KR20080083118A - 다양한 베이스 시트를 처리하기 위한 첨가제 조성물 - Google Patents

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KR20080083118A
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마이클 알. 로스토코
데보라 니켈
트로이 엠. 런지
케네쓰 제이. 즈윅
마이크 티. 고울렛
제프리 제이. 팀
페리 에이취. 클러프
마이클 제이. 레코스케
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Abstract

첨가제 조성물을 함유하는 시트상 제품, 예를 들어 티슈 제품을 개시한다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 알파-올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 함유하는 수성 분산액을 포함한다. 알파-올레핀 중합체는 에틸렌과 옥텐의 혼성중합체를 포함할 수 있는 한편, 에틸렌-카르복실산 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 또한 분산제, 예를 들어 지방산을 함유할 수 있다. 첨가제 조성물은 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유와 합해짐으로써 티슈 웹 내로 포함될 수 있다. 별법으로, 첨가제 조성물은 웹이 형성된 후 웹에 국소 도포될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 (creping) 작업 동안 크레이핑 접착제로서 웹에 도포될 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹의 강도를 개선할 수 있고/있거나 웹의 지각된 부드러움을 개선할 수 있다.
시트상 제품, 티슈 제품, 첨가제 조성물, 알파-올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 부드러움, 강도

Description

다양한 베이스 시트를 처리하기 위한 첨가제 조성물 {ADDITIVE COMPOSITIONS FOR TREATING VARIOUS BASE SHEETS}
관련 출원
본원은 2005년 12월 15일 출원된 미국 특허 출원 11/304,063의 일부 계속 출원으로서 그에 대한 우선권을 주장한다.
흡수성 티슈 제품, 예를 들어 종이 타월, 안면 티슈, 화장실 티슈 및 다른 유사한 제품은 몇몇 중요한 특성을 포함하도록 설계된다. 예를 들어, 제품은 우수한 벌크 (bulk), 부드러운 감촉을 가져야 하고, 고도로 흡수성이어야 한다. 제품은 또한 젖어있는 동안에도 우수한 강도를 갖고 내인열성이어야 한다. 불행히도, 부드럽고 고흡수성이면서 고강도 티슈 제품을 제조하는 것은 매우 어렵다. 보통, 제품의 하나의 특성을 증가시키는 조치를 취할 때 제품의 다른 특징은 불리한 영향을 받는다.
예를 들어, 부드러움은 일반적으로 티슈 제품 내에 셀룰로스 섬유 결합을 저하시키거나 감소시킴으로써 증가된다. 그러나, 섬유 결합을 억제하거나 감소시키면 티슈 웹의 강도에 불리한 영향을 미친다.
다른 실시태양에서, 부드러움은 유연제 (softening agent)를 티슈 웹의 외부 표면에 국소 첨가함으로써 향상된다. 예를 들어, 유연제는 실리콘을 포함할 수 있 다. 실리콘은 인쇄, 코팅 또는 분무에 의해 웹에 도포될 수 있다. 실리콘이 티슈 웹을 더 부드러운 감촉을 갖도록 하지만, 실리콘은 비교적 비쌀 수 있고 인장 강도 및/또는 흡수된 인장 에너지에 의해 측정한 시트 내구성이 보다 낮을 수 있다.
내구성을 개선하기 위해, 과거에는 다양한 강도제를 티슈 제품에 첨가하였다. 강도제는 티슈 웹의 건조 강도 또는 티슈 웹의 습윤 강도를 증가시키기 위해 첨가되었다. 일부 강도제는 특정 기간 동안에만 티슈에서 습윤 강도를 유지하므로 임시적인 것으로 간주된다. 예를 들어, 임시적 습윤 강도제는 수납장에 내리고 하수도 또는 정화조 내로 씻어낼 때 화장실 티슈가 분해하는 것을 방지하지 않으면서 사용하는 동안 화장실 티슈에 강도를 부가할 수 있다.
결합제가 또한 단독으로 또는 크레이핑 (creping) 작업과 조합하여 티슈 제품에 국소 도포되었다. 예를 들어, 종이 타월 및 와이퍼 (wiper)를 제조하는데 있어서 매우 성공적인 것으로 입증된 하나의 특정한 방법이 그 전체를 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 3,879,257 (젠틸 (Gentile) 등)에 개시되어 있다. 젠틸 등의 특허에서. 결합 물질이 티슈 웹의 하나의 측면에 미세한 규정된 패턴으로 도포되는 방법이 개시된다. 이어서, 웹은 가열된 크레이핑 표면에 부착되고 표면으로부터 크레이핑된다. 결합 물질이 웹의 반대편 측면에 도포되고, 웹은 유사하게 크레이핑된다. 젠틸 등의 특허에 개시된 방법은 뛰어난 벌크, 현저한 부드러움 및 우수한 흡수성을 갖는 와이퍼 제품을 생산한다. 웹의 표면 구역은 또한 우수한 강도, 내마모성, 및 와이프-건조 특성을 제공한다.
젠틸 등의 특허에 개시된 방법 및 제품은 종이 와이핑 제품의 제조업을 많이 진보시켰지만, 종이 와이핑 제품의 다양한 측면에서 추가로 개선할 여지가 있다. 예를 들어, 웹의 부드러움에 유의하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 티슈 웹 내로 포함될 수 있는 특정 강도제가 여전히 필요하다. 생산 동안 임의의 지점에 웹 내로 포함될 수 있는 강도제가 또한 필요하다. 예를 들어, 슬러리 형성 전에 펄프시트에, 티슈 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 수성 현탁액에, 건조 전에 형성된 티슈 웹에, 및/또는 건조된 티슈 웹에 첨가될 수 있는 강도제가 필요하다.
또한, 과거에는 티슈 웹에 국소 도포된 첨가제 조성물은 일부 상황 하에 2개의 인접한 티슈 시트가 함께 달라붙는 경향을 나타내는 블로킹 (blocking) 문제를 일으키는 경향이 있었다. 따라서, 블로킹 문제를 일으키지 않으면서 티슈 웹에 국소 도포되는 첨가제 조성물 또는 강도제가 여전히 필요하다.
<발명의 개요>
일반적으로, 본원은 첨가제 조성물의 존재로 인해 특성이 개선된 습윤 및 건조 시트상 제품에 관한 것이다. 시트상 제품은 예를 들어 화장실 티슈, 안면 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼, 예비습윤 와이퍼 등을 포함할 수 있다. 제품은 1겹을 함유할 수 있거나, 다수의 겹을 함유할 수 있다. 첨가제 조성물은 제품의 부드러움 및/또는 블로킹 거동에 부정적인 방식으로 유의한 영향을 미치지 않으면서 제품의 강도를 개선하기 위해 시트상 제품 내로 포함될 수 있다. 사실상, 첨가제 조성물은 강도를 개선하는 것과 함께 부드러움을 실제로 개선할 수 있다. 첨가제 조성물은 또한 블로킹과 연관된 문제 없이 강도를 증가시킬 수 있다. 첨가제 조성물은 예를 들어 열가소성 수지를 함유하는 수성 분산액을 포함할 수 있다. 한 실 시태양에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 작업 동안 티슈 웹에 국소 도포된다.
첨가제 조성물은 비-섬유상 올레핀 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 필름-형성 조성물을 포함할 수 있고, 올레핀 중합체는 에틸렌과 알켄, 예를 들어 1-옥텐을 포함하는 하나 이상의 공단량체와의 혼성중합체 (interpolymer)를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 또한 분산제, 예를 들어 카르복실산을 함유할 수 있다. 예를 들어, 특정 분산제의 예는 지방산, 예를 들어 올레산 또는 스테아르산을 포함한다.
하나의 특정한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합하여 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라 분산제로서도 역할을 할 수 있다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합으로 약 1:10 내지 약 10:1, 예를 들어 약 2:3 내지 약 3:2의 중량비로 존재할 수 있다.
올레핀 중합체 조성물은 약 50% 미만, 예를 들어 약 20% 미만의 결정화도를 나타낼 수 있다. 올레핀 중합체는 또한 용융 지수가 약 1000 g/10 분 미만, 예를 들어 약 700 g/10 분 미만일 수 있다. 올레핀은 또한 수성 분산액 내에 함유될 때 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터과 같은 비교적 작은 입자 크기를 가질 수 있다.
별도의 실시태양에서, 첨가제 조성물은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 첨가제 조성물 내에 분산제, 예를 들어 지방산과 조합되어 존재할 수 있다.
한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 하나 또는 두 측면에 국소 도포될 수 있다. 일단 티슈 웹에 도포되면, 첨가제 조성물은 웹에 도포된 양에 따라 불연속이지만 상호연결된 필름을 형성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 상기 방식으로, 첨가제 조성물은 유체를 흡수하는 웹의 능력을 유의하게 저해하지 않으면서 웹의 강도를 증가시킨다. 예를 들어, 형성되는 불연속 필름은 액체가 티슈 웹에 흡수되도록 허용하는 구멍 (opening)을 포함한다.
다른 실시태양에서, 첨가제 조성물은 비교적 경량으로 웹에 도포될 수 있어서, 첨가제 조성물은 웹의 표면 상에 개별적인 처리된 영역을 형성한다. 그러나, 그러한 적은 양에서도, 첨가제 조성물은 여전히 웹의 하나 이상의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 유리하게, 첨가제 조성물은 도포될 때 티슈 웹에 실질적으로 침투하지 않는다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 웹의 두께의 약 30% 미만, 예를 들어 약 20% 미만, 예를 들어 약 10% 미만의 양으로 티슈 웹에 침투한다. 주로 웹의 표면 상에 남아있음으로써, 첨가제 조성물은 웹의 액체 흡수 용적 특성을 저해하지 않는다. 또한, 첨가제 조성물은 상기 설명된 바와 같이 블로킹의 문제를 일으키지 않으면서 웹의 강성 (stiffness)을 실질적으로 증가시키지 않는다.
한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹을 크레이핑 드럼에 부착하고 드럼 표면으로부터 티슈 웹을 크레이핑하기 위해 티슈 웹의 한 측면에 도포될 수 있다. 예를 들어, 본 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 한 측면에 패턴에 따라 도포될 수 있다. 패턴은 예를 들어 불연속 (discrete) 형상의 패턴, 망상 (reticulated) 패턴, 또는 둘의 조합을 포함할 수 있다. 첨가제 조성물을 티슈 웹에 도포하기 위해, 첨가제 조성물은 티슈 웹 상에 패턴에 따라 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 로토그라비어 (rotogravure) 프린터를 사용할 수 있다.
첨가제 조성물은 티슈 웹의 한 측면에 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 도포될 수 있다. 일부 실시태양에서, 첨가제 조성물이 웹에 도포된 후, 웹은 첨가제 조성물 내의 베이스 중합체의 용융점 온도와 동일하거나 더 높은 온도에서 건조될 수 있다. 일단 도포되면, 첨가제 조성물은 웹의 흡수 특성을 저해하지 않으면서 강도를 증가시키기 위해 실질적으로 티슈 웹의 표면 상에 유지된다. 예를 들어, 티슈 웹에 도포될 때, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 두께의 약 10% 미만, 예를 들어 웹의 두께의 약 5% 미만으로 티슈 웹에 침투할 수 있다. 첨가제 조성물은 액체가 웹에 빨리 흡수될 수 있는 비처리된 영역을 또한 제공하면서 강도를 제공하기 위해 티슈 웹의 표면에 불연속 필름을 형성할 수 있다.
티슈 웹이 크레이핑 드럼에 부착될 때, 원하는 경우, 크레이핑 드럼은 가열될 수 있다. 예를 들어, 크레이핑 표면은 약 80℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹의 단일 측면에만 도포될 수 있거나, 동일한 또는 상이한 패턴에 따라 웹의 두 측면에 도포될 수 있다. 웹의 두 측면에 도포될 때, 웹의 두 측면이 크레이핑 드럼으로부터 크레이핑될 수 있거나, 웹의 하나의 측면만이 크레이핑될 수 있다.
한 실시태양에서, 첨가제 조성물로 처리된 티슈 웹은 첨가제 조성물을 도포 하기 전에 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹을 포함할 수 있다. 일단 크레이핑 표면으로부터 크레이핑되면, 웹은 약 10 cc/g을 초과하는 것과 같은 비교적 높은 벌크를 가질 수 있다. 티슈 제품은 단일겹 제품으로 사용될 수 있거나, 다수겹 제품 내로 포함될 수 있다.
상기한 바와 같이, 첨가제 조성물은 베이스 시트의 다양한 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 베이스 시트에 로션을 바른 것 같은 부드러운 느낌을 제공한다. 부드러움의 한 측면을 측정하는 하나의 시험은 스틱-슬립 (Stick-Slip) 시험으로 불린다. 스틱-슬립 시험 동안, 저항력을 측정하면서 슬레드 (sled)를 베이스 시트의 표면 위로 당긴다. 스틱-슬립 수가 보다 높은 것은 보다 낮은 항력 (drag force)을 갖는 보다 로션을 바른 듯한 표면을 나타낸다. 예를 들어, 본원에 따라 처리된 티슈 웹은 한 측면에서 스틱-슬립이 약 -0.01 초과, 예를 들어 약 -0.006 내지 약 0.7, 예를 들어 약 0 내지 약 0.7일 수 있다.
본원에 따라 처리된 베이스 시트는 전적으로 셀룰로스 섬유, 예를 들어 펄프 섬유로부터 제조될 수 있거나, 섬유의 혼합물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 베이스 시트는 셀룰로스 섬유를 합성 섬유와 조합으로 포함할 수 있다.
본원에 따라 처리될 수 있는 베이스 시트는 웨트-레이드 (wet-laid) 티슈 웹을 포함한다. 그러나, 다른 실시태양에서, 베이스 시트는 에어레이드 (airlaid) 웹, 수얽힘 (hydroentangled) 웹, 코폼 웹 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 측면을 아래에 보다 상세히 논의한다.
당업자에 대한 최선의 방식을 포함한 본 발명의 충분하고 가능한 개시내용은 보다 특히 첨부되는 도면에 대한 참조를 포함한 명세서의 나머지 부분에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 다수층을 갖는 층상 (stratified) 티슈 웹의 형성을 예시하는, 티슈 웹 형성 기계의 개략도이다.
도 2는 본원에서 사용하기 위한 크레이핑되지 않은 통기-건조된 (through-건조된) 티슈 웹을 형성하기 위한 방법의 한 실시태양의 개략도이다.
도 3은 본원에서 사용하기 위한 습윤 크레이핑된 티슈 웹을 형성하기 위한 방법의 한 실시태양의 개략도이다.
도 4는 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 각 측면에 도포하고 웹의 하나의 측면을 크레이핑하기 위한 방법의 한 실시태양의 개략도이다.
도 5는 첨가제 조성물을 본원에 따라 제조된 티슈 웹에 도포하기 위해 사용되는 패턴의 한 실시태양의 평면도이다.
도 6은 첨가제 조성물을 본원에 따라 티슈 웹에 도포하기 위해 사용되는 패턴의 다른 실시태양이다.
도 7은 첨가제 조성물을 본원에 따라 티슈 웹에 도포하기 위해 사용되는 패턴의 다른 별도의 실시태양의 평면도이다.
도 8은 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에 도포하고 웹의 하나의 측면을 크레이핑하기 위한 방법의 별도의 실시태양의 개략도이다.
도 9-26 및 28-34는 하기 설명된 실시예에서 얻은 결과이다.
도 27은 스틱-슬립 시험을 수행하기 위해 사용된 장비를 예시하는 도면이다.
도 35는 본원에 따라 크레이핑된 티슈 웹을 형성하기 위한 공정의 다른 실시태양의 개략도이다.
도 36은 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에 도포하고 웹의 하나의 측면을 크레이핑하기 위한 공정의 또다른 실시태양의 개략도이다.
도 37은 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에 도포하고 웹의 하나의 측면을 크레이핑하기 위한 공정의 또다른 실시태양의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복 사용은 본원의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내려고 의도한 것이다.
당업자는 본원의 논의가 단지 예시적인 실시태양의 설명이고, 본원의 보다 넓은 측면을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다.
일반적으로, 본원은 웹의 강도를 증진하기 위해 첨가제 조성물을 시트상 제품, 예를 들어 티슈 웹 내로 포함시키는 것에 관한 것이다. 웹의 강도는 웹의 지각된 부드러움 특성에 유의하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 증가될 수 있다. 사실상, 부드러움은 일부 용도에서 증가될 수 있다. 첨가제 조성물은 폴리올레핀 분산액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀 분산액은 티슈 웹에 도포되거나 포함될 때 수성 매질 내에 비교적 작은 크기, 예를 들어 약 5 마이크로미터 미만의 중합체 입자를 함유할 수 있다. 그러나, 일단 건조되면 중합체 입자는 일반적으로 구별할 수 없다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 베이스 시트 상에 불연속 필름을 형성하고/형성하거나 불연속 처리된 영역을 형성하는 필름-형성 조성물을 포함할 수 있다. 일부 실시태양에서, 폴리올레핀 분산액은 또한 분산제를 함유할 수 있다.
아래에 보다 상세히 설명될 바와 같이, 첨가제 조성물은 다양한 기술을 사용하여 티슈 제품의 상이한 생산 단계 동안 티슈 웹 내로 포함될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 수성 현탁액과 합해질 수 있다. 별도의 실시태양에서, 첨가제 조성물은 섬유의 수성 현탁액을 형성하기 위해 사용되는 건조 펄프 시트에 도포될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹이 젖어있는 동안 또는 티슈 웹이 건조된 후 티슈 웹에 국소 도포될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 국소 도포될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 크레이핑 작업 동안 티슈 웹에 국소 도포될 수 있다. 특히, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 동안 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키기 위해 적절한 것으로 밝혀졌다.
폴리올레핀 분산액을 함유하는 첨가제 조성물의 사용은 특정 실시태양에 따라 다양한 잇점 및 이익을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 처리되지 않은 웹에 비해 처리된 티슈 웹의 기하 평균 인장 강도 및 흡수된 기하 평균 인장 에너지를 개선하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 강도 특성은 처리되지 않은 웹에 비교하여, 및 과거에 흔히 행해진 바와 같은 실리콘 조성물로 처리된 티슈 웹에 비교하여 티슈 웹의 강성에 유의하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 개선될 수 있다. 따라서, 본원에 따라 제조된 티슈 웹은 실리콘 조성물로 처리된 티슈 웹에 유사하거나 동등한 지각된 부드러움을 가질 수 있다. 그러나, 본원에 따라 제조된 티슈 웹은 동일한 지각된 부드러움 수준에서 강도 특성을 유의하게 개선할 수 있었다.
강도 특성에서의 증가는 또한 결합 물질, 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 처리된 선행 기술의 티슈 웹과 거의 동등하다. 그러나, 인접한 시트가 함께 달라붙는 경향인 시트 블로킹을 갖는 문제가 과거에 행해진 바와 같이 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 첨가제 조성물로 처리된 것에 비해 티슈 웹이 본원에 따라 제조될 때 유의하게 감소한다.
상기 이익 및 잇점은 웹의 제조 동안 실질적으로 임의의 지점에서 첨가제 조성물을 티슈 웹 내로 포함시킴으로써 얻을 수 있다. 첨가제 조성물은 일반적으로 하나 이상의 열가소성 수지, 물, 및 임의로 하나 이상의 분산제를 포함하는 수성 분산액을 함유한다. 열가소성 수지는 분산액 내에 비교적 작은 입자 크기로 존재한다. 예를 들어, 중합체의 평균 체적 (volumetric) 입자 크기는 약 5 마이크로미터 미만일 수 있다. 실제 입자 크기는 분산액 내에 존재하는 열가소성 중합체를 포함한 다양한 인자에 좌우될 수 있다. 따라서, 평균 체적 입자 크기는 약 0.05 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터, 예를 들어 약 4 마이크로미터 미만, 예를 들어 약 3 마이크로미터 미만, 예를 들어 약 2 마이크로미터 미만, 예를 들어 약 1 마이크로미터 미만일 수 있다. 입자 크기는 Coulter LS230 광-산란 입자 크기 분석기 또는 다른 적합한 장치에서 측정할 수 있다. 수성 분산액 내에 존재할 때 및 티슈 웹 내에 존재할 때, 열가소성 수지는 대개 비-섬유상 형태로 발견된다.
분산액 내에서 중합체 입자의 입자 크기 분포는 약 2.0 이하, 예를 들어 1.9, 1.7 또는 1.5 미만일 수 있다.
본원의 첨가제 조성물 내로 포함될 수 있는 수성 분산액의 예는 예를 들어 모두 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 출원 공개 2005/0100754, 미국 특허 출원 공개 2005/0192365, PCT 공개 WO 2005/021638, 및 PCT 공개 WO 2005/021622에 개시되어 있다.
