KR102332708B1

KR102332708B1 - 분산성 습식 와이프 및 제조방법

Info

Publication number: KR102332708B1
Application number: KR1020187001323A
Authority: KR
Inventors: 조셉 케이. 베이커; 데이비드 에이. 몰린; 콜린 애크로이드; 린 피. 브레나스한
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2021-11-30
Also published as: CN108076647B; EP3313250A4; US20180171558A1; CN108076647A; US10538879B2; IL256244A; MX2017015258A; ES2838801T3; AU2015400338B2; AU2015400338A1; KR20180019665A; TW201700814A; WO2017003426A1; EP3313250A1; EP3313250B1; BR112017026668A2

Abstract

분산성 습식 와이프는 20 중량% 이하 양의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 80 중량% 이상 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있다. 재생 셀룰로오스 섬유와 천연 셀룰로오스 섬유는 수력엉킴되어서, 웹이 적어도 200그램/인치의 습식 CD 인장 강도를 갖게 된다. 분산성 부직포 시트를 제조하기 위한 방법은, 천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유를 액체 매질 내에 분산시켜서 액체 현탁액을 형성하는 단계 및 액체 현탁액을 형성 표면 위에 피착해서 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 웹의 천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유는 복수의 수력엉킴 제트를 사용하여 수력엉킴된다.

Description

분산성 습식 와이프 및 제조방법

본 발명은, 일반적으로 습식 와이프에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 변기에 수세(flush)되기에 적합한 분산성 습식 와이프 및 이러한 습식 와이프를 제조하는 방법에 관한 것이다.

분산성 습식 와이프는 일반적으로 사용 후 변기에서 수세되는 것이다. 이에 따라, 이러한 수세식 습식 와이프가, 사용자가 분배기로부터 와이프를 추출하는 것을 견디고 사용자가 닦는 동작을 견디지만, 하수관이나 정화조 시스템 등의 가정 및 지방자치기관 위생처리 시스템에서는 상당히 빠르게 강도를 상실하기에 충분한 사용 중 강도를 갖는 것이 바람직하다. 수세식 습식 와이프는, 현장 및 지방자치기관 오수처리 시스템뿐만 아니라, 가정용 배관 설비 및 배수 라인과의 상용성이 있어야 한다.

공지된 일부 수세식 습식 와이프에 대한 한 가지 도전 과제는, 그러한 습식 와이프가 위생처리 시스템에서 강도를 상실하는데 걸리는 시간이 종래의 건식 화장지에 비해 상대적으로 길고 이에 따라 폐수 이송 및 처리 시스템과 상용성이 줄어드는 위험을 발생시킨다는 점이다. 건식 화장지는, 통상적으로, 수돗물에 노출되는 경우 낮은 사용 후 강도를 상당히 빠르게 나타내는 반면, 일부 수세식 습식 와이프는 분산될 수 있도록 그 사용 후 강도가 충분히 감소되는데 비교적 긴 기간 및/또는 수돗물 내에서의 상당한 교반을 필요로 한다. 이러한 문제점을 처리하려는 시도(와이프를 수돗물에서 더욱 빠르게 강도를 상실하게 하는 시도)는 종종 수세식 습식 와이프의 사용 중 강도를, 사용자가 받아들일 수 있다고 여기는 최소 수준 미만으로 감소시킨다.

공지된 일부 수세식 습식 와이프는, 적어도 부분적으로, 섬유들을 부직포 웹에서 엉키게 함으로써 형성된다. 부직포 웹은, 매트릭스를 형성하도록 인터레이드(interlaid)되지만 식별가능한 반복 방식이 아닌 개별적인 섬유들의 구조이다. 엉킨 섬유들 자체는 비교적 빠르게 분산될 수 있지만, 일부 공지된 와이프들은 사용 중 강도를 개선하도록 추가 구조를 필요로 한다. 예를 들어, 공지된 일부 와이프들은 섬유들이 엉킨 네트(net)를 사용한다. 네트는, 사용 중 강도 증가를 위해 엉킨 섬유들에 추가 응집을 제공한다. 그러나, 이러한 네트는 최적으로 분산되지 않는다.

공지된 일부 습식 와이프들은 부직포 웹의 이성분 섬유들을 엉키게 함으로써 증가된 사용 중 강도를 얻는다. 엉킴 후에, 이성분 섬유들은 함께 열가소성 결합되어서 사용 중 강도를 증가시킨다. 그러나, 열가소성 결합된 섬유들은 습식 와이프가 위생처리 시스템(예컨대, 수돗물)에서 제때에 강도를 상실할 수 있는 능력에 악영향을 미칠 수도 있다. 즉, 이성분 섬유들과 이에 따른 이성분 섬유들을 포함하는 습식 와이프는 변기에서 수세되는 경우 쉽게 강도를 상실하지 않을 수도 있다.

공지된 다른 수세식 습식 와이프들에는, 유발가능한 염분 민감성 결합제가 첨가된다. 결합제는, 염분 용액을 함유하는 제제에 있어서 와이프들의 셀룰로오스 섬유들에 부착되어, 비교적 큰 사용 중 강도를 나타낸다. 사용된 습식 와이프가 변기 및/또는 하수관 시스템의 물에 노출되면, 결합제가 팽윤되어, 와이프들이 분산될 수도 있고 심지어 잠재적으로는 와이프들의 분산을 보조하여, 와이프의 비교적 빠른 강도 상실을 허용한다. 그러나, 이러한 결합제는 비교적 고가이다.

공지된 또 다른 수세식 습식 와이프들은 사용 중 강도를 증가시키도록 비교적 대량의 재생 천연 섬유 및/또는 합성 섬유를 포함한다. 그러나, 이에 대응하여, 이러한 와이프가 제때에 분산되는 능력이 감소된다. 또한, 천연 섬유에 비해 재생 천연 섬유와 합성 섬유의 고 비용으로 인해, 이러한 공지된 습식 와이프의 비용이 대응하여 증가한다.

따라서, 소비자들에 의해 기대되는 사용 중 강도(예컨대, 습식 CD 인장 강도, 습식 MD 인장 강도, 파열 강도)를 제공하고, 충분히 빠르게 강도를 상실하며, 제조하는데 비용 효과적인 분산성 부직포 웹으로 만들어진 습식 와이프(및 이러한 웹을 제조하는 방법)를 제공할 필요성이 있다.

일 측면에서, 분산성 습식 와이프는 일반적으로 20 중량% 이하 양의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 80 중량% 이상 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있다. 재생 셀룰로오스 섬유와 천연 셀룰로오스 섬유는 수력엉킴되어서, 웹이 적어도 200그램/인치, 바람직하게는 적어도 300그램/인치의 습식 CD 인장 강도를 갖게 된다.

다른 측면에서, 분산성 습식 와이프는 일반적으로 0 내지 10 중량%의 합성 섬유, 5 내지 20 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 70 내지 95 중량% 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있다. 재생 셀룰로오스 섬유와 천연 셀룰로오스 섬유는 수력엉킴되어서, 웹이 적어도 200그램/인치, 바람직하게는 적어도 300그램/인치의 습식 CD 인장 강도를 갖게 된다.

