KR20000069092A - 조대 셀룰로스계 섬유로부터 연성 종이 제품의 제조 방법 - Google Patents
조대 셀룰로스계 섬유로부터 연성 종이 제품의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 적어도 일부분이 오일을 함유하는 조대 펄프 섬유를 포함하고 계면활성제 처리하지 않은 동일 섬유 구조물보다 낮은 컵 압궤 하중 및 에너지를 갖는, 습식 레잉되고 계면활성제 처리된 부직 섬유 구조물을 포함하는 위생지 제품을 포함한다.
Description
〈관련 특허와의 상관관계〉
본 출원은 1994년 6월 29일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/268,232호의 일부 계속 출원인, 1995년 10월 26일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/547,745호의 일부 계속 출원인, 1996년 11월 25일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/753,462호의 계속 출원인, 1997년 7월 7일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/889,001호의 일부 계속 출원이다.
대표적인 제지 방법에서, 생성되는 종이 제품의 섬유 조대도(fiber coarseness)와 연성 지수 또는 손촉감(handfeel) 사이에는 일반적인 상관관계가 존재한다.
값비싼 고품질의 섬유, 예를 들면 표백된 노던 연재 크라프트 섬유는 미세하고, 유연하여 바람직한 연성 티슈 제품을 제조하는데 사용된다. 대조적으로, 연재의 기계적 펄프화는 통상적으로 신문 인쇄 용지를 제조하는데 사용되는 고수율 조대 뻣뻣한 섬유를 생성시킨다.
주택에서 나오는 섬유는 통상적으로는 재생 신문지를 포함한다. 신문지는 조대 고수율 섬유, 통상적으로는 돌 쇄목 (SGW), 열기계적 펄프 (TMP) 및(또는) 화학열기계적 펄프 (CTMP) 섬유를 우세하게 함유한다. 상기 조대 신문 인쇄 용지 섬유는 일반적으로 생성되는 신문 인쇄 용지에 강도를 부여하는데 도움을 주는 파단 및 피브릴화를 야기시키기 위해 고도로 정제된다. 이러한 정제는 조대 섬유의 자유도를 "고" 자유도 섬유로부터 "저" 자유도 섬유로 변화시킨다. 상기 정제된 고수율 조대 기계적으로 펄프화된 섬유가 티슈 제조 방법에 사용되는 경우, 생성되는 시트는 부드럽지 않고, 따라서 티슈 제품으로서 훨씬 덜 바람직하다.
재생 신문지 또는 다른 재생 섬유를 사용하는 것의 다른 단점은 통상적으로, 섬유의 건조로 인하여 섬유 재생 후 흡수도가 상실된다는 것이다. 결과적으로, 이들 재생 섬유는 티슈 제품에 사용하기 적합하지 않을 수 있다.
티슈 연성 지수와 섬유 조대도 사이의 관계에 대한 최근의 철저한 논의는 캐나다 특허 제2,076,615호에 포함되어 있다. 대부분의 고수율 섬유, 예를 들면 CTMP, TMP 또는 SGW 펄프로부터 연성 티슈 또는 타월 타입 위생지 제품을 제조하려는 시도는 성공적이지 못하였다. 마찬가지로, 오래된 신문지를 재생시켜 연성 티슈 제품 및 타월 제품을 제조하는 것도 부분적으로는 신문 인쇄 용지 또는 오래된 신문지 중의 주된 섬유가 저자유도의 조대 고수율 섬유이기 때문에 거의 성공하지 못하였다.
재생 신문지로부터 연성 티슈 및 타월 제품을 제조하는데 있어서의 다른 복잡한 인자들은 저자유도 섬유의 열등한 배수에 기인한 초지기 작동과 관련된 문제점들 및 초지기 물 시스템(백수) 중에 축적되는 미세 물질 및 다른 물질들과 관련된 문제점들이다. 이들 재료는 양키(Yankee) 건조 실린더로부터 티슈 시트를 크레이핑시키기 어렵게 만드므로 최대 연성 지수를 촉진시키지 않는 조건에서 초지기를 작동시켜야 할 필요가 있다.
원래 신문 인쇄 용지를 제조하는데 사용되는 타입의 섬유에 필적할 만한 섬유를 얻기 위한 종래의 신문지/신문 인쇄 용지의 재생은 당업계에서 "잉크 제거(deinking)"로 알려져 있고, 통상적으로는 펄프화, 세척, 선별, 원심 세정, 불용성 오염물질의 용해(일반적으로는 강한 가성알칼리 처리에 의해), 가성알칼리 처리의 황변 효과를 없애기 위한 섬유의 세척 및 표백을 포함한다.
종래의 오래된 신문지 재생에서 제1 단계는 종이를 물 중에서 개개의 섬유로 분리시켜 펄프 슬러리를 형성시키는 것이다. 섬유로부터 오염물질의 가용화 및 분리를 용이하게 하기 위하여 가성알칼리를 첨가한다. 이어서 각종의 공정 단계, 예를 들면 선별, 원심 세정, 세척, 부유 등을 병행하여 섬유로부터 잉크 및 오염물질을 제거한다. 선별 및 원심 세정 단계는 큰 오염물질, 예를 들면 종이 클립, 스테이플, 플라스틱 등을 제거한다. 세척 및 부유 단계의 주 목적은 재 및 잉크와 같은 오염물질을 물 중에 현탁시켜 섬유로부터 오염물질을 제거하기 위한 것이다.
오염물질 제거를 용이하게 하기 위하여 가성알칼리를 사용하는 경우, 가성알칼리 처리에 기인한 섬유의 황변이 불행하게도 일어난다. 가성알칼리 처리 및 세척 후 또는 동안에 섬유는 일반적으로 가성알칼리의 황변 효과를 없애기 위하여 또는 원래의 폐지 중의 섬유보다 더 높은 백색도를 갖는 보다 우수한 섬유를 제조하기 위하여 표백된다. 세정되고, 오염물질 제거되고 표백된 섬유는 일반적으로 미사용 섬유와 함께 블렌딩된 다음 섬유 특성에 적합한 제지 방법에 사용된다. 출발 섬유가 신문 인쇄 용지 타입 섬유 (즉, 저자유도 및 저백색도 조대 섬유)이기 때문에, 상기 재생 섬유는 백지 신문 인쇄 용지를 제조하는데 가장 흔하게 재사용된다. 이들은 고 조대도 및 저 자유도이므로 표백된 노던 연재 크라프트 펄프와 같은 보다 높은 품질의 섬유 대다수와 블렌딩하지 않는 한, 연성 티슈 제품을 제조하는데 적합하지 않다. 불리하게는, 이들 보다 높은 품질의 섬유는 보다 비싸고, 따라서 최종 제품의 비용을 증가시키게 된다.
재생 신문 인쇄 용지 섬유를 얻는데 사용된 신문지의 종래 펄프화는 통상적으로는 처리되는 폐지의 정확한 타입에 따라, 콘시스턴시 4 내지 18 %의 및 90 ℉ 내지 160 ℉에서 20분 내지 60분 동안 고 마쇄 펄프화기 중에서 수행된다. 가성 소다 또는 다른 알칼리성 물질, 예를 들면 규산나트륨은 섬유를 분리시키는데(탈섬유화) 도움을 주고 또한 잉크를 분해하고 섬유로부터 먼지를 분리시키기 위하여 펄프 슬러리의 pH를 pH 9-10으로 상승시키는데 통상적으로 사용된다. 알칼리성 pH에서, 잉크 중의 식물유는 비누화되는 반면, 광유는 알칼리성 pH와 비누의 혼합에 의해 유화되고, 이들 모두는 세척 동안에 오일의 제거를 향상시킨다. 계면활성제 잉크 제거 조제(보다 높은 pH 범위의 경우)를 일반적으로 첨가하여 섬유로부터 잉크를 분리시키는 것을 추가로 돕는다.
잘 세정된 품질의 섬유를 얻기 위한 오래된 신문 인쇄 용지의 재생 방법에서 가성알칼리 단계는 섬유의 팽윤을 야기시키고, 일반적으로는 많은 성분들을 가용화시킨다. 식물 기재 인쇄 오일의 비누화 뿐만 아니라, 가성알칼리는 또한 오래된 신문지에 통상적으로 존재하는 천연 유기산을 비누화시켜 비누화가능한 재료의 상응하는 비누를 생성시킨다. 이에 따라 형성된 비누화 식물유 및 유기산은 섬유로부터 다른 오염물질, 예를 들면 비누화가능하지 않은 인쇄 오일(광유)의 제거에 도움을 준다. 이어서, 이들 물질은 가성알칼리 처리 후 세척 및(또는) 부유에 의해 섬유로부터 제거된다.
오래된 신문 인쇄 용지의 주 재생업체인 가든 스테이트 페이퍼(Garden State Paper)는 최근의 저널 논문 [표제 "The Big "D": Getting Rid of the Ink in Recycled Fiber," appearing in the journal Paper Age, 1991 Recycling Annual, 23 and 50면, 및 다른 표제 "Recycling From the Newsprint Perspective," 9, 12 및 13면, 동일 1991 Recycling Annual, (Paper Age, 1991 Recycling Annual)]에서 세정 및 선별에 이어 인쇄 오일 및 수지를 유화시키는 화학물질을 첨가함으로써 용이해진 일련의 3회 세척을 포함하는 신문 인쇄 용지 재생 및 잉크 제거 방법들을 설명하고 있다. 이 방법의 목적 역시 오일을 포함하는 인쇄 잉크 구성성분들을 가능한 한 완전히 제거하기 위한 것이다. 재생 신문 인쇄 용지 섬유가 잉크 구성성분의 제거 없이는 적절한 백색도 또는 강도를 갖지 못하게 되는 백지 신문 인쇄 용지로 제조되기 때문에 이것은 특히 중요하다.
고수율 조대 섬유로부터 제조된 연성 종이 제품에 대해 오랫동안 느껴오고 충족되지 못한 요구가 있다. 또한, 고수율 조대 섬유를 처리하여 이들이 연성 종이 제품을 제조하는데 적합하도록 만드는 경제적이고 실용적인 방법에 대한 요구도 있다. 이 요구는 또한 연성 종이 제품 및 상기 처리된 섬유를 함유하는 연성 종이 제품을 제조하는데 적합한 신문지/신문 인쇄 용지 섬유 처리 방법으로 확장된다. 또한, 재생된 조대 섬유로부터 고 흡수도 제품을 제조할 필요가 있다.
〈정의〉
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "부직 웹"이란 사이에 넣어진 매트릭스를 형성하는 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖지만 확인가능할 정도의 반복되는 방식으로 갖지는 않는 웹을 의미한다. 부직 웹은 과거에는 당업자에게 공지되어 있는 다양한 방법들, 예를 들면 멜트블로잉, 스펀본딩, 습식 성형 및 다양한 결합 카딩 웹 방법에 의해 제조되어 왔다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "스펀본딩 웹"이란 용융 열가소성 재료가 방사구의 다수의 미세하고, 일반적으로 원형인 모관으로부터 필라멘트로서 압출되고, 그후에 압출된 필라멘트의 직경이 예를 들면 비추출식 또는 추출식 유체 인발 또는 다른 공지되어 있는 스펀본딩 메카니즘에 의해 급격하게 감소됨으로써 형성되는 작은 직경의 섬유 및(또는) 필라멘트의 웹을 의미한다. 스펀본딩 부직 웹의 제조 방법은 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호와 같은 특허에 예시되어 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "멜트블로운 섬유"란 용융 열가소성 재료를 다수개의 미세하고, 일반적으로 원형인 다이 모관을 통해, 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 섬세화(纖細化)시켜 그의 직경을 감소시켜 미세섬유 직경이 될 수 있게 하는 고속 가스(예를 들면, 공기) 스트림에 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 제조된 섬유를 의미한다. 그후에, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 침착되어 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 멜트블로운 방법은 공지되어 있고, 각종 특허 및 출판물 [NRL Report 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers", V.A. Wendt, E.L. Boone, 및 C.D. Fluharty; NRL Report 5265, "An Improved Device for the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers", K.D. Lawrence, R.T. Lukas, 및 J.A. Young; and 1974년 11월 19일에 특허된 번틴 (Buntin) 등의 미국 특허 제3,849,241호 포함]에 설명되어 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "미세섬유"란 예를 들면, 직경이 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론이며 평균 직경 약 100 미크론 이하인 작은 직경 섬유를 의미하며, 보다 구체적으로 미세섬유의 평균 직경은 약 1 미크론 내지 약 20 미크론일 수도 있다. 평균 직경 약 3 미크론 이하인 미세섬유를 통상적으로 초미세섬유로 언급한다. 초미세섬유의 예시적인 제조 방법에 대한 설명은 예를 들면 명칭 "A Nonwoven Web With Improved Barrier Properties"의 미국 특허 제5,213,881호에서 찾아볼 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "섬유상 셀룰로스계 재료"란 사이에 넣어진 개별 섬유의 구조를 갖지만, 확인가능할 정도의 반복되는 방식으로 갖지는 않는 셀룰로스계 섬유 (예를 들면, 펄프)를 포함하는 부직 웹을 의미한다. 상기 웹은 과거에는 당업자에게 공지되어 있는 각종의 부직물 제조 방법, 예를 들면 공기성형, 습식 성형 및(또는) 제지 방법에 의해 제조되었다. 섬유상 셀룰로스계 재료의 예로는 종이, 티슈 등을 들 수 있다. 상기 재료는 예를 들면 칼렌더링, 크레이핑, 수압식 니들링, 수압식 엉킴 등과 같은 방법들을 사용하여 바람직한 특성들을 부여하도록 처리될 수 있다. 일반적으로는, 섬유상 셀룰로스계 재료는 목질 및 비목질 식물과 같은 합성원 또는 공급원으로부터 얻은 셀룰로스 섬유로부터 제조될 수 있다. 목질 식물의 예로는 낙엽수 및 침엽수를 들 수 있다. 비목질 식물의 예로는 면, 아마, 아프리카나래새, 유액 분비 식물, 짚, 황마, 삼 및 사탕수수의 설탕 짜낸 찌끼를 들 수 있다. 셀룰로스 섬유는 예를 들면 열, 화학 및(또는) 기계적 처리와 같은 각종 처리에 의해 개질될 수 있다. 재구성 및(또는) 합성 셀룰로스 섬유를 사용하고(하거나) 섬유상 셀룰로스계 재료의 다른 셀룰로스 섬유와 블렌딩할 수 있는 것이 고려된다. 섬유상 셀룰로스계 재료는 또한 셀룰로스계 섬유 및 1종 이상의 비셀룰로스계 섬유 및(또는) 필라멘트를 함유하는 복합 재료일 수도 있다. 섬유상 셀룰로스계 복합 재료의 설명은 예를 들면, 미국 특허 제5,284,703호에서 찾아볼 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "펄프"란 목질 및 비목질 식물과 같은 공급원으로부터의 셀룰로스계 섬유상 재료를 의미한다. 목질 식물의 예로는 낙엽수 및 침엽수를 들 수 있다. 비목질 식물의 예로는 면, 아마, 아프리카나래새, 유액 분비 식물, 짚, 황마, 삼 및 사탕수수의 설탕 짜낸 찌끼를 들 수 있다. 펄프는 예를 들면, 열, 화학 및(또는) 기계적 처리와 같은 각종 처리에 의해 개질될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "종방향"이란 공정 동안에 그의 진행 방향에 평행한 재료의 방향이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "횡방향"이란 그의 종방향에 수직인 재료의 방향이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "컵 압궤(cup crush)"란 일정한 속도의 연장(이하, "CRE"로서 언급함) 시험 기계로부터의 피크 하중 및 에너지 단위를 사용하여 재료의 검출가능한 연성 지수, 특히 강성을 결정하는데 사용되는 시험을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "하중"이란 몸체에 인가된 중량 단위의 힘을 의미한다. 중량 단위는 파운드-힘의 영국 단위와 유사하고, 지구의 중력 하에서의 질량의 힘인 그램-힘으로 기록될 수 있다. 용어 그램-힘은 이하 "gf"로 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "에너지"란 일을 수행하는데 필요한 거리 곱하기 힘을 의미하며, 그램-힘 x 밀리미터 단위로 기록될 수 있고, 이하 "gfmm"으로 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "종방향 인장"(이하, "MDT"로 언급될 수 있음)은 1 또는 3 인치 폭의 시험표본을 파열시키는데 필요한 종방향의 파열력이고, 그램-힘으로서 기록될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "횡방향 인장"(이하, "CDT"로 언급될 수 있음)은 1 또는 3 인치 폭의 시험표본을 파열시키는데 필요한 횡방향의 파열력이고, 그램-힘으로서 기록될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "기초 중량"(이하, "BW"로 언급될 수 있음)은 시험표본의 단위면적 당 질량이고, 평방 미터 당 그램으로서 기록될 수 있으며, 이하 "g/m2"으로 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "표준화 인장 강도"(이하, "NTS"로 언급될 수 있음)는 재료, 일반적으로 포 또는 부직웹의 강도에 대한 측정치이고, 그램-힘 곱하기 미터 제곱 나누기 그램으로서 기록될 수 있으며, 이하 gfm2/g으로서 약칭될 수 있다. 보다 큰 NTS는 일반적으로 보다 강한 시험표본과 관계 있다. NTS는 하기 수학식에 의해 계산된다:
