KR102600429B1 - 탄성 고 벌크 타월 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 통기 건조와 같은, 비 압축 탈수 및/또는 건조 방법에 의해 제조된 티슈 웹 및 제품을 제공하고, 여기에서 웹 및 제품은 가교 결합된 섬유를 포함한다. 비 압축 탈수된 티슈 웹 및 제품은 개선된 시트 벌크 및 z 방향 특성을 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 발명은 약 15 cc/g 초과의 시트 벌크 및 약 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)와 같은, 양호한 시트 벌크 및 탄성을 갖는 통기 건조된 티슈 제품을 제공한다. 놀랍게도, 전술한 제품은 약 600 g/3" 초과의 GMT와 같이, 사용을 견디기에 충분한 강도를 가지지만, 일반적으로 약 12 미만의 강성도 지수를 가지면서, 지나치게 뻣뻣하지는 않다.
Description
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사용을 견디기에 충분한 인장 강도를 가지면서도, 부드럽고 두툼한 티슈 제품에 대한 수요가 오늘날 계속 증가하고 있다. 전통적으로 티슈 제조자는 통기 건조와 같은 제조 중 티슈 웹을 단지 최소한으로 압축하는 티슈 제조 공정을 채택함으로써 강도 및 부드러움을 손상시키지 않으면서 시트 벌크를 증가시키는 과제를 해결하였다. 이러한 기법은 시트 벌크를 개선시켰지만, 그 기법은 한계를 가졌다. 예를 들어, 만족스러운 부드러움을 얻기 위해서 통기 건조된 티슈 웹은 종종 캘린더링될 필요가 있고, 이는 통기 건조에 의해 수득된 벌크의 대부분을 무효화시킬 수 있다.
티슈 제품 벌크는 또한 인접한 셀룰로오스 분자 사이 공유 결합의 형성을 용이하게 하는 화학 물질로 제지 지료의 일부를 처리함으로써 증가될 수 있다. 흔히 가교 결합으로 지칭되는 이 과정은 종종 약산성 조건 하에서 셀룰로오스와 반응할 수 있는 수용성 다관능 분자의 반응을 수반한다. 가교제는 일반적으로 우레아 및 시클릭 우레아와 같은 상이한 N-함유 화합물의 메틸올 또는 알콕시메틸 유도체이다. 폴리카르복실산과 구연산이 또한 다양한 정도의 성공을 거두며 사용되었다. 증가된 벌크를 가지면서, 가교 결합된 셀룰로오스 섬유로부터 형성된 시트는 감소된 섬유 대 섬유 결합 때문에 일반적으로 낮은 인장 강도 및 인열 강도를 갖는다.
가교 결합된 섬유의 부정적인 효과를 줄이기 위해, 종래 기술은 대체 가교제 및 가교 결합된 섬유 및 비가교 결합된 섬유를 함께 혼합하는 것에 의존하였다. 예를 들어, 미국 특허 제3,434,918호에서, 시트화된 섬유는 가교제 및 촉매로 처리되고 습식 에이징되어 가교제를 불용성으로 만든다. 그런 후에, 섬유 시트를 분산시키고 비가교 결합된 섬유와 혼합하여 크레이핑된 티슈 웹을 형성하는데 사용된 섬유 슬러리를 형성하고, 이것은 그 후 건조기 아래를 통과하여 가교제를 경화시킨다. 미국 특허 제3,455,778호에서 표백된 남부 연질목 크래프트 펄프는 디메틸올 우레아와 반응하여 가교 결합된 섬유를 형성하며, 이것은 비처리된 경질목 및 연질목 펄프와 혼합된다. 혼합된 펄프를 사용하여 개선된 흡수 특성을 갖는 크레이핑된 티슈 웹을 형성하였다. 미국 특허 제4,204,054호에서 목재 펄프 섬유에 포름알데히드, 포름산 및 염산의 용액을 분무한 다음 즉시 고온 기류에서 1 내지 20초 동안 분산시켜 가교 결합된 섬유를 형성하였다. 그런 후에, 가교 결합된 섬유는 비가교 결합된 섬유와 혼합되어 개선된 가요성 및 물 흡수성을 갖는 시트를 형성하였다. 끝으로, 미국 특허 제6,837,972호에서 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 상승된 헤미셀룰로오스 함량을 갖는 연질목 크래프트 펄프와 혼합하여 티슈 웹을 형성한다. 티슈 웹은, 증가된 벌크를 가지면서, 크게 감소된 인장 강도를 가진다.
그러므로, 당 기술분야에서 필요한 것은 부드러움에 있어서 어떠한 감소 없이 두툼하면서 강한 가교 결합된 섬유를 포함한 티슈 제품이다.
놀랍게도, 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 비압축적으로 탈수된 티슈 웹을 형성함으로써 인장 강도의 저하가 거의 또는 전혀 없이 그리고 웹을 뻣뻣하게 하지 않으면서 셀룰로오스 티슈 웹의 시트 벌크가 증가될 수 있다는 점을 이제 발견하였다. 본 발명의 티슈 웹은 개선된 시트 벌크를 가질 뿐만 아니라, 웹은 또한 z 방향으로 개선된 탄성을 갖는다. 개선된 탄성은 캘린더링될 때 티슈 웹이 압축에 저항할 수 있게 하여, 완성된 티슈 제품에서 고도의 벌크를 유지한다.
그러므로, 일 실시예에서 본 발명은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 15 cc/g 이상의 시트 벌크 및 약 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
다른 바람직한 실시예들에서 본 발명은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 g/3" 초과 GMT, 및 약 10 미만, 예로 약 3.0 내지 10, 보다 바람직하게 약 4.0 내지 약 8.0의 강성도 지수 및 약 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
또 다른 실시예들에서 본 발명은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 g/3" 초과 GMT, 약 12 cc/g 초과 시트 벌크 및 약 8.0 g/g 초과 수직 흡수 용량을 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
여전히 다른 실시예들에서 본 발명은 웹의 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 50%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 30%의 가교 결합된 섬유를 포함하는 단일 겹의 통기 건조된 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 내지 약 2,500 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과, 예로 약 12 내지 약 20 cc/g의 시트 벌크 및 약 8.0 초과, 보다 바람직하게 약 10.0 g/g 초과 수직 흡수 용량을 갖는다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 주지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 제1 통기 건조된 다층 티슈 웹과 제2 통기 건조된 다층 티슈 웹을 포함하는 2겹 티슈 제품을 제공한다. 통기 건조된 다층 웹은 적어도 제1 및 제2 층을 포함하고, 가교 결합된 섬유는 층들 중 단 하나에만 선택적으로 혼입되고 다른 층은 실질적으로 가교 결합된 섬유가 없다. 전술한 2겹 티슈 제품은, 제품의 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 75%, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 50%의 가교 결합된 섬유를 포함하고, 상기 제품은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과, 예로 약 12 내지 약 20 cc/g의 시트 벌크 및 약 10 미만의 강성도 지수를 갖는다.
본 발명의 다른 특징들과 측면들은 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 베이스시트(도 1a) 및 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 베이스시트(도 1b)의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 현미경 사진(스케일 바 = 200㎛)이다.
도 2는 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 제품(도 2a) 및 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 제품(도 2b)의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 현미경 사진(스케일 바 = 200㎛)이다. 예시된 티슈 제품은 스틸-온-고무 장비(steel-on-rubber setup)를 사용해 도 1a 및 도 1b에 도시된 티슈 베이스시트를 캘린더링함으로써 제조하였다. 변환 공정에 사용된 고무 롤은 40 P & J의 경도를 가졌고 60 PLI의 하중이 가해졌다.
도 3은 가교 결합된 섬유 없이 제조된 유사한 웹(○), 스콧(Scott)* 종이 타월(◇) 및 비바 밴티지(Viva Vantage)* 종이 타월(×)과 비교하여 다양한 수분 함량에서 본 발명의 티슈 웹(+)의 투과도 개선을 도시한 그래프이다.
도 2는 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 제품(도 2a) 및 가교 결합된 섬유로 제조된 티슈 제품(도 2b)의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 현미경 사진(스케일 바 = 200㎛)이다. 예시된 티슈 제품은 스틸-온-고무 장비(steel-on-rubber setup)를 사용해 도 1a 및 도 1b에 도시된 티슈 베이스시트를 캘린더링함으로써 제조하였다. 변환 공정에 사용된 고무 롤은 40 P & J의 경도를 가졌고 60 PLI의 하중이 가해졌다.
도 3은 가교 결합된 섬유 없이 제조된 유사한 웹(○), 스콧(Scott)* 종이 타월(◇) 및 비바 밴티지(Viva Vantage)* 종이 타월(×)과 비교하여 다양한 수분 함량에서 본 발명의 티슈 웹(+)의 투과도 개선을 도시한 그래프이다.
