KR20020030279A

KR20020030279A - 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재

Info

Publication number: KR20020030279A
Application number: KR1020017016227A
Authority: KR
Inventors: 칼슨존키트; 오텐제네바게일; 셰넘스티븐마이클; 놀콤존데이비드; 트웨델리차드3세; 해밀톤피터워싱톤; 힐데브랜드리차드에밀4세; 맥가이어케네쓰스테펜
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2002-04-24
Also published as: AR048198A1; CO5160357A1; PE20010537A1; ZA200109827B; PE20010536A1; TW524746B; US6383614B1; KR100453413B1; US6274232B1

Abstract

흡수층 (2) 및 이 흡수층 (2) 과 접촉하는 내절단성 재료를 포함하는 다목적 시트재. 내절단성 재료는, 예컨대 흡수층에 형성된 내절단성 지지 요소 (1) 와 같은 내절단성 지지계를 포함할 수 있다. 내절단성 재료는, 예컨대 평균 크기가 약 100 ㎛ 이상인 폴리머 입자과 같은 내절단성 입자들을 선택적으로 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 시트재의 흡수 효율이 약 0.2 이상, 내슬라이스성이 약 30 kgf/cm 이고, 보다 바람직하게는 흡수 효율이 약 1.0 이상, 내슬라이스성이 약 40 kgf/cm 이다. 또한, 시트재는 내절단성이 약 30 kgf/cm 이상, 흡수 효율이 약 0.2 이상이고, 습식 마모 손실이 약 400 mg/100 회전 미만인 것이 바람직하다.

Description

흡수성 및 내절단성 다목적 시트재 {MULTI-PURPOSE ABSORBENT AND CUT-RESISTANT SHEET MATERIALS}

지지면으로부터 물건 또는 물질을 보호, 및/또는 물건 또는 물질로부터 지지면을 보호하는데 사용하는 시트와 같은 재료는 당해 기술 분야에 널리 알려져 있다. 이러한 재료는 영구적인 형태로 보호하는데 이용될 수 있으나, 대개의 경우 상황 또는 임무에 따라 단기간 이용된 후 버려지는 것이 일반적이다.

이러한 재료를 이용하는 한 가지 일반적인 사례가 요리용으로 육류 제품을 준비하는 것과 같이, 소비용 식품을 준비하는 경우이다. 이 경우, 보호 시트재는 두 가지 보호 기능을 제공하는데, 식품이 계산대에서 더럽혀지고, 오염되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 계산대가 식품 표면에 있는 혈액, 물 및 여타 액체와 물질로 인해 더럽혀지는 것을 방지한다. 보호 시트재는 또한, 이러한 음식 준비에사용되는 칼 또는 절단기와 같은 예리한 물체 또는 절단 장치로부터의 충격 등의 물리적 손상으로부터 지지면을 보호할 수도 있다.

그러나, 일반적으로 이러한 음식 준비의 경우에 사용하기에 적당한 시트재를 선택하는데 있어서, 소비자는 모순에 직면한다. 흡수성이 비교적 강한 종이 기재의 재료와 같은 시트재는, 내절단성이 비교적 약한 반면, 내절단성이 비교적 강한 플라스틱 시트재와 같은 것들은 비교적 흡수성이 약하다.

따라서, 흡수성 및 내절단성 모두가 비교적 강하면서도, 쉽게 버려질 수 있도록 비교적 얇고, 가볍고, 유연한 시트재를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 잘 찢어지지 않는 그러한 시트재를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 사용시 내구성이 있으면서도, 사용후 버려질 수 있도록 쉽게 그리고 경제적으로 제조될 수 있는 그러한 시트재를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 지지면 상에 각종 물건 및/또는 물질을 놓아 둘 경우 및 그 역의 경우에, 이들로부터 지지면을 보호하기에 적당한 시트재에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 각종 물건 및/또는 물질에 의해 전달되거나, 이들로부터 스며 나올 수 있는 각종 액체를 흡수 및/또는 함유할 수 있고, 이러한 액체로부터 지지면을 보호할 수 있는 시트재에 관한 것이다.

본 명세서는 본 발명의 내용을 특별히 지적하고, 특징을 청구하는 청구항으로 종결되는데, 동일한 요소에 대해서는 동일한 도면 부호로 표시한 첨부 도면과 함께 이하의 설명으로부터, 본 발명을 보다 잘 이해하게 된다.

도 1 은 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 일 실시예에 대한 부분 사시도.

도 2 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 3 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 4 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 5 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 6 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 7 는 본 발명에 의한 흡수성 및 내절단성 다목적 시트재의 다른 실시예에 대한 부분 사시도.

도 8 은 본 발명에 의한 시트재를 제조하는데 사용하기에 적당한 무정형 패턴의 평면도.

도 9 는 표 1 에 나타난 데이타의 그래프도.

도 10 은 본 발명의 원리에 의해 제조된 전형적인 시트재의 평면도.

도 11 은 도 10 의 전형적인 시트재의 단면도.

도 12 는 본 발명의 원리에 의해 제조된 층상 시트재의 실시예의 단면도.

도 13 은 본 발명의 원리에 의해 도 10 의 시트재를 제조하기에 적당한 시트 공정 시스템의 개략도.

도 14 는 본 발명의 원리에 의해 제조된 층상 시트재의 다른 실시예의 단면도.

도 15 는 도 14 의 층상 시트재를 제조하는데 사용될 수 있는 공정 및 관련 장비를 예시하는 개략도.

도 16 은 도 10 ~ 12, 및 14 의 시트재와 같은 시트재를 조밀하게 하는데 사용될 수 있는 공정 및 전형적인 장비를 예시하는 개략도.

도 17 은 본 발명의 원리에 의해 제조된 시트재의 바람직한 특성을 예시하는 데이터 표.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 제거하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처분 가능한 보호 시트재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 흡수성, 내절단성이 있고, 잘 찢어지지 않는 시트재를 제공하는 것이다.

전술한 목적 및 여타의 목적을 달성하기 위해서, 흡수층 및 이와 접촉하는 내절단성 재료를 포함하는 시트재를 제공한다. 이 내절단성 재료는, 예컨대 흡수층 내에 형성된 개별적인 내절단성 지지 요소와 같은 내절단성 지지계를 포함할 수 있다. 이 내절단성 재료는, 예컨대 평균 크기가 100 ㎛ 이상인 폴리머 입자와 같은 내절단성 입자를 선택적으로 포함할 수도 있는데, 이들 입자는 상기 흡수층 전체에 분산되어 있다. 상기 시트재는 약 0.2 이상의 흡수 효율 및 약 30 kgf/cm 이상의 내슬라이스성 (slice resistance) 을 나타내는 것이 바람직하고, 약 1.0 이상의 흡수 효율 및 약 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타내는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 시트재의 내절단성이 30 kgf/cm 이상, 흡수 효율이 0.2 이상, 그리고 100 회전 당 습식 마모 손실 (wet abrasion loss) 이 약 400 mg 미만인 것이 바람직하다. 단지 예시할 목적으로, 본 발명을 실시하는데 있어서 현재 고려되는 최상의 형태를 포함한 바람직한 실시예를 도시하고, 기술하는 이하의 설명으로부터, 당해 기술 분야의 당업자들에게 본 발명의 여타 목적은 분명해질 것이다. 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명이 다른 형태로 실시될 수 있음을 주지한다. 따라서, 도면 및 명세서는 그 본질상 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이다.

여기서 사용되는 "흡수 효율" 이라는 용어는, 시트재의 특성을 나타내고, 시트재가 음식을 준비하는 환경에서 만족스럽게 기능하는지를 결정하는데 유용하다고 알려진 파라미터를 말한다. 이 흡수 효율은 흡수율과 흡수 용량 모두를 고려한다.

음식 준비용인 일회용 매트에 있어서, 매트는 적당한 시간 내에 충분한 양의 유체를 흡수하는 것이 바람직하다. 또한, 매트가 작업면에 잘 들어 맞고, 매트를 버릴 수 있다는 생각이 들도록, 매트의 두께는 비교적 얇은 (가장 바람직하게는 0.076 cm) 것이 바람직하다. 흡수 효율은 다음과 같이 정의된다.

용량의 단위는 g_water/cm², 흡수율의 단위는 g_water/sㆍcm², 두께의 단위는 cm, 그리고 흡수 효율의 단위는 (g_water/cm²)(g_water/sㆍcm²)(1/cm) 이다. 따라서, 흡수 효율은흡수 용량 및 흡수율을 최대화하고, 매트의 두께를 최소화함으로써, 최대화될 수 있다.

음식 준비의 전형적인 예로서, 과일을 얇게 써는 것이 있다. 대부분의 과일은 얇게 썰면, 즙이 나온다. 특히, 오렌지와 같은 즙이 많은 과일은 하나 당 10 g 까지 즙이 나온다. 매트를 깨끗하게 버리기 위해서는, 음식 준비용 매트가 이 10 g 의 쥬스를 30 초 내에 완전히 흡수하는 것이 바람직하다. 전형적인 음식 준비용 매트는 대략 650 cm²의 면적을 구비하고, 그 이상적인 두께는 0.076 cm 이다. 따라서, 음식 준비용 매트에 있어서, 상기 정의된 흡수 효율은 0.2 이상, 보다 바람직하게는 1.0 을 초과하는 것이 바람직하다.

여기서 사용되는 "내슬라이스성" 이라는 용어는, 시트재의 특성을 나타내고, 시트재가 음식을 준비하는 환경에서 만족스럽게 기능하는지를 결정하는데 유용하다고 알려진 파라미터를 말한다.

