KR20050072447A - 다층화된 티슈 제품 - Google Patents

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KR20050072447A
KR20050072447A KR1020057006850A KR20057006850A KR20050072447A KR 20050072447 A KR20050072447 A KR 20050072447A KR 1020057006850 A KR1020057006850 A KR 1020057006850A KR 20057006850 A KR20057006850 A KR 20057006850A KR 20050072447 A KR20050072447 A KR 20050072447A
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fiber
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KR1020057006850A
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길 가니어
셍-신 후
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 펄프 섬유와 합성 섬유의 블렌드로부터 형성된 하나 이상의 층을 갖는 다층화된 페이퍼 웹을 포함하는 티슈 제품에 관한 것이다. 합성 및 펄프 섬유의 하나 이상의 층을 함유함으로써, 본 발명에 따라서 형성된 티슈 제품의 린트 및 슬러프가 실질적으로 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 적용되는 합성 섬유의 양 및 층을 제한함으로써, 티슈 제품의 소수성 및 비용 증가를 최소화하면서 여전히 린트 및 슬러프를 필요한 만큼 감소시키게 된다. 일부 실시태양에서, 소정의 밀도 불균형을 갖는 것과 같은 특정 유형의 합성 섬유를 선택함으로써, 합성 섬유가 섬유 공급물 내에 가라앉거나 떠있는 경향을 최소화하여 웹의 가공성을 증가시킬 수 있다.

Description

다층화된 티슈 제품{MULTILAYERED TISSUE PRODUCTS}
티슈 제품, 예를 들면 미용 티슈, 종이 타월, 화장실용 티슈, 생리대 및 기타 유사한 제품들은 몇가지 중요한 특성을 갖도록 설계된다. 예를 들면, 그 제품들은 우수한 벌크와 연질감 및 우수한 강도를 가져야 한다. 그러나, 불행히도 제품의 한가지 특성을 증가시키는 조치가 취해지면, 제품의 다른 특성들이 종종 역효과를 받게 된다.
예를 들면, 제지 공정 중에, 웹의 습윤 강도를 증가시키기 위해 각종 수지를 사용하는 것이 통상적이다. 예를 들면, 음하전된 셀룰로스 섬유에 더욱 쉽게 결합하는 것으로 생각되는 양이온성 수지가 종종 사용된다. 강도 있는 수지가 웹의 강도를 증가시킬 수는 있지만, 그것은 웹을 뻣뻣하게 하여 소비자에게 종종 불쾌감을 줄 수가 있다. 따라서, 제품의 강성에 반대작용을 하여 제품을 연화시키기 위한 각종 방법이 종종 이용된다. 예를 들면, 화학적 탈결합제를 이용하여 섬유 결합을 감소시키고 따라서 연성을 증가시킬 수 있다.
그러나, 화학적 탈결합제에 의한 섬유 결합의 감소는 때로는 티슈 제품의 강도에 역효과를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 인접 섬유 사이의 수소 결합은 그러한 화학적 탈결합제에 의해 또한 제지 공정의 기계력에 의해 파괴될 수 있다. 결과적으로, 그러한 탈결합으로 인해 티슈 제품의 표면에서 늘어난 느슨하게 결합된 섬유들이 생기게 된다. 가공 및(또는) 사용 중에, 이러한 느슨하게 결합된 섬유들은 티슈 제품에서 벗어날 수 있으며, 따라서 공중에 떠있는 개개의 섬유 및 섬유 단편으로 정의되는 린트 (lint)가 형성될 수 있다. 또한, 제지 공정은 서로에게는 약하게 결합하지만, 섬유의 인접 영역에는 그렇지 않은 섬유 영역을 형성할 수 있다. 결과적으로, 사용 중에 특정 전단력은 약하게 결합된 영역을 남아있는 섬유로부터 벗어나게 함으로써, 표피 또는 직물과 같은 표면 상에 슬러프 (slough), 즉 번들 (bundle) 또는 곱슬마디 (pill)가 형성된다. 따라서, 그러한 탈결합제의 사용으로 인해 종종 사용 중에 실질적인 양의 린트와 슬러프를 나타내는 훨씬 더 약한 지제품이 형성된다.
이와 같이, 현재 강하고, 부드러우며, 또한 린트와 슬러프가 적은 티슈 제품의 존재를 필요로 하고 있다.
발명의 요약
본 발명의 한 실시태양에 따라서, 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 포함하는 하나 이상의 다층화된 페이퍼 웹을 포함하는 티슈 제품이 개시된다. 제1 섬유층은 경재 펄프 섬유를 포함하고 제2 섬유층은 연재 섬유를 포함한다. 합성 섬유는 제1 및(또는) 제2 섬유층 내에 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다. 필요시에, 합성 섬유는 약 0.5 내지 약 30 ㎜, 일부 실시태양에서는 약 4 내지 약 8 ㎜의 길이를 가질 수 있다. 그러한 비교적 긴 섬유 길이는 비교적 짧은 경재 또는 연재 펄프 섬유를 얽히게 함으로써 린트 (lint) 및 슬러프 (slough)의 감소를 용이하게 할 수 있다.
일반적으로 말하면, 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량은 약 0.1 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 2 중량%이다. 필요시에, 합성 섬유의 밀도 불균형 (Δρ = ρ물-ρ섬유)은 약 -0.2 내지 약 +0.5 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 -0.2 내지 약 +0.4 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 따라서, 제1 외층과 제2 외층 사이에 위치된 내층을 포함하는 한겹 티슈 제품이 개시된다. 내층은 연재 섬유를 포함하며 제1 및 제2 외층은 경재 펄프 섬유를 포함한다. 합성 섬유는 제1 외층, 제2 외층 및(또는) 내층에 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 존재하여 티슈 제품 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 된다. 합성 섬유는 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는다.
본 발명의 또다른 실시태양에 따라서,
(a) 경재 펄프 섬유를 포함하는 제1 섬유층; 및
상기 제1 섬유층에 인접하여 위치하고, 연재 펄프 섬유를 포함하는 제2 섬유층
을 포함하며, 제1 섬유층, 제2 섬유층 또는 그의 조합이 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는 제1 겹; 및
(b) 하나 이상의 섬유층을 포함하는 제2 겹
을 포함하는 여러겹 티슈 제품이 개시된다.
본 발명의 또다른 실시태양에 따라서,
(a) 경재 펄프 섬유, 연재 펄프 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 제1 외층;
경재 펄프 섬유, 연재 펄프 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 제2 외층; 및
제1 섬유층과 제2 섬유층 사이에 위치하고, 경재 펄프 섬유, 연재 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 내층
을 포함하며, 내층, 제1 외층, 제2 외층 또는 그의 조합이 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는 제1 겹; 및
(b) 하나 이상의 섬유층을 포함하는 제2 겹
을 포함하는 여러겹 티슈 제품이 개시된다.
본 발명의 다른 특징 및 면이 아래에 더욱 상세히 논의되어 있다.
당업계의 숙련자에게 최상의 방식을 포함한 본 발명의 가능한 충분한 개시는 다음 첨부 도면을 참고로 하여 명세서의 나머지 부분에 더욱 상세히 기재되어 있다.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 제지 공정의 한 실시태양의 개략 공정 계통도이다.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 제지 공정의 다른 실시태양의 개략 공정 계통도이다.
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 제지 공정의 또다른 실시태양의 개략 공정 계통도이다.
도 4는 티슈 제품의 슬러프를 측정하는데 사용될 수 있는 장치의 일례의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따라 형성된 한겹 티슈 제품의 한 실시태양을 예시한다.
도 6은 본 발명에 따라 형성된 두겹 티슈 제품의 한 실시태양을 예시한다.
도 7은 본 발명에 따라 형성된 두겹 티슈 제품의 다른 실시태양을 예시한다.
도 8은 본 발명에 따라 형성된 두겹 티슈 제품의 또다른 실시태양을 예시한다.
도 9는 본 발명에 따라 형성된 두겹 티슈 제품의 또다른 실시태양을 예시한다.
도 10은 본 발명에 따라 형성된 두겹 티슈 제품의 또다른 실시태양을 예시한다.
본 발명의 명세서 및 도면 내의 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
대표적인 실시태양의 상세한 설명
정의
본원에 사용된 용어 "저평균 섬유 길이 펄프"는 일반적으로 상당량의 단섬유 및 비-섬유 입자를 포함하는 펄프를 의미한다. 많은 2차 목섬유 펄프가 저평균 섬유 길이 펄프로 간주될 수 있는데, 2차 목섬유 펄프의 질은 재생 섬유의 질 및 이전 가공의 유형 및 양에 좌우될 것이다. 저평균 섬유 길이 펄프는 예를 들어, 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finland)과 같은 광학 섬유 분석기에 의해 결정되는 바와 같이 약 1.5 ㎜ 미만의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 저평균 섬유 길이 펄프는 약 0.7 내지 약 1.2 ㎜의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 예시적인 저평균 섬유 길이 펄프는 천연 경재 펄프, 및 사무실 폐지, 신문 용지 및 판지 스크랩과 같은 공급원으로부터 발생된 2차 섬유 펄프를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "고평균 섬유 길이 펄프"는 비교적 소량의 단섬유 및 비-섬유 입자를 함유하는 펄프를 의미한다. 고평균 섬유 길이 펄프는 일반적으로 특정의 비-이차 (즉, 천연) 섬유로부터 형성된다. 선별된 2차 섬유 펄프는 또한 고평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 고평균 섬유 길이 펄프는 전형적으로 예를 들어, 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finland)과 같은 광학 섬유 분석기에 의해 결정되는 바와 같이 약 1.5 ㎜를 넘는 평균 섬유 길이를 갖는다. 예를 들면, 고평균 섬유 길이 펄프는 약 1.5 내지 약 6 ㎜의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 목섬유 펄프인 예시적인 고평균 섬유 길이 펄프는 예를 들면, 표백 및 비표백 천연 연재 섬유 펄프를 포함한다.
본원에 사용된 "티슈 제품"은 일반적으로 각종 지제품, 예를 들면 미용 티슈, 화장실용 티슈, 종이 타월, 냅킨 등을 의미한다. 통상적으로, 본 발명의 티슈 제품의 기본 중량은 약 80 g/㎡ (gsm) 미만이며, 일부 실시태양에서는 약 60 g/㎡ 미만이고, 일부 실시태양에서는 약 10 내지 약 60 gsm이다.
이제 본 발명의 실시태양을 상세히 참조하며, 그의 하나 이상의 예를 아래에 기재한다. 각 예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위해 제공된다. 사실상, 본 발명의 영역 또는 취지에서 벗어나지 않고 본 발명의 각종 변형 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업계의 숙련자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 한 실시태양의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시태양에 이용되어 또다른 실시태양을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가 사항의 영역 내에 드는 그러한 변형 및 변화를 커버하는 것을 의도한다.
