속도 비율로 이동하는 트랜스퍼 직물로 러쉬 이송하는 단계, (d) 통기 건조 직물이 트랜스퍼 직물의 속도보다 약 1 내지 약 30% 더 느린 속도의 비율로 이동하고 웹을 통기 건조 직물로 러쉬 이송하는 단계, 및 (e) 웹을 통기 건조하여 약 15 % 초과의 % CD 신장율 및 약 800 g/7.62 cm (800 g/3 인치) 초과의 CD 인장 강도를 가지는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하는 높은 CD 신장율 및 인장을 가지는 티슈 제품의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 게재물에 따르는 티슈 제품의 제조 방법을 도시한 도면.
도 2는 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 % CD 신장율(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.
도 3은 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 % CD 신장율(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.
도 4는 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 % CD 신장율(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.
도 5는 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 % CD 신장율(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.
도 6은 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 CD TEA(gf*㎝/㎠)(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.
도 7은 본 게재물에 따라서 제조된 다양한 티슈 제품에 대해서 CD TEA(gf*㎝/㎠)(수직축) 대 제2 위치에서의 % 러쉬 이송(수평축)을 도시한 도면.

정의

본원에서 사용되는 용어 "티슈 제품"은 섬유를 포함하는 베이스 웹으로부터 제조된 제품을 의미하고, 욕실용 티슈, 안면용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼, 음식 서비스용 와이퍼, 냅킨, 의료용 패드 및 다른 유사 제품을 의미한다.

본원에서 사용되는 용어 "티슈 웹" 또는 "티슈 시트"는 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 상태에서의 기초 중량(g/㎠)을 곱한 양으로 나눔으로써 계산된다.

본원에서 사용되는 "기하 평균 인장 강도(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 이용하여 7.62 cm (3 인치) 샘플 폭, 5.08 cm (2 인치) 조오 간격 및 25.4 cm/분(10 인치/분)의 크로스헤드 속도를 이용하여 측정한다. 인장 시험 기기에는 50 N 최대 하중 셀이 이용된다.

본원에서 이용되는 용어 "커쇼 시험(Kershaw Test)"은 아처(Archer) 등의 미국 특허 제6,077,590호에 상세히 기술된 커쇼 시험을 이용하여 결정되는 롤 단단한 정도를 의미하고, 이 특허는 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.

본원에서 사용되는 용어 "CD 신장율"은 TAPPI 시험 방법 T 576에 따라서 수행되는 인장 시험에서 파열 전에 교차 기계 방향에서 티슈 웹 또는 제품에서 발생된 최대 인장 변형을 의미한다. 신장율은 백분율, 즉, 원래 시험 간격에 대한 티슈 웹 또는 제품의 길이 증가의 비의 100 배로 표현된다.

상세한 설명

초기 웹이 제지 공정에서 한 직물로부터 또 다른 직물로 넘겨질 때 초기 웹에 속도 차이를 겪게 하는 것은 당 업계에 알려져 있고, 흔히 러쉬 이송이라고 불린다. 러쉬 이송은 대표적으로 웹에 기계 방향(MD) 신장율을 제공하는 데 사용되고, 보통은 웹이 형성 직물로부터 트랜스퍼 직물로 이송될 때 수행된다. 약 20 내지 약 30%의 형성 직물과 트랜스퍼 직물의 속도 차이가 대표적이고, 그 결과로 얻는 티슈는 일반적으로 러쉬 이송 속도 차이와 유사한 MD 신장율(%로 표현됨), 즉 약 20 내지 약 30%의 MD 신장율을 가진다. 그러나, 교차 기계(CD) 방향에서의 신장율의 양은 상당히 더 적고 불과 약 5 내지 약 10%이며, 일반적으로 러쉬 이송의 양의 증가에 따라 증가하지는 않는다. 그러나, 이제, 웹이 트랜스퍼 직물로부터 TAD 직물로 이송될 때 제2 러쉬 이송을 제공함으로써 다른 시트 성질에 부정적 영향을 미치지 않으면서 CD 신장율을 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 러쉬 이송을 상이한 두 위치에 분할함으로써, 시트에 MD 신장율을 도입할 수 있을 뿐만 아니라 CD 신장율도 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명에 따라서 티슈 시트를 제조하는 데 유용한 적당한 제지 방법은 티슈 및 타월 제지 분야에 잘 알려진 비크레이핑되고 통기 건조되는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 미국 특허 제5,607,551호, 동 제5,672,248호, 및 동 제5,593,545호에 기술되어 있고, 이들 특허는 모두 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 이용하여 수행하는 방법을 더 상세히 기술할 것이다. 도시된 방법은 비크레이핑되고 통기 건조되는 방법을 도시하지만, 공지된 어떠한 제지 방법 또는 티슈 제조 방법도 본 발명의 부직 티슈 제조 직물과 함께 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 관련된 비크레이핑되고 통기 건조되는 티슈 방법은 예를 들어 미국 특허 제5,656,132호 및 동 제6,017,417호에 기술되어 있고, 이들 두 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다.

