KR102085639B1

KR102085639B1 - 평활하고 높은 벌크 티슈

Info

Publication number: KR102085639B1
Application number: KR1020167007367A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 알란 헤르만스; 사무엘 어거스트 넬슨; 폴린 파와르; 제프리 제임스 팀; 카일 앤드류 크라우트크라머; 로버트 유진 크라우트크라머; 프랭크 스티븐 하다
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2020-03-06
Also published as: BR112016003101B1; CA2921683A1; BR122021023253B1; US9915033B2; MX2016002110A; EP3039187B1; BR112016003101A2; AU2013399189A1; WO2015030750A1; EP3039187A1; EP3039187A4; KR20160050043A; US9714485B2; US20160145809A1; US20170284029A1; AU2013399189B2; CA2921683C

Abstract

본 발명은 낮은 표면 거칠기 및 높은 시트 벌크를 나타내는 크레이프 가공된 티슈 웹에 관한 것이다. 본 발명은 약 0.040 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 약 12cc/g 초과의 시트 벌크를 가지는, 크레이프 가공된, 한겹 티슈 웹에 관한 것이다. 본 발명은 또한 약 0.035 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 약 10cc/g 초과의 시트 벌크를 가지는, 크레이프 가공된, 여러겹 티슈 웹에 관한 것이다.

Description

평활하고 높은 벌크 티슈{SMOOTH BULKY TISSUE}

본 발명은 평활하고 높은 벌크 티슈에 관한 것이다.

크레이프 가공되지 않은 통기건조 티슈 시트 제조 방법은 티슈 시트를 생산할 때에 생산률이 매우 높을 수 있다. 부드러움은 적절한 섬유의 선택, 다층화(layering), 급속 전사(rush transfer), 고 표면지형 통기건조 직물(high-topography throughdrying fabrics) 및 고도의 캘린더링에 의해 얻어진 티슈 시트를 생산해서 달성된다. 티슈 기계 상에서 실현되는 대부분의 벌크는 캘린더링 동안에 유실된다. 이에 비하여, 통상의 크레이프 가공된 통기건조 티슈 시트는 일반적으로 부드럽지만, 벌크, 수용 가능한 린트(lint) 수준 및 크레이프 가공되지 않은 통기건조 공정과 연관된 가공 유연성이 부족하다.

욕실용 티슈 및 종이 타월과 같은 롤형의 크레이프 가공된 티슈 제품의 제조에서, 최종 티슈 제품에 대하여 제품의 의도된 목적에 적합한 속성들의 적절한 배합을 제공하기 위해서 광범위한 제품 특징에 주의를 기울여야 한다. 티슈의 부드러움을 개선하는 것은 특히 고급 제품용 티슈 제조에서 지속되는 목표이다. 그러나, 부드러움은 두께 및 평활도(smoothness), 즉 낮은 표면 거칠기, 및 유연성(flexibility)을 비롯한 많은 요인을 포함하는 티슈의 인지된 특성이다. 일반적으로, 더욱 부드럽다는 것은 티슈 시트의 늘어난 두께로 인한 높은 평량 웹에서 인지된다. 결국, 티슈 시트의 평량이 증가됨에 따라, 높은 시트 벌크를 달성하는 것이 더욱 큰 도전 과제로 되는데, 티슈 구조의 벌크 중 대부분이 초기 티슈 웹(embryonic tissue web)을 제지 직물(paper-making fabric)으로 성형함으로써 달성되고 이 벌크가 시트의 평량을 증가시킴으로써 감소되기 때문이다. 따라서, 낮은 표면 거칠기 및 낮은 평량에서 개선된 벌크를 갖는 크레이프 가공된 티슈 시트에 대한 필요성이 남아 있다.

크레이프 가공된 티슈 시트가 롤형 제품으로 형성될 때, 티슈 시트는 권취 및 변환 동안에 기재 웹 상에 가해지는 압축력으로 인해 상당한 양의 벌크를 상실하는 경향이 있다. 이와 같이, 제품이 감겨서 소비자가 원하는 경도(firmness)를 갖는 롤을 생산하는 경우 조차도 상당한 양의 롤 벌크, 시트 벌크 및 시트 부드러움을 유지할 수 있는 나선형으로 감긴 티슈 제품에 대한 필요성이 현재 존재한다. 단단한 롤은 우수한 제품 품질을 의미하고 큰 직경은 소비자에게 가치를 제공하기에 충분한 물질을 의미한다. 그러나, 티슈 제조업자의 관점에서 보면, 큰 직경을 가지면서 단단한 롤을 제공하는 것은 도전 과제이다. 큰 직경의 롤을 제공하기 위해서는, 수용 가능한 제조 비용을 유지하면서, 티슈 제조업자는 보다 높은 롤 벌크(roll bulk)를 갖는 완성된 티슈 롤을 생산하여야만 한다. 롤 벌크를 증가시키는 하나의 수단은 티슈 롤을 느슨하게 감는 것이다. 그러나, 느슨하게 감긴 롤은 낮은 경도(firmness)를 가지며, 쉽게 변형되어, 소비자에게 매력을 주지 못한다. 이에, 높은 롤 벌크와 양호한 롤 경도를 갖도록 롤형 크레이프 가공된 티슈 제품에 대한 필요성 또한 여전히 존재한다.

본 발명자들은, 놀랍게도 높은 표면지형 제지 직물 및 정합된 크레이프 가공 기술을 사용함으로써 평활하면서도 높은 벌크를 갖는 크레이프 가공된 티슈 웹, 및 그로부터 제조된 제품이 생산될 수 있음을 발견하였다. 일반적으로 평활도는 본 명세서에서 이후에 상세히 설명되는 KES 표면 시험을 이용하는 MIU의 평균 편차(MMD)로서 지칭되는 한편, 벌크는 티슈 웹, 또는 얻어진 티슈 제품 또는 롤의 벌크(밀도의 반대로서 측정됨)를 지칭할 수 있다. 본 발명자들은 높은 표면 평활도 및 높은 벌크를 갖는 크레이프 가공된 티슈 웹 및 제품 뿐만 아니라, 바람직한 경도를 갖는 롤형 티슈 제품도 생산하였다.

따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 롤에 나선형으로 감긴 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공한다. 티슈 웹은 약 0.040 미만의 MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(single wire probe mean deviation)(MMD)를 갖는다. 티슈 웹은 또한 약 12cc/g 초과의 시트 벌크를 갖는다.

다른 실시예에서, 본 발명은 롤에 나선형으로 감긴 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공한다. 티슈 웹은 약 0.035 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD)를 갖는다. 티슈 웹은 또한 약 10cc/g 초과의 시트 벌크를 갖는다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 롤에 나선형으로 감긴 2겹 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공한다. 티슈 웹은 제1 크레이프 가공된 티슈 겹 및 제2 크레이프 가공된 티슈 겹을 갖는다. 티슈 웹은 약 0.035 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 약 3.5μm 미만의 표면 두께의 단일 와이어 프로브 평균 편차(SMD)를 갖는다. 롤형 티슈 제품은 약 8 내지 약 12cc/g의 롤 벌크 및 약 3.5 내지 약 5.0mm의 커쇼(Kershaw) 롤 경도를 갖는다.

도 1은 본 발명의 크레이프 가공된 티슈 제품을 형성하기 위한 공정의 일 실시예의 개략도이다.

정의

“티슈 제품”은 본원에서 티슈 베이스 시트로 제조된 제품을 가리키며, 목욕 티슈, 미용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼(wiper), 식품서비스 와이퍼, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사 제품들을 포함한다.

“티슈 웹” 또는 “티슈 시트”는 본원에서 미용 티슈, 목욕 티슈, 종이 타월, 냅킨, 또는 기타 등등을 만들거나 사용하기에 적합한 셀룰로오스계 웹을 지칭한다. 그것은 층상화 또는 비-층상화, 크레이프 가공될 수 있으며, 한겹 또는 여러겹으로 구성될 수 있다. 상기 언급된 티슈 웹은 바람직하게는 활엽수, 침엽수, 비-목질계 종 같은 천연 셀룰로오스계 섬유 소스로부터 제조되지만, 상당한 양의 재생 섬유, 사이징 처리되었거나 또는 화학적으로 개질된 섬유, 또는 합성 섬유를 포함할 수도 있다.

“평량” 및 “BW”은 상업용 오븐(예, Thermal Product Solutions의 Blue M Industrial Ovens 시리얼번호 10089811 또는 등가물)에 샘플을 배치하여 결정되는 티슈 웹 또는 제품의 샘플의 완전 건조 평량(bone dry weight)을 본원에서 지칭하며 칭량하기 전에 60 ± 5분 동안 105 ± 2℃에서 유지된다. 얻어진 완전 건조 평량은 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현된다.