또 다른 측면에서, 분산성 부직포 시트를 제조하기 위한 방법은, 일반적으로, 천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유를 액체 매질 내에 약 80 내지 약 95중량%의 천연 셀룰로오스 섬유 및 약 5 내지 약 20중량%의 재생 셀룰로오스 섬유의 비로 분산시켜서 액체 현탁액을 형성하는 단계를 포함한다. 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있다. 액체 현탁액을 형성 표면 위에 피착해서 부직포 웹을 형성한다. 부직포 웹의 천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유는 복수의 수력엉킴 제트를 사용하여 수력엉킴된다. 각각의 제트에 의해 부직포 웹 상에 부여되는 압력은 약 20바 내지 약 80바이다. 복수의 제트에 의해 부여되는 총 에너지는 0.02킬로와트-시간/kg 내지 0.2킬로와트-시간/kg이다. 부직포 웹을 건조시켜서 분산성 부직포 시트를 형성한다.

도 1은 분산성 습식 와이프를 제조하기 위한 장치의 적절한 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1의 장치 내의 하나의 위치에 있는 부직포 웹의 개략도이다.
도 3은 도 1의 장치 내의 다른 하나의 위치에 있는 부직포 웹의 개략도이다.
도 4는 부직포 웹의 적절한 일 실시예의 하면도이다.
도 5는 부직포 웹의 적절한 일 실시예의 상면도이다.
도 6은 부직포 웹의 적절한 일 실시예의 측면도이다.
도 7은 분산성 습식 와이프를 제조하기 위한 공정의 일 실시예의 흐름도이다.

본 발명의 분산성 습식 와이프는, 패키징과 소비자 사용에 견디기에 충분한 강도를 갖는다. 와이프는 또한 충분히 빨리 강도를 상실한다. 또한, 와이프는 비용 효율적인 재료 및 제조 방법으로 제조될 수 있다.

하나 이상의 분산성 습식 와이프를 포함하는 분산성 부직포 시트(80)를 제조하기 위한, 일반적으로 참조번호 10으로 지정된 장치의 적절한 일 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 시트(80)는 상호 연결된 분산성 습식 와이프의 연속 웹 또는 장치(10)에 의해 제조되는 다수의 분리된 습식 와이프의 단일 분산성 습식 와이프를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 장치(10)는 천연 셀룰로오스 섬유(14)와 재생 셀룰로오스 섬유(16)의 혼합물을 포함하는 부직포 섬유 웹(11)을 형성하도록 구성된다. 천연 셀룰로오스 섬유(14)는, 남부 연목재 크래프트, 북부 연목재 크래프트, 연목재 아황산 펄프, 무명, 무명 린터, 대나무 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 목재 또는 비목재로부터 유도되는 셀룰로오스 섬유들이다. 일부 실시예들에서, 천연 섬유(14)는 약 1mm보다 큰 길이-가중 평균 섬유 길이를 갖는다. 게다가, 천연 섬유(14)는 약 2mm보다 큰 길이-가중 평균 섬유 길이를 가질 수도 있다. 적절한 다른 실시예들에서, 천연 섬유(14)는 약 0.5mm와 약 1.5mm 사이의 섬유 길이를 갖는 짧은 섬유이다.

천연 셀룰로오스 섬유(14)의 적어도 일부는 피브릴화되어 있다. 적절한 일 실시예에서, 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 적어도 50 중량%가 피브릴화되어 있다. 바람직한 일 실시예에서, 천연 셀룰로오스 섬유(14) 전부 피브릴화되어 있다. 즉, 바람직한 일 실시예에서, 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 100 중량%가 피브릴화되어 있다. 따라서, 피브릴화된 중량을 기준으로 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 백분율은 어디에서도 50 내지 100일 수 있는 것으로 고려된다.

천연 셀룰로오스 섬유(14)의 피브릴화는 섬유의 외부 표면의 세그먼트(또는 부분)가 주요 섬유 구조로부터 부분적으로 분리되어 피브릴이 되도록 한다. 피브릴은 전형적으로 일 단부에서 주 섬유 구조에 부착되고 주 섬유 구조로부터 자유 단부까지 바깥쪽으로 연장된다. 쉽게 이해될 수 있고 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 피브릴은 시트 (80) 내의 다른 섬유(다른 피브릴을 포함)와 맞물리고 다르게 결합(예를 들면, 엉킴, 수소 결합)하기 위한 추가 섬유 구조를 제공한다.

천연 셀룰로오스 섬유(14)의 피브릴화는 당 업계에 공지된 임의의 적합한 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 천연 셀룰로오스 섬유 (14)는 기계적 교반, 화학 처리 또는 이들의 조합을 사용하여 피브릴화될 수 있다. 적절한 일 실시예에서, 예를 들어, 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 피브릴화는 섬유를 기계적으로 교반시키는 리파이너(refiner)를 사용하여 수행될 수 있다. 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 길이의 보존은 피브릴화 공정 동안 보존되어야 한다는 점에 주목한다. 그러므로, 천연 셀룰로오스 섬유(14)는 피브릴화 공정 중 그 길이를 유지해서 피브릴화 후 섬유의 길이는 피브릴화 전과 실질적으로 동일해야 한다.

재생 섬유(16)는, 당업계에 공지되어 있듯이, 목재 또는 비목재로부터 재생된 또는 개질된 셀룰로오스 물질들을 압출하거나 그 외에는 처리함으로써 얻어지는 인조 필라멘트다. 예를 들면, 하지만 제한적이지 않게, 재생 섬유(16)는 리오셀, 레이온 등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 재생 섬유(16)는 약 3 내지 약 20mm 범위의 섬유 길이를 갖는다. 또한, 재생 섬유(16)는 약 4 내지 15mm 범위의 섬유 길이를 가질 수도 있다. 게다가, 재생 섬유(16)는 약 6 내지 약 12mm 범위의 섬유 길이를 가질 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 재생 섬유(16)는 약 0.7g/10,000m 내지 약 2g/10,000m 범위의 데시텍스를 가질 수도 있다. 또한, 데시텍스는 약 0.9g/10,000m 내지 약 1.1g/10,000m 범위에 있을 수도 있다. 적절한 일 실시예에서, 재생된 섬유(16)는 섬유의 형상을 변경하거나 다르게 영향을 미치도록 기계적으로 처리되지 않는다. 보다 구체적으로, 재생 섬유(16)는 피브릴화되지 않는다.

적절한 다른 일부 실시예들에서는, 합성 섬유를 재생 섬유(16)와 조합하거나 재생 섬유를 대체해서 사용하는 것을 고려할 수 있다. 예를 들면, 하지만 제한적이지 않게, 합성 섬유는, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 합성 섬유는 약 3 내지 약 20mm 범위의 섬유 길이를 갖는다. 게다가, 합성 섬유는 약 6 내지 약 12mm 범위의 섬유 길이를 가질 수도 있다. 적절한 일 실시예에서, 합성 섬유는 섬유의 형상을 변경하거나 다르게 영향을 미치도록 기계적으로 처리되지 않는다. 보다 구체적으로, 합성 섬유는 피브릴화되지 않는다.

도 1에 도시한 바와 같이, 부직포 시트(80)를 제조할 때, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)는 헤드박스(12)에 대한 액체 현탁액(20)에서 분산되어 있다. 현탁액(20)을 형성하는 데 사용되는 액체 매질(18)은, 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 공정과 상용가능한 당업계에 공지되어 있는 임의의 액체 매질, 예를 들어, 물일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 현탁액(20)의 농도 범위는 약 0.02 내지 약 0.08중량% 섬유이다. 또한, 현탁액(20)의 농도 범위는 약 0.03 내지 약 0.05중량% 섬유일 수도 있다. 적절한 일 실시예에서, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)가 첨가된 후의 액체 현탁액(20)의 농도는 약 0.03중량% 섬유이다. 헤드박스(12)에서의 액체 현탁액(20)의 상대적으로 낮은 농도는, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)의 혼합을 향상시키고 이에 따라 부직포 웹(11)의 형성 품질을 향상시키는 것으로 여겨진다.