NTS = (MDT*CDT)0.5/BW
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "가와바따(Kawabata) 굴곡"이란 재료를 취급함으로써 느낄 수 있는 저항의 정도를 평가하는데 사용되는 시험을 의미한다. 이 시험 결과는 굴곡 강성 및 굴곡 히스테리시스로서 표현될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "굴곡 강성"은 재료의 굴곡에 대한 저항을 의미한다. 이 값이 보다 클수록, 재료는 굴곡에 대해 보다 더 저항적이다. 강성 값은 그램-힘 곱하기 센티미터 제곱 나누기 센티미터의 단위로 표현될 수 있고, 이하 "gfcm2/cm"로서 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "굴곡 히스테리시스"란 굴곡 후 재료가 회복될 수 없는 능력을 말한다. 히스테리시스 값이 보다 클수록, 재료는 회복되려는 능력이 보다 낮다. 히스테리시스 값은 그램-힘 곱하기 센티미터 나누기 센티미터의 단위로 표현될 수 있고, 이하 "gfcm/cm"로서 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "흡상"은 재료가 모세관 작용에 의해 액체를 흡수하는 속도를 측정하기 위해 사용되는 시험을 의미한다. 이 시험 결과는 XY 흡상, Z 흡상 및 전체 흡상으로서 표현될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "XY 흡상"이란 얼마나 빨리 액체가 액체 공급원으로부터 시트의 밸런스로 액체를 재분포시키는지를 의미하고, 초 당 재료 그램 당 액체 그램으로서 표현될 수 있고, 이하 "g/g/s"로서 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "Z 흡상"이란 얼마나 빨리 액체가 재료로 들어가서 재료의 바닥으로부터 재료의 상부로 수직적으로 흡수되는지를 의미한다. Z 흡상은 초 당 재료 그램 당 액체 그램으로서 표현될 수 있고, 이하 "g/g/s"로서 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "전체 흡상"이란 주어진 시간 동안에 흡수된 액체의 총량을 의미하고, 재료 그램 당 액체 그램으로서 표현될 수 있고, 이하 "g/g"로서 약칭될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "표백"이란 섬유에 표백제를 첨가하여 섬유의 백화 및 증백을 유발시키는 방법을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "조대도"란 섬유의 단위 길이 당 중량이고, 밀리그램/100 미터로 표현된다. 통상적으로는, 약 12 mg/100 m보다 큰 값을 갖는 섬유가 조대 섬유인 것으로 간주된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "크레이핑된"이란 종이와 같은 재료의 주름진 표면을 의미한다. 크레이핑된 표면을 생성시키는 대표적인 방법으로는 종이 시트를 건조시키기 위하여 양키 기계의 표면 상에 위치시킨 다음 시트를 닥터 블레이드로 제거하는 것을 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "크레이핑되지 않은"이란 크레이핑된 표면을 갖지 않는 재료를 말한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "림(ream)"이란 면적의 단위를 말하며, 재료의 2880 평방 피트로 정의된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "사무실 종이"란 통상적인 사무 셋팅에서 버려지는 인쇄지 또는 섬유를 의미한다. 통상적으로는, 이들은 재생되어 티슈 종이와 같은 보다 높은 품질의 종이 제품을 생성시킬 수 있는 보다 높은 등급의 백색 또는 표백된 종이를 80 % 이상 포함한다, 그러나, 일부 보다 낮은 등급 종이, 예를 들면 칩 판지 및 어두운 색상의 종이, 뿐만 아니라 일부 오염물질, 예를 들면 고온 용융 접착제 및 스테이플도 또한 존재할 수 있지만, 전체 혼합물의 20 % 이하로 존재한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "주택에서 나오는 혼합된 종이 또는 섬유"란 주택으로부터 회수되는 섬유, 예를 들면 오래된 신문지, 쇄목 및 잡지를 의미한다. 통상적으로는 이들 섬유는 오래된 신문지 및 쇄목 75 % 이하 및 골판지 10 % 이하를 포함한다. 통상적으로는, 이들 종이는 재생되어 보다 낮은 등급의 종이 제품, 예를 들면 시판되는 시리얼 박스에 사용되는 판지를 생성시킬 수 있다.
〈발명의 요약〉
본 발명은 조대 고수율 타입 펄프를 연성 티슈 타입 제품의 제조에 적합한 펄프로 개질시키는 방법을 제공함으로써 상기 기재한 요구사항들을 해결한다. 조대 저자유도 고수율 타입 펄프는 또한 신문 인쇄 용지 (즉, 신문지)에서 발견되는데, 본 발명에 따라 섬유가 물 및 계면활성제 중에서 팽윤되어 있는 동안에 섬유 상에 또는 섬유 내에 신문 인쇄 용지 잉크 중에서 통상적으로 발견되는 특정 타입의 오일을 보유하거나 또는 첨가함으로써 개질되어 연성 티슈 제품을 제조할 수 있다.
표백되거나 또는 표백되지 않은 미사용 조대 고수율 섬유 (예를 들면, 돌 쇄목, 열기계적 및 화학열기계적 펄프)는 오일을 첨가하고, 인위적으로 오일 처리한 미사용 섬유에 적절한 계면활성제 처리를 수행함으로써 연성 티슈 타입 제품을 제조하는데 적합해질 수 있다. 오일 물질을 갖는 계면활성제 처리된 조대 고수율 타입 섬유 대다수를 함유하는 신규 섬유 및 위생지 제품이 본 발명의 방법에 따라 제조된다.
주택에서 나오는 섬유로부터 위생지 제품을 제조하는 방법은 (a) 주택에서 나오는 섬유를 물 중에서 교반하면서 펄프화시켜 펄프 슬러리를 제조하고, 이 때 주택에서 나오는 섬유 중의 섬유의 오일 함량은 약 0.010 중량% 내지 약 2.0 중량%이고, 슬러리의 콘시스턴시는 약 3 % 내지 약 18 %이고, pH는 약 8.0 미만이고, (b) 계면활성제를 펄프 슬러리에 첨가하고 펄프 슬러리를 약 100 ℉ 초과의 온도에서 15분 이상 동안 유지시켜 오래된 신문지 중의 실질적인 양의 오일이 보유되도록 하고, (c) 슬러리의 콘시스턴시를 약 3.5 % 내지 약 18 %로 증가시키고 (예를 들면, 세척 또는 탈수 단계를 이용함), (d) 처리된 펄프를 제지 공정에서 섬유원으로서 사용하여 위생지 제품을 제조하는 단계들을 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 상기 인용한 다른 단계 뿐만 아니라 선행 기술의 잉크 제거 및 정제 단계를 포함할 수도 있다.
계면활성제는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 및(또는) 이들의 배합물로부터 선택될 수 있다. 계면활성제는 바람직하게는 약 0.010 중량% 내지 약 1.00 중량%의 양으로 존재한다 (건조 섬유 중량을 기준으로 함). 본 발명의 일면에서, 계면활성제는 펄프화 단계의 완료 전에 펄프 슬러리에 첨가될 수 있다.
일반적으로는, 펄프 슬러리의 pH는 약 8 미만으로 유지된다. 예를 들면, 펄프 슬러리의 pH는 약 4 내지 7 사이에서 유지될 수 있다.
본 발명에 따라, 신문지로부터 형성된 펄프 슬러리의 pH 및 첨가된 화학물질은 오일 성분을 비누화시키기에 충분하지 않다. 신문지 중의 섬유의 오일 함량은 약 0.010 중량% 내지 약 2.0 중량%이고, 슬러리의 콘시스턴시는 약 3 % 내지 약 18 %, 예를 들면 약 3 % 내지 약 10 %일 수 있다.
미사용 조대 셀룰로스계 섬유로부터 위생지 제품을 제조하는 방법은 (a) 조대 셀룰로스계 섬유를 물 중에서 교반하면서 펄프화시켜 펄프 슬러리를 제조하며, 슬러리의 콘시스턴시는 약 3 % 내지 약 18 %이고 pH는 약 8.0 미만이고, (b) 계면활성제를 펄프 슬러리에 첨가하고 펄프 슬러리를 약 100 ℉ 초과의 온도에서 15분 이상동안 유지시키고, (c) 슬러리를 탈수시켜 약 15 % 내지 약 35 %의 콘시스턴시로 만들고, (d) 탈수된 슬러리를 크럼빙(crumbing)시켜 크럼빙된 섬유를 제조하고, (e) 크럼빙된 섬유를 섬유 분산기를 통해 통과시키고, 섬유를 약 100 ℉의 온도에서 유지하면서 인쇄 잉크 오일을 섬유와 혼합시켜 오일 생성물을 함유하는 처리된 펄프를 제조하고, (f) 처리된 펄프를 제지 공정에서 섬유원으로서 사용하여 위생지 제품을 제조하는 단계들을 포함한다.
계면활성제는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 및 이들의 배합물로부터 선택될 수 있다. 계면활성제는 바람직하게는 약 0.010 중량% 내지 약 1.00 중량%의 양으로 존재한다 (건조 섬유 중량을 기준으로 함). 본 발명의 일면에서, 계면활성제는 성형 단계 전에 첨가될 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 처리된 펄프를 제지 공정에서의 섬유 공급원으로 사용하여 위생지 제품을 제조하는 단계 전에 정제 단계를 포함할 수도 있다.
일반적으로는, 펄프 슬러리의 pH는 약 8 미만으로 유지된다. 예를 들면, 펄프 슬러리의 pH는 약 4 내지 7 사이에서 유지될 수 있다.
조대 셀룰로스계 섬유의 조대도는 바람직하게는 약 12 mg/100 m 초과이다.
본 발명의 방법에 따라, 인쇄 잉크 오일은 섬유를 약 100 ℉ 이상의 온도로 유지하면서 섬유와 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 인쇄 잉크 오일은 섬유를 약 180 ℉의 온도에서 유지하면서 섬유와 혼합될 수 있다.
상기 기재한 본 발명의 방법은 처리된 펄프를 제지 콘시스턴시에서 제지기의 헤드박스(headbox)[또는 기계실(machine chest)] 내로 도입시키고, 계면활성제계를 처리된 펄프에 첨가하고, 처리된 펄프를 제지 공정에 이용하여 위생지 제품을 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
계면활성제계는 비이온계 및 양이온계 계면활성제의 혼합물로 이루어질 수 있다. 계면활성제계는 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.01 % 내지 약 1.5 %의 양으로 처리된 펄프에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 계면활성제계는 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.05 % 내지 약 1.00 %의 양으로 처리된 펄프에 첨가될 수 있다. 처리된 펄프는 약 1.0 % 내지 약 0.05 % 범위의 제지 콘시스턴시에서 제지기에 도입될 수 있다.
본 발명은 처리된 펄프를 사용하여 제조한 위생지 제품이 림 당 5 내지 35 파운드의 기초 중량으로 제조된 티슈 종이인 상기 기재한 방법을 포함한다. 위생지 제품은 또한 림 당 7 내지 35 파운드의 기초 중량으로 제조된 종이 냅킨일 수도 있다. 위생지 제품은 또한 림 당 10 내지 40 파운드의 기초 중량으로 제조된 종이 타월일 수도 있다.
신규 위생지 제품의 카자아니(Kajaani) 조대도는 바람직하게는 100 미터 당 12 밀리그램 초과인 조대 섬유를 포함하고, 기초 중량은 림 당 5 내지 40 파운드이고, 표준화 인장 강도 (미터 단위)는 5.0 내지 200.0이고, 식물유, 광유, 라놀린유 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 오일을 약 0.010 % 내지 약 2.0 % 함유하는 셀룰로스계 섬유로 제조된다.
또한, 본 발명은 티슈 및 타월 제조 특성을 개선시키기 위한 셀룰로스계 섬유의 개질 방법을 포함한다. 셀룰로스계 섬유의 개질 방법은
(a) 15 % 내지 35 % 또는 그 이상의 콘시스턴시에서 조대 셀룰로스계 섬유에 광유, 식물유, 라놀린유 또는 이들의 유도체 0.010 % 내지 2.0 %를 첨가하고, 섬유를 크럼빙시키고, 크럼빙 섬유를 약 100 ℉의 온도에서 유지하면서 섬유 분산기에 통과시키고, 인쇄용 오일을 섬유와 혼합시키고,
(b) 콘시스턴시 3 % 내지 18 % 및 온도 약 100 ℉ 내지 140 ℉에서 15분 이상 동안 계면활성제 약 0.010 중량% 내지 약 1.00 중량%를 조성에 첨가하는 단계들을 포함한다.
본 발명은 100 미터 당 12 밀리그램보다 큰 카자아니 섬유 조대도를 갖고 식물유, 광유, 라놀린유 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 오일 0.010 % 내지 2.0 %를 함유하는 계면활성제 및 오일 개질된 셀룰로스계 섬유인, 본 명세서에서 설명되는 위생지 제품을 제조하기 위한 개선된 셀룰로스계 섬유를 포함한다.
본 발명은 계면활성제 처리를 하지 않은 동일 섬유 구조물보다 컵 압궤 하중 및 에너지가 낮고 적어도 일부분이 오일을 함유하는 조대 펄프 섬유를 포함하는, 습식 레잉되고 계면활성제 처리된 부직 섬유 구조물을 포함하는 위생지 제품을 추가로 포함한다.
또한, 섬유 구조물은 크레이핑되지 않고 컵 압궤 하중 연성 지수가 약 7.0 초과이다. 더하게는, 섬유 구조물의 컵 압궤 하중 연성 지수는 약 8.0 초과이다. 게다가, 섬유 구조물의 컵 압궤 에너지 연성 지수는 약 0.39 초과이다. 더하게는, 섬유 구조물의 컵 압궤 에너지 연성 지수는 약 0.45 초과이다. 추가로, 섬유 구조물의 종방향 굴곡 강성 지수는 약 0.17 미만이다. 또한, 섬유 구조물의 횡방향 굴곡 강성 지수는 약 0.129 미만이다.
별법으로는, 섬유 구조물은 크레이핑되고 컵 압궤 하중 연성 지수는 약 8.954 초과이다. 게다가, 섬유 구조물의 컵 압궤 에너지 연성 지수는 약 0.499 초과이다. 추가로, 섬유 구조물의 종방향 굴곡 강성 지수는 약 0.04 미만이다. 추가로, 섬유 구조물의 횡방향 굴곡 강성 지수는 약 0.055 미만이다.