일반적으로, 본 발명은 펄프 섬유와 합성 섬유의 블렌드로부터 형성된 하나 이상의 층을 갖는 다층화된 페이퍼 웹을 포함하는 티슈 제품에 관한 것이다. 합성 및 펄프 섬유의 하나 이상의 층을 함유함으로써, 본 발명에 따라서 형성된 티슈 제품의 린트 및 슬러프가 실질적으로 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 적용되는 합성 섬유의 양 및 층을 제한함으로써, 티슈 제품의 소수성 및 비용 증가를 최소화하면서 여전히 린트 및 슬러프를 필요한 만큼 감소시키게 된다. 일부 실시태양에서, 소정의 밀도 불균형을 갖는 것과 같은 특정 유형의 합성 섬유를 선택함으로써, 합성 섬유가 섬유 공급물 내에 가라앉거나 떠있는 경향을 최소화하여 웹의 가공성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 티슈 제품은 하나 이상의 다층화된 페이퍼 웹을 포함한다. 티슈 제품은 티슈를 형성하는 웹이 층형성된, 즉 다층을 갖는 한겹 티슈 제품, 또는 여러겹 티슈 제품을 형성하는 웹이 그 자체가 단층이거나 다층일 수 있는 여러겹 티슈 제품일 수 있다. 필요시에, 층들은 또한 각종 유형의 섬유의 블렌드를 포함할 수 있다. 그러나, 티슈 제품은 임의 수의 겹 또는 층을 포함할 수 있으며 각종 유형의 섬유로 제조될 수 있다.
티슈 제품의 정확한 구성에 관계없이, 티슈 제품에 포함된 다층화된 페이퍼 웹의 하나 이상의 층은 펄프 섬유와 합성 섬유의 블렌드로 형성된다. 펄프 섬유는 각종 펄프화 공정에 의해 형성되는 섬유, 예를 들면 크라프트 펄프, 아황산 펄프, 열기계 펄프 등이 있다. 또한, 펄프 섬유는 임의의 고평균 섬유 길이 펄프, 저평균 섬유 길이 펄프 또는 그의 혼합물을 가질 수 있다. 적합한 고평균 길이 펄프 섬유의 일례는 연재 섬유, 예를 들면 제한되는 것은 아니지만 노던 연재, 서던 연재, 레드우드 (redwood), 적삼나무, 솔송나무, 소나무 (예, 남부 소나무), 가문비나무 (예, 검은 가문비나무), 그의 조합 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 적합한 예시적인 시판되는 펄프 섬유는 킴벌리-클라크 코포레이션에서 상품명 "Longlac-19"로 판매되는 것을 포함한다. 적합한 저평균 길이 섬유의 일례는 경재 섬유, 예를 들면 제한되는 것은 아니지만 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등이 사용될 수도 있다. 특정 예에서는, 유칼립투스 섬유가 웹의 연성을 증가시키는데 특히 바람직할 수 있다. 유칼립투스 섬유는 또한 백색도를 증강시키고, 불투명도를 증가시키고 웹의 기공 구조를 변화시켜 그의 흡상력을 증가시킬 수 있다. 또한, 필요시에 재활용재로부터 얻은 2차 섬유, 예를 들면 신문 용지, 재생 판지 및 사무실 폐지와 같은 공급원으로부터 얻은 섬유 펄프를 사용할 수 있다.
또한, 합성 섬유가 결과의 티슈 제품에서 린트 또는 슬러프의 발생을 감소시키기 위해 다층화된 페이퍼 웹의 하나 이상의 층에 이용될 수도 있다. 합성 섬유를 형성하는데 사용될 수 있는 적합한 중합체는, 제한되는 것은 아니지만 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들면 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들면 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리락트산 등을 포함한다. 필요시에, 생분해성 중합체, 예를 들면 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(락트산)(PLA), 폴리(β-말산)(PMLA), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(ρ-디옥사논)(PDS) 및 폴리(3-히드록시부티레이트)(PHB)가 이용될 수도 있다. 합성 섬유를 형성하는데 사용되는 중합체(들)은 또한 합성 및(또는) 천연 셀룰로스 중합체, 예를 들면 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 니트레이트, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 에틸 셀룰로스, 재생 셀룰로스 (예를 들면, 비스코스, 레이온 등)을 포함할 수 있다.
하나의 특별한 실시태양에서, 합성 섬유는 다성분 섬유이다. 다성분 섬유는 2종 이상의 열가소성 중합체로부터 형성되고 별개의 압출기에서 압출되지만, 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성할 수 있는 섬유이다. 다성분 섬유는 병렬식 배열, 외피/코어 배열 (예를 들면, 편심 및 동심), 파이 쐐기형 배열, 속빈 파이 쐐기형 배열, 바다 중 섬, 3개 섬, 황소의 눈, 또는 당업계에 공지된 다른 각종 배열을 가질 수 있다. 외피/코어 이성분 섬유에서, 예를 들면 제1 중합체 성분은 제2 중합체 성분에 의해 둘러싸여진다. 이들 이성분 섬유의 중합체는 이성분 섬유의 단면에 걸쳐 실질적으로 일정하게 위치된 별개의 대역에 배열되고 섬유의 길이를 따라서 연속적으로 연장된다. 다성분 섬유 및 그의 제조 방법은, 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,108,820호 (Kaneko 등), 4,795,668호 (Kruege 등), 5,382,400호 (Pike 등), 5,336,552호 (Strack 등) 및 6,200,669호 (Marmon 등)에 교시되어 있다. 섬유 및 그 섬유를 함유하는 개개의 성분들은, 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 5,277,976호 (Hogle 등), 5,162,074호 (Hills), 5,466,410호 (Hills), 5,069,970호 (Largman 등) 및 5,057,368호 (Largman 등)에 기재된 것과 같은 각종 불규칙한 형태를 가질 수도 있다.
중합체의 임의의 조합을 이용하여 다성분 섬유를 형성할 수 있지만, 다성분 섬유의 중합체는 전형적으로 다른 유리 전이 또는 용융 온도를 가진 열가소성 재료, 예를 들면 폴리올레핀/폴리에스테르 (외피/코어) 또는 폴리에스테르/폴리에스테르 다성분 섬유 (외피가 코어보다 낮은 온도에서 용융됨)로 제조된다. 다성분 섬유의 제1 중합체 성분의 연화 또는 용융은 다성분 섬유가, 냉각시에 많은 펄프 섬유를 포획하여 결합하는 점착성 골격 구조를 형성하도록 한다. 예를 들면, 다성분 섬유는 약 20 내지 약 80 중량%, 일부 실시태양에서는 약 40 내지 약 60 중량%의 저융점 중합체를 가질 수 있다. 또한, 다성분 섬유는 약 80 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 60 내지 약 40 중량%의 고융점 중합체를 가질 수 있다. 본 발명에 이용될 수 있는 이성분 섬유의 하나의 시판되는 예는 ES 파이버비젼, 인크. (ES Fibervision, Inc. of Athens, Georgia)에서 입수가능한 폴리에틸렌/폴리프로필렌 외피/코어 섬유인 AL-Adhesion-C이다. 적합한 이성분 섬유의 또다른 시판되는 예는 코사, 인크. (Kosa Inc. of Salisbury, North Carolina)에서 입수가능한 폴리에틸렌/폴리에스테르 외피/코어 섬유인 셀본드 (Celbond)(등록상표) 타입 105이다. 시판되는 다른 적합한 이성분 섬유는 미니파이버스, 인크. (Minifibers, Inc. of Johnson City, Tennessee)에서 입수가능한 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 합성 펄프 섬유를 포함한다.
합성 섬유는 각종 경로로 린트 및 슬러프를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 합성 섬유는 가열시에 연화되어 그 자체 및 펄프 섬유에 융합 (예를 들면, 열융합)됨으로써, 웹의 층 내에 연속 또는 반연속 네트워크를 형성하게 된다. 이러한 네트워크는 셀룰로스 섬유 부분이 웹 층으로부터 린트 또는 슬러프로서 제거되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 합성 섬유는 그의 비교적 긴 성질로 인해, 펄프 섬유와 얽히기 쉬우며, 따라서 펄프 섬유가 린트 또는 슬러프로서 제거되는 것을 더 방지하게 된다. 예를 들면, 합성 섬유는 일반적으로 약 0.5 내지 약 30 ㎜, 일부 실시태양에서는 약 4 내지 약 12 ㎜, 일부 실시태양에서는 약 4 내지 약 8 ㎜의 길이를 갖는다. 또한, 합성 섬유는 일반적으로 약 0.5 내지 약 10, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 5, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 3의 데니어를 가질 수 있다.
또한, 합성 섬유는 일정 범위 내의 "밀도 불균형"을 갖는 것으로 선택될 수 있다. "밀도 불균형"은 물의 밀도 - 섬유의 밀도 (Δρ = ρ물-ρ섬유)로서 정의된다. 밀도 불균형이 너무 낮으면 (예를 들면, 음의 값), 섬유가 제지 공정 중에 물에 떠있는 경향이 있어 섬유와 셀룰로스 섬유 공급물과의 균일한 혼합을 위해 셀룰로스 섬유 공급물에 필요한 정도로 섬유를 "가라앉히기" 위해 반대 작용 섬유 표면 처리가 필요하게 된다. 밀도 불균형이 너무 높으면, 섬유가 제지 공정 중에 물에 가라앉는 경향이 있어 섬유와 셀룰로스 섬유 공급물과의 균일한 혼합을 위해 필요한 정도로 섬유를 "떠올리기" 위해 반대 작용 섬유 표면 처리가 필요하게 된다. 따라서, 필수적인 것은 아니지만, 합성 섬유의 밀도는 페이퍼 웹의 가공을 용이하게 하기 위해, 밀도 불균형이 약 -0.2 내지 약 +0.5 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 -0.2 내지 약 +0.4 g/㎤, 일부 실시태양에서는 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤이 되도록 일반적으로 물의 밀도에 가깝게 유지된다.
다층화된 페이퍼 웹의 층에 존재하는 합성 섬유의 양은 일반적으로 티슈 제품의 필요한 특성에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 다량의 합성 섬유를 사용하면 린트와 슬러프는 거의 없지만, 비교적 고가이고 더욱 소수성인 티슈 제품을 형성하게 된다. 마찬가지로, 소량의 합성 섬유를 사용하면 저렴하고 아주 친수성이지만, 더 많은 양의 린트와 슬러프를 발생시키는 티슈 제품을 형성하게 된다. 따라서, 필수적인 것은 아니지만 합성 섬유는 전형적으로 소정의 층의 섬유 재료 합성 섬유의 건조 중량의 약 0.1 내지 약 25%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 10%, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 8%, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 5%를 구성한다. 또한, 일부 실시태양에서 합성 섬유는 전형적으로 전체 웹의 건조 중량의 약 0.1 내지 약 20%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 10%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 5%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 내지 약 2%를 구성한다.