적절한 일 실시예에서, 액체 현탁액(20)에 존재하는 섬유의 총 중량 중에서, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)의 비는, 약 80 내지 약 95중량% 천연 섬유(14) 및 약 5 내지 약 20중량% 재생 섬유(16)이다. 적절한 다른 실시예에서, 액체 현탁액(20)에 존재하는 섬유의 총 중량 중에서, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)의 비는, 약 90 내지 약 95중량% 천연 섬유(14) 및 약 5 내지 약 10중량% 재생 섬유(16)이다. 적절한 일 실시예에서, 액체 현탁액(20)에 존재하는 섬유의 총 중량 중에서, 천연 섬유(14)는 총 중량의 90%일 수도 있고, 재생 섬유(16)는 총 중량의 10%일 수도 있다.

적절한 다른 실시예에서, 액체 현탁액(20)에 존재하는 섬유의 총 중량 중에서, 합성 섬유, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)의 비는, 약 0 내지 약 10 중량%의 합성 섬유, 약 5 내지 약 20 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 약 70 내지 약 95%의 천연 셀룰로오스 섬유이다. 적절한 일 실시예에서, 액체 현탁액(20)에 존재하는 섬유의 총 중량 중에서, 천연 섬유(14)는 총 중량의 90%일 수도 있고, 재생 섬유(16)는 총 중량의 5%일 수도 있고 합성 섬유는 총 중량의 5%일 수도 있다. 전술한 바와 같이, 시트(80)는 합성 섬유가 없을 수 있다는 점이 고려된다.

헤드박스(12)는, 부직포 섬유 웹(11)을 형성하도록 섬유들을 보유 지지하는 유공(foraminous) 형성 와이어(22) 상에 현탁액(20)을 피착하도록 구성된다. 실시예에서, 헤드박스(12)는 Skoog 등에게 허여되고 Kimberly-Clark Worldwide, Inc.에 양도되고, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,588,663호에서 기술한 바와 같은 저농도 모드로 작동하도록 구성된다. 적절한 다른 실시예에서, 헤드박스(12)는, 적어도 18인 형성 번호(Formation Number)를 갖는 부직포 티슈 웹(11)을 형성할 수 있는 임의의 헤드박스 설계이다. 형성 와이어(22)는, 화살표 24로 나타낸 주행 방향으로 웹(11)을 운반한다. 부직포 티슈 웹(11)의 길이방향 축은 주행 방향(24)에 맞추어 정렬되고 이하에서 "기계 방향"이라 칭하고, 기계 방향에 수직인 가로방향 축은 이하에서 화살표(25)(도 2)로 나타낸 "교차 기계 방향"으로 칭한다. 일부 실시예들에서, 장치(10)는, 예컨대 진공 박스(26)의 작동에 의해, 웹이 형성 와이어(22)를 따라 주행함에 따라 남아 있는 액체 분사 매질(18) 중 일부분을 젖은 부직포 티슈 웹(11)으로부터 도출하도록 구성된다.

장치(10)는, 또한, 부직포 티슈 웹(11)을 형성 와이어(22)로부터 전송 와이어(28)로 전송하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전송 와이어(28)는 부직포 웹을 제1 복수의 제트(30) 하에 기계 방향(24)으로 운반한다. 제1 복수의 제트(30)는, 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 제1 오리피스들(34)의 적어도 하나의 행을 갖는 제1 매니폴드(32)에 의해 생성될 수도 있다(도 2). 제1 매니폴드(32)는, 제1 압력에서 물 등의 액체를 제1 오리피스들(34)에 공급해서 각각의 제1 오리피스(34)에서 컬럼형 제트(30)를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제1 압력의 범위는 약 20 내지 약 125바이다. 적절한 일 실시예에서, 제1 압력은 약 40 내지 60바이다.

적절한 일 실시예에서, 각각의 제1 오리피스(34)는, 약 90 내지 약 150μm 범위의 직경을 갖는 원형 형상이다. 적절한 일 실시예에서, 예를 들어, 각각의 제1 오리피스(34)는 약 120μm의 직경을 갖는다. 또한, 각각의 제1 오리피스(34)는 인접하는 제1 오리피스(34)로부터 교차 기계 방향(25)을 따라 제1 거리(36)만큼 이격된다. 일부 실시예들에서, 제1 거리(36)는, 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 제1 복수의 제트(30)의 각각의 제트에 의해 변위되는 부직포 티슈 웹(11)의 섬유들의 제1 영역(38)이 제1 복수의 제트(30)의 인접하는 제트에 의해 변위되는 섬유들의 제2 영역(40)과 실질적으로 겹치지 않도록 되어 있다. 대신에, 제1 영역(38)과 제2 영역(40)의 각각의 섬유들은, 부직포 웹(11)의 평면에 수직인 화살표 46으로 도 2에 나타낸 축을 따른 방향(즉, z 방향)으로 실질적으로 변위되지만, 측방향으로 인접하는 섬유들과는 크게 수력엉킴되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 제1 거리(36)의 범위는 약 1200 내지 약 2400μm이다. 적절한 일 실시예에서, 제1 거리(36)는 약 1800μm이다. 다른 적절한 실시예들에서, 제1 복수의 제트(30)는, 임의의 형상을 갖는 제1 오리피스들(34)에 의해, 또는 유사한 방식으로 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 컬럼형 제트들(30)의 행을 생성하도록 구성된 임의의 제트 노즐 및 가압 장치에 의해 생성될 수도 있다.

