KR20010033784A

KR20010033784A - 티슈 제지 층 사이의 접착 형성 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010033784A
Application number: KR1020007007317A
Authority: KR
Inventors: 하를라허하랄트; 하일레만토마스; 로핑크베른트; 슈미트베르너
Original assignee: 에스체아 히기에네 프로덕츠 게엠베하
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2001-04-25
Also published as: AU758737B2; CO5040092A1; PE65899A1; HUP0100281A2; TW500058U; PL341407A1; HUP0100281A3; ATE216653T1; AU2159699A; DE19758069C1; ES2177130T3; EP1044098B1; WO1999033646A1; BR9814557A; US6454693B1; EP1044098A1; AR017966A1

Abstract

본 발명은 티슈 제지의 층 사이를 접착시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 방법 및 장치에서는 각각의 층이 롤 갭 내에서 결합되는 경우, 사포의 표면 구조가 적어도 하나의 롤에 의하여 제품에 프레스된다. 그 결과, 제품 표면을 시각적으로 최소한 손상시키면서 아교 등을 사용하지 않고도 층 사이에 우수한 접착을 형성시킬 수 있다.

Description

티슈 제지 층 사이의 접착 형성 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR ACHIEVING ADHESION BETWEEN LAYERS OF TISSUE PAPER}

예를 들면, 키친 페이퍼, 화장지, 냅킨, 손수건, 및 페이스 와이프 등과 같은 위생 티슈 제품을 제조하는 티슈 제지로 이루어진 층 사이의 평판 접착을 형성하기 위하여, 지금까지는 모서리 또는 가장자리 엠보싱을 만드는데 아교 또는 기계 중 하나를 사용해 왔다. 이러한 층들은 가장자리 시임 또는 가장자리 엠보싱 근처에서 상당히 압축되어 서로 결합된다. 이러한 방법은 오늘날까지도 여전히 보편적으로 사용되고 있다. 그럼에도 불구하고, 예를 들면, 손수건 또는 냅킨의 가장자리 엠보싱의 경우와 같이, 엠보싱 프린팅에 의하여 층간의 접착이 동시에 이루어지는 가시적인 표면 엠보싱이 티슈 제지에 제공되지 않는다면, 이러한 목적으로 사용되는 공구는 가장자리에 대해서는 제지 표면 상에 종종 바람직하지 못한 시각적인 마크를 남기게 된다.

본 발명은 티슈 제지 층 사이의 접착 형성 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 2겹의 티슈 제품을 제조하는 장치의 부분 개략도.

본 발명의 목적(과제)은 티슈 제품의 바깥 층 티슈 표면의 외관을 좋지 않게 하는 가시적인 마크―사용자에게 불쾌감을 줄 수 있음―를 남기지 않으면서도 티슈 제지의 유연성, 강도, 및 흡수성을 유지시킴과 동시에, 제조되는 티슈 제품의 층 사이를 보다 용이면서도 양호하게 평판 접착시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이러한 목적은 다음의 단계를 포함하는 방법에 의하여 해결된다:

a) 롤 갭(roll gap) 내에서 적어도 2층의 티슈 제지를 결합시키는 단계; 및

b) 티슈 제지의 한쪽면 또는 양쪽면에 연마재(사포)에 의하여 나타나는 것과 같이 롤 갭 내에 있는 불규칙적으로 거친 표면 구조의 요철을 형성(imprinting)하는 단계.

그리고, 이러한 목적은 다음을 포함하는 장치에 의하여 해결된다:

a) 롤 사이에 관통 프레싱 갭이 존재하는 한 쌍의 롤; 및

b) 롤의 가장자리를 따라 프레싱 롤 갭의 한쪽면 또는 양쪽면에 존재하며 사포의 표면 구조와 유사한 불규칙적으로 거친 표면 구조.

