KR20030087626A - 두껍고 평활한 엠보싱된 티슈 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이 티슈에 관한 것이며, 특히 화장지및 1회용 손수건에 관한 것이다. 티슈지 웹으로부터 티슈지 제품을 제조하는 방법이 청구되고 기재되어 있는데, 상기 방법은: - 티슈지 웹을 제1 및 제2 엠보싱 롤 간에 형성된 엠보싱 닙으로 통과시키는 단계로서, 상기 엠보싱 롤중 적어도 한 롤은 평방 센티미터 당 30개 이상의 엠보싱 요소를 포함하는, 통과 단계; - 상기 티슈지 웹을 제1 및 제2 캘린더링 롤 간에 형성된 캘린더링 닙으로 통과시키는 단계로서, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 제1 캘린더링 롤의 축 방향과 평행하게 측정된 접촉 길이에 걸쳐서 상기 티슈지 웹과 접촉하고, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 접촉 길이의 센티미터 당 50N 이상의 압력을 상기 종이 웹상으로 가하는, 통과 단계를 포함한다. 상기 방법에 따라서 제조되는 종이 티슈 제품이 추가로 청구된다.

Description

두껍고 평활한 엠보싱된 티슈 제조 방법{METHOD OF MAKING A THICK AND SMOOTH EMBOSSED TISSUE}

종이 손수건(때때로, 또한 화장지라 지칭한다)과 같은 종이 웹 또는 시트(때때로, 티슈, 또는 종이 티슈 웹 또는 시트 및 이로부터 제조된 제품이라 지칭한다)는 현대 사회에서 광범위하게 사용되고 있다. 주요 거래 품목인 화장지와 화장실용 화장지 및 부엌용 타월과 같은 품목 모두를 본원에선 종이 티슈 제품이라 지칭한다. 이들 제품의 중요한 물리적인 속성은 강도 및 두께/캘리퍼(thickness /calliper), 유연성 및 평활성(softness and smoothness), 흡수성(absorbency), 린트 내성(lint resistance)이라는 것이 오랫동안 인지되어 왔다. 다른 속성에 심각한 영향을 미침이 없이 이들 속성 각각을 개선시킬 뿐만 아니라 2개 또는 3개의 속성을 동시에 개선시키는 것에, 연구 및 개발 노력이 집중되었다.

유연성 및 평활성은 소비자가 특정 제품을 붙잡고, 이 제품을 피부에 대해문지르거나, 손 안에서 이 제품을 구겼을 때, 소비자가 느끼는 촉감에 관한 것이다. 촉감은 여러 가지 물리적 특성의 조합이다. 촉감은, 예를 들어, 미국 특허 제5,855,738호에 공지된 바와 같은, 생리학적 표면 평활성(Physiological Surface Smoothness: PSS) 파라미터라는 객관적인 파라미터(objective parameter)에 의해 잘 파악될 수 있다. 소비자가 느끼는 촉감에 있어서 티슈 제품의 두께/캘리퍼도 중요하다.

강도는 사용 조건하에서, 물리적인 원상태(physical integrity)를 유지시키고, 인열(tearing), 파열(bursting) 및 세단(shredding)에 견디도록 하는 제품의 성능이다.

흡수성은 액체(특히, 수용액 또는 분산액)량을 흡수하는 제품 성능의 척도이다. 소비자에 의해 인지되는 전체 흡수성은 일반적으로, 소정 질량의 종이 티슈가 포화 상태에서 흡수하는 총 액체 량 뿐만 아니라 상기 질량의 종이 티슈가 액체를 흡수하는 속도의 조합으로 간주된다.

린트 내성은 사용 조건(습식 상태인 경우를 포함)하에서, 섬유상 제품 및 이 제품의 구성요소인 웹을 서로 결합시키는 성능이다. 다른 말로서, 린트 내성이 높으면 높을수록, 린트에 대한 웹의 성향은 낮게될 것이다.

1998년 12월 23일에 공개된 WO 98/58124는 높이가 1mm 이상인 엠보싱 요소를 사용하는 엠보싱 방법을 기재하고 있다

1991년 1월 16일에 공개된 EP 0408248은 엠보싱 단계를 이와 동시에 실행되는 캘린더링 단계와 결합시키는 변환 방법(converting method)을 기재하고 있다.

1998년 12월 23일에 공개된 EP 0668152는 정합되지 않는 숫(male) 및 암(female) 엠보싱 요소를 사용하는 엠보싱 방법을 기재하고 있다.

1999년 3월 10일에 공개된 EP 0696334는 용적(bulk) 증가를 피하면서 엠보싱하는 단계를 기재하고 있다.

미국 특허 제5,855,738호는 캘린더링 단계를 포함하여, 평활한 종이 티슈를 제조하는 공정을 기재하고 있다.

상대적으로 두껍지만, 유연한 1회용 종이 제품(즉, 종이 손수건 및 화장지 형태)이 공지되어 있다. 예를 들어, The Procter & Gamble 사에 의해 판매되고 있는 Tempo^TM는, 두껍고 유연하며 약 0.3mm의 캘리퍼를 갖는 것으로서 체험적으로 인식된 4층 화장용 티슈지 제품이다. 캘리퍼를 크게하면, 건조 및 습윤 강도가 크다라고 소비자가 인식하게 된다. 고 습윤 강도(또한, 습윤 파열 강도(wet burst strength)라 지칭한다)는 특히, 종이 손수건의 경우, 점액(mucus) 또는 이와 다른 체액과 더불어 사용자의 손의 오염으로 인해 초래되는 인열 또는 파열을 방지한다.

매우 평활한 표면을 제공하기 위한 시도로서, 종래 기술에선, 통상적으로 종이 티슈를 캘린더링하였다. 그러나, (예를 들어, 미국 특허 제5,855,738호에 기재된 바와 같이) 캘린더링은 항상, 평활성을 위하여 캘리퍼 및 유연성을 절충하여야 한다.

높은 습윤 파열 강도 및 통상적으로, 상대적으로 두꺼운 캘리퍼를 지닌 제품은, 열풍 건조(through-air-drying)에 의해 제조되는 제품이다. 그러나, 열풍 건조설비는 종래의 제지기에 이용될 수 없고, 이와 같은 설비를 제공하는 것은 상당한 비용 투자를 수반한다는 것을 의미한다. 또 다른 양상에서, 열풍 건조 설비는 종래의 건조 설비와 비교하여 에너지 소모를 증가시킨다. 그러므로, 종래의 제지기를 사용하여 우수한 종이 품질을 제공하는 것이 여전히 중요하다.

그러나, 공지된 제품 표준을 충족하거나 심지어 이 표준 보다 우수한 종이 손수건을 제공하는데 있어, 재료 또는 에너지 사용을 증가시킴이 없이 모든 관련된 물리적 파라미터를 충족시켜야 하는 문제에 지속적으로 직면하고 있다. 셀룰로오스 원료를 적게 사용하면서 소비자에게 동일한 이점을 제공하는 것이 이상적이다.

종래 기술 및 상술된 상황을 고려하면, 티슈 제품, 특히 화장지에 대해 다음과 같은 것이 여전히 필요로 된다.

- 최적의 강도(즉, 습윤 파열 강도), 흡수성 및 린트 내성을 조합

- 유연성, 평활성 및 두께의 이상적인 촉감을 또한 제공

- 제조 비용 면에서 효율적이고, 바람직하게는, 종래의 제지기로 제조 가능

- 선택적으로, 피부 보호 이점을 제공.

발명의 요약

본 발명은 종이 티슈에 관한 것이며, 특히 화장지 및 1회용 손수건에 관한 것이다. 티슈지 웹으로부터 티슈지 제품을 제조하는 방법이 청구되고 기재되어 있다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다.

- 상기 티슈지 웹을 제1 및 제2 엠보싱 롤 간에 형성된 엠보싱 닙(embossing nip)으로 통과시키는 단계로서, 상기 엠보싱 롤 중 적어도 한 롤은 평방 센티미터당 30개 이상의 엠보싱 요소를 포함하는, 통과 단계, 및

- 상기 티슈지 웹을 제1 및 제2 캘린더링 롤 간에 형성된 캘린더링 닙(calendering nip)으로 통과시키는 단계로서, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 제1 캘린더링 롤의 축 방향과 평행하게 측정된 접촉 길이에 걸쳐서 상기 티슈지 웹과 접촉하고, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 접촉 길이의 센티미터 당 50N 이상의 압력을 상기 종이 웹상으로 가하는, 통과 단계.