정의
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "가교 결합된 섬유(cross-linked fiber)"는 가교제와 반응한 임의의 셀룰로오스 섬유성 재료를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 티슈 웹들로 이루어진 제품들을 지칭하며, 욕실용 티슈, 세안 티슈, 종이 타월, 산업용 수건, 음식서비스용 수건, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사한 제품들을 포함한다. 티슈 제품들은 한 겹, 2겹, 3겹 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 웹" 및 "티슈 시트"는 티슈 제품을 형성하기에 적합한 섬유성 시트 물질을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은, 한 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리물 등의 층을 가리킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층상 티슈 웹", "다층 티슈 웹", "다층 웹", 및 "다층 종이 시트"는, 일반적으로, 바람직하게는 서로 다른 섬유 유형들로 이루어진 수성 제지 지료(furnish)의 두 개 이상의 층으로부터 준비된 종이의 시트를 가리킨다. 층들은, 바람직하게는, 하나 이상의 무한한 유공성 스크린(endless foraminous screen) 상에서의 희석 섬유 슬러리의 별도의 스트림의 피착으로부터 형성된다. 개별적인 층들이 초기에 별도의 유공성 스크린들 상에 형성되면, 층들은 후속하여 (습식 상태에서) 결합되어 층상 복합 웹을 형성하게 된다.
본 명세서에서 사용될 때, "겹(ply)"이라는 용어는 이산적인 제품 요소를 가리킨다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다. 이 용어는, 여러 겹 미용 티슈, 욕실용 티슈, 종이 타월, 물티슈, 또는 냅킨 등에서의 복수의 웹형 구성요소(web-like component)를 가리킬 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평량"은 일반적으로 티슈의 단위 면적 당 완전 건조 중량(bone dry weight)을 지칭하며, 일반적으로 gsm(제곱미터 당 그램)으로 표현된다. 평량은 TAPPI 시험 방법 T-220을 사용하여 측정된다.
본원에서 사용되는 용어 "기하학적 평균 인장"(GMT)은 웹의 기계 방향(machine direction; MD) 인장 및 교차 기계 방향(cross-machine direction; CD) 인장의 제품의 제곱근을 의미하는데, 시험 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 결정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캘리퍼(caliper)"는 EMVECO 200-A Microgage 자동화 마이크로미터(미국 오리건주 뉴버그의 EMVECO, Inc.)를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T402에 따라 측정된 단일 시트의 대표 두께이다(2겹 이상을 포함하는 티슈 제품들의 캘리퍼가 모든 겹을 포함하는 티슈 제품의 단일 시트의 두께임). 상기 마이크로미터는 2.22인치(56.4mm)의 모루(anvil) 직경 및 제곱인치 당(6.45 cm2 당) 132그램(2.0kPa)의 모루 압력을 갖는다.
본 명세서에서 사용될 때, "시트 벌크"라는 용어는, 무수 평량(gsm)에 의해 나누어진 캘리퍼(μm)의 몫이다. 얻어진 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터로 표현된다(cc/g).
본 명세서에서 사용될 때, "기울기"라는 용어는, 인장 대 신축을 플롯팅함으로써 발생하는 선의 기울기를 가리키며, 본 명세서의 테스트 시험 섹션에서 설명하는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 도중의 MTS TestWorks™의 산출물이다. 기울기는, 샘플 폭(인치)의 단위당 그램(g)의 단위로 보고되며, 시편 폭에 의해 나누어진 70 내지 157grams의 시편 발생력(0.687 내지 1.540N)에 속하는 부하 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소 자승 선의 구배로서 측정된다. 기울기는, 일반적으로, 본원에서 3인치 샘플 폭당 그램 단위 즉 g/3"를 갖는 것으로서 보고된다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "기하학적 평균 기울기"(GM 기울기)는, 일반적으로, 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 가리킨다. GM 기울기는 일반적으로 kg/3" 또는 g/3" 단위로 표현된다.
본 명세서에서 사용될 때, "강성도 지수"라는 용어는, (g/3" 단위를 갖는) 기하학적 평균 인장 강도로 나누어진 (g/3"의 단위를 갖는) 기하학적 평균 기울기의 몫을 가리킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 없는"은, 가교 결합된 섬유의 첨가로 형성되지 않은 티슈의 층을 지칭한다. 그렇지만, 가교 결합된 섬유가 실질적으로 없는 층은, 인접한 층들에 가교 결합된 섬유들을 포함함으로써 발생하며 티슈 웹의 부드러움이나 기타 물성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 가교 결합된 섬유의 최소량을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "통기 건조(through-air dried)"는 일반적으로 가열된 공기와 같은 건조 매체가 천공된 실린더, 초기(embryonic) 티슈 웹 및 웹을 지지하는 직물을 통해 송풍되는 티슈 웹 제조 방법을 지칭한다. 일반적으로, 초기 티슈 웹은 직물에 의해 지지되고 천공된 실린더와 접촉하지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "비압축 탈수(noncompressive dewatering)" 및 "비압축 건조(noncompressive drying)"는 압축성 닙을 포함하지 않는 티슈 웹으로부터 물을 제거하기 위한 또는 건조나 탈수 공정 중 웹의 일부분의 상당한 치밀화 또는 압축을 유발하는 다른 단계들을 위한 탈수 또는 건조 방법을 각각 지칭한다. 특히 바람직한 실시예들에서 젖은 웹은 비압축 탈수 공정에서 습식 성형되어 웹의 삼차원성과 흡수 특성을 개선한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "압축 에너지(Compression Energy)"는 일반적으로 0.29 psi에서 초기 캘리퍼로부터 2.0 psi의 압축 하중에서 더 낮은 캘리퍼로 시트를 압축하는데 필요한 에너지를 지칭한다. 압축 에너지(E)는 하기 테스트 방법 섹션에서 설명한 대로 초기 높이에서 압축된 캘리퍼까지 압축 곡선을 적분하여 계산된다. 여기에서, "압축 에너지"는 두 번째 압축 사이클로부터 계산된다. 압축 에너지는 평방 미터당 뉴턴 미터(N/m)의 단위를 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "지수 압축 계수(Exponential Compression Modulus)"는 일반적으로 시트의 건조 압축 탄성을 지칭한다. 하기 테스트 방법 섹션에서 설명한 대로 샘플에 대한 압축 곡선으로부터 캘리퍼(C)와 압력 데이터의 최소 자승법에 의해 지수 압축 계수(K)를 구한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "소성 변형(Plastic Strain)"은 일반적으로 하기 테스트 방법 섹션에 설명된 압축 방법에 따라 재료를 2.25 psi의 최대 하중으로 압축하여 유발된 티슈의 영구 변형을 지칭한다. 방정식 소성 변형= ln(C초기/C최종)에 의해 하나의 압축 사이클 후 0.5psi에서 캘리퍼 (C최종)와 0.5psi에서 초기 캘리퍼(C초기)가 비교된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "공극 부피(Void Volume)"은 일반적으로 티슈 웹의 다공성 부피를 지칭하며, 이는 티슈 시트를 비극성 액체로 포화시키고 상기 시트에 의해 흡수된 액체의 양을 측정함으로써 결정될 수 있다. 흡수된 액체의 부피는 시트 구조 내의 공극 부피와 동등하다. 그러나, 편의상, 공극 부피는 시트 내 섬유의 그램 당 흡수된 액체의 그램으로 표현되며, 이하 "티슈의 그램 당 그램"으로 지칭된다. 상기 절차는 미국 특허 제 5,494,554호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이는 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 참조로 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "공극 부피(Void Volume)"은 일반적으로 티슈 웹의 다공성 부피를 지칭하며, 이는 티슈 시트를 비극성 액체로 포화시키고 상기 시트에 의해 흡수된 액체의 양을 측정함으로써 결정될 수 있다. 흡수된 액체의 부피는 시트 구조 내의 공극 부피와 동등하다. 그러나, 편의상, 공극 부피는 시트 내 섬유의 그램 당 흡수된 액체의 그램으로 표현되며, 이하 "티슈의 그램 당 그램"으로 지칭된다. 상기 절차는 미국 특허 제 5,494,554호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이는 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 참조로 포함된다.
발명의 상세한 설명
본 발명은, 통기 건조와 같은, 비 압축 탈수 및/또는 건조 방법에 의해 제조된 티슈 웹 및 제품을 제공하고, 여기에서 웹 및 제품은 가교 결합된 섬유를 포함한다. 웹을 비-압축 건조시키는 것과 가교 섬유를 제지 지료에 혼입시키는 것의 조합은, 가교 결합된 섬유 없이 제조된 베이스시트에 비해, 캘린더링과 같은 변환 후에 더 탄성이 있고 더 높은 캘리퍼를 유지할 수 있는 티슈 베이스시트를 생성한다. 더욱이, 베이스시트가 완성된 제품으로 변환된 후, 본 발명의 티슈 제품은 더 두껍고 더 흡수성이며, 또한 더 높은 인장을 갖는다. 이러한 탄성은 압축 후 티슈 제품이 튀어나올 수 있게 하는 가교 결합된 섬유의 강성 때문일 수 있다. 명확히 하기 위해, 가교는 섬유 자체의 강성화를 초래하지만, 이들 섬유로부터 제조된 웹은 뻣뻣하지 않다. 따라서, 본 발명의 티슈 제품은 가교 결합된 섬유 없이 제조된 유사한 티슈 제품과 비슷하거나 더 작은 강성도 지수를 가질 수 있다.
전술한 제품 특성을 개선시키는 것 이외에도, 웹을 비 압축 건조시키는 것과 가교 섬유를 제지 지료에 혼입시키는 것의 조합은 개선된 흡수성, 예컨대 수직 흡수 용량 및 공극 부피를 갖는 티슈 제품을 생성한다. 소정의 예에서, 공극 부피의 개선이 미지의(nescient) 웹에 존재할 수 있고, 이는 웹 성능 및 건조를 향상시킬 수 있다.