도 1에서, 제지 헤드박스 (10)를 가지는 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 새로 형성된 습윤 티슈 웹 (6)을 지지하고, 습윤 티슈 웹 (6)이 섬유의 건조 중량을 기준으로 약 10%의 컨시스턴시로 부분 탈수될 때 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 물질, 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.

본 발명과 관련해서 이용하기에 적당한 셀룰로오스 섬유는 이차(재생) 제지 섬유 및 버진 제지 섬유를 모든 비율로 포함한다. 이러한 섬유는 경질목재 및 연질목재 섬유 뿐만 아니라 비목재 섬유를 비제한적으로 포함한다. 또한, 비셀룰로오스 합성 섬유도 퍼니쉬의 일부로 포함될 수 있다. 주로 이차 섬유 또는 모든 이차 섬유를 이용하여 독특한 균형의 성질을 가지는 고품질 제품을 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.

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 아메리칸 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), 어떠한 유형이든 전분, 전분 유도체, 검, 폴리아크릴아미드 수지, 및 다른 것들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 수지의 상업적 공급처는 위에서 논의된 습윤 강도 증강 수지를 공급하는 상업적 공급처와 동일하다.

이어서, 습윤 웹 (6)은 약 10 내지 약 35%, 및 특히 약 20 내지 약 30%의 고상물 컨시스턴시에서 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 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서는, 형성 직물 (3) 및 트랜스퍼 직물 (8)이 진공 슬롯의 선두 가장자리에서 동시에 수렴하고 발산하도록 진공 슈(shoe) (9)가 부압을 적용할 수 있다. 대표적으로, 진공 슈 (9)는 약 25.4 cm 내지 약 63.5 cm (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 이용하여 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 신장율을 증진시키고, 이것은 일반적으로 웹의 교차 방향(CD) 또는 기계 방향(MD)에서의 웹의 신장율(샘플 파괴시의 연신률(%)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 시트가 구부려지고 트랜스퍼 직물 (8)의 표면의 함몰부 안으로 접혀지는 것이라고 생각된다. 트랜스퍼 직물 (8)의 표면의 윤곽에 맞게 이렇게 몰딩하는 것은 웹의 MD 및 CD 신장율을 증가시킬 수 있다. 한 직물에서 또 다른 직물로의 러쉬 이송은 다음 특허 중 어느 하나에서 교시하는 원리를 따를 수 있고: 미국 특허 제5,667,636호, 동 제5,830,321호, 동 제4,440,597호, 동 제4,551,199호, 동 제4,849,054호, 이들 모든 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다.

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

습윤 티슈 웹을 트랜스퍼 직물 (8)로부터 통기 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 이용하여 통기 건조 직물 (11)의 표면과 합치하도록 거시적으로 재배열할 수 있다. 요망되면, 얻어지는 흡수 티슈 제품의 MD 신장율을 더 증진시키기 위해 통기 건조 직물 (11)이 트랜스퍼 직물 (8)의 속도보다 더 느린 속도로 이동할 수 있다. 습윤 티슈 웹 (6)이 통기 건조 직물 (11)의 토포그래피에 합치하는 것을 보장하기 위해 이송은 진공을 이용하여 수행될 수 있다.