결과 티슈 제품의 특성은 합성 섬유의 혼입을 위해 특별한 층(들)을 선택함으로써 변할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시태양에서 합성 섬유는 티슈 제품의 경재 섬유 외층에 및(또는) 티슈 제품의 연재 섬유 내층에 혼입될 수 있다. 또한, 필요시에 때로는 합성 섬유의 사용시에 문제가 되는 웹 소수성 및 비용의 증가는 합성 섬유의 적용을 웹의 단일층에만 제한함으로써 감소될 수 있다. 예를 들면, 한 실시태양에서 각 외층이 펄프 섬유 및 합성 섬유를 포함하고, 내층이 실질적으로 합성 섬유를 함유하지 않는 3층화된 페이퍼 웹을 형성할 수 있다. 다른 실시태양에서, 3층화된 웹의 외층이 합성 섬유를 실질적으로 함유하지 않을 수 있다. 합성 섬유를 실질적으로 함유하지 않는 층에 대해서 볼 때, 아주 작은 양의 합성 섬유가 그 안에 존재할 수 있음을 이해하여야 한다. 그러나, 그러한 소량은 종종 인접 층에 적용된 합성 섬유에서 생겨나며, 일반적으로 티슈 제품의 소수성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.
상기한 바와 같이, 합성 섬유는 일반적으로 펄프 섬유와 배합되며 다층화된 페이퍼 웹의 하나 이상의 층에 혼입된다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시태양은 한겹 티슈 제품 (200)의 형성을 포함한다. 이 실시태양에서, 한겹은 3층 (212, 214 및 216)을 갖는 페이퍼 웹이다. 외층 (212 및(또는) 216)은 상기한 바와 같은 합성 섬유를 함유할 수 있다. 예를 들면, 한 실시태양에서 외층 (212 및 216)은 둘다 약 95% 경재 섬유와 약 5% 합성 섬유의 블렌드를 함유하여 층 (212)의 총 섬유 함량이 티슈 제품 (200)의 약 33 중량%를 나타내고 층 (216)의 총 섬유 함량이 티슈 제품 (200)의 약 32 중량%를 나타낸다. 또한, 내층 (214)은 약 100% 연재 섬유를 포함하여 층 (214)의 총 섬유 함량이 티슈 제품 (200)의 약 35 중량%를 나타낸다.
도 6에 대해서 보면, 2겹 티슈 제품 (300)의 한 실시태양이 도시되어 있다. 이 실시태양에서, 티슈 제품 (300)은 공지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 상부 다층화된 페이퍼 웹 (310) 및 하부 다층화된 페이퍼 웹 (320)을 포함한다. 상부 웹 (310)은 3층 (312, 314 및 316)을 포함한다. 예를 들면, 한 실시태양에서 외층 (312)은 약 95% 경재 섬유와 약 5% 합성 섬유의 블렌드를 함유하여 층 (312)의 총 섬유 함량이 웹 (310)의 약 33 중량%를 나타낸다. 또한, 층 (316)은 약 100% 경재 섬유를 함유하고 웹 (310)의 약 32 중량%를 나타내며, 층 (314)은 약 100% 연재 섬유를 함유하고 웹 (310)의 35 중량%를 나타낸다. 한편, 하부 페이퍼 웹 (320)은 각각 웹 (320)의 약 33%, 약 35% 및 약 32%를 구성하는, 경재 섬유 층 (322), 연재 섬유 층 (324) 및 경재 섬유와 합성 섬유의 층 (326)을 포함한다. 층 (312)과 유사하게, 층 (326)은 5% 합성 섬유 및 95% 경재 섬유를 함유한다.
도 7에 대해서 보면, 2겹 티슈 제품 (400)의 또다른 실시태양이 도시되어 있다. 이 실시태양에서, 티슈 제품 (400)은 공지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 상부 다층화된 페이퍼 웹 (410) 및 하부 다층화된 페이퍼 웹 (420)을 포함한다. 상부 웹 (410)은 2층 (412 및 414)을 포함한다. 예를 들면, 한 실시태양에서 층 (412)은 약 95% 경재 섬유와 약 5% 합성 섬유의 블렌드를 함유하여 층 (412)의 총 섬유 함량이 웹 (410)의 약 35 중량%를 나타낸다. 또한, 층 (414)은 약 50% 경재 섬유 및 50% 연재 섬유를 함유하고 웹 (410)의 약 65 중량%를 나타낸다. 하부 페이퍼 웹 (420)은 각각 웹 (420)의 약 65% 및 약 35%를 구성하는, 약 50% 경재 섬유와 50% 연재 섬유의 층 (422) 및 약 95% 경재 섬유와 약 5% 합성 섬유의 층 (424)을 포함한다.
도 8에 대해서 보면, 2겹 티슈 제품 (500)의 다른 실시태양이 도시되어 있다. 이 실시태양에서, 티슈 제품 (500)은 공지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 상부 다층화된 페이퍼 웹 (510) 및 하부 다층화된 페이퍼 웹 (520)을 포함한다. 상부 웹 (510)은 3층 (512, 514 및 516)을 포함한다. 예를 들면, 한 실시태양에서 외층 (512)은 약 95% 경재 섬유와 약 5% 합성 섬유의 블렌드를 함유하여 층 (512)의 총 섬유 함량이 웹 (510)의 약 20 중량%를 나타낸다. 또한, 층 (514)은 약 100% 경재 섬유를 함유하고 웹 (510)의 약 45 중량%를 나타내며, 층 (516)은 약 100% 연재 섬유를 함유하고 웹 (510)의 35 중량%를 나타낸다. 한편, 하부 페이퍼 웹 (520)은 각각 웹 (520)의 약 35%, 약 45% 및 약 20%를 구성하는, 연재 섬유 층 (522), 경재 섬유 층 (524) 및 경재 섬유와 합성 섬유의 층 (526)을 포함한다. 층 (512)과 유사하게, 층 (526)은 5% 합성 섬유 및 95% 경재 섬유를 함유한다.
도 9에 대해서 보면, 2겹 티슈 제품 (600)의 또다른 실시태양이 도시되어 있다. 이 실시태양에서, 티슈 제품 (600)은 공지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 상부 다층화된 페이퍼 웹 (610) 및 하부 다층화된 페이퍼 웹 (620)을 포함한다. 상부 웹 (610)은 2층 (612 및 614)을 포함한다. 예를 들면, 한 실시태양에서 층 (612)은 100% 경재 섬유를 함유하여 층 (612)의 총 섬유 함량이 웹 (610)의 약 65 중량%를 나타낸다. 또한, 층 (614)은 약 5% 합성 섬유 및 95% 연재 섬유를 함유하고 웹 (610)의 약 35 중량%를 나타낸다. 한편, 하부 페이퍼 웹 (620)은 각각 웹 (620)의 약 65% 및 약 35%를 구성하는, 약 100% 경재 섬유의 층 (624) 및 약 5% 합성 섬유와 95% 연재 섬유의 층 (622)을 포함한다.
도 10에 대해서 보면, 2겹 티슈 제품 (700)의 또다른 실시태양이 도시되어 있다. 이 실시태양에서, 티슈 제품 (700)은 공지된 기술을 이용하여 함께 겹쳐지는 상부 다층화된 페이퍼 웹 (710) 및 하부 다층화된 페이퍼 웹 (720)을 포함한다. 상부 웹 (710)은 3층 (712, 714 및 716)을 포함한다. 예를 들면, 한 실시태양에서 외층 (712)은 100% 경재 섬유를 함유하여 층 (712)의 총 섬유 함량이 웹 (710)의 약 33 중량%를 나타낸다. 또한, 층 (714)은 5% 합성 섬유와 95% 연재 섬유의 블렌드를 함유하고 웹 (710)의 약 35 중량%를 나타내며, 층 (716)은 약 100% 경재 섬유를 함유하고 웹 (710)의 32 중량%를 나타낸다. 한편, 하부 페이퍼 웹 (720)은 각각 웹 (720)의 약 33%, 약 35% 및 약 32%를 구성하는, 경재 섬유 층 (722), 5% 합성 섬유와 95% 연재 섬유의 층 (724) 및 경재 섬유 층 (726)을 포함한다. 티슈 제품의 각종 구성이 상기되어 있지만, 많은 다른 구성이 또한 본 발명에 의해 예측됨을 이해하여야 한다. 실제로, 펄프 및 합성 섬유를 함유하는 층에 의해 형성되는 하나 이상의 외표면을 갖는 임의의 티슈 제품이 본 발명의 범위 내에 포함된다.
필요시에, 연성을 더 향상시키고 및(또는) 린트 또는 슬러프의 발생을 감소시키기 위해 다층화된 페이퍼 웹의 하나 이상의 층에 각종 화학 조성물이 적용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시태양에서는 습윤지력 증강제를 이용하여 티슈 제품의 강도를 더 증가시킬 수 있다. 본원에 사용된 "습윤지력 증강제"는 셀룰로스 섬유에 첨가될 때 약 0.1의 과잉의 습윤 기하 인장 강도 대 건조 기하 인장 강도 비를 가진 결과 웹 또는 시트를 제공할 수 있는 임의의 재료이다. 일반적으로, 이들 재료는 "영구" 습윤지력 증강제 또는 "일시적" 습윤지력 증강제로 불리운다. 당업계에 공지된 바와 같이, 일시적 및 영구 습윤지력 증강제는 또한 때로는 건조지력 증강제로서 기능하여 건조될 때 티슈 제품의 강도를 증강시킬 수 있다.
습윤지력 증강제는 웹의 목적하는 특성에 따라서 각종 양으로 적용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시태양에서 첨가되는 습윤지력 증강제의 총량은 약 1 pound/ton (섬유 재료의 건조 중량) (lb/T) 내지 약 60 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 5 lb/T 내지 약 30 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 7 lb/T 내지 약 13 lb/T일 수 있다. 습윤지력 증강제는 다층화된 페이퍼 웹의 어떠한 층에도 혼입될 수 있다.
적합한 영구 습윤지력 증강제는 일반적으로 그들 자체와 가교결합 (단독가교결합)하거나 또는 셀룰로스 또는 목섬유의 다른 구성성분과 가교결합할 수 있는 수용성, 양이온성 올리고머 또는 폴리머 수지이다. 그러한 화합물의 예는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제2,345,543호; 2,926,116호; 및 2,926,154호에 기재되어 있다. 그러한 제제의 한 부류는 폴리아민-에피클로로히드린, 폴리아미드 에피클로로히드린 또는 폴리아미드-아민 에피클로로히드린 수지 (총체적으로 "PAE 수지"로 칭함)를 포함한다. 이들 재료의 예는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 3,700,623호 (Keim) 및 3,772,076호 (Keim)에 기재되어 있으며, 그것은 헤르큘레스, 인크. (Hercules, Inc., Wilmington, Del.)에 의해 상품명 "키멘 (Kymene)", 예를 들면 키멘 557H 또는 557 LX로 판매된다. 예를 들면, 키멘 557 LX는 펄프 섬유 상의 음이온 기와 이온 결합을 형성할 수 있는 양이온 부위, 및 펄프 섬유 상의 카르복실기와 공유 결합을 형성할 수 있고 경화될 때 중합체 골격과 가교결합할 수 있는 아제티디늄기를 둘다 함유하는 폴리아미드 에피클로로히드린 중합체이다.