따라서, 일 실시예에서 본 발명은 개선된 시트 벌크 및 z 방향 특성을 갖는 비 압축 탈수된 티슈 웹 및 제품을 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 약 12 cc/g 초과, 예컨대 약 12 내지 약 25 cc/g, 보다 바람직하게는 약 14 내지 약 20 cc/g와 같은 시트 벌크를 갖는 통기 건조된 티슈 제품을 제공한다. 전술한 시트 벌크는 일반적으로 상응하는 인장 강도의 손실 없이 달성된다. 예를 들어, 티슈 제품은 일반적으로 약 1,200 g/3" 초과, 예로 약 1,200 내지 약 2,200 g/3", 보다 바람직하게 약 1,500 내지 약 2,000 g/3"의 GMT를 갖는다.
전술한 제품 특성을 개선시키는 것 이외에도, 웹을 비 압축 건조시키는 것과 가교 섬유를 제지 지료에 혼입시키는 것의 조합은 개선된 흡수성, 예컨대 수직 흡수 용량 및 공극 부피를 갖는 티슈 제품을 생성한다. 소정의 예에서, 공극 부피의 개선이 미지의(nescient) 웹에 존재할 수 있고, 이는 웹 성능 및 건조를 향상시킬 수 있다.
따라서, 일 실시예에서 본 발명은 개선된 시트 벌크 및 z 방향 특성을 갖는 비 압축 탈수된 티슈 웹 및 제품을 제공한다. 예를 들어, 본 발명은 약 12 cc/g 초과, 예컨대 약 12 내지 약 25 cc/g, 보다 바람직하게는 약 14 내지 약 20 cc/g와 같은 시트 벌크를 갖는 통기 건조된 티슈 제품을 제공한다. 전술한 시트 벌크는 일반적으로 상응하는 인장 강도의 손실 없이 달성된다. 예를 들어, 티슈 제품은 일반적으로 약 1,200 g/3" 초과, 예로 약 1,200 내지 약 2,200 g/3", 보다 바람직하게 약 1,500 내지 약 2,000 g/3"의 GMT를 갖는다.
놀랍게도, 벌크의 증가는 강도의 상응하는 감소없이 달성될 뿐만 아니라, 웹 또는 제품을 뻣뻣하게 하지 않으면서 달성된다. 이와 같이, 본 발명은 약 10.0 미만, 보다 더 바람직하게 약 8.0 미만, 예를 들어 약 4.0 내지 약 10.0, 보다 바람직하게 약 4.0 내지 8.0의 강성도 지수를 갖는 통기 건조된 티슈 제품을 제공한다.
개선된 벌크, 양호한 인장 강도 및 낮은 강성도를 가질 뿐만 아니라, 본원의 웹 및 제품은 또한 유리한 z 방향 특성, 예로 상대적으로 높은 압축 에너지(E) 를 보인다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 발명은 약 1.30 N/m 초과, 예로 약 1.30 내지 약 2.0 N/m의 압축 에너지(E)를 가지는 통기 건조된 티슈 제품을 제공한다. 이러한 특성은 통기 건조된 티슈 제품과 같은 비압축적으로 탈수 및/또는 건조된 제품에 고유하며, 습식 가압 티슈 제품과 같이 제조 중 압축된 티슈 제품에서는 일반적으로 발견되지 않는다.
전술한 제품 특성을 달성하기 위해서 본 발명의 티슈 웹 및 제품은 일반적으로 웹 또는 제품의 건조 중량의 약 5 내지 약 75%, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 60%, 보다 더 바람직하게는 약 30 내지 약 50%로 이루어질 수 있는 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 사용해 제조된다.
본 발명의 티슈 웹 및 제품을 형성하기 위해서, 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 종래의 비가교 결합된 섬유와 결합되어 균질한 티슈 웹을 형성하고, 또는 층상 티슈 웹의 하나 이상의 층에 혼입된다. 비가교 결합된 섬유는 일반적으로 당 기술분야에 주지된 임의의 종래의 제지 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비가교 결합된 섬유들은, 크래프트 펄프, 아황산염 펄프, 열기계적 펄프 등의 다양한 펄핑 공정들에 의해 형성된 목재 펄프 섬유들을 포함할 수 있다. 또한, 목재 펄프 섬유들은, 고-평균 섬유 길이 목재 펄프 섬유들 또는 저-평균 섬유 길이 목재 펄프 섬유들뿐만 아니라 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다. 적절한 고-평균 길이 목재 펄프 섬유들의 일례는, 북부 연질목(northern softwood), 남부 연질목(southern softwood), 삼목(red wood), 연필 향나무(red cedar), 솔송나무(hemlock), 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무), 이들의 조합 등의 연질목 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적절한 저-평균 길이 목재 펄프 섬유들의 일례는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등의 경질목 섬유들을 포함하여 사용할 수도 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 필요하다면, 재활용된 물질로부터 얻은 이차 섬유들을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 신문 인쇄용지, 재생 판지, 사무용지 폐기물 등의 소스들로부터의 섬유 펄프를 사용할 수 있다.
비가교 결합된 섬유는 일반적으로 본 발명의 티슈 웹 및 제품을 제조하기 위해 혼합 또는 적층과 같은 가교 결합된 섬유와 결합된다. 일 실시예에서 섬유는 층상으로 배열되어, 티슈 웹이 가교 결합된 경질목 크래프트 섬유를 포함하는 제1 층 및 연질 크래프트 펄프 섬유를 포함하는 제2 층을 가지며, 제2 층은 가교 결합된 섬유가 실질적으로 없다. 이러한 실시예들에서, 가교 결합된 섬유는 제1 층에 첨가될 수 있어서, 제1 층이 층의 중량 기준, 약 2% 초과, 예컨대, 약 2 내지 약 40%, 더욱 바람직하게는, 약 5 내지 약 30%의 가교 결합된 섬유를 포함한다.
다른 실시예들에서 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 선택적으로 3층 티슈 웹의 단일 층, 보다 바람직하게 3층 티슈 웹의 중심 층으로 혼입된다. 예를 들어, 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 3 층 티슈 구조의 중간층에 선택적으로 혼입될 수 있는 가교 결합된 유칼립투스 경질목 크래프트 펄프 섬유(EHWK)를 포함할 수 있고, 여기에서 2개의 외부층은 비가교 결합된 북부 연질목 크래프트 섬유(NSWK)와 같은 비가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 추가 실시예들에서 2개의 외부층이 가교 결합된 EHWK와 같은 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없는 것이 바람직할 수 있다.
전술한 구조들은 일부 바람직한 실시예들을 나타내지만 티슈 제품이 임의의 수의 겹들 또는 층들을 포함할 수 있고 다양한 유형의 종래의 미반응 셀룰로오스 섬유 및 가교 결합된 섬유로 만들어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 티슈 웹은 한 겹이거나 여러 겹일 수 있는 티슈 제품 내에 포함될 수 있고, 겹들 중 하나 이상은, 다층 티슈 웹의 층들 중 하나의 층에 선택적으로 포함되는 가교 결합된 섬유를 갖는 다층 티슈 웹에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 통기 건조된 티슈 제품 및 웹을 제조하는데 유용한 가교 결합된 섬유는 당 기술분야에 주지된 매우 다양한 가교제를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 내용이 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 포함되는 미국 특허 제5,399,240호는 본 발명에서 유용할 수도 있는 셀룰로오스 섬유를 가교 결합하기 위한 폴리카르복실산과 같은 가교제를 개시한다.
일부 실시예들에서 가교제는 우레아 기반 가교제를 포함할 수 있다. 적합한 우레아 기반 가교제는 치환 우레아, 예로 메틸올화 우레아, 메틸올화 시클릭 우레아, 메틸올화 저급 알킬 시클릭 우레아, 메틸올화 디히드록시 시클릭 우레아, 디히드록시 시클릭 우레아 및 저급 알킬 치환 시클릭 우레아를 포함한다. 특정한 우레아 기반 가교제는 디메틸디히드록시 우레아(DMDHU, 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올 디히드록시 에틸렌 우레아(DMDHEU, 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올 우레아(DMU, 비스[N-히드록시메틸]우레아), 디히드록시에틸렌 우레아(DHEU, 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올에틸렌 우레아(DMEU, 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논), 및 디메틸디히드록시에틸렌 우레아(DMeDHEU 또는 DDI, 4,5-디히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논)를 포함한다. 특히 바람직한 우레아는 디메틸디히드록시 우레아(DMDHU, 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논)이다.
소정의 실시예들에서 수용액은 가교제와 셀룰로오스 섬유 사이의 결합 형성 속도를 증가시키기 위한 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 촉매는 예를 들어 염화 마그네슘, 염화 알루미늄 및 염화 아연을 포함하는 무기산과 같은 금속염을 포함한다.
다른 실시예들에서 가교제는 미국 특허 제4,968,774호에 개시된 것과 같은 우레아의 글리옥살 부가물을 포함할 수 있고, 상기 특허 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다.
또 다른 실시예들에서 가교제는 디알데히드를 포함할 수 있다. 적합한 디알데히드는, 예를 들어, C2-C8 디알데히드, 적어도 하나의 알데히드기를 가지는 C2-C8 디알데히드 산 유사체, 및 이 알데히드 및 디알데히드 산 유사체의 올리고머, 예로, 내용이 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 포함되는, 미국 특허 제8,475,631호에 설명된 것들을 포함한다. 특히 바람직한 디알데히드 글리옥살은 에탄디알이다.