또한, 조대 펄프 섬유는 재생 섬유이다. 추가로, 조대 펄프 섬유는 주택에서 나오는 종이로부터 얻은 섬유를 포함한다. 또한, 계면활성제는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제 또는 비이온계 및 양이온계 계면활성제의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 계면활성제 처리를 하지 않은 동일 구조보다 더 큰 흡상 흡수도를 갖고 적어도 일부분이 오일을 함유하는 조대 펄프 섬유를 포함하는, 습식 레잉되고 계면활성제 처리된 부직 섬유 구조물을 포함하는 위생지 제품을 추가로 포함한다.
게다가, 섬유 구조물의 NTS는 약 50 gfm2/g이고, XY 흡상율은 약 0.92 g/g/s 이상이다. 또한, 섬유 구조물의 Z 흡상율은 약 3.80 g/g/s 이상이다. 또한, 섬유 구조물의 전체 흡상율은 약 8.90 g/g 이상이다.
별법으로는, 섬유 구조물의 NTS는 약 135 gfm2/g이고, XY 흡상율은 약 0.68 g/g/s 이상이다. 또한, 섬유 구조물의 Z 흡상율은 약 3.19 g/g/s 이상이다. 또한, 섬유 구조물의 전체 흡상율은 약 6.66 g/g 이상이다.
또한, 조대 펄프 섬유는 재생 섬유이다. 추가로, 조대 펄프 섬유는 주택에서 나오는 종이로부터 얻은 섬유를 포함한다. 또한, 계면활성제는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제 또는 비이온계 및 양이온계 계면활성제의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
도 1은 컵 압궤 하중 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 2는 컵 압궤 에너지 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 3은 컵 압궤 하중 대 크레이핑되고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 4는 컵 압궤 에너지 대 크레이핑되고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 5는 종방향 굴곡 강성 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 6은 종방향 굴곡 히스테리시스 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 7은 횡방향 굴곡 강성 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 8은 횡방향 굴곡 히스테리시스 대 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 9는 XY-방향 흡상율 대 크레이핑되지 않고 저 기초 중량 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 10은 Z-방향 흡상율 대 크레이핑되지 않고 저 기초 중량 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 11은 전체 물 수용량 흡상율 대 크레이핑되지 않고 저 기초 중량 계면활성제 처리 및 미처리 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 12는 XY-방향 흡상율 대 크레이핑되지 않고 고 기초 중량 계면활성제 처리된 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 13은 Z-방향 흡상율 대 크레이핑되지 않고 고 기초 중량 계면활성제 처리된 섬유를 나타내는 그래프이다.
도 14는 전체 물 용량 흡상율 대 크레이핑되지 않고 고 기초 중량 계면활성제 처리된 섬유를 나타내는 그래프이다.
일반적으로는, 본 발명은 미사용 고 조대도 섬유를 계면활성제로 처리하고, 신문지 잉크에서 발견되는 타입의 오일을 첨가하여 섬유를 연화시키고, 초지기 상에서의 기계적 연화 작업 (예를 들면, 크레이핑 단계)에 도움을 주는 상기 섬유 특성을 함유하는 종이를 얻는 방법을 제공하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 신문지를 포함하여 주택에서 나오는 섬유 (이미 인쇄 잉크 오일을 함유함)로부터 얻은 고 조대도 섬유를 계면활성제로 처리하고, 필요에 따라, 인쇄 잉크 오일을 첨가하여 섬유를 연화시키고 초지기 상에서의 기계적 연화 작업 (예를 들면, 크레이핑 단계)에 도움을 주는 상기 섬유 특성을 함유하는 종이를 얻는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법을 이용함으로써, 고 조대도 섬유 또는 재생 신문지/신문 인쇄 용지 섬유를 사용하여 이전에는 상기한 섬유로는 얻을 수 없었던 정도의 연성 지수를 갖는 종이 제품을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 미처리 재생 섬유에 비하여 섬유의 흡수도를 개선시킨다.
본 발명은 조대 고수율 타입 섬유 (즉, 목 섬유의 주로 기계적 분리에 의해 제조되고 통상적으로는 원료의 80 중량% 이상을 함유하는 섬유)가 값비싼 표백된 노던 연재 크라프트 섬유로부터 제조된 티슈 제품에 필적할 만한 제품 품질을 갖는 고연성 티슈 타입 제품을 제조할 수 있다는 발견에 기초한다. 이러한 셀룰로스계 섬유는 조대도가 12 mg/100 미터 초과인 고조대도 섬유를 포함한다. 구체적으로는, 연성 티슈 타입 제품은 사용한 신문지 잉크에서 전형적으로 발견되는 특정 오일을 첨가함으로써 조대 섬유로부터 제조될 수 있다. 이들 오일을 첨가하기 전에, 조대 섬유는 계면활성제 처리시킨다. 이어서, 연성 종이 제품을 계면활성제 처리되고 오일을 함유하는 섬유로 제조한다. 본 발명의 실행에 있어서 티슈 또는 다른 타입의 위생지 제품 (예를 들면, 타월, 냅킨 및 고급 화장지)을 상기 섬유로부터 제조하기 전에, 충분한 양의 오일이 섬유 상에 또는 내에 있어야 한다는 것이 중요하다.
본 발명의 중요한 일면에서, 연성 티슈 타입 제품은 또한 신문지에서 전형적으로 발견되는 특정 오일 물질 (예를 들면, 신문 인쇄 잉크 오일)을 함유하는 오래된 신문지 (예를 들면, 재생 신문지/신문 인쇄 용지)로부터 제조될 수도 있다. 본 발명의 일면은 잉크의 오일 성분이 오래된 신문 인쇄 용지 중의 조대 섬유로부터 제거되지 않은 경우 및 상기 섬유를 오일 성분을 유화/제거시키기에 불충분한 조건에서 계면활성제로 처리한 경우, 놀랍게도 고품질의 연성 티슈 제품이 제조될 수 있다는 발견에 기초한 것이다. 이 과제를 달성하기 위하여, 섬유를 팽윤/개방시키고, 섬유 상에서의 제거 및(또는) 재분포를 위한 제한된 양의 잉크 구성성분을 분해하는데 계면활성제 제제를 이용하였다.
또한, 오일의 일부 또는 전체를 잉크 제거함으로써 제거하는 경우 (또는 미사용 섬유의 경우에서와 같이 처음부터 존재하지 않은 경우), 본 발명의 이점들을 얻기 위하여 계면활성제 처리 후, 그러나 섬유로부터 위생지 제품을 제조하기 전에 오일을 섬유에 첨가할 수 있다.
식물유 및 광유가 통상적으로 신문 인쇄 잉크 중에 사용되고, 사용된 신문 중에서 일반적으로 인쇄 잉크의 성분으로서 발견된다. 사용된 신문지의 오일 성분을 보유하기 위하여, 종래의 재펄프화 및 잉크 제거 공정은 변형되어야 한다. 종래의 잉크 제거 공정의 바람직한 변형은 식물성 타입 오일 (또는 임의의 에스테르기 함유 오일)이 비누로 전환되는 비누화 조건을 없애는 것이다. 그러나, 오일이 잉크 제거 동안에 제거되는 경우, 이들은 계면활성제 처리 후에 대체될 수 있다.
또한, 비누화 조건을 피함으로써, 지방산 오일, 예를 들면 식물유 및 특정 섬유 성분, 예를 들면 헤미셀룰로스의 알칼리성 비누화 생성물이 섬유로부터 초지기 물 시스템 내로 침출되어 크레이핑 작업에 어려움을 야기시키지 못하도록 한다.
하나의 실시태양에서, 본 발명의 방법은 출발 물질로서 미사용 조대 섬유를 사용한다. 미사용 조대 섬유를 펄프화시켜 pH는 약 8 미만이고, 콘시스턴시는 약 3 % 내지 약 18 %인 슬러리를 제조한다. 이어서, 슬러리를 약 100 ℉ 초과의 온도에서 15분 이상 동안 비이온계, 양이온계 또는 음이온계 계면활성제 또는 이러한 계면활성제들의 배합물로 처리한다. 계면활성제 처리가 완료된 후, 슬러리를 탈수시켜 콘시스턴시 약 15 % 내지 약 35 %를 얻는다. 이어서 탈수된 슬러리를 크럼빙시켜 크럼빙 섬유를 제조한다. 이어서 크럼빙 섬유를 섬유 분산기에 통과시키고, 섬유를 약 100 ℉ 초과 (바람직하게는 약 180 ℉)의 온도에서 유지하면서 인쇄 잉크 오일 약 0.010 % 내지 약 2.0 %와 혼합시킨다. 이어서, 슬러리화하고 계면활성제 처리하고 오일 개질시킨 펄프를 종래의 위생지 제조 방법, 바람직하게는 티슈 제지 공정에서 공급원으로서 사용한다. 이를 위생지 제품 (예를 들면, 티슈, 타월, 고급 화장지 또는 냅킨) 제조용 조성으로 사용하기 전에 펄프 슬러리의 선별, 세정, 부유 및(또는) 일부 세척을 수행할 필요가 있을 경우, 상기 선별, 세정, 부유 및(또는) 세척 단계 후에 상당한 양의 오일 오염물질이 펄프 상에/내에 보유되어야 하거나 또는 제지 전에 대체되어야 하는 것이 중요하다.
미사용 조대 섬유를 사용할 때 본 발명의 펄프화 방법은 바람직하게는 섬유를 승온, 바람직하게는 100 ℉ 내지 180 ℉ 및 콘시스턴시 6 내지 9 %에서 펄프화시키는 것을 포함한다. 펄프화 시간은 15 내지 60분에서 변할 수 있다. 이어서 슬러리를 120 ℉ 내지 150 ℉로 냉각시키고, pH가 pH 4 내지 7 사이로 조절되는 (필요에 따라) 보유실/블렌드실로 이동시켰다. 이어서 계면활성제 또는 계면활성제 배합물을 펄프 슬러리에 첨가하고 15분 이상 동안, 바람직하게는 약 30분 동안 섬유와 상호작용시켰다. 이어서, 펄프를 프레스, 예를 들면 시판되는 안드리쯔 (Andritz) 프레스를 통해 탈수시켜 콘시스턴시 약 15 % 내지 약 35 %를 얻었다. 이어서, 탈수 펄프를 시판되는 크럼빙 장치, 예를 들면 미국 미네소타주 뉴프라그 소재의 스콧트 이큅먼트 캄파니 (Scott Equipment Co.) 제품을 사용하여 크럼빙시켜 크럼빙 섬유를 얻는다. 이어서, 크럼빙 섬유를 섬유 분산기, 예를 들면 미국 오하이오주 미들타운 소재의 더 블랙 클로우손 캄파니 (The Black Clawson Company)가 제조한 시판되는 마이카 (Micar)를 통과시키고, 섬유를 약 100 ℉ 초과의 온도 (바람직하게는 약 180 ℉)로 유지하면서 인쇄 잉크 오일과 혼합시킨다. 바람직한 오일로는 식물유 및 광유를 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 첨가 혼합된 오일의 양은 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.010 % 내지 약 2.0 %로 변하게 된다. 섬유 온도는 인쇄 잉크 오일을 섬유와 혼합시킬 때 스팀을 분사함으로써 승온 (예를 들면, 100 ℉ 내지 180 ℉ 이상)에 유지될 수 있다. 추가의 선별은 미사용 섬유의 경우 불필요하지만, 초지기를 보호하기 위하여 큰 오염물, 예를 들면 종이 클립을 제거하기 위하여 선별 및(또는) 원심 세정을 실행할 수 있다. 임의적으로는, 계면활성제 처리되고 오일을 함유하는 펄프의 제한된 세척은 초지기 상에서의 제지 조성 중에 세척되지 않은 펄프를 사용함으로써 초지기 상에서 수행될 수 있다.
바람직하게는 미사용 조대 섬유 또는 오래된 신문지를 사용할 때의 슬러리 및 계면활성제 처리 단계는 동일하다. 이러한 처리는 조대 섬유 또는 신문 인쇄 용지를 콘시스턴시 약 3 % 내지 18 %에서, 바람직하게는 펄프 슬러리 온도 약 100 ℉ 내지 180 ℉에서 계면활성제와 함께 슬러리화시키고, 약 15분 이상 동안 승온을 유지시키는 것으로 시작하여 몇 단계에 걸쳐 수행된다. 이어서, 섬유를 개방시키고 팽윤시키기에 적합한 pH 및 온도로 pH를 조절하고 펄프 슬러리의 온도를 감소시킨다 (섬유 중에 존재할 수 있는 오일을 비누화시키지 않음). 바람직한 계면활성제 처리 조건은 pH 4 내지 7 및 온도 약 150 ℉ 미만 및 바람직하게는 약 100 ℉ 초과이다. 미사용 조대 섬유 또는 신문지의 펄프화가 계면활성제 처리에도 적합한 조건 하에서 수행되는 경우, 펄프화 및 계면활성제 처리 단계들이 합쳐질 수 있다.
펄프화 및 계면활성제 처리가 단일 단계로 합쳐지는 경우, 계면활성제는 펄프화를 위해 미사용 섬유 또는 신문지의 첨가 전 또는 후에 물에 첨가될 수 있다. 별법으로는 및(또는) 추가적으로는, 계면활성제는 펄프화 동안 또는 펄프화 후에 펄프 슬러리에 첨가될 수 있다. 1종 이상의 계면활성제를 사용할 수 있다. 계면활성제는 신문 인쇄 용지 재생 과정에서 오염물질 제거에 통상적으로 사용되는 타입일 수 있다. 적합한 계면활성제는 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제 및 음이온계 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 계면활성제는 비이온계 계면활성제이다. 중요하게는, 펄프를 약 15분 이상 동안 및 바람직하게는 약 30분 동안 계면활성제와 접촉하도록 유지시킨다. 비록 펄프와 계면활성제에 대한 보다 긴 접촉 시간이 사용될 수 있지만, 필수적이지는 않다. 30분보다 긴 펄프와 계면활성제에 대한 접촉 시간이 보다 적은 양의 계면활성제를 사용하는 경우 도움이 될 수 있는 것으로 여겨진다.
슬러리를 1종 이상의 계면활성제로 처리한 후, 슬러리를 약 15% 내지 약 35%의 콘시스턴시로 탈수시킨다. 본 발명과 관련하여 본 명세서에서 기재된 "탈수" 작업을 수행하기 위한 하나의 장치는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰-슐쩌 페이퍼 테크놀로지 (Voith-Sulzer Technology)로부터 얻을 수 있다. 다른 적합한 장치들은 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
펄프를 탈수시킨 후, 크럼빙시켜 크럼빙 섬유의 크기를 조절한다. 본 발명과 관련하여 본 명세서에서 기재한 "크럼빙" 작업을 수행하기 위한 하나의 장치는 미국 미네소타주 뉴프라그 소재의 스콧트 이큅먼트 캄파니로부터 얻을 수 있다. 다른 적합한 장치는 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
섬유의 크럼빙 후, 섬유를 섬유 분산기에 통과시키고, 인쇄 등급 오일과 혼합시키고, 스팀을 분사시켜 180 ℉의 온도로 유지시킨다. 본 발명과 관련하여 본 명세서에서 기재된 이 "분산" 작업을 수행하기 위한 하나의 장치는 미국 오하이오주 미들톤 소재의 더 블랙 클로우손 캄파니로부터 얻을 수 있다. 다른 적합한 장치들은 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
(1) 스팀을 분사시켜 섬유가 약 180 ℉의 온도를 유지하도록 하고, (2) 인쇄 등급 오일이 크럼빙된 섬유와 혼합될 수 있도록 하기 위하여 마이카를 위치시킨다. 분사되는 오일의 양은 건조 섬유 중량에 의존한다. 오일은 공기 건조 섬유 중량의 약 0.010 내지 3.0 %의 양으로 첨가된다.