제1 복수의 제트(30) 중 추가 제트들은, 선택 사항으로, 기계 방향으로 제1 매니폴드(32)로부터 이격된, 도 1의 예시적인 실시예에서 도시한, 제2 매니폴드(44) 등의 추가 매니폴드에 의해 생성될 수도 있다. 유공성 지지 직물(42)은, 부직포 티슈 웹(11)이 전송 와이어(28)로부터 지지 직물(42)으로 전송될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서, 지지 직물(42)은 부직포 티슈 웹(11)을 제2 매니폴드(44) 하에서 기계 방향(24)으로 운반한다. 다른 실시예들에서는 형성 와이어(22), 전송 와이어(28), 및 지지 직물(42) 등의 전송 와이어들 또는 전송 직물들의 개수와 배치가 가변될 수 있음을 이해하도록 한다. 예를 들면, 하지만 제한적이지 않게, 제1 매니폴드(32)는, 부직포 티슈 웹이 전송 와이어(28)보다는 지지 직물(42) 상에서 운반되고 있는 동안 부직포 티슈 웹(11)을 처리하도록 위치할 수 있고, 또는 역으로, 부직포 티슈 웹이 지지 직물(42)보다는 전송 와이어(28) 상에서 운반되고 있는 동안 제2 매니폴드(44)가 부직포 티슈 웹(11)을 처리하도록 위치할 수 있다. 다른 일례로, 형성 와이어(22), 전송 와이어(28), 및 지지 직물(42) 중 하나는 단일 와이어 또는 직물 중 다른 하나와 조합될 수도 있고, 또는, 임의의 하나를 단일 와이어 또는 전송 직물보다는 일련의 협력 와이어들과 전송 직물들로서 구현할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제2 매니폴드(44)는, 제1 매니폴드(32)처럼, 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 제1 오리피스들(34)의 적어도 하나의 행을 포함한다. 제2 매니폴드(44)는, 제2 압력에서 물 등의 액체를 제1 오리피스들(34)에 공급해서 각각의 제1 오리피스(34)에서 컬럼형 제트(30)를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제2 압력의 범위는 약 20 내지 약 125바이다. 적절한 일 실시예에서, 제2 압력은 약 40 내지 약 60바이다. 또한, 일부 실시예들에서, 각각의 제1 오리피스(34)는 원형이며, 각각의 제1 오리피스(34)는, 제1 매니폴드(32)에 대한 도 2에서 도시한 바와 같이, 인접하는 제1 오리피스(34)로부터 교차 기계 방향(25)을 따라 제1 거리(36)만큼 이격된다. 다른 실시예들에서, 제2 매니폴드(44)는, 제1 복수의 제트(30)의 각각의 제트에 의해 변위되는 부직포 티슈 웹(11)의 섬유들의 제1 영역이 제1 복수의 제트(30)의 인접하는 제트에 의해 변위되는 섬유들의 제2 영역과 실질적으로 겹치지 않도록 다른 임의의 방식으로 구성될 수도 있다.

다시 도 1을 참조해 보면, 지지 직물(42)은 제2 복수의 제트(50) 하에서 기계 방향(24)으로 부직포 웹(11)을 운반한다. 제2 복수의 제트(50)는, 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 제2 오리피스들(54)의 적어도 하나의 행을 갖는 제3 매니폴드(52)에 의해 생성될 수도 있다. 제3 매니폴드(52)는, 제3 압력에서 물 등의 액체를 제2 오리피스 들(54)에 공급해서 각각의 제3 오리피스(54)에서 컬럼형 제트(50)를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제3 압력의 범위는 약 20 내지 약 125바이다. 적절한 일 실시예에서, 제3 압력의 범위는 약 40 내지 약 60바일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 각각의 제2 오리피스(54)는, 직경 범위가 약 90 내지 약 150μm인 원형이다. 또한, 각각의 제2 오리피스(54)는 약 120μm의 직경을 가질 수도 있다. 또한, 각각의 제2 오리피스(54)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 인접하는 제2 오리피스(54)로부터 교차 기계 방향(25)을 따라 제2 거리(56)만큼 이격되고, 제2 거리(56)는, 부직포 티슈 웹(11)의 섬유들이 실질적으로 수력엉킴되게 하는 것이다. 일부 실시예들에서, 제2 거리(56)의 범위는 약 400 내지 약 1000μm이다. 또한, 제2 거리(56)의 범위는 약 500 내지 약 700μm일 수도 있다. 일 실시예에서, 제2 거리(56)는 약 600μm이다. 다른 적절한 실시예들에서, 제2 복수의 제트(50)는, 임의의 형상을 갖는 제2 오리피스(54)에 의해, 또는, 유사한 방식으로 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 컬럼형 제트들(50)의 행을 생성하도록 구성된 임의의 제트 노즐과 가압 장치에 의해 생성될 수도 있다.

제2 복수의 제트들(50) 중 다른 제트들은, 선택 사항으로서, 도 1의 예시적인 실시예에 도시한 제4 매니폴드(60)와 제5 매니폴드(62) 등의 추가 매니폴드들에 의해 생성될 수도 있다. 제4 매니폴드(60)와 제5 매니폴드(62)의 각각은 교차 기계 방향(25)을 따라 이격된 제2 오리피스들(54)의 적어도 하나의 행을 갖는다. 일 실시예에서, 제3 압력(즉, 제3 매니폴드(52)에서의 압력)에서 물 등의 액체를 제2 오리피스들(54)에 공급해서 제4 매니폴드(60)와 제5 매니폴드(62)의 각각은, 각각의 제3 오리피스(54)에서 컬럼형 제트들(50)을 생성하도록 구성된다. 다른 적절한 실시예들에서, 제4 매니폴드(60)와 제5 매니폴드(62)의 각각은 제3 압력이 아닌 압력에서 액체를 공급할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 각각의 제2 오리피스(54)는 직경 범위가 약 90 내지 약 150μm인 직경의 원형이며, 각각의 제2 오리피스(54)는, 제3 매니폴드(52)에서와 같이, 인접하는 제2 오리피스(54)로부터 교차 기계 방향(25)을 따라 제2 거리(56)만큼 이격된다. 다른 실시예들에서, 제4 매니폴드(60)와 제5 매니폴드(62)의 각각은, 부직포 티슈 웹(11)의 섬유들이 실질적으로 수력엉킴되게 하는 제트들(50)을 생성하도록 다른 임의의 방식으로 구성될 수도 있다.

도 1에 도시한 실시예에서는 두 개의 선-엉킴(pre-entangling) 매니폴드(32, 44) 및 세 개의 수력엉킴 매니폴드(52, 60, 62)를 갖지만, 추가적인 선-엉킴 매니폴드 및/또는 수력엉킴 매니폴드의 임의의 개수를 사용할 수 있음을 인식해야 한다. 구체적으로, 형성 와이어(22), 전송 와이어(28), 및 지지 직물(42)의 각각은, 각각의 속도에서 부직포 티슈 웹(11)을 기계 주행 방향으로 운반하고, 그러한 각각의 속도가 증가함에 따라, 원하는 수력엉킴 에너지를 부직포 티슈 웹(11)에 부여하도록 추가 매니폴드들이 필요할 수 있다. 일부 적절한 실시예에서, 선-엉킴 매니폴드(32, 44) 중 하나 또는 모두가 생략될 수 있다는 점이 고려된다. 다른 적절한 실시예에서는 3개 미만의 수력엉킴 매니폴드(52, 60, 62)가 제공될 수 있다는 점이 또한 고려된다.

적절하게는, 시트(80)의 섬유(14, 16) 사이 결합을 보충하거나 그렇지 않으면 증가시키는데 결합제(즉, 화학적 바인딩제)를 사용하지 않는다. 오히려, 시트(80)의 섬유(14, 16) 사이의 주요 결합은 수력엉킴을 통해 생성된다. 피브릴화되지 않은 천연 셀룰로오스 섬유(14)를 사용하는 것과 비교해 천연 셀룰로오스 섬유(14)의 50 (중량)% 이상을 피브릴화함으로써 형성된 피브릴은 증가된 수력엉킴을 통하여 섬유 사이에 더 큰 결합과 따라서 증가된 강도를 가능하게 하는 것으로 여겨진다. 전술한 바와 같이, 재생 셀룰로오스 섬유(16) (및 사용되는 경우 임의의 합성 섬유)는 피브릴화되지 않는다.

적절한 일 실시예에서, 결과적으로 생성된 시트(80)는 약 200 그램-힘(gf) 초과, 보다 바람직하게는 약 250gf 초과 습식 교차 방향 인장 강도를 갖는다. 적절하게, 시트(80)는 약 200gf 내지 600gf, 보다 바람직하게는 약 250gf 내지 약 400gf의 습식 교차 방향 인장 강도를 갖는다.

