KR20080024159A - 우수한 와이핑 성질을 갖는 페이퍼 타월 - Google Patents

Abstract

베이스시트의 한 면 상에 특정 라텍스 결합제와 같은 결합제 물질을 프린팅하고, 결합제-처리된 시트를 크레이핑하여 페이퍼 타월을 제조한다. 얻어지는 제품은 특별히 뛰어난 와이프 드라이 성질 및 독특한 기공 구조 및 흡상 성질을 갖는다.

와이핑 성질, 페이퍼 타월

Description

우수한 와이핑 성질을 갖는 페이퍼 타월{PAPER TOWEL WITH SUPERIOR WIPING PROPERTIES}

페이퍼 타월은 다양한 용도를 갖지만, 액체를 흡수하고 표면 깨끗하게 와이핑하는 것이 주된 용도이다. 그 결과, 페이퍼 타월의 흡수성이 특히 중요하다. 흡수능 및 흡수속도가 가장 일반적으로 해결되는 2가지 성질이지만, 이들 성질들이 와이핑 적용 동안의 타월 성능을 반드시 반영하지는 않는다. 이러한 와이핑 적용의 경우, 표면으로부터 물을 와이핑할 수 있는 타월의 능력을 반영하는 "와이프 드라이 시험(wipe dry test)"이 더 양호한 성능의 척도이다. 수많은 상업적으로 입수가능한 페이퍼 타월들이 비교적 양호한 와이프 드라이 성질을 나타내지만, 항상 개선의 여지가 있다.

<발명의 요약>

개선된 와이프 드라이 성능을 갖는 페이퍼 타월이, 통기건조된 베이스시트, 특히 크레이핑되지 않은 통기건조 베이스시트의 표면에 예를 들면 프린팅 또는 스프레잉에 의해 결합제 물질을 도포하고, 그 후 베이스시트의 결합제-처리된 면을 크레이핑하여 제조될 수 있음을 발견하였다(본원에서 사용될 때, 크레이핑 동안 크레이핑 실린더와 접촉하게 놓여지는 시트의 면이 시트의 크레이핑된 면이다). 얻어지는 결합제-처리된/크레이핑된 시트는 한 겹 페이퍼 타월 제품으로 사용될 수 있거나, 또는 유사한 시트와 함께 겹쳐져서 가정용 및/또는 산업용의 2겹 페이퍼 타월을 제조할 수 있다. 이론으로 하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 페이퍼 타월의 아래에 놓여지는 통기건조된 시트 구조물 및 국소 결합제가 합해져서 우수한 액체 흡상 성질을 초래하는 친수성 표면 및 모세관 흡상 구배/분포를 가져다 준다. 또한, 이러한 타월은 국소 결합제가 있는 및 국소 결합제가 없는 다른 타월과 비교할 때 엎질러진 흔적들을 완전히 와이핑할 때 소비자-차별화 성능을 나타낸다.

따라서, 한 한 면에서, 본 발명은 와이프 드라이 시험 값(이하 정의됨)이 약 900 제곱 센티미터 이상인 페이퍼 타월에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 와이프 드라이 시험 값은 약 900 내지 약 1000 제곱 센티미터, 더욱 더 구체적으로는 약 900 내지 약 950 제곱 센티미터일 수 있다. 결합제 물질을 타월 베이스시트에 도포하기 위한 수단으로서 프린팅이 사용될 때, 얻어지는 시트의 결합제-처리된 면은 때때로 "프린팅/크레이핑된" 것으로 언급된다. 처리된 시트의 프린팅/크레이핑된 면에 대한 와이프 드라이 시험 값이 시트의 맞은편 면에 대한 값보다 더 높다는 것을 발견하였다. 그렇기 때문에, 본 발명의 두 겹 페이퍼 타월은 보다 높은 와이프 드라이 면이 바깥쪽 겹을 이루게 겹쳐질 수 있기 때문에, 한 겹 제품의 와이프 드라이 시험 값보다 더 높은 평균 와이프 드라이 시험 값을 가질 수 있다.

다른 면에서, 본 발명은 수직 흡상 시험(이하 정의됨)으로 측정하였을 때, 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경(equvalent pore radius)을 갖는 기공에 대하여 약 1.0 이상의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 제품 그램 당 물 그램의 포화도는 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 2.0 이상, 및 더욱 더 구체적으로 약 80 내지 약 100 마이크로미터의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 0.3 내지 약 2.0일 수 있다. 달리 언급하자면, 본 발명의 페이퍼 타월은 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 16 센티미터의 음의 정수 장력(negative hydrostatic tension)에 대하여 제품 그램 당 물 0.3 그램 이상, 보다 구체적으로는 물 약 15 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.0 그램 이상, 및 더욱 더 구체적으로는 물 약 14 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.5 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는다.

본 발명의 페이퍼 타월은 상기 언급한 와이프 드라이 및 수직 흡상 값들 중 하나 또는 둘 모두와 함께 다양한 다른 성질들(이하 정의됨)에 의해 추가로 특성화될 수 있다. 보다 구체적으로, 스택 벌크(stack bulk)는 그램 당 약 10 세제곱 센티미터 이상, 보다 구체적으로는 그램 당 약 10 내지 약 20 세제곱 센티미터, 및 더욱 더 구체적으로는 그램 당 약 10 내지 약 15 세제곱 센티미터일 수 있다.

기계 방향(MD) 인장 강도는 7.62 센티미터(3 인치) 당 약 1200 그램 이상, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 1200 내지 약 3000 그램, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 1500 내지 약 2000 그램일 수 있다.

MD 신장은 약 20％ 이상, 보다 구체적으로 약 25 내지 약 45％, 및 더욱 더 구체적으로 약 30 내지 약 40％일 수 있다.

MD TEA는 제곱 센티미터 당 약 30 그램-센티미터 이상, 보다 구체적으로 제곱 센티미터 당 약 30 내지 약 55 그램-센티미터, 및 더욱 더 구체적으로 제곱 센티미터 당 약 40 내지 약 50 그램-센티미터일 수 있다.

MD 기울기는 약 10 킬로그램 이하, 보다 구체적으로는 약 3 내지 약 10, 보다 구체적으로는 약 3 내지 약 5, 및 더욱 더 구체적으로는 약 4 내지 약 4.5일 수 있다.

횡 기계 방향(CD) 인장 강도는 7.62 센티미터(3 인치) 당 약 1000 그램 이상, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 1000 내지 약 2000 그램, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 1200 내지 약 1500 그램일 수 있다.

CD 신장은 약 10％ 이상, 보다 구체적으로 약 10 내지 약 25％, 보다 구체적으로 약 15 내지 약 20％일 수 있다.

CD TEA는 제곱 센티미터 당 약 20 그램-센티미터 이상, 보다 구체적으로 제곱 센티미터 당 약 20 내지 약 30 그램-센티미터, 및 더욱 더 구체적으로 제곱 센티미터 당 약 20 내지 약 25 그램-센티미터일 수 있다.

CD 기울기는 약 10 킬로그램 이하, 보다 구체적으로는 약 3 내지 약 10, 보다 구체적으로는 약 4 내지 약 8, 및 더욱 더 구체적으로는 약 6 내지 약 7일 수 있다.

CD 습윤 인장 강도는 7.62 센티미터(3 인치) 당 약 600 그램 이상, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 600 내지 약 1000 그램, 보다 구체적으로는 7.62 센티미터 당 약 650 내지 약 800 그램일 수 있다.

CD 습윤 신장은 약 10％ 이상, 보다 구체적으로 약 10 내지 약 15％, 보다 구체적으로 약 13 내지 약 14％일 수 있다.