사용된 신문지로 시작하는 경우 본 발명의 실행 방법은 광범위하게는 (1) 신문지를 물 중에서 교반하면서 슬러리화시켜 신문지를 펄프화시키고, (2) 사용된 신문지 펄프 슬러리를 비이온계, 양이온계 또는 음이온계 계면활성제 또는 상기 계면활성제들의 배합물과 같은 계면활성제로 처리하고, (3) 슬러리화된 펄프의 pH를 약 8.0 미만으로 유지시키고, (4) 슬러리화되고 계면활성제 처리된 펄프를 위생지 제조 방법, 바람직하게는 제지 공정에서 조성의 일부분으로 이용하는 것으로 이루어진다. 펄프 슬러리를 위생지 제품 (예를 들면, 티슈, 타월, 고급 화장지 또는 냅킨) 제조용 조성으로서 사용하기 전에 펄프 슬러리의 선별, 세정, 부유 및 일부 세척이 실행될 수 있지만, 상당량의 오일 오염물질들이 상기 선별, 세정, 부유 및 세척 단계 후에 펄프 상에 보유되거나 또는 다르게는 제지 전에 대체되어야 하는 것이 중요하다.
ONP를 사용하는 경우 본 발명의 펄프화 방법은 바람직하게는 오래된 신문지를 콘시스턴시 6 내지 9 % 및 승온 약 100 ℉ 내지 180 ℉에서 펄프화시키는 것을 포함한다. 펄프화 시간은 15 내지 60분 범위일 수 있다. 이어서 슬러리를 100 ℉ 내지 150 ℉로 냉각시키고 pH가 pH 4 내지 7 사이로 조절되는 보유실/블렌드실로 이동시킨다. 이어서, 비이온계, 양이온계 및(또는) 음이온계 계면활성제를 첨가한다. 계면활성제는 건조 섬유 중량의 약 0.010 % 내지 약 1.00 % 범위의 양으로 첨가된다. 물론, 계면활성제는 펄프화 전에 또는 동안에 첨가될 수 있다.
중요하게는, 펄프 슬러리에 첨가되는 계면활성제는 15분 이상, 바람직하게는 약 30분 동안 섬유 및 오일과 상호작용시켜야 한다. 이어서 슬러리의 pH를 7로 조절한 다음 펄프는 제지 공정에 대해 준비된다. 선별 및(또는) 원심 세정을 실행하여 큰 오염물질, 예를 들면 종이 클립을 제거하여 초지기를 보호할 수 있지만, 추가의 선별은 필요하지 않다. 임의적으로, 계면활성제 처리되고 오일 오염된 펄프의 제한된 세척은 초지기 상에서의 제지 조성 중에 세척되지 않은 펄프를 사용함으로써 초지기 상에서 수행될 수 있다. 펄프 슬러리가 초지기 전에 세척되지 않을 경우, 자유 부유 및 용해 물질은 초지기 백수의 오염물 제거를 위한 부유 단계를 이용함으로써 포를 형성하는 초지기 상에서 세척되어 나오고 초지기 백수로부터 제거될 수 있다. 이것은 초지기 상에서 재사용하기 위하여 백수를 투명하게 하는 크로프타 (Krofta) 청정제와 같은 용해된 공기 부유 방법 및 산허리(sidehill) 스크린을 사용하여 수행될 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 미사용 조대 섬유, 신문 인쇄 용지 또는 오래된 신문지를 사용할 때의 슬러리화 및 계면활성제 처리 단계가 동일하고, 미사용 조대 섬유, 신문 인쇄 용지 또는 신문지를 콘시스턴시 약 3 % 내지 18 %에서, 바람직하게는 펄프 슬러리 온도 약 100 ℉ 이상 및 바람직하게는 약 180 ℉에서 계면활성제와 함께 슬러리화시키고, 약 15분 이상 동안 승온을 유지시키는 것으로 시작하여 몇 단계에 걸쳐 수행된다. 이어서, 섬유 중에 존재할 수 있는 오일을 비누화시키지 않으며 섬유를 개방시키고 팽윤시키는 듯한 조건을 유지하기에 적합한 pH 및 온도로 pH를 조절하고 펄프 슬러리의 온도를 감소시킨다. 바람직한 계면활성제 처리 조건은 pH 4 내지 7 및 온도 약 150 ℉ 미만 및 바람직하게는 약 100 ℉ 초과의 이다. 미사용 조대 섬유, 신문 인쇄 용지 또는 신문지의 펄프화가 또한 계면활성제 처리에도 적합한 조건 하에서 수행되는 경우, 펄프화 및 계면활성제 처리 단계들이 합쳐질 수 있다.
펄프화 및 계면활성제 처리가 단일 단계로 합쳐지는 경우, 계면활성제는 펄프화를 위해 미사용 섬유, 신문 인쇄 용지 또는 오래된 신문지의 첨가 전 또는 후에 물에 첨가될 수 있다. 물론, 계면활성제는 펄프화 후에 펄프 슬러리에 직접 첨가될 수 있다. 계면활성제는 바람직하게는 신문 인쇄 용지 재생 공정에서 오염물 제거에 통상적으로 사용되는 타입일 수 있다. 1종 이상의 계면활성제가 사용될 수 있고, 비이온계, 양이온계 및 음이온계 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
펄프를 약 15분 이상 동안 및 바람직하게는 약 30분 동안 계면활성제와 접촉하도록 유지시킨다. 비록 펄프와 계면활성제에 대한 보다 긴 접촉 시간이 사용될 수 있지만, 필수적이지는 않다. 30분보다 긴 펄프와 계면활성제에 대한 접촉 시간이 보다 적은 양의 계면활성제를 사용하는 경우 도움이 되는 듯하다. 미사용 조대 섬유, 신문 인쇄 용지 또는 오래된 신문지를 사용하는 경우, 상기 공정 순서에서 중요한 점은 계면활성제 처리된 섬유와 접촉하는 신문 인쇄 잉크에서 통상적으로 발견되는 타입의 오일을 갖고 제지 동안에 섬유와 함께 보유 (예를 들면, 섬유 상 및(또는) 중에 보유됨)되는 것이다.
본 발명자들이 특정 작동 이론으로 정한 것은 아니지만, 조대 섬유는 섬유와 오일 사이의 상호작용을 향상시키는 것으로 나타난 계면활성제에 의한 섬유의 일부 개질로 인하여 연성 티슈 타입 위생지 제품에 매우 적합하게 되는 것으로 생각된다.
〈염료〉
본 발명의 재생 신문 인쇄 용지 섬유는 잉크 오염물질을 보유하므로 담회색이다. 대부분이 상기 섬유로 제조된 티슈 제품은 바람직하게는 보다 만족스러운 색상으로 염색된다. 본 발명에 유용한 염료는 수용성이어야 하고, 오일 오염된 섬유의 균일 염색의 곤란함 때문에 염료는 셀룰로스계 섬유에 실행되어야 한다. 바람직하게는, 염료는 양이온계, 즉 이들은 물 중에 해리되는 경우 양으로 하전된 착색 양이온을 형성하게 된다. 이러한 염료는 기계적 및 표백되지 않은 화학 펄프의 염색에 특히 잘 적합하다. 상기 펄프 섬유는 양으로 하전된 양이온이 염 형성에 의해 이들과 반응할 수 있는 상당수의 산 기를 함유한다. 이러한 염료는 염기성 염료 중에서 염기성 기가 발색단의 통합부인 선행 기술로부터 공지되어 있는 군으로부터, 또는 염기성 기가 분자 공명 시스템의 바깥에 놓여있는 보다 새로운 분류의 양이온계 직접 염료로부터 선택될 수 있다. 염료는 바람직하게는 공기 건조 섬유 중량의 0.01 % 내지 3 %, 가장 유용하게는 0.05 % 내지 0.5 %의 양으로 첨가된다. 이러한 염료는 임의의 정상적인 제지 pH, 산성 또는 중성에서 적용될 수 있다. 표백되지 않은 섬유에 대한 이의 우수한 친화력은 이들이 팬 펌프에 대한 유입구과 같이 늦게 제지계에 첨가될 수 있도록 하지만, 보다 긴 체류 시간, 예를 들면, 기계실 이동 펌프의 흡입부에서의 도입이 바람직하다. 어느 경우에서나 양호하게 혼합되는 진한 제지원료 위치(thick stock location)가 바람직하다. 물론, 양이온계 염료 이외의 염료가 이용될 수 있다.
〈계면활성제 처리〉
계면활성제 및 오일이 셀룰로스계 섬유를 개질시키기 위하여 합쳐지는 경우 상승적 결과가 얻어진다. 상승작용을 얻는 계면활성제의 최소 유효량은 pH 8 미만에서 오일 오염물질을 유화시킴으로써 오일을 용해시키는데 사용되는 보다 많은 양이라기 보다는 섬유를 개방시키기 위해 필요한 양이다. 바람직하게는, 계면활성제는 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.010 % 내지 약 1.00 %의 양으로 첨가된다. 예를 들면, 계면활성제는 섬유 중량을 기준하여 약 0.010 % 내지 약 0.1 %의 양으로 첨가될 수 있다.
다수의 계면활성제 및 계면활성제 배합물 (예를 들면, 비이온계, 양이온계, 음이온계 계면활성제 및 혼합물) 타입이 유용하지만, 비이온계 계면활성제가 가장 바람직한 정도의 손촉감 개선을 제공하는 것으로 나타났다. 바람직한 비이온계 계면활성제는 하이 포인트 케미칼 코포레이션 (High Point Chemical Corp.) 제품인 DI600(등록상표)로 시판되는 것이다. DI600(등록상표)는 신문 인쇄 용지의 부유 타입 잉크 제거를 위해 구체적으로 개발된 알콕실화 지방산 비이온계 계면활성제이다. 잉크 제거 분야에 공지되어 있는 다른 계면활성제들, 예를 들면 폴리에틸렌 글리콜의 알킬 페닐 에테르, 예를 들면 유니온 카바이드 (Union Carbide)의 테르지톨 (Tergitol)(등록상표) 시리즈의 계면활성제; 알킬페놀에틸렌 옥시드 축합 생성물, 예를 들면 론 폴렝 인코포레이티드 (Rhone Poulenc, Incorporated)의 아이지팔 (Igepal)(등록상표) 시리즈의 계면활성제; 아릴 알킬 폴리에테르 알콜, 예를 들면 롬 앤드 하스 (Rohm and Haas)의 트리톤 (Triton)(등록상표) X 400 시리즈의 계면활성제, 예를 들면 트리톤 X-100이 사용될 수 있다. 기타 적합한 비이온계 계면활성제로는 칼곤 코포레이션 (Calgon Corporation)의 오를렌 (ORLENE)(등록상표) 시리즈 계면활성제, 예를 들면 오를렌(등록상표) 1070, 1071, 1084 및 1060을 들 수 있다. 몇몇의 경우, 폐지 중에 존재하는 오염물질에 따라 음이온계 계면활성제가 사용될 수 있다. 적합한 음이온계 계면활성제의 예로는 비스타 (Vista)의 알포닉 (Alfonic)(등록상표) 1412A 또는 1412S와 같은 12 내지 14개의 탄소 직쇄 일차 알콜로부터 유도된 황산화 에톡실레이트의 암모늄 또는 나트륨 염; 및 술폰화 나프탈렌 포름알데히드 축합물 [예를 들면, 롬 앤드 하스의 타몰 (Tamol)(등록상표) SN]을 들 수 있다. 몇몇의 경우, 특히 박리가 또한 요망되는 경우 양이온계 계면활성제가 사용될 수 있다. 적합한 양이온계 계면활성제로는 예를 들면 시바-가이기 (CIBA-GEIGY)의 아마소프트 (Amasoft)(등록상표) 16-7 및 사파마인 (Sapamine)(등록상표) P; 쿼커 케미칼즈 (Quaker Chemicals)의 쿼커 (Quaker)(등록상표) 2001 및 아메리칸 사이아나미드 (American Cyanamid)의 사이아나텍스 (Cyanatex)(등록상표)와 같은 화합물을 들 수 있다.
본 발명자들이 특정의 작동 이론으로 정하는 것은 아니지만, 섬유 구조물의 팽윤이 오일 성분의 섬유로의 침투를 도움으로써 오일 개질을 개선시키는 것으로 생각된다. 승온 (예를 들면, 주위 온도 초과에서 150 ℉ 미만), 계면활성제의 사용 및 산 또는 약알칼리성 화학물질이 리그노셀룰로스계 섬유 구조물을 물리적으로 개방시켜 오일이 보다 양호하게 구조로 침투하여 섬유와 상호작용하여 손촉감을 개선시키도록 신문 인쇄 용지 및(또는) 조대 섬유를 펄프화시키는데 사용될 수 있다.
〈오일 타입〉
인쇄, 특히 신문지 인쇄 및 상기 인쇄용 잉크 제제에 통상적으로 사용되는 타입의 오일이 본 발명의 수행에 적합하다. 광유 및 식물유가 신문지용 인쇄 잉크의 제제화에 사용되는 가장 통상적인 타입의 오일이다. 백색 광유, 알볼린, 파라핀, 누졸, 삭솔 및 리그나이트유로도 알려져 있는 광유는 일반적으로 CAS #64742-46-7로 분류된다. 역사적으로는 상기 오일이 각종의 공급원으로부터 유도될 수 있었지만, 상업적으로 이들은 통상적으로는 평균적으로 탄소 사슬 약 10 내지 약 14인 석유 분류물 및 일반적으로 파라핀계 탄화수소, 나프텐계 탄화수소 및 알킬화 방향족 탄화수소의 혼합물이다. 상기 오일의 비중은 약 0.8 내지 약 0.85이고, 100 ℉에서의 점도는 38 내지 41 SSU(Saybolt Universal Unit)이고, 초기 비점은 약 500 ℉(260 ℃)이다. 인쇄 잉크를 제제화하는데 통상적으로 사용되는 타입의 식물유는 각종 공급원으로부터 유도될 수 있다. 통상적인 것은 케미칼 앱스트랙트 제공 명칭(chemical abstract service designation) CAS #8001-22-7을 갖는 소야 오일 (Soya oil), 차이니즈 빈 오일 (Chinese bean oil), 대두유 또는 플레인 소이 (plain soy oil)와 같이 공지된 대두로부터 유도된 오일이다. 이러한 오일의 비누화 값은 약 185 내지 195이고, 고상화 온도는 약 5 ℉ 내지 약 18 ℉이고, 융점은 약 70 내지 약 90 ℉이고, 요오드 값은 약 135 내지 145이며, 비누화가능하다. 인쇄 잉크에 사용하기 적합한 다른 타입의 오일 및 다른 식물원 오일도 또한 본 발명의 실행에 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 논의한 오일, 라놀린유 및 이들의 유도체가 사용될 수 있다.
〈오일 함량〉
섬유 상에 있어야 하는 (셀룰로스계 섬유의 표면 상 또는 구조 내) 오일의 양은 약 0.010 % 내지 약 2 %이어야 한다. 예를 들면, 오일 함량은 약 0.2 % 내지 약 2 % 범위일 수 있다. 신문지가 사용되는 경우 바람직하게는 오일 함량은 펄프화 동안에 사용된 신문지 상의 오일을 비누화시키거나 또는 용해시키지 않고 사용된 신문지를 처리하고 이들을 제지 조성에 사용되도록 준비시킴으로써 얻어진다. 계면활성제가 신문 인쇄 용지를 위생지 제품용 제지 조성에 사용되도록 준비하면서 오일을 세척시켜 버리지 않도록 온화하게 사용되는 것이 또한 바람직하다. 미사용 섬유가 사용되는 경우, 오일을 슬러리화 전에 펄프 상에 첨가함으로써, 오일을 섬유의 수 슬러리 내로 첨가하여 섬유가 본 명세서에서 설명된 내용에 따라 계면활성제 처리되기 전에 오일이 섬유와 접촉하게 되도록 함으로써, 또는 바람직하게는 섬유 분산기 중에서 오일을 섬유와 혼합시키거나 또는 분사시킴으로써 미사용 섬유에 첨가될 수 있다. 본 발명에 따라, 섬유 상의 또는 중의 오일의 존재는 약 0.010 % 내지 약 2.0 %, 예를 들면 약 0.2 % 내지 약 2.0 %이어야 한다.