"캘리퍼(caliper)"는 본원에서 TAPPI 시험 방법 T402 "종이, 보드, 펄프 핸드시트 및 관련 제품 용 표준 컨디셔닝 및 시험 환경" 및 T411 om-89 "종이, 판지, 및 결합 보드의 두께(캘리퍼)"에 따라 측정한 단일 시트의 두께를 지칭한다. 캘리퍼는 mil(0.001인치) 또는 μm으로 표현될 수도 있다.

“시트 벌크(sheet bulk)”는 완전 건조 평량(제곱 센티미터 당 그램으로 변환)으로 나눈 캘리퍼(cm로 변환)의 몫을 지칭한다. 얻어진 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터로 표현된다(cc/g).

“기하 평균 인장 강도” 및 “GMT”은 웹의 기계 방향 인장 강도와 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 지칭한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 인장 강도는 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것처럼 인장 강도를 의미하는 것으로 지칭한다.

"기울기"는 본원에서 인장 강도(g) 대 변형(%로 변환하지 않음)을 구성해서 얻어지는 선의 기울기를 의미하고, 상술한 바와 같이 인장 강도를 결정하는 과정에서 MTS TestWorks™의 산출물이다. 기울기는, 킬로그램(kg)으로 표현되며, 시편 폭의 3인치 당 70 내지 157g(0.687 내지 1.540N)의 시편 발생력 사이에 속하는 하중 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소제곱 선의 경사도로서 측정된다.

“기하 평균 기울기”(GM Slope)는 본원에서 웹의 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 지칭하며, 상술한 바와 같이 결정된다.

“강성 지수”는, 본원에서 기하 평균 인장 강도로 나누고 1,000을 곱한 기하 평균 기울기의 몫을 가리킨다.

“롤 벌크(roll bulk)”는 감겨진 롤에서 그의 질량으로 나눈 종이의 부피를 지칭한다. 롤 벌크는 롤 직경 제곱(cm²)과 외부 코어 직경 제곱(cm²)의 차를 4로 나누어서 계산하여 구해진 수량에 π(3.142)를 곱하고, 이것을 시트의 완전 건조 평량(gsm)에 시트 총수를 곱한 것에 시트 길이(quantity sheet length)(cm)를 곱한 수량으로 나눔으로써 계산된다.

시험 방법

인장 시험

인장 강도 시험용 샘플들을 기계 방향(MD) 또는 교차 기계 방향(CD) 배향으로 3인치(76.2 mm) x 5인치(127mm)의 긴 스트립을 JDC Precision Sample Cutter(펜실베니아주 필라델피아의 Thwing-Albert Instrument Company, Model No. JDC 3-10 또는 등가물)를 사용하여 절단함으로써 준비하였다. 인장 강도 측정용으로 사용된 장비는 정속 (Constant-Rate-of-Extension; CRE) 인장 시험기 (예, MTS Sintech 500/S 또는 등가물)이다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 버전 4.08B 용 MTS TestWorks® 4 (55344-2290, 미네소타주 에덴 프래리의 MTS Systems Corporation)이다. 로드 셀은 MTS Systems Corporation의 50 뉴톤이어서, 대부분의 최대 하중값이 로드 셀의 풀 스케일 값의 10과 90% 사이로 들어가게 된다. 조(jaw)들 간의 게이지 길이는 2 ± 0.04인치(50.8 ± 1 mm)이다. 조들은 공압 작용(pneumatic-action)을 이용해서 동작되고 코팅된 고무이다. 최소 그립 이폭(face width)은 3 인치 (76.2 mm)이고, 죠의 대략적인 높이는 0.5 인치 (12.7 mm)이다. 크로스헤드 속도는 10 ± 0.4인치/분 (254 ± 1 mm/분)이고, 파단 감도(break sensitivity)는 65%로 설정된다. 예비하중은 최대 허용 예비하중으로 25g을 가지면서 15g 미만이다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치한다. 그런 다음, 시험을 시작해서 시편이 파단될 때에 종료한다. 피크 하중은, 시험되는 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도" 중 어느 하나로서 기록된다. 적어도 10개의 대표적인 시편을 각 티슈 시트마다 시험하고, 모든 개개의 시편 시험의 산술 평균은 티슈의 MD 또는 CD 인장 강도이다.

기계 방향 값 및 교차 기계 방향 값(예를 들어 인장 강도, 변형율 및 기울기)을 갖는 임의의 측정을 위한 “기하 평균(Geometric Mean)”(GM) 값은 기계 방향 값과 교차 기계 방향 값을 승산함으로써 구해진 곱의 제곱근으로서 계산된다.

커쇼 롤 경도(Kershaw Roll Firmness)

본 발명과 일치하는 방식으로 참조로 본 명세서에 포함되는, 미국 특허 제6,077,590호 상세히 설명되어 있는 바와 같이 커쇼 시험(Kershaw Test)를 이용하여 커쇼 롤 경도를 측정하였다. 장치는 Kershaw Instrumentation, Inc.(미국 뉴저지주 스웨데스버러) 로부터 입수 가능하며, Model RDT-2002 Roll Density Tester로 알려져 있다.

KES 표면 시험(KES Surface Test)

KES 표면 시험기(KES Surface Tester)(일본 교토 미나미구 니시쿠조 카라토초 26 소재의 Kato Techo Co., Ltd.의 Model KES-SE)를 사용하여 샘플의 표면 특성을 측정하였다. 10cm x 10cm의 샘플 크기로 5회 반복 동안 MD 및 CD를 따라 그리고 양 측면 상에서 샘플을 시험하였다. 샘플을 변형시킬 수 있는 방식으로 샘플을 접거나, 주름지게 하거나, 응력을 가하거나, 또는 달리 취급하는 것을 피하도록 주의했다. 직경이 0.5mm이고 베이스에서는 5mm이며, 10 그램의 접촉력을 갖는 U 형상의 단일 스테인리스 스틸 와이어 프로브를 사용하여 샘플을 시험하였다. 시험 속도를 1mm/s로 설정하였다. 감도 설정인 “SENS”를 “H”로 설정하였다. “FRIC”를 동시 마찰(simultaneous friction) 및 거칠기 측정을 위해 “GU”로 설정하였다. Kato tech Co., Ltd.에 의한 Win98/2000/XP용 KES-FB System Measurement Program KES-FB System Ver 7.09를 사용하여 데이터를 취득하였다. 프로그램에서의 선택은, “시험기(Testers)” = FB4, “측정(Measure)” = “(선택적 조건)Optional Condition”, “마찰”에 대한 “정하중”(“Static Load” for “Friction”) = 10g, “거칠기”에 대한 “정하중”(for “Roughness”) = 10g, “마찰 감도(Friction Sens)” = 2X5 및 “거칠기 감도(Roughness Sens)” = 2X5이었다. 각 샘플의 모든 MD 및 CD 특성을 티슈의 주어진 측면에 대한 그의 기하학적 평균(SQRT (MD*CD))으로 변환하였고, 티슈의 양 측면 간의 평균 결과를 최종 결과로서 보고하였다.

KES 표면 시험기는 무차원(dimensionless)으로 표현되는 마찰 계수의 평균값(MIU), MIU의 평균 편차(MMD), 및μm으로 표현되는 표면 거칠기(SMD) 를 결정하였다.

표면 거칠기(MIU), MIU의 평균 편차(MMD) 및 표면 거칠기(SMD)의 값은 다음과 같이 정의된다.

여기서,

= 마찰력을 압축력으로 나눈 값

=

의 평균값

= 표본의 표면 상의 프로브의 변위, cm

= 계산에서 사용된 최대 주행, 2cm

T = 위치

에서의 표본의 두께, μm

= T의 평균값, μm

발명의 상세한 설명

본 발명은 나선형으로 감긴 한겹 또는 여러겹의 크레이프 가공된 티슈 웹에 관한 것이다. 나선형으로 감긴 티슈 제품은 본 발명에 따라 제조된 티슈 웹을 포함한다. 일반적으로, 본 발명의 티슈 웹 및 티슈 제품은 선행 기술 제품 이상의 다양한 개선을 나타내는 특성의 고유한 조합을 갖는다. 즉, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은, 롤형 티슈 제품으로 변환되었을 때에 여전히 강도, 롤 벌크 및 경도를 유지하면서 개선된 평활도 및 벌크를 갖는다.