다른 적합한 재료는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제3,885,158호 (Petrovich); 3,899,388호 (Petrovich); 4,129,528호 (Petrovich); 4,147,586호 (Petrovich); 및 4,222,921호 (van Eanam)에 기재된 염기 활성화 폴리아미드-에피클로로히드린 수지를 포함한다. 폴리에틸렌이민 수지는 또한 섬유-섬유 결합을 고정시키는데 적합할 수 있다. 영구형의 습윤지력 증강제의 또다른 부류는 아미노플라스트 수지 (예를 들면, 우레아-포름알데히드 및 멜라민-포름알데히드)를 포함한다.
이용된다면, 영구적 습윤지력 증강제는 약 1 lb/T (섬유 재료의 건조 중량) 내지 약 20 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 2 lb/T 내지 약 10 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 3 lb/T 내지 약 6 lb/T의 양으로 첨가될 수 있다.
일시적 습윤지력 증강제가 본 발명에 유용할 수도 있다. 적합한 일시적 습윤지력 증강제는 디알데히드 전분, 폴리에틸렌 이민, 만노갈락탄 검, 글리옥살 및 디알데히드 만노갈락탄과 같은 당업계에 공지된 제제로부터 선택될 수 있다. 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제5,466,337호 (Darlington 등)에 기재된 바와 같은 글리옥실화 비닐아미드 습윤지력 증강 수지가 또한 유용하다. 유용한 수용성 수지는 사이텍 인더스트리스 (Cytec Industries, Inc. of Stanford, Conn.)에 의해 파레즈 상표, 예를 들면 파레즈 (Parez) 631 NC로 판매되는 것과 같은 폴리아크릴아미드 수지를 포함한다. 그러한 수지는 일반적으로 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제3,556,932호 (Coscia 등) 및 3,556,933호 (Williams 등)에 기재되어 있다. 예를 들면, "파레즈" 수지는 전형적으로 셀룰로스 섬유 상에 존재하는 카르복실 또는 히드록실기와 이온 결합을 형성할 수 있는 양이온성 헤미아세탈 부위를 함유하는 폴리아크릴아미드-글리옥살 중합체를 포함한다. 이들 결합은 펄프 섬유의 웹에 증가된 강도를 제공할 수 있다. 또한, 헤미아세탈기가 쉽게 가수분해되므로, 그러한 수지에 의해 제공되는 습윤 강도는 주로 일시적이다.
모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제4,605,702호 (Guerro 등)은 또한 비닐아미드 중합체를 글리옥살과 반응시키고, 그후에 그 중합체를 염기 수용액 처리하여 제조한 적당한 일시적 습윤지력 증강 수지를 개시하고 있다. 유사한 수지는 또한 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제4,603,176호 (Bjorkquist 등); 5,935,383호 (Sun 등); 및 6,017,417호 (Wendt 등)에 기재되어 있다.
일시적 습윤지력 증강제는 일반적으로 제조업자에 의해 수용액으로서 제공되며, 일부 실시태양에서는 약 1 lb/T (섬유 재료의 건조 중량) 내지 약 60 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 3 lb/T 내지 약 40 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 4 lb/T 내지 약 15 lb/T의 양으로 첨가된다. 필요시에, 섬유의 pH는 수지를 첨가하기 전에 조정될 수 있다. 예를 들면, 파레즈 수지는 전형적으로 약 4 내지 약 8의 pH에서 사용된다.
화학적 탈결합제가 또한 웹을 연화하기 위해 적용될 수 있다. 특별하게는, 화학적 탈결합제는 웹의 하나 이상의 층 내의 수소 결합의 양을 감소시켜 더 부드러운 제품을 형성할 수 있다. 형성된 티슈 제품의 목적하는 특성에 따라서, 탈결합제는 각종 양으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시태양에서 탈결합제는 약 1 lb/T (섬유 재료의 건조 중량) 내지 약 30 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 3 lb/T 내지 약 20 lb/T, 일부 실시태양에서는 약 6 lb/T 내지 약 15 lb/T의 양으로 적용될 수 있다. 탈결합제는 다층화된 페이퍼 웹의 어떠한 층에도 혼입될 수 있다.
섬유에 적용되어 수소 결합을 파괴시켜 웹의 연질감을 향상시킬 수 있는 임의의 재료는 일반적으로 본 발명에서 탈결합제로서 사용될 수 있다. 특히, 상기한 바와 같이 탈결합제는 전형적으로 펄프 상에 존재하는 음이온 기와 정전 결합을 형성하기 위해 양이온 전하를 갖는 것이 바람직하다. 적합한 양이온성 탈결합제의 일부 예는, 제한되는 것은 아니지만 쿼터너리 암모늄 화합물, 이미다졸리늄 화합물, 비스-이미다졸리늄 화합물, 디쿼터너리 암모늄 화합물, 폴리쿼터너리 암모늄 화합물, 에스테르 관능성 쿼터너리 암모늄 화합물 (예를 들면, 4급화 지방산 트리알칸올아민 에스테르 염), 인지질 유도체, 폴리디메틸실록산 및 관련 양이온성 및 비이온성 실리콘 화합물, 지방 & 카르복실산 유도체, 모노- 및 폴리사카라이드 유도체, 폴리히드록시 탄화수소 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 적합한 탈결합제는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,716,498호 (Jenny 등); 5,730,839호 (Wendt 등); 6,211,139호 (Keys 등); 5,543,067호 (Phan 등); 및 WO/0021918호에 기재되어 있다. 예를 들면, 제니 (Jenny) 등과 판 (Phan) 등은 본 발명에 사용하기에 적합한 각종 에스테르 관능성 쿼터너리 암모늄 탈결합제 (예를 들면, 4급화 지방산 트리알칸올아민 에스테르 염)를 기재하고 있다. 또한, 웬트 (Wendt) 등은 본 발명에 적합하게 사용될 수도 있는 이미다졸리늄 쿼터너리 탈결합제를 기재하고 있다. 또한, 키스 (Keys) 등은 본 발명에 유용하게 사용될 수도 있는 폴리에스테르 폴리쿼터너리 암모늄 탈결합제를 기재하고 있다.
또다른 적합한 탈결합제는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,529,665호 (Kaun) 및 5,558,873호 (Funk 등)에 개시되어 있다. 특히, 카운 (Kaun)은 각종 양이온성 실리콘 조성물의 연화제로서의 사용을 개시하고 있다.
다층화된 웹은 일반적으로 당업계에 공지된 각종 제지 공정에 따라서 형성될 수 있다. 실제로, 페이퍼 웹을 제조할 수 있는 임의의 공정이 본 발명에 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 제지 공정은 습윤 압착, 크레이핑, 통기 건조, 크레이핑 통기 건조, 비-크레이핑 통기 건조, 단일 재-크레이핑, 이중 재-크레이핑, 캘린더링, 엠보싱, 에어 레잉 및 페이퍼 웹 가공에서의 다른 단계들을 이용할 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기한 바와 같은 각종 화학 처리를 이용하는 것과 별도로, 특정 성질을 가진 웹을 얻기 위해 제지 공정 자체가 선택적으로 변화될 수도 있다. 예를 들면, 제지 공정은 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,129,988호 (Farrington, Jr.); 5,494,554호 (Edwards 등); 및 5,529,665호 (Kaun)에 개시되어 있다.
이러한 면에서, 이제 다층화된 페이퍼 웹의 제조 방법의 각종 실시태양이 더욱 상세히 설명될 것이다. 도 1에 대해서 보면, 본 발명의 한 실시태양에 따른 습윤 압착 티슈의 제조 방법은 통상적으로 2개의 습윤 웹 층이 독립적으로 형성되고 그후에 단일 웹으로 통합되는 카우치 (couch) 성형으로 칭해진다. 제1 웹 층을 형성하기 위해, 섬유 (예를 들면, 펄프 및(또는) 합성 섬유)는 제지업계에 공지된 방식으로 제조되며 제1 원료 체스트 (1) (섬유가 수성 현탁액으로 유지됨)로 전달된다. 원료 펌프 (2)는 필요량의 현탁액을 팬 펌프 (4)의 흡입 면으로 공급한다. 필요시에, 정량 펌프 (5)는 첨가제 (예를 들면, 라텍스, 반응성 조성물 등)를 섬유 현탁액으로 공급할 수 있다. 추가의 희석수 (3)가 또한 섬유 현탁액과 혼합된다.
그후에, 섬유의 전체 혼합물이 가압되어 헤드박스 (6)로 전달된다. 수성 현탁액은 헤드박스 (6)를 떠나서 흡입 박스 (8) 상의 순환 제지 직물 (7) 상에 침적된다. 흡입 박스는 현탁액에서 물을 뽑아내는 진공 상태이며, 따라서 제1 층이 형성된다. 이러한 예에서, 헤드박스 (6)에서 나오는 원료는 최종적으로 건조 중에 건조기 표면에서 멀리 위치하는 "공기측" 층으로 칭해진다. 일부 실시태양에서, 합성 및 펄프 섬유 블렌드를 함유하는 층이 "공기측" 층으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 합성 섬유가 건조 중에 그의 융점 아래로 쉽게 유지되도록 할 수 있다.
성형 직물은 약 150 이상의 섬유 지지 지수를 갖는 직물과 같은 임의의 성형 직물일 수 있다. 일부 적합한 성형 직물은, 제한되는 것은 아니지만, 알바니 인터내셔날 코포레이션 (Albany International Corporation, Appleton Wire Division, Menasha, Wis.)에서 입수가능한 애플톤 와이어 (Appleton Wire) 94M과 같은 단일층 직물; 아스텐 그룹 (Asten Group, Appleton, Wis.)에서 입수가능한 아스텐 (Asten) 866과 같은 이중층 직물; 및 린드세이 와이어 (Lindsay Wire, Florence, Miss.)에서 입수가능한 린드세이 (Lindsay) 3080과 같은 삼중층 직물을 포함한다.
헤드박스를 떠나는 제지 섬유의 수성 현탁액의 점조도는 약 0.05 내지 약 2%, 한 실시태양에서는 약 0.2%일 수 있다. 제1 헤드박스 (6)는 층형성된 제1 습윤 웹 층을 전달하는, 2개 이상의 층화 챔버를 가진 층화된 헤드박스이거나, 또는 그것은 블렌딩된 또는 균질 제1 습윤 웹 층을 전달하는 단층화된 헤드박스일 수 있다.