상기 방법 및 장치는 평판 접착을 위하여 아교를 도포할 수 있다는 장점과 티슈 표면에 대하여 롤 표면의 기계적 영향이 거의 또는 전혀 나타나지 않는다는 장점이 있다. 반면, 소정의 가장자리 조건을 선택함으로써 새로운 제품을 설계하는데 사용될 수 있는 가시적으로 바람직한 불규칙적인 패턴을 생성시킬 수 있다. 이러한 방식으로 평판을 접착시키면, 제지는 감촉을 매우 부드럽게 만드는 복숭아 과피와 유사한 표면을 가지게 된다.

요철 형성은 여러 겹(multi-ply)의 티슈 제품 각 층의 섬유 웹에 작용하는 대부분의 거친 피크 부분에서 섬유간 결합을 형성시키기에 충분한 압력에서 이루어진다. 이러한 섬유 결합은 티슈 제품 각 층의 인접한 외부 표면과 가까운 섬유의 접촉면 사이에서 이루어진다.

또한, 평판 접착은 하나 이상의 롤 갭에서 이루어질 수 있으며, 롤 갭은 연속적으로 제공될 수 있고, 압력을 변화시키면서, 예를 들면 압력을 증가시키면서 한 쌍의 롤을 작동시킬 수도 있다. 또한, 여러 쌍의 롤이 상이한 패턴으로 제공될 수도 있다. 제품이 2 이상의 층을 가지는 경우, 이들은 상이한 쌍의 롤/롤 갭으로 안내될 수 있다.

주요 방법 청구항 및 주요 장치 청구항 외에도, 이들 각각의 종속항으로부터 기타 바람직한 실시예가 얻어진다.

본 발명은 또한 최종 소비를 위하여 여러 겹의 티슈 제품을 제조하는 경우, 적어도 2층 이상의 층으로 이루어진 티슈 제지에 사포의 표면 구조의 요철을 형성시킴으로써 티슈 제지 층 사이를 평판 접착시키는 사포의 용도에 관한 것이다.

평판 접착하기 위하여 함께 접착될 티슈 제지의 단위 면적 당 가능한 많은 유효한 "거친 피크(roughness peak)"를 만들어야 하며, 이러한 각각의 "거친 피크"는 제지를 관통하기에 충분한 높이, 고유 강도, 및 부착력을 가져야 한다. "거친 피크" 각각의 형태, 경도, 고유 강도, 및 부착력은 가능한 높은 비표면압력으로 이루어져 하중된 상태의 프레싱 갭 내에서 티슈 제지의 섬유 구조에 작용하는 "거친 피크" 말단면 부분에서 일어날 수 있도록 해야 하고; 이러한 표면 압력은 적어도 2개의 중첩된 층이 이러한 표면 압력에 노출되는 티슈 제지의 섬유를 변형시켜, 인접 섬유의 표면을 서로 가깝게 접촉시킴으로써 전체적으로 최종 티슈 제품이 국부적으로 평판 접착되도록 섬유 사이를 결합시킬 수 있어야 한다.

지금까지 이러한 단부에 적용되지 않은 간단한 방법은 적당한 유연성 연마 지지체에 부착되거나 롤의 코어에 탑재될 수 있는 금속 또는 적당한 금속 쉘로 만들어진 고체 롤의 표면상에 직접 부착된 강옥, 실리콘 카바이드, 또는 공업용 다이아몬드로 만들어진 P 40 내지 P 240(독일 DIN 표준 규격)의 거시적인 과립 크기의 연마 그레인 물질을 사용하는 것이다. 그 밖의 실시 가능한 실시예에 따르면 롤 코어 상에 탑재 가능하고 해당 하중을 견딜 수 있는 세라믹 쉘 상 또는 세라믹 쉘 형태의 사포와 유사한 표면 구조로서 나타난다. 적당한 고형 롤, 예를 들면 사포와 유사한 표면 구조를 가지는 고형 세라믹 롤이 사용될 수도 있다.

본 발명은 몇몇 바람직한 실시예을 통해 설명된다.