일 실시예에서, 시트(80)는 습식 교차 방향 인장 강도보다 큰 습식 기계 방향 인장 강도를 갖는다. 적절한 일 실시예에서, 예를 들어, 습식 기계 방향 인장 강도는 습식 교차 방향 인장 강도보다 적어도 25% 더 크다. 보다 바람직하게, 습식 기계 방향 인장 강도는 습식 교차 방향 인장 강도보다 적어도 50%, 더욱더 바람직하게는 적어도 75% 더 크다. 적절한 일 실시예에서, 습식 기계 방향 인장 강도는 습식 교차 방향 인장 강도보다 적어도 100% 더 크다. 적절하게는, 시트(80)는 250gf 초과, 더욱 바람직하게는 약 300gf 초과, 더욱더 바람직하게는 350gf 초과인 습식 기계 방향 인장 강도를 갖는다. 적절한 일 실시예에서, 시트(80)는 약 250gf 내지 약 1000gf, 보다 바람직하게는, 약 300gf 내지 약 800의 습식 기계 방향 인장 강도를 갖는다.

도 1 에 도시된 장치(10)는, 또한, 수력엉킴 공정 후에 예를 들어, 물 등의 남아 있는 유체의 원하는 부분을 부직포 티슈 웹(11)으로부터 제거해서 분산성 부직포 시트(80)를 제조하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 수력엉킴된 부직포 웹(11)은 지지 직물(42)로부터, 통기 건조기(through-air dryer; 70)를 통해 부직포 웹(11)을 운반하는 관통 건조 직물(through-drying fabric; 72)로 전송된다. 일부 실시예들에서, 관통 건조 직물(72)은 투과성이 높은 성긴 직물이다. 통기 건조기(70)는 고온의 공기를 부직포 티슈 웹(11)을 통과시켜서 원하는 양의 유체를 제거하도록 구성된다. 따라서, 통기 건조기(70)는 부직포 티슈 웹(11)을 건조시키는 비교적 비압축성 방법을 제공해서 분산성 부직포 시트(80)를 제조하도록 한다. 적절한 다른 실시예들에서는, 남아 있는 유체의 원하는 양을 부직포 티슈 웹(11)으로부터 제거해서 분산성 부직포 시트(80)를 형성하도록, 통기 건조기(70)를 대체하는 것으로서 또는 이러한 통기 건조기와 함께 다른 방법들을 사용할 수도 있다. 또한, 일부 적절한 실시예들에서, 분산성 부직포 시트(80)는 릴(도시하지 않음)에 권선되어서 추가 처리 전에 보관 및/또는 전송이 용이하게 될 수도 있다. 이에 따라, 분산성 부직포 시트(80)는, 필요시 가공될 수도 있으며, 예를 들어, 물, 연화제, 계면활성제, 방향제, 방부제, 유기 또는 무기 산, 킬레이트제, pH 완충제 등의 임의의 조합을 포함하는 습식 조성물이 스며들 수 있고, 분산성 습식 와이프로서 절단되고 접히고 패키징될 수도 있다.

분산성 부직포 시트(80)를 제조하기 위한 방법(100)의 적절한 일 실시예는 도 7에서 제시된다. 방법(100)은, 천연 섬유(14)와 재생 섬유(16)를 액체 매질(18) 내에 약 80 내지 약 95 중량% 천연 섬유(14)와 약 5 내지 약 20 중량% 재생 섬유(16)의 비로 분산시켜서 액체 현탁액(20)을 형성하는 단계(102)를 포함하고, 여기서 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%가 피브릴화되어 있다. 이 방법은, 또한, 유공 형성 와이어(22) 위로 액체 현탁액(20)을 피착해서 부직포 티슈 웹(11)을 형성하는 단계(104)를 포함한다. 방법(100)은, 제1 복수의 제트(30)로 부직포 티슈 웹(11)을 분사하는 단계(106)를 더 포함하고, 각각의 제트(30)는 인접하는 제트로부터 제1 거리(36)만큼 이격된다. 또한, 방법(100)은, 제2 복수의 제트(50)로 부직포 티슈 웹(11)을 분사하는 단계(108)를 포함하고, 각각의 제트(50)는 인접하는 제트로부터 제2 거리(56)만큼 이격되고, 제2 거리(56)는 제1 거리(36)보다 작다. 또한, 방법(100)은 부직포 티슈 웹(11)을 건조시켜서 분산성 부직포 시트(80)를 형성하는 단계(110)를 포함한다.

전술한 방법을 이용하여 제조된 부직포 시트(80)의 적절한 일 실시예가 도 4, 도 5, 및 도 6에 도시되어있다. 부직포 시트(80)의 일부분의 하단측(82), 즉, 제조 동안 형성 와이어(22), 전송 와이어(28), 및 지지 직물(42)과 접촉하는 측의 확대도가 도 4에 도시되어 있다. 부직포 시트(80)의 일부분의 상단측(84), 즉, 하단측(82)의 반대측은 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 가장 잘 도시되어 있듯이, 부직포 시트(80)는 기계 방향(24)을 따라 비교적 더많이 엉킨 리본형 구조들(86)을 포함하되, 각각의 리본형 구조(86)는 제2 복수의 제트(50)의 제2 오리피스들(54) 사이의 제2 거리(56)와 대략 동일한 거리로 교차 기계 방향(25)으로 이격된다. 또한, 리본형 구조들(86) 사이의 일부 위치에서는, 도 4와 도 5에서 볼 수 있듯이, 구멍들(88)을 볼 수 있다. 구멍들(88)은, 수력엉킴 공정 동안 하단면(82)에 인접하는 전송 와이어(28)에 대한 제트들(30, 50)의 큰 충격으로 인해 하단면(82)에서 종종 더욱 확연하다. 도 6의 부직포 시트(80)의 일부분의 측면도에서 볼 수 있듯이, 부직포 시트(80)의 일부 영역들(90)은 부직포 시트(80)의 두께를 통해 섬유 엉킴을 덜 표시하고, 부직포 시트(80)의 평면에 수직인 방향(46)으로 더욱 변위된다. 보다 확연한 영역들(90)은 상단 또는 하단에서 볼 때 구멍들(88)로서 보일 수도 있다.

실시예

복수의 분리된, 개별 분산성 부직포 시트들(80)(즉, 개별 습식 와이프)을 이하 설명되는 바와 같이 제조하였다. 모든 시트들에 대하여, 북부 연목재 크래프트를 천연 섬유(14)로서 선택하였고, 섬도가 약 1.7 데니어인 TENCEL® 브랜드 리오셀을 재생 섬유(16)로서 선택하였다. 각각의 샘플 시트에 사용된 재생 섬유(16)의 공칭 길이는 하기 표 1에 기재되어 있다. 구체적으로, 6mm와 12mm의 공칭 길이를 가지는 재생 섬유(16)를 이용하여 샘플을 생성하였다.

각각의 샘플 시트를 형성하는데 사용된 재생 섬유 및 천연 섬유의 총 중량%도 표 1에 기재되어 있다. 표 1에서 알 수 있듯이, 재생 섬유(16)는 각각의 샘플 시트의 5 중량% 또는 10 중량%를 구성하였고, 천연 셀룰로오스 섬유는 샘플 시트의 나머지 90 중량% 또는 95 중량%를 구성하였다. 천연 셀룰로오스 섬유로, 샘플들을 만들었고 여기서 천연 셀룰로오스 섬유를 전부 피브릴화하지 않았고 (즉, 0 중량%), 천연 셀룰로오스 섬유의 50%를 피브릴화하였고 (즉, 50 중량%); 천연 셀룰로오스 섬유 전부를 피브릴화하였다 (즉, 100 중량%).