한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면 상에 필름을 형성할 수 있는 필름 형성 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹에 국소 도포될 때, 첨가제 조성물은 불연속이지만 상호연결된 필름을 형성할 수 있다. 즉, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면 위에 상호연결된 중합체 네트워크를 형성한다. 그러나, 필름 또는 중합체 네트워크는 다양한 구멍이 필름 내에 함유된다는 점에서 불연속이다. 구멍의 크기는 웹에 도포되는 첨가제 조성물의 양 및 첨가제 조성물이 도포되는 방식에 따라 변할 수 있다. 특히 유리하게는, 구멍은 액체가 불연속 필름을 통해 티슈 웹의 내부로 흡수되도록 허용한다. 이와 관련하여, 티슈 웹의 위킹 (wicking) 특성은 첨가제 조성물의 존재에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다.
다른 실시태양에서, 첨가제 조성물이 비교적 소량으로 베이스 웹에 첨가될 때, 첨가제 조성물은 상호연결된 네트워크를 형성하지 않고, 대신 베이스 시트 상에 처리된 불연속 영역으로서 나타난다. 그러나, 비교적 적은 양에서도, 첨가제 조성물은 여전히 베이스 시트의 하나 이상의 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 베이스 시트의 감촉은 약 2.5 중량% 미만, 예를 들어 2 중량% 미만, 예를 들어 1.5 중량% 미만, 예를 들어 1 중량% 미만, 예를 들어 심지어 0.5 중량% 미만의 양에서도 개선될 수 있다.
추가로, 일부 실시태양에서, 첨가제 조성물은 일단 도포된 후 주로 티슈 웹의 표면 상에 남아있고, 웹에 침투하지 않는다. 상기 방식으로, 불연속 필름은 티슈 웹이 표면에 접촉하는 유체를 흡수하도록 허용할 뿐만 아니라, 비교적 다량의 유체를 흡수하는 티슈 웹의 능력을 유의하게 저해하지 않는다. 따라서, 첨가제 조성물은 웹의 강성에 유의하게 불리한 영향을 미치지 않으면서 웹의 강도를 증가시키면서 웹의 액체 흡수 특성을 유의하게 저해하지 않는다.
베이스 시트의 표면 상에 존재할 때 첨가제 조성물의 두께는 첨가제 조성물의 성분 및 도포된 양에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 두께는 약 0.01 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터으로 변할 수 있다. 예를 들어, 보다 높은 추가분 (add-on) 수준에서, 두께는 약 3 마이크로미터 내지 약 8 마이크로미터일 수 있다. 그러나, 보다 낮은 추가분 수준에서, 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터, 예를 들어 약 0.3 마이크로미터 내지 약 0.7 마이크로미터일 수 있다.
비교적 낮은 추가분 수준에서, 첨가제 조성물은 또한 비교적 높은 추가분 수준보다 베이스 시트 상에 상이하게 침적할 수 있다. 예를 들어, 비교적 낮은 추가분 수준은, 불연속 처리된 영역이 베이스 시트 상에 형성될 뿐만 아니라, 첨가제 조성물은 베이스 시트의 외형을 보다 잘 따를 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 베이스 시트가 크레이핑될 때 베이스 시트의 크레이프 패턴을 따르는 것으로 밝혀졌다.
첨가제 조성물 내에 함유된 열가소성 수지는 특정 용도 및 목적하는 결과에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 열가소성 수지는 올레핀 중합체이다. 본원에서 사용될 때, 올레핀 중합체는 일반식 CnH2n을 갖는 불포화 개방쇄 탄화수소의 클래스를 나타낸다. 올레핀 중합체는 공중합체, 예를 들어 혼성중합체로서 존재할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 실질적으로 올레핀 중합체는 약 1% 미만의 치환을 갖는 중합체를 나타낸다.
예를 들어, 하나의 특정한 실시태양에서, 올레핀 중합체는 C4-C2O 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 또는 에틸렌 비닐 화합물, 예를 들어 비닐 아세테이트, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C2O 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 에틸렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다. 공단량체의 예는 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 및 1-도데센을 포함한다. 일부 실시태양에서, 에틸렌의 혼성중합체는 밀도가 약 0.92 g/cc 미만이다.
다른 실시태양에서, 열가소성 수지는 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함한다. 공단량체의 예는 에틸렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 및 1-도데센을 포함한다. 일부 실시태양에서, 공단량체는 혼성중합체의 약 5 중량% 내지 약 25 중량%로 존재한다. 한 실시태양에서, 프로필렌-에틸렌 혼성중합체가 사용된다.
본원에서 사용될 수 있는 열가소성 수지의 다른 예는 올레핀, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 및 1-도데센의 단일중합체 및 공중합체 (엘라스토머 포함) (일반적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-펜텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 및 프로필렌-1-부텐 공중합체로 대표됨); 알파-올레핀의 공액 또는 비-공액 디엔과의 공중합체 (엘라스토머 포함) (일반적으로 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표됨); 및 폴리올레핀 (엘라스토머 포함), 예를 들어 2개 이상의 알파-올레핀의 공액 또는 비-공액 디엔과의 공중합체 (일반적으로 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체, 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표됨); 에틸렌-비닐 화합물 공중합체, 예를 들어 N-메틸올 관능성 공단량체와의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, N-메틸올 관능성 공단량체와의 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체; 스티렌계 공중합체 (엘라스토머 포함), 예를 들어 폴리스티렌, ABS, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 메틸스티렌-스티렌 공중합체; 및 스티렌 블록 공중합체 (엘라스토머 포함), 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합체 및 그의 수화물, 및 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체; 폴리비닐 화합물, 예를 들어 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 비닐 클로라이드-비닐리덴 클로라이드 공중합체, 폴리메틸 아크릴레이트, 및 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리아미드, 예를 들어 나일론 6, 나일론 6,6, 및 나일론 12; 열가소성 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 옥시드 등을 포함한다. 상기 수지는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
특정 실시태양에서, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 그의 공중합체 및 그의 블렌드, 및 에틸렌-프로필렌-디엔 삼중합체가 사용된다. 일부 실시태양에서, 올레핀계 중합체는 미국 특허 3,645,992 (Elston)에 기재된 균질 중합체; 미국 특허 4,076,698 (Anderson)에 기재된 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE); 불균질하게 분지된 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE); 불균질하게 분지된 초저 선형 밀도 폴리에틸렌 (ULDPE); 균질하게 분지된, 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체; 균질하게 분지된, 실질적으로 선형 에틸렌/알파-올레핀 중합체 (이는 예를 들어 그 개시내용을 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 5,272,236 및 5,278,272에 개시된 방법으로 제조할 수 있다); 및 높은 압력, 유리 라디칼 중합체화 에틸렌 중합체 및 공중합체, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)을 포함한다. 본 발명의 또다른 실시태양에서, 열가소성 수지는 에틸렌-카르복실산 공중합체, 예를 들어 에틸렌-아크릴산 (EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예를 들어 더 다우 케미컬 컴퍼니 (The Dow Chemical Company)로부터 상표명 PRIMACOR™으로, 듀퐁 (DuPont)으로부터 NUCREL™으로, 엑손모빌 (ExxonMobil)로부터 ESCOR™으로 입수가능하고 각각 전체를 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 4,599,392, 4,988,781, 및 59,384,373에 기재된 것, 및 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA) 공중합체를 포함한다. 각각 전체를 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 6,538,070, 6,566,446, 5,869,575, 6,448,341, 5,677,383, 6,316,549, 6,111,023, 또는 5,844,045에 기재된 중합체 조성물이 또한 일부 실시태양에서 적합하다. 물론, 중합체의 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 블렌드는 2가지 상이한 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 중합체를 포함한다. 다른 실시태양에서, 블렌드는 지글러-나타 및 메탈로센 중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 또다른 실시태양에서, 본원에서 사용된 열가소성 수지는 2가지 상이한 메탈로센 중합체의 블렌드이다.
하나의 특정한 실시태양에서, 열가소성 수지는 에틸렌의 알켄, 예를 들어 1-옥텐을 포함하는 공단량체와의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함한다. 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 첨가제 조성물 내에 단독으로 또는 다른 열가소성 수지, 예를 들어 에틸렌-아크릴산 공중합체와 조합으로 존재할 수 있다. 특히 유리하게, 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 수지일 뿐만 아니라 분산제로서도 역할을 한다. 일부 실시태양에 있어서, 첨가제 조성물은 필름-형성 조성물을 포함해야 한다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 필름을 형성하는 것을 도울 수 있는 반면, 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 강성을 저하시키는 것으로 밝혀졌다. 티슈 웹에 도포될 때, 조성물은 조성물이 도포되는 방식 및 도포되는 조성물의 양에 따라 제품 내에 필름을 형성할 수 있거나 형성할 수 없다. 티슈 웹 상에 필름을 형성할 때, 필름은 연속 또는 불연속일 수 있다. 함께 존재할 때, 에틸렌 및 옥텐 공중합체와 에틸렌-아크릴산 공중합체 사이의 중량비는 약 1:10 내지 약 10:1, 예를 들어 약 3:2 내지 약 2:3일 수 있다.
열가소성 수지, 예를 들어 에틸렌 및 옥텐 공중합체는 결정화도가 약 50% 미만, 예를 들어 약 25% 미만일 수 있다. 중합체는 단일 부위 촉매를 사용하여 제조될 수 있었고, 중량 평균 분자량은 약 15,000 내지 약 5 백만, 예를 들어 약 20,000 내지 약 1 백만일 수 있다. 중합체의 분자량 분포는 약 1.01 내지 약 40, 예를 들어 약 1.5 내지 약 20, 예를 들어 약 1.8 내지 약 10일 수 있다.
열가소성 중합체에 따라, 중합체의 용융 지수는 약 0.001 g/10 분 내지 약 1,000 g/10 분, 예를 들어 약 0.5 g/10 분 내지 약 800 g/10 분일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 열가소성 수지의 용융 지수는 약 100 g/10 분 내지 약 700 g/10 분일 수 있다.
열가소성 수지는 또한 비교적 낮은 용융점을 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지의 용융점은 약 140℃ 미만, 예를 들어 130℃ 미만, 예를 들어 120℃ 미만일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 용융점은 약 9O℃ 미만일 수 있다. 열가소성 수지의 유리 전이 온도는 또한 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 유리 전이 온도는 약 50℃ 미만, 예를 들어 약 4O℃ 미만일 수 있다.
하나 이상의 열가소성 수지는 첨가제 조성물 내에 약 1 중량% 내지 약 96 중량%의 양으로 함유될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지는 수성 분산액 내에 약 10 중량% 내지 약 70 중량%, 예를 들어 약 20 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
하나 이상의 열가소성 수지에 추가로, 수성 분산액은 또한 분산제를 함유할 수 있다. 분산제는 분산액의 형성 및/또는 안정화를 돕는 물질이다. 하나 이상의 분산제가 첨가제 조성물 내로 포함될 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 분산제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 분산제는 하나 이상의 카르복실산, 하나 이상의 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함한다. 분산제로서 유용한 카르복실산의 예는 지방산, 예를 들어 몬탄산, 스테아르산, 올레산 등을 포함한다. 일부 실시태양에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르의 하나 이상의 카르복실산 단편 또는 카르복실산 에스테르의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 25개 이하의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시태양에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르의 하나 이상의 카르복실산 단편 또는 카르복실산 에스테르의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 12 내지 25개의 탄소 원자를 갖는다. 일부 실시태양에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르 또는 그의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 15 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시태양에서, 탄소 원자의 수는 25 내지 60이다. 염의 일부 예는 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 또는 암모늄 또는 알킬 암모늄 양이온으로 이루어지는 군 중에서 선택된 양이온을 포함한다.
또다른 실시태양에서, 분산제는 에틸렌-카르복실산 중합체, 및 그들의 염, 예를 들어 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체로 이루어지는 군 중에서 선택된다.
다른 실시태양에서, 분산제는 알킬 에테르 카르복실레이트, 석유 술포네이트, 술폰화 폴리옥시에틸렌화 알콜, 황산화 또는 인산화 폴리옥시에틸렌화 알콜, 중합성 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드/에틸렌 옥시드 분산제, 1차 및 2차 알콜 에톡실레이트, 알킬 글리코시드 및 알킬 글리세리드 중에서 선택된다.
에틸렌-아크릴산 공중합체가 분산제로서 사용될 때, 공중합체는 또한 열가소성 수지로서 역할을 할 수 있다.
하나의 특정한 실시태양에서, 수성 분산액은 에틸렌 및 옥텐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 및 지방산, 예를 들어 스테아르산 또는 올레산을 함유한다. 분산제, 예를 들어 카르복실산은 수성 분산액 내에 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 성분에 추가로, 수성 분산액은 또한 물을 함유한다. 물은 원하는 경우 탈이온수로서 첨가될 수 있다. 수성 분산액의 pH는 일반적으로 약 12 미만, 예를 들어 약 5 내지 약 11.5, 예를 들어 약 7 내지 약 11이다. 수성 분산액은 고형분 함량이 약 75% 미만, 예를 들어 약 70% 미만일 수 있다. 예를 들어, 수성 분산액의 고형분 함량은 약 5% 내지 약 60%일 수 있다. 일반적으로, 고형분 함량은 첨가제 조성물이 티슈 웹에 도포되거나 내부에 포함되는 방식에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 섬유의 수성 현탁액과 함께 첨가됨에 의해서와 같이 형성하는 동안 티슈 웹 내로 포함될 때, 비교적 높은 고형분 함량이 사용될 수 있다. 그러나, 분무 또는 인쇄에 의해서와 같이 국소 도포될 때, 스프레이 또는 인쇄 장치를 통한 가공성을 개선하기 위해 보다 낮은 고형분 함량이 사용될 수 있다.
수성 분산액을 제조하기 위해 임의의 방법이 사용될 수 있지만, 한 실시태양에서, 분산액은 용융-혼련 (melt-kneading) 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 혼련기는 밴버리 (Banbury) 혼합기, 단축 압출기 또는 다축 압출기를 포함할 수 있다. 용융-혼련은 하나 이상의 열가소성 수지를 용융-혼련하기 위해 일반적으로 사용되는 조건 하에 수행할 수 있다.
하나의 특정한 실시태양에서, 방법은 분산액을 구성하는 성분들을 용융-혼련하는 것을 포함한다. 용융-혼련 기계는 다양한 성분을 위한 다수의 도입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출기는 직렬로 놓인 4개의 도입구를 포함할 수 있다. 추가로, 원하는 경우, 진공 벤트 (vent)가 압출기의 선택적인 위치에 추가될 수 있다.
일부 실시태양에서, 분산액은 먼저 약 1 내지 약 3 중량%의 물을 함유하도록 희석된 후, 후속적으로 약 25 중량%를 초과하는 물을 포함하도록 추가로 희석된다.
본원에 따라 티슈 웹을 처리할 때, 수성 중합체 분산액을 함유하는 첨가제 조성물을 티슈 웹에 국소 도포할 수 있거나, 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유와 예비-혼합함으로써 티슈 웹 내로 포함시킬 수 있다. 국소 도포될 때, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 습윤 또는 건조 상태일 때 도포될 수 있다. 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 과정 동안 웹에 국소 도포될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 웹을 건조기 드럼에 부착시키기 위해 웹 상으로 또는 가열된 건조기 드럼 상으로 분무될 수 있다. 이어서, 웹은 건조기 드럼으로부터 크레이핑될 수 있다. 첨가제 조성물이 웹에 도포된 후 건조기 드럼에 부착될 때, 조성물은 웹의 표면 영역 위에 균일하게 도포될 수 있거나, 특정 패턴에 따라 도포될 수 있다.
티슈 웹에 국소 도포될 때, 첨가제 조성물은 웹 상으로 분무되거나, 웹 상으로 압출되거나, 웹 상으로 인쇄될 수 있다. 웹 상으로 압출될 때, 임의의 적합한 압출 장치, 예를 들어 슬롯-코트 (slot-coat) 압출기 또는 멜트블로운 (멜트블로운) 다이 압출기를 사용할 수 있다. 웹 상으로 인쇄될 때, 임의의 적합한 인쇄 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린터 또는 로토그라비어 인쇄 장치를 사용할 수 있다.
한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 도포하기 전에 또는 도포하는 동안 가열될 수 있다. 조성물을 가열하면 도포를 용이하게 하도록 점도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다.
본원에 따라 제조된 티슈 제품은 단일겹 티슈 제품 또는 다수겹 티슈 제품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 제품은 2겹 또는 3겹을 포함할 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 티슈 웹이 본원에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 베이스 시트는 티슈 제품, 예를 들어 화장실 티슈, 안면 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼 등일 수 있다. 티슈 제품은 대개 벌크 밀도가 3 cc/g 이상이다. 티슈 제품은 하나 이상의 겹을 포함할 수 있고, 임의의 적합한 종류의 섬유로부터 제조될 수 있다.
티슈 웹을 제조하기 위해 적합한 섬유는 임의의 천연 또는 합성 셀룰로스 섬유를 포함하고, 이는 비목질 섬유, 예를 들어 면, 마닐라삼, 양마, 사바이 (sabai grass), 아마, 에스파르토 (esparto grass), 짚, 인도삼베 (jute hemp), 바가스 (bagasse), 밀크위드 솜 (milkweed floss) 섬유, 및 파인애플 잎 섬유; 및 목질 또는 펄프 섬유, 예를 들어 낙엽수 및 침엽수로부터 얻는 것, 예를 들어 연목 섬유, 예를 들어 노던 (northern) 및 서던 (southern) 연목 크라프트 섬유; 경목 섬유, 예를 들어 유칼리나무, 단풍나무, 박달나무, 및 미루나무를 포함하고 이로 제한되지 않는다. 펄프 섬유는 고수율 또는 저수율 형태로 제조될 수 있고, 임의의 공지된 방법, 예를 들어 크라프트, 아황산염, 고수율 펄핑 방법 및 다른 공지된 펄핑 방법으로 펄핑될 수 있다. 오가노솔브 (organosolv) 펄핑 방법으로부터 제조된 섬유, 예를 들어 미국 특허 4,793,898 (1988년 12월 27일에 Laamanen 등에게 허여됨); 미국 특허 4,594,130 (1986년 6월 19일에 Chang 등에게 허여됨); 및 미국 특허 3,585,104에 개시된 섬유 및 방법을 또한 사용할 수 있다. 유용한 섬유는 또한 미국 특허 5,595,628 (1997년 1월 21일에 Gordon 등에게 허여됨)에 예시된 안트라퀴논 펄핑에 의해 제조될 수 있다.
섬유의 일부, 예를 들어 건조 중량으로 50% 이하, 또는 건조 중량으로 약 5% 내지 약 30%는 합성 섬유, 예를 들어 레이온, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 2성분 외피-코어 섬유, 다성분 바인더 (binder) 섬유 등일 수 있다. 예시적인 폴리에틸렌 섬유는 미니파이버스, 인크. (minifibers, Inc., 미국 테네시주 잭슨 시티)로부터 입수가능한 Fybrel®이다. 임의의 공지된 표백 방법을 사용할 수 있다. 합성 셀룰로스 섬유 종류는 모든 유형의 레이온 및 비스코스 또는 화학-변형된 셀룰로스로부터 유래된 다른 섬유를 포함한다. 화학 처리된 천연 셀룰로스 섬유, 예를 들어 머서화 (mercerized) 펄프, 화학적으로 경화된 또는 가교결합된 섬유, 또는 술폰화 섬유를 사용할 수 있다. 제지 섬유를 사용하는데 있어서 우수한 기계적 특성을 위해, 섬유가 비교적 손상되지 않고 많이 고해되지 (refined) 않거나 단지 가볍게 고해되는 것이 바람직할 수 있다. 재생 섬유가 사용될 수 있지만, 버진 (virgin) 섬유가 그들의 기계적 특성 및 오염물질의 결여로 인해 일반적으로 유용하다. 머서화 섬유, 재생 셀룰로스 섬유, 미생물에 의해 생산된 셀룰로스, 레이온, 및 다른 셀룰로스 물질 또는 셀룰로스 유도체를 사용할 수 있다. 적합한 제지 섬유는 또한 재생 섬유, 버진 섬유, 또는 그의 혼합물을 포함할 수 있다. 높은 벌크 및 우수한 압축 특성의 특정 실시태양에서, 섬유는 캐나다 표준 여수도 (Canadian Standard Freeness)가 200 이상, 보다 구체적으로 300 이상, 보다 더 구체적으로 400 이상, 가장 구체적으로 500 이상일 수 있다.