상기 방법에 따라서 제조된 티슈지 제품이 추가로 청구되어 있다.

본 발명은 종이 티슈 제품에 관한 것이며, 특히 화장지(facial tissue) 및 1회용 손수건에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이와 같은 티슈지 제품에 대한 변환 단계(즉, 엠보싱 및 캘린더링(embossing and calendering))에 관한 것이다.

적절한 제지 단계

본 발명을 따르면, 제지 기술에서 널리 공지된 원리 및 기계류의 사용에 의해서 셀룰로오스 섬유상 구조체는 습식-레이드(wet-laid)가 된다. 종이 티슈 기질을 제조하는 공정을 위한 적절한 펄프 완성지료(pulp furnish)는, 본질적으로 셀룰로오스 섬유(통상적으로 목재 펄프 섬유로서 공지됨) 또는 셀룰로오스-파생된 섬유(예를 들어, 레이욘, 비스코스(viscose)를 포함)로 이루어진 제지 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 침엽수(겉씨식물(gymnosperms) 또는 침엽성 나무(coniferous trees)) 및 활엽수(속씨식물(angiosperms) 또는 낙엽성 나무(deciduous trees))로부터 파생된 섬유가 본 발명에서 사용하기 위하여 고려된다. 상기 섬유를 파생시키는 나무의 종을 특정화하는 것은 중요하지 않다. 목재 펄프 섬유는 어떤 간편한 펄프화 공정(pulping process)에 의해 천연 목재로부터 제조될 수 있다. 설파이트(sulfite) 공정, 설페이트(sulphate) 공정(크라프트(Kraft)포함) 및 소다(soda) 공정과 같은 화학 공정이 적합하다. 열화학(또는, 아스플룬드(Asplund)) 공정과 같은 기계 공정이 또한 적합하다. 게다가, 각종 반-화학 공정 및 화학-기계 공정이 사용될 수 있다. 표백되지 않은 섬유 뿐만 아니라 표백된 섬유도 사용을 위하여 고려된다. 라텍스 섬유와 같은 비셀룰로오스 섬유는 사용되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명을 따른 종이 티슈는 매우 바람직한 성분으로서, 습윤 강도 화학제를 함유할 수 있다. 건조 섬유 평량(dry fiber weight basis)을 기준으로, 최대 약 3.0 중량%, 바람직하게는 0.5 중량% 이상, 및 보다 바람직하게는 0.8 중량% 이상의 수용성의 영구적 및 일시적 습윤 강도 수지와 같은 습윤 강도 화학제가 함유된다.

본원에 유용한 여러 가지 유형의 습윤 강도 수지가 있을 수 있다. 예를 들어, Westfelt는 "Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13, at pages 813-825(1979)"에서, 다수의 이와 같은 재료 및 이들 재료의 화학적 성질에 대해서 기술하였다.

통상적으로, 습윤 강도 수지는 수용성의 양이온 재료이다. 즉, 이 수지가 제지 완성지료에 첨가될 때, 상기 수지는 수용성이 된다. 가교 반응(cross-linking)과 같은 후속 현상으로 인해 상기 수지를 물 중에서 불용성이 되게 할 수 있으며, 심지어 예측할 수 있다. 게다가, 일부 수지는 특정 조건하에서만(가령, 제한된 pH 범위에 걸쳐서) 용해될 수 있다. 습윤 강도 수지가 제지 섬유상에, 제지 섬유 내에, 또는 제지 섬유들 사이에 침착(deposit)된 후, 상기 습윤 강도 수지는 일반적으로, 가교 반응 또는 이와 다른 경화 반응을 겪는다고 여겨진다. 상당량의 물이제공되고 있는 동안에는 가교 또는 경화 반응은 통상적으로 일어나지 않는다.

각종 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지 (polyamide-epichlorohydrin resins)가 특히 유용하게 사용된다. 이들 재료는, 아미노, 에폭시 및 아제티디늄(azetidinium) 그룹과 같은 반응성 기능 그룹(reactive functional group)을 가진 저 분자량의 중합체이다. 1972년 10월 24일에 Keim에게 허여된 미국 특허 제3,700,623호 및 1973년 11월 13일에 Keim에게 허여된 미국 특허 제3,772,076호를 포함하여, 상기 특허 문헌에는 이와 같은 재료를 제조하는 공정이 충분히 설명되어 있다.

델라웨어, 윌밍턴에 소재하는 Hercules Inc.에 의해 Kymene 557H 및 Kymene LX 상표명으로 판매되고 있는 폴리아미드-에피하이드로클로린 수지가 본 발명에서 특히 유용하다. 이들 수지는 일반적으로, Keim에게 허여된 상술된 특허에 기재되어 있다.

본 발명에 유용한 염기-활성화된 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지(base-activated polyamide-epichlorohydrin resins)는 미주리, 세인트루이스에 소재하는 Monsanto Company에 의해 Santo Re 상표명(가령, Santo Re 31)으로 판매되고 있다. 이들 유형의 재료는 일반적으로, 1974년 12월 17일에 Petrovich에게 허여된 미국 특허 제3,855,158호; 1975년 8월 12일에 Petrovich에게 허여된 미국 특허 제3,899,388호; 1978년 12월 12일에 Petrovich에게 허여된 미국 특허 제4,129,528호; 1979년 4월 3일에 Petrovich에게 허여된 미국 특허 제4,147,586호; 및, 1980년 9월 16일에 Van Eenam에게 허여된 미국 특허 제4,222,921호에 기재되어 있다.

본원에 유용한 이외 다른 수용성 양이온 수지는, 코네티컷, 샌포드에 소재하는 American Cyanamid Company에 의해 Parez 상표명(가령, Parez 631NC)으로 판매되고 있는 폴리아크릴아미드 수지이다. 이들 재료는 일반적으로, 1971년 1월 19일에 Coscia 등에게 허여된 미국 특허 제3,556,932호; 및, 1971년 1월 19일에 Williams 등에게 허여된 미국 특허 제3,556,933호에 기재되어 있다.

본 발명에 유용한 이외 다른 유형의 수용성 수지는 아크릴 유제 및 음이온성 스티렌-부타디엔 라텍스를 포함한다. 이들 유형의 수지에 대한 많은 예가 1974년 10월 29일에 Meisel Jr 등에게 허여된 미국 특허 제3,844,880호에 제공되어 있다. 본 발명에서 이용가능한 또 다른 수용성 양이온 수지는 우레아 포름알데히드 수지 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이들 다기능 반응성 중합체는 수천 정도의 분자량을 갖는다. 보다 통상적인 기능 그룹으로는 질소에 부착된 아미노 그룹 및 메틸롤 그룹(methylol groups)과 같은 질소 함유 그룹을 포함한다. 덜 바람직하지만, 본 발명에서 폴리에틸렌이민(polyethylenimine) 유형의 수지가 이용될 수 있다.

"TAPPI Monograph Series No. 29, Wet Strength in paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry(New York; 1965)"에, 상술된 수용성 수지의 제조를 포함하여, 이들 수용성 수지가 보다 상세하게 설명되어 있다.

개질된 전분과 같은 일시적인 습윤 강도제가 또한, 선택적으로 사용될 수 있다. 영구적 및 일시적 습윤 강도제의 배합물이 사용될 수 있다.

본 발명은, 건조 섬유 평량을 기준으로, 바람직하게는 최대 3 중량%, 보다바람직하게는 0.1 중량% 이상의 건조 강도 화학제를 함유할 수 있다. 매우 바람직한 건조 강도 화학제는 카복시메틸 셀룰로오스이다. 이외 다른 적절한 건조 강도 화학제로는 폴리아크릴아미드(가령, 뉴져지, 웨인에 소재하는 American Cyanamid에 의해 제조된 Cypro^TM514 및 Accostrength^TM711의 배합물); 전분(가령, 옥수수 전분 및 감자 전분); 폴리비닐 알코올(가령, 필라델피아 알렌타운에 소재하는 Air Products Inc.에 의해 제조된 Airvol^TM540); 구아 또는 로커스트 콩 검(guar or locust bean gums); 및, 폴리아크릴레이트 라텍스가 포함된다. 또한, 적절한 전분 재료로는, 질소에 부착된 아미노 그룹 및 메틸롤 그룹과 같은 질소 함유 그룹을 갖도록 개질된 것과 같은 개질된 양이온 전분(뉴져지, 브리지워터에 소재하는 National Starch and Chemical Company로부터 입수할 수 있다)이 포함될 수 있다.