제2 웹 층을 형성하기 위해, 섬유 (예를 들면, 펄프 및(또는) 합성 섬유)는 제지업계에 공지된 방식으로 제조되며 제2 원료 체스트 (11) (섬유가 수성 현탁액으로 유지됨)로 전달된다. 원료 펌프 (12)는 필요량의 현탁액을 팬 펌프 (14)의 흡입 면으로 공급한다. 필요시에, 정량 펌프 (5)는 첨가제 (예를 들면, 라텍스, 반응성 조성물 등)를 상기한 바와 같은 섬유 현탁액으로 공급할 수 있다. 추가의 희석수 (13)가 또한 섬유 현탁액과 혼합된다. 그후에, 전체 혼합물이 가압되어 헤드박스 (16)로 전달된다. 수성 현탁액은 헤드박스 (16)를 떠나서 흡입 박스 (18) 상의 순환 제지 직물 (17) 상에 침적된다. 흡입 박스는 현탁액에서 물을 뽑아내는 진공 상태이며, 따라서 제2 습윤 웹이 형성된다. 이러한 예에서, 헤드박스 (16)에서 나오는 원료는 그 층이 결국 건조기 표면과 접촉할 것이므로 "건조기측" 층으로 칭해진다. 일부 실시태양에서, 합성 및 펄프 섬유 블렌드를 함유하는 층이 "건조기측" 층으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 합성 섬유가 건조 중에 그의 융점 이상으로 쉽게 유지되도록 할 수 있다. 제2 헤드 박스의 성형 직물 (17)용으로 적합한 성형 직물은 제1 헤드박스 성형 직물에 대해 미리 언급된 성형 직물을 포함한다.
제1 및 제2 습윤 웹 층의 최초 형성 후에, 두 웹 층은 약 10 내지 약 30%의 점조도에서 접촉 관계가 된다 (카우칭된다). 점조도가 어떻게 선택되든, 두 습윤 웹의 점조도는 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 카우칭은 제1 습윤 웹 층을 롤 (19)에서 제2 습윤 웹 층과 접촉하게 함으로써 이루어진다.
압착된 웹이 진공 박스 (20)에서 펠트 (22)로 전달된 후에, 압착된 웹의 탈수, 건조 및 크레이핑이 통상적인 방식으로 이루어진다. 더욱 상세하게는, 카우칭된 웹이 추가로 탈수되고 가압 롤 (31) (웹으로부터 물 (펠트에 의해 흡수됨)을 짜내는 작용을 하고 웹이 건조기의 표면에 부착하도록 하도록 함)을 사용하여 건조기 (30)(예를 들면, 양키 건조기)로 전달된다. 그후에, 웹은 건조되고, 임의로 크레이핑되고 이후에 최종 크레이핑 제품으로 만들기 위해 롤 (32)에 권취된다.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 제지 공정의 또다른 실시태양의 개략 공정 계통도이다. 예를 들면, 다층화된 헤드박스 (41), 성형 직물 (42), 성형 롤 (43), 제지 펠트 (44), 가압 롤 (45), 양키 건조기 (46) 및 크레이핑 블레이드 (47)를 나타내었다. 실제로 다를 수 있는, 개략도에서 몇가지 직물 진행에 사용되는 각종 아이들러 또는 인장 롤을 또한 번호를 매기지 않고 나타내었다. 작업 시에, 층화된 헤드박스 (41)는 성형 직물 (42)과 펠트 (44) 사이에 층화된 원료 제트를 연속적으로 침적시키며, 원료 제트는 성형 롤 (43) 주위에 부분적으로 감싸여진다. 새로 형성된 웹이 성형 롤의 아크를 횡단할 때 원심력에 의해 성형 직물 (42)을 지나는 수성 원료 현탁액으로부터 물이 제거된다. 성형 직물 (42)과 펠트 (44)가 분리될 때, 습윤 웹은 펠트 (44)와 함께 남아서 양키 건조기 (46)로 이송된다.
양키 건조기 (46)에서, 크레이핑 화학물질은 수용액 형태로 기존의 접착제 위에 연속적으로 도포된다. 용액은 임의의 편리한 방법으로, 건조기의 표면을 크레이핑 접착제 용액으로 골고루 분무하는 분무 붐 (boom)에 의해 도포된다. 건조기 (46) 표면 상의 도포 지점은 크레이핑 닥터 블레이드 (47) 바로 뒤에 있어, 새로운 접착제 막의 확산 및 건조에 충분한 시간을 갖게 된다.
일부 예에서는, 각종 화학 조성물 (예를 들면, 탈결합제)이 예를 들어, 분무 붐을 사용하여 웹이 건조될 때 웹에 도포될 수 있다. 예를 들면, 분무 붐은 첨가제를 크레이핑 첨가제와 별도로 및(또는) 함께 드럼 (46)의 표면에 도포할 수 있으므로 그러한 첨가제들은 웹이 드럼 (46) 상에 통과될 때 웹의 외층에 도포된다. 일부 실시태양에서, 건조기 (46) 표면 상의 도포 지점은 크레이핑 블레이드 (47) 바로 뒤의 지점이므로, 가압 롤 닙에서 웹이 접촉하기 전에 새로운 접착제 막의 확산 및 건조에 충분한 시간을 갖게 된다. 건조기 드럼에 첨가제를 도포하는 방법 및 기술은 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,853,539호 (Smith 등) 및 미국 특허 제5,993,602호 (Smith 등)에 더욱 상세히 기재되어 있다.
습윤 웹은 한 실시태양에서 약 200 lb/inch2 (psi)의 도포력으로 가압 롤 (45)에 의해 건조기 (46) 표면에 도포된다. 가압 또는 탈수 단계 이후에, 웹의 점조도는 전형적으로 약 30% 또는 그 이상이다. 충분한 양키 건조기 증기 동력 및 후드 건조능은 최종 점조도가 약 95% 이상, 특히 97% 이상에 도달하도록 이 웹에 적용된다. 예를 들어, 적외선 온도 센서에 의해 측정되는 바와 같이, 크레이핑 블레이드 (47) 바로 앞의 시트 또는 웹 온도는 전형적으로 약 235 ℉ 이상이다. 예를 들면, 폴리에틸렌/폴리에스테르 또는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이성분 합성 섬유를 함유할 때, 시트 또는 웹 온도는 약 255 내지 약 260 ℉이다. 양키 건조기를 사용하는 것 외에, 마이크로파 또는 적외선 가열 방법과 같은 다른 건조 방법이 단독으로 또는 양키 건조기와 함께 본 발명에 사용될 수 있다.
웹은 또한 통기 건조와 같은 비압축식 건조 기술을 이용하여 건조될 수 있다. 통기 건조기는 어떠한 기계압을 가하지 않고 웹에 공기를 통과시켜 웹으로부터 수분을 제거한다. 통기 건조는 웹의 벌크 및 연성을 증가시킬 수 있다. 그러한 기술의 예는 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된, 미국 특허 제5,048,589호 (Cook 등); 5,399,412호 (Sudall 등); 5,510,001호 (Hermans 등); 5,591,309호 (Rugowski 등); 및 6,017,417호 (Wendt 등)에 개시되어 있다.
예를 들어, 도 3에 대해서 보면, 비-크레이핑 통기 건조된 티슈 제품을 형성하는데 사용될 수 있는 제지기의 한 실시태양이 예시되어 있다. 간편함을 위해, 몇가지 직물 진행에 개략적으로 사용되는 각종 인장 롤을 번호를 매기지 않고 나타내었다. 도시된 바와 같이, 제지 헤드박스 (110)는 제지 섬유의 수성 현탁액 흐름을 상부 성형 직물 (112) 상에 주입 또는 침적시키는데 사용될 수 있다. 그후에, 섬유의 수성 현탁액은 공정 하류의 새로 형성된 습윤 웹 (111)을 지지하고 운반하는 작용을 하는 더 낮은 성형 직물 (113)로 이송된다. 필요시에, 습윤 웹 (111)의 탈수는 예를 들어, 진공 흡입에 의해 수행될 수 있고, 습윤 웹 (111)은 성형 직물 (113)에 의해 지지된다.
그후에, 습윤 웹 (111)은 약 10 내지 약 35%, 특히 약 20 내지 약 30%의 고형분 점조도에서 성형 직물 (113)로부터 이송 직물 (117)로 이송된다. 이 실시태양에서, 이송 직물 (117)은 미국 특허 제6,017,417호 (Wendt 등)에 기재된 바와 같은 돌출 또는 압인 너클을 갖는 패턴화 직물이다. 일반적으로, 이송 직물 (117)은 성형 직물 (113)보다 더 느린 속도로 이동하여, 일반적으로 그의 기계 또는 길이 방향의 웹의 연신 (시료 파괴 시의 신장 백분율로서 표시됨)을 의미하는 웹의 "MD 연신"을 증강시킨다. 예를 들면, 두 직물 사이의 상대 속도 차이는 0 내지 약 80%, 일부 실시태양에서는 약 10% 초과, 일부 실시태양에서는 약 10 내지 약 60%, 일부 실시태양에서는 약 15 내지 약 30%일 수 있다. 이는 통상적으로 "러쉬 (rush)" 이송로서 언급된다. 러쉬 이송을 수행하는 한가지 유용한 방법은 모든 목적을 위해 본원에 전체적으로 참조문헌으로 인용된 미국 특허 제5,667,636호 (Engel 등)에 교시되어 있다.
직물 (117)로의 이송은 정압 및(또는) 부압 (예를 들면, 진공)을 이용하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 한 실시태양에서 진공 슈우 (shoe) (118)는 성형 직물 (113) 및 이송 직물 (117)이 진공 슬롯의 전연부에서 동시에 수렴 및 발산하도록 부압을 가할 수 있다. 일반적으로, 진공 슈우 (118)는 약 10 내지 약 25 inch의 수은 농도로 압력을 공급한다. 상기한 바와 같이, 진공 이송 슈우 (118) (부압)는 웹을 다음 직물 상에 취입하기 위해 웹의 반대편으로부터 정압을 이용함으로써 보충 또는 대체될 수 있다. 일부 실시태양에서, 다른 진공 슈우를 이용하여 이직물 (117)의 표면 상에 섬유 웹 (111)을 연신하는 것을 도울 수도 있다.