광범위한 소비자 테스트에 기초해 볼 때, 음식 준비용 매트에 있어서, 하기 내슬라이스성 테스트를 이용하여 측정된 내슬라이스성이 2.27 kgf (5 lbf) 이상이라야 하고, 그 결과 평균적인 소비자는 보호면을 단번에 절단할 수 없게 된다. 또한, 주방의 음식 준비용 매트의 두께는, 낭비를 줄이고, 소비자가 시트를 버리기 쉽고, 저장하기 쉽도록 최소화되어야 한다. 따라서, 음식 준비용 매트의 두께는 0.254 cm (0.100 in) 미만, 보다 바람직하게는 0.127 cm (0.050 in) 미만, 가장 바람직하게는 0.076 cm (0.030 in) 미만이라야 한다. 가장 바람직한 두께인 0.076 cm (0.030 in) 에서, 매트가 2.27 kgf (5 lbf) 이상의 내슬라이스성을 가지기 위해서는, 매트의 최소 단위 내슬라이스성이 30 kgf/cm (2.27 kgf/0.076 cm = 30 kgf/cm), 보다 바람직하게는 40 kgf/cm 이라야 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 다목적 시트재 (10) 의 일 실시예를 도시한다. 시트재 (10) 는 유체의 저장소가 되는 유체 흡수층 (2), 유체 불침투성 지지층 (3), 및 내절단성 강화계를 포함하는데, 내절단성 강화계는 상기 지지층 (3) 으로부터 흡수층을 통과하여 흡수층의 표면에까지 연속적으로 연장되는 개개의 강화 요소 (1) 다수를 포함한다. 지지면 (도시되지 않음) 과 접촉하는 지지층 (3) 및 지지면으로부터 바깥 방향을 향한 강화 요소를 구비하는 시트재 (10) 는 계산대 또는 테이블과 같은 지지면 상에 안치시키기에 적당한 방향으로 도시되어 있다. 시트재 (10) 는 또한, 지지면과 접촉하는 차단층 또는 지지층 (3) 의 외면상에 접착계 (도시되지 않음) 를 선택적으로 포함할 수도 있다.

시트재 (10) 는 일반적으로 2 차원의 평면적인 시트 구조를 포함하고, 실질적으로 평면인 2 개의 대향하는 주요면을 구비한다. 이러한 시트재의 "층" 또한, 전형적으로 실질적인 평면 및/또는 접촉하는 평면이다. 지지층 (3) 은 흡수층 (2) 의 일면을 완전히 덮어서, 그 안에 함유된 유체가 지지층 (3) 을 관통할 수 없게 하고, 시트재 (10) 가 놓인 지지면 상을 흐를 수 없게 한다. 강화 요소가 규칙적인 반복 패턴을 형성하는 것으로 도시된 실시예에서, 강화 요소 (1) 는 지지층 (3) 으로부터 흡수층 (2) 을 가로 질러 연장된다.

이 흡수층은 관심 유체를 흡수 및/또는 함유하기에 적당한 재료로 형성될 수 있다. 적당한 재료는, 천연 섬유 (셀룰로오스 등) 및/또는 합성 섬유로 만들어진 섬유 조직 또는 섬유 시트, 공동 (hollow) 섬유, 모세관 섬유, 흡수성 폴리머 폼 (absorbent polymeric foams), 흡수성 폴리머 겔링 재료 (absorbent polymeric gelling materials), 수화겔 (hydrogels), 천연 녹말 (natural starches) 과 검 (gum) 등 및 이들의 조합을 포함하는 재료이다. 특별히 관심 있는 재료는, 페이퍼보드와 같은 셀룰로오스 기질을 포함한다. 상기 흡수층은 단일한 재료층을 포함할 수도 있고, 또는 동일하거나 다양한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 흡수층은, 흡수성이 있거나 혹은 없는 운반 조직을 포함할 수도 있으나, 흡수층이 흡수성 재료를 운반할 수도 있다. 본 발명의 시트재에 있어서, 흡수층의 역할은 유체를 흡수하고 격리하는 것이다.

상기 지지층은, 흡수층 표면상에 연속층 또는 피막을 형성하기에 적당하며 관심 유체의 침투를 막을 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 적당한 재료는, 흡수층에 결합되거나 박층을 이루는 폴리머 막, 그리고 흡수층에 직접 성형되거나 압출되는 열가소성 수지, 금속박, 또는 인쇄, 스프레이 또는 국부적인 도포 등으로 형성되는 불침투성 피막을 포함한다. 지지층은 단일한 재료층을 포함할 수도 있고, 또는 동일하거나 다양한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수도 있다.

선택적으로 형성되는 접착계는, 감압접착제 (pressure sensitive adhesive) 또는 당해 기술 분야에 알려진 다른 접착계로 형성된 피막 또는 층으로서, 띠 모양의, 패턴화된 개별 피막이나 층, 또는 연속 피막이나 층을 포함할 수 있는데, 이는 상기 지지층과 지지면 사이에 접착력을 제공한다. 이러한 선택적 특징은 상기지지층과 지지면 사이에, 마찰력 이상의 안정성을 추가적으로 제공한다. 접착제의 접착성 및/또는 시트재의 구조에 따라, 릴리스 라이너 (release liners) 또는 다른 구조가 요구될 수도 있다. 다른 구조로는 접착성은 없으나, 비교적 마찰 계수가 높아서 전형적인 지지면에서 잘 미끄러지지 않게 하는 재료가 이용될 수 있다.

상기 강화계는, 원하는 크기, 형상 및 공간을 가진 개별 요소들을 연속적으로 배열하여 네트워크를 형성하거나 불연속적으로 배열하는데 적당한 재료로 형성될 수 있다. 본 발명에 의하면, 상기 강화계는 실질적으로 접착성이 없고, 관심 유체를 침투시키지 않는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 의하면, 강화계는 소수성, 소지방질성 (lipophobic) 등의 재료와 같이 관심 유체에 의해 젖기 보다는 오히려 이들을 배척하는 경향이 있는 재료로 형성 및/또는 처리된다. 다른 용도로 사용하기 위해서는, 강화계가 친수성, 친지방질성 등의 재료와 같이 그 표면이 관심 유체에 의해 젖기 쉬운 재료로 형성 및/또는 처리될 수도 있다. 적당한 강화 재료는 상기 흡수층에 결합되거나 박판을 이루는 폴리머 막, 흡수층 상에 직접 성형, 인쇄되거나 압출되는 열가소성, 열경화성 또는 가교형 수지 또는 열경화성 폼, 및 접착제 등에 의해 흡수층에 결합되는 피복 종이 또는 카드보드를 포함한다. 강화계는 단일한 재료층을 포함할 수도 있고, 또는 동일하거나 다양한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수도 있다. 강화계는 특정 용도에 적당한, 원하는 두께를 가질 수도 있다.

사용시, 시트재는 계산대, 테이블, 또는 마루 바닥 위에 놓여지고, 물체 또는 물질은 그 시트재 위에 놓여진다. 물체 또는 물질은 수작업으로 다루어지거나 또는 작업 중에 처리되는 식품 또는 다른 관심 물품이 될 수 있다. 시트재는 또한, 냉동 식품을 해동시키는 경우에, 여분의 유체를 흡수하기 때문에 물체 저장용으로 이용될 수도 있다. 사용 후 또는 흡수층이 충분히 오염되거나 유체로 포화되었을 때, 시트재는 책임질 수 있는 방식으로 버려질 수 있다.

시트재는 다소 불규칙적인 또는 윤곽이 있는 지지면에 들어 맞을 수 있도록 충분히 유연한 것이 바람직하다. 일정한 디스펜싱 (dispensing) 구조 또는 포장 구조를 위해서는, 시트재가 하나 이상의 방향으로 잘 들어 맞아서, 보다 콤팩트한 구조를 형성할 수 있도록 시트재를 말 수 있는 것이 바람직할 수도 있다. 시트재의 각 요소에 대한 재료 선택 뿐만 아니라 적합한 구조 설계 (작은 단면적, 시트재 평면에 대한 수직 방향 두께의 최소화, 불연속적인 패턴 등) 를 통한 비교적 낮은 벤딩 모듈러스의 유지는, 원하는 정도의 유연성을 획득하는데 도움이 된다. 원하는 경우, 경계선과 같은 취약한 영역 또는 라인에 대하여, 부가적인 유연성을 추가할 수 있고, 그리고/또는 일정 방향이나 영역으로의 접힘 또는 휨을 증진시킬 수도 있다.

시트재의 주변, 가장자리에 고흡수성 경계를 형성하거나 또는 다른 적당한 기술에 의해, 부가적인 흡수 용량을 제공하고, 하부 표면 및 둘러 싸는 표면을 보호할 수도 있다.

특정 용도를 위해 원하는 경우, 본 발명에 의한 시트재의 흡수층 또는 어떤 다른 요소가 일정한 활성 재료를 포함할 수도 있는데, 이 활성 재료는 시트재 상에놓인 물체 또는 물질 및/또는 이들에 의해 운반되거나 이들로부터 스며 나온 유체와 반응한다. 이러한 활성재는 중화, 격리, 살균, 탈취 작용을 하는 인자를 포함할 수도 있고, 또는 사용시 시트재를 둘러 싸는 고체 또는 액체 재료의 특성, 또는 대기 환경을 변형시키는 인자를 포함할 수도 있다. 관심 있는 특정 인자로는, 수성 유체, 혈액 기재의 유체, 오일 등과 같은 유체의 작용을 변형시키는 것들이 있다. 일정한 용도에 바람직할 수도 있는 전형적인 특성으로는, 탈취 특성, 항균 특성, 응고 특성 등이 있다. 전형적인 재료는 베이킹 소다, 피브리노겐, 및 다른 재료들을 적당한 형태로 포함하고 있다.

일정한 용도를 위해서는, 시트재 사용시 발생하는 시트재의 조건 변화를 표시하기 위하여, 보호 시트가 변색 특성을 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 예컨대, 시트재가 그 안에 변색 작용을 하는 성분을 포함하여, 유체를 흡수할 때 변색되는 것이 바람직할 수도 있다. 또한, 각각의 시트 요소의 색깔을 선정하여, 초기에는 흡수층 및 스탠드오프계 (standoff system) 가 예컨데, 백색으로 동일하다가, 후에 흡수층이 적색과 같이 대비되는 색으로 변하게 할 수도 있다. 이러한 변색을 달성하는 한 가지 방법이 식용 첨가제 (food grade additive) 또는 다른 색소 분말을 흡수층의 내부 또는 저면에 포함시키는 것이다. 색소 분말이 유체에 노출될 경우, 유체 내에 용해되어 흡수층 내로 스며 들고, 흡수층의 외관상 색채를 변화시킨다. 변색은 흡수층 내에서, 항균제 고갈 또는 박테리아 출현과 같은 기능상의 물리적 변화가 발생하여 촉발될 수도 있다. 이를 실행하기에 적당하다고 여겨지는 한 가지 방법이 1982 년 1월 19일에 발간된 미국 특허 공보 제4,311,479 호 (Fenn 외) 에 개시되어 있다.

내절단성 강화계는 어떤 전형적인 힘이 가해졌을 때, 실질적으로 내변형성을 구비하여 물질 또는 물체와 하부의 흡수층 간에 간격이 유지되는 것이 바람직하다. 강화계를 형성하는데 사용되는 재료는 추가적으로 탄성을 구비할 수도 있는데, 이렇게 하면, 사용시 약간의 변형이 일어 날수는 있으나, 그 변형이 일시적이고, 외부에서 가해진 힘이 물질 또는 물체로부터 제거되었을 때, 상기 강화계가 실질적으로 미변형 상태로 복귀된다.