화학적 탈결합제(chemical debonding agents)를 포함하는 화학적 유연화 조성물은 본 발명에선 선택적인 성분이다. 1974년 6월 28일에 허여된 미국 특허 제3,821,068호는, 화학적 탈결합제를 사용하여 강성(stiffness)을 감소시킴으로써 종이 티슈 웹의 유연성을 향상시키는 것을 개시한다. 1971년 1월 12일에 허여된 미국 특허 제3,554,862호는 적절한 화학적 탈결합제를 기재하고 있다. 이러한 화학적 탈결합제로는 4급 암모늄염(quaternary ammonium salts)이 포함된다.

바람직한 화학적 유연화 조성물은, 약 150 내지 약 800의 평균 분자량을 갖는 글리세롤, 소르비톨, 폴리글리세롤 및 약 200 내지 4000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터바람직하게 선택된, 약 0.01% 내지 약 3.0%의 4급 암모늄 화합물(바람직하게는, 생물분해성 4급 암모늄 화합물(biodegradable quaternary ammonium compound)); 및, 약 0.01% 내지 약 3.0%의 폴리히드록시 화합물을 포함한다. 4급 암모늄 화합물 대 폴리히드록시 화합물의 중량 비율은 약 1.0 : 0.1 내지 0.1 : 1.0 범위인 것이 바람직하다. 폴리히드록시 화합물 및 4급 암모늄 화합물이 제지 완성지료에 첨가되는 것에 앞서 우선, 바람직하게는 40℃ 이상의 온도에서 서로 사전혼합되면, 화학적 유연화 조성물이 보다 효율적으로 된다는 것이 발견되었다. 부가적이든 또는 대안적이든지 간에, 화학적 유연화 조성물은 예를 들어, 인쇄 공정에 의해 실질적으로 건조 종이 티슈 웹에 도포될 수 있다(달리 특정되지 않는 한, 본원의 모든 퍼센티지는 건조 섬유의 중량 당 이라는 점에 유의하라).

본 발명에 사용하는데 적합한 4급 암모늄 화합물의 예로서, 널리 공지된 디알킬디메틸암모늄염 및 알킬트리메틸 암모늄염의 개질되지 않거나, 모노- 또는 디-에스테르 변형체(variations)중 하나를 들 수 있다. 예로서 디(수소 첨가된 탤로우)디메틸 암모늄 메틸설페이트의 디-에스테르 변형체 및 디(수소 첨가된 탤로우) 디메틸 염화 암모늄의 디-에스테르 변형체를 들 수 있다. 이론적으로 제한됨이 없이, 에스테르 잔기(들)가 생물분해성을 이들 화합물에 부여한다라고 여겨진다. 상업적으로 판매되고 있는 재료로서, 오하이오 더블린에 소재하는 Witco Chemical Company의 상표명 "Rewoquat V3512"를 들 수 있다. 분석 및 검사 절차에 대한 상세 사항은 1985년 4월 27일에 공개된 WO95/11343에 제공되어 있다.

본 발명에 유용한 폴리히드록시 화합물의 예로서, 약 200 내지 약 600의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리옥시에틸렌 글리콜을 들 수 있는데, 특히 바람직한 것은 "PEG-400"이다.

바람직한 화학제로서 상술된 특정한 화학제를 첨가하면은 얻어진 종이 제품에 대해 매우 유용한 영향(즉, 종이 제품의 유연성)을 미칠 수 있지만, 본 발명에 유용한 종이 티슈 웹은 당업자에게 널리 공지된 어떤 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.

이와 같은 제지 공정은 예를 들어, 하나 이상의 제지 펠트(papermakers felts) 및/또는 벨트를 사용하여 적절하게 펄프를 탈수시키는 단계를 포함한다. 본 발명에서도, 종래의 제조 공정이 바람직하다. 종래의 공정으로서 본원에 언급된 어떠한 공정도, 열풍 건조 단계를 포함하지 않는 제지 공정이다. 대안적으로, 열풍 건조 단계를 포함하는 제지 공정이 사용될 수 있다.

스트레치 엠보싱 단계(stretch embossing step)

본 발명은 특히, 변환 단계(converting step)로서 종래 기술에 공지된 단계와 관련된다.

본 발명에 따라서 실행될 한가지 중요한 변환 단계는, 저압을 사용하여 매우 미세한 패턴을 엠보싱하는 엠보싱 단계이다.

종이 티슈 웹의 엠보싱은 일반적으로, 상기 웹을 2개의 엠보싱 롤(적어도 하나의 엠보싱 롤은 엠보싱 요소를 포함한다)간에 형성된 닙으로 통과시킴으로써 성취된다. 엠보싱 롤은 통상적으로 곡선형이지만, 이와 달리 평탄한 표면을 포함한다. 엠보싱 요소는 이 표면 위에 융기하고, 상기 엠보싱 롤의 축에 수직한 방향에서 상기 곡선형의 평탄한 롤 표면으로부터 돌출부의 최대 지점까지 측정된 바와 같은 어떤 높이를 갖는 돌출부(protrusions)이다. 엠보싱 요소는 본질적으로 평탄한 롤 표면의 평면에서 측정되는 어떤 폭을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "폭"은, 상기 특정된 평면에서(즉, 엠보싱 요소의 최하부에서) 측정되는 둥근 엠보싱 요소의 직경 또는 상기 엠보싱 요소가 둥글지 않을 때에는 상기 평면에서 측정되는 최대 폭을 지칭한다.

본 발명을 따르면, 이 엠보싱 요소는 피라미드형 또는 반구형과 같은 어떠한형상이라도 가질 수 있고, 상기 엠보싱 요소의 횡단면(cross section)은 원형, 타원형 또는 정사각형일 수 있다. 이 엠보싱 요소는 연속적인 패턴을 형성할 수 있지만, 바람직하게는, 서로 별개의 형태(distinct form)이다.

본 발명을 따르면, 엠보싱 요소는, 매우 미세한 패턴(엠보싱 롤의 평방 센티미터 표면적 당 30개 이상, 바람직하게는 50개 이상, 보다 바람직하게는 60개 이상, 보다 더 바람직하게는 70개 이상, 가장 바람직하게는 80개 이상의 엠보싱 요소를 포함한다)으로 하나 이상의 엠보싱 롤 위에 배치된다.

본 발명을 따르면, 엠보싱 요소는 높지 않은데, 이들 엠보싱 요소는, 바람직하게는 1mm 미만, 보다 바람직하게는 0.8mm 미만, 보다 더 바람직하게는 0.6mm 미만, 보다 훨씬 더 바람직하게는 0.5mm 또는 0.4mm 미만, 가장 바람직하게는 0.3mm 미만의 높이를 갖는다.

스트레치 엠보싱(stretch embossing)은, 바람직하게는 5% 내지 95%, 보다 바람직하게는 20% 내지 80%, 가장 바람직하게는 40% 내지 60%(즉, 가장 바람직한 경우에, 티슈지 웹의 전체 표면적의 40% 내지 60%가 엠보싱된다)의 엠보싱된 면적 대 엠보싱되지 않은 면적의 비율을 제공한다.

모든 공지된 유형의 엠보싱 롤 및 이와 같은 롤의 동작 모드는 본 발명의 영역 내에 있다. 본 발명의 한가지 바람직한 실시 양태에서, 2개의 경질의 금속(hard metal)(예를 들어, 강철) 엠보싱 롤이 사용되는데, 제1 롤은 숫 롤(male roll)이라 지칭되는 돌출 엠보싱 요소를 포함하고, 제2 롤은 암 롤(female roll)이라 지칭되는 정합하는 홈(matching recesses)을 포함한다. 이 홈은 돌출 엠보싱 요소의 거울 상(mirror images)이거나, 예를 들어 암 롤에서의 홈의 크기 또는 형상(예를 들어, 기울기)의 다소간의 차이로 인해, 정확한 거울 상 보다 다소 작게 조정될 수 있다.