본 발명의 목적상 유용한 결합제 물질의 특히 적합한 군은 아제티디늄-반응성 중합체 및 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체의 미반응 혼합물을 포함하며, 여기서 아제티디늄-반응성 중합체의 양에 대한 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체의 양은 고형분 기준하여 약 0.5 내지 약 25 건조 중량％이다.

본 발명에 따라 사용하기 적합한 아제티디늄-반응성 중합체는 아제티디늄-관능성 분자와 반응하게 되는 관능성 측기를 함유하는 중합체이다. 이러한 반응성 관능성 기는 카르복실기, 아민 및 다른 것들을 포함한다. 특히 적합한 아제티디늄-반응성 중합체는 카르복실-관능성 라텍스 에멀젼 중합체를 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따라 유용한 카르복실-관능성 라텍스 에멀젼 중합체는 에멀젼-중합된 중합체 입자들을 생성시키기 위해 계면활성제 및 개시제의 존재하에 중합된, 수성 에멀젼 부가 공중합된 불포화 단량체, 예를 들면 에틸렌계 단량체를 포함할 수 있다. 불포화 단량체는 탄소-대-탄소 이중 결합 불포화를 함유하고 일반적으로 비닐 단량체, 스티렌계 단량체, 아크릴계 단량체, 알릴계 단량체, 아크릴아미드 단량체, 뿐만 아니라 카르복실 관능성 단량체를 포함한다. 비닐 단량체는 비닐 에스테르, 예를 들면 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 및 유사한 비닐 저급 알킬 에스테르, 비닐 할라이드, 비닐 방향족 탄화수소, 예를 들면 스티렌 및 치환된 스티렌, 비닐 지방족 단량체, 예를 들면 알파 올레핀 및 공액 디엔, 및 비닐 알킬 에테르, 예를 들면 메틸 비닐 에테르 및 유사한 비닐 저급 알킬 에테르를 포함한다. 아크릴 단량체는 1 내지 12개의 탄소 원자들로 된 알킬 에스테르 사슬을 갖는 아크릴 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르 뿐만 아니라, 아크릴산 및 메타크릴산의 방향족 유도체를 포함한다. 유용한 아크릴계 단량체는 예를 들면, 메틸, 에틸, 부틸, 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 시클로헥실, 데실, 및 이소데실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 유사한 다양한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함한다.

카르복실-관능성 라텍스 에멀젼 중합체는 공중합된 카르복실-관능성 단량체, 예를 들면 아크릴 및 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 또는 유사한 불포화 디카르복실산을 함유할 수 있으며, 여기서 바람직한 카르복실 단량체는 아크릴 및 메타크릴산이다. 카르복실-관능성 라텍스 중합체는 중량 기준으로 약 1％ 내지 약 50％의 공중합된 카르복실 단량체를 포함하며, 나머지는 다른 공중합된 에틸렌계 단량체이다. 바람직한 카르복시-관능성 중합체는 카르복실화 비닐 아세테이트-에틸렌 삼원공중합체 에멀젼, 예를 들면 에어 프로덕츠 폴리머스, 엘피.(Air Products Polymers, LP)로부터 상업적으로 입수가능한, 에어플렉스(Airflex)® 426 에멀젼을 포함한다.

적합한 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체는 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지, 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린(PPE) 수지, 폴리디알릴아민-에피클로로히드린 수지 및 아민-관능성 중합체와 에피할로히드린과의 반응을 통해 일반적으로 제조된 다른 상기 수지들을 포함한다. 이들 수지들 중 다수는 본원에서 참고문헌으로 인용되는 문헌["Wet Strength Resins and Their Applications", chapter 2, pages 14-44, TAPPI Press (1994)]에 기재되어 있다. 아제티디늄-반응성 중합체 및 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체의 상대량은 각 성분 상에 존재하는 관능성 기들의 수(분자 상에서의 관능기 치환도)에 의존할 것이다. 일반적으로, 일회용 페이퍼 타월에 바람직한 성질들은 예를 들면 아제티디늄-반응성 중합체의 양이 건조 고형분 기준으로 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체의 양을 초과할 때 달성된다는 것을 발견하였다. 보다 구체적으로, 건조 고형분 기준하여, 아제티디늄-반응성 중합체의 양에 대한 아제티디늄-관능성 가교결합 중합체의 양은 약 0.5 내지 약 25 중량％, 보다 구체적으로 약 1 내지 약 20 중량％, 더욱 더 구체적으로 약 2 내지 약 10 중량％, 및 더욱 더 구체적으로 약 5 내지 약 10 중량％일 수 있다.

다른 적합한 결합제 물질은 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 및 그의 유도체로부터 유도된 중합체 결합제를 포함한다. 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체는 특히 라텍스 에멀젼을 비롯하여, 임의의 형태로 전달될 수 있다. 본 발명의 목적에 사용될 수 있는 라텍스 결합제 물질의 구체적인 예는 에어 프로덕츠 인크.가 판매하는 에어플렉스® 426, 에어플렉스® 410 및 에어플렉스® EN1165, 또는 내쇼날 스타치(National Starch)로부터 입수가능한 엘리트(ELITE)® PE 바인더(BINDER)를 포함한다. 상기한 결합제 물질 모두가 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체인 것으로 생각된다. 다른 적합한 결합제 물질은 비제한적으로, 폴리비닐 클로라이드, 스티렌-부타디엔, 폴리우레탄, 상기한 물질의 개질된 형태 등을 포함한다. 결합제 물질을 도포하는데 적합한 수단은 스프레잉 및 프린팅을 포함한다. 결합제 물질은 임의로 가교결합될 수 있으며 그 자신과, 셀룰로스와 또는 그 자신 및 셀룰로스 모두와 공유 가교결합을 형성할 수 있다. 비제한적으로, 적합한 가교결합 기는 n-메틸올 아크릴아미드, 에폭시, 알데하이드, 무수물 등을 포함한다. 본 발명의 목적에 적합한 구체적인 가교결합 결합제 물질은 에어 프로덕츠에 의해 판매되는 에어플렉스® EN1165이다. 이 결합제는 셀룰로스 및 그 자신 모두와 공유 결합을 형성할 수 있는 n-메틸올 아크릴아미드 기를 함유하는 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체인 것으로 생각된다.

본 발명의 페이퍼 타월 내 결합제 물질의 양은 적어도 부분적으로는 원하는 구체적인 와이프 드라이 성질에 의존할 것이다. 결합제 물질을 함유하는 임의의 시트 내 결합제 물질의 양은 일반적으로 그 시트 또는 그 겹 내 건조 섬유의 약 2 내지 약 10 중량％, 보다 구체적으로는 약 3 내지 약 8 중량％ 및 더욱 구체적으로는 약 3 내지 약 6 중량％ 범위이게 될 것이다.

프린팅된 결합제 패턴의 표면적 피복율은 약 5％ 이상, 보다 구체적으로는 약 30％ 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 5 내지 약 90％, 및 더욱 더 구체적으로는 약 20 내지 약 75％일 수 있다.