먼저, 티슈 제지 기계 상에서 1겹의 티슈 제지를 제조한 다음, 이를 특정한 가공 기계로 운반하여 여러 겹의 제품을 제조한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 편향 롤(1 및 2)을 통해 2개의 1겹 티슈 제지(5)를 한 쌍의 롤(3, 4)에 공급한다. 2개의 웹은 프레싱 롤 사이에 배치된 프레싱 갭(6)을 따라 이동한다. 프레싱 갭(6)의 후면에서 2겹의 최종 제품(7)이 생산된다. 평판 접착은 프레싱 갭(6) 내에서 이루어진다. 이러한 목적을 위하여, 롤(3 및 4)에 불규직적으로 울퉁불퉁한 사포와 유사한 표면 구조(8)가 제공된다. 상기 표면은 사포로 싸는 것이 바람직하며, 독일 DIN 표준 규격에 따라 P 20 내지 P 240으로 지정된 사포가 건조 사포로서 바람직하다. 물론, 이러한 표면 구조는 세라믹 롤과 관련된 방식(소결-융합 과립화) 또는 레이저법 또는 레이저 조판법과 같은 다른 방식에 의하여 제조될 수도 있다. 롤 표면을 샌드블라스팅(sandblasting)시키는 것도 가능한 방법이다. 그러나, 이는 상기에 기재된 유형의 사포의 표면 구조에 필적하는 것이라야 한다. 또 다른 가능한 방법은 웹-형태의 연속적인 사포를 상기 틈새로 통과시키는 것이다. 이 때에는, 프레싱 롤(3 및 4)의 표면 전체를 사포로 쌀 필요가 없으며, 상기 사포는 갭 내에서 효과를 나타내게 된다. 그밖에도, 원하는 경우에는, 예를 들면, 평판 접착이 최종 제품의 가장자리에서만 이루어져야 하는 경우, 또는 서로 접촉하는 원형, 환형 고리, 타원형, 직사각형, 다이아몬드형과 같은 원하는 패턴에 따라 그리고 또한 어느 정도 연속적으로 서로 접촉하도록 롤 표면의 일부에 평판 접착을 형성하는 표면 구조를 제한함으로써 이러한 구조의 특정한 패턴을 통해 평판 접착을 제공하여 선택적으로 기계의 공급 방향에 대하여 패턴이 특정한 배열을 가지도록 하고자 하는 경우, 롤 표면의 일부에만 이러한 표면 구조를 제공할 수도 있다. 또한, 가시적인 구조가 최종 제품에는 나타나지 않게 하거나 나타나더라도 매우 극미하게 나타내는 방식으로 이러한 표면 구조를 통해 평판 접착을 형성시키는 것이 주된 목적이기는 하더라도, 사용자의 관심을 끄는 가시적이고 시각적으로 두드러진 패턴을 형성하기 위하여 이러한 구조를 사용할 수도 있다. 물론, 이러한 엠보싱법을 통해 평판 접착을 형성시킬 필요는 없다하더라도, 네스티드(nested), 풋 투 풋(foot to foot)과 같은 일반적인 엠보싱법에 따라 선택적으로 표면 전체 또는 스폿 패턴으로 특정한 중첩 패턴을 적용할 수도 있다.

통상적으로, 상기 프레싱 롤(3, 4)는 스틸 롤로 설계된다. 이러한 스틸 롤의 표면 구조는 그레인의 크기, 분포 밀도 및/또는 그레인 형태와 관련하여 불규칙성을 나타내는 것이 바람직하다. 이때, 그레인은 끝이 뾰족하거나 가장자리가 모난 것일 수 있다. 상기에 기재된 바람직한 실시예에 따라, 프레싱 롤(3 및 4)에는 이러한 표면 구조가 제공된다. 그러나, 프레싱 롤 중 하나만이 이러한 표면 구조를 제공해도 충분할 수 있으며, 쌍을 이루는 롤로서 표면이 매끄러운 스틸 롤을 설계하거나 고무 롤을 이용할 수도 있다. 이러한 표면 구조를 두 개의 롤에 적용하는 경우, 특히 중요한 것은 상기 롤들이 완전히 동시에 진행되어야 한다는 점이다. 쌍을 이루는 롤로 스크린 구조를 가지는 롤이 사용될 수도 있다.