예들에서, 본 발명에 따라 제조된 롤형 티슈 제품은, 예를 들면 MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 표면 두께의 평균 편차(SMD)를 포함하는 개선된 표면 특성을 갖는다. MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD)는 티슈 시트 표면 마찰 계수(MIU)의 변동 표시이고, 티슈 시트 표면 부드러움의 표시자이다. MIU의 값이 낮을수록 샘플 표면 상의 항력(drag)이 작고; MIU 값이 높을수록 샘플 표면 상의 항력이 큰 것을 표시한다. MMD의 값이 낮을수록 샘플 표면의 변동이 적거나 또는 샘플 표면의 균일성이 높은 것을 표시하고; 여기서 MMD 값이 높을수록 샘플 표면의 변동이 많은 것을 표시한다. 표면 두께의 단일 와이어 프로브 평균 편차(SMD)는 티슈 시트 표면 두께, 즉 깊이의 변동 표시이다. SMD 값이 낮을수록 티슈 시트 표면 깊이의 변동이 적고, 이에 따라 티슈 시트 표면이 더 평활하거나 덜 거친 것을 표시한다. 반대로, SMD 값이 높을수록 티슈 시트 표면 깊이의 변동이 많고, 이에 따라 티슈 시트 표면이 더 거친 것을 표시한다.

MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 표면 두께의 평균 편차(SMD)는, 이들 특성의 값이 낮을수록 선행 기술 제품보다도 더 유연하고 평활한 티슈 제품, 예를 들어 본 발명에 따라 제조된 것들을 표시하기 때문에 소비자에게 특히 중요한 것이다. 따라서, 본 발명의 크레이프 가공된 티슈 웹의 실시예들은 약 0.040 미만, 바람직하게는 약 0.020 내지 약 0.040의 MMD 값을 갖는다. 본 발명의 한겹 실시예들에서, MMD 값은 약 0.040 미만, 바람직하게는 약 0.030 내지 약 0.050이다. 본 발명의 여러겹 실시예들에서, MMD 값은 약 0.035 미만, 바람직하게는 약 0.020 내지 약 0.035이다.

본 발명의 크레이프 가공된 티슈 웹의 소정의 실시예들에서, 티슈 시트는 약 3.5μm 미만, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 3.5μm의 SMD 값을 갖는다. 본 발명의 한겹 실시예들에서, SMD 값은 약 3.0μm 미만, 바람직하게는 약 2.7 내지 약 3.0μm이다. 본 발명의 여러겹 실시예들에서, SMD 값은 약 3.5μm 미만, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 3.5μm이다.

본 발명의 크레이프 가공된 티슈 웹의 소정의 실시예들에서, 티슈 시트는 약 0.800 미만, 바람직하게는 약 0.400 내지 약 0.800의 MIU 값을 갖는다. 본 발명의 한겹 실시예들에서, MIU 값은 약 0.700 미만, 바람직하게는 약 0.550 내지 약 0.700이다. 본 발명의 여러겹 실시예들에서, MIU 값은 약 0.800 미만, 바람직하게는 약 0.600 내지 약 0.800이다.

지각되는 부드러움에 영향을 미치는 다른 요인은 낮은 린트 수준이다. 유연한 티슈 표면을 생성하면서 소비자에게 수용 가능한 린트 수준을 얻는 것이 어렵다. 본 발명의 실시예들에서는, 육안 검사에 의해 결정되는 바와 같은 낮은 린트 수준이 얻어질 때까지 공정 조건을 조정하였다.

본 발명의 실시예들에서, 크레이프 가공된 티슈 시트의 시트 벌크는 약 10cc/g(cubic centimeters per gram)를 초과할 수 있다. 보다 구체적으로 한겹 티슈 시트의 실시예들에 대하여, 시트 벌크는 약 12 내지 약 15cc/g일 수 있다. 또한, 여러겹 티슈 시트의 실시예들에 대하여, 시트 벌크는 약 10 내지 약 12cc/g일 수 있다.

기하 평균 인장(GMT) 강도는 티슈 시트를 생산하는 데에 사용되는 섬유 지료(fiber furnish), 티슈 웹을 생산하는 방식 및 티슈 웹의 평량에 따라 가변될 것이다. 본 발명에 따라 형성된 크레이프 가공된 티슈 시트의 GMT는 약 650g/3인치(g/3 inches)를 초과할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 한겹 티슈 시트의 실시예들은 약 650g/3인치 초과, 보다 구체적으로 약 650 내지 약 1000 g/3인치의 GMT를 가질 수 있다. 본 발명의 여러겹 시트의 실시예들은 약 700g/3인치 초과, 보다 구체적으로 약 700 내지 약 1000 g/3인치의 GMT를 가질 수 있다.

본 발명의 크레이프 가공된 티슈 웹은 일반적으로 선행 기술의 웹에 비해서 낮은 기하 평균 기울기를 갖지만, 웹은 소비자에게 유용하게 잔존하기에 충분한 양의 인장 강도를 유지한다. 예를 들면, 소정의 예들에서, 본 발명은 약 5.0kg 미만의 기하 평균 기울기 및 약 1,000g/3인치 미만의 GMT를 갖는 한겹 티슈 웹을 제공한다. 본 발명은 약 8.0kg 미만의 기하 평균 기울기 및 약 1000g/3인치 미만의 GMT를 갖는 여러겹 티슈 웹을 제공한다.

또한, 개선된 강성 지수(Stiffness Index)는, 본 발명에 따라 제조된 것들과 같은 티슈 제품이 사용 동안에 중간 정도의 유연성을 가져야만 하기 때문에 소비자에게 특히 중요한 것이다. 티슈 시트의 유연성의 양은 부드러움의 소비자의 지각에 기여한다. 티슈 제품이 높은 강성 지수 값을 갖는 경우, 티슈 시트는 사용자의 손, 얼굴 또는 신체에 쉽게 순응할 수 없는 반면에; 낮은 강성 지수 값은 더욱 유연성 있는 티슈 시트를 나타낸다. 본 발명의 한겹 티슈 시트 실시예들은 바람직하게는 약 8.0 미만, 보다 더 바람직하게는 예를 들어 약 6.0 내지 약 8.0의 강성 지수를 갖는다. 따라서, 본 발명의 여러겹 실시예들은 약 10.0 미만, 보다 바람직하게는 예를 들어 약 7.5 내지 약 10.0의 강성 지수를 갖는다. 이와 같이, 본 발명의 티슈 웹은 유연할 뿐만 아니라, 사용을 견디기에 충분히 강하다.

본 발명에 따라 제조된 롤형 티슈 제품은 다양한 평량에서 상기 크레이프 가공된 티슈 시트 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 한겹 티슈 시트 실시예들은 약 40gsm(grams per square meter) 미만, 예를 들면 약 30 내지 약 40gsm, 보다 구체적으로는 약 35 내지 약 38gsm의 완전 건조 평량을 가질 수 있다. 본 발명의 여러겹 티슈 시트 실시예들은 약 40gsm 미만, 예를 들면 약 35 내지 약 40gsm, 보다 구체적으로는 약 36 내지 약 39gsm의 완전 건조 평량을 가질 수 있다. 본 발명의 한겹 또는 여러겹 크레이프 가공된 티슈 시트의 평량은, 나선형으로 감긴 제품이 선행 기술 제품 이상의 다양한 개선을 나타내는 특성들의 고유한 조합을 갖기 때문에 중요한 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따라 제조된 롤형 티슈 제품은 선행 기술 티슈 웹보다도 적은 재료의 사용으로 여전히 강도를 유지하면서 개선된 부드러움 및 벌크를 가질 수 있다.

소정의 실시예들에서, 본 발명에 따라 제조된 롤형 제품은 약 7.0mm 미만, 바람직하게는 약 5.0 내지 약 7.0mm의 커쇼 롤 경도를 갖는 나선형으로 감긴 한겹 티슈 웹을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 본 발명에 따라 제조된 롤형 제품은 약 10.0mm 미만, 바람직하게는 약 7.5 내지 약 10.0mm의 커쇼 롤 경도를 갖는 나선형으로 감긴 여러겹 티슈 웹을 포함할 수 있다. 상기 롤 경도 범위 이내에서, 본 발명에 따라 제조된 롤은 일부 적용 동안에 일부 소비자가 원하지 않을 수 있는 지나치게 유연하고 “물렁물렁(mushy)”한 것으로 보이지 않는다.

현재, 장력 하에서 나선형으로 감긴 경우이더라도 크레이프 가공된 티슈 웹이 적어도 8cc/g(cubic centimeters per gram)의 롤 벌크를 유지할 수 있도록 본 발명에 따라 제조된 롤형 티슈 제품이 생산될 수 있음을 발견하였다. 예를 들면, 롤에 나선형으로 감긴 본 발명의 한겹 크레이프 가공된 티슈 시트의 실시예들은 약 10cc/g 초과, 보다 구체적으로는 약 10 내지 약 12cc/g의 롤 벌크를 가질 수 있다. 롤에 나선형으로 감긴 본 발명의 여러겹 크레이프 가공된 티슈 시트의 실시예들은 약 8cc/g 초과, 보다 구체적으로는 약 8 내지 12cc/g의 롤 벌크를 가질 수 있다.