광범위의 다양한 천연 및 합성 펄프 섬유들이 본 발명의 제품용 베이스시트를 제조하는데 사용하기 적합하다. 펄프 섬유는 크라프트 펄프, 술파이트 펄프, 열기계 펄프 등과 같이 각종 펄프화 공정들에 의해 형성된 섬유들을 포함할 수 있다. 또한, 펄프 섬유는 임의의 고-평균 섬유 길이 펄프, 저-평균 섬유 길이 펄프, 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 적합한 고-평균 길이 펄프 섬유의 한 예는 연목 섬유를 포함한다. 연목 펄프 섬유는 침엽수로부터 유도되며, 노던 연목, 서던 연목, 미국삼나무, 연필향나무, 북아메리카산 솔송나무, 소나무(예를 들면, 남송), 가문비나무(예를 들면, 북아메리카산 가문비나무), 이들의 조합물 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 펄프 섬유들을 포함한다. 노던 연목 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 상업적으로 입수가능한 노던 연목 크라프트 펄프 섬유의 한 예는 위스콘신주 니나에 위치한 니나 페이퍼, 인크.(Neenah Paper, Inc.)로부터 상품명 "롱락(Longlac)-19" 하에 입수가능한 것들을 포함한다. 적합한 저-평균 길이 펄프 섬유의 한 예는 소위 경목 펄프 섬유이다. 경목 펄프 섬유는 활엽수로부터 유도되며, 유칼립터스, 단풍나무, 벚나무, 포플러나무 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 펄프 섬유를 포함한다. 특정 경우, 유칼립터스 펄프 섬유는 또한 백색도를 향상시키고, 불투명도를 증대시키고, 그의 흡상 능력을 증가시키기 위해 시트의 기공 구조를 변화시킬 수도 있다. 게다가, 경우에 따라, 재활용된 물질로부터 얻은 2차적인 펄프 섬유, 예를 들면 신문지, 재생된 보드지, 및 사무실 폐기물과 같은 공급원으로부터의 섬유 펄프가 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시태양에서, 페이퍼 타월 제품은 시트를 성형하기 전에 경목 펄프 섬유 및 연목 펄프 섬유를 블렌딩하고, 이에 의해 시트의 z-방향에서 경목 펄프 섬유 및 연목 펄프 섬유의 균질한 분포를 생성시키는 블렌딩된 시트를 포함한다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 페이퍼 타월 제품은 경목 펄프 섬유 및 연목 펄프 섬유들이 티슈 시트의 z-방향에서 경목 펄프 섬유 및 연목 펄프 섬유의 균질한 분포를 제공하도록 적층되어 있는, 적층된 시트를 포함한다. 보다 구체적으로, 한 실시태양에서, 경목 펄프 섬유는 시트의 2개의 외부 층들 중 적어도 하나에 위치하고 내부 층들 중 적어도 하나는 연목 펄프 섬유를 포함한다.

본 발명의 페이퍼 타월의 기본 중량은 페이퍼 타월에 적합한 임의의 중량일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 페이퍼 타월의 기본 중량은 약 30 내지 약 90 그램/제곱 미터(gsm), 보다 구체적으로 약 40 내지 약 70 gsm, 및 더욱 더 구체적으로 약 50 내지 약 65 gsm일 수 있다.

간결 및 간명을 위하여, 본 명세서에서 기재된 임의의 범위의 값들은 명세서에 쓰여져 있는 바와 같이, 해당 명시된 범위 내에 속하는 모든 수인 종점을 갖는 임의의 하위-범위들을 인용하는 특허 청구의 범위에 대한 지지로서 간주되어야 한다. 가정적인 예시적인 예로서, 1 내지 5의 범위에 대한 본 명세서에서의 언급은 다음의 하위-범위들 중 임의의 것에 대한 권리청구를 지지하는 것으로 간주될 것이다: 1-4; 1-3; 1-2; 2-5; 2-4; 2-3; 3-5; 3-4; 및 4-5.

도 1은 본 발명에 따라 베이스시트 겹들을 제조하기 위해 적합한 크레이핑되지 않은 통기건조된 티슈 제조 공정을 개략적으로 예시한다.

도 2는 본 발명에 따라 도 1의 공정에 의해 제조된 베이스시트에 결합제 물질을 도포하는 프린팅/크레이핑 방법을 개략적으로 예시한다.

도 3은 베이스시트에 도포될 수 있는 결합제 물질 패턴(도트 패턴)을 나타낸다.

도 4는 베이스시트에 도포될 수 있는 다른 결합제 물질 패턴(육각형 원소 패턴)을 나타낸다.

도 5는 베이스시트에 도포될 수 있는 다른 결합제 물질 패턴(망상 패턴)을 나타낸다.

도 6은 본원에서 설명된 수직 흡상 시험을 행할 때 흡상 높이와 기공 크기를 상관시키는 플롯이다.

도 7은 본 발명의 제품의 예 및 비교예에 대한 수직 흡상 포화 프로파일에 대한 플롯이다(실시예 1-5 참조).

도 8은 본 발명의 예 및 비교예에 대한 수직 흡상 등가 기공 크기 분포에 대한 플롯이다.

<도면에 대한 상세한 설명>

도 1은 본 발명의 목적에 적합한 베이스시트의 제조에 유용한 크레이핑되지 않은 통기건조된 공정을 개략적으로 예시한다. 다수개의 성형 직물, 예를 들면 외부 성형 직물(12) 및 내부 성형 직물(13) 상에 제지 섬유의 수성 현탁액의 스트림(11)을 사출 또는 퇴적시켜 습윤 티슈 웹(15)를 형성시키는 제지 헤드박스(10)을 갖는 2축 와이어 성형기(8)이 나타나 있다. 성형 공정은 제제 공업에 공지된 임의의 종래의 성형 공정일 수 있다. 상기 성형 공정은 포드라이니어(Fourdrinier) 성형기, 루프 성형기, 예를 들면 흡입 브레스트 롤 성형기, 및 갭 성형기, 예를 들면 2축 와이어 성형기 및 크레센트 성형기를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.

습윤 티슈 웹(15)는 내부 성형 직물(13)이 성형 롤(14) 주위에 회전할 때 내 부 성형 직물(13) 상에 형성된다. 내부 성형 직물(13)은 새롭게 형성된 습윤 티슈 웹(15)를 지지 및 공정 내 하류로 운반하는 작용을 하며, 이때 습윤 티슈 웹(15)는 섬유의 건조 중량을 기준하여 약 10％의 컨시스턴시로 부분적으로 탈수된다. 습윤 티슈 웹(15)의 추가적인 탈수는 내부 성형 직물(13)이 습윤 티슈 웹(15)를 지지하는 동안에, 공지된 제지 기술, 예를 들면 진공 흡입 상자에 의해 수행될 수 있다. 습윤 티슈 웹(15)는 추가적으로 약 20％ 이상, 보다 구체적으로는 약 20 내지 약 40 ％, 보다 구체적으로는 약 20 내지 약 30％의 컨시스턴시로 추가적으로 탈수될 수 있다. 이어서 습윤 웹(15)는 내부 성형 직물(13)으로부터 습윤 티슈 웹(15)에 증가된 기계방향 신장을 부여하기 위하여 바람직하게는 내부 성형 직물(13)보다 더 느린 속력으로 이동하는 전사 직물(17)로 전달된다. 완제품 내에서 신장과 강도의 적절한 조합을 보장하기 위해 러시 전달(rush transfer)이 적절한 수준으로 유지된다. 이용된 직물 및 후-티슈 기계 전환 공정에 따라, 러쉬 전달은 적합하게는 약 10 내지 약 35 ％ 범위 내일 수 있다.

이어서 습윤 티슈 웹(15)를 전사 직물(17)로부터 통기건조 직물(19)로 전사하고, 이에 의해 습윤 티슈 웹(15)는 진공 슈(18)과 같은 진공 전사 슈 또는 전공 전사 롤(20)의 도움으로 통기건조 직물(19)의 표면과 일치하도록 거시적으로 재배열될 수 있다. 경우에 따라, 통기건조 직물(19)는 얻어지는 흡수성 시트의 MD 신장을 추가로 증대시키기 위하여 전사 직물(17)의 속력보다 더 느린 속력으로 진행될 수 있다. 전사는 통기건조 직물(19)의 표면형태와 습윤 티슈 웹(15)가 확실히 일치하도록 하기 위해 진공의 도움으로 수행될 수 있다.