본 발명을 따른 또 다른 매우 바람직한 엠보싱 단계에서, 제1 엠보싱 롤은 경질의 금속으로부터 제공되는 웹 접촉 표면(돌출 엠보싱 요소를 포함)을 포함하고, 제2 롤은 이 보다 연질의 재료(softer material)(예를 들어, 고무, 바람직하게는 Shore A 경도 40-70의 재료)를 포함하는 웹 접촉 표면을 포함하는데, 여기서 돌출 엠보싱 요소와 충분히 근접하여 접촉시에 홈이 형성된다. 고무 롤과 경질의 금속 롤의 조합으로부터 엠보싱 닙을 제공하면은, 보다 값싸고, 용이한 제조 및 동작과 같은 많은 장점을 얻을 수 있는데, 그 이유는 숫 및 암 경질의 금속 롤 보다 훨씬 더 여유를 가지고 상기 조합된 롤을 조정할 수 있기 때문이다. 놀랍게도, 경질의 금속/고무 롤 조합이 사용될 때, 본원에 청구된 방법이 또한, 우수한 결과를 제공한다는 것이 밝혀졌다.

2개의 엠보싱 롤 간에 형성된 닙의 크기는, 예를 들어, 처리될 티슈지 웹 및사용되는 엠보싱 패턴에 따라서 조정되어야 한다. 또한, 이들 고려 상황에 따라서, 압력이 가해지지 않거나 약간의 압력이 가해져, 제1 엠보싱 롤 및 제2 엠보싱 롤 모두를 실행시킨다.

2개의 경질의 금속 롤이 이 공정에 사용될 때, 숫 및 암 롤, 즉 이 롤들은 숫 롤의 돌출 엠보싱 요소 및 암 롤의 홈의 최하부 간에, 엠보싱되지 않은 티슈지의 캘리퍼의 60% 내지 140%, 바람직하게는 80% 내지 120%에 대응하는 공간이 남도록 동작되어야 한다.

경질의 금속 롤이 고무 롤과 조합하여 사용될 때, 이 롤들은 10 N/평방 센티미터 내지 1000 N/평방 센티미터, 바람직하게는 20 N/평방 센티미터 내지 200 N/평방 센티미터, 및 가장 바람직하게는 50 N/평방 센티미터 내지 100 N/평방 센티미터의 압력으로 서로에 대해 가압되어야 한다.

공지된 동작 모드는 본 발명에 적합한데, 엠보싱 롤은 가열되지 않고 동일한 속도로 진행되는 것이 바람직하지만, 대안적인 동작 모드에서, 하나 이상의 롤은 가열될 수 있고 상기 롤들은 동일하지 않은 속도로 진행될 수 있다.

한가지 중요한 양상으로서, 미세 패턴을 지닌 상술된 엠보싱은 종이 티슈 웹의 캘리퍼, 다른 말로서 용적(bulk)을 증가시키도록 작용한다. 그러므로, 본 발명의 매우 바람직한 모드에서, 단일 웹 또는 단층의 종이 티슈는 엠보싱 닙을 통과한다. 대안적인 동작 모드에서, 다층의 종이가 동시에 닙을 통과할 수 있다. 그러나, 이론적으로 제한되지 않지만, 본원에 기재된 변형 엠보싱(deformation embossing)은, 사실상 티슈지의 밀도를 높혀 성취되는 것이 아니라, 티슈지를 스트레칭하여변형을 유발하는 것으로 본 출원인은 간주하고 있는데, 이로 인해 병치된 층(juxtaposed piles)을 결합하는데 매우 적절한 상술된 엠보싱 방법을 본 출원은 고려하지 않는다. 오히려, 분리되고 별개의 결합 단계를 사용하여 다층 티슈지 제품을 제공하는 것을 고려하는데, 상기 결합 단계는 이하에 서술되는 "어태치먼트 엠보싱(attachment embossing)"과 같은 엠보싱 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

캘린더링 단계

공지된 모든 캘린더링 방법은 변환 공정에서 사용될 수 있지만, 본 발명에 따르면, 현저하게 높은 캘린더링 압력이 사용된다.

본 발명을 따른 캘린더링 단계는 하나 또는 여러 개의 티슈지 웹을 제1 및 제2 캘린더링 롤 간에 형성된 캘린더링 닙으로 통과시키는 단계를 포함한다. 통상적으로, 2개의 캘린더링 롤은, 본원에서 접촉 길이(상기 제1 캘린더링 롤의 축 방향과 평행하게 측정된다)라 지칭하는 어떤 길이에 걸쳐서 상기 웹을 접촉시킨다. 이 캘린더링 롤은 상기 접촉 길이의 센티미터 당 30N 이상의 압력을 상기 웹상으로 가하는데, 이와 같이 행하기 위해선, 이와 같은 압력으로 서로에 대해서 가압될 것이다. 상기 접촉 길이의 센티미터 당 압력은, 바람직하게는 50N 내지 300N, 보다 바람직하게은 60N 내지 250N, 보다 더 바람직하게는 70N 내지 200N, 및 가장 바람직하게는 120N 내지 150N이다. 본 발명을 따르면, 티슈지 제품이 층을 포함하는 것만큼 많은 티슈지 웹이 캘린더링되는 것이 바람직한데, 예를 들어, 2개, 3개 또는 4개의 웹이 한 단계로, 병치되어 캘린더링될 수 있다.

공지된 장비 및 공지된 동작 모드는 본 발명에 적합한데, 캘린더링 롤은 가열되지 않고 동일한 속도로 진행되는 것이 바람직하지만, 대안적인 동작 모드에서, 하나 이상의 롤은 가열될 수 있고 상기 롤은 동일하지 않은 속도로 진행될 수 있다.

티슈지 웹의 캘리퍼를 감소시키는 캘린더링은 종래 기술에 널리 공지되어 있고, 통상적으로 종이 티슈 제품의 캘리퍼가 요구된 사양에 부합되도록 하는데 사용된다.

종이 웹을 치밀화하는데 사용된 압력으로 인해, 캘린더링이 종이 티슈 제품의 인지되는 유연성을 떨어뜨리는 것으로 공지되어 있다. 그러므로, 적어도 종이 손수건과 같은 위생 종이 분야에서, 캘린더링은 너무 높지 않은 압력으로 실행되는데, 통상적으로, 엠보싱된 종이 웹의 경우에 10N/cm 내지 20N/cm이 선택된다.

본 발명을 착안 시에, 놀랍게도, 청구된 특정 캘린더링 단계와 청구된 특정 엠보싱 단계를 조합하면은, 다소 두껍고 용적이 크면서 또한 매우 유연한 종이 제품을 도출할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

특히, 스트레치 엠보싱 단계 및 캘린더링 단계를 겪은 후의 종이 티슈 웹이 처리되지 않은 웹과 비교하여 캘리퍼를 증가시킨다는 것이 밝혀졌다 (예를 들어, 3개의 웹이 한 단계로 캘린더링될 때, 3층의 처리되지 않은 웹 대 3층의 엠보싱되고 캘린더링된 웹간에 비교가 이루어진 경우). 예를 들어, 독일 특허 출원 DE O 44 14 238.2에 기재된 바와 같이 공지된, 고압 캘린더링으로 인한 종이 웹의 캘리퍼가 상당히 감소되는 것에, 이 효과는 특히 획기적이다.

본 발명에 청구된 방법은, 처리되지 않은 웹의 캘리퍼를 처리된 웹의 캘리퍼와 비교할 때, 티슈지 웹의 캘리퍼를 10% 까지, 때때로 심지어 30% 및 심지어 최대 40%, 60%, 80% 또는 100% 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 스트레치 엠보싱 단계만으로도 통상적으로, 50% 내지 200% 캘리퍼를 증가시킨다.

본 발명을 따른 종이 티슈는 제1 및 제2 표면(상기 표면은 서로에 대해 상호 대향된다) 및 상기 제1 및 제2 표면과 직교하는 두께를 갖는다. 이 두께를 또한, 티슈의 캘리퍼라 지칭한다. 본 발명을 따른 3층 종이 티슈 제품의 캘리퍼는, 바람직하게는 0.1mm 내지 1mm, 보다 바람직하게는 0.2mm 내지 0.5mm이다.