또 다른 실시예들에서 가교제는 중합 폴리카르복실산, 예로 미국 특허 제5,221,285호 및 제5,998,511호에 개시된 것들을 포함할 수 있고, 상기 특허의 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 적합한 중합 폴리카르복실산 가교제는, 예를 들어, 폴리아크릴산 중합체, 폴리말레산 중합체, 아크릴산의 공중합체, 말레산의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정한 적합한 폴리카르복실산 가교제는 시트르산, 타르타르산, 말산, 숙신산, 글루타르산, 시트라콘산, 이타콘산, 타르트레이트 모노숙신산, 말레산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산, 폴리메틸비닐에테르-코-말레에이트 공중합체, 폴리메틸비닐에테르-코-이타코네이트 공중합체, 아크릴산 공중합체 및 말레산 공중합체를 포함한다.
소정의 실시예들에서 수용액은 가교제와 셀룰로오스 섬유 사이의 결합 형성 속도를 증가시키기 위한 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 촉매는 인 함유 산의 알칼리 금속 염, 예로 알칼리 금속 하이포포스파이트, 알칼리 금속 포스파이트, 알칼리 금속 폴리포스포네이트, 알칼리 금속 포스페이트, 및 알칼리 금속 술포네이트를 포함한다.
가교 결합된 섬유를 제조하는 적합한 방법은 미국 특허 제5,399,240호에 개시된 것들을 포함하고, 상기 특허 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 참조로 포함된다. 가교제는 섬유 내 (intrafiber) 가교 결합을 이루기에 충분한 양으로 셀룰로오스 섬유에 적용된다. 셀룰로오스 섬유에 적용된 양은 섬유의 총량을 기준으로 약 1 내지 약 10 중량%일 수 있다. 일 실시예에서, 가교제는 섬유의 총량을 기준으로 약 4 내지 약 6 중량%의 양으로 적용된다.
일 실시예에서 가교 결합된 섬유는 먼저 EHWK와 같은 섬유 매트를 형성하고, DMDHU, DMDHEU, DMU, DHEU, DMEU, 및 DMeDHEU로 구성된 군에서 선택된 가교제를 포함하는 수용액으로 매트를 포화시킴으로써 제조될 수 있다. 펄프 매트는, 용액으로 포화 후, 가압되어서 매트를 부분적으로 건조시킨 후 공기 건조에 의해 추가 건조되어서 처리된 시트를 제조할 수 있다. 그 후, 처리된 시트를 해머밀(hammermill)에서 섬유 추출(defiber)하여서 본질적으로 개별 섬유로 구성된 보풀(fluff)을 형성하는데, 상기 섬유는 그 후 300℉ ~ 340℉로 가열되어서 섬유를 경화시켜 가교 결합을 이룬다.
일반적으로, 가교 결합된 섬유는 형성 후 추가 개질되지 않는다. 예를 들어, 가교 결합된 섬유는 일반적으로 섬유 간 수소 결합을 추가로 억제하기 위해 화학적 탈결합제와 반응하지 않는다. 화학적 탈결합제는 당 기술분야에 주지되어 있고, 지방 사슬 4차 암모늄 염을 포함할 수 있다. 유사하게, 가교 결합된 섬유는 일반적으로 습윤 강화제와 반응하지 않아서 가교 결합된 섬유 사이에 공유 결합을 형성하고 얻어진 웹 및 제품이 젖을 때 인장 강도 특성을 개선한다. 영구적 및 임시적 습윤 강화제는 당 기술분야에 주지되어 있고 수용성, 양이온성 올리고머 수지 또는 중합체 수지를 포함할 수 있다. 영구적 습윤 강화제의 예로는 "PAE 수지"로 통칭되는 폴리아민-에피클로로히드린, 폴리아미드 에피클로로히드린 또는 폴리아미드-아민 에피클로로히드린 수지를 포함한다. 일시적 습윤 강화제의 예로는 글리옥살레이트화 폴리아크릴아미드 수지, 디알데히드 전분, 폴리에틸렌 이민, 만노갈락탄 검, 글리옥살 및 디알데히드 만노갈락탄을 포함한다.
가교 결합된 섬유는 일반적으로 형성 후 추가로 개질되지 않지만, 본 발명의 티슈 제품의 형성시 사용되는 다른 비가교 결합된 섬유는 화학적 탈결합제, 양이온성 습윤 강화제 등과 반응할 수 있다. 따라서, 습윤 티슈 웹의 형성에 앞서, 비가교 결합된 섬유는 탈결합제, 영구 습윤 강화제 또는 임시 습윤 강화제와 반응할 수 있다. 예를 들어, 비가교 결합된 섬유는 물에 분산되어 비가교 결합된 섬유의 수성 슬러리를 형성할 수 있고 이 슬러리에 유효량의 탈결합제, 영구 습윤 강화제 또는 임시 습윤 강화제 또는 이들의 조합물이 첨가되어 처리된 비가교 결합된 섬유 슬러리를 생산할 수 있다. 처리된 비가교 결합된 섬유 슬러리는 그런 후에 가교 결합된 섬유 슬러리와 함께 유공성 표면 상에 배치되어 초기 웹을 형성할 수 있다.
가교 결합된 섬유 없이 제조된 유사한 티슈 제품과 비교하여, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 일반적으로 강성도(강성도 지수로서 측정) 및 강도(GMT로 측정)가 유사하지만 현저히 더 높은 시트 벌크를 갖는다. 이 효과를 하기 표에서 보여주고, 이는 가교 결합된 섬유를 가질 때와 가지지 않을 때 2가지 유사하게 제조된 단일 겹의 티슈를 비교한 것이다.
| 샘플 | 시트 벌크 (cc/g) | GMT (g/3") |
GM 기울기 (kg/3") | 강성도 지수 |
| 종래의 것 | 10.8 | 1150 | 8.2 | 4.9 |
| 발명예 | 14.8 | 1294 | 6.5 | 4.9 |
예상 외로 강도의 상응하는 감소없이 벌크의 증가는 웹이 통기 건조될 때 가장 심하다. 하기 표는 종래의 크레이핑된 습식 가압 방법 및 본 발명에 따른 통기 건조에 의해 제조된, 가교 결합된 펄프 섬유를 가질 때와 가지지 않을 때 제조된 비슷한 티슈 제품을 비교한다. 하기에 표시된 벌크 및 강도(GMT)의 변화는 가교 결합된 섬유를 가지고 제조되고 가지지 않고 제조된 유사한 티슈 제품간 차이를 반영한다. 예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 가교 결합된 섬유를 포함하는 티슈 제품은, 가교 결합된 섬유를 함유하지 않은 유사한 티슈 제품과 비교하여, 유사한 강도, 그러나 훨씬 더 높은 벌크를 가졌다.
| 샘플 | 제조 | 가교 결합된 섬유 (중량%) |
평량 (gsm) | 델타 시트 벌크 (%) |
델타 GMT (%) |
| US 6837972 | 크레이핑된 습식 가압 | 13.5 | 23 | 7.6 | -10 |
| US 6837972 | 크레이핑된 습식 가압 | 17.2 | 23 | 12 | -14 |
| PCT/US15/18009 | 크레이핑된 습식 가압 | 30.0 | 30 | 17 | -0.3 |
| PCT/US15/18009 | 크레이핑된 습식 가압 | 60.0 | 30 | 47 | -21 |
| 발명예 | 통기 건조 | 50.0 | 52 | 37 | 12 |
따라서, 소정의 실시예들에서 본 발명은 웹의 중량을 기준으로, 약 5 내지 약 50%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 30%의 가교 결합된 섬유를 포함하는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과, 예로 약 12 내지 약 20 cc/g의 시트 벌크 및 약 10.0 미만의 강성도 지수를 갖는다.
소정의 예에서, 강도 감소 없이 증가된 시트 벌크와 같은 전술한 이점은, 섬유 지료의 장 섬유 분획물이 가교 결합된 섬유로 대체될 때 얻을 수도 있다. 예를 들어, 수소 결합에 참여할 수 없더라도 유해한 영향 없이 가교 결합된 섬유가 비가교 결합된 연질목 크래프트 섬유를 대체할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 소정의 바람직한 실시예들에서, 본 발명은 2개의 외부층 및 중간층을 갖는 층상 티슈 웹을 포함하는 단일 겹의 티슈 제품을 제공하고 가교 결합된 경질목 펄프 섬유는 중간층에 선택적으로 배치되고 중간층은 비가교 결합된 연질목 크래프트 섬유가 실질적으로 없고, 상기 티슈 제품은 약 45 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 g/3" 초과 GMT 및 약 12cc/g 초과 시트 벌크를 갖는다.
다른 실시예들에서, 본 발명은, 하나 이상의 층에 선택적으로 배치된 가교 결합된 섬유를 포함하는 다층 티슈 웹을 제공하고, 여기서 가교 결합된 섬유를 포함하는 티슈 층은, 비가교 결합된 섬유를 포함하는 층에 인접하며 비가교 결합된 섬유를 실질적으로 갖지 않는다. 특히 바람직한 실시예에서, 웹은, 가교 결합된 섬유들이 중간층에 배치되고 제1 층과 제3 층이 가교 결합된 섬유들을 실질적으로 갖지 않는, 세 개의 층을 포함한다.