통기건조 직물(19)에 의해 지지되는 동안에, 습윤 티슈 웹(15)는 통기건조기(21)에 의해 약 94％ 이상의 최종 컨시스턴시로 건조되고, 그 후에 캐리어 직물(22)로 전사된다. 추가로, 건조 공정은 습윤 티슈 웹(15)의 벌크를 보존하려는 경향이 있는 임의의 비-압축식 건조 방법일 수 있다.

건조된 티슈 웹(23)은 캐리어 직물(22) 및 임의적인 캐리어 직물(25)를 사용하여 릴(24)로 이송된다. 임의적인 가압 터닝 롤(26)이 캐리어 직물(22)로부터 캐리어 직물(25)로의 건조된 티슈 웹(23)의 전사를 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 경우에 따라, 건조된 티슈 웹(23)은 통기건조 직물(19) 및 후속되는 엠보싱 단계를 사용하여 제조된 흡수 티슈 제품 상에 패턴을 생성하도록 추가적으로 엠보싱될 수 있다.

일단 습윤 티슈 웹(15)가 비-압축식으로 건조되고, 이에 의해 건조된 티슈 웹(23)을 형성하면, 릴링(reeling) 전에 또는 다른 예시한 방법들, 예를 들면 본원에서 참고문헌으로 인용된 1990년 4월 24일에 특허허여된, 미국 특허 제4,919,877호에 개시된 바와 같은 마이크로-크레이핑(micro-creping)을 사용하여 건조된 티슈 웹(23)을 양키(Yankee) 건조기로 전달시켜 건조된 티슈 웹(23)을 크레이핑시키는 것이 가능하다.

나타나 있지 않은 다른 실시태양에서, 습윤 티슈 웹(15)는 내부 성형 직물(13)으로부터 직접 통기건조 직물(19)로 전사되어, 전사 직물(17)을 생략할 수 있다. 통기건조 직물(19)는 습윤 티슈 웹(15)가 러시 전사되도록 내부 성형 직물(13)보다 더 적은 속력으로 이동할 수 있거나, 또는 다르게는 통기건조 직물(19) 가 내부 성형 직물(13)과 실질적으로 동일한 속력으로 이동할 수 있다.

도 2는 도 1에 따라 제조된 통기건조된 베이스시트의 한 외부 표면에 결합제 물질이 도포되는 프린팅/크레이핑 공정을 개략적으로 나타낸다. 비록 결합제의 그라비어 프린팅이 예시되어 있지만, 결합제 물질을 도포하는 다른 수단들, 예를 들면 포옴 도포, 스프레이 도포, 플렉소그래피 프린팅, 또는 디지탈 프린팅 방법, 예를 들면 잉크 젯 프린팅 등이 또한 사용될 수 있다. 결합제 물질 도포 스테이션(45)를 통과하고 있는 페이퍼 시트(27)이 나타나 있다. 스테이션(45)는 적합한 결합제(50)을 함유하는 저장조(49)와 소통하고 있는 로토그라비어 롤(48)과 접촉하고 있는 전사 롤(47)을 포함한다. 결합제 물질(50)이 미리-선택된 패턴으로 시트의 한 면에 도포된다. 결합제 물질이 도포된 후, 시트는 가압 롤(56)에 의해 크레이핑 롤(55)에 부착된다. 시트는 크레이핑 롤의 표면 상에서 일정 거리 동안 운반된 다음 크레이핑 블레이드(58)의 작용에 의해 이로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드는 결합제 물질이 도포된 시트의 면 상에서 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다.

일단, 그레이핑되면, 시트(27)은 임의적인 건조 스테이션(60)을 통과하게 된다. 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예를 들면 적외선 열, 마이크로웨이브 에너지, 열기 등에 의해 에너지보급받는 오븐을 포함할 수 있다. 다르게는, 건조 스테이션은 다른 건조 방법, 예를 들면 광-경화, UV-경화, 코로나 방전 처리, 전자 비임 경화, 반응성 기체를 이용한 경화, 가열된 공기를 이용한 경화, 예를 들면 통기 가욜 또는 충돌 젯 가열, 적회선 가열, 접촉 가열, 유도형 가열, 마이크로 웨이브 또는 RF 가열 등을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 일부 용도에선 시트를 건조하고/하거나 결합제 물질을 경화시키기 위해 필수적일 수 있다. 그러나, 선택된 결합제 물질에 따라, 건조 스테이션(60)이 필요하지 않을 수 있다. 일단 건조 스테이션을 통과하면, 시트는 롤(65)로 권취될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 페이퍼 시트에 결합제 물질을 도포하는데 사용될 수 있는 프린트 패턴의 한 실시태양을 보여준다. 예시된 바와 같이, 패턴은 일련의 연속되는 독립된 도트(70)들을 나타낸다. 예를 들면 한 실시태양에서, 도트는 기계 방향 및/또는 횡-기계 방향에서 1 인치(25.4 ㎜) 당 대략 약 25 내지 약 35개의 도트들이 있도록 이격될 수 있다. 도트들은 예를 들면 약 0.01 인치(0.25 ㎜) 내지 약 0.03 인치(0.76 ㎜)의 직경을 가질 수 있다. 한 특정 실시태양에서, 도트는 약 0.02 인치(0.51 ㎜)의 직경을 가질 수 있고, 기계 방향 및 횡- 기계 방향 모두에서 1 인치(25.4 ㎜) 당 대략 28개의 도트들이 전개되도록 하는 패턴으로 제공될 수 있다. 도트들 외에, 결합제 물질을 시트 상에 프린팅할 때 다양한 다른 독립적인 형태, 예를 들면 납작하고 긴 타원형, 또는 직사각형도 또한 사용될 수 있다.

도 4는 결합제 물질 프린트 패턴이 각각 3개의 납작하고 긴 육각형으로 이루어진 독립적인 다수개의 퇴적물(75)로 구성되어 있는 프린트 패턴을 나타낸다. 한 실시태양에서, 각 육각형은 약 0.02 인치(0.51 ㎜) 길이일 수 있으며 약 0.006 인치(0.15 ㎜)의 폭을 가질 수 있다. 1 인치(25.4 ㎜) 당 대략 35 내지 40개의 퇴적물들이 기계 방향 및 횡-기계 방향에서 이격되어 있다.

도 5는 결합제 물질이 망상 패턴으로 시트 상에 프린팅되는 다른 결합제 물 질 패턴을 예시한다. 치수들은 도 3의 도트 패턴의 것과 유사하다. 결합제 물질의 연속적인 그물구조를 제공하는 망상 패턴은 도 3의 도트 패턴과 같이 상응한 독립적인 요소들로 된 패턴들에 비하여 비교적 더 큰 시트 강도를 생성시킬 수 있다. 상기 예시된 것들 외에, 최종 제품의 바라직한 성질들에 따라 많은 다른 패턴들이 또한 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 6-8은 실시예와 관련하여 설명되는 바와 같이 비교용 타월 및 본 발명의 타월의 수직 흡상 성질에 관한 플롯들이다.

시험 절차

본원에서 사용된 "와이프 드라이 시험"은 본원에서 참고문헌으로 인용되는, 1978년 6월 20일에 특허된 피에트레니악(Pietreniak)의 발명의 명칭이 "Wipe Dry Improvement of Non-woven Dry-Formed Webs"인 미국 특허 제4,096,311호에 기재된 바와 같이 측정된다. 보다 구체적으로는, 액체 엎질러진 흔적들에 대한 페이퍼 타월의 와이프 드라이 용량을 측정하는데 사용된 방법은 다음 단계들을 포함한다.