게다가, 본 발명을 따른 티슈지는, 바람직하게는 50g 이상, 보다 바람직하게는 100g 이상, 바람직하게는 150g 내지 500g, 보다 바람직하게는 250g 내지 400g의 습윤 파열 강도를 갖는다.

본원에 청구된 방법이 티슈지의 웹 인장 강도에 심각한 영향을 미침이 없이, 종이 티슈의 건조 인장 강도를 상당히 감소시킨다는 것이 밝혀졌다. 청구된 방법에 따라서 처리된 종이 티슈는 통상적으로, 1000g 내지 2500g의 건조 인장 강도 및 100g 내지 300g의 습윤 파열 강도를 성취하고, 바람직하게는 0.1 대 0.3, 보다 바람직하게는 0.125 대 0.25 및 가장 바람직하게는 0.15 대 0.2의 건조 인장 강도 대 습윤 파열 강도 비율을 성취한다.

또 다른 양상에서, 본 발명을 따른 종이 티슈 제품은 1000 미크론 미만, 바람직하게는 650 미크론 내지 50 미크론, 보다 바람직하게는 650 미크론 내지 300 미크론의 생리학적 표면 평활성 파라미터(physiological surface smoothness parameter)를 갖는다.

본 발명의 한가지 바람직한 실시 양태에서, 종이 티슈 제품은 2층 내지 4층으로 제공되는데, 3층이 가장 바람직하다. 모든 층은, 종이 티슈 제품의 전체 표면적의 50% 이상, 바람직하게는 80%에 걸쳐서 그리고 가장 바람직하게는 종이 티슈 제품의 전체 표면적에 걸쳐서 신장하는 스트레치 엠보싱 패턴을 포함한다.

선택적인 공정 단계

본 발명을 따른 티슈지 제품을 제조하는 방법은 다수의 부가적인 선택 단계를 포함할 수 있다.

로션(lotion)이 어떤 적절한 수단(가령, 인쇄 또는 스프레잉)에 의해 도포될 수 있다. 로션은 종이 웹 또는 종이 티슈 제품 전체 표면이나, 표면의 일부분에만 도포될 수 있다. 다층 종이 티슈 제품인 경우에, 로션은 모든 층 또는 단지 선택된 층에만 도포될 수 있고, 상기 층의 한 표면 또는 양 표면 모두에 도포될 수 있다. 한가지 바람직한 실시 양태에서, 로션은 종이 티슈 제품의 외부 양 표면에 도포된다.

로션이 종이 티슈의 평활성에 기여하여, 종이 티슈의 PSS 파라미터를 감소시킨다는 것이 밝혀졌다. 게다가, 로션은 피부 보호 효과를 갖는다.

로션은 유연화제/탈결합제, 피부연화제(emollients), 고정화제 (immobilizing agents) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적절한 유연화제/탈결합제는 4급 암모늄 화합물, 폴리실옥산 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적절한 피부연화제는 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트리에틸렌 글리콜, 스퍼마세티(spermaceti) 또는 이외 다른 왁스, 페트롤러톰(petrolatum), 지방산, 지방 알코올 및 지방산사슬에서 12개 내지 28개의 탄소 원자를 갖는 지방 알코올 에테르, 광유(mineral oil)(즉, 실리콘 오일, 예를 들어 디메티콘(dimethicone) 및 이소프로필 팔미테이트(isopropyl palmitate)) 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적절한 고정화제는 세레신(ceresin), 스테아릴 알코올(stearyl alcohol) 및 파라핀, 폴리히드록시 지방산 에스테르, 폴리히드록시 지방산 아미드 및 이들의 혼합물을 포함한다.

이외 다른 선택적인 성분은, 방향제(perfumes), 항균 작용제, 항바이러스 작용제, 소독제, 활성 약제(pharmaceutical actives), 막 형성제(film formers), 방취제, 유백제(opacifiers), 수렴제(astringents), 용제(solvents) 등을 포함한다. 특정한 로션 성분의 예로서, 캠퍼(camphor), 티몰(thymol), 멘톨(menthol), 카모마일 추출물(camomile extract), 알로에 베라(aloe vera), 카렌듀라 오피시널리스(calendula officinalis)를 들 수 있다.

본 발명을 따른 특히 바람직한 로션은 상술된 성분을 포함한 높은 전달가능한 로션(highly transferable lotions)인데, 그 이유는 전달성(transferability)이 피부 보호 및 약제 효과를 높게 하기 때문이다.

종이 티슈 웹의 병치된 층은, 바람직하게는 어태치먼트 엠보싱(attachment embossing)에 의해 결합되어, 다층 종이 티슈 제품을 제공한다. 본원에 사용된 바와 같은 "어태치먼트 엠보싱"은, 본 발명을 따른 다층 티슈의 모든 층을 하나의 공정 단계로 엠보싱하는 엠보싱 공정을 지칭한다. 이 어태치먼트 엠보싱이, 어떤 캘린더링된 층의 평활성에 전혀 영향을 미치지 않도록 하거나 크게 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그러므로, 티슈는 자신의 표면적의 대부분에 걸쳐서(바람직하게는, 제1 및 제2 표면상에서) 엠보싱되지 않은 표면을 갖는 것이 바람직하다. 본원에 사용된 바와 같이, 이는, 티슈가 어태치먼트 엠보싱을 포함하지 않는 하나 이상의 영역 및 선택적으로, 어태치먼트 엠보싱을 포함하는 하나 이상의 영역을 갖고, 어태치먼트 엠보싱을 포함하지 않는 영역이 티슈의 표면적의, 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상 및 일부 바람직한 실시 양태에선, 99%에 이를 만큼이 된다는 것을 의미한다. 가장 보편적으로, 어태치먼트 엠보싱을 포함하는 영역은 티슈의 에지에(예를 들어, 2개 또는 4개의 에지를 따라서) 근접하여 배치되고; 어태치먼트 엠보싱을 포함하는 영역은 또한, 장식용도(예를 들어, 패턴을 생성하거나, 로고 또는 상표명을 상세히 묘사하는 용도)로 사용될 수 있다. 어태치먼트 엠보싱을 포함하지 않는 영역은, 어태치먼트 엠보싱을 포함하는 영역 사이 및/또는 그 주위에 있는 연속적인 영역이다. 어태치먼트 엠보싱은 스틸-대-스틸 핀-대-핀 엠보싱(steel-to-steel pin-to-pin embossing)에 의해 행해지고, 0.01mm 내지 1mm(바람직하게는, 0.05mm 내지 0.2mm)의 높이를 갖는 평방 센티미터 당 10개 내지 40개의 엠보싱 요소를 갖는 것이 바람직하다. 종이 티슈 제품의 전체 표면적의 어태치먼트 엠보싱된 면적 대 엠보싱되지 않거나 미세 엠보싱된 면적의 퍼센티지는 0.01% 내지 5%가 바람직하다. 어태치먼트 엠보싱은, 어태치먼트를 성취할 수 있을 정도로 종이 티슈 제품을 실제 치밀화하는 것을 수반한다. 그러므로, 엠보싱 요소 및 상기 요소의 대응부(counterpart)(예를 들어, 핀-대-핀 엠보싱이 사용되는 2개의 핀)간의 공간은, 엠보싱될 종이 티슈의 캘리퍼 보다 통상적으로 5% 내지 50%, 바람직하게는 엠보싱될 종이 티슈의 캘리퍼 보다 10% 내지 20% 작게되어, 10,000 내지 50,000 N/평방센티미터의 엠보싱 압력을 유발시킨다.

본 발명의 방법은 종이 티슈 제품(가령, 종이 손수건)에 적합한 시트를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 단계는 통상적으로, 종이 티슈 웹의 부분을 절단하는 단계를 포함한다.

원하는 경우, 본 발명을 따른 종이 티슈 제품에는 기능성의 또는 미적의 인디시아(functional or aesthetic indicia)가 제공될 수 있다. 이 인디시아는 종이 티슈 제품의 표면중 어느 한 표면 또는 양 표면에 도포될 수 있다. 이 인디시아는 종이 티슈 제품의 전체 또는 일부분을 커버할 수 있고, 연속적인 또는 불연속적인 패턴으로 도포될 수 있다.