본원에서 사용할 수 있는 다른 제지 섬유는 종이 파쇄물 또는 재생 섬유 및 고수율 섬유를 포함한다. 고수율 펄프 섬유는 약 65% 이상, 보다 구체적으로 약 75% 이상, 보다 더 구체적으로 약 75% 내지 약 95%의 수율을 제공하는 펄핑 공정에 의해 생산된 제지 섬유이다. 수율은 초기 목재 매스 (mass)의 백분율로서 표현하는 가공된 섬유의 생성되는 양이다. 상기 펄핑 공정은 표백된 화학열기계적 펄프 (BCTMP), 화학열기계적 펄프 (CTMP), 압력/압력 열기계적 펄프 (PTMP), 열기계적 펄프 (TMP), 열기계적 화학 펄프 (TMCP), 고수율 아황산염 펄프, 및 고수율 크라프트 펄프를 포함하고, 이들은 모두 높은 수준의 리그닌을 갖는 섬유를 생성시킨다. 고수율 섬유는 전형적인 화학적 펄핑된 섬유에 비해 건조 및 습윤 상태 모두에서 그들의 강성으로 잘 알려져 있다.
일반적으로, 페이퍼 웹을 형성할 수 있는 임의의 공정을 또한 본원에서 사용할 수 있다. 예를 들어, 본원의 제지 공정은 크레이핑, 습식 크레이핑, 더블 (double) 크레이핑, 엠보싱, 습식 프레싱 (pressing), 공기 프레싱, 통기 건조, 크레이핑된 통기 건조, 크레이핑되지 않은 통기 건조, 수얽힘, 에어 레이잉 (air laying), 및 당업계에 공지된 다른 단계를 사용할 수 있다.
패턴 치밀화되거나 각인된 (imprinted) 티슈 시트, 예를 들어 그 개시내용을 본원과 모순되지 않는 정도로 본원에 참고로 포함시킨 임의의 다음 미국 특허에 개시된 티슈 시트가 본원의 제품에 또한 적합하다: 4,514,345 (1985년 4월 30일에 Johnson 등에게 허여됨); 4,528,239 (1985년 7월 7일에 Trokhan에게 허여됨); 5,098,522 (1992년 3월 24일에 허여됨); 5,260,171 (1993년 11월 9일에 Smurkoski 등에게 허여됨); 5,275,700 (1994년 1월 4일에 Trokhan에게 허여됨); 5,328,565 (1994년 7월 12일에 Rasch 등에게 허여됨); 5,334,289 (1994년 8월 2일에 Trokhan 등에게 허여됨); 5,431,786 (1995년 7월 11일에 Rasch 등에게 허여됨); 5,496,624 (1996년 3월 5일에 Steltjes, Jr. 등에게 허여됨); 5,500,277 (1996년 3월 19일에 Trokhan 등에게 허여됨); 5,514,523 (1996년 5월 7일에 Trokhan 등에게 허여됨); 5,554,467 (1996년 9월 10일에 Trokhan 등에게 허여됨); 5,566,724 (1996년 10월 22일에 Trokhan 등에게 허여됨); 5,624,790 (1997년 4월 29일에 Trokhan 등에게 허여됨); 및 5,628,876 (1997년 5월 13일에 Ayers 등에게 허여됨). 상기 각인된 티슈 시트는 각인 직물에 의해 드럼 건조기에 대해 각인된 치밀화된 구역, 및 각인 직물 내의 편향 도관 (deflection conduit)에 대응하는 비교적 덜 치밀화된 구역 (예를 들어, 티슈 시트 내의 "돔 (dome)")의 네트워크를 가질 수 있고, 여기서 편향 도관 위로 포개진 티슈 시트는 편향 도관을 가로지른 공기 압력차에 의해 편향되어, 티슈 시트 내에 보다 저밀도 베개 유사 구역 또는 돔을 형성하였다.
실질적인 양의 내부 섬유-대-섬유 결합 강도를 갖지 않는 티슈 웹이 또한 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 베이스 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유 퍼니시 (furnish)를 화학 탈결합제로 처리할 수 있다. 탈결합제는 펄핑 공정 동안 섬유 슬러리에 첨가될 수 있거나, 헤드박스에 직접 첨가될 수 있다. 본원에서 사용할 수 있는 적합한 탈결합제는 양이온성 탈결합제, 예를 들어 지방 디알킬 4급 아민 염, 모노지방 알킬 3급 아민 염, 1급 아민 염, 이미다졸린 4급 염, 실리콘 4급 염 및 불포화 지방 알킬 아민 염을 포함한다. 다른 적합한 탈결합제는 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 5,529,665 (콴 (Kaun))에 개시되어 있다. 특히, 콴의 특허에서는 탈결합제로서 양이온성 실리콘 조성물의 사용을 개시한다.
한 실시태양에서, 본원의 방법에서 사용된 탈결합제는 유기 4급 염화암모늄, 및 특히 4급 염화암모늄의 실리콘계 아민 염이다. 예를 들어, 탈결합제는 허큘레스 코퍼레이션 (Hercules Corporation)에서 시판되는 PROSOFT® TQ1003일 수 있다. 탈결합제는 슬러리 내에 존재하는 섬유의 약 1 kg/미터톤 (metric tonne) 내지 약 10 kg/미터톤의 양으로 섬유 슬러리에 첨가될 수 있다.
별도의 실시태양에서, 탈결합제는 이미다졸린계 물질일 수 있다. 이미다졸린계 탈결합제는 예를 들어 위트코 코퍼레이션 (Witco Corporation)으로부터 입수할 수 있다. 이미다졸린계 탈결합제는 2.0 내지 약 15 kg/미터톤의 양으로 첨가될 수 있다.
한 실시태양에서, 탈결합제는 본원에 참고로 포함시킨 PCT 국제 특허 출원 공개 WO 99/34057 (1998년 12월 17일) 또는 PCT 국제 특허 출원 공개 WO 00/66835 (2000년 4월 28일)에 개시된 방법에 따라 섬유 퍼니시에 첨가될 수 있다. 상기 공개에서, 화학 첨가제, 예를 들어 탈결합제가 셀룰로스 제지 섬유 상으로 고수준으로 흡착되는 방법이 개시된다. 방법은 섬유 슬러리를 과잉의 화학 첨가제로 처리하고, 흡착이 일어나도록 충분한 보류 시간을 허용하고, 슬러리를 여과하여 흡착되지 않은 화학 첨가제를 제거하고, 부직 웹을 형성하기 전에 여과된 펄프를 신선한 물로 재분산시키는 단계를 포함한다.
제품 및 방법에 추가의 잇점을 부여하기 위해 선택적인 화학 첨가제가 또한 수성 제지 퍼니시에 또는 형성된 미발달 웹에 첨가될 수 있고, 본 발명의 의도된 잇점에 상반되지 않는다. 본 발명의 첨가제 조성물과 함께 웹에 도포될 수 있는 추가의 화학물질의 예로서 다음 물질이 포함된다. 화학물질은 예로서 포함되고, 본 발명의 범위를 제한하는 의도는 없다. 그러한 화학물질은 펄프 제조 공정에서 첨가제 조성물과 동시에 첨가되는 것을 포함하여 제지 공정에서 임의의 지점에서 첨가될 수 있고, 여기서 상기 첨가제(들)은 첨가제 조성물과 직접 블렌딩된다.
페이퍼 웹에 첨가될 수 있는 추가의 종류의 화학물질은 보통 양이온성, 음이온성, 또는 비-이온성 계면활성제의 형태의 흡수 조제, 습윤제 및 가소화제, 예를 들어 저분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리히드록시 화합물, 예를 들어 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함하고 이로 제한되지 않는다. 피부 건강에 유익한 물질, 예를 들어 광물유, 알로에 추출물, 비타민 E, 실리콘, 일반적인 로션 등이 또한 완성된 제품 내로 포함될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제품은 그의 의도된 용도에 상반되지 않는 임의의 공지된 물질 및 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 상기 물질의 예는 냄새 제어제 (odor control agent), 예를 들어 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이팅제, 제올라이트, 향료 또는 다른 냄새-차폐제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등을 포함하고 이로 제한되지 않는다. 초흡수성 입자, 합성 섬유, 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가의 선택제는 양이온성 염료, 광학 증백제, 습윤제, 연화제 등을 포함한다.
베이스 시트 내로 포함될 수 있는 상이한 화학물질 및 성분은 제품의 최종 용도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 다양한 습윤 강도제가 제품 내로 포함될 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 제품에 있어서, 임시적 습윤 강도제를 사용할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 습윤 강도제는 습윤 상태에서 섬유들 사이의 결합을 고정시키기 위해 사용되는 물질이다. 일반적으로, 섬유를 종이 및 티슈 제품 내에 함께 유지시키는 수단은 수소 결합 및 때때로 수소 결합과 공유 및/또는 이온 결합의 조합을 포함한다. 일부 용도에서, 섬유-대-섬유 결합점을 고정시키고 이들을 습윤 상태에서 파괴에 대해 저항성으로 만드는 방식으로 섬유에 대한 결합을 허용할 물질을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 습윤 상태는 일반적으로 제품이 물 또는 다른 수용액으로 많이 포화된 때를 의미한다.
종이 또는 티슈 웹에 첨가될 때 평균 습윤 기하 인장 강도:건조 기하 인장 강도 비가 0.1을 초과하는 시트를 제공하는 임의의 물질을 습윤 강도제로 칭할 수 있다.
대개 화장실 티슈 내로 포함되는 임시적 습윤 강도제는 종이 또는 티슈 제품 내로 포함될 때, 적어도 5분 동안 물에 노출된 후 그의 원래 습윤 강도의 50% 미만을 보유하는 제품을 제공하는 수지로서 정의된다. 임시적 습윤 강도제는 당업계에 잘 공지되어 있다. 임시적 습윤 강도제의 예는 중합성 알데히드-관능성 화합물, 예를 들어 글리옥실화 폴리아크릴아미드, 예를 들어 양이온성 글리옥실화 폴리아크릴아미드를 포함한다.
상기 화합물은 사이텍 인더스트리즈 (Cytec Industries, 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨)으로부터 입수가능한 PAREZ 631 NC 습윤 강도 수지, 클로록실화 폴리아크릴아미드, 및 HERCOBOND 1366 (허큘레스, 인크. (Hercules, Inc., 미국 델라웨어주 윌밍턴) 제품)을 포함한다. 글리옥실화 폴리아크릴아미드의 다른 예는 글리옥실화 폴리(아크릴아미드-코-디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드인 PAREZ 745이다.
반면, 안면 티슈 및 다른 티슈 제품에 있어서, 영구적 습윤 강도제가 베이스 시트 내로 포함될 수 있다. 영구적 습윤 강도제도 또한 당업계에 잘 공지되어 있고, 적어도 5분 동안 물에 노출된 후 그의 원래 습윤 강도의 50% 이상을 보유하는 제품을 제공한다.
일단 형성되면, 제품은 상이한 방식으로 포장될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 시트상 제품은 개별적인 시트로 절단되어 쌓인 후 패키지 (package)에 넣어질 수 있다. 별법으로, 시트상 제품은 나선형으로 감길 수 있다. 함께 나선형으로 감길 때, 각각의 개별적인 시트는 약화된 선, 예를 들어 천공선에 의해 인접 시트로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 및 종이 타월은 대개 나선형으로 감긴 형상으로 소비자에게 공급된다.
본원에 따라 처리될 수 있는 티슈 웹은 단일 균질 층의 섬유를 포함할 수 있거나, 층상 또는 적층된 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹 겹은 2 또는 3개의 층의 섬유를 포함할 수 있다. 각 층은 상이한 섬유 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1을 살펴보면, 다층 층상 펄프 퍼니시를 형성하기 위한 장치의 한 실시태양이 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 3층의 헤드박스 (10)은 일반적으로 상부 헤드박스 벽 (12) 및 하부 헤드박스 벽 (14)를 포함한다. 헤드박스 (10)은 또한 제1 분할기 (divider) (16) 및 제2 분할기 (18)을 포함하고, 이들은 3개의 섬유 스톡 (stock) 층을 분리한다.
각각의 섬유 층은 제지 섬유의 묽은 수성 현탁액을 포함한다. 각 층 내에 함유된 특정 섬유는 일반적으로 형성되는 제품 및 목적하는 결과에 좌우된다. 예를 들어, 각 층의 섬유 조성은 화장실 티슈 제품, 안면 티슈 제품 또는 종이 타월 중 어떤 제품이 생산되는지에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 중간층 (20)은 서던 연목 크라프트 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유, 예를 들어 고수율 섬유와 조합으로 함유한다. 반면에, 외부층 (22 및 24)는 연목 섬유, 예를 들어 노던 연목 크라프트를 함유한다.
별도의 실시태양에서, 중간층은 강도를 위해 연목 섬유를 함유할 수 있는 한편, 외부층은 지각된 부드러움을 위해 경목 섬유, 예를 들어 유칼리나무 섬유를 포함할 수 있다.
롤 (28 및 30)에 의해 적합하게 지지되고 구동되는 무한 이동하는 형성 직물 (26)은 헤드박스 (10)으로부터 나오는 적층된 제지 스톡을 수용한다. 일단 직물 (26) 상에 보유되면, 적층된 섬유 현탁액은 화살표 (32)로 나타낸 바와 같이 물을 직물을 통해 통과시킨다. 물 제거는 형성하는 배열에 따라 중력, 구심력 및 진공 흡인의 조합에 의해 달성된다.
다층의 페이퍼 웹을 형성하는 것은 본원에 참고로 포함시킨 미국 특허 5,129,988 (Farrington, Jr.)에 또한 기재되고 개시되어 있다.
본원에 따라, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 헤드박스 (10)으로 공급되는 섬유의 수성 현탁액과 합해질 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 층상 섬유 퍼니시에서 단층으로만 또는 모든 층에 도포될 수 있다. 공정의 웨트 엔드 동안 첨가될 때 또는 섬유의 수성 현탁액과 합해질 때, 첨가제 조성물은 섬유상 층 전체에 포함된다.
웨트 엔드에서 섬유의 수성 현탁액과 합해질 때, 보류향상제 (retention aid)가 또한 첨가제 조성물 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정한 실시태양에서, 보류향상제는 폴리디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹 내로 약 0.01 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 약 10 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 상기 백분율은 티슈 웹에 첨가되는 고형물에 기초한 것이다.
본원에 따라 제조된 티슈 웹의 기초 중량은 최종 제품에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 방법은 화장실 티슈, 안면 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼 등을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 티슈 제품의 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 110 gsm, 예를 들어 약 20 gsm 내지 약 90 gsm으로 변할 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 및 안면 티슈에 대해 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 40 gsm일 수 있다. 반면에, 종이 타월에 대해 기초 중량은 약 25 gsm 내지 약 80 gsm일 수 있다.
티슈 웹 벌크는 또한 약 3 cc/g 내지 20 cc/g, 예를 들어 약 5 cc/g 내지 15 cc/g일 수 있다. 시트 "벌크"는 건조 티슈 시트의 캘리퍼스 (caliper) (마이크로미터 단위)를 건조 기초 중량 (그람/제곱미터 단위)으로 나눈 몫으로서 계산된다. 생성되는 시트 벌크의 단위는 세제곱센티미터/그람이다. 보다 구체적으로, 캘리퍼스는 10개의 대표적인 시트의 스택 (stack)의 총 두께로서, 스택의 총 두께를 10으로 나누어 측정되고, 여기서 스택 내의 각각의 시트는 동일한 측면을 위로하여 배치된다. 캘리퍼스는 쌓인 시트에 대해 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board" with Note 3에 따라 측정된다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터 (micrometer)는 Emveco 200-A Tissue Caliper Tester (엠베코 인크. (Emveco, Inc., 미국 오레곤주 뉴버그)로부터 입수가능함)이다. 마이크로미터는 2.00 킬로-파스칼 (132 그람/제곱인치)의 로드 (load)를 갖고, 압력 풋 (foot) 면적은 2500 제곱밀리미터이고, 압력 풋 직경은 56.42 밀리미터이고, 체류 시간은 3초이고, 하강 속도는 0.8 밀리미터/초이다.
다수겹 제품에서, 제품 내에 존재하는 각각의 티슈 웹의 기초 중량은 또한 변할 수 있다. 일반적으로, 다수겹 제품의 총 기초 중량은 일반적으로 상기한 바와 동일할 것이고, 예를 들어 약 20 gsm 내지 약 110 gsm이다. 따라서, 각각의 겹의 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 60 gsm, 예를 들어 약 20 gsm 내지 약 40 gsm일 수 있다.
일단 섬유의 수성 현탁액이 티슈 웹으로 형성되면, 티슈 웹은 다양한 기술 및 방법을 사용하여 가공될 수 있다. 예를 들어 도 2를 살펴보면, 통기 건조된 티슈 시트를 제조하는 방법이 도시된다. (단순하게 나타내기 위해, 진행되는 몇몇 직물을 한정하기 위해 사용되는 다양한 인장 롤이 개략적으로 도시되지만, 번호를 붙이지 않는다. 전반적인 공정으로부터 벗어나지 않으면서 도 2에 예시된 장치 및 방법을 변경할 수 있음이 이해될 것이다). 제지 섬유의 수성 현탁액의 스트림 (36)을 형성 롤 (39) 상에 위치하는 형성 직물 (38)로 주입하고 퇴적시키는 제지 헤드박스 (34), 예를 들어 적층된 헤드박스를 갖는 트윈 와이어 (twin wire) 성형기 (former)가 도시된다. 형성 직물은 새로 형성된 습윤 웹을 지지하고 공정에서 하류로 운반하는 역할을 하고, 이 동안 웹이 약 10 건조 중량%의 컨시스턴시 (consistency)로 부분 탈수된다. 습윤 웹이 형성 직물에 의해 지지되는 동안, 습윤 웹의 추가의 탈수를 예를 들어 진공 흡인에 의해 수행할 수 있다.
이어서, 습윤 웹은 형성 직물에서 전송 (transfer) 직물 (40)으로 전송된다. 한 실시태양에서, 웹 내로 증가된 신장 (stretch)을 부여하기 위해 전송 직물은 형성 직물보다 더 느린 속도로 이동할 수 있다. 이는 흔히 "러쉬 (rush)" 전송으로 부른다. 바람직하게는, 전송 직물은 형성 직물과 동일하거나 더 적은 공극 부피를 가질 수 있다. 2개의 직물 사이의 상대적인 속도 차이는 0-60%, 보다 구체적으로 약 15-45%일 수 있다. 전송은 바람직하게는 형성 직물 및 전송 직물이 진공 슬롯의 선단 엣지 (leading edge)에서 동시에 모이고 갈라지도록 진공 슈 (shoe) (42)의 도움 하에 수행된다.
이어서, 웹은 임의로 다시 이전에 설명된 바와 같이 고정 갭 (gap) 전송을 이용하여, 진공 전송 롤 (46) 또는 진공 전송 슈의 도움 하에 전송 직물로부터 통기 건조 직물 (44)로 전송된다. 통기 건조 직물은 전송 직물에 대해 대략 동일한 속도 또는 상이한 속도로 이동할 수 있다. 원하는 경우, 통기 건조 직물은 신장을 더욱 향상시키기 위해 보다 느린 속도로 진행할 수 있다. 전송은 통기 건조 직물에 부합하도록 시트의 변형을 보장하여, 원하는 경우 목적하는 벌크 및 외관을 얻기 위해 진공의 도움 하에 수행될 수 있다. 적합한 통기 건조 직물은 참고로 포함시킨 미국 특허 5,429,686 (Kai F. Chiu 등) 및 미국 특허 5,672,248 (Wendt 등)에 기재되어 있다.
한 실시태양에서, 통기 건조 직물은 높고 긴 임프레션 너클 (impression knuckle)을 포함한다. 예를 들어, 통기 건조 직물은 직물면 위로 약 0.005 인치 이상 융기하는, 1 제곱인치당 약 5 내지 약 300개의 임프레션 너클을 가질 수 있다. 건조하는 동안, 웹은 통기 건조 직물의 표면에 부합하여 3차원 표면을 형성하도록 육안상으로 배열될 수 있다. 그러나, 평평한 표면이 또한 본원에서 사용될 수 있다.
통기 건조 직물에 접촉하는 웹의 측면은 일반적으로 페이퍼 웹의 "직물 측면"으로 칭한다. 상기 설명된 바와 같은 페이퍼 웹의 직물 측면은 직물이 통기건조기 내에서 건조된 후 통기 건조 직물의 표면에 부합하는 형상을 가질 수 있다. 반면에, 페이퍼 웹의 반대편 측면은 일반적으로 "공기 측면"으로 칭한다. 웹의 공기 측면은 일반적으로 보통의 통기 건조 과정 동안 직물 측면보다 더 평탄하다.