1. 시험되는 타월의 샘플을 썰매(10 ㎝ x 6.3 ㎝)의 패드를 댄 표면에 장착시킨다.

2. 썰매를 회전하는 디스크를 가로질러 이동시키도록 디자인된 아암(arm) 상에 썰매를 장착시킨다.

3. 썰매를 중량을 재서 썰매와 샘플의 합한 중량이 약 770 그램이 되도록 한다.

4. 썰매 및 횡방향 아암을 수평의 회전가능한 디스크 상에, 샘플이 중량을 잰 썰매에 의해 디스크의 표면 향해 압착되도록 위치시킨다(썰매 및 횡방향 아암은 썰매의 리딩 연부(6.3 ㎝ 면)가 디스크의 중심 바로 앞에 오고 썰매의 10 ㎝ 중앙선이 디스크의 방사상 선을 따라 위치하여 트레일링 6.3 ㎝ 연부가 디스크의 둘레 주위에 위치하도록 위치된다).

5. 시험액 0.5 ml를 썰매의 리딩 연부 앞의 디스크의 중심에 계량투여한다. 충분한 계면활성제를 물에 첨가하여 와이핑하였을 때 이들이 독립된 액적으로하기 보다는 필름으로 남겨지도록 하였다. 이 시험을 위하여, 0.0125％ 터기톨(Tergitol) 15-S-15 용액을 사용하였다.

6. 약 60 ㎝의 직경을 갖는 디스크를 약 65 rpm으로 회전시키는 한편 횡방향 아암은 테이블 회전 당 약 1.27 ㎝의 속력으로 썰매의 트레일링 연부가 디스크의 외부 연부를 가로지를 때까지(이 시점에서 시험을 중단시킴) 썰매를 디스크를 가로질러 이동시킨다. 시험의 시작으로부터 끝까지 대략 20초가 소요된다.

7. 시험 동안 썰매가 디스크를 가로질러 와이핑할 때, 시험액에 대한 시험 샘플의 와이핑 효과를 관찰한다, 특히 습윤된 표면을 관찰하면, 와이핑된 건조 면적이 디스크의 중앙에 나타나고 디스크 상에서 방사상으로 확대된다.

8. 시험을 중단한 시점(썰매의 트레일링 연부가 디스크의 연부를 지나갈 때)에서, 디스크 중앙의 제곱 센티미터 단위의 와이핑된 건조 면적의 크기를 관찰하여(있다면), 기록한다. 시험 샘플에 의해 와이핑되어 건조된 디스크 상의 면적의 크기에 대한 관찰을 돕기 위하여, 디스크의 표면 상에 50, 100, 200, 300, 400, 500 및 750 ㎠ 원에 대응하는 동심원성 원형 스코어 라인을 만들어, 공지된 면적을 갖는 기준 스코어 라인과 건조 면적을 비교하여 건조 면적의 크기를 육안으로 신속하게 측정할 수 있도록 한다.

시험을 일정한 온도 및 상대 습도 조건(21 ℃ +/- 1 ℃, 65％ 상대 습도 +/- 2％) 하에서 수행한다. 이 시험을 각 샘플에 대하여 10회(회전하는 표면에 대하여 외부 및 내부 타월 표면 각각으로 5회씩) 수행한다. 각 표면에 대하여 5회 측정의 평균을 구하여 시험된 샘플표면에 대한 제곱 센티미터 단위의 와이프 드라이 지수로 기록한다.

본원에서 사용된 "기계 방향(MD) 인장 강도"는 샘플을 기계 방향으로 당겨 파열할 때 샘플 폭 당의 피크 하중을 나타낸다. 유사하게, 횡-기계 방향(CD) 인장 강도는 샘플을 횡-기계 방향으로 당겨 파열할 때 샘플 폭 당의 피크 하중을 나타낸다. 달리 명시하지 않으면, 인장 강도는 건조 인장 강도이다.

제이디씨 프리시젼 샘플 커터(JDC Precision Sample Cutter)(펜실베니아주 필라델피아의 드윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Company), 모델 번호 JDC 3-10, 일련 번호 37333)를 사용하여 기계 방향(MD) 또는 횡-기계 방향(CD) 배향으로 3 인치(76.2 ㎜) 폭 x 5 인치(127 ㎜) 길이 스트립을 절단하여 인장 강도 시험을 위한 샘플을 제조한다. 인장 강도의 측정에 사용된 기기는 엠티에스 시스템즈 신테크(MTS Systems Sintech) 11S, 일련 번호 6233이다. 데이타 습득 소프트웨어는 윈도우 버젼 3.10용 MTS 테스트웍스(TestWorks)(등록상표) 또는 현 버젼 4.07B(노쓰 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크의 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corp.))이다. 하중 셀은 피크 하중 값들의 대부분 이 하중 셀의 풀 스케일 값의 10 내지 90％에 속하도록, 시험된 샘플의 강도에 따라, 50 뉴튼 또는 100 뉴튼 최대치로부터 선택된다. 조(jaw) 사이의 게이지 길이는 4 +/- 0.04 인치(101.6 +/- 1 ㎜)이다. 조는 공기압 작용을 사용하여 작동되며 고무 코팅되어 있다. 최소 그립 면 폭은 3 인치(76.2 ㎜)이고, 조의 대략적인 높이는 0.5 인치(12.7 ㎜)이다. 크로스헤드 속력은 10 +/- 0.4 인치/분(254 +/- 1 ㎜/분)이고, 파단 감응성은 65％ 설정되었다. 샘플을 기기의 조들 사이에 수직적으로 및 수평적으로 모두 중앙에 위치하도록 두었다. 이어서 시험을 시작하여 시험편이 파단될 때 끝냈다. 피크 하중을 시험된 샘플에 따라 시험편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로 기록한다. 각 제품에 대하여 적어도 6개의 대표적인 시험편들을 시험하고 모든 개별적인 시험편 시험에 대한 대수 평균이 그 제품에 대한 MD 또는 CD 인장 강도이다.

습윤 인장 강도 측정을 동일한 방식으로 측정하지만, 단지 전형적으로 샘플의 횡-기계 방향으로 측정된다. 시험 전에, CD 샘플스트립의 중앙부를 시험편을 인장 시험 장치 내에 부하시키기 직전에 실온 증류수로 포화시킨다. CD 습윤 인장 측정을 제품을 만든 직후 및 또한 제품의 어느 정도의 자연적인 에이징 후에 모두 행한다. 자연적인 에이징을 흉내내기 위하여, 시험용 제품 샘플을 약 23 ℃ 및 50％ 상대 습도의 주위 조건에서 시험 전 최대 15일 또는 그 이상 동안 저장하여 샘플 강도가 시간에 따라 더 이상 증가하지 않도록 하였다. 이러한 천연 에이징 단계 후, 샘플들을 개별적으로 습윤시키고 시험하였다. 다르게는, 샘플들을 추가적인 에이징 시간을 갖지 않고 제조 직후에 시험할 수 있다. 이들 샘플의 경우, 인 장 스트립을 시험 전에 105 ℃의 오븐 중에서 5 또는 10분 동안 인공적으로 에이징시킨다. 이러한 인공적인 에이징 단계 후, 샘플들을 개별적으로 습윤시키고 시험하였다. 고유적으로 자연적으로 에이징된, 시험 2주 이상 전에 만들어진 샘플을 측정하는 경우에는, 이러한 상태조정이 필수적이지 않다.