티슈 웹이 3개의 층을 포함하고 중간층에 선택적으로 배치된 가교 결합된 섬유를 포함하는 실시예들에서, 중간층은 2개의 외부층보다 약할 수 있다. 비교적 약한 중간층을 가짐에도 불구하고, 그러한 티슈 웹의 인장 강도는 현저히 감소되지 않는다. 이와 같이, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 중간층이 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하고 2개의 외부층이 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 실질적으로 갖지 않는 3개의 층을 갖는 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 1,200 g/3" 초과의 GMT, 보다 바람직하게 약 1,500 g/3" 초과, 예로 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT를 갖는다. 또한, 전술한 티슈 제품은 일반적으로 약 10 cc/g보다 큰. 보다 바람직하게 12.0 cc/g 보다 큰 시트 벌크와 같은 개선된 시트 벌크를 갖는다.
본 발명의 티슈 웹들은 일반적으로 당 기술분야에서 알려진 비압축 탈수 및/또는 건조를 이용한 다양한 제지 공정에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 티슈 웹은 통기 건조에 의해 형성되고 크레이프될 수도 있고 또는 언크레이프될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 제지 공정은, 접착 크레이프, 습식 크레이프, 이중 크레이프, 엠보싱, 습윤가압(wet pressing), 공기 가압(air pressing), 통기성 건조, 크레이핑된 통기 건조, 언크레이핑된 통기 건조, 및 종이 웹 형성의 기타 단계들을 이용할 수 있다. 이러한 기술들 중 일부 예들은, 미국 특허 제5,048,589호, 제5,399,412호, 제5,129,988호, 및 제5,494,554호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다. 여러 겹 티슈 제품들을 형성할 때, 개별 겹들이 동일한 공정 또는 원하는 대로 상이한 공정들로 만들어질 수 있다.
비 압축 탈수의 효율, 즉 물이 미지의(nescient) 웹으로부터 제거되는 효율은 또한 제지 지료에 가교 결합된 섬유를 포함시킴으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 티슈 웹은 가교 결합된 섬유가 없는 유사하게 제조된 웹의 건조 투과도의 적어도 2배, 예컨대 약 0.08μm 초과, 예컨대 약 0.08 내지 약 0.14μm의 감소된 투과도(Reduced Permeability)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 2 g/g 수분 (33% 농도(consistency))에서의 웹의 투과도는 가교 결합된 섬유가 없는 유사하게 제조된 웹의 투과도의 4배, 예컨대 약 0.06μm 초과, 예컨대 약 0.06 내지 약 0.12μm, 더 바람직하게는 약 0.08 내지 약 0.10μm의 감소된 투과도일 수 있다. 일반적으로 주어진 수분 함량에서 높은 투과도를 갖는 웹은 시트를 통한 공기의 유동의 증가 때문에 비 압축 탈수 수단에 의해 효과적으로 탈수될 것이다.
향상된 투과도를 갖는 것 이외에도, 본 발명의 티슈 웹 및 제품은 개선된 공극 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 본 발명은 티슈 그램 당 약 12.0 그램 이상, 보다 바람직하게는 티슈 그램 당 약 14.0 그램 이상, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0 g/g의 공극 부피를 갖는 티슈 웹 및 제품을 제공한다.
비 압축 탈수의 효율, 즉 물이 미지의(nescient) 웹으로부터 제거되는 효율은 또한 제지 지료에 가교 결합된 섬유를 포함시킴으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 티슈 웹은 가교 결합된 섬유가 없는 유사하게 제조된 웹의 건조 투과도의 적어도 2배, 예컨대 약 0.08μm 초과, 예컨대 약 0.08 내지 약 0.14μm의 감소된 투과도(Reduced Permeability)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 2 g/g 수분 (33% 농도(consistency))에서의 웹의 투과도는 가교 결합된 섬유가 없는 유사하게 제조된 웹의 투과도의 4배, 예컨대 약 0.06μm 초과, 예컨대 약 0.06 내지 약 0.12μm, 더 바람직하게는 약 0.08 내지 약 0.10μm의 감소된 투과도일 수 있다. 일반적으로 주어진 수분 함량에서 높은 투과도를 갖는 웹은 시트를 통한 공기의 유동의 증가 때문에 비 압축 탈수 수단에 의해 효과적으로 탈수될 것이다.
향상된 투과도를 갖는 것 이외에도, 본 발명의 티슈 웹 및 제품은 개선된 공극 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 본 발명은 티슈 그램 당 약 12.0 그램 이상, 보다 바람직하게는 티슈 그램 당 약 14.0 그램 이상, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0 g/g의 공극 부피를 갖는 티슈 웹 및 제품을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 티슈 웹의 평량은 완제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 티슈 웹의 평량은 약 10 내지 약 80gsm, 예컨대 약 25 내지 65gsm, 보다 바람직하게, 약 30 내지 약 60gsm으로 가변될 수 있다. 티슈 웹은, 약 45 내지 약 60gsm, 보다 바람직하게는 약 45 내지 약 55gsm의 평량을 갖는, 한 겹 및 여러 겹의 티슈 제품으로 변환될 수 있다.
소정의 실시예들에서 본 발명에 따라 제조된 티슈 웹은 그것을 티슈 제품으로 변환하기 위해 캘린더링과 같은 형성 후 부가적인 처리를 받을 수 있다. 본 발명의 티슈 웹은 놀랍게도 탄성이 있고 가교 결합된 섬유 없이 제조된 유사한 웹과 비교하여 고도의 벌크를 유지한다. 증가된 탄성은 웹이 캘린더링될 수 있도록 허용하여 벌크의 현저한 감소 없이 부드러운 티슈 제품을 생산한다. 이러한 효과를 예시하는 다양한 티슈 웹들의 비교가 아래의 표에 나타나 있다.
| 샘플 | 가교 결합된 섬유 (중량%) | 캘린더 하중 (pli) | 초기 시트 벌크 (cc/g) | 완성된 시트 벌크 (cc/g) | 델타 시트 벌크 (%) |
| 종래의 것 | - | 80 | 22.1 | 10.8 | -51 |
| 발명예 | 50 | 80 | 24.9 | 14.8 | -40 |
웹은 탄성적일 뿐만 아니라, 소정의 실시예들에서 웹은 상대적으로 유연하고 쉽게 압축될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 웹 및 제품은 약 1.3 N/m 초과, 예로 약 1.4 N/m 내지 약 2.0 N/m의 압축 에너지(E)를 가질 수 있다. 상대적으로 높은 압축 에너지(E)를 가짐에도 불구하고, 본원의 웹 및 제품은 가공시 고도의 시트 벌크를 유지하고, 이와 같이, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 약 12 cc/g 이상의 시트 벌크 및 약 1.30 초과, 예를 들어 약 1.30 내지 약 2.00, 보다 바람직하게는 약 1.40 내지 약 2.00의 압축 에너지(E)를 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
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다른 실시예들에서 본 발명은 약 20 내지 약 50 gsm, 보다 바람직하게는 약 25 내지 약 45 gsm의 평량, 약 600 내지 약 800 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과, 예로 약 12 내지 약 20 cc/g의 시트 벌크, 약 1.30 초과, 예로 약 1.30 내지 약 2.00, 보다 바람직하게는 약 1.40 내지 약 2.00의 압축 에너지(E)를 갖는 티슈 제품을 제공한다. 소정의 실시예들에서 전술한 티슈 제품은 약 6.50 미만, 예로 약 4.00 내지 약 6.00의 지수 압축 계수(K)를 가질 수 있다.
또한, 소정의 바람직한 실시예들에서, z 방향 특성의 개선은 시트 강성도(강성도 지수로 측정)와 같은 x-y 방향 특성을 희생시키지 않는다. 따라서, 본 발명은 개선된 z 방향 특성, 예로 약 1.3 이상의 압축 에너지 및 약 12 이하의 강성도 지수와 같은 비교적 낮은 강성도를 갖는 티슈 제품을 제공한다. 예를 들어, 바람직한 일 실시예에서, 본 발명은 약 20 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 g/3" 초과 GMT, 약 10 미만, 예로 약 4.0 내지 약 10.0의 강성도 지수, 및 1.30 N/m 이상의 압축 에너지를 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
개선된 z 방향 특성을 가질 뿐만 아니라, 본 발명의 티슈 웹 및 제품은 또한 개선된 흡수성(수직 흡수 용량으로 측정)을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 시트의 수직 흡수 용량은 약 8.0 g/g 초과, 보다 바람직하게는 약 10.0 g/g 초과, 예로 약 8.0 내지 약 12.0 g/g일 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 약 20 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 g/3" 초과 GMT, 약 12 cc/g 초과 시트 벌크 및 약 8.0 g/g 초과 수직 흡수 용량을 갖는 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
특히 바람직한 실시예에서 본 발명은 웹의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 30%의 가교 결합된 섬유를 포함하는 단일 겹의 통기 건조된 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 20 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과의 시트 벌크 및 약 8.0 초과, 보다 바람직하게 약 10.0 g/g 초과 수직 흡수 용량을 갖는다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 주지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 제1 통기 건조된 다층 티슈 웹과 제2 통기 건조된 다층 티슈 웹을 포함하는 2겹 티슈 제품을 제공한다. 통기 건조된 다층 웹은 적어도 제1 및 제2 층을 포함하고, 가교 결합된 섬유는 층들 중 단 하나에만 선택적으로 혼입되고 다른 층은 실질적으로 가교 결합된 섬유가 없다. 전술한 2겹 티슈 제품은 제품의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 75%, 보다 바람직하게는 약 20 내지 약 50%의 가교 결합된 섬유를 포함하고, 상기 제품은 약 20 내지 약 60 gsm의 평량, 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT, 약 12 cc/g 초과, 예로 약 12 내지 약 20 cc/g의 시트 벌크 및 약 10 미만의 강성도 지수를 갖는다.