길게 연장된, 실질적으로 선형적인 모서리를 가진 칼과 같은 날카로운 물체 또는 절단 도구로부터 충격을 받았을 때, 도 1 의 시트재 (10) 는, 충격을 가하는 모서리가 하나 이상의 강화계 요소, 바람직하게는 하나를 초과한 강화계 요소와 접촉하여 충격력을 분산시키고, 충격을 가하는 모서리가 비교적 취약한 흡수층 및 요소의 하부 및/또는 사이에 위치하는 장벽층과 접촉하지 않도록 구조화된다.

상기 내절단성 강화계는 내구성, 탄성, 내절단성 및/또는 내마모성을 구비한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 일반적으로 높은 인성, 비교적 높은 분자량의 연동 (interlocked) 분자 구조, 비교적 높은 운동 마찰 계수를 나타내는 재료들을 포함하여, 당해 기술 분야에서 상기 특성을 나타내는 것으로 알려진 전형적인 재료들이 이용될 수도 있다. 적당한 재료는 EVA 와 같은 폴리머 재료, 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 폴리염화비닐 (PVC), 플라스틱졸 (plastisols), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 결정 PET, PBT, PEN, 및 폴리우레탄, 고밀화된 종이 재료(densified paper materials), 에폭시, 열경화성 수지, 무기 충전제 (inorganic fillers) 또는 무기 섬유, 미네랄 섬유 등을 포함한다.

도 2 는 본 발명에 의한 시트재 (10) 의 다른 실시예를 도시한다. 도 2 의 실시예에서, 지지 요소 (1) 는 흡수층 (2) 의 상부면 위로 연장되어, 시트재 상에 놓인 재료가 흡수층과 직접적으로 접촉하지 않게 한다. 도 2 의 실시예는 도 1 의 실시예와 마찬가지로, 지지 요소 (1) 가 지지층 (3) 을 완전히 관통하여 흡수층 (2) 의 외면 밖으로 연장된 것을 도시한다.

도 3 은 다른 실시예를 도시하고 있으나, 지지 요소 (1) 가 흡수층 (2) 에서부터 위로 연장되고, 흡수층 (2) 을 침투하지 않으므로, 지지층 (3) 과는 접촉하지 않는다.

도 1 ~ 3 의 실시예가 도시하는 시트재 (10) 에 있어서, 내절단성 지지계는 개개의 지지 요소 다수를 포함하고 있으나, 연속적인 조직 재료를 포함하는 내절단성 지지계를 설치하는 것 또한, 본 발명의 범위에 속한다. 도 4 가 도시하는 실시예에 있어서, 지지계는 흡수층 (2) 과 통하는 유체 개구 (4) 를 포함하는 밸리 (valley) 로 둘러 싸인 상승된 내절단성 영역 (1) 다수를 구비하는 형성된 막 재료를 포함한다. 상기 실시예들과 같이, 지지층 (3) 은 하부 표면의 오염을 방지한다. 상기 영역 (1) 을 이루는 형성된 막 재료와 지지층 (3) 사이에 생긴 내부 공간으로 인하여, 흡수층 (2) 은 생략될 수 있고, 내부 공간은 유체의 저장소로 이용될 수 있다.

도 5 ~ 7 은 본 발명에 의한 시트재의 다른 실시예를 도시하는데, 이 실시예는 시트재의 작업 표면상에 네트워크를 형성하는 연속 강화계 (1) 를 구비한다. 요소의 구조에 있어서, 도 5 ~ 7 은 도 1, 3 및 2 각각에서 설명된 내용과 상호 연관이 있다.

몇몇 용도에 있어서는, 흡수성 재료를 구획하여 분포시키는 것이 바람직할 수도 있으나, 대개의 경우 최대 수준의 흡수성을 제공하기 위해 연속적인 흡수층을 이용하는 것이 바람직하다.

도 1 ~ 7 은 스탠드오프계가 정형적으로 배열된 것을 도시하고 있으나, 도 8 에 도시된 바와 같은 무정형의 강화 요소는, 날 또는 모서리가 흡수층과 접촉할 가능성을 최소화시키면서, 개개의 스탠드오프 요소를 구비한 구조가 유연성을 유지하도록 한다. 이러한 무정형 패턴은, "3차원의 내포화 방지형 (nesting-resistant) 시트재 및 그 제조 방법과 장치" 라는 명칭하에, 맥과이어, 트위들, 및 해밀턴의 이름으로 1996년 11월 8일 출원되어, 공동 계류중이며 특허를 받은 미국 특허 출원 제 08/745,339 호 (본 발명에서 참고로 관련되어 있다) 에 상세히 기재되어 있는데, 이는 칼 또는 예리한 물체와 같은, 충격을 가하는 모서리로부터 시트재를 전방위로 보호한다. 따라서, 시트재는 충격을 가하는 모서리에 대하여, 어느 방향으로나 대처할 수 있고, 이 모서리와의 직접적인 접촉으로부터 흡수층 및 장벽층을 보호할 수 있다.

본 발명에 의한 시트재는 다양한 경우에 적용될 수 있고, 다양한 용도로 이용될 수 있다. 이러한 시트재로 제조되는 대표적인 제품 및 이에 상응하는 용례로는, 제한적이지는 않으나, 식탁용 접시받침 (place mat), 음식 준비용 매트,세척 또는 요리한 음식의 흡수용 매트, 바닥 매트, 서랍 또는 선반의 라이너 등이 있다. 관심 물체로는, 고기 조각과 같은 식품, 천연 산물, 구운 물건, 과일 또는 야채와 같은 농산물 등이 있다. 관심 물질로는, 쿠기 반죽 (cookie dough) 과 같이 스탠드오프계를 메우려는 성질을 가진 물질 등이 있다.

본 발명에 의하면, 앞서 설명한 도면에 도시된 시트재는 비교적 높은 수준의 흡수성 및 내절단성, 구체적으로 말해서 흡수 요인 및 내슬라이스성을 나타낸다.

테스트 방법

본 발명에 의한 시트재의 특성을 나타내기 위하여, 다음의 테스트 방법이 발전 및 이용되고 있다.

흡수율

1) 36 in²(6 in ×6 in)(232.26 cm²) 인 샘플의 무게를 달고, 샘플을 뷰렛 바로 아래에 둔다.

2) 뷰렛에서 10 cc 의 증류수를 샘플 위로 내보낸다.

3) 이 물이 30 초간 흡수되게 한다. (30 초가 되기 전에 모든 물이 흡수되면, 나중의 계산을 위해 흡수 시간을 기록한다.)

4) 30 초 경과시, 샘플의 측면을 10 회 두드려서 흡수되지 않은 물을 제거한다.

5) 샘플의 무게를 달고, 그 무게를 기록한다.

6) 흡수율을 '(최종무게 - 초기무게)/시간' 으로 계산한다. 단위는 g_water/s 이다.

7) 단위 흡수율을 '((최종무게 - 초기무게)/시간)/샘플면적' 으로 계산한다. 단위는 g_water/sㆍcm²이다.

8) 상기 방식에 따라 3 ~ 5 개의 샘플을 테스트한다.

9) 샘플치의 평균을 보고한다.

흡수 용량

1) 16 in²(4 in ×4 in)(103.22 cm²) 인 샘플의 무게를 달고, 증류수 통안에 넣어 완전히 침수시킨다.

2) 이 샘플을 120 초 동안 완전히 침수시킨 상태로 둔다.

3) 120 초 경과시, 샘플을 꺼내어 30 초 동안 드립 건조 (drip dry) 를 시킨다.

4) 30 초 동안의 드립 건조가 완료된 후, 샘플을 1 회 흔들어 여분의 물을 제거한다.

5) 샘플의 무게를 달고, 그 무게를 기록한다.

6) 흡수 용량을 '(최종무게 - 초기무게)/샘플면적' 으로 계산한다. 단위는 g_water/cm²이다.

7) 상기 방식에 따라 3 ~ 5 개의 샘플을 테스트한다.

8) 샘플치의 평균을 보고한다.

흡수 효율

1) 흡수 효율을 다음과 같이 계산한다.

슬라이스 테스팅 장치

테스트 장치는 z 축 방향으로 칼날에 기지의 힘을 가하여 샘플의 내절단성을측정한다. 칼날은 나이프 홀더 안에 놓인다. 모든 테스트에 사용된 칼날 퍼소나 (Personna) 사의 포울트리 (Poultry) 블레이드 코드 # 88-0337 이었다. 테스트 샘플은 샘플 플랫폼에 장착된다. 이후, 칼날은 샘플과 접촉한다. 기지의 하중이 수직 방향으로 칼날에 가해진다. 이후, 상기 샘플 플랫폼은 칼날의 무게를 받으면서, 초당 8 인치의 속도로 4 인치만큼 슬라이스를 만들면서 이동한다. 하중을 증가시키면, 칼날이 샘플을 완전히 절단할 때까지 연속적인 슬라이스를 만들어 낸다. 샘플을 완전히 절단하는데 요구되는 힘을 기록한다. 내슬라이스성은 '슬라이스 힘/샘플 두께' 로 계산한다. 3 ~ 5 개의 샘플로 테스트를 반복하고, 평균치를 보고한다.

본 발명에 의한 시트재는 지금까지 도달하지 못한 수준의 성능을 지닌 흡수성 및 내슬라이스성을 나타낸다. 첨부된 데이타 표 및 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 시트재는 약 0.2 이상의 흡수 효율 및 약 30 kgf/cm 이상의내슬라이스성, 보다 바람직하게는 약 1.0 이상의 흡수 효율 및 약 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타낸다.

실시예

하기 번호를 붙인 시험품들을 만들고 본 테스트 방법에 따라 시험하여, 표 1 및 도 9 에 제시한 바와 같은 데이타를 얻었다.