웹 전송을 위해 사용된 진공의 수준은 약 3 내지 약 15 인치 수은 (75 내지 약 380 밀리미터 수은), 바람직하게는 약 5 인치 (125 밀리미터) 수은일 수 있다. 진공 슈 (음압)는 진공을 이용하여 직물을 다음 직물 상에 흡인시키기 위해 추가로 또는 대체로서 웹을 다음 직물 상으로 불도록 웹의 반대편 측면으로부터 양압을 사용하여 보충되거나 대체될 수 있다. 또한, 진공 롤(들)이 진공 슈(들)을 대체하기 위해 사용될 수 있다.
통기 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 웹은 마지막으로 통기건조기 (48)에 의해 약 94% 이상의 컨시스턴시로 건조된 후, 캐리어 (carrier) 직물 (50)으로 전송된다. 건조된 베이스시트 (52)는 캐리어 직물 (50) 및 선택적인 캐리어 직물 (56)을 사용하여 릴 (54)로 전달된다. 선택적인 가압된 터닝 (turning) 롤 (58)이 캐리어 직물 (50)으로부터 직물 (56)으로 웹의 전송을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 상기 목적을 위해 적합한 캐리어 직물은 Albany International 84M 또는 94M 및 Asten 959 또는 937이고, 이들은 모두 미세한 패턴을 갖는 비교적 평탄한 직물이다. 도시되지 않지만, 릴 캘린더링 (calendering) 또는 후속적인 오프-라인 (off-line) 캘린더링이 베이스시트의 평탄함 및 부드러움을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
한 실시태양에서, 도 2에 도시된 릴 (54)는 페이퍼 웹 (52) 내로 크레이프를 생성시키기 위해 러쉬 전송 공정으로 직물 (56)보다 더 느린 속도로 진행할 수 있다. 예를 들어, 릴과 직물 사이의 상대적인 속도 차이는 약 5% 내지 약 25%, 특히 약 12% 내지 약 14%일 수 있다. 릴에서 러쉬 전송은 단독으로 또는 상류에서, 예를 들어 형성 직물과 전송 직물 사이에서 러쉬 전송 공정과 함께 일어날 수 있다.
한 실시태양에서, 페이퍼 웹 (52)는 웹이 평평한 평면 상태에 있지 않을 때 섬유를 연결시키는 수소 결합이 실질적으로 형성되도록 3차원 상태로 건조된 텍스쳐 형성된 (textured) 웹이다. 예를 들어, 웹은 웹이 고도로 텍스쳐 형성된 통기 건조 직물 또는 다른 3차원 기재 상에 있는 동안 형성될 수 있다. 크레이핑되지 않은 통기 건조된 직물을 생산하기 위한 공정은 예를 들어 모두 본원에 전체를 참고로 포함시킨 미국 특허 5,672,248 (Wendt 등): 미국 특허 5,656,132 (Farrington 등); 미국 특허 6,120,642 (Lindsay 및 Burazin); 미국 특허 6,096,169 (Hermans 등); 미국 특허 6,197,154 (Chen 등); 및 미국 특허 6,143,135 (Hada 등)에 개시되어 있다.
상기 설명된 바와 같이, 첨가제 조성물은 티슈 웹 (52)을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 수성 현탁액과 합해질 수 있다. 별법으로, 첨가제 조성물은 형성된 후 티슈 웹에 국소 도포될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 첨가제 조성물은 건조기 (48) 이전에 또는 건조기 (48) 이후에 티슈 웹에 도포될 수 있다.
도 2에서, 크레이핑되지 않은 통기 건조된 티슈 웹을 생산하기 위한 공정이 도시된다. 그러나, 첨가제 조성물은 다른 티슈 제조 방법으로 티슈 웹에 도포될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어 도 3을 살펴보면, 습식 크레이핑된 티슈 웹을 형성하기 위한 공정의 한 실시태양이 도시된다. 본 실시태양에서, 헤드박스 (60)은 섬유의 수성 현탁액을 다수의 가이드 (guide) 롤 (64)에 의해 지지되고 구동되는 형성 직물 (62) 상으로 방출한다. 진공 박스 (66)은 형성 직물 (62) 아래에 배치되고, 웹을 형성하는 것을 돕도록 섬유 퍼니시로부터 물을 제거하도록 채용된다. 형성 직물 (62)로부터, 형성된 웹 (68)은 와이어 또는 펠트 (felt)일 수 있는 제2 직물 (70)으로 전송된다. 직물 (70)은 연속 경로 둘레로 이동을 위해 다수의 가이드 롤 (72)에 의해 지지된다. 직물 (62)로부터 직물 (70)으로 웹 (68)의 전송을 용이하게 하도록 설계된 픽 업 (pick up) 롤 (74)가 또한 포함된다.
본 실시태양에서, 직물 (70)으로부터 웹 (68)은 회전식 가열된 건조기 드럼 (76), 예를 들어 양키 (Yankee) 건조기의 표면으로 전송된다.
본원에 따라, 첨가제 조성물은 헤드박스 (60) 내에 담긴 섬유의 수성 현탁액과 합해짐으로써 및/또는 공정 동안 첨가제 조성물을 국소 도포함으로써 티슈 웹 (68) 내로 포함될 수 있다. 하나의 특정한 실시태양에서, 본원의 첨가제 조성물은 웹이 가이드 롤 (72) 상에서 이동하는 동안 티슈 웹 (68)에 국소 도포될 수 있거나, 티슈 웹 (68)의 하나의 측면 상으로 전송하기 위해 건조기 드럼 (76)의 표면에 도포될 수 있다. 상기 방식에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹 (68)을 건조기 드럼 (76)에 부착시키기 위해 사용된다. 본 실시태양에서, 웹 (68)이 건조기 표면의 회전식 경로의 일부를 통해 운반될 때, 웹에 열이 가해져서 웹 내에 함유된 대부분의 습기를 증발시킨다. 이어서, 웹 (68)은 크레이핑 블레이드 (78)에 의해 건조기 드럼 (76)으로부터 제거된다. 웹이 형성될 때 웹 (78)을 크레이핑하면 웹 내의 내부 결합을 더욱 감소시키고, 부드러움을 증가시킨다. 반면에, 크레이핑 동안에 첨가제 조성물을 웹에 도포하면 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.
도 35를 살펴보면, 크레이핑된 티슈 웹을 형성하기 위한 공정의 다른 별도의 실시태양이 도시되어 있다. 유사한 참조 번호는 도 3에 예시된 공정에 관하여 유사한 구성요소를 나타내도록 사용한다.
도 35에 도시된 바와 같이, 형성된 웹 (68)은 양키 건조기일 수 있는 회전식 가열된 건조기 드럼 (76)의 표면에 전송된다. 한 실시태양에서, 프레스 롤 (72)는 흡인 브레스트 (breast) 롤을 포함할 수 있다. 웹 (68)을 건조기 드럼 (76)의 표면에 부착하기 위해, 분무 장치 (69)에 의해 크레이핑 접착제를 건조기 드럼의 표면에 도포할 수 있다. 분무 장치 (69)는 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물을 방출할 수 있거나 통상적인 크레이핑 접착제를 방출할 수 있다.
도 35에 도시된 바와 같이, 웹은 건조기 드럼 (76)의 표면에 부착된 후, 크레이핑 블레이드 (78)를 사용하여 드럼으로부터 크레이핑된다. 원하는 경우, 건조기 드럼 (76)은 후드 (71)과 연결될 수 있다. 후드 (71)은 웹 (68)에 대해 또는 그를 통해 공기를 밀어넣기 위해 사용될 수 있다.
일단 건조기 드럼 (76)으로부터 크레이핑된 후, 웹 (68)은 제2 건조기 드럼 (73)에 부착된다. 제2 건조기 드럼 (73)은 예를 들어 후드 (77)에 둘러싸인 가열된 드럼을 포함할 수 있다. 드럼은 약 25℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다.
웹 (68)을 제2 건조기 드럼 (73)에 부착하기 위해, 제2 스프레이 장치 (75)가 접착제를 건조기 드럼의 표면 상으로 방출할 수 있다. 예를 들어, 본원에 따라, 제2 스프레이 장치 (75)는 상기한 바와 같이 첨가제 조성물을 방출할 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹 (68)을 건조기 드럼 (73)에 부착하는 것을 도울 뿐만 아니라, 웹이 크레이핑 블레이드 (79)에 의해 건조기 드럼 (73)으로부터 크레이핑될 때 웹의 표면으로 전송된다.
일단 제2 건조기 드럼 (73)으로부터 크레이핑되면, 웹 (68)은 임의로 냉각 릴 (reel) 드럼 (81) 둘레에 공급되어 냉각된 후 릴 (83) 상에 감긴다.
첨가제 조성물은 또한 후 (post)-형성 공정에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 프린트-크레이핑 과정 동안 사용될 수 있다. 구체적으로, 일단 티슈 웹에 국소 도포되면, 첨가제 조성물은 프린트-크레이핑 작업에서와 같이 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키기 위해 적절한 것으로 밝혀졌다.
예를 들어, 일단 티슈 웹이 형성되고 건조되면, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 웹의 하나 이상의 측면에 도포될 수 있고, 이어서 웹의 하나 이상의 측면은 크레이핑될 수 있다. 일반적으로, 첨가제 조성물은 웹의 하나의 측면에만 도포될 수 있고 웹의 하나의 측면이 크레이핑될 수 있거나, 첨가제 조성물은 웹의 두 측면에 도포될 수 있고 웹의 하나의 측면만 크레이핑되거나, 첨가제 조성물은 웹의 각 측면에 도포될 수 있고 웹의 각 측면이 크레이핑될 수 있다.
도 4를 살펴보면, 첨가제 조성물을 티슈 웹에 도포하고 웹의 한 측면을 크레이핑하기 위해 사용될 수 있는 시스템의 한 실시태양을 예시한다. 도 4에 도시된 실시태양은 인라인 (in-line) 또는 오프라인 공정일 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 2 또는 도 3에 예시된 방법에 따라 또는 유사한 방법에 따라 제조된 티슈 웹 (80)은 제1 첨가제 조성물 도포 스테이션 (전체적으로 82)를 통해 통과된다. 스테이션 (82)는 평탄한 고무 프레스 롤 (84) 및 패턴형성된 로토그라비어 롤 (86)에 의해 형성된 닙 (nip)을 포함한다. 로토그라비어 롤 (86)은 제1 첨가제 조성물 (90)을 함유하는 저장기 (88)과 소통 상태이다. 로토그라비어 롤 (86)은 첨가제 조성물 (90)을 예비선택된 패턴으로 웹 (80)의 하나의 측면에 도포한다.
이어서, 웹 (80)은 롤 (94)를 통과한 후 가열된 롤 (92)과 접촉한다. 가열된 롤 (92)는 예를 들어 약 200℃ 이하, 특히 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있다. 일반적으로, 웹은 웹을 건조시키고 임의의 물을 증발시키기 위해 충분한 온도로 가열될 수 있다.
가열된 롤 (92) 이외에, 웹을 건조시키기 위해 임의의 적합한 가열 장치가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 별도의 실시태양에서, 웹은 웹을 건조시키기 위해 적외선 히터 (heater)와 소통 상태로 놓일 수 있다. 가열된 롤 또는 적외선 히터를 사용하는 것 외에, 다른 가열 장치는 예를 들어 임의의 적합한 대류식 오븐 또는 마이크로파 오븐을 포함할 수 있다.
가열된 롤 (92)로부터, 웹 (80)은 당김 (pull) 롤 (96)에 의해 제2 첨가제 조성물 도포 스테이션 (전체적으로 98)로 진행할 수 있다. 스테이션 (98)은 제2 첨가제 조성물 (106)을 함유하는 저장기 (104)와 소통 상태인 로토그라비어 롤 (102)와 접촉하는 전송 롤 (100)을 포함한다. 스테이션 (82)와 유사하게, 제2 첨가제 조성물 (106)은 웹 (80)의 반대편 측면에 예비선택된 패턴으로 도포된다. 일단 제2 첨가제 조성물이 도포되면, 웹 (80)은 프레스 롤 (110)에 의해 크레이핑 롤 (108)에 부착된다. 웹 (80)은 크레이핑 드럼 (108)의 표면 상에서 일정 거리로 운반된 후, 크레이핑 블레이드 (112)의 작용으로 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드 (112)는 티슈 웹의 제2 측면 상에서 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다.
본 실시태양에서, 일단 크레이핑되면, 티슈 웹 (80)은 건조 스테이션 (114)를 통해 당겨진다. 건조 스테이션 (114)는 임의의 형태의 가열 유닛, 예를 들어 적외선 열, 마이크로파 에너지, 고온 공기 등에 의해 에너지를 공급받는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션 (114)는 웹을 건조시키고/시키거나 첨가제 조성물을 경화시키기 위해 일부 용도에서 필요할 수 있다. 그러나, 다른 용도에서 선택된 첨가제 조성물에 따라, 건조 스테이션 (114)는 필요하지 않을 수 있다.
건조 스테이션 (114) 내에서 티슈 웹이 가열되는 양은 첨가제 조성물 내에 사용되는 특정 열가소성 수지, 웹에 도포되는 조성물의 양, 및 사용되는 웹의 종류에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 일부 용도에서, 티슈 웹은 약 100℃ 내지 약 200℃ 온도의 기체 스트림, 예를 들어 공기를 사용하여 가열될 수 있다.
도 4에 예시된 실시태양에서, 첨가제 조성물은 티슈 웹의 각 측면에 도포되지만 웹의 하나의 측면에 대해서만 크레이핑 공정이 실시된다. 그러나, 다른 실시태양에서 웹의 두 측면이 모두 크레이핑될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 가열된 롤 (92)는 도 4에 도시된 크레이핑 드럼 (예를 들어, 108)로 대체될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 티슈 웹을 크레이핑하면 티슈 웹 내에 함유된 섬유-대-섬유 결합을 파괴함으로써 웹의 부드러움을 증가시킨다. 반면에, 첨가제 조성물을 페이퍼 웹의 외부에 도포하면 웹을 크레이핑하는 것을 도울 뿐만 아니라 또한 웹에 건조 강도, 습윤 강도, 신장성 및 내인열성을 추가한다. 또한, 첨가제 조성물은 티슈 웹으로부터 보풀의 방출을 감소시킨다.
일반적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 티슈 웹에 도포된 제1 첨가제 조성물 및 제2 첨가제 조성물은 동일한 성분을 함유할 수 있거나 상이한 성분을 함유할 수 있다. 별법으로, 원하는 경우 첨가제 조성물은 동일한 성분을 상이한 양으로 함유할 수 있다.
첨가제 조성물은 상기 설명된 베이스 웹에 예비선택된 패턴으로 도포된다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 첨가제 조성물은 패턴들이 상호연결되어 표면 상에 그물-유사 디자인을 형성하도록 망상 (reticular) 패턴으로 웹에 도포될 수 있다.
그러나, 별도의 실시태양에서, 첨가제 조성물은 웹에 개별적인 형상의 연속물을 나타내는 패턴으로 도포된다. 첨가제 조성물을 개별적인 형상, 예를 들어 도트 (dot)로 도포하면 웹의 표면적의 실질적인 부분을 덮지 않으면서 웹에 충분한 강도를 제공한다.
본원에 따라, 첨가제 조성물은 웹의 표면적의 약 15% 내지 약 75%를 덮도록 페이퍼 웹의 각 측면에 도포된다. 보다 특히, 대부분의 용도에서, 첨가제 조성물은 웹의 각 측면의 표면적의 약 20% 내지 약 60%를 덮을 것이다. 웹의 각 측면에 도포되는 첨가제 조성물의 총량은 웹의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 2 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.
상기 양에서, 첨가제 조성물은 도포된 후 다양한 인자에 따라 웹의 총 두께의 약 30% 이하의 양으로 티슈 웹에 침투할 수 있다. 그러나, 대부분의 첨가제 조성물은 웹에 도포된 후 주로 웹의 표면 상에 체류하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 일부 실시태양에서, 첨가제 조성물은 웹의 두께의 5% 미만, 예를 들어 3% 미만, 예를 들어 1% 미만으로 웹에 침투한다.
도 5를 살펴보면, 본원에 따라 첨가제 조성물을 페이퍼 웹에 도포하기 위해 사용할 수 있는 패턴의 한 실시태양이 도시되어 있다. 예시된 바와 같이, 도 5에 도시된 패턴은 개별적인 도트 (120)의 연속물을 나타낸다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 도트는 기계 방향 또는 횡-기계 방향으로 1 인치당 약 25 내지 약 35개의 도트가 존재하도록 이격될 수 있다. 도트는 직경이 예를 들어 약 0.01 인치 내지 약 0.03 인치일 수 있다. 한 실시태양에서, 도트는 직경이 약 0.02 인치일 수 있고, 1 인치당 약 28개의 도트가 기계 방향 또는 횡-기계 방향으로 연장하도록 하는 패턴으로 존재할 수 있다. 본 실시태양에서, 도트는 페이퍼 웹의 각 측면의 표면적의 약 20% 내지 약 30%를 덮을 수 있고, 보다 특히 웹의 표면적의 약 25%를 덮을 수 있다.
도트 이외에, 다양한 다른 개별적인 형상을 또한 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 패턴이 각각 3개의 늘어난 육각형으로 이루어지는 개별적인 형상으로 구성되는 패턴이 예시된다. 한 실시태양에서, 육각형은 길이가 약 0.02 인치이고 폭이 약 0.006 인치일 수 있다. 1 인치당 약 35 내지 40개의 육각형이 기계 방향 및 횡-기계 방향으로 이격될 수 있다. 도 7에 도시된 육각형을 사용할 때, 패턴은 웹의 각 측면의 표면적의 약 40% 내지 약 60%를 덮을 수 있고, 보다 특히 웹의 표면적의 약 50%를 덮을 수 있다.
도 6을 살펴보면, 첨가제 조성물을 페이퍼 웹에 도포하기 위한 패턴의 다른 실시태양이 도시되어 있다. 본 실시태양에서, 패턴은 망상 격자이다. 보다 구체적으로, 망상 패턴은 다이아몬드 형상으로 존재한다. 사용될 때, 망상 패턴은 개별적인 형상의 연속물로 구성되는 패턴에 비해 웹에 더 많은 강도를 제공할 수 있다.
본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹에 도포하기 위해 사용되는 공정은 변할 수 있다. 예를 들어, 특정 용도에 따라 첨가제 조성물을 베이스 시트 상으로 인쇄하기 위해 다양한 인쇄 방법이 사용될 수 있다. 상기 인쇄 방법은 각 측면에 대해 2개의 별개의 그라비어를 사용하는 직접 그라비어 인쇄, 복식 (duplex) 인쇄를 이용하는 오프셋 (offset) 그라비어 인쇄 (두 측면이 동시에 인쇄됨) 또는 스테이션-대-스테이션 인쇄 (1회 통과로 각 측면의 연속 인쇄)를 포함할 수 있다. 다른 실시태양에서, 오프셋 및 직접 그라비어 인쇄의 조합이 사용될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 첨가제 조성물을 도포하기 위해 복식 또는 스테이션-대-스테이션 인쇄를 이용하는 플렉소 인쇄가 또한 이용될 수 있다.
본원의 공정에 따라, 수많은 상이한 티슈 제품이 형성될 수 있다. 예를 들어, 티슈 제품은 단일겹 와이퍼 제품일 수 있다. 제품은 예를 들어 안면 티슈, 화장실 티슈, 종이 타월, 냅킨, 산업용 와이퍼 등일 수 있다. 상기한 바와 같이, 기초 중량은 약 10 gsm 내지 약 110 gsm일 수 있다.
상기 방법에 따라 제조된 티슈 제품은 비교적 우수한 벌크 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹은 벌크가 약 8 cc/g 초과, 예를 들어 약 10 cc/g 초과, 예를 들어 약 11 cc/g 초과일 수 있다.
한 실시태양에서, 본원에 따라 제조된 티슈 웹은 다겹 제품 내로 포함될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 본원에 따라 제조된 티슈 웹은 목적하는 특징을 갖는 와이핑 제품을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 티슈 웹에 부착될 수 있다. 본원의 티슈 웹에 라미네이팅되는 다른 웹은 예를 들어 습식-크레이핑된 웹, 캘린더링된 웹, 엠보싱된 웹, 통기 건조된 웹, 크레이핑된 통기 건조된 웹, 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹, 수얽힘 웹, 코폼 웹, 에어레이드 웹 등일 수 있다.