통기 건조 직물 (11)에 의해 지지되는 동안, 습윤 티슈 웹 (6)이 통기 건조기 (13)에 의해 약 94% 이상의 최종 컨시스턴시로 건조된다. 이어서, 웹 (15)은 릴 드럼 (22)과 릴 (23) 사이의 권취 닙을 통과하여, 후속 전환, 예컨대 슬릿팅, 절단, 접기 및 포장을 위해 티슈의 롤 (25)로 감긴다.

건조 방법은 통기 건조, 적외선 조사, 마이크로파 건조 등을 비제한적으로 포함하는 습윤 웹의 캘리퍼 또는 두께를 보존하는 경향이 있는 어떠한 비압축 건조 방법도 될 수 있다. 통기 건조의 상업적 입수가능성 및 실용성 때문에 통기 건조는 잘 알려져 있고 본 발명의 목적을 위해 웹을 비압축 건조하기 위한 바람직한 수단이다. 통기 건조 방법 및 태클(tackle)은 제지 산업에 잘 알려져 있는 바와 같이 통상적일 수 있다.

일단 습윤 티슈 웹 (6)이 비압축 건조됨으로써 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.

본 게재물에 따라서 제조되는 1겹 티슈 웹의 기초 중량은 약 10 내지 약 45 gsm(gram per square meter), 더 특히 약 10 내지 약 40 gsm, 훨씬 더 특히 약 15 내지 약 35 gsm, 더 특히 약 20 내지 약 35 gsm, 및 훨씬 더 특히 약 30 내지 약 35 gsm일 수 있다. 임의로, 일부 실시양태에서는, 다수의 통기 건조된 시트를 함께 여러 겹으로 겹을 형성해서 2겹, 3겹, 4겹 또는 그 초과의 겹을 갖는 다겹 제품을 형성할 수 있다. 다겹 제품의 기초 중량은 겹의 수 및 각 겹의 기초 중량에 의존한다.

본 게재물에 따라서 제조되는 웹의 MD 및 CD 인장 강도는 샘플 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 400 내지 약 1800 g 또는 그 초과, 더 특히 샘플 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 1000 내지 약 1600 g, 및 훨씬 더 특히 샘플 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 1300 내지 약 1500 g일 수 있다. CD 인장에 대한 MD 인장의 비는 일반적으로 1 초과, 예를 들어 약 1.5 내지 약 2, 및 더 특히 약 1.6 내지 약 1.8일 것이다.

본 게재물에 따라서 제조되는 웹의 기하 평균 인장 강도(GMT)는 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 500 내지 약 1500 g, 더 특히 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 800 내지 약 1300, 및 더 특히 폭 7.62 cm (3 인치) 당 약 900 내지 약 1200 g일 수 있다.

본 게재물에 따라서 제조되는 웹의 MD 신장율은 약 5% 이상, 더 특히 약 10% 이상, 더 특히 약 10 내지 약 40% , 및 더 특히 약 15 내지 약 30%일 수 있다.

본 게재물에 따라서 제조되는 웹의 CD 신장율은 약 5% 이상, 더 특히 약 10% 이상, 더 특히 약 5 내지 약 20%, 더 특히 약 10 내지 약 20%, 및 더 특히 약 15 내지 약 20%일 수 있다. 본 게재물에 따라서 제조되는 웹의 CD 신장율이 다양한 인자에 의해 주로 제조 공정에서 러쉬 이송을 두 위치에 분할함으로써 실질적으로 증가시킬 수 있기 때문이고, MD TEA 및 CD TEA를 실질적으로 같게 하기 위해 다양한 인자에 의해 MD 신장율을 감소시킬 수 있기 때문이다. 일부 경우에서, CD 신장율은 MD 신장율과 거의 같을 수 있다.

본 게재물의 티슈 웹은 일반적으로 약 6 g*㎝/㎠ 초과, 더 특히 약 6 내지 약 8 g*㎝/㎠의 CD TEA를 가질 것이다.

본 게재물에 따라서 제조되는 웹은 층화될 수 있거나 또는 비층화(블렌딩)될 수 있다. 층화된 시트는 2개, 3개 또는 그 초과의 층을 가질 수 있다. 1겹 제품으로 전환되는 티슈 시트의 경우, 외층은 주로 경질목재 섬유를 함유하고 내층은 주로 연질목재 섬유를 함유하는 3 개의 층을 가지는 것이 유리할 수 있다. 본 발명에 따르는 티슈 시트는 소비자 및 서비스 시장의 욕실용 티슈, 부엌용 타월, 안면용 티슈 및 식탁용 냅킨을 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 형태의 티슈 제품에 적당할 것이다.