1	0.004" 스테인레스 w/바운티 (Bounty)	0.1mm 두께의 스테인레스강 심스톡 (shim stock) 조각에 지름이 12.7mm 인 구멍이 형성되었다. 이 층은 P&G 사에서 제조된 바운티종이 타월에 접착되었다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신 (metallocene) 층이 종이 타월에 백시트로 접착되었다.
2	0.004" 스테인레스 w/AGM 및 Bty	0.1mm 두께의 스테인레스강 심스톡 (shim stock) 조각에 지름이 12.7mm 인 구멍이 형성되었다. 이 층은 흡수층에 접착되었다. 흡수층은 미국 특허 제 5,397,626 호에 개시된 가교형 폴리아크릴레이트와 같은 흡수성 수화겔 5g 으로 구성되고, 브리탄 (Britanne) 사에서 제조된 아퀴스 (Aquis) 슈퍼 흡수 타월과 0.075mm 두께의 메탈로신 사이에 위치한다. 흡수층의 아퀴스 타월측은 스테인레스강층에 접착된다.
3	BF w/에폭시 & 백킹 (backing)	3차원의 엠보싱 종이 기재. 엠보싱 면에는 60˚로 배열된 육각형들이 있다. 육각형들은 대략 10mm 간격이고, 중앙에 12mm 의 공간이 있다. 종이는 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것이다.엠보싱 면의 상부는 에폭시 수지로 피복된다. 코팅 무게는 100g/㎡ 이다. 이 수지는 제조 설명서에 따라 쉘 862와 쉘 3234 경화제를 혼합한 것이다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신막이 후면에 접착된다.
4	BF w/에폭시, 백킹 없음	3차원의 엠보싱 종이 기재. 엠보싱 면에는 60˚로 배열된 육각형들이 있다. 육각형들은 대략 10mm 간격이고, 중앙에 12mm 의 공간이 있다. 종이는 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것이다.종이의 건조 기본 무게는 225#/3000sq.ft 였다. 엠보싱 면의 상부는 에폭시 수지로 피복된다. 코팅 무게는 100g/㎡ 이다. 이 수지는 제조 설명서에 따라 쉘 862와 쉘 3234 경화제를 혼합한 것이다.

5	MU 165 종이 w/에폭시	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 165#/3000sq.ft 였다. 종이는 70g/㎡ 의 에폭시로 포화되었다. 에폭시는 원형의 영역에 집중되었는데, 이 영역의 중심은 육각형 배열로부터 12mm 만큼 떨어져 있다.
6	MU 165 w/에폭시, 백 (back), 아트머 (Atmer)	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 165#/3000sq.ft 였다. 종이는 70g/㎡ 의 에폭시로 포화되었다. 에폭시는 원형의 영역에 집중되었는데, 이 영역의 중심은 육각형 배열로부터 12mm 만큼 떨어져 있다.이후, 0.075mm 두께의 메탈로신막이 후면에 접착되었다. 이후, ICI 서팩턴트사에서 제조된, 5% 아트머100 용액을 상기 구조에 살포하였다.
7	MU 165 w/에폭시 & 백킹	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 165#/3000sq.ft 였다. 종이는 70g/㎡ 의 에폭시로 포화되었다. 에폭시는 원형의 영역에 집중되었는데, 이 영역의 중심은 육각형 배열로부터 12mm 만큼 떨어져 있다.이후, 0.075mm 두께의 메탈로신막이 후면에 접착되었다.
8	임의로 결정화된 PET (.020)	두께 5mm 의 PET재가 3차원 무정형 패턴으로 형성되었다 (맥과이어 외.특허출원). 상승된 영역의 PET는 결정화되었다. 상승된 영역 사이의 밸리에는 구멍이 형성되었다. 이 층은 P&G 에서 제조된 바운티종이 타월에 접착되었다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신층이 종이 타월에 백시트로 접착되었다. 이후, 이 구조의 가장자리는 밀봉되었다.
9	임의 패턴의 PET (0.020)	두께 5mm 의 PET재가 3차원 무정형 패턴으로 형성되었다 (맥과이어 외.특허출원). 상승된 영역 사이의 밸리에는 구멍이 형성되었다. 이 층은 P&G 에서 제조된 바운티종이 타월에 접착되었다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신층이 종이 타월에 백시트로 접착되었다. 이후, 이 구조의 가장자리는 밀봉되었다.

10	MU 100 w/에폭시 & 백킹	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 100#/3000sq.ft 였다. 종이는 40g/㎡ 의 에폭시로 포화되었다. 에폭시는 불연속적인 나비 넥타이 패턴으로 놓여졌다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신막이 후면에 접착되었다.
11	Chop N Chopw/바운티	Chop N Chop은 뉴 에이지 프라덕트사에서 제조된 특허#5472790인, 대략 0.55mm 두께의 폴리프로필렌 코폴리머 음식 준비용 매트이다. Chop N Chop에는 중앙의 6.35mm 공간에 지름 1.6mm의 구멍이 형성되었다. 이 층은 P&G 에서 제조된 바운티종이 타월에 접착되었다. 이후, 0.075mm 두께의 메탈로신층이 백시트로서, 종이 타월에 접착되었다.
12	MU 165 완전 포화 w/쉘 862	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 165#/3000sq.ft 였다. 종이는 135g/㎡ 의 에폭시로 포화되었다. 수지는 쉘 862와 쉘 3234 경화제를 혼합한 것이다. 0.075mm 두께의 메탈로신막이 이 구조의 후면에 접착되었다.
13	CPET	0.36mm 두께의 결정화된 CPET.
14	E 캐스트 (Cast) F28 에폭시	연합수지회사 (United Resin Corporation) 에서 제조된, E 캐스트 F28 수지 및 F14 경화제는 제조 설명서에 따라 혼합되어 1mm 두께의 시트로 주조된다.
15	PE 절단 보드	폴리 마튼사 (Foley Martens) 에서 제조된, 대략 1.1mm 두께의 폴리에틸렌 절단 보드인 "키친 세이버".
16	Chop N Chop	뉴 에이지 프라덕트에서 제조된, 특허#5472790 인, 대략 0.55mm 두께의 폴리프로필렌 코폴리머 음식 준비용 매트.
17	Dixie5층 종이판	Dixie에서 제조된 헤비 듀티 (heavy duty) 5층 종이판; UPC#42000 71340
18	Cut & Toss	폰다 그룹 (Fonda Group) 에서 제조되고, PET 덮개를 구비한 고체 표백 황산 카톤보드 (solid bleached sulfate cartonboard) 로 만들어진 음식 준비용 매트.
19	Chinet종이판	Chinet에서 제조된 정찬용 종이판; UPC#37700 32226

20	목재 절단 보드	폴리 마튼사에서 제조된 대략 2cm 두께의 경질목 절단 보드; UPC#72075 00017
21	MU 165 종이 w/키메네	종이 스톡은 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것을 이용하여 제조되었다. 종이의 건조 기본 무게는 165#/3000sq.ft 였다.
22	BF 종이 w/키메네	3차원의 엠보싱 종이 기재. 엠보싱 면에는 60˚로 배열된 육각형들이 있다. 육각형들은 대략 10mm 간격이고, 중앙에 12mm 의 공간이 있다. 종이는 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합하고, 고체 중량 퍼센트가 0.5% 인 키메네 (Kymene) 557H 를 추가한 것이다.
23	BF 종이면	3차원의 엠보싱 종이 기재. 엠보싱 면에는 60˚로 배열된 육각형들이 있다. 육각형들은 대략 10mm 간격이고, 중앙에 12mm 의 공간이 있다. 종이는 남부의 경질목 크라프트와 연질목 크라프트를 50/50 의 비율로 혼합한 것이다.
24	버버 카페트 (Burbur Carpet)	대략 7.9mm 두께의 버버 카페트
25	내절단성 글러브 (헤비)	안셀 (Ansell) 에서 제조된 골든 니들 내절단성 글러브 모델#70-320.
26	섀미 가죽 (Leather Chamois)	U.S. 섀미에서 제조된, 대략 1mm 두께의 타너스 (Tanners) 실렉트 섀미 가죽 모델#TS65T.
27	스크린 w/바운티& 메탈로신	P&G에서 제조된 바운티 종이 타월 흡수층과 0.075mm 두께의 메탈로신 지지층을 구비한 알루미늄 윈도우 스크린.
28	내절단성 글러브 (라이트)	안셀에서 제조된 골든 니들 내절단성 글러브 모델#70-300
29	도어 매트 (Door Mat)	글레노이트 회사 (Glenoit Corp) 에서 제조된, 대략 2.7mm 두께의 100% 폴리에스테르 바닥 매트; 스타일#8260
30	내절단성 글러브 (미디엄)	안셀에서 제조된 골든 니들 내절단성 글러브 모델#70-310
31	주름형 (C 플루트)	물렌 파열 테스트 (Mullen burst test) 설명서에 따라 200 lbs/sq.in 로 주름진 단일벽 C 플루트.
32	비직조 Reemay폴리에스테르	0.43mm 두께의 비직조 (non-woven) Reemay폴리에스테르; 스타일#2033
33	스티로폼 판	테네코 (Tenneco) 패키징에서 제조된 스티로폼판; UPC#13700 63350
34	세탁용 패드	퀵키 (Quickie) 매뉴팩처링에서 제조된 합성 스크러빙 패드
35	0.015 비직조 w/바운티 & 메탈로신	P&G에서 제조된 바운티종이 타월에 스타일 #2033인 Reemay폴리에스테르층이 접착되었다. 0.075mm 두께의 메탈로신층이 백시트로서 종이 타월에 접착되었다.

36	디쉬 타월	레쉬너 (Leshner) 회사에서 제조된, 대략 1.1mm 두께의 100% 무명타월; UPC#75574 06360
37	PVA 매트	엠쥐 (Emgee)/크린 툴즈에서 제조된, 대략 1.4mm 두께의 PVA 흡수성 매트; UPC#85685 00149
38	스필 (Spill) 매트	뉴 피그 프라덕트에서 제조된, 물품#MAT267인 유니버설 함-오 피그매트 (Ham-O Pigmat) 스필 매트
39	바운티종이 타월	P&G에서 제조된 누빈 종이 타월
40	0.008 비직조 w/바운티 & 메탈로신	스타일#2011인 Reemay폴리에스테르 층이 P&G에서 제조된 바운티종이 타월에 접착되었다. 0.075mm 두께의 메탈로신 층이 종이 타월에 백시트로서 접착되었다.

시험품 1 ~ 11 은 잘 찢어지지 않기 때문에, 절단 작업시 이들 재료에서는 파편이 쉽게 생기지 않고, 준비중인 음식을 덜 오염시킨다. 특히, 시험품 1 ~ 11 의 내절단성 표면에 있어서, 습한 상태의 마모 손실 (하기 테스트에 의하면) 이 대략 100 회전당 400 mg 미만이고, 건조 상태의 마모 손실이 대략 100 회전당 300 mg 이하이다.