샘플 시트의 공칭 평량은 범위가 약 62 g/m² 내지 약 69 g/m²이었다. 각각의 샘플 시트의 공칭 평량은 표 1에 기재되어 있다.

모든 예들에 있어서, 제1 및 제2 매니폴드에 의해 제1 복수의 제트(30)를 제공하고, 제3, 제4, 및 제5 매니폴드에 의해 제2 복수의 제트(50)를 제공하였다. 지지 직물의 주행 속도는 30미터/분이었다. 제1 매니폴드는 교차 기계 방향으로 1800μm 이격된 120μm 오리피스들을 가졌고, 제2, 제3, 제 4 및 제 5 매니폴드는 각각 교차 기계 방향으로 600μm 이격된 90μm 오리피스들을 가졌다. 제1, 제 2, 제3, 제4, 및 제5 매니폴드 각각은 소정의 샘플에 대하여 동일한 압력에서 작동하였으며, 그 압력은 표 1에 기재되어 있다. 구체적으로, 압력은 각각의 매니폴드에 대해 20, 40, 60, 80 또는 100으로 설정되었다.

샘플 번호	재생 섬유 길이 (mm)	재생 섬유 중량%	천연 셀룰로오스 섬유 중량%	피브릴화된 천연 셀룰로오스 섬유의 중량%	HET 압력 (바)	평량 (gsm)	습식 CD 인장 (gf)	습식 MD 인장 (gf)	파열 습식 ZD 피크 하중 [gf]	최초 파괴 시간 (분)	1”조각에 대한 시간 (분)
1	12	10%	90%	100%	20	67.7701	258.32	346.9	611.76	7	24
2 3	12 12	10% 10%	90% 90%	0% 100%	40 40	64.8423 66.8552	262.86 359.3	452.08 426.9	699.06 856.26	11 16	51 74
4 5	12 12	10% 10%	90% 90%	0% 100%	60 60	61.69 66.7906	323 476.04	560 577.34	해당 없음 1112.64	52 24	> 180 180
6	6	10%	90%	100%	20	66.9844	177.4	288.88	317	5	29
7 8	6 6	5% 5%	95% 95%	0% 100%	40 40	64.9392 67.2858	126.4 214.98	280.84 317.76	273 328	5 6	21 31
9 10 11	6 6 6	10% 10% 10%	90% 90% 90%	0% 50% 100%	40 40 40	63.26 63.9705 68.825	135.22 170.5 213.32	373.1 333.7 446.82	366 416 512	2 3 8	24 36 75
12 13	6 6	5% 5%	95% 95%	0% 100%	60 60	63.6475 67.1028	155.68 225.56	290.6 344.64	287 413	6 22	44 112
14 15 16	6 6 6	10% 10% 10%	90% 90% 90%	0% 50% 100%	60 60 60	63.5076 63.6152 66.909	163.5 223.92 237.86	359.12 412.38 492.68	508 531 655	16 14 23	63 82 > 180
17 18	6 6	5% 5%	95% 95%	0% 100%	80 80	65.9295 67.3934	157.92 216.92	391.32 412.76	360 500	13 42	97 > 180
19 20	6 6	5% 5%	95% 95%	0% 100%	100 100	66.3924 68.642	148.6 205.88	431.74 493.82	400 602	27 54	> 180 > 180

기계 방향의 습식 인장 강도; 교차 기계 방향의 습식 인장 강도; 및 습식 파열 강도를 측정함으로써, 각각의 샘플로부터 발생하는 분산성 부직포 시트(80)의 강도를 평가하였다. 부직포 시트를 수돗물에 4분 동안 담근 후 건식 Viva® 브랜드 종이 타월 상에서 시트를 20초 동안 배수한 후에 1인치 조(jaw) 폭(샘플 폭), 3인치의 시험 스팬(게이지 길이)， 및 25.4cm/분인 조 분리 속도를 갖는 정속 세장(Constant Rate of Elongation; CRE) 인장 테스터를 사용하여 인장 강도를 측정하였다. 이러한 배수 절차에 따라, 건조 중량 200% +/- 50%의 수분 함량이 발생하였다. 이는, 각각의 시험 전에 샘플을 계량함으로써 검증되었다. JDC Precision Sample Cutter(펜실베니아주 필라델피아 Thwing-Albert Instrument Company, Model No. JDC3-10, Serial No. 37333)를 사용하여, 1인치 폭의 스트립들을 각각의 샘플 시트의 중심으로부터 지정된 기계 방향("MD") 또는 교차 기계 방향("CD") 배향으로 절단하였다. "MD 인장 강도"는, 샘플이 기계 방향으로 파열되도록 당겨질 때 샘플 폭의 그램-힘/인치 단위의 피크 하중이다. "CD 인장 강도"는, 샘플이 교차 기계 방향으로 파열되도록 당겨질 때 샘플 폭의 그램-힘/인치 단위의 피크 하중이다.

샘플을 파열시키거나 찢는데 필요한 힘을 측정하는 인장 시험기를 사용함으로써 습식 파열 강도를 결정하였다. 테스트되는 샘플은 수평으로 고정되어 매달려 있었다. 샘플이 찢어질 때까지 시험기의 풋이 샘플로 하강하였다. 시험기는 샘플을 찢는데 필요한 피크 하중을 기록하였다. 인장 시험기에는 2가지 미리 정해진 거리(15 내지 60mm) 사이의 피크 하중 및 에너지를 계산할 수 있는 컴퓨터 처리된 데이터 취득 시스템이 장착되어 있었다. 시험기의 풋은 알루미늄이고 4.5 인치의 길이, 0.50 인치의 직경 및 0.25 인치의 말단에서 곡률 반경을 갖는다.

각각의 샘플의 습식 인장 강도와 습식 파열 강도를 측정하는데 사용한 도구는 MTS Systems Sinergie 200 model이었고, 데이터 취득 소프트웨어는 미네소타주 에덴 프레리에 소재하는 MTS Systems Corp.에 의해 시판되는 윈도우즈 4.0 버전 용 MTS Test Works®이었다. 하중 셀은 MTS 50 뉴튼 최대 하중 셀이었다. 습식 인장 강도에 대해, 조들 사이의 게이지 길이는 4±0.04인치이었고, 최대 60 P.S.I를 갖는 공압 작용에 의해 상부 및 하부 조들을 작동시켰다. 파단 감도는 70%로 설정하였다. 데이터 취득률은 100Hz(즉, 초당 100개의 샘플)로 설정하였다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치했다. 이어서, 시험을 개시하고, 힘이 피크의 70%만큼 강하될 때 종료하였다. 피크 하중을 그램-힘으로 표현하였으며, 표본의 "MD 인장 강도" 또는 “인장 강도”로서 기록하였다. 습식 파열 강도에 대해, 샘플이 찢어질 때까지 풋은 16인치/분의 비율로 샘플로 내려왔다. 피크 하중(그램 힘)은 샘플에 대한 습식 파열 강도이다.