한 실시태양에서, 본원에 따라 제조된 티슈 웹을 다수겹 제품 내로 포함시킬 때, 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에만 도포한 후, 웹의 처리된 측면을 크레이핑하는 것이 바람직할 수 있다. 이어서, 웹의 크레이핑된 측면을 이용하여 다수겹 제품의 외부 표면을 형성한다. 반면에, 웹의 처리되지 않고 크레이핑되지 않은 측면은 임의의 적합한 수단에 의해 하나 이상의 겹에 부착된다.
예를 들어, 도 8을 살펴보면, 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹에 하나의 측면에만 도포하기 위한 공정의 한 실시태양이 도시되어 있다. 도 8에 예시된 공정은 도 4에 도시된 공정과 유사하다. 이와 관련하여, 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타내도록 사용한다.
도시된 바와 같이, 웹 (80)은 첨가제 조성물 도포 스테이션 (전체적으로 98)로 진행된다. 스테이션 (98)은 첨가제 조성물 (106)을 함유하는 저장기 (104)와 소통하는 로토그라비어 롤 (102)와 접촉하는 전송 롤 (100)을 포함한다. 스테이션 (98)에서, 첨가제 조성물 (106)은 웹 (80)의 하나의 측면에 예비선택된 패턴으로 도포된다.
일단 첨가제 조성물이 도포되면, 웹 (80)은 프레스 롤 (110)에 의해 크레이핑 롤 (108)에 부착된다. 웹 (80)은 크레이핑 드럼 (108)의 표면 상에서 일정 거리로 운반된 후, 크레이핑 블레이드 (112)의 작용으로 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드 (112)는 티슈 웹의 처리된 측면 상에서 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다.
크레이핑 드럼 (108)로부터, 티슈 웹 (80)은 첨가제 조성물 (106)을 건조시키고/시키거나 경화하는 통기 건조 스테이션 (114)를 통해 공급된다. 이어서, 웹 (80)은 다겹 제품 또는 단일겹 제품을 형성하는데 사용하기 위해 롤 (116)으로 감긴다.
도 36을 살펴보면, 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에만 도포하기 위한 공정의 또다른 실시태양이 도시되어 있다. 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타내도록 사용한다.
도 36에 예시된 공정은 도 8에 예시된 공정과 유사하다. 그러나, 도 36에 도시된 공정에서, 첨가제 조성물은 오프셋 (offset) 인쇄 설비에서 오프셋 인쇄 장치에 의해 티슈 웹 (80)에 간접적으로 도포된다.
예를 들어, 도 36에 도시된 바와 같이, 첨가제 조성물 (106)은 먼저 제1 프린트 롤 (102)로 전송된다. 이어서, 프린트 롤 (102)로부터, 첨가제 조성물은 아날로그 (analog) 롤 (103)으로 전송된 후 티슈 웹 (80)에 도포된다. 아날로그 롤 (103)으로부터, 첨가제 조성물은 고무 배킹 (backing) 롤 (100)의 도움을 통해 티슈 웹 (80) 상에 프레싱된다.
도 8과 유사하게, 일단 첨가제 조성물이 티슈 웹 (80)에 도포된 후, 웹은 가열된 크레이핑 드럼 (108)에 부착되고 크레이핑 블레이드 (112)를 사용하여 드럼으로부터 크레이핑된 후 롤 (116)으로 감긴다.
도 37을 살펴보면, 본원에 따라 첨가제 조성물을 티슈 웹의 하나의 측면에만 도포하기 위한 공정의 또다른 실시태양이 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 실시태양에서, 형성된 티슈 웹 (80)은 롤 (85)로부터 풀려 공정에 공급된다. 본 공정은 오프라인 공정으로 여겨질 수 있지만, 도포 방법은 또한 인라인으로 장치될 수 있다.
도 37에 예시된 바와 같이, 건조된 티슈 웹 (80)은 프레스 롤 (110)에 의해 건조기 드럼 (108)에 대해 프레싱된다. 스프레이 장치 (109)는 본원의 첨가제 조성물을 건조기 드럼의 표면에 도포한다. 따라서, 첨가제 조성물은 티슈 웹 (80)을 건조기 드럼 (108)의 표면에 부착할 뿐만 아니라, 웹이 크레이핑 블레이드 (112)를 사용하여 드럼으로부터 크레이핑될 때 티슈 웹에 전송된다. 일단 건조기 드럼 (108)로부터 크레이핑되면, 티슈 웹 (80)은 롤 (116)으로 감긴다.
도 37에 예시된 실시태양은 스프레이 크레이프 공정으로 여겨질 수 있다. 공정 동안, 건조기 드럼 (108)은 도면에 예시된 다른 실시태양에 관하여 상기한 온도로 가열될 수 있다.
한 실시태양에서, 티슈 웹 (80)의 하나의 측면만을 첨가제 조성물로 처리할 때, 첨가제 조성물을 웹의 한 측면의 표면적의 약 40%를 초과하는 표면적을 덮는 패턴에 따라 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 패턴은 웹의 한 측면의 표면적의 약 40% 내지 약 90%, 예를 들어 약 40% 내지 약 60%를 덮을 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 예에서, 첨가제 조성물은 도 7에 도시된 패턴에 따라 도포될 수 있다.
본원의 하나의 특정한 실시태양에서, 제1 페이퍼 웹 및 제2 페이퍼 웹으로부터 2겹 제품이 형성되고, 여기서 두 페이퍼 웹은 일반적으로 도 8에 도시된 방법에 따라 제조된다. 예를 들어, 본원에 따라 제조된 제1 페이퍼 웹은 웹의 크레이핑된 측면이 생성되는 제품의 외부 표면을 형성하도록 하는 방식으로, 본원에 따라 제조된 제2 페이퍼 웹에 부착될 수 있다. 크레이핑된 표면은 일반적으로 보다 부드럽고 더 평탄하여, 개선된 전체 특징을 갖는 2겹 제품을 생성시킨다.
제1 페이퍼 웹이 제2 페이퍼 웹에 적층되는 방식은 특정 용도 및 목적하는 특징에 따라 변할 수 있다. 일부 용도에서, 본원의 알파-올레핀 혼성중합체는 겹-결합제로서 역할을 할 수 있다. 다른 용도에서, 웹을 함께 연결하기 위해 바인더 물질, 예를 들어 접착제 또는 바인더 섬유가 하나 또는 두 웹에 도포된다. 접착제는 예를 들어 라텍스 접착제, 전분계 접착제, 아세테이트, 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 접착제, 폴리비닐 알콜 접착제 등일 수 있다. 그러나, 웹을 연결하기 위해 다른 바인더 물질, 예를 들어 열가소성 필름 및 섬유가 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 바인더 물질은 웹을 함께 강하게 부착시키기 위해 웹의 표면 위에 균등하게 펼쳐질 수 있거나, 선택된 위치에 도포될 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 웨트 레이 공정에 추가하여, 다양한 다른 베이스 시트가 본원에 따라 처리될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 따라 처리될 수 있는 다른 베이스 시트는 에어레이드 웹, 코폼 웹, 및 수얽힘 웹을 포함한다. 상기 종류의 베이스 시트를 처리할 때, 첨가제 조성물은 일반적으로 베이스 시트에 국소 도포된다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 베이스 시트의 표면 상에 분무되거나 인쇄될 수 있다.
에어레이드 웹은 섬유상 부직물 층이 생성되는 에어 포밍 (air forming) 공정으로 형성된다. 에어레이잉 공정에서, 전형적인 길이가 약 3 내지 약 52 밀리미터 (mm)인 소섬유의 다발이 분리되고 공기 공급장치 내에 동반된 후, 보통 진공 공급장치의 도움으로 형성 스크린 상에 퇴적된다. 이어서, 무작위로 퇴적된 섬유가 예를 들어 고온 공기 또는 스프레이 접착제를 사용하여 서로 결합된다. 에어레이드 부직 복합재의 생산은 문헌에 잘 규정되어 있고, 당업계에 문서화되어 있다. 그 예로는 미국 특허 4,640,810 (Laursen 등)에 기재되고 스캔 웹 오브 노쓰 아메리카 인크 (Scan Web of North America Inc)에 양도된 단웹 (DanWeb) 공정, 미국 특허 4,494,278 (Kroyer 등) 및 미국 특허 5,527,171 (Soerensen) (나이로 세퍼레이션 에이/에스 (Niro Separation a/s)에 양도됨)에 기재된 크로이어 (Kroyer) 공정, 및 킴벌리-클라크 코퍼레이션 (Kimberly-Clark Corporation)에 양도된 미국 특허 4,375,448 (Appel 등)의 방법, 또는 다른 유사한 방법을 포함한다.
셀룰로스 섬유를 함유하는 다른 물질은 코폼 웹 및 수얽힘 웹을 포함한다. 코폼 공정에서, 하나 이상의 멜트블로운 다이헤드가 그를 통해 다른 물질이 멜트블로운 웹이 형성되는 동안 웹에 첨가되는 슈트 (chute) 가까이에 배열된다. 상기 다른 물질은 예를 들어 섬유가 스테이플 길이의 것일 수 있는 경우에 천연 섬유, 초흡수성 입자, 천연 중합체 섬유 (예를 들어, 레이온) 및/또는 합성 중합체 섬유 (예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르)일 수 있다.
코폼 공정은 본원에 참고로 포함된 공동 양도된 미국 특허 4,818,464 (Lau) 및 4,100,324 (Anderson 등)에 제시되어 있다. 코폼 공정으로 생산된 웹을 일반적으로 코폼 물질로 칭한다. 보다 구체적으로, 코폼 부직웹을 제조하기 위한 하나의 공정은 용융된 중합체성 물질을 다이 헤드를 통해 미세한 스트림으로 압출시키고, 중합체 스트림을 소직경의 불연속 마이크로섬유로 분할하기 위해 노즐로부터 공급된 고속의 가열된 기체 (보통 공기)의 수렴 유동에 의해 스트림을 가늘게 하는 것을 포함한다. 예를 들어, 다이 헤드는 하나 이상의 직렬의 압출 천공을 포함할 수 있다. 일반적으로, 마이크로섬유는 평균 섬유 직경이 약 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 마이크로섬유의 평균 직경은 일반적으로 약 1 마이크로미터 초과, 예를 들어 약 2 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터일 수 있다. 마이크로섬유가 주로 불연속형인 동안, 이들은 일반적으로 길이가 정상적으로 스테이플 섬유와 연관된 길이를 초과한다.
용융된 중합체 섬유를 다른 물질, 예를 들어 펄프 섬유와 합하기 위해, 일차 기체 스트림은 개별화된 목재 펄프 섬유를 함유하는 이차 기체 스트림과 합류한다. 따라서, 펄프 섬유는 중합체 섬유와 단일 단계로 통합된다. 목재 펄프 섬유는 길이가 약 0.5 밀리미터 내지 약 10 밀리미터일 수 있다. 이어서, 통합된 공기 스트림은 부직물을 에어 포밍하기 위해 형성 표면 상으로 보내진다. 원하는 경우 부직물은 2가지 상이한 물질을 더욱 통합시키기 위해 한 쌍의 진공 롤의 닙 내로 통과될 수 있다.
멜트블로운 섬유와 합해질 수 있는 천연 섬유는 모, 면, 아마, 삼 및 목재 펄프를 포함한다. 목재 펄프는 표준 연목 플러핑 (fluffing) 등급, 예를 들어 CFM 654 (유에스 앨리언스 펄프 밀즈 (US Alliance Pulp Mills, 미국 알라바마주 쿠사))를 포함한다. 섬유의 고유한 특징 및 그들의 가공성을 향상시키기 위해 펄프는 변형될 수 있다. 화학 처리 또는 기계적 꼬기 (twisting)를 포함하는 방법에 의해 컬 (curl)이 섬유에 부여될 수 있다. 컬은 대개 가교결합 또는 경화 전에 부여된다. 펄프는 가교결합제, 예를 들어 포름알데히드 또는 그의 유도체, 글루타르알데히드, 에피클로로히드린, 메틸올화 화합물, 예를 들어 요소 또는 요소 유도체, 디알데히드, 예를 들어 말레산 무수물, 비-메틸올화 요소 유도체, 시트르산 또는 다른 폴리카르복실산을 사용하여 경화될 수 있다. 펄프는 또한 열 또는 가성 (caustic) 처리, 예를 들어 머서화 (mercerization)를 이용하여 경화될 수 있다. 상기 종류의 섬유의 예는 습식 모듈러스를 향상시키는 화학적 가교결합된 서던 연목 펄프 섬유인 NHB416 (웨이어하우저 코퍼레이션 (Weyerhaeuser Corporation, 미국 워싱턴주 타코마)을 포함한다. 다른 유용한 펄프는 또한 웨이어하우저의 탈결합 펄프 (NF405) 및 비-탈결합 펄프 (NB416)이다. HPZ3 (벅키 테크놀로지스, 인크. (Buckeye Technologies, Inc, 미국 테네시주 멤피스)은 섬유에 추가된 건조 및 습윤 강성 및 탄력을 부여하는 것에 추가로 컬 및 꼬임을 고정하는 화학 처리이다. 다른 적합한 펄프는 Buckeye HP2 펄프이고, 또다른 것은 IP Supersoft (인터내셔날 페이퍼 코퍼레이션 (International Paper Corporation))이다. 적합한 레이온 섬유는 1.5 데니어 Merge 18453 섬유 (아코디스 셀룰로스 파이버스 인코포레이티드 (Acordis Cellulose Fibers Incorporated, 미국 알라바마주 액시스))이다.
셀룰로스 물질, 예를 들어 펄프 섬유를 함유할 때, 코폼 물질은 셀룰로스 물질을 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 펄프 섬유를 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 함유하는 코폼 물질이 제조될 수 있다.
코폼 웹에 추가로, 수얽힘 웹이 또한 합성 및 펄프 섬유를 함유할 수 있다. 수얽힘 웹은 웹 내의 섬유를 얽히게 하는 유체의 원주형 제트 (columnar jet)로 처리된 웹을 나타낸다. 웹을 수얽힘 처리하면 대개 웹의 강도가 증가한다. 한 실시태양에서, 펄프 섬유는 연속 필라멘트 물질, 예를 들어 스펀본드 웹으로 수얽힘될 수 있다. 수얽힘된 생성되는 부직 복합재는 펄프 섬유를 약 50 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어 약 70 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 상기 설명된 상업적으로 입수가능한 수얽힘된 복합재 웹은 킴벌리-클라크 코퍼레이션으로부터 상표명 HYDROKNIT로 상업적으로 입수가능하다. 수력 얽힘은 예를 들어 본원에 참고로 포함된 미국 특허 5,389,202 (Everhart)에 설명되어 있다.
본원은 다음 실시예를 참조로 하여 보다 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
본원에 따라 제조된 티슈 제품의 특성을 설명하기 위해, 다양한 티슈 샘플을 첨가제 조성물로 처리하고 표준화 시험하였다. 비교를 위해, 처리되지 않은 티슈 샘플, 실리콘 조성물로 처리한 티슈 샘플, 및 에틸렌 비닐 아세테이트 바인더로 처리한 티슈 샘플을 또한 시험하였다.
보다 특히, 티슈 샘플은 3개의 겹을 함유하는 티슈 시트를 포함하였다. 3겹 티슈 샘플의 각각의 겹은 도 3에 도시된 것과 유사한 공정으로 형성되었다. 각각의 겹은 기초 중량이 약 13.5 gsm이었다. 보다 구체적으로, 각각의 겹은 섬유의 2개의 외부층 사이에 위치하는 섬유의 중앙층을 함유하는 층상 섬유 퍼니시로부터 제조하였다. 각각의 겹의 외부층은 유칼리나무 크라프트 펄프 (아라크루즈 (Aracruz, 미국 플로리다주 마이애미 소재)로부터 입수됨)를 함유하였다. 2개의 외부층은 각각 시트의 총 섬유 중량의 약 33%이었다. 시트의 총 섬유 중량의 약 34%인 중앙층은 100%의 노던 연목 크라프트 펄프 (니나 페이퍼 인크. (Neenah Paper Inc., 미국 조지아주 알파레타)로부터 입수됨)로 구성되었다. 3개 겹을 건조기 상에 프레싱된 티슈 측면이 3겹 티슈 샘플의 외부 표면을 대향하도록 함께 부착하였다.
3겹 티슈 시트를 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물로 코팅하였다. 제2 세트의 샘플을 실리콘 조성물로 코팅한 한편, 제3 세트의 샘플을 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체로 코팅하였다.
티슈 시트를 로토그라비어 프린터를 사용하여 상기 조성물로 코팅하였다. 티슈 웹을 로토그라비어 프린터의 고무-고무 닙 내로 공급하여 상기 조성물을 웹의 두 측면에 도포하였다. 그라비어 롤은 전자 조각된, 구리상 크롬 롤 (스페셜티 시스템즈, 인크. (Specialty Systems, Inc., 미국 켄터키주 루이빌) 공급)이었다. 롤은 200 셀/인치의 라인 스크린 및 8.0 Billion Cubic Microns (BCM)/제곱인치 롤 표면의 부피를 가졌다. 상기 롤에 대한 전형적인 셀 치수는 130도 조각 철필 (stylus)을 사용하는 140 마이크로미터 폭 및 33 마이크로미터 깊이이었다. 고무 배킹 오프셋 도포기 롤은 75 쇼어 A 경도계 캐스트 폴리우레탄 (아메리메이 롤러 컴퍼니 (Amerimay Roller company, 미국 위스콘신주 유니온 그로브) 공급)이었다. 공정은 그라비어 롤과 고무 배킹 롤 사이에 0.375 인치 간섭 및 마주보는 고무 배 킹 롤들 사이에 0.003 인치 틈 (clearance)을 갖는 조건으로 설정하였다. 동시 오프셋/오프셋 그라비어 프린터는 목적하는 첨가 속도를 얻도록 상기 조성물을 계량하기 위해 그라비어 롤 속도 조정 (차등)을 이용하여 150 피트/분의 속도로 실행되었다. 공정은 티슈의 중량을 기준으로 6.0 중량%의 총 추가분의 추가분 수준을 생성시켰다 (각 측면에 3.0%).
본원에 따라 제조된 첨가제 조성물로 처리된 샘플에 대해, 하기 표는 각 샘플에 대한 첨가제 조성물의 성분을 제공한다. 하기 표에서 AFFINITY™ EG8200 플라스토머는 더 다우 케미칼 컴퍼니 (The Dow Chemical Company, 미국 미시건주 미들랜드)로부터 입수한 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 포함하는 알파-올레핀 혼성중합체이다. PRIMACOR™ 5980i 공중합체는 또한 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수한 에틸렌-아크릴산 공중합체이다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는 열가소성 중합체로서 뿐만 아니라 분산제로서도 역할을 할 수 있다. INDUSTRENE® 106은 올레산을 포함하고, 이는 켐투라 코퍼레이션 (Chemtura Corporation, 미국 커넥티컷주 미들베리)에서 시판된다. "PBPE"로 명명된 중합체는 ASTM D792에 의해 측정된 밀도가 0.867 g/cm3이고, ASTM D1238에 의해 측정할 때 용융 유동 속도가 23O℃ 및 2.16 kg에서 25 g/10 분이고, 에틸렌 함량이 12 중량%의 PBPE인 실험적 프로필렌계 플라스토머 또는 엘라스토머 ("PBPE")이다. 상기 PBPE 물질은 각각 전체가 본원에 참고로 포함된 WO03/040442 및 미국 특허 출원 60/709688 (2005년 8월 19일자 출원)에 교시되어 있다. AFFINITY™ PL1280 플라스토머는 또한 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수된 에틸렌 및 옥텐 공중합체를 포함하는 알파-올레핀 혼성중합체이다. UNICID(등록상표) 350 분산제는 베이커-페트롤라이트 인크. (Baker-Petrolite Inc., 미국 텍사스주 슈거 랜드)로부터 입수된 평균 26-탄소 사슬을 포함하는 소수체 (hydrophobe)를 갖는 선형의 일차 카르복실산-관능화 계면활성제이다. AEROSOL(등록상표) OT-100 분산제는 사이텍 인더스트리즈, 인크. (Cytec Industries, Inc., 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨)로부터 입수한 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트이다. PRIMACOR™ 5980i 공중합체는 20.5 중량% 아크릴산을 함유하고, ASTM D1238에 의해 측정할 때 용융 유동 속도가 125℃ 및 2.16 kg에서 13.75 g/10 분이다. AFFINITY™ EG8200G 플라스토머는 ASTM D792에 의해 측정할 때 밀도가 0.87 g/cc이고, ASTM D1238에 의해 측정할 때 용융 유동 속도가 190℃ 및 2.16 kg에서 5 g/10 분이다. 반면에, AFFINITY™ PL1280G 플라스토머는 ASTM D792에 의해 측정할 때 밀도가 0.90 g/cc이고, ASTM D1238에 의해 측정할 때 용융 유동 속도가 190℃ 및 2.16 kg에서 6 g/10 분이다.