도 10 은 본 발명의 원리에 의해 만들어진 전형적인 시트재 (20) 의 평면도이다. 이 실시예에서, 시트재 (20) 는 흡수성 기재 (22) 및 이 기재 (22) 에 임의적으로 분포된, 복수의 내절단성 입자 (24) 를 포함한다. 도 11 의 단면도에 도시된 바와 같이, 시트 (20) 는 실질적으로 균일한 두께 t 이고, 절단 표면 (26) 및 제 2 면 (28) 을 포함한다. 바람직하게는, 양 표면 (26,28) 이 실질적으로 평면이다.

연속적인 흡수성 기재 (22) 는 관심 유체를 흡수 및/또는 함유하기에 적당한 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 적당한 재료는 셀룰로오스 섬유 또는 정제된 셀룰로오스 섬유와 같은 천연섬유 및/또는 합성 섬유로 형성된 재료를 포함하고, 공동 섬유 및 모세관 섬유를 포함한다. 이러한 섬유들을 대신하여 또는 이러한 섬유들과 함께, 흡수성 기재 (22) 는 예컨대, 흡수성 폴리머폼 재료, 흡수성 폴리머 겔링 재료, 수화겔 재료 및/또는 천연 녹말과 검을 포함한다. 특별히 관심 있는 재료는, 종이 제조에 전형적으로 사용되는, 페이퍼보드와 같은 셀룰로오스 기재를 포함한다. 하기 상술하는 바와 같이, 기재 (22) 를 형성하는데는 SSK (남부 연질목 크라프트), NSK (북부 연질목 크라프트) 또는 유칼립투스 (eucalyptus)셀룰로오스 섬유 플러프 (fluff) 가 사용될 수 있다. 기재 (22) 는 예컨대, 합성 섬유를 뒤엉키게 구성하는 것과 같이, 비직조 기재를 선택적으로 포함할 수 있다.

도 10 의 실시예에서, 흡수성 기재 (22) 는 연속적인 층으로 된 재료를 포함한다. 그러나, 이 기재 (22) 는 동일하거나 상이한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 흡수층은, 흡수성이 있거나 혹은 없는 운반 조직을 포함할 수도 있고, 이 운반 조직은 흡수성 재료를 포함할 수도 있다.

상기 내절단성 입자 (24) 는, 예컨대 주방용 칼과 같은 음식 준비용 절단 용구를 이용할 때, 실질적으로 내절단성, 내마모성을 구비하고 잘 찢어지지 않는 내구성 재료로 형성될 수도 있다. 높은 인성 및 결정형 분자 구조를 구비한 재료들을 포함해서, 상기 특성을 구비한 전형적인 재료들이 이용될 수 있다. 바람직한 실시예에 의하면, 내절단성 입자 (24) 는 폴리머 재료로 제조될 수 있는데, 이러한 재료로는 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 폴리염화비닐 (PVC), 플라스틱졸 (plastisols), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 모디파이드 (PETG), 극고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE), 폴리스티렌, 및/또는 폴리우레탄이 있다. 이 외에도, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 폴리올레핀, 폴리머 및/또는 유리 복합재가 이용될 수 있다. 또한, 입자 (24) 는 멜라민 포름알데히드 폴리머 또는 충전제 및/또는 첨가제를 혼합한 폴리머 재료를 포함할 수도 있는데, 이러한 충전제 및/또는 첨가제로는 탤크 (talc), 마이커 (mica), 탄화칼슘및/또는 다른 무기 충전제가 있다.

내절단성 입자 (24) 로 이용되는 재료로는, 충분히 낮은 녹는점 T_m을 구비하여, 가열시 타지 않을 정도의 온도에서 연해지는 재료가 바람직하다. 이렇게 하면, 초기 시트재 제조 공정에 의해 생산된 시트재의 밀도를 높이는 후속 공정에서, 열 및/또는 압력을 가하여 이 재료를 기재 (22) 에 부분적으로 결합시킬 수 있다. 이러한 공정은 또한 시트재의 내절단성 및 내쉬레드성 (shred resistance) 을 증가시킬 수 있다. 입자의 녹는점은 450 ℉ 이하인 것이 바람직하다. 입자 (24) 로 이용되는 재료는 약 185 ℉ 미만의 비캣 연화점 (Vicat softening point) (ASTM 테스트 D1525를 이용함) 을 가지며, 이 재료가 비교적 낮은 또는 적당한 온도에서 기재 (22) 에 쉽게 고정 또는 결합할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 입자 (24) 로 이용되는 한가지 바람직한 재료로는, 이스트맨 화학 회사 (EASTMAN CHEMICAL CO) 에서 제조되어 EASTAR PETG COPOLYESTER 6763 이라는 상표로 팔리는 폴리머 "PETG" 가 있고, 이 재료의 연화점은 약 185 ℉ 이다. 이러한 재료는 양호한 커트 (cut) 를 가지고, 잘 찢어지지 않으며, 또한 비교적 적당한 연화점을 가져서, 기재가 타지 않을 정도로 가열 및/또는 가압되었을 때, 보다 쉽게 기재 (22) 에 고정될 수 있다. 또한, PETG 는 다른 많은 열가소성 수지보다 소수성이 작기 때문에, 시트재 (20) 는 전체적으로 양호한 흡수성을 유지한다. 입자 (24) 로 이용되는 다른 바람직한 재료로는, 폴리스티렌이 있다.

전술한 바와 같이, 입자 (24) 는 또한 혼합 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 예컨대, 입자 (24) 의 비용 절감 및/또는 입자 인성, 밀도, 내절단성, 색깔 또는 다른 특성의 변화를 위해서, 질긴 무기 충전제를 하나 이상의 폴리머와 혼합시켜 입자 (24) 를 형성할 수도 있다. 적당한 충전제의 예를 들면, CaCO₃, 탤크, 및 마이커 등이 있다. 그러나, 미립자 및 충전제가 입자 (24) 를 형성하는데 이용될 수 있음에도 불구하고, 흡수성 기재 (22) 에는 실질적으로 무기물인 프리 충전 미립자가 없는 것이 바람직하다. 여기에 사용되는 "프리 충전 미립자 (free filler particulate)" 라는 용어는 흡수성 기재 (22) 에 결합되지 않고, 단지 흡수성 기재 내에 자유로이 존재하는 무기 입자를 말한다. 이러한 재료는 절단 작업시, 시트로부터 분리될 수 있고, 준비중인 음식과 혼합될 수 있으며, 또한 음식이 외관상 바람직하지 않고, 그리고/또는 소비하기에 부적당하게 된다. 또한, 흡수성 기재 (22) 에는 식품과 접촉하기에 부적당한 유기 프리 충전 미립자도 실질적으로 없는 것이 바람직하다. 유기 프리 충전 미립자는 여기에 설명된 바와 같이, 셀룰로오스 섬유 등과 같은 흡수성 기재 재료를 의미하지 않는다. "실질적으로 프리" 하다는 의미는 음식 준비에 있어서, 흡수성 기재를 사용하기에 안전한 양 이하, 또는 흡수성 기재이나 식품 또는 이들 모두를 검사하여 시각이나 촉각에 의해, 음식 준비 중에 방출되는 충전 미립자를 감지할 수 있는 정도 보다 적은 양을 말한다. 바람직하게는, 0 % 의 프리 충전 미립자가 기재에 첨가된다. 그러나, 프리 충전 미립자가 첨가된다면, 그 수준은 건조 시트의 중량 퍼센트로 대략 10 % 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 대략 5 % 이하, 보다 바람직하게는 2 % 이하, 보다 바람직하게는 1 % 이하, 보다 바람직하게는 0.5 % 이하, 가장 바람직하게는 0.1 % 이하이다. 전술한 내용에도 불구하고, 의도한 대로 흡수성 시트를 사용할 때 (절단에 사용되는 시트의 일면에 식품을 놓고, 그 상태에서 식품을 절단할 때), 시트가 비결합 미립재료를 포함하되, 방출되지 않는다면, 시트는 실질적으로 프리 충전 미립자가 없다고 할 수 있다. 따라서, 절단시 절단면으로부터 방출되지 않도록 구성된 비결합 미립 재료를 포함하는 시트의 경우, 이 시트는 실질적으로 충전 미립자가 없다고 할 수 있다. 특히, 적어도 시트재의 절단면이 잘 찢어지지 않고, 습한 상태의 마모 손실 (하기 설명된 테스트에 의해) 이 100 회전당 400 mg 미만, 바람직하게는 100 회전당 300 mg 미만인 것이 바람직하다. 또한, 시트재의 절단면의 건조 상태의 마모 손실 (하기 설명된 테스트에 의해) 이 100 회전당 300 mg 미만, 바람직하게는 100 회전당 200 mg 미만인 것이 바람직하다.

기재 (22) 에 사용되는 흡수성 재료로 인해, 시트재 (20) 는 그 표면 (26,28) 상에 놓인 유체를 흡수하여 격리시킬 수 있다. 또한, 최종 시트재 형성시, 기재 (22) 재료를 피복할 수 있는 작은 폴리머 섬유보다는 비교적 큰 폴리머 입자 (24) 가 이용되는 것이 바람직하기 때문에, 기재 (22) 의 흡수성은 상당 부분 유지된다. 다시 말해서, 폴리머 입자 (24) 가 기재 (22) 를 완전히 차폐하거나 둘러 싸지 않기 때문에, 기재의 흡수 특성을 현저히 방해하지는 않는다. 따라서, 시트재의 흡수성에 큰 영향을 주지 않고, 많은 폴리머 (24) 가 시트 (20) 에 제공될 수 있다. 이와는 대조적으로, 동일한 양의 작은 폴리머 섬유가 구조 전체에 완전히 분산되고, 기재 (20) 재료를 둘러 싸는 경우, 흡수성을 상당히 제한하게 된다.

이러한 관점에서, 폴리머 입자 (24) 가 시트 (20) 의 중량 퍼센트로 대략 50 % 까지 제공되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 입자 (24) 가 약 10 % 내지 40 % 의 양으로 제공되고, 가장 바람직하게는 약 30 % 의 양으로 제공된다. 또한, 양호한 흡수성을 제공하기 위해서, 시트 (20) 내의 흡수성 재료가 중량 퍼센트로 50 % 이상 제공되는 것이 바람직하다. 입자 (24) 는 비섬유질인 것이 바람직하고, 사용되는 입자의 평균 크기는 약 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 몇몇 입자들의 크기는 100 ㎛ 미만일 수 있으나, 사용되는 모든 입자의 평균 크기는 약 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 입자의 평균 크기가 약 100 내지 1000 ㎛ 이고, 가장 바람직하게는, 200 내지 500 ㎛ 이다.