각각의 샘플의 분산성은 INDA/EDANA 방법 FG502에 대해 기술된 슬러쉬(slosh) 박스 테스트 장비를 사용하여 측정되었다. 슬러쉬 박스 테스트는 벤치 스케일 장치를 사용하여 수세식 소비재가 폐수 수집 시스템을 통과할 때 수세식 소비재의 파괴 또는 분산 가능성을 평가한다. 이 시험에서, 깨끗한 플라스틱 탱크에 제품 및 수돗물로 채웠다. 이어서, 용기는 특정 회전 속도로 캠 시스템에 의해 전후로 흔들려서 수집 시스템 내의 오수의 움직임을 시뮬레이션하였다. 제품이 1인치 X 1인치(25mm x 25mm) 조각들로 되는 초기 파괴점과 분산 시간을 실험실 노트북에 기록하였다. 이러한 1인치 X 1인치(25mm x 25mm) 크기는, 제품 인식의 잠재성을 감소시키기 때문에 사용되는 파라미터이다.

21℃ 수돗물 사(4) 리터를 플라스틱 용기/탱크에 넣었다. 타이머를 3시간으로 설정하였고 사이클 속도를 15rpm으로 설정하였다. 최초 파괴 시간 및 1”조각으로 완전 분산을 실험실 노트북에 기록하였다. 최초 파괴 및 1”조각 끝점에서 샘플의 사진을 또한 촬영하였다.

어느 쪽이 먼저 되든지 제품이 1인치 x 1인치(25mm x 25mm) 정사각형보다 큰 크기의 조각이 없는 분산점에 도달하거나 3 시간(180분)에 도달했을 때 시험을 종료하였다.

습식 CD 인장 강도, 습식 MD 인장 강도, 습식 파열 강도, 슬러쉬 박스 분산성 테스트의 결과가 표 1에 기록된다. 여기에 제공된 대로, 수력엉킴 압력, 재생 섬유의 중량 퍼센트, 재생 섬유의 길이, 천연 셀룰로오스 섬유의 중량 퍼센트 및 피브릴화된 천연 셀룰로오스 섬유의 중량 퍼센트 모두 샘플의 강도와 분산성에 기여한다. 비교적 낮은 압력과 따라서 비교적 낮은 수력엉킴 에너지로 생성된 본 발명의 범위 내의 분산성 부직포 시트들이 예상 밖의 양호한 강도 및 분산성의 조합을 나타내는 것을 발견하였다. 보다 구체적으로, 샘플들 1, 3, 8, 11, 13 및 15는 본 발명의 범위 내에 있다.

예를 들어, 10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플들 1 및 3은 대략 12mm의 길이를 가지고 90%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도 및 분산성의 조합을 보여주었다. 샘플 1은 20 바의 압력을 사용해 형성되었고 반면에 샘플 3은 40 바의 압력을 사용해 형성되었다. 강도에 대해, 샘플들 1 및 3은 각각 대략 260gf 및 360gf의 습식 CD 인장 강도, 및 각각 대략 350gf 및 430gf의 습식 MD 인장 강도를 나타내었다. 샘플들 1 및 3의 파열 강도는 각각 대략 610gf 및 860gf이었다. 따라서, 샘플들 1 및 3 양자의 강도는 사용 중에 시트 상에 가해진 힘을 견딜 수 있도록 분명히 허용 가능한 범위 내에 있다. 분산성에 대해, 샘플들 1 및 3은 슬러쉬 박스에서 각각 24분 및 74분 미만에 1인치 미만의 조각으로 분산되었다. 그러므로, 이 샘플들 모두 허용 가능한 분산성을 나타내었다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 5는 대략 12mm의 길이를 가지고 60 바에서 90%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도와 받아들일 수 없는 분산성을 보여주었다. 분산성에 대해, 샘플 5는 슬러쉬 박스에서 약 180분 내에 1인치 미만의 조각으로 분산되었다. 본원을 위해, 슬러쉬 박스 결과가 1인치 미만의 조각으로 분산되는 샘플에 대해 180분 미만, 보다 바람직하게, 90분 미만, 더욱더 바람직하게 60분 미만이라면 허용 가능하다. 쉽게 이해할 수 있듯이, 샘플이 1 인치 미만의 조각으로 더 빠르게 분산될수록 더 좋다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 6은 대략 6mm의 길이를 가지고 20 바에서 90%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 분산성과 받아들일 수 없는 강도를 보여주었다. 예를 들어, 강도에 대해, 샘플 6은 약 180gf의 습식 CD 인장 강도를 보였고, 이것은 사용 중 시트에 가해진 힘을 견디기에 너무 낮은 것으로 여겨진다.

5 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플들 8 및 13은 대략 6mm의 길이를 가지고 95%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도 및 분산성의 조합을 보여주었다. 샘플 8은 40 바의 압력을 사용해 형성되었고 반면에 샘플 13은 60 바의 압력을 사용해 형성되었다. 강도에 대해, 샘플들 8 및 13은 각각 대략 215gf 및 225gf의 습식 CD 인장 강도, 및 각각 대략 320gf 및 345gf의 습식 MD 인장 강도를 나타내었다. 샘플들 8 및 13의 파열 강도는 각각 대략 330gf 및 410gf이었다. 따라서, 샘플들 8 및 13 양자의 강도는 사용 중에 시트 상에 가해진 힘을 견딜 수 있도록 분명히 허용 가능한 범위 내에 있다. 분산성에 대해, 샘플들 8 및 13은 슬러쉬 박스에서 각각 31분 및 112분 미만에 1인치 미만의 조각으로 분산되었다. 그러므로, 이 샘플들 모두 허용 가능한 분산성을 나타내었다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 10은 대략 6mm의 길이를 가지고 절반(즉 50%)의 천연 셀룰로오스 섬유가 40 바에서 피브릴화된 90%의 천연 셀룰로오스 섬유는 양호한 분산성과 받아들일 수 없는 강도를 보여주었다. 예를 들어, 강도에 대해, 샘플 10은 약 170gf의 습식 CD 인장 강도를 보였고, 이것은 사용 중 시트에 가해진 힘을 견디기에 너무 낮은 것으로 여겨진다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 11은 대략 6mm의 길이를 가지고 90%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도 및 분산성의 조합을 보여주었다. 샘플 11은 40 바의 압력을 사용해 형성되었다. 강도에 대해, 샘플 11은 대략 210gf의 습식 CD 인장 강도, 및 대략 450gf의 습식 MD 인장 강도를 나타내었다. 샘플 11의 파열 강도는 대략 510gf이었다. 따라서, 샘플 11의 강도는 분명히 허용 가능한 범위 내에 있어서 사용 중 시트에 가해진 힘을 견딘다. 분산성에 대해, 샘플 11은 슬러쉬 박스에서 75분 미만에 1 인치 미만의 조각으로 분산된다. 그러므로, 샘플 11은 허용 가능한 분산성을 나타내었다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 15는 대략 6mm의 길이를 가지고 절반(즉 50%)의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화된 90%의 천연 셀룰로오스 섬유는 양호한 강도 및 분산성의 조합을 보여주었다. 샘플 15는 60 바의 압력을 사용해 형성되었다. 강도에 대해, 샘플 15는 대략 225gf의 습식 CD 인장 강도, 및 대략 410gf의 습식 MD 인장 강도를 나타내었다. 샘플 15의 파열 강도는 대략 530gf이었다. 따라서, 샘플 15의 강도는 분명히 허용 가능한 범위 내에 있어서 사용 중 시트에 가해진 힘을 견딘다. 분산성에 대해, 샘플 15는 슬러쉬 박스에서 82분 미만에 1 인치 미만의 조각으로 분산된다. 그러므로, 샘플 15는 허용 가능한 분산성을 나타내었다.