샘플 습윤은 먼저 단일의 시험 스트립을 한 조각의 흡취지(화이버 마크(Fiber Mark), 릴라이언스 베이시스(Reliance Basis 120) 상에 내려놓음으로써 수행된다. 이어서 패드를 사용하여 시험 전에 샘플 스트립을 습윤시킨다. 패드는 스카치-브라이트(Scotch-Brite)® 브랜드(3M) 다목적 상업용 스크러빙 패드이다. 시험용 패드를 제조하기 위하여, 전체 크기의 패드를 대략 2.5 인치(63.5 ㎜) 길이 x 4 인치(101.6 ㎜) 폭으로 절단한다. 한 조각의 마스킹 테이프를 4 인치(101.6 ㎜) 길이 연부들 중 하나 주위에 감았다. 이어서 테이핑된 면을 습윤 패드의 "상부" 연부가 되게 하였다. 인장 스트립을 습윤시키기 위하여, 시험기는 패드의 상부 연부를 붙잡아 습윤 팬에 위치하는 증류수 대략 0.25 인치(6.35 ㎜)에 바닥 연부를 침지시킨다. 패드의 말단이 물로 포화된 후, 패드를 이어서 습윤 팬으로부터 꺼내고 습윤 연부를 와이어 메시 스크린 상에서 3회 가볍게 탁탁 두드려 과량의 물을 패드로부터 제거한다. 이어서 패드의 습윤 연부를 샘플을 가로질러 샘플의 폭과 평행하게 샘플 스트립의 대략적인 중심에 부드럽게 위치시킨다. 패드를 대략 1 초 동안 제 자리에 유지시킨 다음 꺼내고 다시 습윤 팬 내에 넣는다. 습윤 샘플을 이어서 바로 습윤된 면적이 대략적으로 상부와 하부 그립들 사이의 중앙에 오도록 인장 그립에 삽입시킨다. 시험 스트립은 그립들 사이에서 수평적으로 및 수직적으 로 모두 중앙에 위치해야 한다(습윤된 부분들 중 어떤 곳이 그립 면과 접촉하게 되는 경우, 시험편을 버려야 하고 시험을 재개하기 전에 조들을 완전 건조시켜야 함을 명심해야 한다). 이어서 인장 시험을 수행하여 피크 하중을 이 시험편의 CD 습윤 인장 강도로 기록한다. 건조 인장 시험의 경우, 제품의 특성화는 6번의 대표적인 샘플 측정치들의 평균으로 구한다.

인장 강도 외에, 측정된 각 샘플에 대한 신장, 기울기 및 흡수된 인장 에너지(TEA)도 또한 윈도우 버젼 3.10 또는 4.07B용 MTS 테스트웍스(등록상표) 프로그램에 의해 기록된다. 신장(MD 신장 또는 CD 신장)는 ％로 기록되고, 시험편의 피크 하중을 발생시키는 점에서의 슬랙-보정된(slack-corrected) 연신율을 슬랙-보정된 게이지 길이로 나눈 비로 정의된다. 기울기는 그램(g) 또는 킬로그램(㎏) 단위로 기록되고 시험편의 폭으로 나눈 70 내지 157 그램(0.687 내지 1.540 N) 사이의 시험편-발생 힘에 속하는 하중-보정된 변형점들에 핏팅된 최소 제곱 직선의 기울기로 정의된다.

흡수된 총 에너지(TEA)는 앞서 위에서 설명된 바와 동일한 인장 시험 동안의 응력-변형 곡선 아래의 면적으로 계산된다. 그 면적은 시트가 변형되어 파열될 때 도달된 변형 값에 기초하고 시트 상에 놓여진 하중은 피크 인장 하중의 65％로 떨어졌다. 종이 시트의 두께가 일반적으로 미지의 것이고 시험 동안에 변하기 때문에, 시트의 횡단면 면적은 무시하여 시트 상의 "응력"을 단위 길이 당의 하중으로 또는 대표적으로는 폭 3 인치 당의 그램 단위로 기록하는 것이 일반적인 관행이다. TEA 계산을 위해, 응력은 센티미터 당의 그램으로 변환되고 적분에 의해 면적이 계 산된다. 변형의 단위는 센티미터 당의 센티미터이어서, 최종 TEA 단위는 g-㎝/㎠가 된다.

본원에서 사용된 시트 "두께"는 TAPPI 시험 방법 T402 "Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products" 및 T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board"(적중된 시트에 대한 주석 3과 함께)에 따라 10개의 시트들로 된 스택 상에서 측정된 대표적인 단일 시트의 두께이다. T411 om-89를 수행하는데 사용된 마이크로미터는 오레곤주 뉴버그의 엠베코, 인크.(Emveco, Inc.)로부터 입수가능한 엠베코(Emveco) 200-A 티슈 두께 테스터(Tissue Caliper Tester)이다. 마이크로미터는 2 킬로-파스칼의 하중, 2500 제곱 밀리미터의 가압 풋(pressure foot) 면적, 56.42 밀리미터의 가압 풋 직경, 3 초의 체류 시간 및 초 당 0.8 밀리미터의 강하 속도를 갖는다.

본원에서 사용된 시트 "벌크"는 제곱 미터 당의 그램으로 표현된, 공기-건조 기본 중량으로 나눈, 마이크로미터로 표현된 "두께"의 몫으로서 계산된다. 얻어지는 시트 벌크는 그램 당의 세제곱 센티미터로 표현된다.

본원에서 사용된 "수직 흡상"은 하기 설명되는 흡상 시험을 따른 포화 프로파일을 나타낸다. 수직 흡상은 특징적인 모세관 흡수 가능성을 갖는 물질의 결과로서 일어난다. 수직 흡상의 평형 조건에서, 포화 프로파일 또는 곡선은 액체와의 접촉점으로부터 진입하는 유체 정면의 높이까지로 나타난다. 이 곡선은 높이에 대한 함수로서의 포화도(이 경우 물질 그램 당의 액체 그램)로 표현될 수 있다. 보 다 높은 높이에서의 보다 큰 포화도일수록 액체를 끌어당겨 보유하려는 흡수 가능성이 더 크다. 흡상은 일반적으로 모세관 또는 중공관 내 흐름과 상호관련된다. 라플라스(Laplace) 방정식이 모세관 유래 흐름에 대한 모델이다:

타월은 기공들의 집합 또는 분포로 생각될 수 있다. 액체가 흡상할 수 있는 높이를 알면, 이 모델을 사용하여 각 높이에서의 기공 반경을 등식화할 수 있다. 따라서, 이러한 변환을 통해 계산된 흡상 포화 프로파일은 등가 기공 반경의 함수로서의 포화도로 표현될 수 있다. 도 6은 모세관 상승에 대한 라플라스 수학식 모델을 본원에서 설명된 수직 흡상 시험에 적용할 때 흡상 높이와 기공 크기 사이의 관계를 나타내는 플롯이다.