또한, 시트가 양호한 내절단성을 구비하고, 잘 찢어지지 않기 위해서는, 폴리머 입자 (24) 가 시트 (20) 전체에 임의로 광범위하게 분포되는 것이 바람직하다. 이렇게 분산시키면, 양 표면 (26,28) 중 어느 하나와 접촉하는 절단 도구가 하나 이상의 질긴 입자 (24) 와 접촉할 가능성이 높아지게 되어, 절단 도구가 가하는 힘에 의해 흡수성 기재 (22) 가 절단되거나 찢어질 위험성이 감소된다. 절단면 (26,28) 하부의 입자 (24) 는 또한, 흡수성 기재 (22) 의 절단 및/또는 찢어짐을 최소화하는데 도움이 된다. 폴리머 입자 (24) 는 구조에 개별적으로 분포되어, 흡수성 기재 (20) 의 광범위한 영역이 유체를 흡수하는 표면 (26,28) 상에 노출되는 것이 바람직하다.

시트재 (20) 는 비교적 높은 기본 무게를 구비하는 것이 바람직하다. 예컨대, 적당한 내절단성 및 흡수성을 제공하기 위해서는, 3000 ft²당 100 pounds 이상의 기본 무게가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 시트재 (20) 의 기본 무게가 3000 ft²당 165 pounds 이상이고, 가장 바람직하게는, 3000 ft²당 300 pounds 이상이다. 또한, 적당한 내절단성 및 흡수성을 제공하기 위해서는, 시트재 (20) 는 대략 250 ㎛ (0.01 inch) 내지 1270 ㎛ (0.05 inch) 의 두께 t 를 구비하는 것이 바람직하다. 시트 (20) 를 생산하기 위해서, 종이 제조 공정 및 기계가 사용된다면, 최종 시트 (20) 의 기본 무게 및 두께를 조절하기 위해, 재료 적용률, 와이어율 (wire rate), 가압량 및 가압 지속 시간 등을 조정할 수 있다.

다양한 층의 이점을 구비하는 층상 구조 (21) 를 생산하기 위해, 고밀화된 (densified) 시트 재료 (20) 를 하나 이상의 유사하거나 상이한 층과 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 도 12 에 도시된 바와 같이, 복수층 시트 (21) 를 형성하기 위해 지지층 (30) 에 시트 재료 (20) 를 접착할 수 있다. 지지층 (30) 은 시트 (20) 에 층 또는 코팅으로 접착하기에 적당한 재료로 형성될 수 있다. 적당한 재료는 폴리머막, 열가소성 수지, 클레이 코팅, 종이판 또는 금속박을 포함한다. 지지층 (30) 은 단일한 재료층, 또는 동일하거나 상이한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수 있다. 지지층 (30) 은 또한 시트 구조 (21) 에 스키드 저항, 또는 넌스키드 (non-skid) 표면을 제공하기 위해, 높은 마찰 계수를 가질 수도 있다. 스키드 저항을 제공하기 위해, 지지층 (30) 은 대략 0.4 이상의 정마찰 계수를 구비하는 것이 바람직하고, 이에 상응하는 슬립 각도가 약 45°가 되도록 지지면 (예;계산대) 에 대한 마찰 계수가 1 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 지지층 (30) 은 시트 (20) 로부터 유체가 이탈되지 않도록 유체 불침투성이어서, 사용시 계산대의 오염을 피할 수 있는 것이 바람직하다.

지지층 (30) 은 시트재 (20) 에 결합되거나 박층을 이룰 수 있고, 시트 (20) 상에 압출 또는 열성형되거나, 또는 시트 (20) 에 인쇄, 스프레이, 코팅, 열간 가압 또는 도포될 수도 있다. 예컨대, 내절단성 및 흡수성 시트 (20) 에 지지층 (30) 과 같은 층을 도포하는 경우, 고온 밴드 프레스 시스템 (hot band press system) 이 이용될 수 있다. 이러한 고온 밴드 압력계는 시트 (20) 에 여분의 층 (30) 을 도포하는데 유용할 뿐만 아니라, 내절단성 및 내쉬레드성을 증진시키고, 그리고/또는 시트 (20) 내의 폴리머 입자들이 시트의 흡수성 재료 주위에 결합 및/또는 부분 결속되는데 유용하다.

고온 밴드 압력계 (91) 의 일 실시예가 도 16 에 도시되어 있다. 본 도에 도시된 바와 같이, 고밀화되지 않은 시트 (20) 는 스풀 (spool) 또는 롤 (72A) 로부터 이송될 수 있고, 지지층 (30) 은 스풀 (72B) 로부터 이송될 수 있다. 릴리스 종이 (90) 는 시트 (20) 의 외부 표면 및 지지층 (30) 을 덮어서, 시트 및 층이 고온 프레스 (91) 에 접착되지 않도록 스풀 (72C,72D) 로부터 이송될 수 있다. 4 개층 (90,20,30,90) 모두는 고온 프레스 (91) 를 통해 이송되어, 시트에 결합되거나 지지층 (30) 으로서 박층을 이루고, 또한 시트 내에 폴리머 입자들을 결속시키면서, 시트 (20) 를 고밀화시킨다. 고온 프레스 (91) 는, 강 벨트 (94A) 를 이동시켜 열을 전달하는 한 쌍의 가열된 롤러 (92A,92B) 를 포함한다.4 개층은 2 개 벨트 (94A,94B) 사이에서 가열 및 가압되고, 그 사이에서 층상 재료 (21) 를 형성하기 위해 이동되며, 스풀 (72E) 위로 올려질 수 있다. 상기 릴리스 종이 (90) 는 되감기 롤러 (93A,93B) 상에 되감길 수 있다.

도 12 에 도시된 전형적인 실시예에서는, 지지층 (30) 을 사용하고 있으나, 지지층을 포함할 필요가 없음을 이해한다. 특히, 시트재 (20) 가 도 16 의 시스템을 이용하는 것만으로도 고밀화되어, 지지층을 구비하지 않은 고밀화 시트로 이용될 수 있다. 반대로, 여기에 설명된 다른 실시예들이 유체 불침투성 지지층 (30) 을 구비하지 않은 상태로 도시되어 있으나, 이러한 실시예들도 스키드 저항을 증대시키고, 그리고/또는 시트재 (20) 로부터의 유체의 이탈을 방지하기 위해서는, 층을 구비할 수 있음을 이해한다.

도 13 은 본 발명의 원리에 의한 시트 (20) 를 생산하기 위한 전형적인 장치 및 공정을 도시한다. 도 13 의 실시예에서, 종이 제조 장치 (51) 를 이용하여 고밀화되지 않은 시트 (20) 가 제조되고, 후속적으로 고밀화 공정이 수행되어, 시트재 내에 폴리머 입자들을 잘 결속시키고, 내절단성 및 내쉬레드성이 증대된 고밀화 시트재 (20') 를 생산하게 된다. 특히, 도 13 에서, 용액내의 셀룰로오스 섬유가 대형 상자 (50) 로부터 공급되고, 용액내의 폴리머 입자들이 대형 상자 (52) 로부터 공급된다. 재료는 활강로 (54,56) 를 통하여 혼합실 (58) 로 이동되어, 수성 분산 (aqueous dispersion) 을 형성하기 위해 물과 혼합된다. 상기 혼합실 (58) 은 혼합 공정을 원조하기 위해, 교반기 (agitator;60) 를 포함한다.

이후, 혼합실로부터 슬러리 (slurry) 가 이송되고, 헤드박스 (62) 를 통해와이어 벨트 (64) 또는 스크린 상으로 이송되어, 습한 상태의 시트 (20) 를 형성한다. 폴리머 입자는 와이어 벨트 (64) 에서 떨어지지 않도록 충분히 크다. 그러나, 시트가 건조되기 시작할 때, 시트의 물은 와이어 벨트 (64) 에서 떨어질 수 있다. 시트의 물을 기계적으로 제거하기 위해 프레스 롤 (66) 을 통하여 시트를 이송시키거나, 시트의 물을 흡입하기 위해 진공장치를 통해 시트를 이송시킴으로써, 추가적인 건조를 달성할 수 있다. 시트가 프레스 롤 (66) 을 통해 이동될 때, 시트 (20) 가 목재 펠트 (wooden felt) 상에서 지지될 수 있다. 이후 증발에 의해 추가 건조를 달성하기 위해서는, 건조 롤 (68) 이 고밀화되지 않은 시트 (20) 에 열을 가할 수도 있다. 후속적인 고밀화 공정에서는, 폴리머 입자가 시트내로 흘러서 보다 결속되도록, 롤 (70) 이 추가적인 열 및/또는 압력을 가하는 것이 바람직하다. 예컨대, 롤 (70) 은 칼렌다 더미와 같은 일련의 롤을 포함하여 입자들을 시트내로 결속시킨다. 도 16 에 대해서는, 전술한 바와 같이, 고밀화 공정을 위해 가열된 밴드 프레스가 이용될 수 있다. 이후, 건조되고 고밀화된, 최종적인 시트 (20') 가 스풀 (72) 상에 감겨질 수 있다.

도 14 는 본 발명의 원리에 의해 제조된 층상 시트재의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 층상 시트 (21) 는 상부층 (36), 하부층 (37), 그리고 흡수성 및 내절단성을 구비한 시트재 (20) 를 포함한다. 전술한 바와 같이, 시트 재료 (20) 는 흡수성 기재 (22) 및 내절단성 폴리머 입자 (24) 를 포함한다. 기재 (22) 및 입자 (24) 는 하나 이상의 전형적인 상기 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 기재 (22) 는 셀룰로오스 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 입자 (24) 는폴리머 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이, 입자의 평균 크기는 약 100 ㎛ 이상이고, 흡수성 기재 (22) 는 실질적으로 무기 충전제가 없고, 시트 (20) 의 중량 퍼센트로 50 % 이상 제공된다. 시트의 기본 무게는 3000 ft²당 100 pounds 이상인 것이 바람직하고, 3000 ft²당 약 250 pounds 이상인 것이 가장 바람직하다.