일 실시예에서, 한겹 크레이프 가공된 티슈 시트는 롤에 나선형으로 감기며, 여기서 티슈 시트는 약 0.040 미만의 MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 약 12cc/g 초과의 시트 벌크를 갖는다. 티슈 시트는 또한 약 650g/3인치 초과의 GMT, 약 8.0 미만의 강성 지수를 가질 수 있고, 약 3.0μm 미만의 SMD를 가질 수 있다. 티슈 시트의 완전 건조 평량은 약 40gsm 미만일 수 있다. 롤형 티슈 제품은 약 7.0mm 미만의 커쇼 롤 경도를 가질 수 있고, 또한 약 10cc/g 초과의 롤 벌크를 가질 수 있다.

다른 실시예에서, 여러겹 크레이프 가공된 티슈 시트는 롤에 나선형으로 감기며, 여기서 티슈 시트는 약 0.035 미만의 MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD) 및 약 10cc/g 초과의 시트 벌크를 갖는다. 티슈 시트는 또한 약 700g/3인치 초과의 GMT, 약 10.0 미만의 강성 지수를 가질 수 있고, 약 3.5μm 미만의 SMD를 가질 수 있다. 티슈 시트의 완전 건조 평량은 약 40gsm 미만일 수 있다. 롤형 티슈 제품은 약 5.0mm 미만의 커쇼 롤 경도를 가질 수 있고, 또한 약 8cc/g 초과의 롤 벌크를 가질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 2겹 티슈 시트가 롤에 나선형으로 감기며, 여기서 2겹 티슈 시트의 각 겹이 크레이프 가공된다. 2겹 티슈 시트는 약 0.035 미만의 MMD 및 3.5μm 미만의 SMD를 갖고; 여기서 롤형 티슈 제품은 약 5.0mm 미만의 커쇼 롤 경도를 갖고, 또한 약 8cc/g 초과의 롤 벌크를 갖는다. 티슈 시트는 또한 약 10cc/g 초과의 시트 벌크를 가질 수 있고, 또한 약 700g/3인치 초과의 GMT를 가질 수 있으며, 약 10.0 미만의 강성 지수를 가질 수 있다. 티슈 시트의 완전 건조 평량은 약 40gsm 미만일 수 있다.

본 발명에 따른 나선형으로 감긴 티슈 제품들을 준비함에 있어서 유용한 웹들은 특정 응용예에 따라 가변될 수 있다. 일반적으로, 웹들은 임의의 적합한 타입의 섬유로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 베이스 시트는 펄프 섬유, 다른 천연 섬유, 합성 섬유 등으로 이루어질 수 있다. 본 발명과 관련하여 사용하기 위한 적합한 셀룰로오스 섬유들은 모든 부분에서 2차(재생) 제지 섬유들 및 버진(virgin) 제지 섬유들을 포함한다. 이러한 섬유들은, 제한 없이, 경질목 및 연질목 섬유들 뿐만 아니라 비목질계 섬유들을 포함한다. 비셀룰로오스 합성 섬유들이 지료(furnish)의 일부분으로서 또한 포함될 수 있다. 특성의 고유한 균형을 갖는 고품질 제품이 주로 보조 섬유 또는 모든 보조 섬유를 사용하여 제조될 수도 있다는 것이 발견되었다.

본 발명에 따라 이루어진 티슈 웹은 균질한 섬유 지료로 이루어질 수 있거나, 또는 한겹 또는 여러겹 제품 내에 층들을 생성하는 층상(stratified) 섬유 지료로 형성될 수 있다. 층상 베이스 시트들은 다층 헤드박스(multi-layered headbox)와 같은 당 기술분야에서 알려진 장비를 사용하여 형성될 수 있다. 베이스 시트의 강도 및 부드러움은 층상 헤드박스들로부터 생성된 것들과 같은, 층상 티슈들을 통해 원하는 대로 조절될 수 있다.

예를 들면, 상이한 섬유 지료들을 각 층에서 사용하여 원하는 특징들을 갖는 층을 생성할 수 있다. 예를 들면, 연질목 섬유들을 포함하는 층들은 경질목 섬유들을 포함하는 층들보다도 높은 인장 강도를 갖는다. 한편, 경질목 섬유들은 웹의 부드러움을 증가시킬 수 있다.

층상 섬유 지료로부터 웹을 구성할 때, 각 층의 상대적인 중량은 특정 응용예에 따라 가변될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 3개의 층을 포함하는 웹을 구성할 때, 각 층은 웹의 총 중량의 약 15 내지 약 40%, 예를 들면 웹의 중량의 약 25 내지 약 35%일 수 있다.

최종 제품의 습윤 강도를 증가시키기 위해서 원하는 경우 습윤 강도 증강용 수지(wet strength resin)들이 지료에 첨가될 수도 있다. 현재, 가장 널리 사용되는 습윤 강도 증강용 수지는 폴리아미드-폴리아민 에피클로로히드린 수지라고 명명된 중합체의 클래스에 속한다. Hercules, Inc. (Kymene™), Henkel Corp. (Fibrabond™), Borden Chemical (Cascamide™), Georgia-Pacific Corp. 등을 비롯하여 이러한 종류의 수지의 많은 상업적 공급업체가 있다. 이들 중합체는 골격을 따라 분포된 반응성 가교 작용기를 함유하는 폴리아미드 골격을 갖는 것을 특징으로 한다. 다른 유용한 습윤 강화제는 상표명 Parez™ 하에 American Cyanamid에 의해 판매되고 있다.

마찬가지로, 최종 제품의 건조 강도를 증가시키기 위해서 건조 강도 증강용 수지(dry strength resin)들이 원하는 대로 지료에 첨가될 수 있다. 이러한 건조 강도 증강용 수지들은 카르복시메틸 셀룰로오스들(CMC), 임의의 타입의 전분(starch), 전분 유도체들, 검들, 폴리아크릴아미드 수지들, 및 잘 알려진 기타의 것들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 수지들의 상업적 공급업체들은 상기에서 논의된 습윤 강도 증강용 수지들을 공급하는 곳들과 동일하다.

지료에 첨가될 수 있는 또 다른 강도 증강 화학물질은 티슈 웹에 건조 및 일시적 습윤 인장 강도를 부여하기 위해 사용되는 글리옥살화된 양이온성 폴리아크릴아미드로, Kemira (조지아주 애틀랜타)에서 시판중인 Baystrength 3000이다. 특정 실시예들에서, 2 이상의 층을 포함하는 웹을 구성할 때, 양키 건조기에 접촉하는 층만 그 층의 지료에 첨가된 강도 화학물질 또는 수지를 가질 수도 있다. 본원에 기재된 정합된 크레이프 가공 기술을 이용하는 경우 Baystrength 3000 등 강도 첨가제를 양키 접촉 층으로 선택적으로 혼입하는 것이 특히 이익이 된다.

본 발명의 티슈 제품은 일반적으로 당 기술분야에서 알려진 다양한 크레이프 가공된 제지 공정 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는 티슈 웹은 크레이프 가공된 통기건조, 보다 바람직하게는 정합된 크레이프 가공된 통기건조를 통해 형성된다. 여러 겹 티슈 제품들을 형성할 때, 개별 겹들이 동일한 공정 또는 원하는 대로 상이한 공정들로 만들어질 수 있다.

예를 들면, 일 실시예에서, 티슈 웹은 당 업계에 공지된 공정을 사용하여 형성된 크레이프된 통기건조 웹일 수도 있다. 이러한 웹을 형성하기 위해, 롤에 의해 적절하게 지지되고 구동되는, 무한 주행하는 성형 직물은, 상기 헤드박스에서 발행중인 다층 제지 원료를 수신한다. 진공 박스는 상기 성형 직물 아래에 배치되고 섬유 지료로부터 물을 제거해서 웹 형성을 원조하는 데에 적합하다. 상기 성형 직물로부터, 형성된 웹은 제2 직물에 이송된다. 상기 직물은 복수의 가이드 롤에 의한 연속식 경로 주위로 움직이기 위해 지지된다. 직물 간 웹의 전달을 촉진하기 위해 고안된 픽업 롤이 웹을 전달하는 데에 포함될 수도 있다.