시험 방법
시트 벌크
시트 벌크는 평량(gsm)으로 나눈 건조 시트 캘리퍼(μm)의 몫으로 계산된다. 건조 시트 캘리퍼는 TAPPI 시험 방법 T402 및 T411 om-89에 따라 측정된 단일 티슈 시트의 두께 측정치이다. T411 om-89을 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터는 Emveco 200-A 티슈 캘리퍼 시험기(Emveco, Inc., 오리건주 뉴버그 소재)이다. 이 μm는, 2kPa의 부하, 2500mm2의 압력 풋(pressure foot) 면적, 56.42mm의 압력 풋 직경, 3초의 지속 시간, 및 0.8mm/s의 하강율을 갖는다.
인장
시험 중인 각 시편의 폭이 3인치이고 연신의 일정한 속도를 유지하는 인장시험 기계로 시험을 행하는 TAPPI 시험 방법 T-576 "타올 및 티슈 제품의 인장 특성(Tensile properties of towel and tissue products) (일정한 신장율을 이용함)"에 따라 인장 시험을 행하였다. 더욱 구체적으로, JDC Precision Sample Cutter(펜실베니아주 필라델피아 소재 Thwing-Albert Instrument Company의 모델 No. JDC 3-10, 시리얼 No. 37333) 또는 등가물을 사용하여 기계방향(MD) 또는 교차 기계방향(CD) 배향으로 3인치±0.05인치(76.2 mm ±1.3mm) 폭의 스트립을 절단함으로써 건조 인장 강도 시험을 위한 샘플들을 준비하였다. 인장 강도를 측정하는 데 사용한 기구는 MTS Systems Sintech 11S, 시리얼 No. 6233이었다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 3.10 버전용 MTS Testworks® (MTS Systems Corp., 노스캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크)이었다. 시험 중인 샘플의 강도에 따라, 50N 또는 최대 100N 중에서 부하 셀을 선택하였으며, 이때, 피크 하중 간들 대부분은 부하 셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90%에 속하였다. 조(jaw)들 간의 게이지 길이는 미용 티슈 및 타올의 경우 4±0.04 인치(101.6±1mm), 욕실용 티슈의 경우 2±0.02 인치(50.8±0.5mm)이었다. 크로스헤드 속도는 10±0.4 인치/분 (254±1mm/분)이었고, 파단 감도는 65%로 설정하였다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치했다. 이어서, 시험을 개시하고 시편이 파단되었을 때 시험을 종료하였다. 피크 하중을, 시험 중인 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 기록하였다. 각 산물이나 시트마다 10개의 대표적인 시편들을 시험하였으며, 모든 개별적인 시편 시험들의 산술 평균을, 샘플의 3인치당 힘의 그램 단위로 산물 또는 시트의 적절한 MD 또는 CD 인장 강도로서 기록하였다. 기하학적 평균 인장(GMT) 강도를 산출하였으며, 샘플 폭의 3인치당 그램-힘으로서 표현한다. 인장 테스터에 의해 인장 에너지 흡수(Tensile energy absorbed, TEA) 및 기울기를 산출한다. TEA는 gm cm/cm2단위로 기록된다. 기울기는 kg 단위로 기록된다. TEA와 기울기 양자는 방향에 의존하며, 따라서, MD 방향과 CD 방향을 독립적으로 측정한다. 기하학적 평균 TEA와 기하학적 평균 기울기는, 소정의 특성에 대한 대표적인 MD 값과 CD 값의 곱의 제곱근으로서 정의된다.
압축 에너지
일반적으로 압축 에너지(E)는 시트를 시트의 초기 베이스시트 캘리퍼에서 시트의 최종 완제품 캘리퍼까지 압축하는데 필요한 에너지를 나타낸다. 압축 에너지는 제로 하중 높이에서 완제품 캘리퍼까지 압축 곡선을 다음과 같이 적분하여 계산된다.
여기서 P는 임의의 주어진 캘리퍼(C)에서 압력이며 다음과 같이 정의된다:
여기서:
"P"는 압력(MPa);
"P0"은 0.002 Mpa와 같은 기준 압력;
"C"는 압력 P 하의 제품 캘리퍼(mm);
"C0"은 0.002 Mpa 기준 압력 하의 초기 캘리퍼(mm); 그리고
"K"는 최종 제품 지수 압축 계수이다.
"지수 압축 계수" (K)는 샘플에 대한 압축 곡선으로부터의 압력 데이터와 캘리퍼(C)의 최소 자승법에 의해 구해진다. 압축 곡선은 적절한 인장 프레임(예: MTS® Corporation의 MTS Systems Sintech 11S)에서 평행한 판 사이에서 시트 스택을 압축하여 측정된다. 상부 플래튼은 직경이 57 mm이고 하부 플래튼은 직경이 89 mm이다. 시트 스택은 기계 방향과 교차 기계 방향이 정렬된 상태로 적층된 10장의 시트(102mm x 102mm 정사각형)를 포함해야 한다. 샘플 스택은 무부하 스택 높이보다 큰 알려진 간격을 가지고 플래튼 사이에 배치되어야 한다. 그런 후에, 플래튼은 12.7 mm/분의 속도로 접촉되어야 하고, 힘은 적합한 로드 셀(예를 들면 MTS® Corporation의 100 N Self ID 로드 셀)로 기록된다. 힘 데이터는 100hz에서 획득되고 저장되어야 한다. 하중이 44.5 N을 초과할 때까지 압축이 지속되어야 하고, 이 지점에서 힘이 0.18 N 아래로 떨어질 때까지 플래튼은 방향을 역전하고 12.7 mm/분의 속도로 이동해야 한다. 그런 후에, 플래튼은 방향을 다시 역전하고 44.5N의 하중을 초과할 때까지 12.7mm/분의 속도로 두 번째 압축 주기를 시작해야 한다. 그런 후에, 하중 데이터는 N/mm2 또는 MPa로 압력을 제공하기 위해 플래튼의 2552 mm2 접촉 면적으로 나누어 압력 데이터로 변환되어야 한다. 그런 후에, 0.07 kPa와 17.44 kPa의 압력 사이 두 번째 압축 주기에 대한 압력 대 스택 높이 데이터는 다음을 구하기 위해서 양면의 대수를 취한 후 위의 식에 대한 최소 자승법이다.
여기에서 "a"는 상수이다. 최소 자승법으로부터 기울기는 지수 압축 계수(K)이다. 코드 당 5 개의 샘플을 테스트하고 "K"의 평균값을 보고한다.
위의 압축 곡선을 적분함으로써, 시트를 임의의 최종 캘리퍼 "C"로 압축하는데 필요한 압축 에너지 "E"는 따라서 다음과 같이 정의된다:
여기에서 "K"는 위에서 설명한 완제품 테스트로부터 지수 압축 계수이며, C는 최종 압축된 캘리퍼이며, C0은 초기 비압축 캘리퍼이다.
공기 투과도
티슈 시트의 공기 투과도는 시트를 통기 건조 및 탈수 시키는 능력에 중요하다. 투과도가 낮으면, 공기를 통과시키기가 어렵고, 이는 열 및 물질 전달 효율을 감소시키고 건조 속도를 늦춘다. 공기 투과도는 텍스테스트(TexTest) 3300 (TEXTEST AG, 스위스) 투과도 시험기를 사용하여 측정하였다. 시험기는 주어진 압력 강하를 적용한 다음, 시트를 통과하는 유속을 측정한다. 수분 함량은 시트의 스택을 규정된 양의 물(골 건조 티슈 기준 1 그램 당 물 1 그램 첨가)로 습윤 시킨 다음, 스택을 스택의 상부에 중량을 둔 플라스틱 백에 24시간 동안 위치시켜 제어하였다. 시간 종료 시 수분이 스택을 통해 균일한 것으로 밝혀졌다.
습윤 시트에 대한 유속은 습윤 시트를 텍스테스트 유닛에 위치시킨 다음, 샘플을 클램핑하여 테스트를 개시함으로써 측정하였다. 유닛은 원하는 압력 강하에 도달할 때까지 유속을 꾸준히 증가시켰고, 유속의 변화율이 감소할 때, 유속 (m/s) 측정치가 기록된다.
압력 강하의 함수로서의 유동을 광범위한 수분 함량에 걸쳐 결정하였다. 유동은 다르시의 법칙(Darcy's law)을 사용하여 설명할 수 있다:
여기서 T는 시트 두께이고, 본 발명자들은 용어 K/T를 마이크로미터 단위의 감소된 투과도로 정의한다. 도 3은 매우 다양한 압력 강하 범위에서 측정된, 수분 함량의 함수로서 4개의 상이한 시트에 대해 측정된 감소된 투과도를 나타낸다. 시트 중 3개(대조군, 스콧 타월, 및 비바 밴티지)는 수분과 매우 유사한 거동을 나타내고, 감소된 투과도는 0 g/g 수분에서 약 0.05 um에서 시작한 다음, 수분이 3 g/g에 가까워짐에 따라 10배만큼 감소한다. 본 발명의 샘플은 건조 시 훨씬 더 높은 감소된 투과도를 갖고, 수분이 3 g/g으로 증가할 때 3배만큼만 감소한다.