본 발명의 타월을 제조하는 데 이용되는 다양한 직물, 특히 통기 건조 직물 및 트랜스퍼 직물은 얻는 티슈 시트 또는 겹에 3 차원성을 부여하는 토포그래피 구조를 가진다. 시트가 응력을 받을 때 3 차원의 돌출부 및/또는 이랑이 형성되게 끌어 당겨질 수 있기 때문에, 결국에는 이 3 차원성이 시트에 CD 신장율을 부여한다. 직물의 이러한 증가된 "토포그래피"는 종종 직물에 대해서 증가된 "변형"이라고 호환가능하게 부르고, 거기에 형성된 물질 웹에 부여되는 증가된 변형을 반영한다.

본 발명의 목적에 유용한 적당한 3 차원 직물은 윗 표면 및 아래 표면을 가지는 직물이다. 습식 몰딩 및/또는 통기 건조 동안에, 윗 표면이 습윤 티슈 웹을 지지한다. 습윤 티슈 웹은 윗 표면에 합치하고, 몰딩 동안에 직물의 윗 표면의 3 차원 토포그래피에 상응하는 3 차원 토포그래피 형태로 변형된다. 아래 표면에 인접해서, 직물은 직물을 통합시키는 하중 지지 층을 가지고, 다양한 티슈 기계 요소와의 접촉을 위한 상대적으로 매끈한 표면을 제공한다.

직물은 제직 또는 부직, 또는 제직 기재와 토포그래피가 조각된 층을 제공하는 압출된 조각층의 조합일 수 있다. 또한, 직물은 티슈 기계에서 이동할 때 날실이 교차 기계 방향에 평행해서 골에 의해 분리되는 일련의 실질적으로 연속인 교차 기계 방향 이랑을 생성하도록 마무리될 수 있다.

본원에서 이용되는 트랜스퍼 직물 및 TAD 직물은 골에 의해 분리되는 실질적으로 연속인 기계 방향 이랑으로 이루어진 텍스처화된 시트 접촉 표면을 가지고, 미국 특허 제6,673,202호에 기술된 것과 유사하고, 이 특허는 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다. 게다가, 이랑이 조각된 층을 갖는 이러한 직물은 0.4 내지 약 5 ㎜의 높이, 0.5 ㎜ 이상의 이랑 폭, 및 약 1.5 내지 약 8 개/㎝의 CD 이랑 빈도를 가지는 이랑을 포함하도록 연장될 수 있다. 이 방식으로 기술된 특정한 직물 스타일은 예를 들어 3.02 개 잔물결 모양/㎝ 및 약 0.8 ㎜의 이랑 높이를 가지는 보이쓰 패브릭스 t1205-1을 포함한다. 또한, 다양한 정도의 표면 토포그래피를 가지는 다른 직물도 입수가능하다.

비교하기 위해, 종이 제품 제조에 흔히 이용되는 편평한 직물, 예컨대 보이쓰 패브릭스로부터 입수가능한 44GST 직물 패턴은 본원에서 이용되는 텍스처화된 시트 접촉 표면 직물을 가지는 TAD 직물보다 훨씬 더 적은 토포그래피를 가진다. 이러한 편평한 직물은 인식할 수 있는 토포그래피를 가지지 않는다. 따라서, 낮은 토포그래피(또는 "편평한") 직물은 일반적으로 매우 적은 CD 변형을 섬유 웹에 부여할 것이다.

트랜스퍼 직물 또는 TAD 직물로 이용하기에 적당한 다른 직물은 0.5 내지 약 8 ㎜의 피크 높이(티슈가 접촉하는 가장 낮은 요소에서부터 가장 높은 요소까지), 및 약 0.8 내지 약 3.6/㎠(직물)의 2 차원 패턴의 출현 빈도를 가지는 조각된 층을 갖는 기계 방향 이랑 및 교차 기계 방향 이랑 둘 모두로 이루어진 와플형 패턴을 포함하는 텍스처화된 시트 접촉 표면을 가질 수 있다.