바람직하게 상기 형성된 웹은 양키 건조기 같은 회전 가능한 가열식 건조기 드럼의 표면에 전달되어 건조된다. 상기 웹은 이후에 상기 웹을 상기 양키 건조기로 전달하는 데 사용되는 인상 직물(impression fabric)로 전달될 수도 있고, 또는 바람직하게는 통기건조 직물로부터 직접 상기 양키 건조기로 전달될 수도 있다. 일 실시예에서, 통기건조 직물은 양키 건조기의 표면에 웹을 이송함으로써, 통기건조 직물 패턴과 웹의 정합이 유지되고, 그에 따라, 웹의 높은 캘리퍼와 부피를 유지하는 데 사용된다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 크레이프 가공 조성물은 상기 웹이 상기 직물에 주행하는 동안 상기 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수도 있고, 혹은 상기 티슈 웹의 일측 상에 전달하기 위한 상기 양키 건조기의 표면에 적용될 수도 있다. 이와 같이, 상기 크레이프 가공 조성물은 상기 양키 건조기에 상기 티슈 웹을 부착하기 위해 사용된다. 본 실시예에서는, 상기 웹이 상기 양키 건조기 표면의 회전 경로의 일부분을 통해 운반될 때, 상기 웹 속에 함유된 대부분의 수분이 증발되게 하는 열이 웹에 부여된다. 그런 다음 상기 웹은 크레이프 가공 블레이드에 의해 상기 양키 건조기로부터 제거된다. 상기 웹을 크레이프 가공하면, 그것이 형성됨에 따라, 상기 웹 내의 내부 결합을 더욱 감소시키고 연성을 증가시킨다. 한편, 크레이프 가공 중에 상기 웹에 상기 크레이프 가공 조성물을 적용해서, 상기 웹의 강도를 증가시킬 수도 있다.

또 다른 실시예에서 상기 형성된 웹은 가압 롤에 의해 양키 건조기일 수도 있는 회전 가능한 가열식 건조기 드럼의 표면으로 전달된다. 가압 롤은, 일 실시예에서, 흡입 압력 롤을 포함할 수도 있다. 상기 건조기 드럼의 표면에 상기 웹을 부착하기 위해서, 크레이프 접착제가 분무 장치에 의해 상기 건조기 드럼의 표면에 도포될 수도 있다. 분무 장치는 본 발명에서 이전에 기술한 바와 같이 크레이프 가공 조성물을 방출할 수도 있다. 상기 웹은 상기 건조기 드럼의 표면에 부착되고 나서 상기 크레이프 블레이드를 사용하여 상기 드럼으로부터 크레이프된다. 원하는 경우, 상기 건조기 드럼은 후드와 연결될 수도 있다. 상기 후드는 공기를 강제로 상기 웹에 맞서거나 통과시키는데 사용될 수도 있다.

다른 실시예들에서, 일단 상기 건조기 드럼으로부터 크레이프되면, 상기 웹은 제2 건조기 드럼에 부착될 수도 있다. 상기 제2 건조기 드럼은 예를 들어, 후드로 둘러싸인 가열된 드럼을 포함할 수도 있다. 상기 드럼은 약 25 내지 약 200℃, 예컨대 약 100 내지 약 150℃로 가열될 수도 있다.

상기 웹을 상기 제2 건조기 드럼에 부착하기 위해서, 제2 분무 장치가 상기 건조기 드럼의 표면 상에 접착제를 방출할 수도 있다. 예를 들면, 제2 분무 장치는 상술한 바와 같이 크레이프 가공 조성물을 방출할 수도 있다. 상기 크레이프 조성물은 상기 티슈 웹을 상기 건조기 드럼에 부착시키는 것을 원조할 뿐만 아니라, 상기 웹이 상기 크레이프 블레이드에 의해서 건조기 드럼에서 크레이프되는 동안 상기 웹의 표면에 이송된다.

일단 상기 제2 건조기 드럼으로부터 크레이프되면, 상기 웹은 선택적으로, 냉각 릴 드럼 주위로 송급되고 릴에 권취되기 전에 냉각될 수도 있다.

상기 섬유상 웹의 성형 도중에 상기 크레이프 가공 조성물을 적용하는 것과 더불어, 상기 크레이프 가공 조성물은 또한 성형 후 공정에서도 사용될 수도 있다. 예를 들면, 일 측면에서, 상기 크레이프 가공 조성물은 인쇄 크레이프 가공 공정 동안 사용될 수도 있다. 구체적으로, 일단 섬유상 웹에 국소적으로 적용되면, 상기 크레이프 가공 조성물은 인쇄 크레이프 가공 동작에서와 같이 크레이프 가공 표면에 상기 섬유상 웹을 접착시키는 데 매우 적합한 것으로 밝혀졌다.

예를 들면, 일단 섬유상 웹이 성형되고 건조되면, 일 측면에서, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 적어도 일측에 적용될 수도 있고, 그런 다음 상기 웹의 적어도 일측은 크레이프될 수도 있다. 일반적으로, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 오직 일측에만 적용될 수도 있으며, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 양측 모두에 적용될 수도 있고, 상기 웹의 오직 일측만 크레이프되거나, 또는 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 각 측에 적용될 수도 있고 상기 웹의 각 측이 크레이프될 수도 있다.

일단 크레이프 가공되면, 상기 티슈 웹은 건조 스테이션을 통해 당겨질 수도 있다. 상기 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예컨대 적외선 열, 마이크로파 에너지, 열풍 등으로 가동되는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 선택된 크레이프 가공 조성물에 따라서, 상기 웹을 건조시키고 그리고/또는 상기 크레이프 가공 조성물을 경화시키는 일부 적용예들에서 필요할 수도 있다. 그러나, 다른 적용 용도들에서 건조 스테이션은 필요하지 않을 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 티슈 웹을 제조하기 위한 공정을 도시한다. 제지 헤드박스(2)가 제지 섬유들의 수성 현탁액의 지료를 성형 직물(4) 상에 주입하거나 피착함으로써 습윤 티슈 웹(6)을 형성한다. 본 발명의 성형 공정은 제지 산업 분야에서 알려진 임의의 통상적인 성형 공정일 수 있다. 이러한 성형 공정들은, 초지기(Fourdrinier), 흡입 브레스트 롤 성형기(suction breast roll former)와 같은 루프 성형기, 및 트윈 와이어 성형기 및 크레센트 성형기(crescent former)와 같은 갭 성형기를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

습윤 티슈 웹(6)은 성형 직물(4)이 가이드 롤 주위에 대하여 회전함에 따라 성형 직물(4) 상에 형성한다. 성형 직물(4)은 습윤 티슈 웹(6)이 섬유들의 건조 중량에 기초하여 약 10%의 농도로 부분적으로 탈수됨에 따라 공정 하류에 있는 새롭게 형성된 습윤 티슈 웹(6)을 지지하고 운반하는 역할 한다. 성형 직물(4)이 습윤 티슈 웹(6)을 지지하면서, 습윤 티슈 웹(6)의 추가 탈수가 진공 흡입 박스들과 같은 알려진 제지 기술들에 의해 수행될 수도 있다. 습윤 티슈 웹(6)은 적어도 약 20%, 보다 구체적으로 약 20 내지 약 40% 사이, 및 보다 구체적으로 약 20 내지 약 30%의 농도로 추가로 탈수될 수도 있다.

성형 직물(4)은 일반적으로 금속 와이어 또는 고분자 필라멘트와 같은 임의의 적합한 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 몇몇 적합한 직물은, Albany International(뉴욕주 올버니)로부터 입수 가능한 Albany 84M 및 94M, Asten 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959, 또는 937; Asten Forming Fabrics, Inc.(위스콘신주 애플턴)로부터 모두 입수 가능한 Asten Synweve Design 274; 및 Voith Fabrics(위스콘신주 애플턴)로부터 입수 가능한 Voith 2164를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. Spectra Series 같은 압출된 폴리우레탄 발포체로 만들어진 Scapa Corporation의 성형 직물을 비롯해서, 부직포 기재 층을 포함하는 성형 직물도 또한 유용할 수도 있다.

그런 다음, 습윤 티슈 웹(6)은 약 10 내지 약 35% 사이, 및 특히 약 20 내지 약 30% 사이의 고체 농도에서 성형 직물(4)에서 전사 직물(transfer fabric; 8)로 전사된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “전사 직물”은 웹 제조 공정의 성형부와 건조부 사이에 위치되는 직물이다.

전사 직물(8)로의 전사는 정압 및/또는 부압의 도움으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 진공 슈(vacuum shoe; 10)는 성형 직물(4) 및 전사 직물(8)이 진공 슬롯의 선단 에지에서 동시에 모이고 나눠지도록 부압을 인가할 수 있다. 통상적으로, 진공 슈(10)는 수은(mercury)의 약 10 내지 약 25인치 사이의 레벨로 압력을 공급한다. 상기한 바와 같이, 진공 전사 슈(10)(부압)는 웹의 대향 측면으로부터 정압의 사용으로 보충되거나 대체될 수 있어 웹을 다음 직물 상에 불어낸다. 일부 실시예들에서, 다른 진공 슈들이 또한 사용될 수 있어 섬유상 웹(6)을 전사 직물(8)의 표면 상에 인출하는 것을 돕는다.