10 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플 16은 대략 6mm의 길이를 가지고 60 바에서 90%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도와 받아들일 수 없는 분산성을 보여주었다. 분산성에 대해, 샘플 16이 슬러쉬 박스에서 1 인치 미만의 조각으로 분산되는데 180분보다 많이 걸렸다.

5 중량%의 재생 섬유로 형성된 샘플들 18 및 20은 대략 6mm의 길이를 가지고 각각 80 바와 100 바에서 95%의 천연 피브릴화된 셀룰로오스 섬유(100%의 천연 셀룰로오스 섬유가 피브릴화됨)는 양호한 강도와 받아들일 수 없는 분산성을 보여주었다. 분산성에 대해, 샘플들 18 및 20이 슬러쉬 박스에서 1 인치 미만의 조각으로 분산되는데 180분보다 많이 걸렸다.

이에 따라, 본 발명의 수세식 습식 와이프는, 사용자가 분배기로부터 와이프를 추출하는 것을 견디고 사용자가 닦는 동작을 견디지만, 비교적 빠르게 강도를 상실하여 하수관이나 정화조 시스템 등의 가정 및 지방자치기관 위생처리 시스템과 상용성을 향상시키기에 충분한 사용 중 강도를 갖는다. 개시된 와이프의 강도는 네트 또는 결합된 열가소성 물질을 사용하지 않고 달성되기 때문에, 와이프의 분산성은 비교적 높게 유지된다. 또한, 90 내지 95%의 천연 셀룰로오스 섬유와 단지 5 내지 약 10%의 보다 고가의 재생 섬유를 사용함으로써, 와이프의 제조와 연관된 비용이 크게 감소된다. 어떠한 결합제(예를 들어, 유발 가능한 염분 민감성 결합제)도 사용하지 않음으로써 제조 공정 중에 추가적인 비용 절감이 실현된다.

간략함과 간결함을 위하여, 발명에서 설명하는 값들의 임의의 범위는 범위 내의 모든 값들을 고려하며, 문제의 특정 범위 내의 모두 수치 값들인 종말점을 갖는 임의의 부범위를 인용하는 청구범위를 지지하는 것으로서 해석되어야 한다. 가상적인 예로서, 1 내지 5 범위의 개시 내용은: 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 범위 중 임의의 것에 대한 청구범위를 지지하는 것으로 간주된다.

본 발명의 특정 실시예들을 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

20 중량% 이하 양의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 80 중량% 이상 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함하는 분산성 습식 와이프로, 상기 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있고, 상기 재생 셀룰로오스 섬유와 상기 천연 셀룰로오스 섬유는 수력엉킴되어서, 상기 와이프가 적어도 200그램/인치(78.7그램/cm)의 습식 CD 인장 강도를 갖고,
상기 천연 셀룰로오스 섬유는 연목재 펄프이고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 0.7g/10,000m 내지 2g/10,000m의 데시텍스를 갖고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 4mm 내지 15mm 범위의 길이를 갖는,
분산성 습식 와이프.
제1항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 10 중량% 이하 양으로 있고, 상기 천연 셀룰로오스 섬유는 90 중량% 이상 양으로 있는, 분산성 습식 와이프.
제1항에 있어서, 상기 천연 셀룰로오스 섬유의 100%는 피브릴화되어 있는, 분산성 습식 와이프.
제1항에 있어서, 5 내지 10 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 90 내지 95%의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 분산성 습식 와이프.
제1항에 있어서, 상기 와이프는 적어도 300그램/인치(118.1그램/cm)의 습식 CD 인장 강도를 갖는, 분산성 습식 와이프.
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제1항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 6mm 내지 12mm 범위의 길이를 갖는, 분산성 습식 와이프.
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제1항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 0.9g/10,000m 내지 1.1g/10,000m의 데시텍스를 갖는, 분산성 습식 와이프.
0 내지 10 중량%의 합성 섬유, 5 내지 20 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 70 내지 95 중량% 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함하는 분산성 습식 와이프로, 상기 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있고, 상기 재생 셀룰로오스 섬유와 상기 천연 셀룰로오스 섬유는 수력엉킴되어서, 상기 와이프가 적어도 200그램/인치(78.7그램/cm)의 습식 CD 인장 강도를 갖고,
상기 천연 셀룰로오스 섬유는 연목재 펄프이고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 0.7g/10,000m 내지 2g/10,000m의 데시텍스를 갖고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 4mm 내지 15mm 범위의 길이를 갖는,
분산성 습식 와이프.
제11항에 있어서, 상기 천연 셀룰로오스 섬유의 100%는 피브릴화되어 있는, 분산성 습식 와이프.
제11항에 있어서, 상기 와이프의 습식 MD 인장 강도는 상기 와이프의 CD 인장 강도 보다 큰, 분산성 습식 와이프.
제13항에 있어서, 상기 와이프는 적어도 300그램/인치(118.1그램/cm)의 습식 CD 인장 강도를 갖는, 분산성 습식 와이프.
제11항에 있어서, 상기 와이프는 합성 섬유를 포함하지 않고, 5 중량% 내지 20 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유, 및 80 내지 95 중량% 양의 천연 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 분산성 습식 와이프.
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제11항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 6mm 내지 12mm 범위의 길이를 갖는, 분산성 습식 와이프.
삭제
제11항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 섬유는 0.9g/10,000m 내지 1.1g/10,000m의 데시텍스를 갖는, 분산성 습식 와이프.
분산성 부직포 시트를 제조하기 위한 방법으로, 상기 방법은,
천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유를 액체 매질 내에 80 내지 95 중량%의 천연 셀룰로오스 섬유 및 5 내지 20 중량%의 재생 셀룰로오스 섬유의 비로 분산시켜서 액체 현탁액을 형성하되, 상기 천연 셀룰로오스 섬유의 적어도 50%는 피브릴화되어 있고,
상기 천연 셀룰로오스 섬유는 연목재 펄프이고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 0.7g/10,000m 내지 2g/10,000m의 데시텍스를 갖고,
상기 재생 셀룰로오스 섬유는 4mm 내지 15mm 범위의 길이를 갖는,
단계;
상기 액체 현탁액을 형성 표면 위에 피착해서 부직포 웹을 형성하는 단계;
상기 부직포 웹의 천연 셀룰로오스 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유를 복수의 수력엉킴 제트를 사용하여 수력엉킴시키되, 각각의 제트에 의해 상기 부직포 웹 상에 부여되는 압력은 20바 내지 80바인, 단계; 및
상기 부직포 웹을 건조시켜서 상기 분산성 부직포 시트를 형성하여서, 상기 부직포 시트가 적어도 200그램/인치(78.7그램/cm)의 습식 CD 인장 강도를 갖는 단계를 포함하는, 방법.
제21항에 있어서, 상기 복수의 제트에 의해 부여되는 총 에너지는 0.02킬로와트-시간/kg 내지 0.2킬로와트-시간/kg인, 방법.
제21항에 있어서, 상기 부직포 웹을 건조시키는 단계는 통기 건조기를 통해 관통 건조 직물 상에서 상기 부직포 웹을 운반하는 것을 포함하는, 방법.
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