또한, 각각의 샘플 내의 첨가제 조성물은 또한 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수된 96% 시스 1-(3-클로로알릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아다만탄 클로라이드 (콰테르니움 (Quaternium)-15로도 알려짐)의 활성 조성물을 갖는 방부제인 DOWICIL™ 200 항미생물제를 함유하였다.
샘플 번호 중합체 (괄호에 중량비를 나타냄) 분산제 분산제 농도 (wt.%)
1 AFFINITY™ EG8200 Unicid® 350 3.0
2 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (70/30) PRIMACOR™ 5980i 30.0
3 PBPE Unicid® 350/AEROSOL® OT-100 3.0/2.5
4 PBPE/PRIMACOR™ 5980i (70/30) PRIMACOR™ 5980i 30.0
5 AFFINITY™ EG8200/AFFINITY™ PL1280 (80/20) Unicid® 350/Industrene® 106 2.0/2.0
6 AFFINITY™ EG8200/AFFINITY™ PL1280 (50/50) Unicid® 350/Industrene® 106 2.0/2.0
7 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (75/25) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 25.0/3.0
8 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (90/10) PRIMACOR™ 5980i 10.0
9 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (75/25) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 25.0/3.0
10 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 40.0/6.0
11 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (75/25) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 25.0/3.0
12 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (90/10) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 10.0/6.0
13 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (90/10) PRIMACOR™ 5980i 10.0
14 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 40.0/6.0
15 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (75/25) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 25.0/3.0
16 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (90/10) PRIMACOR™ 5980i 10.0
17 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (75/25) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 25.0/3.0
18 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (90/10) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 10.0/6.0
19 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0
20 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0
21 AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 40.0/6.0
샘플 중합체 입자 크기 (um) 다분산도 고형분 (wt.%) pH 점도 (cp) 온도 (℃) RPM 스핀들 (Spindle)
1 1.08 1.83 54.7 10.0 83 22 50 RV2
2 1.48 2.40 41.0 10.5 338 20 50 RV3
3 0.72 1.42 55.5 10.2 626 21.1 50 RV3
4 0.85 2.06 42.8 10.2 322 21.5 50 RV3
5 0.86 1.68 55.2 9.7 490 55.0 50 RV3
6 1.08 1.85 52.4 10.9 296 21.7 50 RV3
7 1.86 4.46 50.1 9.4 538 21.1 50 RV3
8 5.55 2.67 49.3 9.0 <75 21.6 100 RV3
9 1.18 2.48 46.1 10.5 270 21.2 50 RV3
10 1.60 1.58 41.1 8.7 368 21.7 50 RV3
11 1.69 3.68 48.8 9.7 306 22.1 50 RV3
12 1.34 2.24 51.0 10.2 266 21.4 50 RV3
13 1.16 2.25 46.6 10.5 85 21.5 100 RV3
14 1.01 1.57 32.1 10.3 572 21.7 50 RV3
15 1.53 3.50 50.1 9.9 396 22.3 50 RV3
16 9.86 4.14 51.2 8.7 <75 21.5 50 RV3
17 1.57 3.26 49.8 9.9 436 22.4 50 RV3
18 0.89 1.51 51.1 12.3 342 21.5 50 RV3
19 0.71 2.12 40.0 11.3 448 22.1 50 RV3
20 1.63 2.23 42.0 8.6 178 22.0 100 RV3
21 1.49 1.87 39.0 10.3 210 20.2 50 RV3
비교를 위해, 다음 샘플을 또한 제조하였다:
샘플 샘플에 도포되는 조성물
본 발명이 아닌 샘플 1 비처리
본 발명이 아닌 샘플 2 제품 Y-14868 에멀젼화 실리콘, 지.이. 실리콘스 (G.E. Silicones)로부터 입수
본 발명이 아닌 샘플 3 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 에멀젼을 포함하는 AIRFLEX® 426 바인더, 에어 프로덕츠, 인크. (Air Products, Inc.)로부터 입수
본 발명이 아닌 샘플 4 28% 비닐 아세테이트 함량을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 포함하는 ELVAX® 3175 바인더, 이.아이. 듀퐁 드 네므와 (E.I.DuPont de Nemours, 미국 델라웨어주 윌밍턴)로부터 입수. 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 베이커-페트롤라이트 인크.로부터 입수된 평균 32-탄소 사슬을 갖는 소수체를 갖는 카르복실산-관능화 계면활성제인 UNICID 425와 합하였다.
다음 시험을 샘플에 대해 수행하였다:
인장 강도, 기하 평균 인장 강도 ( GMT ), 및 흡수된 기하 평균 인장 에너지 ( GMTEA ):
수행된 인장 시험에서는 23℃+/-1℃ 및 50% +/-2% 상대 습도에서 최소 4시간 동안 조건화시킨 티슈 샘플을 사용하였다. 2겹 샘플을 정밀 샘플 절단기 모델 JDC 15M-10 (트윙-알버트 인스트루먼츠 (Thwing-Albert Instruments, 미국 펜실바니아주 필라델피아)로부터 입수가능함)을 사용하여 기계 방향 (MD) 및 횡-기계 방향 (CD)로 3 인치 폭 스트립 (strip)으로 절단하였다.
인장 프레임의 게이지 길이를 4 인치로 설정하였다. 인장 프레임은 TestWorks 4 소프트웨어로 실행하는 Alliance RT/1 프레임이었다. 인장 프레임 및 소프트웨어는 엠티에스 시스템즈 코퍼레이션 (MTS Systems Corporation, 미국 미네소타주 미네아폴리스)으로부터 입수가능하다.
이어서, 3" 스트립을 인장 프레임의 죠 (jaw)에 배치하고, 샘플 파손 지점까지 25.4 cm/분의 변형율 (strain)로 놓았다. 티슈 스트립 상의 응력 (stress)을 변형율의 함수로서 모니터링한다. 계산된 출력은 피크 로드 (그람-력/3", 그람-력으로 측정됨), 피크 신장 (%, 샘플의 연신을 샘플의 원래 길이로 나누고 100%을 곱하여 계산됨), 500 그람-력에서의 % 신장, 파단시 인장 에너지 흡수 (TEA) (그람-력*cm/cm2, 로드가 그의 피크 값의 30%로 떨어지는 파괴점 위에서의 응력-변형 곡선 아래의 면적을 적분하거나 취함으로써 계산됨), 및 기울기 A (킬로그람-력, 57-150 그람-력으로부터 응력-변형 곡선의 기울기로서 측정됨)를 포함하였다.
각각의 티슈 코드 (최소 5개 반복)를 기계 방향 (MD) 및 횡-기계 방향 (CD)으로 시험하였다. 인장 강도 및 인장 에너지 흡수 (TEA)의 기하 평균을 기계 방향 (MD) 및 횡-기계 방향 (CD)의 곱의 제곱근으로서 계산하였다. 이는 시험 방향에 무관한 평균값을 얻었다. 사용된 샘플을 아래에 나타낸다.
시트 강성의 측정치로서 탄성률 ( Elastic Modulus ) (최대 기울기) 및 기하 평균 모듈러스 ( GMM ):
탄성률 (최대 기울기) E(kgf)는 건조 상태에서 측정된 탄성률이고, 킬로그람 력 단위로 표현된다. 폭 3 인치의 Tappi 조건화된 샘플을 게이지 길이 (죠 사이의 거리)가 4 인치인 인장 시험기 죠에 놓았다. 죠를 25.4 cm/분의 크로스헤드 속도로 이동시켰고, 기울기는 응력 값 57 그람 력 내지 150 그람 력의 데이타의 최소 제곱 피트 (fit)로서 취하였다. 샘플이 파손 없이 200 그람 력 이상의 응력을 지탱하기에 너무 약하면, 다겹 샘플이 파손 없이 200 그람 력 이상을 견딜 수 있을 때까지 추가의 겹이 반복적으로 추가된다. 기하 평균 모듈러스 또는 기하 평균 기울기는 기계 방향 (MD) 및 횡 방향 (CD) 탄성률 (최대 기울기)의 곱의 제곱근으로서 계산하여, 시험 방향에 무관한 평균값을 얻었다.
시험 결과를 도 9 내지 14에 그래프로 도시한다. 결과가 보여주는 바와 같이, 본원의 첨가제 조성물은 처리되지 않은 샘플 및 실리콘 조성물로 처리된 샘플에 비해 시트 강성에 유의하게 영향을 미치지 않으면서 샘플의 기하 평균 인장 강도 및 샘플의 흡수된 기하 평균 총 에너지를 향상시켰다. 또한, 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물로 처리된 샘플에 대한 기하 평균 모듈러스 대 기하 평균 인장의 비는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 바인더로 처리된 샘플에 비해 유사한 특징 을 보였다. 그러나, 첨가제 조성물로 처리된 샘플의 시트 블로킹 특징은 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체로 처리된 샘플에 대하여 훨씬 더 양호한 것을 알 수 있었다.
도면에 도시된 결과에 추가하여, 주관적인 부드러움 시험을 또한 샘플에 대해 수행하였다. 본원의 첨가제 조성물로 처리된 샘플의 지각된 부드러움은 실리콘 조성물로 처리된 샘플의 지각된 부드러움과 동등하였다.
실시예 2
본 실시예에서, 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물을 크레이핑되지 않은 통기 건조된 (UCTAD) 베이스 웹 상에 패턴에 따라 인쇄하고, 크레이핑 드럼으로부터 크레이핑하였다. 첨가제 조성물을 사용하여 베이스 웹을 드럼에 부착하였다. 이어서, 샘플을 시험하고, 프린트 크레이핑 공정으로 처리하지 않은 크레이핑되지 않은 통기 건조된 베이스 웹 (본 발명이 아닌 샘플 1), 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 사용하여 유사한 프린트 크레이프 공정으로 처리한 크레이핑되지 않은 통기 건조된 베이스 웹 (본 발명이 아닌 샘플 2)에 비교하였다.
크레이핑되지 않은 통기 건조된 베이스 웹은 도 2에 도시된 공정과 유사한 공정으로 형성하였다. 베이스시트는 기초 중량이 약 50 gsm이었다. 보다 구체적으로, 베이스시트는 섬유의 2개의 외부층 사이에 배치된 섬유의 중앙층을 함유하는 층상 섬유 퍼니시로부터 제조하였다. 베이스시트의 두 외부층은 100% 노던 연목 크라프트 펄프를 함유하였다. 하나의 외부층은 약 10.0 킬로그람 (kg)/미터톤 (Mton)의 탈결합제 (ProSoft(등록상표) TQ1003, 허큘레스, 인크.)의 건조 섬유를 함유하였다. 다른 외부층은 약 5.0 킬로그람 (kg)/미터톤 (Mton)의 건조 및 습윤 강도제 (KYMENE(등록상표) 6500, 허큘레스, 인크.)의 건조 섬유를 함유하였다. 각각의 외부층은 시트의 총 섬유 중량의 약 30%를 구성하였다. 시트의 총 섬유 중량의 약 40%를 구성하는 중앙층은 100 중량%의 노던 연목 크라프트 펄프로 이루어졌다. 상기 층 내의 섬유를 또한 3.75 kg/Mton의 ProSoft(등록상표) TQ 1003 탈결합제로 또한 처리하였다.
이어서, 베이스시트의 다양한 샘플을 프린트 크레이핑 공정으로 처리하였다. 프린트 크레이핑 공정은 도 8에 일반적으로 예시된다. 시트를 그라비어 인쇄 라인에 공급하였고, 여기서 첨가제 조성물이 시트의 표면 상에 인쇄되었다. 직접 로토그라비어 인쇄를 이용하여 시트의 한 측면을 인쇄하였다. 시트를 도 5에 도시된 바와 같이 0.020 직경의 "도트" 패턴으로 인쇄하였고, 여기서 1 인치당 28개의 도트가 기계 및 횡-기계 방향 모두에서 시트 상에 인쇄되었다. 생성되는 표면적 도포율 (도포율)은 약 25%이었다. 이어서, 시트를 회전하는 드럼에 대해 프레싱하고 닥터링 (doctoring)하여, 시트 온도를 약 180℉ 내지 390℉, 예를 들어 약 200℉ 내지 250℉로 하였다. 마지막으로, 시트를 롤로 감는다. 이후, 생성되는 프린트/크레이핑된 시트를 통상적인 방식으로 단일겹 종이 타월의 롤로 전환하였다. 완성된 제품은 공기 건조 기초 중량이 약 55.8 gsm이었다.
비교 목적으로, 상기 설명된 바와 같이, 하나의 샘플을 AIRFLEX(등록상표) 426 바인더 (에어 프로덕츠, 인크. (Air Products, Inc., 미국 펜실배니아주 알렌타운)로부터 입수함)를 사용하여 유사한 프린트 크레이핑 공정으로 처리하였다. AIRFLEX(등록상표) 426은 가용성의 비-가교결합 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 에멀젼이다.
상이한 샘플에 도포되는 첨가제 조성물을 다음 표에 나열한다. 표에서, AFFINITY™ EG8200 플라스토머는 에틸렌과 옥텐 공중합체의 혼성중합체를 포함하는 한편, PRIMACOR™ 5980i는 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함한다. INDUSTRENE® 106은 올레산을 포함한다. 3가지 성분은 모두 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수하였다.
샘플 번호 중합체 (괄호에 중량비를 나타냄) 분산제 분산제 농도 (wt.%)
1 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 40.0/6.0
2 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/Industrene® 106 40.0/6.0
3 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0
4 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0
샘플 번호 중합체 입자 크기 (um) 다분산도 고형분 (wt.%) pH 점도 (cp) 온도 (℃) RPM 스핀들
1 1.60 1.58 41.1 8.7 368 21.7 50 RV3
2 1.01 1.57 32.1 10.3 572 21.7 50 RV3
3 0.71 2.12 40.0 11.3 448 22.1 50 RV3
4 1.63 2.23 42.0 8.6 178 22.0 100 RV3
또한, 더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수된 96% 시스 1-(3-클로로알릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아다만탄 클로라이드 (콰테르니움-15로도 알려짐)의 활성 조성물을 갖는 방부제인 DOWICIL™ 200 항미생물제가 또한 각각의 첨가제 조성물 내에 존재하였다.
샘플을 실시예 1에 설명된 시험으로 시험하였다. 추가로, 샘플에 대해 다음 시험을 또한 수행하였다.
습윤/건조 인장 시험 (%, 횡 기계 방향으로)
건조 인장 시험은 실시예 1에 설명된 바와 같고, 게이지 길이 (죠 사이의 거리)는 2 인치이다. 습윤 인장 강도를 시험 전에 샘플을 적시는 것을 제외하고는 건조 강도와 동일한 방식으로 측정하였다. 구체적으로, 샘플을 적시기 위해, 3"x 5" 트레이를 23±2℃의 온도에서 증류수 또는 탈이온수로 채웠다. 물을 트레이에 대략 1 cm 깊이로 첨가한다.
이어서, 3M "Scotch-Brite" 다목적 세척 (scrubbing) 패드를 2.5"x 4"의 치수로 절단한다. 약 5" 길이의 마스킹 테이프 조각을 패드의 4" 모서리 중 하나를 따라 배치한다. 마스킹 테이프는 세척 패드를 잡기 위해 사용된다.
이어서, 세척 패드를 테이프를 붙인 단부가 위로 대향하도록 물에 넣었다. 패드를 시험이 완료될 때까지 계속 물 속에 유지한다. 시험할 샘플을 TAPPI T205에 부합하는 압지 상에 놓는다. 세척 패드를 수조로부터 꺼내어 습윤 팬과 연결된 스크린 상에 가볍게 3회 두드린다. 이어서, 세척 패드를 샘플 위에 샘플의 폭에 평행하게 대략 중앙에 가볍게 놓는다. 세척 패드를 약 1초 동안 제자리에 유지한다. 이어서, 샘플을 인장 시험기 내에 즉시 넣고 시험하였다.
습윤/건조 인장 강도비를 계산하기 위해, 습윤 인장 강도값을 건조 인장 강도값으로 나누었다.
얻어진 결과를 도 15-19에 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 첨가제 조 성물은 처리되지 않은 샘플에 비해 시트 강성에 유의하게 영향을 미치지 않으면서 티슈 샘플의 기하 평균 인장 및 흡수된 기하 평균 총 에너지를 개선시켰다. 시험 동안, 첨가제 조성물이 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체로 처리된 샘플에 비해 시트 블로킹 문제를 일으키지 않은 것이 또한 관찰되었다.
실시예 3
본 실시예에서, 티슈 웹을 일반적으로 도 3에 예시된 공정에 따라 제조하였다. 티슈 웹을 크레이핑 표면 (본 실시태양에서 양키 건조기를 포함함)에 부착시키기 위해, 건조기를 웹과 접촉시키기 전에 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물을 건조기 상으로 분무하였다. 이어서, 샘플을 다양한 표준화 시험으로 시험하였다.
비교를 위해, 표준 PVOH/KYMENE 크레이프 패키지를 사용하여 샘플을 또한 제조하였다.
본 실시예에서, 2겹 티슈 제품을 실시예 1 및 2에 기재된 동일한 시험에 따라 제조하고 시험하였다. 샘플을 제조하기 위해 다음 방법을 사용하였다.
처음에, 80 파운드의 공기-건조된 연목 크라프트 (NSWK) 펄프를 펄퍼 (pulper) 내에 넣고, 120℉에서 4% 컨시스턴시에서 15분 동안 분해하였다. 이어서, NSWK 펄프를 15분 동안 고해시키고, 드럼 체스트 (chest)에 전송하고, 약 3% 컨시스턴시로 후속적으로 희석하였다. (주: 소섬유성 섬유를 고해시키면 그들의 결합 잠재력을 증가시킨다.) 이어서, NSWK 펄프를 약 2% 컨시스턴시로 희석하고, 기계 체스트로 펌핑하여, 기계 체스트가 20 파운드의 공기-건조된 NSWK를 약 0.2-0.3% 컨시스턴시에서 함유하도록 하였다. 상기 연목 섬유는 3층 티슈 구조에서 내 부 강도층으로서 사용되었다.
목재 섬유 1 미터톤당 2 킬로그람의 KYMENE(등록상표) 6500 (허큘레스, 인크.로부터 입수가능함) 및 목재 섬유 1 미터톤당 2 킬로그람의 PAREZ(등록상표) 631 NC (랜세스 코퍼레이션 (LANXESS Corporation., 미국 뉴저지주 트렌턴)로부터 입수가능함)를 첨가하고, 펄프 섬유와 적어도 10분 동안 혼합시킨 후, 펄프 슬러리를 헤드박스를 통해 펌핑하였다.
40 파운드의 공기-건조된 Aracruz ECF (유칼리나무 경목 크라프트 (EHWK) 펄프, 아라크루즈 (Aracruz, 브라질 리오데자네이루)로부터 입수가능함)를 펄퍼 내에 넣고, 120℉에서 약 4% 컨시스턴시에서 30분 동안 분해하였다. 이어서, EHWK 펄프를 드럼 체스트에 전송하고, 약 2% 컨시스턴시로 후속적으로 희석하였다.
이어서, EHWK 펄프 슬러리를 희석하고, 2개의 동일한 양으로 나누고, 약 1% 컨시스턴시에서 2개의 별개의 기계 체스트로 펌핑하여, 각각의 기계 체스트가 20 파운드의 공기-건조된 EHWK를 함유하도록 하였다. 상기 펄프 슬러리를 약 0.1% 컨시스턴시로 후속적으로 희석하였다. 2개의 EHWK 펄프 섬유는 3층 티슈 구조의 2개의 외부층을 나타낸다.
목재 섬유 1 미터톤당 2 킬로그람의 KYMENE(등록상표) 6500을 첨가하고, 경목 펄프 섬유와 적어도 10분 동안 혼합시킨 후, 펄프 슬러리를 헤드박스를 통해 펌핑하였다.
3개의 모든 기계 체스트로부터 펄프 섬유를 헤드박스로 약 0.1%의 컨시스턴시에서 펌핑하였다. 각 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스 내의 별개의 다기관 (manifold)을 통해 보내어 3층 티슈 구조를 형성하였다. 섬유를 형성 직물 상에 퇴적시켰다. 물을 진공에 의해 후속적으로 제거하였다.