섬유 웹 (111)은 그후에 이송 직물 (117)로부터 통기 건조 직물 (119)로 이송된다. 습윤 웹 (111)이 직물 (119)로 이송될 때, 웹 (111)은 통기 건조 직물 (119)에 의해 지지되면서 약 95% 이상의 고형분 점조도로 통기 건조기 (121)에 의해 건조된다. 통기 건조기 (121)는 어떠한 기계압을 가하지 않고 웹 (111)에 공기를 통과시켜 웹 (111)으로부터 수분을 제거한다. 통기 건조는 또한 웹 (111)의 벌크 및 연성을 증가시킬 수도 있다. 한 실시태양에서, 예를 들면 통기 건조기 (121)는 회전식 천공 실린더 및, 통기 건조 직물 (119)이 실린더의 상부 위로 웹 (111)을 운반할 때 실린더의 천공을 통해 취입되는 열기를 받아들이기 위한 후드를 포함한다. 열기는 통기 건조기 (121)의 실린더 내의 천공을 통해 압입되어 남아있는 수분을 웹 (111)으로부터 제거한다. 통기 건조기 (121)에 의해 웹 (111)을 통해 압입되는 공기의 온도는 가변적일 수 있지만, 일반적으로 약 200 내지 약 500 ℉이다. 또한, 마이크로파 또는 적외선 가열과 같은 다른 비-압축식 건조 방법이 이용될 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따라서, 외층의 합성 섬유 사이의 결합도를 조절하기 위해 웹의 특정 건조 온도 (예를 들면, 양키 또는 통기 건조기의 온도)를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시태양에서 건조 온도는 합성 섬유의 하나 이상의 성분의 융점 또는 연화점 아래일 수 있다. 하나의 특별한 실시태양에서, 폴리에틸렌/폴리에스테르 이성분 섬유를 함유하는 웹은 230 ℉에서 양키 건조기로 건조된다. 폴리에틸렌은 279 ℉의 융점 또는 연화점을 가지며 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트)는 518 ℉의 융점 또는 연화점을 갖는다. 따라서, 이 예에서 인접한 합성 섬유 사이에서 결합이 적게 일어날 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비교적 적게 결합된 합성 섬유는 여전히 티슈 제품에서 린트 및 슬러프의 발생을 실질적으로 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 이론에 제한되지 않고, 비교적 긴, 약하게 결합된 섬유는 펄프 섬유와 얽힐 수 있으며, 따라서 그들이 티슈 제품으로부터 린트 또는 슬러프로서 제거되는 것을 방지하는 것으로 생각된다.
다른 실시태양에서, 인접 합성 섬유 사이에 더 큰 결합도를 부여하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 건조 온도는 간단하게 합성 섬유의 하나 이상의 성분의 융점에 가깝거나 그 이상이 되도록 증가될 수 있다. 예를 들면, 하나의 특별한 실시태양에서 폴리에틸렌/폴리에스테르 (PE/PET) 이성분 섬유를 함유하는 웹은 280 ℉에서 양키 건조기로 건조된다. 폴리에틸렌은 279 ℉의 융점 또는 연화점을 가지며 폴리에스테르는 518 ℉의 융점 또는 연화점을 갖는다. 따라서, 합성 섬유의 PE/PET 성분은 연화되어 그의 교차점에서 인접 합성 섬유에 또한 펄프 섬유에 결합하게 된다. 그러한 결합은 웹의 강도를 더 증가시키고, 또한 결과 티슈 제품에서의 슬러프 및 린트의 발생을 방지하는 "네트워크"를 형성할 수 있다. 건조 온도의 조절이 합성 섬유를 결합시키기 위한 하나의 기술이긴 하지만, 다른 기술이 본 발명에 이용될 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 일부 실시태양에서 섬유는 실질적인 건조가 이미 발생된 후에 그의 결합 온도로 가열될 수 있다.
따라서, 합성 및 펄프 섬유를 함유하는 하나 이상의 층을 가짐으로써, 본 발명에 따라 형성된 티슈 제품의 린트와 슬러프가 실질적으로 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 이론에 제한되는 것은 아니지만, 비교적 긴 합성 섬유가 비교적 짧은 펄프 섬유 주위에서 자체적으로 얽혀질 수 있으므로, 그것이 티슈 제품의 표면으로부터 린트 및(또는) 슬러프로서 제거되는 것을 방지하는 것으로 생각된다. 또한, 합성 섬유는 연화되어 그 자체에 및(또는) 펄프 섬유에 융합되어 결과의 티슈 제품의 린트 및(또는) 슬러프를 더 감소시키는 네트워크를 형성할 수 있다. 또한, 적용되는 합성 섬유의 양 및 층을 제한함으로써, 티슈 제품의 소수성 및 비용 증가를 최소화하면서 여전히 린트 및 슬러프를 필요한 만큼 감소시키게 된다. 또한, 소정 범위 내의 밀도 불균형을 갖는 합성 섬유를 선택함으로써, 섬유가 섬유 공급물 내에 가라앉거나 떠있는 경향을 최소화하여 웹의 가공성을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 다음 실시예를 참고로 더욱 잘 이해될 수 있다.
시험 방법
실시예에 기재된 시료의 인장 강도, 슬러프, 강성 및 린트를 다음과 같이 결정하였다.
인장 강도
인장 강도는 기하 평균 인장 강도이며 MD 인장 강도와 CD 인장 강도의 곱의 제곱근으로서 계산된 "GMT" (시료 3 inch 당 g)로서 보고되었다. MD 및 CD 인장 강도는 MTS/신테크 인장 시험기 (MTS Systems Corp. (Eden Prairie, MN)으로부터 입수가능함)를 사용하여 결정하였다. 3 inch 폭의 티슈 시료를 기계 방향 및 횡기계 방향 둘다로 절단하였다. 각 시험을 위해, 시료 스트립을, 미용 티슈의 경우 4 inch 게이지 길이로 셋팅하고 욕실용 티슈의 경우 2 inch 게이지 길이로 셋팅된 시험기 조오에 놓았다. 시험 중의 크로스헤드 속도는 10 inch/분이었다. 시험기를 데이타 획득 시스템이 로딩된 컴퓨터와 연결하였다; 예를 들면, 윈도우 소프트웨어용 MTS 테스트워크. 파단점에서의 컴퓨터 스크린 판독치로부터 직접 판독하여 개개의 시료의 인장 강도를 얻었다.
슬러프
취급시의 섬유의 내마모성 또는 섬유가 웹으로부터 마찰되는 경향을 결정하기 위해, 다음 방법을 이용하여 티슈 시험편을 마모시켜 각 시료를 측정하였다. 이 시험은 티슈 재료가 수평 왕복 표면 마모기에 놓여질 때의 그 재료의 내마모성을 측정한다. 모든 시료는 최소 4시간 동안 23 ℃ ± 1 ℃ 및 50% ± 2% 상대 습도로 조정되었다. 도 4는 시험 장치의 도면을 나타낸다.
마모 스핀들은 직경이 0.5"인 스테인레스 스틸 막대를 포함하였으며, 그 막대는 전체 원주 둘레에 4.25" 길이로 연장되어 있는 0.005" 깊이의 다이아몬드 패턴을 포함하는 연마부를 갖는다. 스핀들은 장치의 표면에 수직으로 장착되어 막대의 연마부가 장치의 표면으로부터 그의 전체 거리 만큼 연장되도록 한다. 스핀들의 양측에는 가이드 핀과 자기 클램프가 위치되어 있으며, 하나는 이동가능하고 하나는 고정되어 있으며, 스핀들 중심으로 4" 이격되어 있다. 이동가능한 클램프 및 가이드 핀은 수직 방향으로 자유롭게 슬라이딩되고, 조오의 중량은 스핀들 표면 상의 시료의 일정 장력을 보장하는 수단을 제공한다.
다이 절단기가 있는 다이 프레스를 사용하여, 시험편을 시료의 각 단부에 2개의 구멍을 가진 3" ± 0.05" 폭 x 8" 길이 스트립으로 절단하였다. 티슈 시료의 경우, MD 방향은 더 긴 치수에 해당한다. 그후에, 각 시험 스트립을 대략 0.1 ㎎으로 칭량하였다. 시료의 각 단부를 시트를 제자리에 유지하는 가이드 핀과 자기 클램프 상에 슬라이딩시켰다. 그후에, 이동가능한 조오는 스핀들을 가로질러 일정 장력이 저하되도록 한다.
그후에, 스핀들을 분당 80 주기의 속도로 20 주기 동안 (각 주기는 전후 왕복 운동임) 시험 스트립에 대해 왕복 수평 운동으로 중앙 수직 중심선에서 약 15° 각도로 전후로 이동시켜 웹 표면으로부터 늘어진 섬유를 제거하였다. 추가로, 스핀들을 (장치의 정면에서 바라볼 때) 시계 반대방향으로 약 5 RPM의 속도로 회전시켰다. 그후에, 자기 클램프를 시료로부터 제거하고 시료를 가이드 핀에서 미끄러져 내리게 하고 시험 시료 상에 압축 공기 (약 5-10 psi)를 취입하여 시료 표면 상의 늘어진 섬유를 제거하였다. 그후에, 시험 시료를 대략 0.1 ㎎으로 칭량하고 중량 손실을 계산하였다. 티슈 시료 당 10개의 시험 시료를 시험하고 ㎎ 단위의 평균 중량 손실 값을 기록하였다.
강성
강성 (또는 연성)을 0에서 16까지, 더 낮은 수치는 더 부드러운 티슈를 나타내고 더 높은 수치는 더 뻣뻣한 티슈를 나타내는 등급을 매겼다. 12명의 패널들에게 그들의 손 안에서 회전하는 동안 시료에서 느껴지는 뾰족하거나, 곱슬곱슬하거나 또는 갈라진 단부 또는 피크의 양을 검토할 것을 요청하였다. 패널들에게 두 티슈 시료를 매끄러운 테이블 윗면에 편평하게 놓도록 지시하였다. 티슈 시료를 0.5 inch (1.27 ㎝) 만큼 서로 겹치게 하고 티슈 시료의 반대편이 시험 중에 나타나도록 손가락으로 가볍게 튕겼다. 각 패널의 팔뚝/팔꿈치를 테이블 위에 얹어서, 그들에게 손을 펴고, 손바닥을 아래로 하여 시료 위에 놓도록 하였다. 각 패널에게 그들의 손가락이 시료의 단부에서 약 1.5 inch (약 3.81 ㎝) 위를 가리키도록 그들의 손을 올려 놓게 하였다. 각 패널은 하향력이 거의 또는 전혀 없도록 그들의 손가락을 손바닥 쪽으로 움직여서 티슈 시료를 모았다. 그들은 모아진 시료를 손바닥 안에서 약 2 내지 3회 돌렸다. 그후에, 제공된 티슈 시료에 대해 각 패널에 의해 평가된 등급을 평균하고 기록하였다.
린트
린트를 0에서 16까지, 더 낮은 수치는 린트가 적은 티슈를 나타내고 더 높은 수치는 린트가 더 많은 티슈를 나타내는 등급을 매겼다. 12명의 패널에게 시료에 의해 생성되는 린트의 양을 검토할 것을 요청하였다. 상세하게는, 각 패널은 티슈 시료에 대해 그들의 엄지손가락을 문지르고 발생된 린트를 가시적으로 평가하였다. 그후에, 제공된 티슈 시료에 대해 각 패널에 의해 평가된 등급을 평균하고 기록하였다.