공기 투과도
티슈 시트의 공기 투과도는 시트를 통기 건조 및 탈수 시키는 능력에 중요하다. 투과도가 낮으면, 공기를 통과시키기가 어렵고, 이는 열 및 물질 전달 효율을 감소시키고 건조 속도를 늦춘다. 공기 투과도는 텍스테스트(TexTest) 3300 (TEXTEST AG, 스위스) 투과도 시험기를 사용하여 측정하였다. 시험기는 주어진 압력 강하를 적용한 다음, 시트를 통과하는 유속을 측정한다. 수분 함량은 시트의 스택을 규정된 양의 물(골 건조 티슈 기준 1 그램 당 물 1 그램 첨가)로 습윤 시킨 다음, 스택을 스택의 상부에 중량을 둔 플라스틱 백에 24시간 동안 위치시켜 제어하였다. 시간 종료 시 수분이 스택을 통해 균일한 것으로 밝혀졌다.
습윤 시트에 대한 유속은 습윤 시트를 텍스테스트 유닛에 위치시킨 다음, 샘플을 클램핑하여 테스트를 개시함으로써 측정하였다. 유닛은 원하는 압력 강하에 도달할 때까지 유속을 꾸준히 증가시켰고, 유속의 변화율이 감소할 때, 유속 (m/s) 측정치가 기록된다.
압력 강하의 함수로서의 유동을 광범위한 수분 함량에 걸쳐 결정하였다. 유동은 다르시의 법칙(Darcy's law)을 사용하여 설명할 수 있다:
여기서 T는 시트 두께이고, 본 발명자들은 용어 K/T를 마이크로미터 단위의 감소된 투과도로 정의한다. 도 3은 매우 다양한 압력 강하 범위에서 측정된, 수분 함량의 함수로서 4개의 상이한 시트에 대해 측정된 감소된 투과도를 나타낸다. 시트 중 3개(대조군, 스콧 타월, 및 비바 밴티지)는 수분과 매우 유사한 거동을 나타내고, 감소된 투과도는 0 g/g 수분에서 약 0.05 um에서 시작한 다음, 수분이 3 g/g에 가까워짐에 따라 10배만큼 감소한다. 본 발명의 샘플은 건조 시 훨씬 더 높은 감소된 투과도를 갖고, 수분이 3 g/g으로 증가할 때 3배만큼만 감소한다.
실시예
한 겹의 언크레이프 통기 건조(UCTAD) 티슈 웹을 일반적으로 미국 특허 제5,607,551호에 따라 제조하였다. 티슈 웹 및 결과적인 티슈 제품을, 유칼립투스 경질목 크래프트(EHWK), 가교 결합된 EHWK (XL-EHWK) 및 북부 연질목 크래프트(NSWK)를 포함하는 다양한 섬유 지료들로부터 형성하였다.
가교 결합된 섬유는 약 10%의 농도(consistency)로 약 30분 동안 유칼립투스 경질목 크래프트(EHWK)를 펄퍼(pulper)에 먼저 분산시킴으로써 제조되었다. 그런 다음 펄프는 기계 체스트로 펌핑되어 약 2%의 농도로 희석된 후 헤드박스로 펌핑되어 약 1%의 농도로 추가로 희석되었다. 헤드박스로부터, Fourdrinier 초지기(former)를 사용하여 펠트 상에 섬유를 피착하였다 섬유 웹을 가압하고 건조하여서 약 90%의 농도 및 약 500 ~ 700 gsm의 완전 건조 평량을 가지는 섬유 웹을 형성하였다. 섬유 웹은 침수성 닙 수평 사이즈 프레스를 사용하여 DMDHEU(상표명 Permafresh®CSI-2로 Omnova Solutions, Inc.에서 시판함)의 25% 고용체로 처리되었다. 일부 경우에 0.01 중량% CMC(상표명 Finnfix®300 CMC로 CP Kelco에서 시판함)는 DMDHEU 용액에 첨가되어서 용액 점도를 조절하였다. 시트는 침수성 닙에서 포화 및 압착되어 가교제 용액을 고르게 분포시켰다. 사이즈 프레스 후, 시트는 대략 92% 농도로 건조되었고 (약 220℉) 릴에 감겼다 처리된 펄프는 3mm 구멍을 갖는 스크린을 사용해 해머밀에서 기계적으로 분리되었다. 분리된 섬유는 공압식으로 공기 성형 헤드로 운반되었고 여기에서 섬유는 대략 200 내지 400gsm의 평량으로 캐리어 티슈에 놓였다. 에어레이드(airlaid) 섬유 매트는 약 170℉로 통기 건조기를 통해 연속적으로 운반되었다. 섬유 매트를 약 5 내지 약 7분의 총 체류 시간 동안 약 1.8 내지 2.5m/분의 속도로 운반하였다. 얻어진 가교 결합된 유칼립투스 경질목 크래프트 섬유(XL-EWHK)를 수집하여 후술하는 바와 같이 티슈 웹을 제조하는데 사용하였다.
북부 연질목 크래프트(NSWK) 지료는, NSWK 펄프를 펄퍼에서 30분 동안 약 100℉에서 약 2%의 농도로 분산시킴으로써 준비되었다. 그런 다음, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 옮기고 이어서 대략 0.2%의 농도로 물로 희석하였다. 이어서, 연질목 섬유들을 기계 체스트에 펌핑하였다. 특정한 경우에, 아래 표에 표시된 대로 전분을 기계 체스트에 첨가하였다. 또한, 특정한 경우에, NSWK 펄프를 아래 표에 기술한 대로 정제하였다.
EWHK 펄프를 30분 동안 약 100℉ 및 약 2% 농도로 펄퍼에서 분산시켜 유칼립투스 경질목 크래프트(EHWK) 지료를 준비하였다. 그런 다음, EHWK 펄프를 덤프 체스트로 이송시키고 약 0.2% 농도로 희석시켰다. 이어서, EHWK 펄프를 기계 체스트에 펌핑하였다.
전술한 바와 같이 준비된 가교 결합된 EHWK (XL-EWHK)를 약 100℉에서 약 1% 농도로 30분 동안 펄퍼에서 분산시켰다. 그런 후에, XL-EWHK를 덤프 체스트로 이송시키고 약 0.2% 농도로 희석시켰다. 이어서, XL-EWHK를 기계 체스트에 펌핑하였다.
| 샘플 | 정제 (분) |
전분 (kg/MT) | XL-EHWK (중량%) | 제1층 (중량%) |
중앙층 (중량%) |
제3층 (중량%) |
| 1 | - | - | - | NSWK (16%) | EHWK (68%) | NSWK (16%) |
| 2 | 11 | 5.0 | 50% | NSWK (25%) | XL-EHWK (50%) | NSWK (25%) |
모액을 3층 헤드박스로 펌핑하여서 3층 티슈 웹을 형성하였다. NSWK 섬유를 2개의 외부층에 배치하였고 EHWK (EHWK 또는 XL-EHWK)를 중간층에 배치하였다. 모든 코드에 대한 목표 평량은 55gsm(평량 그대로임)이었다. 형성된 웹을 비압축적으로 탈수하였고, 성형 직물보다 약 60% 더 느린 속도로 이동하는 전사 직물로 급히 전달하였다. TAD 직물로 이송에서 이송 진공은 약 6인치의 수은 진공에서 유지되어서 성형을 일정한 수준으로 제어하였다. 그런 다음, 웹을 통기 건조 직물로 전달하여 건조시키고 모체 롤에 권취하였다. 그런 다음, 모체 롤을 1겹 욕실용 티슈 롤로 전환하였다. 캘린더링은 스틸-온-고무 장비로 수행되었다. 변환 공정에서 사용된 고무 롤은 40 P & J의 경도 및 80 PLI의 하중을 가졌다. 롤은 약 117mm의 직경으로 변환되었다. 샘플을 조절하여 시험하였고, 그 결과는 아래 표에 요약되어 있다. 완성된 티슈 제품 특성은 표 6에 요약되어 있다.
| 샘플 | 베이스시트 캘리퍼 (μm) | 제품 캘리퍼 (μm) | 델타 캘리퍼 (%) |
베이스시트 시트 벌크 (cc/g) | 제품 시트 벌크 (cc/g) | 델타 시트 벌크 (%) |
| 1 | 1150 | 561 | -51 | 22.1 | 10.8 | -51 |
| 2 | 1294 | 769 | -40 | 24.9 | 14.8 | -40 |
| 샘플 | GMT (g/3") | GM 기울기 (kg) |
강성도 지수 | 흡수 용량 (g/g) | 공급 부피 (g/g) | 제품 E(N/m) |
| 1 | 1150 | 6.5 | 4.9 | 6.7 | 9.5 | 1.20 |
| 2 | 1294 | 8.2 | 4.9 | 10.1 | 15.9 | 1.82 |
티슈 웹 및 이를 포함하는 제품을 이들의 특정 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 기술분야의 숙련자는, 상기 내용을 이해할 때, 이들 실시예에 대한 대체, 변형, 및 등가물을 용이하게 구상할 수 있음을 인정할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 청구범위와 그것의 임의의 균등물 및 상기 실시예의 범위로서 평가되어야 한다:
삭제
제1 실시예에서, 본 발명은 비압축적으로 탈수된 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 40 내지 약 80 gsm의 평량, 약 10 cc/g 이상의 시트 벌크 및 약 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 갖는다.