실시예

실시예 1

티슈 샘플을 형성 직물, 트랜스퍼 직물 및 통기 건조 직물을 가지는 티슈 기계로 미국 특허 제5,772,845호에 기술된 바와 같이 제조하였고, 이 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다. 50 중량% 북부 연질목재 섬유 및 50 % 유칼립투스 섬유의 블렌딩된 퍼니쉬를 이용하여 40 gsm의 목표 BW를 가지는 1겹 티슈를 제조하였다. 퍼니쉬는 정제되지 않았고, 화학물질이 첨가되지 않았다.

모든 코드에 대해, 총 러쉬 이송 수준을 28%로 설정하였고, 즉, TAD 직물을 형성 직물보다 28% 더 느린 속도로 이동하도록 설정하였다. 대조 샘플(샘플 번호 1, 6, 9 및 14)의 경우, 웹이 형성 직물에서 트랜스퍼 직물로 이송될 때(제1 위치) 러쉬 이송을 전부 달성하였다. 본 발명의 샘플의 경우, 웹이 트랜스퍼 직물에서 TAD 직물로 이송될 때(제2 위치) 총 이송의 일부를 수행하였다. 각 경우에서, 러쉬 이송이 제1 위치에서 수행되든, 제2 위치에서 수행되든, 또는 두 위치 모두에서 수행되든 상관없이, 총 러쉬 이송은 28%이었다. 본 발명의 샘플의 경우, 러쉬 이송을 다음과 같이 제1 위치와 제2 위치에 분할하였고: 21/7, 14/14, 7/21 및 0/28, 여기서 첫 번째 값은 제1 위치에서 일어나는 % 러쉬 이송을 나타내고, 두 번째 값은 제2 위치에서 일어나는 % 러쉬 이송을 나타낸다. 형성 직물은 보이쓰 2164이고, TAD 직물은 미국 특허 제7,611,607호에서 "잭"(Jack)이라고 기술된 직물이고, 이 특허는 본 게재물과 일치하는 방식으로 본원에 포함되고, 트랜스퍼 직물은 하기 표 1에 명시된 바와 같이, 보이쓰 2164 또는 미국 특허 제7,611,607호에서 "제트슨"(Jetson)이라고 기술된 직물이었다.

각 샘플에 대해, 기계 조건 및 화학물질 첨가를 일정하게 유지하였고, 러쉬 이송 변화에 의해 야기되는 변화를 보상하는 노력을 하지 않았다. 마찬가지로, 명시되지 않으면, 러쉬 이송 위치를 변경함으로써 야기되는 변화만을 관찰하기 위해, 다른 변수, 예컨대 진공 수준, TAD 및 릴 설정값, 및 펄프화기 조건은 일정하게 두었다. 그 결과로 얻은 물리적 특성을 하기 표 2에 요약하였다. 표 2에서, 코드 번호 다음의 표시 R 또는 R2는 주어진 코드의 반복시험 시행을 반영한다. 예를 들어, 1R은 코드 1의 반복시험이고, 1R2는 코드 1의 두 번째 반복시험이다. 반복시험은 실험 데이터의 재현성을 보장하기 위해 시행하였다.

표 2의 데이터로부터 추가의 매개변수를 계산할 수 있고, 이것은 하기 표 3에 기록하였다. 아래에 나타낸 바와 같이, 러쉬 이송이 제1 위치와 제2 위치에 분할된 샘플의 경우, MD/CD 기울기 비가 대조군에 비해 감소하였고, 일부 샘플은 약 1 이하이었다. 약 1 이하의 MD/CD 기울기 비는 샘플이 MD 방향 및 CD 방향 둘 모두에서 강성이 거의 같다는 것을 시사한다. 다른 한편, 종래 기술의 방법에 따라서 제조된 샘플은 1 초과, 및 일부 경우에서는 약 2의 MD/CD 기울기 비를 가졌다.