통상적으로, 전사 직물(8)은 성형 직물(4)보다 느린 속도로 주행해서, 일반적으로 웹의 교차 기계방향(CD) 또는 기계방향(MD)으로의 웹의 신축성(샘플 파단시 신장%로 표현됨)이라고 칭하는, 웹의 MD 및 CD 신축성을 향상시킨다. 예를 들면, 2개의 직물 간의 상대 속도 차는 약 1 내지 약 30%, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 20%, 일부 실시예들에서는 약 10 내지 약 15%일 수 있다. 이는 일반적으로 “급속 전사(rush transfer)”라고 칭한다. “급속 전사” 동안, 웹의 많은 접합이 파괴될 것으로 여겨지고, 이에 따라 시트를 강제로 휘게 하고 전사 직물(8)의 표면 상의 오목부들 내로 접히게 한다. 전사 직물(8)의 표면의 윤곽들로의 이러한 몰딩은 웹의 MD 및 CD 신축성을 증가시킬 수도 있다. 하나의 직물로부터 다른 하나로의 급속 전사는 다음의 특허들, 미국 특허 제5,667,636호, 제5,830,321호, 제4,440,597호, 제4,551,199호, 제4,849,054호 중 어느 하나에 교시된 원리들을 수반할 수 있고, 이들 전부가 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 참조로 포함된다.

그런 다음, 습윤 티슈 웹(6)은 전사 직물(8)로부터 통기건조 직물(12)로 전사된다. 통상적으로, 전사 직물(8)은 통기건조 직물(12)과 거의 동일한 속도로 주행한다. 그러나, 웹이 전사 직물(8)로부터 통기건조 직물(12)로 전사되면서 제2 급속 전사가 수행될 수도 있다고 현재 밝혀졌다. 이 급속 전사는 제2 위치에서 일어나는 것으로 본원에서 지칭되며, 전사 직물(8)보다 느린 속도로 통기건조 직물(12)을 동작시킴으로써 달성된다. 두 개의 개별 위치, 즉, 제1 위치 및 제2 위치에서 급속 전사를 수행함으로써, 증가된 CD 신축성을 갖는 티슈 제품이 제조될 수도 있다.

습윤 티슈 웹(6)을 전사 직물(8)에서 통기건조 직물(12)로 급속 전사하는 것에 더하여, 습윤 티슈 웹(6)은 진공 전사 롤 또는 진공 슈(10) 같은 진공 전사 슈의 도움으로 통기건조 직물(12)의 표면에 합치하도록 거시적으로 재배열될 수도 있다. 원하는 경우, 통기건조 직물(12)은 전사 직물(8)의 속도보다 느린 속도로 진행할 수 있어 얻어진 흡수성 티슈 제품의 MD 신축성을 더욱 향상시킨다. 통기건조 직물(12)의 표면지형에 습윤 티슈 웹(6)의 합치를 보장하도록 진공 보조로 전사가 실행될 수도 있다.

통기건조 직물(12)에 의해 지지되는 동안, 습윤 티슈 웹(6)이 통기 건조기(14)에 의해 약 94% 이상의 최종 농도(consistency)로 건조된다. 웹이 통기건조된 후, 웹이 크레이프 가공된다. 웹(6)을 양키 건조기(Yankee dryer)(20)에 부착하기 위해서, 크레이프 가공 접착제 도포기(18)가 크레이프 가공 접착제를 양키 건조기(20)에 도포한다. 건조된 티슈 웹(16)은 이 건조된 티슈 웹(16)이 양키 건조기(20)로 전사되는 동안에 통기건조 직물(12)의 패턴과 정합하여 유지된다. 그런 다음, 건조된 티슈 웹(16)이 크레이프 가공 블레이드(22)에 의해 양키 건조기(20)로부터 크레이프 가공된다. 그런 다음, 건조된 티슈 웹(16)이 권취 닙(winding nip)을 통과하고 후속하는 변환, 예를 들어 슬릿 절단(slitting cutting), 접지, 및 포장을 위해 릴(26) 위에 있는 티슈(24)의 롤에 감긴다.

웹의 거시적 재배열을 보장하여 원하는 벌크 및 외관을 제공하도록 바람직하게는 진공 보조로 최종 건조하기 위해서 웹이 통기건조 직물로 전사된다. 개별 전사 및 통기건조 직물의 사용은 2개의 직물이 특히 독립적으로 핵심적인 제품 요건을 다루도록 설계될 수 있게 하기 때문에 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 전사 직물은 일반적으로 높은 급속 전사 수준을 높은 MD 신축성으로 효율적으로 변환할 수 있게 하도록 최적화되는 한편 통기건조 직물은 벌크 및 CD 신축성을 전달하도록 설계된다. 따라서, 중간 정도의 거칠기 및 표면지형을 갖는 전사 직물 및 높은 정도의 거칠기 및 표면지형을 갖는 통기건조 직물을 사용하는 것이 유용하다. 이 결과는, 비교적 평활한 시트가 전사부를 떠나고, 그런 다음 높은 표면지형의 통기건조 직물에 의해 (진공 보조로) 거시적으로 재배열되어 높은 벌크, 높은 CD 신축성 웹을 산출하는 것이다.

상업적 가용성 및 실용성 때문에, 통기건조가 잘 알려져 있고, 본 발명의 목적을 위해 웹을 비압축으로 건조시키기 위해 일반적으로 사용되는 하나의 수단이다. 적절한 통기건조 직물은, 제한 없이, 실질적으로 연속하는 기계 방향 융기부를 갖는 직물을 포함하고, 융기부는 미국 특허 제6,998,024호에 개시된 바와 같은, 함께 그룹화된 다수의 랩 가닥(wrap strand)으로 구성된다. 그 외의 적절한 통기건조 직물은, 본 발명과 일치하는 방식으로 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제7,611,607호에 개시되어 있는 것, 특히 Fred (t1207-77), Jetson (t1207-6) 및 Jack (t1207-12)로 표기된 직물을 포함한다. 소정의 실시예들에서, Voith Fabrics(미국 위스콘신주 애플턴)로부터 입수 가능한 t-807-1 전사 직물이 통기건조 직물로서 사용될 수 있다.

거칠고 높은 표면지형의 통기건조 직물은 CD 신축성 및 벌크를 증가시킬 수 있지만, 웹이 양키 건조기로 전사된 때에 낮은 웹 부착력을 초래할 수도 있다. 따라서, 소정의 실시예들에서는, 전통적인 크레이프 가공 조성물을 변형시켜서 감소된 부착력을 수용하는 것이 필요할 수 있다. 특히 유용한 크레이프 가공 조성물은, 예를 들면, 일반적인 이형제, 예를 들어 광물유, 식물성 기름, 비-석유 고분자 및 계면활성제, 예를 들어 상표명 Rezosol™(Ashland, Inc., 미국 켄터키주 커빙턴)으로 판매되는 것을 생략할 수 있다. 크레이프 가공 조성물로부터 이형제를 생략하는 것은 높은 웹 부착력을 초래하는 것을 발견하였고, 이에 따라 웹은 높은 웹 장력으로 양키 건조기로부터 적극적으로 크레이프 가공되고 “박리(peeled)”될 수 있다. 웹 장력은 동일한 티슈 기계 상에서 생산된 크레이프 가공된 통기건조 티슈에 대하여 일반적으로 사용되는 것의 거의 2배일 수 있다. 예를 들면, 소정의 실시예들에서, 웹 장력은 대략 0.05 내지 0.17pli(선형 인치 당 파운드(pound per lineal inch))의 범위일 수 있다. 크레이프 가공 조성물을 변형시키는 것 이외에, 예를 들면, 소정의 실시예들에서는, 반전형 크레이프 가공 블레이드가 사용될 수 있고; 즉 상기 블레이드는 정상의 구성으로서 180도 전환될 수 있다.

감긴 제품에서는, 종종 가장 유연한 면이 소비자와 대면하는 제품을 감는 것이 유리하며, 이에 따라 이 면의 부드러움을 증가시키는 전단 공정이 선호된다. 그러나, 직물 면보다는 웹의 공기 면을 처리하는 것도 가능하고, 이들 실시예에서는 공기 면 부드러움을 직물 면보다도 높은 수준으로 증가시킬 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 크레이프 비율, 즉 양키 건조기의 속도를 릴 드럼의 속도로 나눈 값이 약 1.0 내지 약 1.2의 범위일 수 있도록 웹이 감길 수 있다. 또한, 높은 웹 장력이 양키와 릴 사이에서 유지되어 시트 주름을 방지할 수 있다.

티슈 시트의 목표 또는 원하는 평량도 필요한 처리 조건에 영향을 미칠 수 있다. 특정 실시예들에서, 평량이 증가됨에 따라, 더 높은 수준의 급속 전사 및 더 낮은 크레이프 비율이 본 발명의 티슈 시트 및 롤을 생산하도록 포함되었다. 또 다른 실시예들에서, 평량이 감소됨에 따라, 더 낮은 수준의 급속 전사 및 더 높은 크레이프 비율이 본 발명의 티슈 시트 및 롤을 생산하는 데에 사용되었다.