상승 효과가 계면활성제 및 셀룰로스계 섬유의 오일 개질로 얻어지지만, 고 수율 섬유가 가장 유리하다. 기타 셀룰로스계 섬유는 본 발명의 방법에 의해 향상된 위생 품질을 가져 상기 섬유로부터 보다 연성이고 보다 유연한 위생지 제품이 제조될 수 있다. 상기 섬유로는 표백 및 미표백 노던 및 서던 연재 및 경목 크라프트, 표백 및 미표백 술파이트 섬유, 뿐만 아니라 표백 및 미표백 고수율 섬유, 예를 들면 돌 쇄목 섬유, 열기계적 섬유 및 화학열기계적 펄프 섬유를 들 수 있다. 상기 섬유의 구체적인 예는 표백 연재 화학열기계적 펄프 (SWCTMP); 표백 노던 연재 크라프트 (NSWK); 표백 재생 섬유 (RF); 표백 유칼립터스 크라프트 펄프 (BEK); 표백 서던 연재 크라프트 (SSWK); 및 표백 경목 화학열기계적 펄프 (HWCTMP)이다.
본 발명의 계면활성제 처리되고 오일 함유하는 섬유는 화장실 티슈용 종이, 고급 화장지용 종이, 종이 타월 및 종이 냅킨을 포함하여 위생지 제품의 제조를 위하여 상기 제품들을 제조하는 종래의 방법에 따라 종래의 제지 방법에 사용될 수 있다. 상기 제품들의 연성 지수 및 벌크는 본 발명의 오일 함유 섬유의 사용에 의해 개선되게 된다. 벌크 개선 때문에, 본 발명의 섬유로 제조된 종이 타월은 향상된다.
본 발명의 일면에서, 계면활성제계 및(또는) 비이온계 및 양이온계 계면활성제들의 혼합물을 얻은 종이 제품의 연성 지수를 추가로 향상시키기 위하여 섬유가 초지기의 헤드박스에 있는 동안에 계면활성제 처리되고 오일 함유하는 섬유에 첨가될 수 있다. 헤드박스(기계실)에서 제지 콘시스턴시로 존재하는 섬유에 섬유 건조 중량을 기준으로 하여 약 0.01 % 내지 약 1.5 %를 첨가한 다음 섬유로부터 종이 제품을 형성하는 것이 바람직하다. 적합한 계면활성제계는 비이온계 및 양이온계 계면활성제의 블렌드일 수 있는 종래의 박리제를 포함한다. 예시적 물질로는 위트코 코포레이션 (Witco Corp.)으로부터 입수할 수 있는 아로서프 (AROSURF)(등록상표) PA-801 및 바리소프트 (VARISOFT)(등록상표) C-6001; 및 에카 노벨 (EKA NOBEL)로부터 입수할 수 있는 베로셀 (Berocell)(등록상표)을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명에 따라, 종래의 잉크 제거는 티슈 및 타월 제품의 연성 지수에 유리할 수 있는 오일을 제거하기 때문에 사용된 신문지로부터 연성 티슈 제품을 제조하는데 역효과임이 발견되었다. 본 발명은 또한 신문 인쇄 용지에 사용된 이러한 타입의 오일이 티슈 및 타월 제품의 연성 지수에 유리하다는 발견에 기초한다. 연성 지수는 통상적으로는 평활성 및 다른 표면 특성 뿐만 아니라 시트 퍼프성(sheet puffiness)에 의해 영향을 받는 손촉감에 의해 인지되기 때문에 연성 지수는 측정하거나 또는 티슈 제품에 대해 정량화하기 어렵다. 손촉감 시험이 개발되었고 본 명세서에서 기록된 손촉감 데이타는 일반적으로 하기 시험에 따라 얻었다.
〈손촉감 시험〉
〈범위〉
표준으로 사용하기 위하여 몇 가지의 상이한 경중량의 건조 크레이프 티슈를 구입하거나 또는 티슈 제품에 연성 지수를 부여하기 위하여 상이한 품질을 갖는 시판되는 펄프로부터 제조하였다. 이러한 티슈를 사용하여 수치적 연성 지수 등급을 정의하였다. 수치를 각 티슈의 연성 지수 표준으로 정하였다.
시판되는 펄프로부터 제조된 가장 부드러운 제품을 손촉감 값 86으로 정하였는데, 어빙 (Irving) 노던 연재 크라프트 섬유 50 % 및 산타 페 (Santa Fe) 유칼립터스 크라프트 펄프 50 %로부터 제조된 경중량 건조 크레이프 티슈이다. 표준으로 사용하는데 가장 꺼칠꺼칠한 제품은 표백 연재 화학열기계적 펄프 (SWCTMP) 100 %로 제조되었고, 등급 상에서 손촉감 값 20으로 정해졌다. "손촉감 연성 지수" 등급을 정의하는데 있어서 표준으로 사용되고 가장 부드러운 티슈 표준과 가장 꺼칠꺼칠한 티슈 표준 사이의 연성 지수 품질을 갖는 기타 경중량 건조 크레이프 티슈 샘플을 상이한 펄프 또는 펄프 블렌드로부터 제조하였고, 손촉감 연성 지수값 20과 86으로 정하였다. 사용되는 펄프는 다음 문단에서 추가로 설명된다. 경중량 건조 크레이프 방법 이외의 티슈 제조 방법 및 표준을 제조하는데 사용된 것 이외의 다른 펄프 섬유들은 본 명세서에서 설명한 티슈 표준에 의해 정의된 손촉감 연성 지수 등급 20 내지 86을 벗어나는 티슈 제품을 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명으로 달성가능한 연성 지수의 개선을 정립시키기 위한 목적상, 경중량 건조 크레이프 제품에 대해 상기 정의한 20 내지 86의 손촉감 연성 지수 범위가 정확하고 비교용으로 충분하다. 본 발명의 재생 신문 인쇄 용지 섬유는 관통 건조된(through-dried) 방법과 같은 다른 티슈 제조 방법에 사용되는 경우 또는 다른 섬유와 블렌딩되는 경우 연성 지수값 86 초과인 티슈 제품을 제조할 수 있다.
〈손촉감 표준을 만드는데 사용되는 펄프〉
(a) 캐나다 표준 자유도(Canadian Standard Freeness, CSF) 500 및 ISO 백색도 80인 표백 연재 화학열기계적 펄프 (SWCTMP)[템셀(Temcell) 등급 500/80]를 가문비나무(Black spruce) 및 발삼전나무(Balsam fir)로부터 제조하였다. 아황산나트륨 전처리 및 가압 정제에 이어 80°ISO 백색도로의 알칼리성 과산화물 표백으로 펄프화하였다. 섬유의 카자아니 조대도는 27.8 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 1.7 mm이었다.
(b) 표백 노던 연재 크라프트 (NSWK)[픽토우(Pictou) 등급 100/0-100 % 연재]를 가문비나무 및 발삼전나무로부터 제조하였다. 카파(Kappa)#=28로의 크라프트 공정에 이어 88°ISO 백색도로의 CEoDED 표백에 의해 펄프화하였다. 카자아니 조대도는 14.3 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 2.2 mm이었다.
(c) 표백 재생 섬유 (RF)를 펄프화시키고, 선별하고, 세정하고 550°CSF로 세척한 후 80°ISO 백색도로의 차아염소산나트륨 표백한 분류 혼합된 사무실 쓰레기로부터 제조하였다. 카자아니 조대도는 12.2 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 7.2 mm이었다.
(d) 표백 유칼립터스 크라프트 펄프 (BEK)(산타 페 염소 원소 없는 등급)를 카파#=12로의 크라프트 공정에 이어 89°ISO 백색도로의 ODEoD 표백으로 펄프화한 유칼립터스 글로불러스(Eucalyptus Globulus)로부터 제조하였다. 카자아니 조대도는 6.8 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 0.85 mm이었다.
(e) 표백 서던 연재 크라프트 (SSWK)[스콧트 모빌(Scott Mobile) 소나무]를 로블롤리(Loblolly) 및 슬래쉬(Slash) 소나무로부터 제조하였고, 카파#=26으로의 펄프화에 이어 86°ISO 백색도로 CEHED 표백하였다. 카자아니 조대도는 27.8 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 2.6 mm이었다.
(f) 캐나다 표준 자유도(CSF) 450 및 ISO 백색도 83인 표백 경목 화학열기계적 펄프 (HWCTMP)[밀라 웨스턴(Millar Western) 등급 450/83/100]를 사시나무포플러로부터 제조하였다. 알칼리성 과산화물 전처리 및 가압 정제에 이어 알칼리성 과산화물 표백으로 펄프화하였다. 섬유의 카자아니 조대도는 13.8 mg/100 미터이고, 카자아니 중량 평균 섬유 길이는 0.85 mm이었다.
〈장치〉
시험 방법은 장치를 필요로 하지 않는다. 공지된 연성 지수 등급 값을 갖는 제품 표준을 사용하는 연성 지수 등급 상에서의 샘플의 평가 연성 지수 및 10명 이상의 사람으로 된 패널을 사용하여 티슈 샘플을 평가하기 위하여 하기하는 방법 및 물질을 사용한다. 몇몇 샘플들은 공지된 연성 지수 등급 값을 갖는 제품 표준을 사용하여 공인된 시험자로 시험하였다. 공인된 시험자의 결과는 시험 패널 대신에 사용된 데에서 확인되었다.
〈샘플 제조〉
1. 평가자 패널 (판단자)에 의해 시험되는 5개의 샘플을 선택해야 한다.
2. 하기하는 수학식을 사용하여 연성 지수를 평가하고자 하는 각 제품에 대한 판단 시험 패널에 필요한 표준 샘플 패드 및 샘플 패드의 수를 계산한다.
필요한 패드 (각 제품) = (x-1) x (y)
상기 식 중, x는 시험해야 하는 제품 수이고, y는 시험 패널 상의 사람 수이다.
3. 평가되는 각 제품에 대해 샘플 티슈의 한 롤을 무작위로 선택하고 맨처음 몇개의 시트는 버린다 (꼬리 매듭 접착제를 제거하기 위함). 시험되는 제품의 각 롤로부터 샘플 패드를 제조한다. 각 패드는 두께 4 시트 및 길이 4 시트인 티슈의 연속 샘플로부터 제조된다. 각 패드는 다음과 같이 제조한다: 4 시트 길이의 샘플을 먼저 반으로 접는다. 이에 의해 길이 2 시트인 이중 두께 샘플이 된다. 이어서 이중 두께 샘플을 다시 반으로 접어 4시트 두께, 1 시트 길이의 샘플 패드를 제조한다. 접는 것은 티슈의 롤 상에 있는 경우, 시트의 바깥쪽 면이 패드의 바깥쪽 면이 되도록 수행되어야 한다. 시험되는 제품이 "양면"인 경우, 즉 시트의 바깥쪽 면 대 롤의 안쪽을 향하는 표면 상에서 상이한 표면 특성들을 가지는 경우, 제품은 2회 시험되어야 하는데, 한 번은 샘플 패드의 바깥쪽 면이 된 롤의 바깥쪽을 향하는 표면으로 시험하고, 접어서 롤의 안쪽을 향하는 시트 표면이 샘플 패드의 바깥쪽 표면이 되도록 제조한 별도의 샘플 패드를 사용하여 또 한번 시험하였다.
4. 상기 문단 2에서의 수학식을 사용하여 각 제품으로부터 필요한 수의 패드를 구성한다. 필요한 수의 패드를 제조하는데 제품의 1개 이상의 롤이 필요한 경우, 패드 더미를 각각의 롤로부터 제조한 제품에서 무작위로 골라야 하는 것이 중요하다. 각 패드를 상부의 왼쪽 코너에(접은 면 상에서) 배치 코드를 붙였다.
5. 다음과 같이 표준 티슈 중에서 패널이 참고기준으로서 사용되는 3개의 표준을 선택한다.
평가되는 가장 조대한 샘플을 선택하여 표준 티슈 샘플 패드와 비교하여, 가장 조대한 샘플보다 약간 더 조대한 보다 낮은 표준을 선택한다.
평가되는 가장 연성인 샘플을 선택하고, 평가되는 가장 연성인 샘플보다 약간 더 높은 (보다 연성임) 표준 티슈 패드를 선택한다.
선택된 보다 낮은 표준과 보다 높은 표준의 대략 중간에 해당하는 제3의 표준을 선택한다.
선택된 3개의 표준 티슈 패드들은 패널에 대한 손촉감 참고기준이 되고, 가장 연성인 것, 가장 조대한 것 및 중간의 것을 정의한다.
6. 손촉감 참고기준은 패널에 의해 평가되는 제품의 연성 지수 범위의 한계를 정한다. 정확도를 보다 높이기 위하여, 선택된 최고 및 최저 참고기준들은 손촉감 연성 지수 등급에서 대략 30 포인트 떨어져 있어야 한다. 중간의 참고기준은 보다 낮은 및 보다 높은 참고기준으로부터 8 또는 이상의 포인트 만큼 떨어져 있어야 한다.
〈패널 구성원 선택 및 지시사항〉
1. 대략 동일 수의 여성과 남성을 갖고, 연령 변화가 있는 약 10명의 사람으로 된 패널을 선택한다.
2. 패널 구성원들이 지시사항을 이해하도록 하고 필요할 경우 "시범적인 시험"을 제공한다.
3. 패널들은 조용한 위치에서 수행되어야 한다.
〈시험 절차〉
1. 하기하는 표준 지시사항을 읽음으로써 연성 지수 시험을 시작한다.
〈표준 지시사항〉
이들 지시사항들은 연성 지수 패널 시험 절차를 시작하기 전에 각 패널 참여자들이 읽어야 한다.
a. 목적
"본 절차의 목적은 화장실 티슈 샘플들의 연성 지수를 비교하기 위한 것이다."
b. 방법
"여러분들에게는 한 번에 2개의 화장실 티슈 샘플 패드가 제공되게 될 것이다. 2개를 여러분이 주로 사용하는 손을 사용하여 서로 비교하여, 여러분의 주로 사용하는 손으로 각 샘플을 만져서 비교한다. 여러분의 판단을 내리는데 적합하다고 생각될 때 샘플을 쳐보거나, 구부리거나 또는 깨물어 볼 수 있다."
c. 제1 결정
2개의 샘플 패드 쌍 각각을 만져본 후, 어떤 샘플이 더 연성인지 결정을 내려야 한다.
d.제2 결정
하기하는 등급매김을 사용하여 2개의 패드 사이의 연성 지수 차 정도를 평가한다:
등급은 홀수 1, 3, 5, 7, 9를 사용한다. 열거한 숫자들이 2개의 제품 사이의 차를 완전히 나타내지 못한다고 느낄 경우 여러분은 짝수를 사용할 수 있다"
〈패널 평가 등급〉
평가 등급 상에서의 숫자들은 다음과 같이 정의된다:
1. 차이 없음.
3. 매우 작은 차이, 확실치 않고, 어떤 사람은 못느낄 수 있음.
5. 작은 차이, 판단에 대해 확신함.
7. 보통의 차이, 검출하기 쉽고, 확신함.