수직 흡상 시험을 수행하기 위해, 일정 길이의 티슈를 매달아서 샘플의 바닥 부분이 저장조 안에 잠기도록 물 저장 위에 수직적으로 매달릴 수 있도록 한다. 평형 조건에 도달될 때까지 샘플이 액체를 흡상 또는 흡수하도록 한다. 수직 흡상 에 따른 포화 곡선을 얻기 위한 많은 수단들이 있다. 한 상기 방법은 본원에서 참고문헌으로 인용되는 1995년 2월 7일에 특허허여된 다이어(Dyer) 등의 미국 특허 제5,387,207호의 시험 방법 구간 내 수직 흡상 흡수능에 의해 설명된 바와 같이 샘플의 세그먼트들을 절단 및 칭량하는 것이다. 하기 실시예에서 포화도 결과를 얻기 위하여, 본원에서 참고문헌으로 인용되는 1998년 12월 1일에 특허허여된 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제5,843,063호의 시험 방법 내 "X선 상형성 시험"에 의해 설명되는 바와 같이 x선 밀도측정법의 사용이 이용되었다. 일정 길이의 타월을 TAPPI 조건에서 비임이 수평과 평행한 x선 챔버에 위치하는 물의 저장조 위에 수직을 매단다. 2시간 후, 디지탈 그레이 스케일 x선 상들을 흡상 사건에 대해 수집한다. 상 분석을 사용하고, 포화도를 그레이 스케일의 함수로서 앞서서 검정하여, 높이 1 센티미터(예를 들면 6 ㎝는 물 표면 위 5 및 6 ㎝ 사이에 있는 그 세그먼트를 나타냄) 세그먼트들에 대한 유체의 그램을 나타내는 포화도 프로파일을 생성시킨다. 이어서 포화도를 물질 건조 중량 당 물 그램으로 표현한다.

실시예 1 (본 발명)

일반적으로 도 1에 기재한 바와 같이 파일럿 티슈 제조기를 사용하여 적층된, 크레이핑되지 않은 통기건조된 티슈 베이스시트를 제조하였다. 보다 구체적으로, 15/50/15 층 섬유 중량 분할을 갖는 3층 적층된 헤드박스를 사용하여 베이스시트를 만들었다. 각 층의 섬유는 100％ 노던 연목 크라프트 섬유(LL-19)이었다. 공기 면 층에는 미터 톤 당 7.5 킬로그램(㎏/MT)의 프로소프트(ProSoft)® TQ1003 박리제 및 6.0 ㎏/MT의 카이멘(Kymene)® 557 LX가 첨가되어 있다. 중앙 층에는 7.5 ㎏/MT의 프로소프트® TQ1003 박리제 및 3.0 ㎏/MT의 카이멘® 557 LX가 첨가되어 있다. 직물 면 층에는 2 ㎏/MT의 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 및 8 ㎏/MT의 카이멘® 557 LX가 첨가되어 있고 이 층의 섬유는 미터 톤 당 2.0 마력 일로 정련되었다.

섬유를 함유하는 기계-체스트(machine-chest) 완성지료를 대략 0.1％ 컨시스턴시로 희석하여 적층 헤드박스로 전달시켰다. 성형 직물 속력은 대략 1375 피트/분(fpm)(419 미터/분)이었다. 베이스시트를 이어서 전사를 돕기 위한 진공 롤을 사용하여 성형 직물보다 15％ 더 느리게 이동하는 전사 직물(보이쓰 패브릭스(Voith Fabrics), t1207-6)로 러시 전사시켰다. 2차 진공-보조 전사로, 베이스시트를 통기건조 직물(보리쓰 패브릭스, t1207-6) 상에 전사하였다. 시트를 통기건조기로 건조시켜 약 445. 그램/제곱 미터(gsm)의 공기-건조 기본 중량을 갖는 베이스시트를 생성시키고 후속되는 후 처리 및 전환을 위해 모(母) 롤로 권취하였다.

모 롤로부터 베이스시트를 권출하여 그라비어 프린팅 라인에 공급하고 도 2에 나타낸 바와 같이 처리하는데, 여기서 라텍스 결합제 물질이 직접 로토그라비어 프린팅을 사용하여 시트의 공기 면 층 상에 프린팅되었다. 본 실시예에서 결합제 물질은 펜실베니아주 알렌타운의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈, 인크.(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 입수된 에어플렉스(Airflex)® 426이었다. 결합제 물질 배합물은 하기 성분들을 함유하였다:

라텍스

1. 에어플렉스® 426 (63.2％ 고형분) 27,680 g

2. 소포제(날코(Nalco) 7565) 176 g

3. 물 19,200 g

반응물

1. 카이멘® 557LX (12.5％ 고형분) 8,770 g

2. 파레즈(Parez)® 631 NC 7,310 g

pH 조정

1. NaOH (10％ 고형분) 1,025 g

반응물 성분들(카이멘 및 파레즈) 및 pH 조정 화학물질을 직접 라텍스 혼합물에 교반 하에 첨가하였다. 모든 성분들이 첨가된 후, 그라비어 프린팅 작업에 사용하기 전에 프린트액이 대략 5-30분 동안 혼합되도록 하였다. 이 결합제 배합물의 경우, 카르복실산-관능성 중합체에 기초한 아제티디늄-관능성 중합체의 중량％ 비는 6.3％이었다. 프린트액의 점도는 20 rpm로 작동되는 #1 스핀들로 점도계(브룩필드(Brookfiels)® 싱크로-렉트릭(Synchro-lectric) 점도계 모델 RVT, 메사추세츠주 스토우톤의 브룩필드 엔지니어링 라보레이토리이즈, 인크.(Brookfield Engineering Laboratories Inc.))를 사용하여 측정하였을 때 60 cps이었다. 프린트액의 오븐-건조 고형분은 29.7 중량％이었다. 프린트액 pH는 6.0이었다.

시트를 도 3에 나타낸 바와 같은 28 메시 "도트" 패턴으로 결합제 물질을 그라비어 프린팅하였는데, 여기서 인치 당 각각 0.020"(0.508 ㎜)의 직경을 갖는 28개의 도트들이 시트 상에 기계 방향 및 횡-기계 방향 모두로 프린팅되었다. 결과 추가량은 시트 내 섬유의 건조 중량을 기준하여 대략 3.7 중량％이었다.

이어서 프린팅된 시트를 107 ℃의 표면 온도를 갖는 회전하는 드럼에 대하여 압착하고 크레이핑하여 모 롤로 권취하였다. 그 후, 얻어지는 프린팅/크레이핑 시트를 55개의 시트를 함유하는 페이퍼 타월의 롤로 변환시켰다.

실시예 2 (본 발명)

직물 층 내 섬유 20％, 중앙층 내 섬유 50％ 및 공기 층 내 섬유 30％의 20/50/30 층 섬유 중량 분할을 갖는 3층 적층된 헤드박스를 사용하여 베이스시트를 만든 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재한 바와 같이 페이퍼 타월의 롤을 제조하였다. 각 층의 섬유는 100％ 노던 연목 크라프트 섬유(LL-19)이었다. 공기 면 층에는 10.0 ㎏/MT의 프로소프트® TQ1003 박리제 및 5.0 ㎏/MT의 카이멘® 557 LX가 첨가되어 있다. 중앙 층에는 10.0 ㎏/MT의 프로소프트® TQ1003 박리제 및 3.0 ㎏/MT의 카이멘® 557 LX가 첨가되어 있다. 직물 면 층에는 2 ㎏/MT의 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 및 5 ㎏/MT의 카이멘® 557 LX가 첨가되어 있고 이 층의 섬유는 미터 톤 당 2.0 마력 일로 정련되었다. 이어서 베이스시트를 실시예 1에서 앞에서 설명한 바와 같이 권출하고, 프린팅하고 크레이핑하였다.

실시예 3 (비교용)

2004년에 입수한 습식레잉된 공정을 사용하여 제조된 시판되는 클리넥스(Kleenex)® 비바(Viva)® 페이퍼 타월.

실시예 4 (비교용)

2003년에 입수한 습식레잉된 공정을 사용하여 제조된 시판되는 바운 티(Bounty)® 페이퍼 타월.

실시예 5 (비교용)

2004년에 입수한 에어레잉된 공정을 사용하여 제조된 시판되는 클리넥스® 비바® 페이퍼 타월.

실시예들의 페이퍼 타월들의 물리적 성질에 대한 요약이 아래 표 1 및 2에 기재된다.