본 발명의 공정은 여러겹 티슈 제품을 형성하는 데에 매우 적합하다. 여러겹 티슈 제품은 2겹, 3겹, 또는 더 큰 수의 겹을 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 2겹 롤형 티슈 제품이 본 발명에 따라 형성되며, 여기서 양쪽 겹은 예를 들면 크레이프 가공된 통기건조와 같은 동일한 제지 공정을 이용하여 제조된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 겹은 2개의 다른 공정에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 롤에 감기 전에, 제1 겹 및 제2 겹이 함께 부착된다. 웹을 함께 적층하기 위한 임의의 적절한 방식이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정은 섬유 엉킴(fiber entanglement)을 통해 겹을 함께 기계적으로 부착하게 하는 압착 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에서는, 접착제를 사용하여 겹을 함께 부착할 수 있다.

다음의 예들을 통해 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않으면서 본 발명의 특정 실시예들을 도시하고자 한다.

실시예

통기건조 티슈 제조 공정을 이용하여 기재 시트를 생산하고 최종 건조 후에 크레이프 가공하였다(이후 “CTAD”라 지칭함). gsm(grams per square meter)으로 다양한 완전 건조 평량을 갖는 기재 시트를 생산하였다. 그런 다음, 일부의 기재 시트를 2겹 티슈 웹으로 변환하고 롤형 티슈 제품으로 나선형으로 감았고; 나머지 기재 시트를 한겹 티슈 웹으로 처리하고 롤형 티슈 제품으로 나선형으로 감았다.

모든 경우에서, 50% 북반구 침엽수 크래프트 및 50% 유칼립투스의 블렌드를 포함하는 지료로 기재 웹을 생산하였다. 그러나, 제품이 각각 침엽수 및 유칼립투스 섬유의 50/50 블렌드인 3개의 층으로 이루어지도록 3개의 스톡 체스트(stock chest)에 의해 공급된 층상 헤드박스를 사용하여 제품을 생산하였다. Baystrength 3000의 첨가를 통해 그리고/또는 지료를 정제(refining)함으로써 강도를 제어하였다. 정제할 때, 3개의 층 웹 중 중앙층만을 정제하였다. Baystrength 3000은 건조 및 임시 습윤 인장 강도를 제공하는 Kemira(조지아주 애틀랜타)에 의해 공급된 양이온성 글리옥살산화 폴리아크릴아미드 수지(cationic glyoxalated polyacrylamide resin)이다.

또한, TissueForm V 성형 직물 상에 웹을 형성하였다. 샘플 1-3에 대한 티슈 웹을 Voith 2164 전사 직물로 급속 전사하였고, 샘플 4-6에 대한 티슈 웹을 Jetson (t1207-6) 전사 직물로 급속 전사하였다. 모든 샘플에 대한 티슈 웹을 거의 25% 농도로 진공 탈수하였다. 그런 다음, 샘플 1-3에 대한 티슈 웹을 t-807-1 통기건조 직물로 전사하였고; 그런 다음 샘플 4-6에 대한 티슈 웹을 Jack (t1207-12) 통기건조 직물로 전사하였다. t-807-1 또는 Jack (t1207-12) 통기건조 직물로의 전사에서는 급속 전사를 이용하지 않았다. 웹을 t-807-1 또는 Jack (t1207-12) 통기건조 직물로 전사한 후, 웹을 90% 초과의 농도로 건조하였고, 그런 다음 통기건조 직물과 정합하여 유지된 채로 양키 건조기로 전사하였다. 그런 다음, 웹을 양키 건조기로부터 크레이프 가공하였다.

폴리비닐 알코올 및 Kymene™의 접착제 제형을 모든 샘플에 대하여 크레이프 가공하기 위해서 사용하였다. 폴리비닐 알코올 고체 대 Kymene™ 고체의 비율은 한겹 샘플에 대하여 24:1이었고, 여러겹 샘플에 대하여 12:1이었다. 접착제 조성물 및 첨가 비율은 표준 크레이프 가공된 통기건조 티슈에 대하여 통상적이었다. 시트를 양키 건조기 상에서 매우 높은 수준(약 2% 수분 미만)으로 건조시켜서 크레이프 가공 공정에서 벌크를 최대화하였다. 양키 증기 압력을 모든 샘플에 대하여 대략 25 내지 35psi의 평균으로 유지하였다. 양키와 릴 간에 높은 웹 장력을 유지해서 시트 주름을 방지하였다. 웹 장력은 대략 0.05 내지 0.17pli의 범위이었다. 릴 속도에 대한 양키의 선 속도, 즉 크레이프 비율은 약 1.0 내지 약 1.2의 범위이었다. 통상의 크레이프 가공 기하학적 구조로부터 180도 전환된 반전형 크레이프 가공 블레이드를 사용하여 웹을 크레이프 가공하였다.

그런 다음, 포스트-티슈 기계 웹(post-tissue machine webs)을 다양한 욕실용 티슈 롤로 변환시켰다. 샘플 1, 3, 5 및 6을 한겹 욕실용 티슈 롤로 변환하였고; 샘플 2 및 4를 2겹 욕실용 티슈 롤로 변환하였다. 2겹 티슈 웹에 대한 변환 공정에서, 웹을 겹 부착을 위해 압착하였고, 웹 캘리퍼(web caliper)를 감소시킬 수 있는 임의의 웹 압축이 생기지 않도록 주의하였다.

표 1은 본 발명에 따라 제조된 각각의 샘플마다의 공정 조건을 나타내고 있다. 각 샘플에 첨가된 Baystrength 3000 강도 첨가제의 양은 총 지료 기준으로 kg/MT(kilograms per metric ton)로 표현된다. Baystrength가 첨가된 경우, 이하에서 지정된 바와 같이, Baystrength를 제1, 제2 또는 제3 층에 첨가하였다. 예를 들면, 코드 1에 대하여 총 첨가는 3.5kg/MT이었고, 모든 화학 물질을 중앙층에 첨가하여, 그 층 기준으로 3.5kg/MT 첨가를 행하였다. 이 코드에 대하여 Baystrength를 외부층에는 첨가하지 않았고, 이에 따라 3개의 층 기준으로 각각 0, 3.5 및 0kg/MT 첨가를 행하였다.

샘플 번호	평량 (gsm)	중앙층 정제시간(min)	Baystrength 3000 (kg/MT)	Baystrength 층
1	31.60	2	3.5	0/3.5/0
2	19.65	0	외부층에 2.0 및 내부층에 4.0	2/4/2
3	40.10	0	2.0	2/2/2
4	19.05	2	내부층 및 하나의 외부층에 2.0 및 양키 표면과 접촉하는 외부층에 4.0	2/2/4
5	30.30	2	2.0	2/0/2
6	38.60	0	2.0	2/2/2

아래의 표 2는 샘플에 대한 추가 공정을 나타내고 있다.

샘플 번호	전사 직물	TAD 직물	급속 전사 (%)	크레이프 비율	웹 장력 (pli)	양키 증기 압력 (psi)
1	2164	807	18	1.02	0.16	24
2	2164	807	7.5	1.12	0.05	25
3	2164	807	24	1.01	0.16	35
4	Jetson	Jack	7.5	1.12	0.05	25
5	Jetson	Jack	18	1.04	0.17	24
6	Jetson	Jack	24	1.02	0.14	35

아래의 표 3은 상술한 바와 같이 제조된 변환된 티슈 웹의 물리적 특성을 요약하고 있다. 롤형 제품 샘플 2 및 4는, 롤형 제품 샘플 2가 상기에서 지정된 바와 같이 2겹의 기재 시트 샘플 2를 포함하고, 롤형 샘플 4가 2겹의 기재 시트 샘플 4를 포함하도록 2겹의 기재 시트를 포함하고 있음을 유의해야 한다. 나머지 롤형 제품 샘플은 한겹 기재 시트를 포함하고, 이는 롤형 샘플 1, 3, 5 및 6이다.

샘플 번호	겹수	평량 (gsm)	MD 인장 (gf)	MDS (%)	MD 기울기 (kg)	CD 인장 (gf)	CDS (%)	CD 기울기 (kg)	GMT (g/3'')	GMS (%)	GM 기울기 (kg)	강성 지수	캘리퍼 (mm)
롤 1	1	32.2	1282	15.5	6	663	6.5	12	922	10.0	9.0	9.7	0.32
롤 2	2	39.3	1169	12.3	7	489	8.8	8	756	10.4	7.1	9.4	0.39
롤 3	1	40.1	1411	20.5	5	718	7.3	13	1006	12.2	8.1	8.0	0.38
롤 4	2	38.1	1086	13.2	6	467	9.3	5	712	11.1	5.5	7.7	0.45
롤 5	1	30.3	506	20.5	3	940	9.6	5	689	14.1	4.1	6.0	0.45
롤 6	1	38.6	490	20.3	3	917	10.2	5	671	14.4	4.1	6.1	0.51

현재 상용 TAD 욕실용 티슈에 필적할만한 제품 파라미터를 표 4에 나타내고 있다. 상기 표에 표시된 바와 같이, 이들 상용 제품은 광범위한 평량, 강도 및 유연성을 포함하는 광범위한 특성을 나타낸다. 표 4는 4개의 변종이 포함된 상표명 Charmin®으로 Proctor & Gamble 에 의해 판매용으로 제공된 TAD 제품을 나타내고 있다.