예를 들면, 25 내지 95 쇼어(Shore) A 가량의 다양한 경도를 가지는 고무 롤을 쌍을 이루는 롤을 사용할 수도 있다. 위브(weave) 타입의 다양한 메쉬 사이즈를 가지는 플라스틱 스크린은 단순한 것에서부터 4-샤프트 트윌 플라스틱 스크린일 수 있다. 8겹 이하의 티슈를 결합시키는 경우, 만족스러운 결과를 얻을 수 있다. 티슈 제지의 잔류 수분 함량은 3 내지 10%, 특히 5 내지 8%가 바람직하다. 티슈의 질적인 면에서는 원료 티슈 제지가 사용될 수 있다. 종래에는 목재로부터 얻어지는 천연 섬유를 사용하여 티슈 제지를 제조해 왔다. 연질 목재(장 섬유) 및 경질 목재(단 섬유) 모두가 사용된다. 섬유는 펄프 제조에 사용되는 보통의 화학적 분해(펄핑) 방법, 예를 들면 아황산염법 또는 황산염법, 또는 예를 들면, 미분 목재, CTMP, HTCTMP와 같은 기계적, 화학-기계적, 또는 열화학-기계적 펄핑법에 따라 분해된다. 건조력 또는 습식력, 흡수성, 및/또는 연성을 증가시키기 위하여 보조 화학 물질을 선택적으로 첨가한다. 펄프는 슬러쉬 펄프 및 건조 펄프로서 사용될 수 있다. 티슈 제지 기계의 처리 속도는 30 내지 1000 m/분, 바람직하게는 50 내지 800 m/분, 더욱 바람직하게는 150 내지 600 m/분, 특히 바람직하게는 300 내지 500 m/분이다.

상기 방법은 12 내지 40 g/m², 바람직하게는 13 내지 25 g/m², 더욱 바람직하게는 13.5 내지 22 g/m², 특히 바람직하게는 14 내지 19 g/m²범위의 원료-티슈 기초 중량에 대하여 적합하다.

이하에 바람직한 실시예를 기재한다.

드로잉에 사용되는 장치와 유사한 세미-인더스트리얼 규모의 장치를 사용하였으며, 이때, 둘 이상의 물질 웹은 거칠거나 거칠게 만들어진 표면을 가지는 두 롤의 프레싱 롤 갭을 통과하게 된다. 테스트 과정에서, 거친 롤 표면은 시판되는 사포를 롤에 부착시켜 제조하였다.

실시예 1:

코튼 울 질감: 손수건, 원료 티슈, 4겹 기재 조성물:

20%의 유칼립투스 설페이트 TCF

50%의 장 섬유 설페이트 TCF

30%의 동일한 조성물의 불량품

= 100%의 건조 물질

기초 중량: 4 × 14.8 g/m²

파단시 연직 하중: 21.14 N/50 mm(4겹)

파단시 수평 하중: 7.29 N/50 mm(4겹)

4겹의 두께: 0.33 mm

유연도: 78 손 촉감 포인트

테스트 조건 및 결과:

코튼 울을 한 쌍의 롤로 통과시켰다. 이때, 양측 롤의 표면은 그레인 P 100의 연마 분말로 덮었다. 공기의 접촉 압력은 4.0 내지 5.0 bar이었으며, 이는 22 내지 26 kN/m의 롤 사이의 라인 압력에 해당하는 것이다.

따라서, 모든 층 사이에서 매우 우수한 평판 접착이 이루어졌다. 바깥층 티슈 제지의 표면 구조 상에 바람직하지 못한 변화는 전혀 나타나지 않았다. 티슈의 두께 변화는 측정되지 않았다.

실시예 2:

코튼 울 질감: 화장지, 원료 티슈, 2겹 기재 조성물:

40%의 유칼립투스 설페이트 TCF

15%의 장 섬유 설페이트 TCF

15%의 장섬유 설파이트 TCF

10%의 단 섬유 설파이트 TCF, 액상

20%의 동일한 조성물의 불량품

= 90%의 건조 물질/10%의 슬러시 펄프

기초 중량: 2 × 16.2 g/m²

파단시 연직 하중: 9.48 N/50 mm(2겹)

파단시 수평 하중: 4.55 N/50 mm(2겹)

10겹의 두께: 1.01 mm

유연도: 73 손 촉감 포인트

테스트 조건 및 결과:

코튼 울을 한 쌍의 롤로 통과시켰다. 이때, 양측 롤의 표면은 그레인 P 100의 연마 분말로 덮은 다음, 엠보싱 장치("Mull" 엠보싱 패턴을 가지는 스틸/고무 엠보싱)를 통과시켰다.