상부층 (36) 및 하부층 (37) 에는, 폴리머 입자가 없는 것이 바람직하고, 이층들은 시트 (20) 의 표면 (26,28) 을 실질적으로 덮을 수 있는 재료로 제조되어, 제조시 시트 (20) 로부터 입자 (24) 가 이탈되지 않도록 보류한다. 예컨대, 상부층 (36) 및 하부층 (37) 은 종이, 종이판, 종이와 같은 재료, 또는 비직조 재료로 제조될 수 있다. 시트 (20) 제조시에는 입자 (24) 들이 분리 또는 이탈되어, 이들이 제조 장치의 다양한 부분에 접착 또는 용해될 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 입자 (24) 들의 보류를 도와 주는 하나 이상의 성분을 제공하는 것이 바람직하다. 도 14 의 층상 구조 (21) 는 시트 (20) 내에 입자 (24) 들을 보류시키기 위한 바람직한 구조의 일례이다. 층 (36,37) 을 이용하는 방법에 추가하여, 또는 이에 대한 대안으로서 다른 방법 및/또는 성분을 이용할 수 있다. 예컨대, 층 (36,37) 을 제공하는 방법에 추가하여, 또는 이에 대한 대안으로서, 시트 (20) 내에 보류제 (retention agent or aid) 를 포함하여, 시트 (20) 내의 입자 (24) 를 결속시킬 수 있다. 층 (36,37) 을 이용하면, 시트 (20) 제조시 보류 기능을 수행할 뿐만 아니라, 시트 제조 후에도 외관 및 성능 특성과 같은 시트의 다른 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 층 (36,37) 은 시트재 (20) 에 결합되거나 박층을 이룰 수 있고, 시트 (20) 상에 압출 또는 열성형되거나, 또는 시트 (20) 에 인쇄, 스프레이, 코팅, 가압 또는 도포될 수도 있다. 또한, 상기 층 (36,37) 은 각각 단일한 재료층을 포함할 수 있고, 또는 동일하거나 상이한 조성의 복수층을 구비한 합판 구조를 포함할 수도 있다.

도 15 는 종이 또는 종이판을 제조하는 장치와 같은, 종래의 종이 제조 장치 (51) 를 이용하여, 도 14 의 층상 구조를 제조하는 잠재적인 방법을 도시한다. 본 예시에서, 용액내의 셀룰로오스 섬유가 헤드박스 (162) 를 통해 와이어 스크린 또는 메쉬 (mesh;64) 상으로 지속적으로 제공되어 하부층 (37) 을 형성한다. 다음으로, 층 (37) 이 와이어 (64) 를 따라 이동될 때, 셀룰로오스 및 폴리머 입자 슬러리가, 층 (37) 상부의 헤드박스 (164) 를 통해 지속적으로 이송되어 층 (20) 을 형성한다. 최종적으로, 층 (37,20) 이 와이어 (64) 를 따라 이동될 때, 용액내의 셀룰로오스 섬유가, 층 (20) 상부로 지속적으로 제공되어 상부층 (36) 을 형성한다. 고밀화되지 않은 층상 구조 (21) 는 하나 이상의 건조기 롤 (68) 을 통해 이송되어, 구조를 완전히 건조시킨다.

이후 후속적인 고밀화 공정에서, 구조 (21) 를 이루는 세개 층 (36,20,37) 이 결합, 가압되거나 또는 합판 구조를 이루어 고밀화된 층상 구조 (21') 를 형성하게 된다. 예컨대, 칼렌더를 쌓는데 이용하는 방법과 같이, 복수의 가열된 롤 (66,66') 을 설치할 수 있다. 상기 구조 (21) 를 롤 (66,66') 사이에서 가열 및 가압하면, 폴리머 입자들이 구조내에 결속되고, 고밀화된 구조 (21') 가 형성되는데, 이 구조는 이후 스풀 (72) 상에 감기게 된다.

바람직하게는, 상부층 및 하부층 (36,37) 각각이 시트 (20) 보다 현저히 더 얇고, 시트 (20) 보다 현저히 낮은 기본 무게를 구비한다. 예컨대, 층 (36,37) 각각의 기본 무게는 3000 ft²당 약 35 pounds 로 될 수 있고, 시트 (20) 의 기본 무게는 3000 ft²당 약 250 pounds 로 될 수 있다. 바람직하게는, 층 (36,37) 각각은 최종 층상 구조의 기본 무게의 약 10 내지 25 % 를 차지하고, 중간층은 기본 무게의 50 내지 80 % 를 차지한다.

시트 (20) 내에 입자 (24) 들을 보류하기 위해 층 (36,37) 을 이용하는 방법에 대한 대안으로서, 적절한 제조 장치를 선택하여 장치에 접착될 수 있는 입자들을 처리하는 방법이 있다. 예컨대, 장치에 닥터 블레이드 (doctor blade) 와 같은 날을 설치하여 롤 또는 다른 부품을 주기적으로 문질러 줄 수 있다. 또한, 예컨대 건조기 롤과 같은 부품에 테플론 (Teflon) 과 같은 비접착성 피니쉬를 피복하여 재료가 축적되는 것을 방지할 수도 있다. 다른 대안으로서, 공기 부양 장치를 이용하여 시트재 (20) 가 부품과 접촉하는 것을 방지하는 방법이 있다. 또한, 시트재 (20) 를 저온 처리함으로써, 장치에 폴리머 입자가 용융 및 접착되는 것을 방지할 수 있다.

추가적인 실시예

이하의 번호를 붙인 샘플은 전형적인 시트 재료를 나타낸다. 특히, 샘플 1 ~ 3 및 5 ~ 6 은 내절단성 입자들을 구비한, 흡수성 시트 재료의 발명을 나타낸다. 모든 시험품은 허큘레스사 (Hercules, Inc) 에서 제조된 습식 강화제인,키메네 (Kymene) 557LX 를 건조 종이 중량 퍼센트로 0.75 % 만큼 이용한다.

< 샘플 1 >

슬러리를 생산하기 위해, 남부 연질목 크라프트 (SSK) 및 유칼립투스 (Euc) 드라이랩 (drylap) 을 물속에 혼합한다. 종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 입자의 평균 크기가 대략 300 ㎛ 가 되도록, 저온상태에서 마모 분쇄기 (attrition mill) 에 마모시킨 PETG 6763 (이스트맨 케미컬에서 제조된) 입자가 슬러리에 추가된다. 입자는 전체 무게 (종이 + 입자) 에 대하여 약 30 % 의 중량 퍼센트로 추가된다. 이후 혼합물은 포드리니어 형태 (Fourdrinier type) 의 라이너보드 기계 위로 흘러, 기본 무게가 약 320 lb/3000 ft²인, 고밀화되지 않은 종이 롤을 생산한다. 후속적으로 종이를 절단하여 시트를 만들고, 고밀화 공정을 거쳐, 기지 (base paper) 의 내절단성 및 내쉬레드성을 향상시킨다. 이 고밀화 공정 중에는, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 440 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

< 샘플 2 >

슬러리 A 를 생산하기 위해, SSK 드라이랩을 물속에 혼합한다. 슬러리 B 를 생산하기 위해서는, SSK 및 유칼립투스 드라이랩을 물속에 혼합한다. 슬러리 B 의 종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 입자의 평균 크기가 대략 300 ㎛ 가 되도록, 저온 상태에서 마모 분쇄기 (attrition mill) 에 마모시킨 PETG 6763 (이스트맨 케미컬에서 제조된) 입자가 슬러리에 추가된다. 슬러리 B 에서, 미립재는 전체 무게 (종이 + 입자) 에 대하여 약 38 %의 중량 퍼센트로 추가된다. 3 층 구조의 제품에서, 상부 및 하부층은 슬러리 A 로 생산되고, 중간층은 미립자가 실린 슬러리 B 로 생산된다. 고밀화되지 않은 3 층 구조의 종이 롤에서, 전체 기본 무게는 약 320 lb/3000 ft²이고, 상부층 및 하부층 각각의 기본 무게는 약 35 lb/3000 ft²이다. 시트의 총 폴리머 농도는 약 30 % (중량 퍼센트로) 이다. 후속적으로 종이를 절단하여 시트를 만들고, 고밀화 공정을 거쳐, 기지 (base paper) 의 내절단성 및 내쉬레드성을 향상시키는데, 이 경우, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 440 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

< 샘플 3 >

슬러리를 생산하기 위해, SSK 및 유칼립투스 드라이랩을 물속에 혼합한다. 종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 입자의 평균 크기가 대략 220 ㎛ 가 되도록, 저온상태에서 마모 분쇄기 (attrition mill) 에 마모시킨 PETG 6763 (이스트맨 케미컬에서 제조된) 입자가 슬러리에 추가된다. 입자는 전체 무게 (종이 + 입자) 에 대하여 약 30 % 의 중량 퍼센트로 추가된다. 이후 혼합물은 포드리니어 형태의 라이너보드 기계 위로 흘러, 기본 무게가 약 320 lb/3000 ft²인, 고밀화되지 않은 종이 롤을 생산한다. 후속적인 고밀화 공정 중에는, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 440 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

< 샘플 4 ; 조절 샘플 >

슬러리를 생산하기 위해, 남부 연질목 크라프트 (SSK) 및 유칼립투스 (Euc)드라이랩 (drylap) 을 물속에 혼합한다. 종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 이후 혼합물은 포드리니어 형태 (Fourdrinier type) 의 라이너보드 기계 위로 흘러, 기본 무게가 약 320 lb/3000 ft²인, 고밀화되지 않은 종이 롤을 생산한다. 후속적으로 종이를 절단하여 시트를 만들고, 고밀화 공정을 거치는데, 이 경우, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 440 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

< 샘플 5 >

슬러리를 생산하기 위해, 남부 연질목 크라프트 (SSK) 및 유칼립투스 (Euc) 드라이랩 (drylap) 을 물속에 혼합한다. 종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 입자의 평균 크기가 대략 300 ㎛ 가 되도록, 저온상태에서 마모 분쇄기 (attrition mill) 에 마모시킨 PETG 6763 (이스트맨 케미컬에서 제조된) 입자가 슬러리에 추가된다. 미립재는 전체 무게 (종이 + 미립재) 에 대하여 약 30 % 의 중량 퍼센트로 추가된다. 이후 혼합물은 포드리니어 형태 (Fourdrinier type) 의 라이너보드 기계 위로 흘러, 기본 무게가 약 200 lb/3000 ft²인, 고밀화되지 않은 종이 롤을 생산한다. 후속적으로 종이를 절단하여 시트를 만들고, 고밀화 공정을 거쳐, 기지 (base paper) 의 내절단성 및 내쉬레드성을 향상시킨다. 이 고밀화 공정 중에는, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 440 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

< 샘플 6 >

슬러리를 생산하기 위해, SSK 및 유칼립투스 드라이랩을 물속에 혼합한다.종이 섬유는 25 % 의 Euc 에 대략 75 % 의 SSK 가 혼합된 것이다. 입자의 평균 크기가 대략 200 ㎛ 가 되도록, 저온상태에서 마모 분쇄기 (attrition mill) 에 마모시킨 PETG 6763 (이스트맨 케미컬에서 제조된) 입자가 슬러리에 추가된다. 미립재는 전체 무게 (종이 + 미립재) 에 대하여 약 30 % 의 중량 퍼센트로 추가된다. 이후 혼합물은 포드리니어 형태 (Fourdrinier type) 의 라이너보드 기계 위로 흘러, 기본 무게가 약 165 lb/3000 ft²인, 고밀화되지 않은 종이 롤을 생산한다. 후속적으로 종이를 절단하여 시트를 만들고, 고밀화 공정을 거쳐, 기지의 내절단성 및 내쉬레드성을 향상시킨다. 이 고밀화 공정 중에는, 시트가 380 ℉ 의 고온 평면 프레스에 의해 220 psi 의 압력으로 25 초 동안 가압된다.