습윤 시트 (약 10-20% 컨시스턴시)를 프레스 펠트 또는 프레스 직물로 전송하고, 여기서 더욱 탈수시켰다. 이어서, 시트를 압력 롤을 거쳐 닙을 통해 양키 건조기로 전송하였다. 압력 롤 닙 후의 습윤 시트의 컨시스턴시 (후-압력 롤 컨시스턴시 또는 PPRC)는 약 40%이었다. 습윤 시트는 건조기 표면에 도포된 접착제로 인해 양키 건조기에 부착되었다. 양키 건조기 아래에 놓인 스프레이 붐 (spray boom)이 접착제 패키지 (폴리비닐 알콜/KYMENE®/Rezosol 2008M의 혼합물) 또는 본원에 따른 첨가제 조성물을 건조기 표면 상으로 분무하였다. Rezosol 2008M은 허큘레스, 인크.로부터 입수가능하다.
연속 핸드시트 성형기 (CHF) 상의 전형적인 접착제 패키지의 하나의 배치는 일반적으로 25 갤론의 물, 500O mL의 6% 고형분 폴리비닐 알콜 용액, 75 mL의 12.5% 고형분 KYMENE(등록상표) 용액, 및 2O mL의 7.5% 고형분 Rezosol 2008M 용액으로 이루어졌다.
본원에 따른 첨가제 조성물은 고형분 함량이 2.5% 내지 10%로 다양하였다.
시트를 양키 건조기 상에서 크레이핑 블레이드로 이동할 때 약 95% 컨시스턴시로 건조시켰다. 크레이핑 블레이드를 후속적으로 티슈 시트 및 소량의 건조기 코팅을 양키 건조기로부터 긁어내었다. 이어서, 크레이핑된 티슈 베이스시트를 전환을 위해 부드러운 롤로 3" 코어 상에 감았다. 이어서, 크레이핑된 티슈의 2개의 롤을 다시 감아서 함께 겹쳐, 두 크레이핑된 측면이 2겹 구조의 바깥쪽에 놓이도록 하였다. 구조체의 모서리 상에서 기계적 크림핑 (crimping)은 겹들을 함께 유지시켰다. 이어서, 겹쳐진 시트를 가장자리에서 약 8.5 인치의 표준 폭으로 슬릿팅하고 접었다. 티슈 샘플을 조건화하고 시험하였다.
본 실시예에서 샘플에 도포되고 시험된 본원의 첨가제 조성물은 다음과 같다:
샘플 번호 중합체 (괄호에 wt. 비를 나타냄) 분산제 분산제 농도 (wt.%) % 고형분
1 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/ Industrene® 106 40.0/6.0 2.5
2 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0 2.5
3 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/ Industrene® 106 40.0/6.0 5
4 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i 40.0 5
5 AFFINITY™ EG8200/ PRIMACOR™ 5980i (60/40) PRIMACOR™ 5980i/ Industrene® 106 40.0/6.0 10
샘플 번호 중합체 입자 크기 (um) 다분산도 고형분 (wt.%) pH 점도 (cp) 온도 (℃) RPM 스핀들
1 1.01 1.57 32.1 10.3 572 21.7 50 RV3
2 0.71 2.12 40.0 11.3 448 22.1 50 RV3
3 1.01 1.57 32.1 10.3 572 21.7 50 RV3
4 0.71 2.12 40.0 11.3 448 22.1 50 RV3
5 1.01 1.57 32.1 10.3 572 21.7 50 RV3
더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수된 96% 시스 1-(3-클로로알릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아다만탄 클로라이드 (콰테르니움-15로도 알려짐)의 활성 조성물을 갖는 방부제인 DOWICIL™ 200 항미생물제가 또한 각각의 첨가제 조성물 내에 존재하였다.
상기 나타낸 바와 같이, 상이한 첨가제 조성물에 대한 용액 중 % 고형분은 다양하였다. 용액 중 고형분 함량을 변화시키면 또한 베이스 웹 내로 포함되는 고형분의 양을 변화시킨다. 예를 들어, 2.5% 용액 고형분에서, 약 35 kg/MT 내지 약 60 kg/MT 고형분이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다. 5% 용액 고형분에서, 약 70 kg/MT 내지 약 130 kg/MT 고형분이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다. 10% 용액 고형분에서, 약 140 kg/MT 내지 약 260 kg/MT 고형분이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다.
본 실시예의 결과를 도 20-24에 제시한다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 본원에 따라 제조된 샘플의 기하 평균 인장 강도는 통상적인 결합 물질로 처리된 본 발명이 아닌 샘플보다 더 컸다. 흡수된 기하 평균 총 에너지에 대해 유사한 결과를 또한 얻었다.
샘플의 특성을 시험하는 것에 추가로, 또한 일부 샘플의 사진을 찍었다. 예를 들어, 도 25A, 25B, 25C 및 25D를 살펴보면, 샘플 중 4개가 500배 배율로 도시된다. 특히, 도 25A는 본 발명이 아닌 샘플의 사진을 나타내고, 도 25B는 샘플 1의 사진이고, 도 25C는 샘플 3의 사진이고, 도 25D는 샘플 5의 사진이다. 도시된 바와 같이, 본원의 첨가제 조성물은 티슈 웹의 표면 상에 불연속 필름을 형성하는 경향이 있다. 또한, 용액 고형분이 더 많으면, 필름이 더 많이 형성된다. 상기 도면은 첨가제 조성물이 일반적으로 티슈 웹의 표면에 남아있음을 나타낸다.
도 26을 살펴보면, 도 25D에 예시된 동일한 샘플의 단면 사진이 도시된다. 사진에서 볼 수 있는 바와 같이, 심지어 10% 용액 고형분에서, 대부분의 첨가제 조성물이 티슈 웹의 표면에 남아있다. 이와 관련하여, 첨가제 조성물은 웹의 두께의 약 25% 미만, 예를 들어 웹의 두께의 약 15% 미만, 예를 들어 웹의 두께의 약 5% 미만으로 웹에 침투한다.
상기 방식으로, 첨가제 조성물은 티슈 웹에 유의한 양의 강도를 제공하는 것으로 생각된다. 또한, 필름이 불연속이므로, 웹의 위킹 (wicking) 특성은 실질적으로 불리한 영향을 받지 않는다. 특히 유리하게, 상기 결과는 또한 티슈 웹의 강성의 실질적인 증가 없이 및 지각된 부드러움의 실질적인 감소 없이 얻어진다.
실시예 4
본 실시예에서, 본원에 따라 제조된 티슈 웹을 상업적으로 입수가능한 제품에 비교하였다. 샘플을 다양한 시험으로 처리하였다. 특히, 모의 피부를 샘플의 표면 위로 끌어당길 때 항력의 공간적 및 일시적 변동을 측정함으로써 제품의 인지된 부드러움을 측정하는 "스틱-슬립 파라미터 시험"으로 샘플을 처리하였다.
보다 구체적으로, 다음 시험을 본 실시예에서 수행하였다.
스틱-슬립 시험
스틱-슬립은 정적 마찰 계수 ("COF")가 동적 COF보다 유의하게 더 클 때 발생한다. 끈 (string)으로 표면 위로 당겨진 슬레드는 끈 내의 힘이 정적 COF x 수직 로드를 극복할 정도로 충분히 높을 때까지 움직이지 않을 것이다. 그러나, 슬레드가 움직이기 시작하자마자, 정적 COF는 보다 낮은 동적 COF보다 작아져서, 끈 내의 당기는 힘은 불균형하게 되고 슬레드는 끈 내의 장력이 해제되고 슬레드가 멈출 (스틱) 때까지 가속된다. 이어서, 장력이 정적 COF를 극복하기에 충분히 높을 때까지 다시 높아지고, 상기 방식으로 계속된다. 진동의 주파수 및 크기는 정적 COF와 동적 COF 사이의 차이에 의존적이지만, 또한 끈의 길이 및 강성 (딱딱하고 짧은 끈은 정적 COF가 극복될 때 거의 즉시 힘을 강하시킬 것이어서, 슬레드가 단지 짧은 거리만 앞으로 갑자기 움직이게 된다), 및 이동 속도에 의존적이다. 보다 빠른 속도는 스틱-슬립 거동을 감소시키는 경향이 있다.
로드 하에 접촉하는 2개의 표면은 맞대어 서로 부합하고 그들 사이의 접촉 면적을 증가시키는 경향이 있으므로, 정적 COF는 동적 COF보다 더 크다. COF는 접촉 면적에 비례하므로, 보다 오래 접촉하면 보다 높은 COF를 제공한다. 이는 속도가 보다 빠르면 보다 적은 스틱-슬립을 제공하고: 표면들이 부합하고 정적 COF가 증가하기 위해 각각의 슬립 사건 후 시간이 더 적은 이유를 설명하는 것을 돕는다. 많은 물질에 대해, 부합성을 위한 상기 감소된 시간 때문에 보다 빠른 속도 슬라이딩에 따라 COF가 감소한다. 그러나, 일부 물질 (대개 부드럽거나 매끄러운 표면)은 증가하는 속도에 따라 실제로 COF의 증가를 보이고, 이는 접촉하는 표면이 가소성으로 또는 점탄성으로 유동하고 그들이 전단되는 속도에 비례하는 속도로 에너지를 소산시키는 경향이 있기 때문이다. 속력에 따라 증가하는 COF를 갖는 물질은 스틱-슬립을 보이지 않고, 이는 일정한 보다 느린 속도로 머무르는 것보다 슬레드를 앞으로 갑자기 움직이기 위해 더 많은 힘이 필요로 할 것이기 때문이다. 상기 물질은 또한 그들의 동적 COF와 동일한 정적 COF를 갖는다. 따라서, COF 대 속력 곡선의 기울기를 측정하는 것은 물질이 스틱-슬립을 보일 것인지를 예측하는 우수한 수단이고: 음의 기울기가 클수록 쉽게 스틱-슬립할 것인 한편, 양의 기울기가 클수록 매우 느린 슬라이딩 속도에서도 스틱-슬립하지 않을 것이다.
스틱-슬립 시험에 따라, MTS TestWorks 4 소프트웨어가 장치된 Alliance RT/1 인장 프레임을 사용하여 슬라이딩 속력에 따른 COF에서의 변동을 측정한다. 시험 장치의 일부의 도면을 도 27에 도시한다. 예시된 바와 같이, 플레이트를 프레임의 하부 부분에 고정시키고, 티슈 시트 (샘플)을 이 플레이트에 클램핑한다. 선단 엣지 및 후미 엣지에서 반경이 ½"인, 1.5" x 1.5"의 평평한 표면을 갖는 알루미늄 슬레드를 50 N 로드 셀까지 거의 무마찰 도르래를 통해 꿰어진 가느다란 낚싯줄 (30 lb, Stren 투명 모노필라멘트, 레밍턴 암스 인크. (Remington Arms Inc, 미국 노쓰캐롤라이나주 매디슨))로 프레임의 상부 (이동하는 부분)에 부착시킨다. 콜라겐 필름의 50.8 mm 폭 시트를 슬레드의 전방 및 후방에서 32 mm 바인더 클립으로 슬레드의 밑면에 평평하게 클램핑한다. 슬레드, 필름 및 클립의 총 질량은 81.1 g이다. 필름은 슬레드보다 더 커서, 접촉하는 표면을 완전히 덮는다. 기초 중량이 28 gsm인 콜라겐 필름은 나투린 게엠베하 (NATURIN GmbH, 독일 바인하인)로부터 상표명 COFFI (Collagen Food Film)으로 입수할 수 있다. 다른 적합한 필름은 비스코판 유에스에이 인크 (Viscofan USA Inc, 미국 36105 알라바마주 몽고메리 카운티 코트 50)로부터 입수할 수 있다. 필름은 작은 도트 패턴으로 엠보싱되었다. 티슈와 콜라겐 사이의 접촉 영역을 최대화하기 위해, 필름의 보다 평평한 측면 (아래로 옴폭한 도트를 갖는)은 슬레드 상에서 티슈를 향하여 아래로 대면할 것이다. 샘플 및 콜라겐 필름은 시험하기 전에 72 F 및 50% RH에서 적어도 6시간 동안 조건화되어야 한다.
항력을 100 hz의 주파수에서 측정하면서, 인장 프레임을 일정 속력 (V)에서 1 cm의 거리로 슬레드를 끌어당기도록 프로그래밍한다. 0.2 cm 내지 0.9 cm에서 측정된 평균 항력을 계산하고, 동적 COF는 다음과 같이 계산된다:
COF v = f/81.1 (1)
식중, f는 평균 항력 (그람)이고, 81.1 g는 슬레드, 클립 및 필름의 질량이다.
각각의 샘플에 대해, COF는 5, 10, 25, 50 및 100 cm/분에서 측정된다. 각각의 샘플에 대해 새로운 조건의 콜라겐 필름을 사용한다.
COF는 속력에 따라 대수적으로 변화하므로, 데이타는 하기 등식으로 설명된다:
COF = a + SSP ln(V)
식중, a는 1 cm/분에서 최적합 (best fit) COF이고, SSP는 COF가 속력에 따라 변화하는 방식을 보여주는 스틱-슬립 파라미터이다. 보다 높은 값의 SSP는 보다 로션을 바른 것 같은, 스틱-슬립하는 경향이 적은 시트를 나타낸다. SSP는 각각의 코드에 대해 4개의 티슈 시트 샘플에서 측정하고, 평균을 기록한다.
허큘레스 ( Hercules ) 크기 시험 ( HST )
"허큘레스 크기 시험" (HST)은 일반적으로 액체가 티슈 시트를 통해 이동하기 위해 소요되는 시간을 측정하는 시험이다. 허큘레스 크기 시험을 일반적으로 TAPPI 방법 T 530 PM-89, Size Test for Paper with Ink Resistance에 따라 수행하였다. 허큘레스 크기 시험 데이타를 제조사가 제공하는 백색 및 녹색 검정 타일 및 흑색 디스크를 사용하여 모델 HST 시험기 상에서 수집하였다. 물로 1%로 희석한 2% Napthol Green N 염료를 염료로서 사용하였다. 모든 물질은 허큘레스, 인크.로부터 입수가능하다.
모든 시료를 시험하기 전에 적어도 4시간 동안 23+/-1℃ 및 50 +/- 2% 상대 습도에서 조건화하였다. 시험은 염료 용액 온도에 예민하고, 따라서, 염료 용액을 또한 시험 전 최소 4시간 동안 제어된 조건 온도로 평형화시켜야 한다.
상업적으로 시판되는 그대로의 여섯 개 (6)의 티슈 시트 (3겹 티슈 제품에 대해 18개의 겹, 2겹 제품에 대해 12개의 겹, 단일겹 티슈 제품에 대해 6개의 겹 등)가 시험하기 위한 시료를 형성한다. 시료를 2.5 X 2.5 인치의 대략적인 치수로 절단한다. 장비를 제조사의 지시에 따라 백색 및 녹색 검정 타일로 표준화한다. 시료 (2겹 제품에 대해 12개의 겹)를 겹의 외부 표면이 바깥쪽으로 대면하도록 샘플 홀더에 놓는다. 이어서, 시료를 시료 홀더 내에 클램핑한다. 이어서, 시료 홀더를 광학 하우징의 상단부의 리테이닝 고리 (retaining ring)에 배치한다. 흑색 디스크를 사용하여, 장비 제로를 검정한다. 흑색 디스크를 제거하고, 10 +/-0.5 밀리리터의 염료 용액을 리테이닝 고리 내로 분배하고, 흑색 디스크를 다시 시료 위에 놓으면서 타이머를 재기 시작하였다. 시험 시간 (초 (sec.) 단위)을 장비로부터 기록한다.
티슈 내의 첨가제 함량을 결정하기 위한 추출 방법
티슈 샘플 내의 첨가제 조성물의 양을 측정하기 위한 한 방법은 적합한 용매 내에서 첨가제 조성물을 제거하는 것이다. 티슈 내에 존재하는 적어도 대부분의 첨가제를 용해시킬 수 있는 임의의 적합한 용매가 선택될 수 있다. 하나의 적합한 용매는 자일렌이다.
시작하기 위해, 첨가제 조성물을 함유하는 티슈 샘플 (시험당 최소 3 그람의 티슈)을 모든 물을 제거하기 위해 105℃로 설정된 오븐에 밤새 넣었다. 이어서, 건조된 티슈를 덮개가 있는 금속 캔 내에 밀봉하고, 공기로부터 물의 흡수를 방지하기 위해 황산칼슘 건조제를 함유하는 건조기 내에서 냉각시켰다. 샘플을 10분 동안 냉각시킨 후, 정확도가 ±0.0001 g인 저울에서 티슈 중량을 측정하고, 중량을 기록하였다 (W1).
석슬렛 (soxhlet) 추출 장치를 사용하여 추출을 수행하였다. 석슬렛 추출 장치는 석슬렛 추출관에 연결된 250 ml 유리 환저 플라스크 (Corning® no. 3740-M, 사이폰의 상단까지의 용적이 85 ml임) 및 Allihn 응축기 (Corning® no. 3840-MCO)로 이루어졌다. 응축기는 신선한 냉수 공급장치에 연결되었다. 환저 플라스크를 가변 단권 변압기 (variable auto transformer) (수퍼리어 일렉트릭 컴퍼니 (Superior Electric Co., 미국 커넥티컷주 브리스톨))로 제어되는 전기 가열된 맨틀 (mantle) (글라스 콜 (Glas Col, 미국 인디애나주 테레 호테)을 사용하여 아래로부터 가열하였다.
추출을 수행하기 위해, 첨가제 조성물을 함유하는 예비-칭량된 티슈를 33 mm x 80 mm 셀룰로스 추출 골무 (thimble) (와트만 인터내셔날 엘티디 (Whatman International Ltd, 영국 메이드스톤)) 내에 놓았다. 이어서, 골무를 석슬렛 추출 관 내로 넣고, 추출관을 환저 플라스크 및 응축기에 연결하였다. 환저 플라스크 내에 150 ml의 자일렌 용매가 있었다. 가열 맨틀을 켜고, 응축기를 통한 물 유동을 개시하였다. 가변 단권 변압기 열 제어는 15분마다 석슬렛관이 자일렌으로 채워지고 다시 환저 플라스크로 순환하도록 조정하였다. 추출은 총 5시간 동안 수행하였다 (석슬렛관을 통한 자일렌의 약 20회 사이클). 완료시에, 티슈를 포함하는 골무를 석슬렛관으로부터 제거하여 후드 내에서 건조시켰다. 이어서, 티슈를 150℃에 설정된 오븐에 옮기고 1시간 동안 건조하여 과잉의 자일렌 용매를 제거하였다. 상기 오븐은 후드로 배기되었다. 이어서, 건조 티슈를 105℃에 설정된 오븐 내에 밤새 넣었다. 다음날, 티슈를 제거하고, 덮개가 있는 금속 캔에 넣고, 황산칼슘 건조제를 함유하는 건조기 내에서 10분 동안 냉각시켰다. 이어서, 건조한 냉각된 추출된 티슈 중량을 정확도가 ±0.0001 g인 저울에서 측정하고, 중량을 기록하였다 (W2).
%자일렌 추출분을 하기 식을 이용하여 계산하였다:
% 자일렌 추출분 = 100 x (W1 - W2) ÷ W1
모든 첨가제 조성물이 선택된 용매 내에 추출될 수 있는 것이 아니므로, 미지의 샘플 내의 첨가제 조성물의 양을 결정하기 위해 검정 곡선을 작성하는 것이 필요할 수 있었다. 검정 곡선은 먼저 공지의 양의 첨가제를 에어 브러시를 사용하여 예비-칭량된 티슈 (T1)의 표면에 도포함으로써 전개하였다. 첨가제 조성물을 티슈 위에 균등하게 도포하고, 105℃에서 오븐 내에서 밤새 건조시켰다. 이어서, 처 리된 티슈의 중량 (T2) 및 첨가제의 중량%를 하기 식을 이용하여 계산하였다:
% 첨가제 = 100 x (T2 - T1) ÷ T1
0% 내지 13% 범위의 첨가제 조성물 수준에 걸쳐 처리된 티슈를 제조하고 앞서 설명된 석슬렛 추출 과정을 이용하여 시험하였다. % 자일렌 추출분 (Y 변수) 대 % 첨가제 (X 변수)의 직선 회귀를 검정 곡선으로서 사용하였다.
검정 곡선: % 자일렌 추출분 = m (% 첨가제) + b
또는: % 첨가제 = (% 자일렌 추출분 - b) / m
여기서, m = 직선 회귀식의 기울기
b = 직선 회귀식의 y-절편.