이 인디시아는 종래 기술에 널리 공지된 어떠한 수단(가령, 스프레잉, 압출성형, 및 바람직하게는 인쇄)에 의해 종이 티슈 제품에 도포될 수 있다. 그라비어 인쇄 또는 플렉소그래픽 인쇄(gravure or flexographic printing)가 사용될 수 있다. 인디시아를 도포하는 수단으로서 인쇄가 선택되는 경우, 인쇄 장치는 1993년 5월 25일에 Leopardi, Ⅱ에게 허여되어 양도된 미국 특허 제5,213,037호의 기술 내용에 따라서 구성될 수 있다. 원하는 경우, 인쇄 장치는 1993년 10월 26일에 Sonneville 등에게 허여되어 양도된 미국 특허 제5,255,603호에 기재된 바와 같은, 저장고 배플(reservoir baffles)을 가질 수 있다. 원하는 경우, 1998년 9월 8일에 McNeil에게 허여되어 양도된 미국 특허 제5,802,974호에 기재된 바와 같은, 천공 또는 드롭오프 절단(perforations or drop off cuts)에 의한 인디시아가 요구될 수 있다. 상술된 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다.

검사 방법

캘리퍼는 다음 절차에 따라서 측정된다: 티슈지는 캘리퍼 측정 전 2시간 동안 21°내지 24℃ 및 48 내지 52%의 상대 습도가 되도록 사전에 조절된다. 화장실용 화장지의 캘리퍼가 측정되는 경우, 먼저, 15 내지 20 시트가 제거되어 폐기된다. 화장지의 캘리퍼가 측정되는 경우, 패키지 중심 근처에서 샘플을 취한다. 이 샘플은 선택되고 나서, 추가 15분 동안 조절된다.

본원에 사용되는 바와 같은, 다층 종이 티슈의 캘리퍼는 14.7g/cm²의 압축 부하(compressive load)을 겪을 때의 종이의 두께이다. 필라델피아, 필라델피아에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Company로부터 입수할 수 있는 저 부하 Thwing-Albert 마이크로미터, Model 89-11을 사용하여 캘리퍼를 측정하는 것이 바람직하다. 층 당 캘리퍼는 포함된 층수로 나뉘어진 다층 종이 티슈의 전체 캘리퍼이다. 단층 티슈의 경우에, 층 당 캘리퍼 및 캘리퍼는 동일하다. 티슈의 장식 영역, 천공, 에지 효과(edge effects) 등은 가능하다면, 피해야 한다.

습윤 파열 강도는 전자식 파열 테스터(electronic burst tester) 및 다음 검사 조건을 사용하여 측정된다. 이 파열 테스터는 2000g 하중계(load cell)가 장착된 Thwing-Albert Burst Tester Cat. No. 177이다. 이 파열 테스터는 미국, 필라델피아 19154, 필라델피아에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Company에 의해 공급된다.

8개의 종이 티슈를 취하여, 이들을 2쌍으로 스택(stack)하라. 가위를 사용하여 샘플을 절단하여, 이들 샘플이 각 두개의 완성된 제품 단위 두께인, 기계 방향(machine direction)으로 대략 228mm 및 초지기 폭 방향(cross-machine direction)으로 대략 114mm가 되게 하라.

우선, 작은 종이 클립으로 샘플 스택을 서로 부착하여 한시간 내지 두시간 동안 샘플을 숙성시키고, 시트를 분리시키기 위하여 샘플 스택의 타단을 "팬(fan)"하라. 이것이, 이들 간에 공기를 순환시킨다. 107℃(±3℃)의 강제 통풍식 오븐(forced draft oven) 내에, 클램프에 의해 각 샘플 스택을 5분(±10초)동안 현수(suspend)하라. 가열기간이 지난 후, 상기 오븐으로부터 샘플 스택을 제거하여 검사전 최소 3분 동안 냉각하라.

하나의 샘플 스트립(sample strip)을 취하여, 협 횡 방향 에지(narrow cross direction edges)에 의해 상기 샘플을 붙잡고, 상기 샘플의 중심을 약 25mm의 증류수로 채워진 냄비(pan) 내로 담근다. 상기 샘플을 상기 증류수내에 4(4.0±0.5)초 동안 놓아두라. 증류수가 횡 방향으로 흐르도록 상기 샘플을 붙잡고서 3(3.0±0.5)초 동안 제거 및 방출하라. 방출 단계 직후, 검사를 진행하라. 제품의 외부 표면이 위를 향하게 하면서 습식 샘플(wet sample)을 샘플 홀딩 장치의 하부 링상에 배치하여, 상기 샘플의 습식 부분이 샘플 홀딩 링의 개방 표면을 완전히 커버하도록 하라. 주름(wrinkles)이 존재하는 경우, 상기 샘플을 폐기하고 새로운 샘플을 가지고서 반복하라. 상기 샘플이 하부 링상에 적절하게 배치된 후, 상부 링을 낮추게 하는 스위치를 켜라. 검사될 샘플은 현재, 샘플 홀딩 장치에 의해 확고하게 붙들려 있다. 이 때 즉각 시작 버튼을 눌러 파열 검사를 시작하라. 플런저(plunger)가 떠오르기 시작할 것이다. 샘플이 찢어지거나 파열될 때, 최대 지시눈금값(maximum reading)을 보고하라. 플런저는 자동적으로 역(reverse)으로되어 자신의 원래 시작 위치로 되돌아간다. 총 4회 검사(즉, 4회 반복(4 replicates)) 동안 3개 이상의 샘플에 대해 이 절차를 반복하라. 4회 반복의 평균으로서 가장근접한 그램(gram)으로 그 결과를 보고하라.

건조 인장 강도는 다음 절차에 따라서 측정된다: 이 검사는, 온도가 28℃ + 2.2℃이고 상대 습도가 50% + 10%인 조절실(conditioned room)에서 1인치 ×5인치(약 2.5cm ×12.7cm) 종이(후술되는 바와 같은 핸드시트(handsheets) 뿐만 아니라 이외 다른 시트를 포함) 스트립에 대해 수행된다. 전자식 인장 테스터(매사추세츠, 캔톤에 소재하는 Instron Corp.의 Model 1122)는 분당 2.0인치(분당 약 5.1cm)의 크로스헤드 속도(crosshead speed) 및 4.0인치(약 10.2cm)의 게이지 길이(gauge length)로 사용되고 동작된다. 기계 방향을 기준으로 하는 것은, 5" 치수(dimension)가 상기 방향에 대응하도록 검사되는 샘플이 준비된다는 것을 의미한다. 따라서, 기계 방향(MD) 건조 인장 강도의 경우에, 스트립은 절단되어, 5" 치수가 종이 제품 제조하는 기계 방향과 평행하게 되도록 한다. 초지기 폭 방향(CD) 건조 인장 강도의 경우에, 스트립은 절단되어, 5" 치수가 종이 제품 제조하는 초지기 폭 방향과 평행하게 되도록 한다. 제조에서의 기계 방향 및 초지기 폭 방향은 제지 기술에서 널리 공지된 용어이다. MD 및 CD 인장 강도는 상기 장비 및, 각 방향의 강도에 대해 검사되는 6개 이상의 스트립의 산술 평균을 취하는 종래 방식의 계산을 사용하여 결정된다. 본원에 사용되는 바와 같은 건조 인장 강도는 평균 MD및 평균 CD 인장 강도의 산술 평균이다.

생리학적 표면 평활성 측정(이는 PSS 파라미터를 보고한다)으로 인해, 주름, 인열, 천공 또는 거시적인 단일평면성(macroscopic monoplanarity)로부터의 총 편차(gross deviations)를 피하는 종이 티슈 샘플이 선택된다. 이 샘플은 검사 전, 2시간 이상 동안 22 내지 24℃ 및 48 내지 52%의 상대 습도로 조절된다. 이 샘플은 전동식 테이블(motorised table)상에 배치되고, 적절하게 자기적으로 보호된다. 모든 트레이스(traces)가 동일한 면(face)으로부터 취해지면, 샘플의 어느 면도 상기 측정을 위하여 선택될 수 있다.