테스트 방법

샘플 1 ~ 6 의 특성을 나타내기 위하여, 다음의 테스트 방법이 이용된다.

흡수율

전술한 흡수율 방법이 이용된다.

흡수 용량

전술한 흡수 용량 방법이 이용된다.

수 효율

흡수 효율이 전술한 바와 같이 계산된다.

슬라이스 테스팅 (내슬라이스성 또는 내절단성)

전술한 슬라이스 테스팅 방법이 이용된다.

쉬레딩 (shredding) 테스트 (마모 손실)

전술한 샘플 1 ~ 6 의 내쉬레드성을 나타내기 위하여, 다음의 마모 손실 테스트 방법이 TAPPI 표준 T476om-97 에서 채택되어 사용된다.

(1) 건식 테이버 (Taber) 마모 손실 테스트

1) 중앙에 1/4 inch 크기의 구멍을 구비한 16 in²(4 in ×4 in) 의 정사각형 샘플을 절단한다.

2) TABER마모 시험기 상에 카탈로그 번호가 H-18 인 TABER마모 휠을 장착한다. TABER시험기의 평행암 상에 1000 g 의 분동을 올려 놓는다.

3) 샘플의 무게를 소수점 세째 자리까지 측정한다.

4) TABER시험기의 시편 홀더에 샘플을 장착한다. 암을 낮추고, 턴테이블 (turntable) 을 가동시킨다. 약 70 ~ 75 RPM 의 회전 속도로 100 회 회전시킨다.

5) 샘플을 분리시킨다. 샘플의 측면을 두드려서 느슨한 섬유들을 표면 상에서 제거한다. 샘플의 무게를 소수점 세째 자리까지 측정한다.

6) 단위 마모 손실을 '(초기무게 - 최종무게)' 으로 계산한다. 단위는 mg_{material lost}/100 회전 이다.

7) 상기 방식에 따라 3 ~ 5 개의 샘플을 테스트한다.

8) 샘플치의 평균을 보고한다.

(2) 습식 테이버 (Taber) 마모 손실 테스트

3) 샘플의 무게를 소수점 세째 자리까지 측정한다.

4) 샘플을 증류수에 30 초 동안 침수시킨다.

5) 30 초 경과시, 샘플을 물에서 꺼내고, 샘플의 측면을 10 회 두드려서 흡수되지 않은 물을 제거한다.

6) TABER시험기에 샘플을 장착한다. 암을 낮추고, 턴테이블 (turntable) 을 가동시킨다. 100 회 회전시킨다.

7) 샘플을 분리시킨다. 샘플을 140 ℉ 의 오븐에 넣고, 밤새 건조시킨다. 그 다음날 샘플을 꺼내고, 최초 환경과 같도록 4 시간 이상 온도 및 습도를 조절한다.

8) 상기 처리를 받은 샘플의 무게를 소수점 세째 자리까지 측정한다.

9) 단위 마모 손실을 '(초기무게 - 최종무게)' 으로 계산한다. 단위는 mg_materiallost/100 회전 이다.

10) 상기 방식에 따라 3 ~ 5 개의 샘플을 테스트한다.

11) 샘플치의 평균을 보고한다.

본 발명에 의해 제조된, 내절단성 입자를 구비한 시트재는 고흡수성, 높은 내절단성 및 낮은 마모 손실을 나타낸다. 샘플 1 ~ 6 에 대한 흡수 효율, 내슬라이스성 및 마모 손실은 도 17 의 표에 나타나 있다. 도 17 에 표시된 바와 같이, 본 발명의 원리에 의해 제조된 시트재는 약 0.2 이상의 흡수 효율, 약 30 kgf/cm 이상의 내슬라이스성, 보다 바람직하게는 약 1.0 이상의 흡수 효율, 약 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타낸다. 본 발명의 시트재가 약 0.2 이상의 흡수 효율 및 약 400 mg/100 회전 미만의 습식 마모 손실을 나타내는 (적어도 시트재의 절단면에서) 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 시트재는 약 0.2 이상의 흡수 효율, 약 30 kgf/cm 이상의 내슬라이스성 및 약 400 mg/100 회전 미만의 습식 마모 손실을 나타내는 것이 바람직하다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 시트재가 1.0 이상의 흡수 효율, 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성 및 약 400 mg/100 회전 미만의 습식 마모 손실을 나타내는 것이다. 또한, 이러한 재료의 절단면이 약 300 mg/100 회전 미만, 보다 바람직하게는 약 200 mg/100 회전 미만의 건식 마모 손실을 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 도 17 의 시험품에서 나타난 바와 같이, 시트 내의 흡수재는 양호한 흡수성을 가지기 위해, 중량 퍼센트로 50 % 이상 제공되는 것이 바람직하고, 내절단성 입자는 시트의 중량 퍼센트로 약 10 % 내지 약 50 % 정도로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 시트재는 비교적 높은 기본 무게를 가지는 것이 바람직하다. 예컨대, 적당한 내절단성 및 흡수성을 가지기 위해서는, 100 pounds/3000 ft²(0.016 g/cm²) 이상의 무게가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 시트재의 기본 무게가 165 pounds/3000 ft²(0.027 g/cm²) 이상, 가장 바람직하게는 300 pounds/3000 ft²(0.049 g/cm²) 이상이다. 또한, 시트재는 적당한 내절단성 및 흡수성을 가지기 위해, 약 250 ㎛ (0.01 inch) 내지 약 1250 ㎛ (0.05 inch) 의 두께 t 를 가지는 것이 바람직하다. 시트재 발명에서, 시트내의 입자는 폴리머 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 입자의 평균 크기가 약 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하며, 200 ㎛ 내지 500 ㎛ 인 것이 가장 바람직하다.

전술한 시험품 및 본 발명의 바람직한 실시예의 설명은 단지 예시 및 설명 목적으로 제시되어 있다. 본 명세서에 개시된 정연한 형태로 본 발명을 제한하려는 의도는 없으므로, 전술한 내용에 비추어 다양한 변형이 가능하다. 다수의 바람직한 그리고 택일적인 실시예, 시스템, 구조, 방법 및 잠재적인 적용예들이 설명되어 있으나, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 많은 변형예 및 선택예들이 이용될 수 있다. 예컨대, 전술한 폴리머 입자 및 지지계에 대한 대안으로서, 화학적 첨가제와 같은 다른 첨가제가 이용되어 내절단성 및/또는 내쉬레드성을 제공할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 선택되어 기술된 실시예 및 시험품은 본 발명의 원리를 가장 잘 설명하기 위한 것이고, 당해 기술 분야의 당업자로 하여금 본 발명을 특정용도에 적합하도록 다양하게 이용하도록 하기 위한 것이다. 따라서, 종속항에 기재된 바와 같이, 이러한 변형예들은 본 발명의 범위에 속한다.

Claims

서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 구비하는 흡수층, 및 흡수층과 접촉하는 내절단성 재료를 포함하는 다목적 시트재에 있어서, 약 1.0 이상의 흡수 효율 및 약 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타내는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 1 항에 있어서, 상기 시트재가 실질적으로 유체 불침투성인 장벽층을 추가로 포함하고, 이 층이 상기 제 2 면을 연속적으로 덮는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 1 항에 있어서, 상기 내절단성 재료가 내절단성 지지계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 3 항에 있어서, 상기 지지계가 흡수층에 형성된 개별 요소들의 불연속적 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 1 항에 있어서, 상기 내절단성 재료가 구멍을 구비한, 실질적으로 비흡수성인 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 1 항에 있어서, 상기 흡수층이 섬유 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는시트재.
서로 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 구비하는 흡수층, 및 흡수층과 접촉하는 내절단성 지지계를 포함하는 다목적 시트재에 있어서, 약 0.2 이상의 흡수 효율 및 약 30 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타내는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 시트재가 약 1.0 이상의 흡수 효율 및 약 40 kgf/cm 이상의 내슬라이스성을 나타내는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 시트재가 실질적으로 유체 불침투성인 장벽층을 추가로 포함하고, 이 층이 상기 제 2 면을 연속적으로 덮는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 지지계가 연속적인 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 지지계가 흡수층에 형성된 개별 요소들의 불연속적 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 지지계가 무정형 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 지지계가 정형 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 흡수층이 저장소를 형성하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 흡수층이 섬유 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
제 7 항에 있어서, 상기 흡수층이 합성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재.
약 30 kgf/cm 의 내절단성, 약 0.2 이상의 흡수 효율, 및 약 400 mg/100 회전 미만의 습식 마모 손실을 갖는 시트재를 포함하는, 흡수성, 내절단성 및 내쉬레드성 물품.
제 17 항에 있어서, 시트재가 흡수성 기재, 흡수성 기재에 결합된 내절단성 첨가제, 및 흡수성 기재에 결합된 내쉬레드성 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 18 항에 있어서, 내절단성 첨가제 및 내쉬레드성 첨가제가 구멍을 구비한, 실질적으로 비흡수성인 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 19 항에 있어서, 실질적으로 비흡수성인 층이 구멍을 구비한, 폴리머 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 18 항에 있어서, 내절단성 첨가제 및 내쉬레드성 첨가제가 내절단성 및 내쉬레드성 재료의 개별 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 21 항에 있어서, 상기 개별 영역이 에폭시 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 17 항에 있어서, 시트재가 약 300 mg/100 회전 미만의 건식 마모 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 물품.
제 17 항에 있어서, 시트재가 약 200 mg/100 회전 미만의 건식 마모 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 물품.
제 17 항에 있어서, 시트재가 100 pounds/3000 ft²이상의 기본 무게를 가지는 것을 특징으로 하는 물품.
제 17 항에 있어서, 시트재에 접착되는 얇은 흡수층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
제 18 항에 있어서, 내절단성 첨가제 및 내쉬레드성 첨가제가 개별 재료인 것을 특징으로 하는 물품.