검정 곡선이 확립된 후, 티슈 샘플의 첨가제 조성물을 결정할 수 있다. 티슈 샘플의 자일렌 추출분 함량을 앞서 설명된 석슬렛 추출 과정을 이용하여 측정하였다. 이어서, 티슈 내의 % 첨가제를 직선 회귀식을 이용하여 계산하였다:
% 첨가제 = (% 자일렌 추출분 - b) / m
여기서, m = 직선 회귀식의 기울기
b = 직선 회귀식의 y-절편.
최소 2회의 측정을 각각의 티슈 샘플에 대해 수행하고, 산술 평균을 % 첨가제 함량으로서 기록하였다.
분산성 - 슬로시 박스 ( Slosh Box ) 측정
샘플의 동적 붕괴 (break-up)를 위해 사용된 슬로시 박스는 꼭맞는 덮개를 갖는 0.5" 두께 Plexiglas로 제작된 14"W x 18"D x 12"H 플라스틱 박스로 이루어진다. 박스를 한 단부를 힌지 (hinge)에 부착하고 다른 단부를 왕복 캠 (cam)에 부착시켜 플랫폼 위에 놓는다. 슬로시 박스의 앞뒤로 흔드는 (rocking) 동작의 진폭은 ±2" (4" 범위)이다. 슬로싱 작용의 속도는 가변적이지만, 일정 속도 of 캠의 20 회전/분, 또는 40 슬로시/분으로 설정하였다. 시험하기 전에 2000 ml의 부피의 "수돗물" 또는 "연수" 침액 (soak) 용액을 슬로시 박스에 첨가하였다. 수돗물 용액은 약 112 ppm HCO3 -, 66 ppm Ca2 +, 20 ppm Mg2 +, 65 ppm Na+, 137 ppm Cl-, 100 ppm SO4 2 -를 함유할 수 있었고, 총 용해된 고형물은 500 ppm이고, 계산된 물 경도는 약 248 ppm 당량 CaCO3이었다. 반면에, 연수 용액은 약 6.7 ppm Ca2 +, 3.3 ppm Mg2 + 및 21.5 ppm Cl-을 함유하고. 총 용해된 고형물은 31.5 ppm이고, 계산된 물 경도는 약 30 ppm 당량 CaCO3이었다. 샘플을 펼쳐서 슬로시 박스에 넣었다. 슬로시 박스를 출발시키고, 일단 샘플이 침액 용액에 첨가되면 시간 측정을 시작하였다. 슬로시 박스 내에서 샘플의 붕괴를 시각적으로 관찰하였고, 약 1" 정사각형 면적 미만의 조각으로 붕괴하는데 요구되는 시간을 기록하였다. 샘플의 3개 이상의 복제물에 대해 기록하고, 평균하여 기록된 값을 얻었다. 특정 침액 용액 내에서 24 h 이내에 약 1" 정사각형 면적 미만의 조각으로 붕괴하지 않는 샘플은 본 시험 방법에 의한 침액 용액에 비-분산성인 것으로 간주한다.
본 실시예에서, 14개의 티슈 샘플을 본원에 따라 제조하였고, 상기 시험 중 적어도 하나로 처리하고 다양한 상업적으로 입수가능한 티슈 제품에 비교하였다.
본원에 따라 제조된 처음 3개의 샘플 (하기 표에서 샘플 1, 2 및 3)은 일반적으로 상기 실시예 3에 기재된 공정에 따라 제조하였다.
반면에, 티슈 웹 샘플 4 내지 7은 일반적으로 도 3에 예시된 공정에 따라 제조하였다. 티슈 웹을 본 실시태양에서 양키 건조기를 포함하는 크레이핑 표면에 부착시키기 위해, 본원에 따라 제조된 첨가제 조성물을 건조기 상으로 분무한 후, 건조기를 웹과 접촉시켰다. 2겹 또는 3겹 티슈 제품을 제조하였다. 이어서, 샘플을 다양한 표준화 시험으로 처리하였다.
처음에, 연목 크라프트 (NSWK) 펄프를 펄퍼 내에 30분 동안 4% 컨시스턴시로 약 100℉에서 분산시켰다. 이어서, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 전송하고, 후속적으로 약 3% 컨시스턴시로 희석하였다. 이어서, NSWK 펄프를 4.5 hp-days/미터톤에서 고해하였다. 상기 연목 섬유를 3층 티슈 구조에서 내부 강도층으로서 사용하였다. NSWK층은 최종 시트 중량의 약 34%를 구성하였다.
목재 섬유 1 미터톤당 2 킬로그람의 KYMENE(등록상표) 6500 (허큘레스, 인크.로부터 입수가능함)을 헤드박스에 앞서 퍼니시에 첨가하였다.
Aracruz ECF (유칼리나무 경목 크라프트 (EHWK) 펄프, 아라크루즈로부터 입수가능함)를 펄퍼 내에 30분 동안 약 4% 컨시스턴시에서 약 100℉에서 분산시켰다. 이어서, EHWK 펄프를 덤프 체스트에 전송하고, 후속적으로 약 3% 컨시스턴시로 희석하였다. EHWK 펄프 섬유는 3층 티슈 구조의 2개의 외부층을 나타낸다. EHWK층 은 최종 시트 중량의 약 66%를 구성하였다.
목재 섬유 1 미터톤당 2 킬로그람의 KYMENE(등록상표) 6500을 헤드박스에 앞서 퍼니시에 첨가하였다.
기계 체스트로부터 펄프 섬유를 헤드박스에 약 0.1%의 컨시스턴시에서 펌핑하였다. 각 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스 내의 별개의 다기관을 통해 보내어 3층 티슈 구조를 형성하였다. 섬유를 도 3에 예시된 공정과 유사하게 크레센트 형성기 (Crescent Former) 내의 펠트 상에 퇴적시켰다.
약 10-20% 컨시스턴시의 습윤 시트를 압력 롤을 거쳐 닙을 통해 약 2500 fpm (750 mpm)에서 이동하는 양키 건조기에 부착시켰다. 압력 롤 닙 후 습윤 시트의 컨시스턴시 (후-압력 롤 컨시스턴시 또는 PPRC)는 약 40%이었다. 습윤 시트는 건조기 표면에 도포된 첨가제 조성물로 인해 양키 건조기에 부착되었다. 양키 건조기 아래에 놓인 스프레이 붐이 본원에 기재된 첨가제 조성물을 건조기 표면 상으로 100 내지 600 mg/m2의 첨가 수준에서 분무하였다.
펠트가 첨가제 조성물로 오염되는 것을 방지하고, 목적하는 시트 특성을 유지하기 위해, 스프레이 붐과 압력 롤 사이에 차폐물 (shield)을 배치하였다.
시트는 양키 건조기 상에서 크레이핑 블레이드로 이동하는 동안 약 95% - 98% 컨시스턴시로 건조되었다. 크레이핑 블레이드는 후속적으로 티슈 시트 및 첨가제 조성물의 일부를 양키 건조기로부터 긁어내었다. 이어서, 크레이핑된 티슈 베이스시트를 전환을 위해 부드러운 롤로 약 1970 fpm (600 mpm)로 이동하는 3" 코 어 상에 감았다. 생성되는 티슈 베이스시트는 공기-건조된 기초 중량이 14.2 g/m2이었다. 이어서, 크레이핑된 티슈의 2 또는 3개의 부드러운 롤을 다시 감아서 함께 겹쳐, 두 크레이핑된 측면이 2겹 또는 3겹 구조의 바깥쪽에 놓이도록 하였다. 구조체의 모서리 상에서 기계적 크림핑은 겹들을 함께 유지시켰다. 이어서, 겹쳐진 시트를 가장자리에서 약 8.5 인치의 표준 폭으로 슬릿팅하고 접었다. 티슈 샘플을 조건화하고 시험하였다.
샘플 4 내지 7에 도포되고 시험된 첨가제 조성물은 다음과 같다:
중합체 (괄호에 중량비를 나타냄) 분산제 분산제 농도 (wt.%)
AFFINITY™ EG8200/PRIMACOR™ 5986 (60/40) PRIMACOR™ 5986 40.0
중합체 입자 크기 (um) 다분산도 고형분 (wt.%) pH 점도 (cp) 온도 (℃) RPM 스핀들
0.71 2.12 40.0 11.3 448 22.1 50 RV3
더 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수된 96% 시스 1-(3-클로로알릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아다만탄 클로라이드 (콰테르니움-15로도 알려짐)의 활성 조성물을 갖는 방부제인 DOWICIL™ 75 항미생물제가 또한 각각의 첨가제 조성물 내에 존재하였다.
상이한 첨가제 조성물에 대한 용액 중의 % 고형물은 양키 건조기 상에 100 내지 600 mg/m2 스프레이 도포율 (coverage)을 전달하도록 변화시켰다. 용액 중의 고형물 함량을 변화시키면 베이스 웹 내로 포함되는 고형물의 양을 또한 변화시킨 다. 예를 들어, 양키 건조기 상에서 100 mg/m2 스프레이 도포율에서, 약 1% 첨가제 조성물 고형물이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다. 양키 건조기 상에서 200 mg/m2 스프레이 도포율에서, 약 2% 첨가제 조성물 고형물이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다. 양키 건조기 상에서 400 mg/m2 스프레이 도포율에서, 약 4% 첨가제 조성물 고형물이 티슈 웹 내로 포함되는 것으로 추정된다.
한편, 샘플 8 내지 13은 상기 실시예 2에 기재된 공정에 따라 제조하였다.
한편, 티슈 샘플 14는 2겹 제품을 포함하였다. 티슈 샘플 14는 실시예 3에 기재된 공정과 유사하게 제조하였다. 그러나, 티슈 웹은 첨가제 조성물을 사용하여 건조기 드럼에 부착되기 전에 실질적으로 건조하였다.
시험하기 전에, 모든 샘플을 TAPPI 표준법에 따라 조건화하였다. 특히, 샘플을 대기 중에 50% 상대 습도 및 72℉에서 적어도 4시간 동안 놓았다.
다음 결과를 얻었다:
Figure 112008042241454-PCT00001
상기 나타낸 바와 같이, 본원에 따라 제조된 샘플은 허큘레스 크기 시험으로 나타난 바와 같이 우수한 물 흡수율을 가졌다. 특히, 본원에 따라 제조된 샘플은 HST가 60초 미만, 예를 들어 30초 미만, 예를 들어 20초 미만, 예를 들어 10초 미만이었다. 사실상, 많은 샘플은 HST가 약 2초 미만이었다.
물 흡수성이 크다는 특성에 추가로, 첨가제 조성물을 함유하는 본원에 따라 제조된 화장실 티슈 샘플은 우수한 분산성 특징을 가졌다. 예를 들어, 제시된 바와 같이, 샘플은 분산성이 약 2분 미만, 예를 들어 약 1-1/2분 미만, 예를 들어 약 1분 미만이었다.
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본원에 따라 제조된 샘플은 뛰어난 스틱-슬립 특징을 가졌다. 스틱-슬립 데이타를 또한 도 28에 그래프로 예시한다. 보이는 바와 같이, 본원에 따라 제조된 샘플은 스틱-슬립이 약 -0.007 내지 약 0.1이었다. 보다 특히, 본원에 따라 제조된 샘플은 스틱-슬립이 약 -0.006 초과, 예를 들어 약 0 초과였다. 반면에, 모든 비교예는 더 낮은 스틱-슬립 수를 가졌다.
실시예 5
본원에 따라 제조된 티슈 샘플을 상기 실시예 4에 설명된 공정과 유사하게 제조하였다. 본 실시예에서, 첨가제 조성물은 제1 샘플에 비교적 중량으로 및 제2 샘플에 비교적 경량으로 도포되었다. 특히, 샘플 1은 첨가제 조성물을 23.8 중량%의 양으로 함유하였다. 샘플 1은 상기 실시예 4에서 샘플 1이 제조된 방식과 유사하게 제조하였다. 반면에, 샘플 2는 첨가제 조성물을 약 1.2 중량%의 양으로 함유하였다. 샘플 2는 일반적으로 상기 실시예 4에서 샘플 4가 제조된 것과 동일한 방식으로 제조하였다.
샘플이 제조된 후, 각각의 샘플의 한 표면을 주사 전자 현미경을 사용하여 사진을 찍었다.
첨가제 조성물을 23.8 중량%의 양으로 함유하는 제1 샘플을 도 29 및 30에 예시한다. 도시된 바와 같이, 상기 샘플에서, 첨가제 조성물은 제품의 표면 위에 불연속 필름을 형성한다.
한편, 도 31-34는 첨가제 조성물을 약 1.2 중량%의 양으로 함유하는 샘플의 사진이다. 도시된 바와 같이, 비교적 적은 양에서, 첨가제 조성물은 상호연결된 네트워크를 형성하지 않는다. 대신, 첨가제 조성물은 제품의 표면 상에 별개의 분리된 영역에 존재한다. 그러나, 비교적 적은 양에서도, 티슈 제품은 여전히 로션을 바른 것 같은 부드러운 느낌을 갖는다.
당업자는 보다 특히 첨부된 청구의 범위에 기재된 본 발명의 취지와 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 상기 및 다른 변형과 변경을 실시할 수 있다. 또한, 각종 실시태양의 측면들은 전적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 추가로, 당업자는 상기 설명이 단지 예시적이고, 본 발명을 첨부된 청구의 범위에 더욱 설명되는 것으로 제한하는 의도는 없음을 이해할 것이다.

Claims (37)

  1. 펄프 섬유를 함유하고 벌크 (bulk)가 약 3 cc/g을 초과하는, 제1 측면과 제2 측면을 갖는 티슈 웹; 및
    티슈 웹의 제1 측면 상에 존재하는, 비-섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 조성물
    을 포함하는 티슈 제품.
  2. 펄프 섬유를 함유하는, 제1 측면과 제2 측면을 갖는 티슈 웹; 및
    첨가제 조성물이 제1 측면에 도포된 후 크레이핑 (creping)된 티슈 웹의 제1 측면 상에 존재하는, 비-섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 조성물
    을 포함하는 티슈 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 티슈 웹의 제1 측면 상에 존재하는 첨가제 조성물이 웹의 두께의 30% 미만, 예를 들어 웹의 두께의 20% 미만, 예를 들어 웹의 두께의 10% 미만의 양으로 웹에 침투한 티슈 제품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 티슈 웹의 제1 측면 상에 불연속 필름을 형성하고, 상기 불연속 필름은 액체가 티슈 웹에 흡수되 도록 하기에 충분한 구멍 (opening)을 규정하는 중합체 필름 네트워크를 포함하는 것인 티슈 제품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 비-섬유상 올레핀 중합체를 포함하고, 올레핀 중합체가 C4-C2O 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 비닐 아세테이트, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C2O 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 에틸렌의 알파-올레핀 혼성중합체 (interpolymer)를 포함하거나, 알파-올레핀 중합체가 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 공중합체를 포함하는 것인 티슈 제품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 분산제를 포함하는 것인 티슈 제품.
  7. 제6항에 있어서, 분산제가 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르, 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함하는 것인 티슈 제품.
  8. 제6항에 있어서, 분산제가 지방산을 포함하는 것인 티슈 제품.
  9. 제6항에 있어서, 분산제가 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 것인 티슈 제품.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 올레핀 중합체와 에틸렌-카르복실산 공중합체의 혼합물을 포함하고, 올레핀 중합체가 에틸렌과 알켄의 혼성중합체를 포함하고, 첨가제 조성물이 카르복실산을 추가로 포함하는 것인 티슈 제품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 티슈 웹의 제1 측면 상에 약 0.1 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하는 티슈 제품.
  12. 제5항에 있어서, 올레핀 중합체가 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 및 1-도데센을 포함하는 공단량체와 에틸렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함하는 것인 티슈 제품.
  13. 제10항에 있어서, 올레핀과 에틸렌 아크릴산 공중합체 사이의 중량비가 약 1:10 내지 약 10:1인 티슈 제품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 올레핀 중합체의 결정화도가 약 50% 미만인 티슈 제품.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹이 펄프 섬유를 약 80 중량% 이상의 양으로 함유하고, 티슈 웹의 벌크가 3 cc/g 이상인 티슈 제품.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹 내로 포함되기 전에 올레핀 중합체의 부피 평균 입자 크기가 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터인 티슈 제품.
  17. 제2항에 있어서, 첨가제 조성물이 제2 측면을 크레이핑하지 않으면서 티슈 웹의 제2 측면에도 도포된 것인 티슈 제품.
  18. 제2항에 있어서, 첨가제 조성물이 패턴에 따라 티슈 웹의 제2 측면에도 도포되고, 티슈 웹의 제2 측면은 첨가제 조성물이 도포된 후 크레이핑된 것인 티슈 제품.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹의 벌크가 약 10 cc/g을 초과하는 티슈 제품.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물을 도포하기 전의 티슈 웹이 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹을 포함하는 것인 티슈 제품.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 티슈 웹의 제1 측면에 망상 (reticulated) 패턴 또는 불연속 (discrete) 형상의 패턴을 포함하는 패턴으로 도포된 것인 티슈 제품.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹의 제1 측면의 스틱-슬립 (stick-slip)이 약 -0.01을 초과하는 티슈 제품.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹의 제1 측면의 스틱-슬립이 약 -0.006 내지 약 0.7, 예를 들어 약 0 내지 약 0.7인 티슈 제품.
  24. 제1항 내지 10항 및 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 조성물이 티슈 웹 상에 0 중량% 초과 및 약 2 중량% 미만의 양으로 존재하는 티슈 제품.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹이 임시적 습윤 강도제를 함유하는 것인 티슈 제품.
  26. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 티슈 웹이 영구적 습윤 강도제를 함유하는 것인 티슈 제품.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 분산성이 약 2분 미만인 티슈 제품.
  28. 제1항 내지 제25항 및 제27항 중 어느 한 항에 있어서, HST값이 약 100초 미만, 예를 들어 약 30초 미만인 티슈 제품.
  29. 제22 또는 23항에 있어서, 실질적으로 건조한 티슈 제품.
  30. 비-섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 조성물을 펄프 섬유를 포함하는 티슈 웹의 제1 측면에 도포하고;
    크레이핑 표면으로부터 티슈의 제1 측면을 크레이핑하는 것을 포함하고,
    상기 첨가제 조성물이 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키는, 티슈 제품의 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 첨가제 조성물이 올레핀 중합체를 포함하고, 올레핀 중합 체가 C4-C2O 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 비닐 아세테이트, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C2O 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 에틸렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함하거나, 알파-올레핀 중합체가 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 공중합체를 포함하고, 첨가제 조성물이 분산제를 추가로 포함하고, 분산제가 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 에스테르의 염, 또는 에틸렌-카르복실산 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  32. 제30 또는 31항에 있어서, 첨가제 조성물을 먼저 크레이핑 표면에 도포한 후, 티슈 웹의 제1 측면을 크레이핑 표면과 접촉시켜 첨가제 조성물을 티슈 웹의 제1 측면에 도포하고 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착하는 방법.
  33. 제30 또는 31항에 있어서, 첨가제 조성물을 티슈 웹의 제1 측면에 패턴에 따라 도포하고, 일단 첨가제 조성물이 티슈 웹의 제1 측면에 도포된 후에, 티슈 웹을 크레이핑 표면에 부착시키는 것인 방법.
  34. 수얽힘 (hydroentangled) 웹, 코폼 웹, 또는 에어레이드 웹을 포함하는, 셀룰로스 섬유를 함유하는 베이스 웹; 및
    베이스 웹 상에 존재하는, 비-섬유상 올레핀 중합체, 에틸렌-카르복실산 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가제 조성물을 포함하고,
    벌크가 약 3 cc/g을 초과하는 시트상 제품.
  35. 제34항에 있어서, 첨가제 조성물이 비-섬유상 올레핀 중합체를 포함하고, 올레핀 중합체가 C4-C2O 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 비닐 아세테이트, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C2O 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 에틸렌의 알파-올레핀 혼성중합체를 포함하거나, 알파-올레핀 중합체가 에틸렌, C4-C20 선형, 분지형 또는 환형 디엔, 및 화학식 H2C=CHR (여기서, R은 C1-C20 선형, 분지형 또는 환형 알킬기 또는 C6-C20 아릴기임)의 화합물로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 공중합체를 포함하는 것인 시트상 제품.
  36. 제34항에 있어서, 첨가제 조성물이 올레핀 중합체와 에틸렌-카르복실산 공중합체의 혼합물을 포함하고, 올레핀 중합체가 에틸렌과 알켄의 혼성중합체를 포함하고, 첨가제 조성물이 카르복실산을 추가로 포함하는 것인 시트상 제품.
  37. 제34항에 있어서, 첨가제 조성물이 분산제를 포함하고, 분산제가 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르, 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함하는 것인 시트상 제품.
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