시험	단위	실시예 1 (본 발명)	실시예 2 (본 발명)	실시예 3 (비교용)	실시예 4 (비교용)	실시예 5 (비교용)
기본 중량 (건조)	gsm	55.79	56.47	61.96	38.20	54.94
두께 (10 시트)	mm	6.45	6.96	6.73	5.92	7.19
스택 벌크	g/㎤	10.82	11.59	10.24	14.50	12.4
MD 인장	g/7.62 cm	1925	1711	1488	2976	2036
MD 신장	％	36.3	35.3	22.0	16.2	11.6
MD TEA	g-cm/㎠	44.4	40.4	25.1	38.4	23.9
MD 기울기	kg	4.2	4.3	5.5	16.1	15.4
CD 인장	g/7.62 cm	1398	1254	908	2213	1468
CD 신장	％	18.4	17.8	17.1	12.7	16.9
CD TEA	g-cm/㎠	23.3	21.2	16.5	25.5	22.4
CD 기울기	kg	6.8	6.5	5.2	15.6	6.9
CD 습윤 인장	g/7.62 cm	788	695	657	763	963
CD 습윤 신장	％	13.2	13.2	14.6	8.9	13.1

시험 설명	실시예 1 (본 발명) 와이프 드라이(㎠)	실시예 2 (본 발명) 와이프 드라이(㎠)	실시예 3 (비교용) 와이프 드라이(㎠)	실시예 4 (비교용) 와이프 드라이(㎠)	실시예 5 (비교용) 와이프 드라이(㎠)
롤 타월 표면의 밖(n=5)	1000	1000	520	367	133
롤 타월 표면의 안(n=5)	800	830	460	400	20
두 면의 평균(n=10)	900	915	490	384	76

각각 도 7 및 8과 일치하는, 아래 표 3 및 4는 모든 실시예에 대한 수직 흡상 데이타를 기재한다. 표 3의 데이타 및 도 7의 대응하는 플롯은 본 발명의 타월들이 물 10-16 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 상당한 양의 흡상된 물을 함유하였음을 예시한다.

음의 정수 장력 (물의 ㎝)	실시예 1 그램/그램 포화도	실시예 2 그램/그램 포화도	실시예 3 그램/그램 포화도	실시예 4 그램/그램 포화도	실시예 5 그램/그램 포화도
20	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
19	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
18	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
17	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
16	0.36	0.37	0.00	0.00	0.00
15	0.94	1.22	0.00	0.00	0.00
14	1.54	1.75	0.00	0.02	0.00
13	1.89	2.16	0.00	0.26	0.00
12	2.24	2.55	0.82	0.81	0.00
11	2.81	3.09	1.66	1.02	0.00
10	3.46	3.78	2.26	1.24	0.55
9	4.30	4.32	2.86	1.40	2.38
8	5.10	5.40	3.36	1.72	4.48
7	5.76	5.67	3.76	1.82	5.12
6	7.09	6.85	4.67	2.14	7.12
5	8.32	7.48	5.69	2.64	9.35
4	9.16	7.78	7.74	3.34	10.61
3	9.21	8.22	12.25	4.64	11.58
2	9.60	8.74	13.54	8.87	12.62
1	10.27	9.56	14.46	15.06	14.10

표 4의 데이타 및 도 8의 대응하는 플롯은 본 발명의 타월들이 100 마이크로미터 이하의 반경을 갖는 모세관의 잠재력을 갖는 기공내 흡상된 물 상당량을 함유함 입증한다.

등가 기공 반경	실시예 1 그램/그램 포화도	실시예 2 그램/그램 포화도	실시예 3 그램/그램 포화도	실시예 4 그램/그램 포화도	실시예 5 그램/그램 포화도
64	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
67	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
71	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
75	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
80	0.36	0.37	0.00	0.00	0.00
85	0.94	1.22	0.00	0.00	0.00
91	1.54	1.75	0.00	0.02	0.00
98	1.89	2.16	0.00	0.26	0.00
106	2.24	2.55	0.82	0.81	0.00
116	2.81	3.09	1.66	1.02	0.00
127	3.46	3.78	2.26	1.24	0.55
141	4.30	4.32	2.86	1.40	2.38
159	5.10	5.40	3.36	1.72	4.48
182	5.76	5.67	3.76	1.82	5.12
212	7.09	6.85	4.67	2.14	7.12
254	8.32	7.48	5.69	2.64	9.35
318	9.16	7.78	7.74	3.34	10.61
424	9.21	8.22	12.25	4.64	11.58
636	9.60	8.74	13.54	8.87	12.62
1272	10.27	9.56	14.46	15.06	14.10

예시의 목적으로 제공된 상기 실시예는, 다음의 특허 청구의 범위 및 이에 대한 모든 등가물에 의해 정의되는 발명의 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않음을 알 수 있을 것이다.

Claims (24)

1. 평균 와이프 드라이 시험 값이 약 900 제곱 센티미터 또는 그 이상인 페이퍼 타월.
2. 제1항에 있어서, 와이프 드라이 시험 값이 약 900 내지 약 1000 제곱 센티미터인 페이퍼 타월.
3. 제1항에 있어서, 와이프 드라이 시험 값이 약 900 내지 약 950 제곱 센티미터인 페이퍼 타월.
4. 제1항에 있어서, 한 겹을 갖는 페이퍼 타월.
5. 제1항에 있어서, 두 겹을 갖는 페이퍼 타월.
6. 제1항에 있어서, 공기 면 및 직물 면을 갖는 통기건조된 시트를 포함하고, 여기서 결합제 물질이 시트의 공기 면 상에 프린팅되는 페이퍼 타월.
7. 제6항에 있어서, 상기 결합제 물질의 추가량이 건조 섬유의 양을 기준하여 약 2 내지 약 10 중량％인 페이퍼 타월.
8. 제6항에 있어서, 상기 결합제 물질의 표면적 피복율이 약 5 내지 약 90％인 페이퍼 타월.
9. 제6항에 있어서, 상기 결합제 물질이 망상 프린트 패턴으로 도포된 페이퍼 타월.
10. 제6항에 있어서, 상기 결합제 물질이 도트 패턴으로 도포된 페이퍼 타월.
11. 제1항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 1.0 이상의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
12. 제1항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 2.0 이상의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
13. 제1항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 80 내지 약 100 마이크로미터의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 0.3 내지 약 2.0의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
14. 제1항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 16 센티미터의 음의 정수 장력(negative hydrostatic tension)에 대하여 제품 그램 당 물 0.3 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
15. 제1항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 15 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.0 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
16. 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 1.0 이상의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
17. 제16항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 100 마이크로미터 이하의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 2.0 이상의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
18. 제16항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 80 내지 약 100 마이크로미터의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 0.3 내지 약 2.0의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
19. 제16항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 16 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 0.3 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
20. 제16항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 15 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.0 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
21. 제16항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 14 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.5 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
22. 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 약 80 내지 약 100 마이크로미터의 등가 기공 반경을 갖는 기공에 대하여 약 0.3 내지 약 2.0의 제품 그램 당 물 그램의 포화도로 특성화되는 기공 구조를 갖고 약 900 내지 약 1000 제곱 센티미터의 와이프 드라이 시험 값을 갖는, 단지 한 면 상에 결합제 물질이 크레이핑 도포되어 있는 통기건조된 시트를 포함하는 페이퍼 타월.
23. 제22항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 16 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 0.3 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.
24. 제22항에 있어서, 수직 흡상 시험으로 측정하였을 때, 물 약 15 센티미터의 음의 정수 장력에 대하여 제품 그램 당 물 1.0 그램 이상을 흡수할 수 있는 기공 구조를 갖는 페이퍼 타월.

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