프로필로미터(profilometer)로 모든 방향에서 종이 티슈 샘플을 스캔닝함으로써 생리학적 표면 평활성을 구함으로써, 거리 함수로서 Z-방향 변위(displacement)를 구한다. 이 Z-방향 변위는 퓨리에 변환에 의해 진폭 대 주파수 스펙트럼으로 변환된다. 그리고 나서, 이 스펙트럼은 일련의 필터를 사용하여 인간 촉각 반응(human tactile response)을 위하여 조정된다. 필터링된 진폭 주파수 곡선의 피크 높이를 밀리미터 당 0 사이클에서부터 10 사이클까지 합산하여, 그 결과를 제공한다.

종이 티슈 샘플은 크기면에서 대략 100mm ×100mm이고 전동식 테이블상에 설치된다. 적절한 테이블이라면 어떤 것이라도 무방하지만, 일본, 코요타에 소재하는 Kato Tech Company Limited 로부터 입수할 수 있는 표면 테스터 모델 KES-FB-4NKES-SE를 지닌 테이블 또는 폐회로 제어 방식의 NuStep 2C NuLogic Two Axis Stepper Motor Controller를 사용하는 CP3-22-01 DCl Mini Precision 테이블이 적절하다는 것이 밝혀졌다. 이 테이블은 초당 1mm의 속도로 이동하는 일정한 구동 모터를 갖는다. 이 샘플은 1mm 횡으로 인덱스된(transversely indexed) 순 방향(forward direction)에서 30mm 스캔닝되고 나서, 역방향으로 된다. 순방향 및 역방향 둘 다에서 중심으로부터 26mm 스캔(scan)한 데이터가 수집된다. 첫 번째 및 마지막 2mm 스캔 각각은 무시되고 이 계산에서 사용되지 않는다.

프로필로미터는 2.54 미크론의 팁 반경(tip radius) 및 0.20 그램의 작용력(applied force)을 지닌 탐침을 갖는다. 3.5mm의 전체 Z-방향 변위로 인해 게이지 범위는 교정(calibrate)된다. 샘플의 스캔 거리에 걸쳐서, 프로필로미터는 밀리미터로 스타일러스(stylus)의 Z-방향 변위를 감지한다. 게이지 제어기로부터의 출력 전압은 초당 20 포인트 이상의 속도로 디지털화된다. 전체 26mm 스캔 범위에 걸쳐서, 순방향 및 역방향 스캔 둘 다를 위하여 512쌍의 시간 표면 높이 데이터 포인트(512 pairs of time surface height data points)가 구해진다. 프로필로미터는 샘플 테이블 위에 설치되어, 표면 토포그래피(surface topography)를 측정한다. 적절한 프로필로미터는, EPT 010409 스타일러스 팁을 갖는 EMD 4320 WI Vertical Displacement Transducer 및 EAS 2351 Analog Amplifier이다. 이 장비는 아이슬란드 로데에 소재하는 Federal Products of Providence로부터 입수할 수 있다.

디지털화된 데이터 쌍이 추가 분석을 위하여, 표준 통계 분석 패키지(standard statistical analysis package) 내에 포함된다. 적절한 소프트웨어 분석 패키지로서 노쓰 캐롤라이나, 캐리의 SAS, 바람직하게는 텍사스, 오스틴에 소재하는 National Instruments로부터 입수할 수 있는 LabVIEW Instrument ControlSoftware 3.1 를 들 수 있다. LabVIEW 소프트웨어를 사용할 때, LabVIEW 소프트웨어 내의 Mean. vi 분석 도구를 사용하여, 각 스캔으로부터 표면 높이 및 시간을 결합한 원 데이터 쌍(raw data pairs)을 거의 평균에 중심을 맞춘다. Amplitude and Phase Spectrum. vi 도구를 사용하여, 16개의 트레이스 각각으로부터의 512개의 데이터 포인트를 16개의 진폭 스펙트럼으로 변환시킨다. 그리고 나서, 각 스펙트럼은 SAS 소프트웨어의 PROC Spectra Method에 의해 서술된 방법을 사용하여 평활하게 된다. 0.000246, 0.000485, 0.00756, 0.062997, 0.00756, 0.000485, 0.000246의 LabVIEW 평활 필터값이 사용된다. 이 도구로부터의 출력은 Amp Spectrum Mag(vrms)로서 취해진다.

그리고 나서, 1962(1963)년에 Journal of Acoustical Society of America의 Vol. 35에 "Effect Of Contactor Area On The Vibrotactile Threshold"라는 제목의 논문에 기재된 바와 같이, 진동 주파수의 함수로서 진동촉각 임계값(vibrotactile thresholds)을 토대로 한 Verrillo의 데이터로부터 설계된 일련의 주파수 필터를 사용하여, 인간 촉각 반응을 위하여 진폭 데이터를 조정한다. 상술된 데이터는 초당 사이클로서 시간 도메인에서 보고되고, 밀리미터 당 사이클에서 공간 도메인으로 변환된다. 이 변환 팩터 및 필터 값은, 1991년 International Paper Physics Conference, TAPPI Book 1 내의, 특히 Ampulski 등이 "Methods For Measurement Of The Mechanical Properties Of Paper tissue"라는 제목의 논문에 발표된 절차(페이지 19)에서 발견되며, 이 변환 팩터 및 필터 값은 "Physiological Surface Smoothness"라는 제목으로 페이지 22에 발표된 특정 절차를 사용한다. 필터로부터의 응답은 최소 임계값 미만이고 최대 응답 주파수를 초과하는 0으로 설정되고, 상술된 Ampulski 등의 논문에 기재된 바와 같이 0 내지 1 간에서 가변한다.

생리학적으로 조정된 주파수 진폭 데이터는 각 주파수에서 상술된 진폭 스펙트럼과 적절한 필터값을 승산함으로써 구해진다. 통상적인 진폭 스펙트럼 및 필터링된 진폭 스펙트럼은 상술된 Ampulski 등의 논문의 도5에 예시되어 있다. 밀리미터 당 0 및 10 사이클 간의 전체 포인트에서 Verrillo-조정된 주파수 진폭 곡선이 합산된다. 이 합산을 생리학적 표면 평활성이라 간주한다. 그리고 나서, 이에 따라서 구해진 8개의 순(forward) 및 8개의 역(reverse) 생리학적 표면 평활성 값은 평균화되고 미크론으로 보고된다.

SAS 소프트웨어를 사용하여 생리학적 표면 평활성을 측정하는 것이, 1990년 9월 25일에 Spendel에게 허여된 미국 특허 제4,959,125호; 1991년 10월 22일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,059,282호; 1999년 1월 5일에 Weisman 등에게 허여된 미국 특허 제5,855,738호; 및, 1999년 11월 9일에 Weisman 등에게 허여된 미국 특허 제5,980,691호에 기재되어 있으며, 이들 특허 모두는 양도되어 있다.

모든 트레이스가 동일한 면으로부터 취해진다면, 티슈의 어느 면도 평활성 측정을 위하여 선택될 수 있다. 티슈의 어느 면도 본원에 기재된 모든 평활성 기준에 부합한다면, 티슈의 전체 샘플은 이 기준 내에 있다라고 간주된다. 티슈의 양면이 상기 기준에 부합하는 것이 바람직하다.

3 중량%의 북부지방의 침엽수 크라프트(Northern Softwood Kraft: NSK) 섬유를 포함하는 수성 슬러리(aqueous slurry)가 종래의 리펄퍼(re-pulper)로 준비된다. NSK 슬러리는 완만하게 정제되고, 2% 용액의 영구적인 습윤 강도 수지(Kymene^TM617)가 총 건조 섬유의 0.9 중량%의 비율로 NSK 스톡 파이프(stock pipe)에 첨가된다. NSK 섬유상으로 상기 영구적인 습윤 강도 수지의 흡수성은 인라인 혼합기(in-line mixer)에 의해 향상된다. 1% 용액의 건조 강도 수지(카복시메틸 셀룰로오스)가 총 건조 섬유의 0.14 중량%의 비율로 팬 펌프(fna pump)전 NSK 스톡에 첨가된다. 이 NSK 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 희석된다.

화학적 유연화 조성물(평균 분자량 400(PEG-400)을 갖는 디-하드 탤로우 디에틸 에스테르 디메틸 4급 염화암모늄 및 폴리옥시에틸렌 글리콜을 포함)이 준비된다. 이 PEG-400은 약 66℃로 가열되고, 쿼트(quat)는 용해된 PEG-400으로 용해되어, 균질의 혼합물을 형성한다.