9. 매우 큰 차이, 검출하기 매우 쉽고, 잊지 못함.
e. 눈금 매기기
"시작하기 전에, 비교에 사용되는 가장 부드러운 표준의 예 및 가장 부드럽지 않은 (가장 조대한 표준) 제품의 샘플 패드를 여러분에게 제공할 것이다. 2개의 표준 참고기준들 사이의 여러분이 느끼는 연성 지수 차를 여러분들은 정의 등급 상에서 9로 등급매겨야 한다."(평가 등급 상에서의 9는 6단계에서 패널에게 선택된 보다 높은 참고기준 및 보다 낮은 참고기준 사이의 연성 지수 등급 상에서의 손촉감 포인트 수치와 동등함)
f. 참여자 반응
"시험 방법에 대한 질문이 있읍니까?"
g. 재확인
"마지막으로, 각 결정에 대해 너무 오랫동안 고민하지 마라. 여러분의 의견은 다른 사람들의 것만큼 좋은 것이다. 여기에는 옳고 그른 답이 있지 않다."
2. 샘플 패드 및 참고기준 패드의 각 조합물을 각각의 패널 구성원에게 제공하여 이들이 바람직한 샘플을 선택하도록 한 다음 연성 지수의 1 내지 9 평가 등급을 사용하여 차이를 평가하도록 한다. 각 패널 구성원은 순번 오차를 피하기 위하여 무작위로 제품 쌍들을 제공받아야 한다.
3. 각 쌍의 결과를 XYn으로 기록한다. 여기서 X는 바람직한 샘플 코드이고, Y는 바람직하지 않은 샘플 코드이고, n은 등급 값(1 내지 9)이다.
〈데이타 분석〉
짝을 이룬 비교 결과를 이들이 비 등급에 속하는지에 따라 처리한다. 비 등급의 정의는 다음과 같이 주어진다: A 등급은 이 등급이 y = x, a 〉 0 형태의 양의 직선 변환 하에서 불변인 경우의 비 등급이다.
"n" 수의 패드에 대한 데이타 쌍 및 비 중량을 하기하는 형태의 정방 행렬 A에 넣는다.
여기서, 0i는 개별 샘플이고, Wi는 각 쌍에 대한 등급 값 (중량비)이다.
이러한 타입의 정방 행렬의 경우 하기하는 특성이 존재한다
AW = MW
여기서, W = (W1, W2, … Wn)이다. 중량 벡터 W는 그의 고유값 n에 상응하는 행렬 A의 고유벡터이다. 사아티(Saaty)는 평가된 중량으로부터 고유벡터 W를 끌어내기 위해서는 A의 최대 고유값(λmax)을 발견할 필요가 있음을 보여주었다 [Saaty, T.L., "A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures", Journal of Mathematical Psychology, 15, 234-281 (1977), 및 Saaty, T.L., "Measuring the Fuzziness of Sets", Journal of Cybernetics, 4(4), 53-61 (1974) 참조]. λmax 및 W를 풀기 위한 컴퓨터 프로그램이 문헌 [McConnell, Wes, "Product Development Using Fuzzy Sets", INDA Tenth Technical Symposium, pp. 55-72, November 17-19, 1982]에 제공된다. 결과로 얻은 고유벡터 W는 가장 잘 평가된 짝을 이룬 입력치들의 등급비이다. 이러한 벡터에서 각 요소의 로그를 취하여 물체들 사이의 거리가 직선인, 보다 익숙한 동일 간격 등급을 생성시킨다. 표준 연성 지수 값을 평가된 동일 간격 등급 값에 대해 플롯팅하여 내삽법에 의해 미지의 샘플에 수치 값을 부여하였다.
각 미지의 샘플 표준 연성 지수의 평균 및 표준 편차를 모든 패널 구성원에 대해 계산된 표준 연성 지수 값으로부터 계산한다. 임의의 개인 패널 구성원 값이 평균으로부터 표준 편차 2 밖에 해당될 경우, 이 값은 버리고 평균 및 표준 편차를 재계산한다. 평균으로부터 표준 편차 2 밖의 값이 없는 표준 연성 지수 값들의 평균이 그 미지의 샘플에 대한 표준 손촉감 연성 지수 값이다.
〈촉감 연성 지수 등급〉
〈인장 강도〉
티슈 타입 종이 제품에 대한 본 명세서에서 주어진 인장 강도는 샘플 폭 5.08 cm 및 크로스 헤드 속도 5.08 cm/분을 사용하는 파열 길이 시험 (TAPPI Test Method No-T494om-88)에 의해 측정한다. 통상적으로는, 티슈 강도는 시트의 종방향 대 횡방향에서 상이하다. 또한, 인장 강도에 영향을 미치는 티슈 샘플의 기초 중량은 변한다. 각종 티슈 샘플로부터 인장 강도를 보다 잘 비교하기 위하여, 샘플의 기초 중량의 차이에 대해 및 인장 강도의 종방향 차이에 대해 보정하는 것이 중요하다. 보정은 "기초 중량 및 방향적으로 표준화된 인장 강도" (이하, "표준화 인장 강도" 또는 "NTS"라 함)를 계산함으로써 달성된다. NTS는 기초 중량을 종방향 및 횡방향 인장 강도의 곱의 제곱근으로 나누어서 얻은 몫으로 계산된다. 기초 중량 및 종방향에서의 차에 대해 표준화 인장 강도의 계산은 티슈 샘플의 보다 양호한 비교를 위해 고안되었다. 인장 강도는 종방향 및 횡방향 모두에서 측정되고, 티슈 샘플에 대한 기초 중량은 TAPPI Test Method No. T410om-88에 따라 측정된다. 측정치의 영국 단위를 사용할 경우, 인장 강도는 온스/인치의 단위 및 기초 중량은 파운드/림 (2880 피트제곱)의 단위로 측정된다. 미터 단위로 계산될 때, 인장 강도는 그램/2.54 센티미터의 단위로 측정되고, 기초 중량은 그램/미터제곱의 단위로 측정된다. 인장 시험에 사용된 시험 장치가 샘플을 인치 단위로 절단하도록 셋팅되어 있고, 따라서 미터 단위가 그램/2.54 cm인 것으로 되기 때문에 미터 단위가 순수한 미터 단위가 아님에 특히 주의해야 한다. 종방향 인장에 대한 약칭 MDT, 횡방향 인장에 대한 약칭 CDT 및 기초 중량에 대한 약칭 BW를 사용하는 경우, 기초 중량 및 방향적으로 표준화된 인장 강도(NTS)의 수학적 계산은 하기 수학식과 같다.
NTS = (MDT x CDT)1/2/BW
영국 단위의 NTS = 0.060 x 상기 정의한 미터 단위의 NTS
〈단위 액체 흡수 용량〉
종이 제품의 단위 액체 흡수 용량은 약 23 ℃에서 액체욕 중에 담구어 완전히 습윤되도록 한 후 종이 제품이 흡수한 액체의 양을 측정함으로써 결정된다. 액체욕은 그에 대한 흡수도 결과가 요망되는 물, 오일 또는 임의의 액체를 함유할 수 있다.
보다 구체적으로는, 흡수도는 먼저, 평가하고자 하는 재료의 7.62 mm x 7.62 mm 시험표본을 절단하고, 시험표본을 23 ℃ 및 상대 습도 50 %의 조건하에 시험표본을 칭량함으로써 결정된다. 이것은 그램 단위의 W1로 기록된다. 2개의 배수 스트립도 또한 동일 재료로부터 절단되어야 한다.
표준 등급의 보강 스텐레스강 아주 가는 철망으로 구성된 철망을 액체욕 내로 하강시킨다. 무딘 연부 핀셋을 사용하여 시험표본을 망에 가로질러 액체욕에 위치시키고 2분 동안 침지시킨다. 2분 후, 시험표본이 망의 바닥 코너와 일렬이 되도록 시험표본을 망 상에 위치시킨다. 망을 올리고 시험표본이 배수 스트립을 부착시키기 전에 몇 초 동안 배수되도록 한다. 배수 스트립이 부착된 시험표본을 이어서 시험표본 홀더에 클램핑시키고, 배수 탱크 위에서 막대 상에 매달아 30분 동안 배수되도록 한다. 다음으로, 시험표본을 배수 클램프를 풀어 저울의 칭량 트레이 상에 놓음으로써 시험표본 홀더로부터 시험표본을 떼어낸다. 습윤 샘플을 칭량하고, 이 중량을 그램 단위의 W2로 기록한다.
액체 중량은 하기 수학식으로부터 얻는다:
액체 중량 = W2- W1
그램/그램 단위의 단위 액체 흡수 용량 (ULA)은 하기 수학식으로부터 얻는다:
ULA (g/g) = 액체 중량/W1
증류수 또는 탈이온수를 사용하여 단위 물 흡수 용량을 결정하는 시험을 수행하였다. 단위 오일 흡수 용량은 광유(파라핀)를 사용하여 결정하였다. 액체욕 중의 액체는 시험 표본 상에 존재할 수도 있는 처리물에 의한 가능한 오염을 피하기 위하여 각 샘플 후에 바꾸었다.
〈벌크 측정〉
종이 샘플의 두께를 1 킬로파스칼 (1kPa)의 하중에서 측정하였다. 각 샘플 (1겹 또는 2겹)은 10 시트로 이루어지고, 주름이 없었다. 1 kPa의 압력에서 직경 39.497 mm(±0.25 mm)의 원형 풋(foot) 및 체류 시간 3초를 이용하여, 샘플을 Thwing-Albert VIR II 두께 시험기를 사용하여 시험하였다. 결과를 mm/10 시트로 표현하였다 (소비자에 의해 사용되는 바와 같음).
〈티슈 제조 방법〉
본 발명의 계면활성제 처리되고 오일 함유하는 섬유는 연성이고 벌크성인 위생지 웹, 예를 들면 티슈, 타월, 냅킨 및 고급 화장지를 제조하기 위해 일반적으로 공지되어 있는 제지 방법에 사용될 수 있다. 웹이 캔 건조, 관통 건조, 열 건조 및 이들의 배합을 통해 건조되는 방법들을 포함하는 다수의 상이한 제지 방법이 적합하다. 본 발명과 함께 사용될 수 있는 제지 방법의 타입의 예로서는 샌포드 (Sanford) 등의 미국 특허 제3,301,746호; 쇼우 (Shaw)의 미국 특허 제3,821,068호; 살부찌 (Salvucci) 등의 미국 특허 제3,812,000호; 모건 쥬니어 (Morgan, Jr.) 등의 미국 특허 제3,994,771호; 모튼 (Morton)의 미국 특허 제4,102,737호; 벡커 (Becker) 등의 미국 특허 제4,158,594호; 웰스 (Wells) 등의 미국 특허 제4,440,597호; 및 쿡 (Cook) 등의 미국 특허 제5,048,589호에 교시되어 있는 방법들을 들 수 있다.
바람직한 제지 방법은 건조 크레이프 방법으로 흔히 알려져 있다. 일반적으로, 이는 건조 강도 화학물질을 바람직하게는 첨가하여 인장 강도를 생성시키고 다른 제지 화학물질들이 첨가될 수 있는 본 발명의 종이 조성을 사용하는 것을 포함한다. 이어서 종이 조성을 기계실로부터 펌프질하여 헤드박스로 흘려보내고, 콘시스턴시 0.1 내지 0.4 %에서 슬라이스를 통해 물이 이를 통해 빠져 나가고 웹 성형이 일어나는 포드라이니어(Fourdrinier) 와이어의 수평면 상으로 보낸다. 철망은 1개의 장출 롤(breast roll) 및 몇 개의 테이블 롤(table roll) 주위에서 연행된 다음 와이어 회전 롤로 가고, 여기서부터 1개의 코우치 롤(couch roll) 및 몇 개의 안내 롤 주위로 공급되어 다시 장출 롤로 간다. 롤들 중의 하나가 구동되어 포드라이니어 와이어를 추진시킨다. 물의 제거를 향상시키기 위하여 1개 이상의 진공 박스 (전향장치 또는 수중익선)가 테이블 롤 사이에 사용될 수 있다.
코우치 롤을 사용하여 웹을 펠트 상으로 압착시키거나 또는 픽업 슈(pick-up shoe)를 사용하여 시트를 펠트로 보냄으로써 습윤 웹이 포드라이니어의 상부 표면 상에 형성되어 펠트로 전달된다. 펠트는 웹을 프레스 조립체로 수송한다. 이어서 펠트는 하나가 흡입 롤일 수 있는 1개 또는 2개의 프레스 롤 주위로 이동된 다음, 안내 롤 주위로 연행되어 다시 코우치 롤로 회전한다. 웹 픽업, 펠트 표면의 세정 및 컨디셔닝에 도움을 주기 위하여 펠트 표면 상의 각종 위치에서 샤워 및 보호판을 사용할 수 있다. 프레스 조립체는 1개의 프레스 롤 또는 상부 및 하부 프레스 롤을 포함한다. 프레스 조립체의 닙에서 수분이 제거되어 펠트 내로 전달된다.
형성되고 압축된 웹은 양키 건조기라 부르는 회전하는 건조 실린더의 표면으로 전달된다. 건조 조립체는 또한 양키 실린더의 윗부분을 둘러싸는 고온 공기 후드도 포함할 수 있다. 후드는 온도를 조절하기 위하여 후드실로부터 공기를 제거하는 배기구를 포함한다. 웹에 크레이프를 부여하기 위하여 닥터 블레이드를 사용하여 건조 표면으로부터 웹을 제거한다. 건조 표면으로부터 웹을 조절되고 균일한 상태로 제거하는 것을 돕기 위하여, 크레이핑 접착제를 분무계를 사용하여 양키 표면에 도포한다. 분무계는 건조기 표면의 폭을 가로질러 연장되는 헤더 파이프에 부착된 일련의 분무 노즐이다. 크레이핑 접착제는 티슈 제지 기술에 흔히 사용되는 임의의 타입일 수 있다.
건조 실린더로부터 크레이핑된 종이 웹을 한 쌍의 롤에 의해 형성된 닙을 통해 통과시키고 모(parent) 롤이라 불리는 큰 롤에 감는다. 실시예에서 사용된 티슈 제조 방법은 일반적으로 경중량 건조 크레이프 방법으로 특성화될 수 있다. 14 인치 폭의 파일럿 실험공장 규모의 기계를 다음과 같이 작동시켰다: 웹 성형 전에 종이 조성을 건조 강도 첨가제, 염료 또는 다른 화학 첨가제가 혼입되는 기계실에 포함시켰다. 종이 조성을 헤드박스로부터 콘시스턴시 0.1 내지 0.4 % 에서 슬라이스를 통해 물이 이를 통해 빠져 나가고 웹 성형이 일어나는 포드라이니어 와이어의 수평면 상으로 흐르는 팬 펌프를 통해 전달시킨다. 와이어는 물 제거 및 웹 형성을 돕는 흡입 장출 롤 주위에서 연행된다. 와이어는 몇 개의 안내 롤 및 한 개의 와이어 회전 롤 주위에서 연행되어 다시 장출 롤로 공급된다. 이들 롤 중의 하나가 구동되어 포드라이니어 와이어를 추진시킨다.
습윤 웹이 포드라이니어의 상부 표면 상에 형성되어 진공 픽업에 의해 펠트로 전달된다. 펠트는 시트를 가압 롤 조립체로 수송한다. 펠트는 1개의 가압 롤, 고상 고무 롤 주위로 이동하고 안내 롤 주위에서 연행되고 진공 픽업으로 다시 회전한다. 수분은 가압 롤의 닙에서 제거되어 펠트로 전달된다.
형성된 웹은 압축되어 양키 건조기라 흔히 부르는 회전 건조 실린더 표면으로 전달된다. 웹은 닥터 블레이드를 사용하여 웹 건조도 95 % 내지 96 %에서 양키의 표면으로부터 제거된다. 건조기 표면으로부터 웹을 조절된 균일 상태로 제거하는데 도움을 주기 위하여, 크레이핑 접착제를 분무 노즐을 사용하여 양키 표면에 도포한다. 실시예에 사용되는 접착제 혼합물은 70 % 폴리비닐 알콜 및 30 % 전분 기재 라텍스 (National Starch Latex 4441)의 70/30 혼합물이었다.