표 2 및 3의 데이터로부터, 러쉬 이송의 일부가 제1 위치에서 제2 위치로 전이됨에 따라 성질이 어떻게 변하는지를 도시하는 수 개의 그래프를 작성하였다. 특히 관심을 끄는 것은 러쉬 이송이 제1 위치에서 제2 위치로 전이될 때 CD 신장율의 변화이다. 도 1은 처음 8 개 샘플(샘플 1 - 5 및 또한, 1R, 2R 및 1R2)을 포함하고, 높은 이송 진공 수준 및 직물 패키지를 이용하는 경우에 대해서 CD 신장율을 러쉬 이송의 얼마만큼이 제2 위치에서 일어났는지의 함수로서 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 위치에서 일어나는 총 러쉬 이송에 대한 백분율이 증가함에 따라 CD 신장율이 연속으로 증가하였다. 도 2에 나타낸 것과 유사하지만 이송 진공을 더 낮은 수준으로 감소시킨 샘플을 도시하는 도 3에서 유사한 결과가 도시된다. 도 2의 샘플의 경우 27.94 cm (11 인치) 수은의 이송 진공 수준인데 비해, 도 3은 약 20.32 cm (8 인치) 수은의 이송 진공 수준을 이용하여 제조된 샘플 코드인 샘플 6, 7 및 8로부터의 데이터를 포함한다. 명시된 직물 조합 및 높은 이송 진공 수준을 이용하여 제조된 샘플 9 - 13 및 코드 9R을 도시하는 도 4에서 CD 신장율을 증가시키는 유사한 동향이 관찰된다.

도 5는 도 4의 데이터와 유사한 데이터를 나타내지만, 도 3에 도시된 샘플 6, 7 및 8과 유사한 낮은 이송 진공 수준을 이용하여 제조된 샘플의 데이터이다. 도 5는 명시된 직물 조합을 이용하여 낮은 이송 진공 수준으로 제조된 샘플을 도시하고, 외견상으로는 높은 진공 수준과 비교해서 모양 및 절대 신장율 수준 둘 모두에서 CD 신장율에 많은 영향을 발휘하지 않았다.

CD 신장율 외에 추가로, 내구성에 중요한 또 다른 시트 성질은 CD TEA이다. 도 6은 제2 위치에서 일어나는 총 러쉬 이송에 대한 백분율이 증가함에 따라 CD TEA에 미치는 영향을 도시한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 위치에서의 러쉬 이송이 커짐에 따라, CD 신장율이 증가했던 것과 꼭 마찬가지로 CD TEA도 연속으로 증가한다.

실시예 2

티슈 샘플은 베이스시트가 2 겹이고 각 겹이 3 개의 층을 포함한다는 것을 제외하고는 상기 표 1에 명시된 바와 같이 제트슨 트랜스퍼 직물을 이용하여 대부분 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하였다. 제1 층은 유칼립투스(겹의 총 중량 기준 33%)를 포함하였고, 제2 층은 북부 연질목재 크라프트(겹의 총 중량 기준 34%)를 포함하였고, 제3 층은 유칼립투스(겹의 총 중량 기준 33%)를 포함하였다. 대조군 샘플은 일정한 인장 강도에서의 본 발명의 코드와의 비교를 허용하기 위해 다양한 기하 평균 인장 강도로 제조하였다. 이것은 많은 티슈 성질, 예컨대 신장율이 제품 인장 강도에 의해 영향을 받기 때문에 필요하였다. 인장을 베이스트렝스(Baystrength) 건조 강도 증강 첨가제의 첨가 및 정제에 의해 조절하였다. 샘플은 표 4에 나타낸 바와 같이 제조하였다. 그 결과로 얻은 물리적 특성을 하기 표 5에 요약하였다.

표 5 및 6에 나타낸 바와 같이, 러쉬 이송을 제1 위치와 제2 위치 사이에 분할함으로써 베이스시트 교차 방향 성질이 개선되었다. 샘플 4 및 5를 유사한 CD 인장 강도를 갖는 대조군 샘플 3과 비교할 때(대조군 1 및 2는 CD 방향에서 상당히 더 약함), 분할된 러쉬 이송 작업에 의해 CD 신장율이 개선되었다. 추가로, CD 기울기 및 따라서, CD 강성도 더 낮았다. 대조군 샘플 6과 제1 위치와 제2 위치에 러쉬 이송을 분할함으로써 제조된 본 발명의 샘플 7, 8 및 9를 비교할 때도 동일한 결과를 나타냈다. 다시, 러쉬 이송을 분할함으로써 CD 신장율이 증가되었고, CD 기울기가 감소되었다.