평판 접착시, 공기의 접촉 압력은 4.0 내지 5.0 bar이었으며, 이는 22 내지 26 kN/m의 롤 사이의 라인 압력에 해당하는 것이고, 엠보싱 장치에서 공기의 접촉 압력은 1.0 내지 2.0 bar이었으며, 이는 6.5 내지 10 kN/m의 갭 압력에 해당하는 것이다.

여기서 매우 우수한 평판 접착이 이루어졌으며, 거시적인 수준의 표면 구조의 저하는 나타나지 않았다. 티슈의 두께 변화는 측정되지 않았다. 표면 구조에서 가시적인 변화는 단지 엠보싱에 의한 것뿐이었다.

실시예 3:

코튼 울 질감: 화장지, 원료 제지, 실시예 2에서와 같은 2겹 기재 조성물:

기초 중량: 2 × 16.2 g/m²

파단시 연직 하중: 9.48 N/50 mm

파단시 수평 하중: 4.55 N/50 mm

10겹의 두께: 1.0 mm

유연도: 73 손 촉감 포인트

테스트 조건 및 결과:

코튼 울을 한 쌍의 롤로 통과시켰다. 이때, 한쪽 롤의 표면은 그레인 P 100의 연마 분말로 덮고 다른 쪽 롤의 표면은 Kufferath simplex 4-샤프트 폴리에스테르 스크린, 모노필라멘트 24.5/18로 덮은 다음, 엠보싱 장치(스틸/고무 엠보싱, 접촉 압력 1.0 내지 2.0 bar, 이는 6.5 내지 10kN/m의 갭 압력에 해당함)를 통과시켰다.

표면 구조 상의 어떠한 가시적인 변화도 없이 우수한 평판 접착이 형성되었다. 티슈의 두께 상의 변화는 측정되지 않았다.

실시예 4:

다른 테스트에서, 6 bar의 공기의 접촉 압력이 사용되었으며, 이는 200 mm의 티슈 샘플 스트립의 두께에 대하여 50 kNm의 라인 압력에 해당하는 것이다. 과립면이 제지를 향하도록 하는 방식으로 P150 타입의 사포를 사용하고, 실시예 1에 따르는 코튼 울 질감을 가지는의 2 내지 8개의 단층 티슈를 사용하였다. 2층의 경우에 매우 양호한 평판 접착이 형성되었으며, 3층의 경우에도 매우 우수한 평판 접착이 형성되었다. 4층의 경우에는 제1층과 제2층 사이 및 제3층과 제4층 사이의 평판 접착이 특히 양호했으나, 제2층과 제3층 사이의 평판 접착은 비교적 양호한 정도였다. 여섯 겹까지는 평판 접착력이 외부에서부터 안쪽으로 갈수록 감소하였으나, 내부에도 여전히 남아 있었으며, 이는 충분한 정도였다. 8겹의 경우에는, 가장 안쪽에 있는 층들 사이에서 더 이상의 평판 접착이 형성되지 않았다.

다른 동일한 조건에서 두 겹 제품 및 P 240 타입의 연마 클로스(샌딩 클로스)를 사용하여 테스트를 수행하였다. 이때의 평판 접착은 비록 탐지 가능하기는 하였지만, 불충분하거나 최대한의 경우에만 그저 만족스러운 정도였다. 그러나, 다른 물질을 사용하는 경우에는 이와 같은 과립이 존재하더라도 보다 양호한 평판 접촉이 형성된다.

추가적으로, 부착된 샌딩 클로스를 가지는 평판 접착을 형성시키기 위해서는 다음과 같은 롤의 직경이 적합하다: 100 mm 내지 1000 mm, 바람직하게는 150 mm 내지 400 mm, 특히 바람직하게는 180 mm 내지 350 mm.