실시예 1
낮은 수준의 린트 및 슬러프를 가진 페이퍼 웹을 형성하는 능력을 입증하였다. 각 겹이 3층을 포함하는 2-겹 티슈 제품의 3가지 시료 (시료 1-3)를 상기하고 도 2에 도시한 바와 같은 연속 성형기 상에서 형성하였다. 각각의 층화된 베이스시트의 결과 조성은 다음과 같았다:
(1) 외층 #1: 33 중량% (유칼립투스 + 각종 양의 합성 섬유)
(2) 내층: 35 중량% LL-19 (킴벌리-클라크에서 입수가능한 연재 섬유); 및
(3) 외층 #2: 32 중량% 유칼립투스
합성 섬유는 코사 인크. (Kosa, Inc. of Salisbury, NC)에서 입수가능한 셀본드 (Celbond) 타입 105 폴리에틸렌/폴리에스테르 (PE/PET) 섬유였다. 이 섬유는 3 데니어를 가졌으며 6 ㎜의 길이로 절단되었다. PE 및 PET의 질량 분율은 약 50%였다. PE의 밀도는 약 0.91 g/㎤이고 PET의 밀도는 약 1.38 g/㎤이므로, 결과 이성분 섬유의 밀도는 약 1.15 g/㎤이었고, 이는 펄프 섬유에 대한 약 1.3 g/㎤의 밀도 및 물에 대한 약 1 g/㎤의 밀도와 비교된다. 따라서, 물과 섬유 사이의 밀도 차로서 정의되는 밀도 불균형 (Δρ)은 약 -0.15 g/㎤이었다. PE 외피의 용융 온도는 약 279 ℉였다.
합성 섬유는 다음과 같이 유칼립투스 펄프 공급물에 혼입되었다. 먼저, 물을 펄프화기에서 100 ℉로 가열하고 덤프 췌스트로 옮겼다. 합성 섬유를 서서히 붓고, 10분 동안 혼합하고 머신 췌스트로 옮겼다. 그후에, 유칼립투스 펄프 섬유를 머신 췌스트에 첨가하고 희석을 완결하였다. 키멘 557 LX를 유칼립투스 및 연재 머신 체스트 둘다에 4 lb/Ton으로 첨가하였다. 또한, 사이텍 인더스트리스, 인크. (Cytec Industries, Inc. of Stanford, Connecticut)에서 입수가능한 폴리아크릴아미드 일시적 습윤지력 증강제 (또한, 건조지력 증강제로서 기능함)인 각종 양의 파레즈 631 NC를 또한 유칼립투스 및 연재 머신 체스트에 첨가하여 3 inch 당 750 g의 표적 "GMT" 강도를 얻었다.
그후에, 결과 공급물을 헤드박스로 옮기고 상기한 바와 같은 3층화된 베이스시트로 성형하였다. 일단 성형되면, 베이스시트를 부분적인 열융합이 일어나게 하는 약 255 ℉의 온도에서 양키 건조기로 건조시키고, 그로부터 1.3의 크레이핑 비로 크레이핑하였다. 각 시료를 강철 닙에서 통상적인 캘린더링하고, 그후에 접어 포개고 개개의 미용 티슈로 절단하여 2-겹 미용 티슈로 만들었다. 대조 시료 (시료 1)를 250 미크론의 두께를 갖도록 캘린더링하였다. 시료 2-3을 동일한 압력에서 캘린더링하였다.
그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시료 결과
시료 층 내의합성 섬유% 겹 당 합성 섬유% GMT(g/3 inch) 슬러프(㎎) 패널강성 패널린트 기본 중량(g/㎡)
1 0 0 690 5.3 4.5 10.9 30.9
2 5 1.65 584 1.5 4.6 7.20 31.2
3 10 3.30 944 0.4 5.8 4.40 34.5
표 1에 기재된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 합성 섬유의 첨가는 부드러우며 비교적 적은 양의 린트와 슬러프를 나타내는 연질 티슈 제품을 제공할 수 있다. 예를 들면, 5 중량% 및 10 중량%의 이성분 섬유 함량은 슬러프를 각각 3.5 및 13.5배 감소시켰다. 또한, 융합된 이성분 섬유는 어떠한 유의적인 정도로 티슈 강성 또는 벌크에 영향을 미치지 않았다.
실시예 2
낮은 수준의 린트 및 슬러프를 가진 페이퍼 웹을 형성하는 능력을 입증하였다. 각 겹이 2층을 포함하는 2-겹 티슈 제품의 4가지 시료 (시료 4-7)를 상기하고 도 1에 도시한 바와 같은 연속 성형기 상에서 형성하였다. 각각의 층화된 베이스시트의 결과 조성은 다음과 같았다:
(1) 외층 #1: 65 중량% [80% 유칼립투스 + 20% 합성 섬유]; 및
(2) 외층 #2: 35 중량% LL-19 연재 섬유 (킴벌리-클라크에서 입수가능함).
합성 섬유는 1.9의 데니어를 가지며 6 ㎜의 길이로 절단된 폴리에틸렌/폴리프로필렌 (PE/PP) 외피/코어 (AL-Adhesion-C; ES Fibervision, Inc. of Athens, GA)였다. PE 및 PP의 질량 분율은 약 50%였다. PE의 밀도는 약 0.91 g/㎤이고 PP의 밀도는 0.94-0.96 g/㎤이므로, 결과 이성분 섬유의 밀도는 약 0.93 g/㎤이었고, 이는 펄프 섬유에 대한 약 1.3 g/㎤의 밀도 및 물에 대한 약 1 g/㎤의 밀도와 비교된다. 따라서, 물과 섬유 사이의 밀도 차 (Δρ = ρ물-ρ섬유)로서 정의되는 밀도 불균형 (Δρ)은 약 +0.07 g/㎤이었다. PE 외피의 용융 온도는 약 279 ℉였다.
합성 섬유는 다음과 같이 유칼립투스 펄프 공급물에 혼입되었다. 먼저, 물을 펄프화기에서 100 ℉로 가열하고 덤프 췌스트로 옮겼다. 합성 섬유를 서서히 붓고, 10분 동안 혼합하고 머신 췌스트로 옮겼다. 그후에, 유칼립투스 펄프 섬유를 머신 췌스트에 첨가하고 희석을 완결하였다. 키멘 557 LX를 유칼립투스 및 연재 머신 체스트 둘다에 4 lb/Ton으로 첨가하였다.
그후에, 결과 공급물을 헤드박스로 옮기고 50 ft/분의 성형 속도로 상기한 바와 같은 2층화된 베이스시트로 성형하였다. 일단 성형되면, 베이스시트를 부분적인 열융합이 일어나게 하는 다양한 온도에서 양키 건조기로 건조시키고, 그로부터 1.3의 크레이핑 비로 크레이핑하였다. 각 시료를 강철 닙에서 통상적인 캘린더링하고, 그후에 접어 포개고 개개의 미용 티슈로 절단하여 2-겹 미용 티슈로 만들었다. 대조 시료 (시료 4)는 250 미크론의 두께를 갖도록 캘린더링하였다. 시료 5-7은 동일한 압력에서 캘린더링하였다.
그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시료 결과
시료 층 내의합성 섬유% 겹 당 합성 섬유% 양키 상의 시트 온도(℉) GMT(g/3 inch) 슬러프(㎎) 패널강성 패널린트 기본 중량(g/㎡)
4 0 0 217 1813 5.0 7.6 11.2 54.4
5 20 13 240 1733 3.2 7.4 9.68 63.0
6 20 13 255 2259 2.6 7.4 7.91 57.9
7 20 13 260 2382 1.3 8.9 4 60.2
표 2에 기재된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 합성 섬유의 첨가는 전체 티슈 강도와 무관하게, 부드러우며 비교적 적은 양의 린트와 슬러프를 나타내는 연질 티슈 제품을 제공할 수 있다. 예를 들면, 260 ℉의 온도에서 13% 이성분 섬유를 함유하는 베이스시트를 크레이핑한 결과 슬러프가 3.8배 감소되고, 린트가 2.8배 감소되고, 강도가 31% 증가되었다.
실시예 3
낮은 수준의 린트 및 슬러프를 가진 페이퍼 웹을 형성하는 능력을 입증하였다. 각 겹이 2층을 포함하는 2-겹 티슈 제품의 14가지 시료 (시료 8-21)를 상기하고 도 1에 도시한 바와 같은 연속 성형기 상에서 형성하였다.
시료 8-14 및 17-19에 대한 각각의 층화된 베이스시트의 조성은 다음과 같았다:
(1) 외층 #1: 65 중량% [유칼립투스 + 각종 양의 합성 섬유]; 및
(2) 외층 #2: 35 중량% LL-19 연재 섬유 (킴벌리-클라크에서 입수가능함).
시료 15-16에 대한 각각의 층화된 베이스시트의 조성은 다음과 같았다:
(1) 외층 #1: 65 중량% 유칼립투스; 및
(2) 외층 #2: 35 중량% [LL-19 연재 섬유 (킴벌리-클라크에서 입수가능함) 및 각종 양의 합성 섬유].
시료 20-21에 대한 각각의 층화된 베이스시트의 조성은 다음과 같았다:
(1) 외층 #1: 65 중량% 유칼립투스; 및
(2) 외층 #2: 35 중량% [LL-19 연재 섬유 (킴벌리-클라크에서 입수가능함).
2가지 유형의 합성 섬유를 시험하였다. 첫번째 유형의 섬유는 코사 (Kosa of Salisbury, NC)에서 입수가능한 셀본드 (Celbond) 타입 105 폴리에틸렌/폴리에스테르 (PE/PET) 섬유였다. 이 섬유는 3 데니어를 가졌으며 6 및 12 ㎜의 길이로 절단되었다. PE 및 PET의 질량 분율은 약 50%였다. PE의 밀도는 약 0.91 g/㎤이고 PET의 밀도는 약 1.38 g/㎤이므로, 결과 이성분 밀도는 1.15 g/㎤이었고, 이는 펄프 섬유에 대한 약 1.3 g/㎤의 밀도 및 물에 대한 약 1 g/㎤의 밀도와 비교된다. 따라서, 물과 섬유 사이의 밀도 차 (Δρ = ρ물-ρ섬유)로서 정의되는 밀도 불균형 (Δρ)은 약 -0.15 g/㎤이었다. PE 외피의 용융 온도는 약 279 ℉였다.
두번째 유형의 섬유는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 (PE/PP) 외피/코어 (AL-Adhesion-C; ES Fibervision, Inc. of Athens, GA)였다. 이 섬유는 1.9의 데니어를 가지며 4, 6 및 12 ㎜의 길이로 절단되었다. PE 및 PP의 질량 분율은 약 50%였다. PE의 밀도는 약 0.91 g/㎤이고 PP의 밀도는 0.94-0.96 g/㎤이므로, 결과 이성분 섬유의 밀도는 약 0.93 g/㎤이었고, 이는 펄프 섬유에 대한 약 1.3 g/㎤의 밀도 및 물에 대한 약 1 g/㎤의 밀도와 비교된다. 따라서, 물과 섬유 사이의 밀도 차 (Δρ = ρ물-ρ섬유)로서 정의되는 밀도 불균형 (Δρ)은 약 +0.07 g/㎤이었다. PE 외피의 용융 온도는 약 279 ℉였다.