또한, MD 신장율과 CD 신장율 사이에서 웹 성질을 최적화한다는 면에서 바람직한 결과가 달성되었다. 본 발명에 따라서 제조된 샘플은 높은 CD 신장율 값을 유지하면서 본질적으로 같은 MD 및 CD 신장율을 갖는다는 추가의 이익을 나타내었다. 이것은 바람직하게는 약 1 이하, 예컨대 약 0.9 또는 훨씬 더 바람직하게는 약 0.8일 수 있는 MDS/CDS 비를 가지고, 동시에 약 15% 초과의 바람직한 CD 신장율을 유지한다는 것으로 특성화된다.

이어서, 표준 전환 기술을 이용하여 제품을 2겹 티슈 롤로 전환하였다. 각 2겹 롤을 엠보싱 또는 캘린더링 없이 전환하고 감아서 약 125 ㎜의 롤 직경으로 5.5 내지 7.5의 목표 커쇼 단단한 정도를 달성하였다. 후-전환 롤 및 시트 성질을 하기 표에 나타내었다.

본 발명의 샘플(샘플 13 및 15)은 더 높은 벌크/단단한 정도 관계 및 개선된 CD 신장율을 가진다. 예를 들어, 본 발명의 샘플 13은 대조군에 비해 더 높은 벌크(22 cc/g 초과) 및 개선된 단단한 정도(7 ㎜ 미만, 여기서, 더 낮은 커쇼 단단한 정도는 더 단단하고, 따라서 바람직한 롤을 나타냄)를 가진다. 본 발명 샘플 15과 대조군 샘플 14에 대해서 동일한 비교를 할 수 있다. 또한, 본 발명 샘플은 일정한 CD 인장에서 더 낮은 CD 기울기를 가진다. 예를 들어, 본 발명 샘플 13은 대조군 샘플들 중 어느 것보다도 더 낮은 CD 기울기를 가지고, 본 발명 샘플 15는 CD 인장 강도가 65 g 더 약함에도 불구하고 대조군 샘플 14와 동일한 CD 기울기를 가진다.

본 발명을 그의 특정 실시양태에 관해서 상세히 기술하였지만, 당 업계 숙련자가 상기 내용을 이해할 때 이들 실시양태에 대한 변경, 변화 및 동등물을 쉽게 생각해낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 범위 및 그의 동등물로서 평가되어야 한다.

Claims

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(a) 제지 섬유의 수성 현탁액을 제1 속도 비율로 이동하는 형성 직물 상에 침착시켜서 습윤 웹을 형성하는 단계, (b) 웹을 20% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계, (c) 탈수된 웹을 형성 직물의 속도보다 1 내지 30% 더 느린 속도 비율로 이동하는 트랜스퍼 직물로 러쉬 이송하는 단계, (d) 통기 건조 직물이 트랜스퍼 직물의 속도보다 1 내지 30% 더 느린 속도 비율로 이동하고 웹을 통기 건조 직물로 러쉬 이송하는 단계, 및 (e) 웹을 통기 건조시키는 단계를 포함하는 티슈 웹의 제조 방법.
제15항에 있어서, 트랜스퍼 직물이 형성 직물의 속도보다 5 내지 15% 더 느린 속도 비율로 이동하는 방법.
제15항에 있어서, 통기 건조 직물이 형성 직물의 속도보다 5 내지 15% 더 느린 속도 비율로 이동하는 방법.
제15항에 있어서, 통기 건조된 웹을 캘린더링하는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 통기 건조된 웹을 크레이핑하는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 통기 건조된 웹이 비크레이핑되는 방법.
제15항에 있어서, 상기 티슈 웹이 15% 초과의 % CD 신장율, 3200 내지 3400 gf의 CD 기울기, 및 750 내지 950 g/7.62 cm (750 내지 950 g/3 인치)의 CD 인장 강도를 가지는 것인, 방법.
제15항에 있어서, 두 개의 웹을 함께 겹쳐, 18% 초과의 % CD 신장율 및 700 g/7.62 cm (700 g/3 인치) 초과의 CD 인장 강도를 가지는 다겹 티슈 제품을 제조하는 단계를 더 포함하는 방법.