제2 실시예에서, 본 발명은 약 12.0 g/g 초과, 예로 약 12.0 내지 18.0 g/g의 공극 부피를 가지는 제1 실시예의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공한다.
제3 실시예에서, 본 발명은 제1 또는 제2 실시예의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 제품은 약 6.50 미만의 지수 압축 계수(K) 및 약 2.0 내지 약 5.0%의 소성 변형을 가진다.
제4 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 제품은 약 1,200 내지 약 2,200 g/3"의 GMT 및 약 10.0 미만의 강성도 지수를 가진다.
제5 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 제품은 약 10 g/g 초과의 수직 흡수 용량을 가진다.
제6 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제5 실시예 중 어느 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 웹은 제품의 중량을 기준으로 약 30 내지 약 75 중량%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
제7 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제6 실시예 중 어느 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 웹은 제품의 중량을 기준으로 약 30 내지 약 75%의 유칼립투스 경질목 크래프트 섬유를 포함하고 이 섬유는 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHU), 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHEU), 비스[N-히드록시메틸]우레아 (DMU), 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DHEU), 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU) 및 4,5-디히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMeDHEU)으로 구성된 군에서 선택된 가교제와 반응된다.
제8 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제7 실시예 중 어느 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 웹은 제품의 중량을 기준으로 약 30 내지 약 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 제1 섬유 층 및 실질적으로 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 없는 제2 섬유 층을 포함한다.
제9 실시예에서, 본 발명은 다음 단계들을 포함하는 탄성 고 벌크 티슈 제품을 형성하는 방법을 제공한다: (a) 가교 결합된 경질목 펄프 섬유를 물에 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계; (b) 비가교 결합된 종래의 목재 펄프 섬유를 물에 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계; (c) 상기 제1 및 상기 제2 섬유 슬러리를 이동중인 벨트 상의 층상 배열체에 피착해서 티슈 웹을 형성하는 단계; (d) 상기 티슈 웹을 비압축 건조시켜 약 80 내지 약 99%의 고형분 농도를 갖는 건조된 티슈 웹을 수득하는 단계; 및 (e) 건조된 티슈 웹을 캘린더링하여 탄성 고 벌크 티슈 제품을 수득하는 단계.
제10 실시예에서, 본 발명은 제9 실시예의 방법을 제공하고, 여기서 얻어진 티슈 제품은 약 40 내지 약 80 gsm의 평량, 약 10.0 cc/g 이상의 시트 벌크 및 약 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 갖는다.
제11 실시예에서, 본 발명은 제9 또는 제10 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 상기 가교 결합된 경질목 펄프 섬유는 DMDHU, DMDHEU, DMU, DHEU, DMEU 및 DMeDHEU로 구성된 군에서 선택된 가교제와 반응된 유칼립투스 경질목 크래프트 펄프 섬유를 포함한다.
제12 실시예에서, 본 발명은 제9 내지 제11 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 티슈 제품은 약 5 내지 약 75 %의 가교 결합된 경질목 펄프 섬유 및 약 95 내지 약 25%의 비가교 결합된 NSWK 섬유를 포함한다.
제13 실시예에서, 본 발명은 제9 내지 제12 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 캘린더링하는 단계는 적어도 약 50 pli의 하중을 갖는 닙을 통해 웹을 통과시키는 단계를 포함하고, 상기 캘린더링하는 단계는 시트 벌크를 약 30 내지 약 50% 감소시킨다.
제14 실시예에서, 본 발명은 제9 내지 제13 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 건조된 티슈 웹은 약 15 cc/g보다 큰 시트 벌크를 가지며, 탄성 고 벌크 티슈 제품은 약 10 cc/g보다 큰 시트 벌크를 가진다.
제15 실시예에서, 본 발명은 제9 내지 제14 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 티슈 웹은 약 33%의 농도 및 약 0.06μm 초과, 예컨대 약 0.06 내지 약 0.12μm, 보다 바람직하게는 약 0.08 내지 약 0.10μm의 감소된 투과도를 가진다.
제16 실시양태에서, 본 발명은 제9 내지 제15 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 탄성 고벌크 티슈 제품은 약 12.0 g/g 초과의 공극 부피를 가진다.
제15 실시예에서, 본 발명은 제9 내지 제14 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 티슈 웹은 약 33%의 농도 및 약 0.06μm 초과, 예컨대 약 0.06 내지 약 0.12μm, 보다 바람직하게는 약 0.08 내지 약 0.10μm의 감소된 투과도를 가진다.
제16 실시양태에서, 본 발명은 제9 내지 제15 실시예 중 어느 하나의 방법을 제공하고, 여기서 탄성 고벌크 티슈 제품은 약 12.0 g/g 초과의 공극 부피를 가진다.
Claims (20)
- 웹의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 적어도 하나의 비압축적으로 탈수된 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품으로, 상기 제품은 40 내지 80 gsm의 평량, 10.0 cc/g 이상의 시트 벌크, 1,200 내지 2,200 g/3"의 기하학적 평균 인장 강도 (GMT) 및 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 가지는, 티슈 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 제품은 6.50 미만의 지수 압축 계수(K)를 가지는, 티슈 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 제품은 8.0 g/g 초과의 수직 흡수 용량을 가지는, 티슈 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 제품은 4.0 내지 6.0의 지수 압축 계수(K)를 가지고 상기 압축 에너지(E)는 1.30 내지 2.00 N/m인, 티슈 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 제품은 한 겹의 비압축적으로 탈수된 티슈 웹으로 이루어지되, 상기 제품은 40 내지 60 gsm의 평량 및 8.0 내지 12.0 g/g의 수직 흡수 용량을 가지는, 티슈 제품.
- 제5항에 있어서, 상기 제품은 4.0 내지 10.0의 강성도 지수를 가지는, 티슈 제품.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHU), 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHEU), 비스[N-히드록시메틸]우레아 (DMU), 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DHEU), 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU) 및 4,5-디히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMeDHEU)으로 구성된 군에서 선택된 가교제와 반응된 경질목 크래프트 섬유를 포함하는, 티슈 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 티슈 웹은 상기 웹의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 제1 섬유 층 및 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 없는 제2 섬유 층을 포함하는, 티슈 제품.
- 제품의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 한 겹의 통기 건조된 티슈 제품으로, 상기 제품은 40 내지 60 gsm의 평량, 1,200 내지 2,200g/3"의 GMT, 10.0 cc/g 이상의 시트 벌크 및 1.30 내지 2.00 N/m의 압축 에너지(E) 및 4.0 내지 6.0의 지수 압축 계수(K)를 가지는, 단일 겹의 통기 건조된 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 8.0 g/g 초과의 수직 흡수 용량을 가지는, 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 50 내지 60 gsm의 평량 및 8.0 g/g 내지 12.0 g/g의 수직 흡수 용량을 가지는, 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 4.0 내지 10.0의 강성도 지수를 가지는, 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 상기 제품의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 경질목 크래프트 섬유를 포함하는, 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 상기 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHU), 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DMDHEU), 비스[N-히드록시메틸]우레아 (DMU), 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논 (DHEU), 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU) 및 4,5-디히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMeDHEU)으로 구성된 군에서 선택된 가교제와 반응된 유칼립투스 경질목 크래프트 섬유를 포함하는, 티슈 제품.
- 제10항에 있어서, 상기 제품의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하는 제1 섬유 층 및 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 없는 제2 섬유 층을 포함하는, 티슈 제품.
- 탄성 고 벌크 티슈 제품을 형성하는 방법으로,
a. 가교 결합된 경질목 펄프 섬유를 물에 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계;
b. 비가교 결합된 종래의 목재 펄프 섬유를 물에 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계;
c. 상기 제1 및 상기 제2 섬유 슬러리를 이동중인 벨트 상의 층상 배열체에 피착해서 티슈 웹을 형성하는 단계;
d. 상기 티슈 웹을 비압축 건조시켜 80 내지 99%의 고형분 농도를 갖는 건조된 티슈 웹을 수득하는 단계; 및
e. 상기 건조된 티슈 웹을 캘린더링하여, 제품의 중량을 기준으로, 30 내지 75%의 가교 결합된 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 40 내지 80 gsm의 평량, 10.0 cc/g 이상의 시트 벌크, 1,200 내지 2,200 g/3"의 GMT 및 1.30 N/m 초과 압축 에너지(E)를 갖는 탄성 고 벌크 티슈를 수득하는 단계를 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서, 상기 가교 결합된 경질목 펄프 섬유는 DMDHU, DMDHEU, DMU, DHEU, DMEU 및 DMeDHEU로 구성된 군에서 선택된 가교제와 반응된 유칼립투스 경질목 크래프트 펄프 섬유를 포함하는, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 티슈 제품은 상기 제품의 중량을 기준으로, 5 내지 75%의 가교 결합된 경질목 펄프 섬유 및 상기 제품의 중량을 기준으로, 95 내지 25%의 비가교 결합된 NSWK 섬유를 포함하는, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 캘린더링하는 단계는 적어도 50 pli의 하중을 갖는 닙을 통해 상기 웹을 통과시키는 단계를 포함하고, 상기 탄성 고 벌크 티슈는 상기 건조된 티슈 웹의 시트 벌크 보다 30 내지 50% 적은 시트 벌크를 가지는, 방법.
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