합성 섬유는 다음과 같이 도포가능한 펄프 공급물에 혼입되었다. 먼저, 물을 펄프화기에서 100 ℉로 가열하고 덤프 췌스트로 옮겼다. 합성 섬유를 서서히 붓고, 10분 동안 혼합하고 머신 췌스트로 옮겼다. 그후에, 펄프 섬유를 머신 췌스트에 첨가하고 희석을 완결하였다. 키멘 557 LX를 유칼립투스 및 연재 머신 체스트 둘다에 4 lb/Ton으로 첨가하였다. 또한, 시료 20 및 21의 경우, 이미다졸린 연화제 (Prosoft TQ-1003, Hercules, Inc.)를 각각 5 lb/Ton 및 10 lb/Ton의 양으로 유칼립투스 머신 체스트에 혼입하였다.
그후에, 결과 공급물을 헤드박스로 옮기고 50 ft/분의 성형 속도로 상기한 바와 같은 2층화된 베이스시트로 성형하였다. 일단 성형되면, 베이스시트를 열융합을 방지하는 215-225 ℉의 온도에서 양키 건조기로 건조시키고, 그로부터 1.3의 크레이핑 비로 크레이핑하였다. 각 시료를 강철 닙에서 통상적인 캘린더링하고, 그후에 접어 포개고 개개의 미용 티슈로 절단하여 2-겹 미용 티슈로 변환시켰다. 대조 시료 (시료 8)는 250 미크론의 두께를 갖도록 캘린더링하였다. 시료 9-21은 동일한 압력에서 캘린더링하였다.
그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시료 결과
시료 층 내의합성섬유% 겹 당 합성섬유% 섬유길이(㎜) 합성섬유가적용된 층 GMT(g/3 inch) 슬러프(㎎) 강성 패널린트 기본중량(g/㎡)
8 0 0 - - 1969 5.4 8.2 13.0 54.7
9 5 3.2 6 Euc 1794 2.9 7.6 11.9 58.1
10 10 6.5 6 Euc 1722 2.2 7.6 11.7 55.5
11 20 13.0 6 Euc 1558 1.5 6.7 11.0 53.5
12 5 3.2 12 Euc 1837 3.3 7.3 12.2 55.9
13 10 6.5 12 Euc 1721 1.9 6.5 11.6 56.6
14 20 13.0 12 Euc 1778 1.1 7.0 10.6 55.8
15 10 6.5 12 LL-19 1311 3.9 6.4 12.9 57.2
16 20 13.0 12 LL-19 1049 4.2 6.0 12.6 57.9
17 20 13.0 4 Euc 1450 2.6 6.1 12.6 52.9
18 20 13.0 6 Euc 1448 2.2 6.3 10.1 54.9
19 20 13.0 12 Euc 1715 2.6 7.3 9.9 55.8
20 0 0 - - 1066 12.9 4.5 14.7 51.5
21 0 0 - - 1039 12.9 4.6 14.5 50.4
표 3에 기재된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비융합된 합성 섬유의 첨가는 부드러우며 비교적 적은 양의 린트와 슬러프를 나타내는 티슈 제품을 제공할 수 있다. 이러한 특별한 예에서, 비융합된 이성분 섬유는 슬러프와 린트 감소에 대해서는 LL-19에서보다 유칼립투스 층에서 더욱 효과적인 것으로 나타났으며, 이성분 섬유의 표면 얽힘이 슬러프를 감소시키는데 효과적임을 암시하는 것이다. 또한, 시료 15-16에 의해 증명되는 바와 같이, LL-19 층에 합성 섬유를 첨가하면 역시 티슈 제품에서 슬러프 및 강성을 감소시킬 수 있다.
본 발명이 그의 특정 실시태양에 대해 상세히 설명되었지만, 당업계의 숙련자는 상기한 바를 이해할 때 이들 실시태양에 대한 변경, 변화 또는 등가 사항을 쉽게 인지할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 영역은 첨부된 청구의 범위 및 그에 대한 임의의 등가 사항으로서 평가되어야 한다.

Claims (44)

  1. 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 포함하는 하나 이상의 다층화된 페이퍼 웹을 포함하며, 상기 제1 섬유층이 경재 펄프 섬유를 포함하고 제2 섬유층이 연재 펄프 섬유를 포함하며, 상기 제1 섬유층, 상기 제2 섬유층 또는 그의 조합이 상기 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 상기 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 상기 합성 섬유가 약 -0.2 내지 약 +0.5 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는, 티슈 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제1 섬유층 내에 존재하고, 상기 제2 섬유층이 주로 상기 연재 섬유 또는 상기 연재 섬유와 경재 섬유의 블렌드로 이루어지는 티슈 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제2 섬유층 내에 존재하고, 상기 제2 섬유층이 주로 상기 경재 섬유 또는 상기 경재 섬유와 연재 섬유의 블렌드로 이루어지는 티슈 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 섬유층이 상기 제2 섬유층에 인접하여 위치되는 티슈 제품.
  5. 제1항에 있어서, 연재 섬유, 경재 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 제3 섬유층을 더 포함하는 티슈 제품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3 섬유층이 상기 제3 섬유층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하는 티슈 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 약 0.5 내지 약 30 ㎜의 길이를 갖는 티슈 제품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 약 4 내지 약 8 ㎜의 길이를 갖는 티슈 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 0.1 내지 약 10 중량%를 구성하는 티슈 제품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 2 내지 약 5 중량%를 구성하는 티슈 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 10 중량%인 티슈 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 2 중량%인 티슈 제품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 다성분 섬유인 티슈 제품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유가 외피/코어 배열을 갖는 이성분 섬유인 티슈 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유의 적어도 일부가 융합되는 티슈 제품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유의 적어도 일부가 비융합되는 티슈 제품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 다층화된 웹이 제1 겹을 형성하는 티슈 제품.
  18. 제17항에 있어서, 제2 겹이 상기 제1 겹에 인접하여 위치되는 티슈 제품.
  19. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유의 밀도 불균형이 약 -0.2 내지 약 +0.4 g/㎤인 티슈 제품.
  20. 제1항에 있어서, 상기 합성 섬유의 밀도 불균형이 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤인 티슈 제품.
  21. 제1 외층과 제2 외층 사이에 위치된 내층을 포함하며, 상기 내층이 연재 섬유를 포함하고 상기 제1 및 제2 외층이 경재 펄프 섬유를 포함하며, 상기 제1 외층, 상기 제2 외층, 상기 내층 또는 그의 조합이 상기 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 티슈 제품 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되며, 상기 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는, 한겹 티슈 제품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제1 외층, 상기 제2 외층 또는 그의 조합에 존재하며, 상기 내층이 주로 상기 연재 섬유 또는 상기 연재 섬유와 경재 섬유의 블렌드로 이루어지는 한겹 티슈 제품.
  23. 제21항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 내층에 존재하고, 상기 제1 및 제2 외층이 주로 상기 경재 섬유 또는 상기 경재 섬유와 연재 섬유의 블렌드로 이루어지는 한겹 티슈 제품.
  24. 제21항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 0.1 내지 약 10 중량%를 구성하는 한겹 티슈 제품.
  25. 제21항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 2 내지 약 5 중량%를 구성하는 한겹 티슈 제품.
  26. 제21항에 있어서, 티슈 제품 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 10 중량%인 한겹 티슈 제품.
  27. 제21항에 있어서, 티슈 제품 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 2 중량%인 한겹 티슈 제품.
  28. 제21항에 있어서, 상기 합성 섬유가 이성분 섬유인 한겹 티슈 제품.
  29. (a) 경재 펄프 섬유를 포함하는 제1 섬유층; 및
    제1 섬유층에 인접하여 위치하고, 연재 펄프 섬유를 포함하는 제2 섬유층
    을 포함하며, 상기 제1 섬유층, 상기 제2 섬유층 또는 그의 조합이 상기 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 상기 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는 제1 겹; 및
    (b) 하나 이상의 섬유층을 포함하는 제2 겹
    을 포함하는 여러겹 티슈 제품.
  30. 제29항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 2 내지 약 5 중량%를 구성하는 여러겹 티슈 제품.
  31. 제29항에 있어서, 상기 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 2 중량%인 여러겹 티슈 제품.
  32. 제29항에 있어서, 상기 합성 섬유가 다성분 섬유인 여러겹 티슈 제품.
  33. 제29항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제1 섬유층에 존재하며, 상기 제2 섬유층이 주로 상기 연재 섬유 또는 상기 연재 섬유와 경재 섬유의 블렌드로 이루어지는 여러겹 티슈 제품.
  34. 제29항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제2 섬유층에 존재하며, 상기 제1 섬유층이 주로 상기 경재 섬유 또는 상기 경재 섬유와 연재 섬유의 블렌드로 이루어지는 여러겹 티슈 제품.
  35. (a) 경재 펄프 섬유, 연재 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 제1 외층;
    경재 펄프 섬유, 연재 펄프 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 제2 외층; 및
    상기 제1 섬유층과 상기 제2 섬유층 사이에 위치하고, 경재 펄프 섬유, 연재 펄프 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 내층
    을 포함하며, 상기 내층, 상기 제1 외층, 상기 제2 외층 또는 그의 조합이 상기 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 합성 섬유를 더 포함하여 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 상기 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는 제1 겹; 및
    (b) 하나 이상의 섬유층을 포함하는 제2 겹
    을 포함하는 여러겹 티슈 제품.
  36. 제35항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 층의 약 2 내지 약 5 중량%를 구성하는 여러겹 티슈 제품.
  37. 제35항에 있어서, 상기 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 2 중량%인 여러겹 티슈 제품.
  38. 제35항에 있어서, 상기 합성 섬유가 이성분 섬유인 여러겹 티슈 제품.
  39. 제35항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 제1 외층, 상기 제2 외층 또는 그의 조합에 존재하며, 상기 내층이 주로 연재 섬유, 경재 섬유 또는 그의 블렌드로 이루어지는 여러겹 티슈 제품.
  40. 제35항에 있어서, 상기 합성 섬유가 상기 내층에 존재하며, 상기 제1 외층, 상기 제2 외층 또는 그의 조합이 주로 연재 섬유, 경재 섬유 또는 그의 블렌드로 이루어지는 여러겹 티슈 제품.
  41. 제1 섬유층 및 제2 섬유층을 포함하며, 상기 제1 섬유층이 경재 펄프 섬유를 포함하고 제2 섬유층이 연재 펄프 섬유를 포함하며, 합성 섬유가 상기 제1 섬유층, 상기 제2 섬유층 또는 그의 조합 내에 상기 층의 약 0.1 내지 약 25 중량%의 양으로 존재하여 웹 내에 존재하는 합성 섬유의 총량이 약 0.1 내지 약 20 중량%가 되고, 상기 합성 섬유가 약 -0.1 내지 약 +0.4 g/㎤의 밀도 불균형을 갖는, 다층화된 페이퍼 웹을 형성하고;
    상기 다층화된 페이퍼 웹을 건조시키는
    것을 포함하는 티슈 제품의 제조 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 웹이 상기 합성 섬유의 하나 이상의 성분의 융점보다 높거나 그와 동일한 온도에서 건조되는 방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 웹이 상기 합성 섬유의 하나 이상의 성분의 융점보다 낮은 온도에서 건조되는 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 합성 섬유가 이성분 섬유인 방법.
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