건조 실린더로부터 크레이핑된 종이 웹을 한 쌍의 롤에 의해 생성된 닙에 통과시켜 시험에 바람직한 크기의 모 롤에 감는다. 초지기는 14 인치 폭의 웹을 형성시켰고, 릴 속도 40 내지 50 피트/분으로 구동되었다. 실시예에서의 모든 건조 크레이핑 티슈 샘플을 기초 중량 10 파운드/림 및 크레이프 18-20 %에서 제조하였다. 샘플을 모든 시험에서 2겹 티슈 (20 파운드/림)로 전환시켰다.
오일, 조대 섬유 및 계면활성제의 배합물로부터 얻은 상승적 결과가 하기하는 실시예에서 입증되었다. 본원에 사용되는 모든 비율은 달리 명시하지 않는 한 중량 기준이고, 섬유 중량은 달리 나타내지 않는 한 섬유의 공기 건조시킨 중량에 기준한다.
하기 실시예 1-3은 표 1 내지 8에 대한 NTS (미터 단위) 데이타를 함유한다. 이러한 NTS 데이타는 폭이 1인치인 샘플을 사용함으로써 측정되었다. 후속적으로, 이들 표에 반영된 데이타는 여기에 3을 곱하였을 때 3인치 폭 샘플을 사용하여 결정한 표 16 내지 18에서의 NTS 데이타와 실질적으로 일치하였다.
〈실시예 1〉
경중량 건조 크레이핑 티슈 제품을 오래된 신문지를 펄프화시켜 얻은 펄프로부터 제조하였다. 펄프를 콘시스턴시 6 %에서 물로 슬러리화시켜 티슈 제품을 제조하였다. 슬러리를 180 ℉의 온도로 상승시키고, 승온에서 30분 동안 유지시켰다. 펄프 슬러리의 일부분을 냉각시킨 다음 상기한 제지 장치 및 방법을 사용하여 경중량 건조 크레이프 티슈 조성으로서 직접적으로 사용하였다. 펄프 슬러리의 나머지 부분의 온도를 180 ℉에서 140 ℉로 감소시키고, pH를 황산으로 5.0으로 조절하고, 콘시스턴시를 5 %로 조절하였다. 펄프의 잉크 제거에 통상적으로 사용되는 타입의 계면활성제를 펄프 100 파운드 당 28 밀리리터의 비율로 첨가하였다. 이어서 슬러리를 140 ℉에서 30분 동안 유지시키고, 냉각시키고, 수산화나트륨으로 pH 7로 조절하여 상기한 제지 장치 및 방법으로 건조 크레이프지 티슈 제조용 조성으로서 사용하였다. 양이온계 건조 강도 수지 솔리브토스 (Solivtose)(등록상표) N을 섬유 건조 중량을 기준으로 하여 1 %의 비율로 조성에 첨가하였다. 대조용 및 샘플 건조 크레이프 티슈에 손촉감 시험 및 인장 시험을 수행하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
| 설명 | 손촉감 | NTS (미터 단위) |
| 대조용 (ONP) | 41 | 52.5 |
| 계면활성제 처리된 샘플 (ONP) | 48 | 41.7 |
〈실시예 2〉
경중량 건조 크레이핑된 티슈 제품을 오래된 신문지를 펄프화시켜 얻은 펄프로부터 제조하였다. 펄프를 콘시스턴시 6 % , 온도 150 ℉ 및 pH 약 7에서 20분 동안 물로 펄프화시켜 티슈 제품을 제조하였다. 펄프 슬러리를 반으로 나누었다. 펄프 슬러리의 제1 부분을 130 ℉에서 30분 동안 유지시키고, 콘시스턴시 3 %로 감소시키고, 표적 콘시스턴시 5 %로 세척하고, 배치 정제기를 사용하여 톤 당 1 마력 일의 속도로 정제시킨 다음, 상기한 제지 장치 및 방법을 사용하여 경중량 건조 크레이프 티슈용 조성으로서 직접 사용하여 기초 중량 16 lbs/림 (즉, 한 겹 당 8 lbs/림)으로 2겹 티슈 제품을 제조하였다.
칼곤 코포레이션 제품인 오를렌(등록상표) 1084를 펄프 슬러리의 나머지 부분에 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.1 %의 비율로 첨가한 다음, 130 ℉에서 30분 동안 방치시켰다. 이어서, 슬러리 콘시스턴시를 3 %로 조절하고, 표적 콘시스턴시 5 %로 세척하고, 배치 정제기를 사용하여 톤 당 1 마력 일의 속도로 정제시킨 다음, 상기한 제지 장치 및 방법을 사용하여 경중량 건조 크레이프 티슈용 조성으로서 직접 사용하여 기초 중량 16 lbs/림(즉, 한 겹 당 8 lbs/림)으로 2겹 티슈 제품을 제조하였다. 대조용 및 샘플 건조 크레이프 티슈에 손촉감 시험, 인장 시험, 벌크 측정 및 오일/물 흡수 용량(흡수도) 시험을 수행하였다. 손촉감 시험은 시험 패널 및 특정 펄프로부터 얻은 참고기준 샘플 대신에 한 명의 공인된 시험자 및 시판되는 참고기준 샘플을 사용한 것을 제외하고는 상기한 바와 본질적으로 동일하게 수행하였다. 공인된 시험자로부터 하나의 샘플 당 단지 단일 세트의 결과를 얻었기 때문에, 결과는 상기한 데이타 분석 방법을 사용하여 분석하지 않았다. 시험 결과를 하기 표 2 내지 5에 나타낸다.
| NTS (미터 단위) | 대조용 | 계면활성제 처리된 ONP |
| 27.0 | 77 | 80 |
| 30.0 | 75 | 79 |
| 33.0 | 73 | 77 |
| 36.0 | 72 | 77 |
| 37.5 | 65 | 75 |
| 39.0 | 62 | 75 |
| NTS (미터 단위) | 대조용 | 계면활성제 처리된 ONP |
| 27.0 | 2.53 | 2.57 |
| 30.0 | 2.45 | 2.56 |
| 33.0 | 2.38 | 2.55 |
| 36.0 | 2.35 | 2.55 |
| 37.5 | 2.35 | 2.54 |
| 39.0 | 2.33 | 2.54 |
| NTS (미터 단위) | 대조용 | 계면활성제 처리된 ONP |
| 27.0 | 4.90 | 5.30 |
| 30.0 | 4.70 | 5.25 |
| 33.0 | 4.65 | 5.20 |
| 36.0 | 4.55 | 5.15 |
| 37.5 | 4.50 | 5.05 |
| 39.0 | 4.50 | 5.00 |
| NTS (미터 단위) | 대조용 | 계면활성제 처리된 ONP |
| 27.0 | 4.80 | 5.10 |
| 30.0 | 4.70 | 4.96 |
| 33.0 | 4.70 | 4.80 |
| 36.0 | 4.45 | 4.72 |
| 37.5 | 4.44 | 4.65 |
| 39.0 | 4.40 | 4.65 |
〈실시예 3〉
경중량 건조 크레이핑 티슈 제품을 일반적으로 실시예 2에서 기재한 방법에 따라 오래된 신문지를 펄프화시켜 얻은 펄프로부터 제조하였다. 모든 샘플을 콘시스턴시 6 % , 150 ℉ 및 pH 약 7에서 20분 동안 물로 펄프화시켰다. 펄프 슬러리를 140 ℉에서 30분 동안 유지시켰다. 이어서, 칼곤 코포레이션 제품인 오를렌(등록상표) 1084를 펄프 슬러리에 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.1 %의 비율로 첨가한 다음, 30분 동안 방치시켰다. 이어서, 슬러리 콘시스턴시를 3 %로 조절하고, 표적 콘시스턴시 5 %로 세척하고, 배치 정제기를 사용하여 톤 당 1 마력 일의 속도로 정제시켰다. 정제시킨 펄프를 제지 콘시스턴시 약 0.1 %로 만들고, 초지기의 헤드박스에 도입시켰다. 헤드박스에서, 계면활성제계를 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 0.10 % 내지 0.40 %의 비율로 첨가하였다. 계면활성제계는 위트코 코포레이션으로부터 입수할 수 있는 바리소프트 C-6001이었다. 처리된 펄프를 상기 기재한 제지 장치 및 방법을 사용하여 경중량 건조 크레이프 티슈용 조성으로서 직접 사용하여 기초 중량 16 lbs/림 (즉, 한 겹 당 8 lbs/림)으로 2겹 티슈 제품을 제조하였다. 대조용 및 샘플 건조 크레이프 티슈에 손촉감 시험, 인장 시험, 벌크 측정 및 오일/물 흡수 용량(흡수도) 시험을 행하였다. 손촉감 시험은 실시예 2에서 설명한 바와 동일하게 행하였다. 시험 결과를 하기 표 6 내지 8에 나타낸다.
| NTS (미터 단위) | 헤드박스에서의 계면활성제% | 계면활성제 처리된 ONP |
| 15.3 | 0.40 | 90 |
| 17.4 | 0.20 | 88 |
| 21.0 | 0.10 | 84 |
| NTS (미터 단위) | 헤드박스에서의 계면활성제% | 계면활성제 처리된 ONP |
| 15.3 | 0.40 | 5.88 |
| 17.4 | 0.20 | 5.70 |
| 21.0 | 0.10 | 5.50 |
| NTS (미터 단위) | 헤드박스에서의 계면활성제% | 계면활성제 처리된 ONP |
| 15.3 | 0.40 | 5.60 |
| 17.4 | 0.20 | 5.41 |
| 21.0 | 0.10 | 5.18 |
〈실시예 4〉
생성된 제품의 일부를 공정 동안에 계면활성제로 처리하지 않은 것을 제외하고는 일반적으로 상기한 방법에 따라 크레이핑된 및 크레이핑되지 않은 티슈 제품을 생성시켰다. 또한, 얻은 제품을 생성시키기 위하여, 몇 개의 재생 종이 공급물을 사용하였다. 이들 공급물은 신문지, 오래된 신문지, 혼합된 주택에서 나오는 종이, 주택에서 나오는 표백 종이, 사무실 종이 및 약 50 % 사무실 종이 및 50 % 주택에서 나오는 종이의 혼합물을 생성시키는데 사용되는 인쇄되지 않은 종이인 신문지 백지를 포함하였다. 하기 표는 각 공급물용 조성의 타입 및 일반적인 양을 나타낸다.
| 조성 | 중량% |
| 연재 표백 크라프트 | 29 |
| 경목 표백 크라프트 | 3 |
| 연재 기계적 펄프 | 67 |
| 경목 기계적 펄프 | 1 |
| 조성 | 중량% |
| 연재 표백 크라프트 | 20 |
| 경목 표백 크라프트 | 3 |
| 연재 기계적 펄프 | 77 |
| 조성 | 중량% |
| 연재 미표백 크라프트 | 24 |
| 경목 표백 및 미표백 크라프트 | 22 |
| 연재 기계적 펄프 | 51 |
| 경목 기계적 펄프 | 3 |
| 조성 | 중량% |
| 연재 미표백 크라프트 | 5 |
| 연재 표백 크라프트 | 30 |
| 경목 표백 크라프트 | 24 |
| 연재 기계적 펄프 | 40 |
| 경목 기계적 펄프 | 1 |
| 조성 | 중량% |
| 연재 표백 크라프트 | 61 |
| 경목 표백 크라프트 | 39 |
| 조성 | 중량% |
| 연재 미표백 크라프트 | 4 |
| 연재 표백 크라프트 | 28 |
| 경목 표백 크라프트 | 40 |
| 연재 기계적 펄프 | 26 |
| 경목 기계적 펄프 | 2 |
통상적으로는, 경목 표백 크라프트는 비교적 연성 섬유를 함유하지만, 연재 표백 크라프트도 또한 어느 정도의 조대 섬유를 함유한다. 기타 조성은 주로 조대 섬유를 함유한다. 섬유 조대도 수치는 상기한 각 샘플에 대해 핀란드 카자아니 소재의 카자아니 오이 일렉트로닉스(Kajaani Oy Electronics)로부터 입수할 수 있는 카자아니 섬유 분석기 모델 No. FS-200을 사용하여 측정하였다. 섬유 조대도 수치는 종래의 방법에 따라 측정되었다. 조대도 지수를 하기 표 15A에 열거한다.
| 조성 | 섬유 조대도 수치 (mg/100 미터) |
| 신문지 백지 | 22.5 |
| 오래된 신문지 | 25.3 |
| 혼합된 주택에서 나오는 종이 | 20.9 |
| 표백되고 혼합된 주택에서 나오는 종이 | 19.4 |
| 사무실 종이 | 13.1 |
| 50 % 사무실 종이 및 50 % 주택에서 나오는 종이의 혼합물 | 17.8 |
하기 표는 각 공급물 중에서의 연성 섬유 최대량을 나타낸다.
| 조성 | 중량% |
| 신문지 백지 | 32 |
| 오래된 신문지 | 23 |
| 혼합된 주택에서 나오는 종이 | 22 |
| 표백되고 혼합된 주택에서 나오는 종이 | 54 |
| 사무실 종이 | 100 |
| 50 % 사무실 종이 및 50 % 주택에서 나오는 종이의 혼합물 | 68 |
이들 공급물로부터 생성되는 크레이핑된 및 크레이핑되지 않은 종이 제품에 컵 압궤, 가와바따 굴곡 및 흡상 시험을 수행하였다.
컵 압궤 시험은 재료의 유연성을 측정한다. 컵 압궤 시험은 컵 형태 재료의 균일 변형을 유지하기 위하여 컵 형태 재료가 직경 약 6.5 cm의 실린더에 의해 둘러싸여져 있는 동안에 대략 6.5 cm 직경 x 6.5 cm 높이의 거꾸로 된 컵으로 성형된 재료의 225 mm x 225 mm 조각을 압궤시키기 위하여 직경 4.5 cm의 반구 형태의 풋에 필요한 피크 하중 및 에너지를 측정함으로써 재료 강성을 평가한다. 일정 속도 연장 (CRE) 시험기, 예를 들면 미국 노쓰 캐롤라이나주 27513 카리 쉘돈 드라이브 1001 소재의 신테크 코포레이션 (Sintech Corp.) 제품을 이용하여 풋이 초 당 약 0.25 인치의 속도로 내려오는 동안에 피크 하중 및 에너지를 측정한다. 결과는 재료의 강성을 나타냈다. 예로서, 보다 강성의 재료일수록 피크 하중 값이 보다 높다.