Claims

티슈 제지 층 사이를 평판 접착시키는 방법에 있어서,

a) 롤 갭(roll gap) 내에서 적어도 2층의 티슈 제지를 결합시키는 단계; 및

b) 티슈 제지의 한쪽면 또는 양쪽면에 사포에 의하여 나타나는 것과 같이 롤 갭 내에 있는 불규칙적으로 거친 표면 구조의 요철을 형성하는 단계

를 포함하는 평판 접착 방법.
제1항에 있어서,

표면 구조의 요철을 형성한 후 위치 및 시간에 따른 조건에서 티슈 제지를 평탄화하는 평판 접착 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

표면 구조의 요철을 형성하고 선택적으로 평탄화한 후에, 시각적인 표면 디자인을 위하여 티슈 제지를 엠보싱하는 평판 접착 방법.
제3항에 있어서,

무늬 및/또는 벌크를 만드는 중첩 엠보싱이 구조적인 엠보싱 또는 스폿(모티브) 엠보싱으로서 표면 전체 영역에 존재하며, 이러한 엠보싱이 네스티드, 풋 투 풋(foot to food) 등과 같은 일반적인 엠보싱법 중 하나에 따라 이루어지고, 평판 접착이 중첩 엠보싱과 무관하게 제1 단계에서 이루어지는 평판 접착 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

제지가 3 내지 10%, 바람직하게는 5 내지 8%의 수분 함량을 가지는 평판 접착 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

웹의 속도가 30 내지 1000 m/분, 바람직하게는 300 m/분인 평판 접착 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

프레싱 롤 갭 내에 5 내지 150 kN/m, 바람직하게는 6 내지 100 kN/m, 더욱 바람직하게는 7 내지 60 kN/m, 특히 바람직하게는 50 kN/m의 라인 압력이 사용되는 평판 접착 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

원료 제지 웹이 12 내지 40 g/m², 바람직하게는 13 내지 25 g/m², 더욱 바람직하게는 13.5 내지 22 g/m², 특히 바람직하게는 14 내지 19 g/m²범위의 기초 중량으로 사용되는 평판 접착 방법.
티슈 제지 층 사이를 평판 접착시키는 장치에 있어서,

a) 롤(3 및 4) 사이에 관통 프레싱 갭(6)이 존재하는 한 쌍의 롤; 및

b) 롤의 가장자리를 따라 프레싱 롤 갭(6)의 한쪽면 또는 양쪽면에 존재하며 사포의 표면 구조와 유사한 불규칙적인 거친 표면 구조(8)

를 포함하는 평판 접착 장치.
제9항에 있어서,

한 쌍의 평탄한 롤이 상기 프레싱 롤 쌍의 하류에 위치하는 평판 접착 장치.
제10항에 있어서,

상기 프레싱 롤(3 및 4)의 한쪽 면 또는 양쪽 면이 표면 전체 또는 티슈 제품의 가장자리에 한정되도록 적어도 일부분의 표면 구조로 싸여지고, 선택적으로 원형, 환형 고리, 타원형, 직사각형, 다이아몬드형과 같은 패턴을 형성하고, 상기 패턴은 공간적으로 분리되거나 연속적으로 접촉되고, 가능한 한 기계의 제지 공급 방향에 대하여 일정 각을 이루는 방향으로 배향되는 평판 접착 장치.
제11항에 있어서,

표면이 사포로 싸여지는 평판 접착 장치.
제12항에 있어서,

사포가 독일 DIN 표준 규격에 따라 P 20 내지 P 240으로 지정된 것인 평판 접착 장치.
제13항에 있어서,

사포가 독일 DIN 표준 규격에 따라 P 60 내지 P 150, 바람직하게는 P 100 내지 P 140, 특히 바람직하게는 P 120으로 지정된 것인 평판 접착 장치.
사포의 표면 구조를 적어도 2층의 티슈 제지에 요철을 형성시킴으로써 티슈 제지 사이의 평판 접착을 형성시키는 사포의 사용 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 티슈 제품.