상업용 제품	겹수	평량 (gsm)	MD 인장 (gf)	MDS (%)	MD 기울기 (kg)	CD 인장 (gf)	CDS (%)	CD 기울기 (kg)	GMT (g/3'')	GMS (%)	GM 기울기 (kg)	강성 지수	캘리퍼 (mm)
Charmin ® Basic	1	29.9	1266	20.5	8.1	659	7.7	9.2	913	12.5	8.6	9.45	0.35
Charmin ® Ultra Sensitive	2	44.6	963	18.4	7.3	575	8.7	10.4	744	12.6	8.7	11.7	0.50
Charmin ® Ultra Soft	2	45.6	1047	23.9	6.8	538	9.4	6.5	751	15.0	6.6	8.8	0.53
Charmin ® Ultra Strong	2	36.1	1604	15.6	13.0	817	10.4	9.0	1145	12.7	10.8	9.4	0.50

시험 방법 란에서 설명된 바와 같이 KES 표면 시험기(model KES-SE)를 사용하여 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 티슈 웹의 표면 특성도 평가하였다. 벌크 및 커쇼 롤 경도 값과 함께, 표면 분석의 결과가 아래의 표 5에 포함되어 있다.

샘플 번호	겹수	평량 (gsm)	롤 벌크 (cc/g)	시트 벌크 (cc/g)	커쇼 롤 경도 (mm)	표면 두께 단일 와이어 프로브의 편차 SMD (미크론)	MIU 단일 와이어 프로브의 편차, MMD	마찰 계수의 평균 값, MIU
롤 1	1	32.2	8.3	10.0	3.4	2.74	0.039	0.584
롤 2	2	39.3	8.8	10.0	3.3	1.96	0.0246	0.621
롤 3	1	40.1	7.6	9.4	7.6	2.96	0.0367	0.599
롤 4	2	38.1	10.6	11.7	5.0	2.25	0.0256	0.768
롤 5	1	30.3	12.5	14.9	5.8	2.73	0.0335	0.589
롤 6	1	38.6	11.2	13.1	6.2	3.06	0.0348	0.689

필적할만한 현재 상업용 TAD 목욕 티슈의 표면 특성은 또한 시험 방법 란에서 설명된 바와 같이 KES 표면 시험기(모델 KES-SE)를 사용하여 평가하였다. 벌크 및 커쇼 롤 경도 값과 함께, 표면 분석의 결과가 아래의 표 6에 포함되어 있다.

상업용 제품	겹수	평량 (gsm)	롤 벌크 (cc/g)	시트 벌크 (cc/g)	커쇼 롤 경도 (mm)	표면 두께 단일 와이어 프로브의 편차 SMD (미크론)	MIU 단일 와이어 프로브의 편차, MMD	마찰 계수의 평균 값, MIU 단일 와이어 프로브
Charmin ® Basic	1	29.9	11.0	11.6	7.9	3.57	0.0461	0.482
Charmin ® Ultra Strong	2	36.1	14.1	13.9	7.6	4.46	0.0431	0.538
Charmin ® Ultra Soft	2	45.6	10.9	11.6	4.9	3.86	0.0377	0.592
Charmin ® Ultra Sensitive	2	44.6	9.7	11.2	4.8	3.50	0.0403	0.468

표 4 및 표 6으로부터 한겹 상용 샘플과 본 발명의 한겹 샘플을 비교하면, 상용 Charmin® Basic 제품은 11.6cc/g의 시트 벌크, 0.0461의 MMD 값 및 3.57μm의 SMD 값을 갖고, 여기서 본 발명의 한겹 샘플은 약 12.0cc/g 초과의 시트 벌크 값, 약 0.0400 미만의 MMD 값 및 약 3.00μm 미만의 SMD 값을 갖는다. 표 5로부터 2겹 상용 샘플과 본 발명의 2겹 샘플을 비교하면, 상용 Charmin® Ultra Strong 제품은 13.9cc/g의 가장 높은 시트 벌크를 갖고, 달성된 가장 낮은 MMD 값은 Charmin® Ultra Soft 제품의 것으로 0.0377이며, 달성된 가장 낮은 SMD 값은 Charmin® Ultra Sensitive 제품의 것으로 3.50μm이고, 여기서 본 발명의 2겹 샘플은 약 10.0cc/g 초과의 시트 벌크 값, 약 0.0350 미만의 MMD 값 및 약 3.50μm 미만의 SMD 값을 갖는다.

간략하고 간결해 지도록, 본 발명에서 설명하는 값들의 임의의 범위는, 범위 내의 모든 값들을 고려하며, 해당하는 특정 범위 내의 모두 수치 값들인 종점들을 갖는 임의의 부 범위를 인용하는 청구범위를 지지하는 것으로서 해석되어야 한다. 가설적인 예로서 1 내지 5의 범위의 개시는 하기 범위 중 어느 하나로 청구범위들을 지원하기 위해 고려되어야 한다: 1 내지 5; 1 내지 4; 1 내지 3; 1 내지 2; 2 내지 5; 2 내지 4; 2 내지 3; 3 내지 5; 3 내지 4; 및 4 내지 5 범위들 중 임의의 것에 대한 청구범위를 지지하는 것으로 간주된다.

특정 실시예들이 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 변경과 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위들에서 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경과 변형을 포괄하고자 한다.

Claims

롤에 나선형으로 감긴 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품으로, 상기 티슈 웹은 0.040 미만의 MIU의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD), 10cc/g 초과의 롤 벌크 및 12cc/g 초과의 시트 벌크를 가지는, 티슈 제품.
제1항에 있어서, 상기 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 통기건조된, 티슈 제품.
제1항에 있어서, 상기 롤형 티슈 제품은 7.0mm 미만의 커쇼 롤 경도를 가지는, 티슈 제품.
제1항에 있어서, 상기 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 650 내지 1,000g/3”의 기하 평균 인장(GMT)을 가지는, 티슈 제품.
제4항에 있어서, 상기 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 8.0 미만의 강성 지수를 가지는, 티슈 제품.
제1항에 있어서, 상기 한겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 3μm 미만의 표면 두께의 단일 와이어 프로브 평균 편차(SMD)를 가지는, 티슈 제품.
롤에 나선형으로 감긴 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품으로, 상기 티슈 웹은 0.035 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD), 10cc/g 초과의 롤 벌크 및 10cc/g 초과의 시트 벌크를 가지는, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹 중 적어도 한겹은 통기건조된, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 2겹을 포함하는, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 롤형 티슈 제품은 5.0 내지 10.0mm의 커쇼 롤 경도를 가지는, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 700 내지 1,000g/3”의 기하 평균 인장(GMT)을 가지는, 티슈 제품.
제11항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 10.0 미만의 강성 지수를 가지는, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 3.5μm 미만의 표면 두께의 단일 와이어 프로브 평균 편차(SMD)를 가지는, 티슈 제품.
제7항에 있어서, 상기 여러겹 크레이프 가공된 티슈 웹은 0.020 내지 0.035의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD), 10 내지 12cc/g의 롤 벌크 및 10 내지 12cc/g의 시트 벌크를 가지는, 티슈 제품.
롤에 나선형으로 감긴 2겹 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품으로, 상기 티슈 웹은 제1 크레이프 가공된 티슈 겹 및 제2 크레이프 가공된 티슈 겹을 포함하되, 상기 티슈 웹은 0.035 미만의 MUI의 단일 와이어 프로브 평균 편차(MMD), 3.5μm 미만의 표면 두께의 단일 와이어 프로브 평균 편차(SMD)를 가지고, 여기서 상기 롤형 티슈 제품은 8 내지 12cc/g의 롤 벌크 및 3.5 내지 5.0mm의 커쇼 롤 경도를 가지는, 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 웹은 10cc/g 초과의 시트 벌크를 가지는, 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 웹은 700g/3” 초과의 기하 평균 인장(GMT)을 가지는, 티슈 제품.
제17항에 있어서, 상기 티슈 웹은 10.0 미만의 강성 지수를 가지는, 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 웹은 통기건조된, 티슈 제품.
제19항에 있어서, 상기 티슈 웹은 35 내지 40gsm의 평량을 가지는, 티슈 제품.