3 중량%의 유칼리나무 섬유를 포함하는 수성 슬러리는 종래의 리펄퍼로 준비된다. 1% 용액의 화학적 유연화 조성물이 총 건조 섬유의 0.09 중량%의 비율로 유칼리나무 스톡 파이프에 첨가된다. 유칼리나무 슬러리는 팬 펌프에서 약 0.2% 농도로 희석된다. 1% 용액의 화학적 유연화 조성물은 또한, 포스트 CMC(post CMC) 후 및 NSK 슬러리를 스톡 펌프에서 약 0.2%로 희석하기 전, NSK 슬러리에 첨가된다.

2개의 슬러리는 결합되어, NSK 대 유칼리나무 섬유의 비율이 40 : 60이 되도록 하고, 이 결과의 슬러리는 단층 헤드박스(single box headbox)에 의해 장망 (Fourdrinier wire)상으로 침착되어, 초기 웹(embryonic web)을 형성하도록 한다.탈수는 장망을 통해서 발생되고, 디플렉터(deflector) 및 진공 박스(vacuum boxes)에 의해 지원받는다.

초기 웹(embryonic web)은, 운반 포인트에서 약 20%의 섬유 농도로 장망으로부터 종래의 건조 펠트(felt)로 운반된다. 그리고 나서, 이 웹은 0.25% 수용액의 폴리비닐 알코올(PVA)을 포함하는 스프레잉된 크레이핑 접착제(sprayed creping adhesive)를 지닌 양키 건조기(Yankee dryer)의 표면으로 운반된다. 닥터 블레이드(doctor blade)로 상기 웹을 건조 크레이핑(dry creping)하기 전, 이 섬유 농도는 추정된 96%로 증가된다. 이 닥터 블레이는 약 25°의 경사 각도(bevel angle)를 갖고 양키 건조기에 대하여 위치지정되어, 약 81°의 충격 각도(impact angle)를 제공한다. 이 양키 건조기는 약 4m/s로 동작하고, 건조되며, 캘린더링되지 않은 종이는 릴(reel)에서 1층 롤(1 ply rolls)로 형성된다.

이들 1층 롤중 3개의 롤이 오프-라인 되감기 동작(off-line rewinding operation)으로 옮겨져, 3층 롤을 형성하며, 이후, 상기 3층 롤은 약 210 평방 밀리미터의 전체 치수를 갖는 3층 티슈지 제품으로 변환된다.

이 3층 롤은 1층 롤중 3개의 롤을 동시에 감지 않음으로써 제조된다. 감지 않는 동안, 1층 롤의 종이 티슈 웹 각각은 경질의 고무(hard rubber)(Shore A 경도 60) 및 강철 롤간에 형성된 엠보싱 닙을 통과하는데, 상기 강철 롤은 0.26mm의 높이의 80개의 타원형 엠보싱 요소를 포함한다. 그 후, 종이 티슈 웹은 한 세트의 롤에 의해 병치되어, 3개의 병치된 웹이 2개의 강철 갤린더링 롤간에 형성된 캘린더링 닙을 통과하도록 하는데, 상기 2개의 강철 캘린더링 롤은 13440N의 총 압력에대응하는 접촉 길이의 cm 당 160N의 압력으로 서로에 대해 가압된다.

그 후, 이 3층 롤은 3층 티슈 제품으로 변환된다. 이 3층 웹은 감겨지지 않고, 폴딩(folding) 전 엠보싱 단계를 겪는다. 에지로부터 약 15mm 내로 신장하는 티슈지 제품의 마진(margin)은 1995년 10월 19일에 공개된 WO 95/27429에 기재된 공정에 따라서 엠보싱된다. 티슈지 제품의 표면적(즉, 15mm 마진 내의 모든 표면적)의 대부분은 엠보싱되지 않는다. 티슈는 부가적으로, 사전에 엠보싱되지 않은 면적의 작은 면적에 걸쳐서 상표명을 엠보싱함으로써 장식되며, 사전에 엠보싱되지 않은 면적 내에서 엠보싱되는 4개의 장식용 낙엽 패턴이 또한 부가된다.

로션이 폴딩 전, 2단계 도포 공정을 통해서 3층 웹의 각 외부 표면상에 인쇄된다. 이 로션은 디-하드 탤로우 디에틸 에스테르 디메틸 4급 염화암모늄의 수용액이다. 이 인쇄는 2개의 연속적인 인쇄 스테이션(printing stations)을 통해서 3층 웹을 진행시킴으로써 이루어지는데, 상기 인쇄 스테이션 각각은 인그레이브형 아닐록스 롤(engraved anilox roll) 및 고무 지지 롤(rubber backing roll) 쌍으로 이루어진다.

이 아닐록스 롤은 평방 미터 당 약 3ml의 셀 부피(cell volume)로 인그레이브되고, 로션으로 인그레이브형 부피(engraved volume)를 채우도록 설계된 밀폐식 공급실(closed supply chamber)로부터 로션을 공급받는다. 0.35m의 갭이 아닐록스 롤 및 지지 롤간에 설정되고, 3층 웹은 이 갭을 통해서 진행하여, 로션을 아닐록스 롤과 접촉하는 표면에 전달한다. 그리고 나서, 이 웹은 0.35mm 갭이 있는 동일한 아닐록스/고무 롤 쌍을 지닌 제2 인쇄 스테이션을 통해서 진행한다. 제2 아닐록스롤이 아직 로션도포되지 않은 표면과 접촉하여, 로션을 상기 표면에 전달하도록, 상기 쌍이 배치된다. 이와 같이 배치하면, 완성된 3층 티슈의 건조 중량 당 0.45% 활성 쿼트를 전달한다.

상술된 공정에 의해 얻어진 종이 티슈는 54g/m²의 평량, 0.35mm의 총 캘리퍼, 0.12mm의 층 당 캘리퍼, 250g의 습윤 파열 강도 및 620미크론의 PSS 파라미터를 갖게된다.

본원에 언급된 모든 양도된 특허 및 특허 출원이 참조되어 있다.

Claims (11)

1. 티슈지 웹으로부터 티슈지 제품을 제조하는 방법으로서,

   상기 티슈지 웹을 제1 및 제2 엠보싱 롤 간에 형성된 엠보싱 닙으로 통과시키는 단계로서, 상기 엠보싱 롤중 적어도 한 롤은 평방 센티미터 당 30개 이상의 엠보싱 요소를 포함하는, 통과 단계, 및,

   상기 티슈지 웹을 제1 및 제2 캘린더링 롤 간에 형성된 캘린더링 닙으로 통과시키는 단계로서, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 제1 캘린더링 롤의 축 방향과 평행하게 측정된 접촉 길이에 걸쳐서 상기 티슈지 웹과 접촉하고, 상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 접촉 길이의 센티미터 당 50N 이상의 압력을 상기 종이 웹상으로 가하는, 통과 단계를 포함하는 티슈지 제품 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 캘린더링 롤은 상기 접촉 길이의 센티미터 당 75N 이상의 압력을 상기 종이 웹상으로 가하는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 엠보싱 롤 중 적어도 한 롤은 평방 센티미터 당 50개 이상의 엠보싱 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 엠보싱 요소는 0.5mm 미만의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 제1 엠보싱 롤은 고무 재료를 포함하는 웹 접촉 표면을 갖고, 상기 제2 엠보싱 롤은 경질의 금속을 포함하는 웹 접촉 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 티슈지 웹을 캘린더링 닙으로 통과시키는 상기 단계는 상기 티슈지 웹을 엠보싱 닙으로 통과시키는 상기 단계 후에 실행되는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 방법은 로션을 상기 티슈지 웹에 도포시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 방법은 다층 티슈지 제품을 형성하기 위하여, 바람직하게는 엠보싱에의해 티슈지 웹의 층을 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한항에 있어서,

   상기 방법은 종이 티슈 제품을 제공하기 위하여 시트를 절단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 티슈지 제품 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한항의 방법에 따라서 제조된 티슈지 제품.
11. 제 10 항에 있어서,

    3층을 포함하는 티슈지 제품.