길이 및 폭 약 225 +/- 3 밀리미터, 및 두께 약 0.58 내지 0.69 밀리미터인 시험표본을 상기한 바와 같이 제조한 티슈 제품으로부터 얻었다. 각 제품에 대해 5개의 샘플을 시험하였고, 각 데이타 점이 5개의 샘플의 평균을 나타내는 결과 데이타를 하기 표 16A 및 16B에 나타낸다.
| 컵 압궤 하중(gf) | 컵 압궤 에너지(gfmm) | NTS (gfm2/g) | |
| 크레이핑되지 않음 | |||
| 계면활성제 없는 주택에서 나오는 섬유 | 177 | 2825 | 50.97 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 124 | 1989 | 49.76 |
| 계면활성제 없는 ONP | 149 | 2418 | 49.43 |
| 계면활성제 있는 ONP | 122 | 2096 | 50.81 |
| 주택에서 나오는 w/Surf | 283 | 4881 | 71.77 |
| 표백 Res w/Surf | 210 | 3683 | 70.96 |
| 크레이핑됨 | |||
| 계면활성제 없는 ONP | 98 | 1760 | 32.06 |
| 계면활성제 있는 ONP | 80 | 1414 | 30.61 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 55 | 980 | 31.51 |
| 계면활성제 있는 신문지백지 | 86 | 1569 | 30.05 |
| 표준화 하중 | 표준화 에너지 | 압궤 하중 연성 지수 | 압궤 에너지 연성 지수 | 기초 중량 | |
| UCTAD | |||||
| 계면활성제 없는 주택에서 나오는 섬유 | 8.298 | 132.443 | 6.142 | 0.385 | 21.33 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 6.330 | 101.531 | 7.861 | 0.490 | 19.59 |
| 계면활성제 없는 ONP | 7.801 | 126.597 | 6.336 | 0.390 | 19.1 |
| 계면활성제 있는 ONP | 6.073 | 104.331 | 8.367 | 0.487 | 20.09 |
| 주택에서 나오는 w/Surf | 8.581 | 147.999 | 8.364 | 0.485 | 32.98 |
| 표백된 Res w/Surf | 6.377 | 111.843 | 11.127 | 0.634 | 32.93 |
| LDC | |||||
| 계면활성제 없는 ONP | 3.581 | 64.304 | 8.954 | 0.499 | 27.37 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 1.540 | 27.436 | 20.464 | 1.149 | 35.72 |
| 계면활성제 있는 ONP | 2.232 | 39.453 | 13.713 | 0.776 | 35.84 |
| 계면활성제 있는 신문 백지 | 2.658 | 48.486 | 11.307 | 0.620 | 32.36 |
도 1 내지 4는 표 16A로부터의 데이타를 나타낸다. 도 1 및 2는 주택에서 나오는 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리된 티슈 제품이 주택에서 나오는 미처리 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 각각의 티슈 제품보다 낮은 컵 압궤 하중 및 에너지를 갖는다는 것을 예시한다. 결과적으로, 이들 계면활성제 처리되고 크레이핑되지 않은 티슈 제품은 미처리 제품보다 큰 압궤 연성 지수를 나타내었다. 도 3 및 도 4는 오래된 신문지로부터 생성된 크레이핑되고 계면활성제 처리된 티슈 제품이 미처리 오래된 신문지로부터 생성된 티슈 제품보다 낮은 컵 압궤 하중 및 에너지를 갖는다는 것을 예시한다. 결과적으로, 이들 계면활성제 처리되고 크레이핑된 티슈 제품은 미처리 제품보다 더 큰 압궤 연성 지수를 나타내었다.
표 16B는 표준화 컵 압궤 데이타를 포함한다. 표준화 하중 및 표준화 에너지 값은 하중 및 에너지 측정치를 샘플 기초 중량으로 나누어서 얻었다. 하중 연성 지수 및 에너지 연성 지수 값은 표준화 인장 강도를 표준화 하중 및 표준화 에너지 값으로 나눠서 얻었다. 이러한 형태로 표현된 정보는 샘플들 사이의 기초 중량 편차 및 강도 편차의 영향을 감소시켜야 한다.
가와바따 굴곡 시험은 시험표본의 양 말단을 클램핑시키는 것을 포함한다. 하나의 말단이 고정되어 있는 동안에, 다른 말단을 고정된 말단에 대한 호를 따라 이동시킨다. 샘플은 종방향 및 횡방향 모두를 시험하도록 배향될 수 있다. 가와바따 시험기, 예를 들면 일본 교또 601 미나미구 니시꾸조 카라또쪼 26에 소재하는 가또 테크 캄파니 리미티드 (Kato Tech Co., LTD.)가 제조한 것을 사용하여 시험표본의 강성 및 히스테리시스를 측정한다.
길이 및 폭 약 20 cm, 및 두께 약 0.58 내지 0.69 밀리미터인 시험표본을 상기한 바와 같이 제조된 티슈 제품으로부터 얻었다. 각 제품에 대해 3개의 시험표본 샘플을 시험하였고, 각 데이타 점이 3개의 샘플의 평균을 나타내는 결과 데이타를 하기 표 17A 및 17B에 나타낸다.
| 굴곡 강성 MD (gfcm2/cm) | 굴곡 히스테리시스 MD (gfcm/cm) | 굴곡 강성 CD (gfcm2/cm) | 굴곡 히스테리시스 CD (gfcm/cm) | NTS (gfm2/g) | |
| 크레이핑되지 않음 | |||||
| 계면활성제 없는 주택에서 나오는 섬유 | 0.185 | 0.214 | 0.14 | 0.191 | 50.97 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 0.112 | 0.116 | 0.131 | 0.147 | 49.96 |
| 계면활성제 없는 ONP | 0.215 | 0.325 | 0.205 | 0.338 | 49.43 |
| 계면활성제 있는 ONP | 0.169 | 0.154 | 0.129 | 0.14 | 50.81 |
| 50 % 주택/50 % 사무실 섬유 w/Surf | 0.108 | 0.112 | 0.105 | 0.133 | 52.02 |
| 크레이핑됨 | |||||
| 표백된 주택 w/Surf | 0.022 | 0.010 | 0.023 | 0.036 | 31.51 |
| 주택 w/Surf | 0.04 | 0.078 | 0.057 | 0.089 | 30.61 |
| ONP w/Surf | 0.039 | 0.048 | 0.053 | 0.064 | 30.05 |
| 신문 백지 w/Surf | 0.033 | 0.037 | 0.05 | 0.052 | 32.06 |
| 강성 지수 MD | 히스테리시스 지수 MD | 강성 지수 CD | 히스테리시스 CD | 기초 중량 G/M2 | |
| UCTAD | |||||
| 계면활성제 없는 주택에서 나오는 섬유 | 0.170 | 0.197 | 0.129 | 0.176 | 21.33 |
| 계면활성제 있는 주택에서 나오는 섬유 | 0.114 | 0.119 | 0.134 | 0.150 | 19.59 |
| 계면활성제 없는 ONP | 0.228 | 0.344 | 0.217 | 0.358 | 19.1 |
| 계면활성제 있는 ONP | 0.166 | 0.151 | 0.126 | 0.137 | 20.09 |
| 50 % 주택/50 % 사무실 섬유 w/Surf | 0.105 | 0.108 | 0.102 | 0.129 | 19.85 |
| LDC | |||||
| 표백 주택 w/Surf | 0.021 | 0.024 | 0.022 | 0.035 | 32.93 |
| 주택 w/Surf | 0.036 | 0.069 | 0.051 | 0.079 | 35.72 |
| ONP w/Surf | 0.036 | 0.044 | 0.048 | 0.058 | 35.84 |
| 신문 백지 w/Surf | 0.037 | 0.041 | 0.055 | 0.058 | 30.05 |
도 5 내지 8은 표 17A로부터의 데이타를 나타낸다. 도 5는 주택에서 나오는 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리된 티슈 제품이 주택에서 나오는 미처리 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 각각의 티슈 제품보다 강성이 낮음을 예시한다. 도 6은 주택에서 나오는 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 크레이핑되지 않고 계면활성제 처리된 티슈 제품이 주택에서 나오는 미처리 섬유 및 오래된 신문지로부터 생성된 각각의 티슈 제품보다 히스테리시스가 낮음을 예시한다. 그 결과, 처리 티슈 제품이 굴곡 후에 회복될 수 있는 능력이 보다 크다. 결과적으로, 보다 낮은 강성을 나타내는 계면활성제 처리되고 크레이핑되지 않은 티슈 제품은 히스테리시스 결과에 비추어볼 때 예상밖의 것이다.
표 17B는 가와바따 데이타 지수 (즉, 종방향 및 횡방향 모두에서의 가와바따 굴곡 강성 지수 및 가와바따 히스테리시스 지수)를 포함한다. 가와바따 굴곡 지수 값은 굴곡 강성 및 히스테리시스 측정치를 기초 중량으로 나눠서 표준화 값을 먼저 얻음으로써 얻었다. 표준화 굴곡 강성 값을 이어서 표준화 인장 강도로 나눠서 (및 100을 곱함) 가와바따 굴곡 강성 지수를 얻었다.
흡상 시험은 시험표본을 클램핑시키고 수욕이 시험표본과 접촉할 때까지 수욕을 상승시키는 것을 포함한다. 앤더슨-로스 (Anderson-Ross) 흡상 시험기, 예를 들면 미국 조지아주 30076 로스웰 홀콤 브리지 로드 1400 소재의 킴벌리-클라크 코포레이션 (Kimberly-Clark Corporation) 제품을 사용하여 시험표본의 XY-방향, Z-방향 및 전체 흡상을 측정하였다. 전체 흡상은 18초의 기간 내에 시험표본이 흡수한 물의 총량을 기준한다.
실질적으로, 직경 약 8.5 +/- 0.010 cm 및 두께 약 0.58 내지 0.69 mm인 실질적으로 원형의 시험표본을 상기한 바와 같이 제조한 티슈 제품으로부터 얻었다. 각 제품에 대해 5개의 샘플을 시험하였고, 각 데이타 점이 5개의 샘플의 평균을 나타내는 결과 데이타를 하기 표 18A 및 18B에 나타낸다.
| XY-흡상율 (g/g/s) | Z-흡상율 (g/g/s) | 전체 흡상율 (g/g/s) | NTS (gfm2/g) | |
| 크레이핑되지 않음(저 기초 중량) | ||||
| 계면활성제 있는 주택 | 1.41 | 4.44 | 10.88 | 49.46 |
| 계면활성제 없는 주택 | 0.82 | 3.67 | 8.87 | 50.97 |
| 계면활성제 있는 ONP | 0.92 | 3.41 | 6.72 | 50.81 |
| 계면활성제 없는 ONP | 0.56 | 3.05 | 5.89 | 49.43 |
| 계면활성제 있는 신문백지 | 1.13 | 4.05 | 9.06 | 51.57 |
| 계면활성제 없는 신문백지 | 0.61 | 3.77 | 7.61 | 51.53 |
| 크레이핑되지 않음, 계면활성제 있음(고 기초 중량) | ||||
| 재생 사무실 섬유 | 0.68 | 3.19 | 6.66 | 134.02 |
| 주택에서 나오는 섬유 | 1.34 | 3.96 | 9.53 | 134.58 |
| 50 % 사무실/50 % 주택 | 1.27 | 3.39 | 9.79 | 139.84 |
| XY-흡상 지수 | Z-흡상 지수 | 전체 흡상 흡수도 지수 | |
| 크레이핑되지 않음(저 기초 중량) | |||
| 계면활성제 있는 주택 | 28.51 | 89.77 | 219.98 |
| 계면활성제 없는 주택 | 16.09 | 72.00 | 174.02 |
| 계면활성제 있는 ONP | 18.11 | 67.11 | 132.26 |
| 계면활성제 없는 ONP | 11.33 | 61.70 | 119.16 |
| 계면활성제 있는 신문백지 | 21.91 | 78.53 | 175.68 |
| 계면활성제 없는 신문백지 | 11.84 | 73.16 | 147.68 |
| 크레이핑되지 않음, 계면활성제 있음(고 기초 중량) | |||
| 재생 사무실 섬유 | 5.07 | 23.80 | 46.69 |
| 주택에서 나오는 섬유 | 9.96 | 29.42 | 70.81 |
| 50 % 사무실/50 % 주택 | 9.08 | 24.24 | 70.01 |
도 9 내지 14는 표 18A로부터의 데이타를 나타낸다. 도 9, 10 및 11은 주택에서 나오는 섬유, 오래된 신문지 및 신문지 백지로부터 생성된 크레이핑되지 않고 저 기초 중량 계면활성제 처리된 티슈 제품이 주택에서 나오는 미처리 섬유, 오래된 신문지 및 신문지 백지로부터 생성된 각각의 티슈 제품보다 XY 흡상, Z 흡상 및 전체 흡상이 높음을 예시한다. 결과적으로, 이들 계면활성제 처리되고 크레이핑되지 않은 티슈 제품은 동일 섬유의 미처리 제품보다 큰 흡수성을 나타내었다.
도 12 내지 14는 사무실 및 주택에서 나오는 종이의 혼합물로부터 생성된 크레이핑되지 않고 게면활성제 처리된 티슈 제품이 단지 사무실 종이 또는 주택에서 나오는 종이만으로부터 생성된 티슈 제품에 필적할 만한 XY-방향, Z-방향 및 전체 흡상율을 갖는다는 것을 예시한다. 결과적으로, 본 발명의 방법은 공급물의 블렌딩을 허용하여 연성 고흡수도 티슈 제품을 제조하게 한다. 주택에서 나오는 종이가 사무실 종이보다 더 싸기 때문에 이 블렌딩은 특히 바람직하다. 공급물들을 블렌딩하는 것은 덜 비싼 출발 물질로부터 티슈 제품의 생성을 가능하게 한다.
표 18B는 XY 및 Z 흡상 지수 및 전체 흡수 지수를 포함한다. XY 및 Z 흡상 지수 값 (및 전체 흡수 지수 값)은 XY 및 Z 흡상 값 (및 전체 흡수 값)을 표준화 인장 강도로 나누어 (및 1000을 곱함) XY 및 Z 흡상 지수 및 전체 흡수 지수를 얻음으로써 얻었다.
본 발명을 특정 실시태양과 관련하여 설명하였지만, 본 발명에 의해 포함되는 주제가 이들 특정 실시태양으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명의 주제가 하기하는 특허 청구의 범위의 본질 및 영역 내에 포함될 수 있는 모든 대체물, 변형물 및 등가물을 포함하도록 의도된다.
Claims (24)
- 적어도 일부분이 오일을 함유하는 조대 펄프 섬유를 포함하며, 계면활성제 처리하지 않은 동일 섬유 구조물보다 낮은 컵 압궤 하중 및 에너지를 갖는, 습식 레잉되고 계면활성제 처리된 부직 섬유 구조물을 포함하는 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 컵 압궤 하중 연성 지수가 약 7.0 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 컵 압궤 에너지 연성 지수가 약 0.39 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 조대 펄프 섬유가 재생 섬유인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 조대 펄프 섬유가 주택에서 나오는 종이로부터 얻은 섬유를 포함하는 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 또는 비이온계 및 양이온계 계면활성제들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 컵 압궤 하중 연성 지수가 약 8.0 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 컵 압궤 에너지 연성 지수가 약 0.45 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 종방향 굴곡 강성 지수가 약 0.170 미만인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되지 않고, 횡방향 굴곡 강성 지수가 약 0.129 미만인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되고, 컵 압궤 하중 연성 지수가 약 8.954 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되고, 컵 압궤 에너지 연성 지수가 약 0.499 초과인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되고, 종방향 굴곡 강성 지수가 약 0.04 미만인 위생지 제품.
- 제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물이 크레이핑되고, 횡방향 굴곡 강성 지수가 약 0.055 미만인 위생지 제품.
- 적어도 일부분이 오일을 함유하는 조대 펄프 섬유를 포함하며, 계면활성제 처리하지 않은 동일 섬유 구조물보다 큰 흡상 흡수도를 갖는,습식 레잉되고 계면활성제 처리된 부직 섬유 구조물을 포함하는 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 약 50 gfm2/g이고, XY 흡상율이 약 0.92 g/g/s 이상인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 약 50 gfm2/g이고, Z 흡상율이 약 3.80 g/g/s 이상인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 조대 펄프 섬유가 재생 섬유인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 조대 펄프 섬유가 주택에서 나오는 종이로부터 얻은 섬유를 포함하는 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 50 gfm2/g이고, 전체 흡상율이 약 8.90 g/g 이상인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 계면활성제가 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 또는 비이온계 및 양이온계 계면활성제들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 약 135 gfm2/g이고, XY 흡상율이 약 0.68 g/g/s 이상인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 약 135 gfm2/g이고, Z 흡상율이 약 3.19 g/g/s 이상인 위생지 제품.
- 제15항에 있어서, 상기 섬유 구조물의 NTS가 약 135 gfm2/g이고, 전체 흡상율이 약 6.66 g/g 이상인 위생지 제품.
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