KR20130136960A - 저밀도 웹 및 이에 대한 첨가제 조성물의 적용 방법 - Google Patents

저밀도 웹 및 이에 대한 첨가제 조성물의 적용 방법 Download PDF

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KR20130136960A
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데보라 조이 칼레와츠
찰스 더블유. 콜만
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더글라스 더블유. 스테이지
티모시 제이. 영
페미 코토예
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개리 엠. 스트랜드버그
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 첨가제 조성물을 함유하는, 저밀도 웹으로부터 제조된 시트형 제품, 예를 들어 티슈 제품에 관한 것이다. 첨가제 조성물은, 예를 들어 알파-올레핀 중합체 및 에틸렌-카르복실산 공중합체를 함유하는 수분산액을 포함한다. 첨가제 조성물은 웹의 표면에 웹을 완전히 또는 더욱이 실질적으로 침투하지 않도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 그라비어 인쇄, 압착 코팅, 분무 등에 의해 웹의 한쪽 또는 양쪽 표면에 적용될 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹의 강도를 개선시키고/거나, 웹의 연성 느낌을 개선시킬 수 있다.

Description

저밀도 웹 및 이에 대한 첨가제 조성물의 적용 방법{LOW-DENSITY WEB AND METHOD OF APPLYING AN ADDITIVE COMPOSITION THERETO}
본 발명은 웹에 적용하기 위한 첨가제 조성물, 및 구체적으로는 저밀도 웹의 표면을 코팅하기 위한 분산액에 대한 것이다.
저밀도 웹은 흡수성 티슈 제품(예를 들어, 안면 티슈, 화장실 티슈 및 다른 유사 제품)을 제조하기 위해 사용되고, 다수의 중요한 특성을 포함하도록 고안된다. 예를 들어, 이 제품은 양호한 벌크, 부드러운 감촉 및 흡수성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제품이 그러나 젖은 상태에서도 양호한 강도 및 인열성을 갖는 것이 요구된다. 그러나, 연질이면서 고흡수성인 고강도 티슈 제품을 제조하는 것은 매우 어렵다. 일반적으로, 제품의 한가지 특성을 증진시키기 위한 단계를 적용하면, 제품의 다른 특성은 악영향을 받게 된다.
예를 들어, 연성은, 일반적으로 티슈 제품 내에서 셀룰로오스성 섬유 결합을 약화시키거나 감소시킴으로써 증가된다. 그러나, 섬유 결합의 억제 또는 감소는 티슈 웹의 강도에 악영향을 미친다.
연성은 티슈 웹에 연화제를 국소적으로 첨가함으로써 증가될 수 있다. 선행기술에서는, 마이크로-분산 비드를 형성하도록 중합체(예를 들어, 폴리올레핀)를 액체(예를 들어, 물) 중에 현탁시킨다. 이 분산액을 크레이핑(creping) 공정 동안 양키(Yankee) 건조기에 적용하면, 분산액 액체는 증발하고, 나머지 중합체 분산 비드는 용융되어 필름을 형성한다. 이어서, 용융 필름을 웹(예를 들어, 티슈) 상으로 이동시키고 양키 표면에서 크레이핑하면 티슈의 표면에서 불연속적인 중합체 필름이 된다. 도 1a 내지 1d를 참조하면, 크레이핑된 티슈에서의 중합체 필름은 마이크로-분산 비드의 임의의 형태학적 구조를 유지하지 않는다. 비록 크레이핑에 의해, 적용된 분산액이 저밀도 웹을 더 연질로 느끼도록 만들지만, 크레이핑이 항상 선택사항인 것은 아니다. 크레이핑이 없는 티슈 기계의 경우, 분산액은, 건조 전에 여전히 습윤 상태인 때에 또는 건조 후에 후처리 단계에서만 티슈 상에 적용될 수 있다. 불행하게도, 분산액이 이들 2가지 상황에서 저밀도 웹에 적용되는 경우에는, 분산액이 웹을 침투하고, 질량 효율을 감소시키고, 펄프 섬유 간의 수소 결합을 형성하는 경향이 있다. 수소 결합은 감촉이 부드럽지 않은 매우 강성의 제품을 생성한다.
따라서, 웹 감촉이 부드럽게 유지되도록 비크레이핑된 웹에 조성물을 적용하는 방법이 필요하다. 또한, 기재의 인장 강도를 유지하거나 개선시키는 조성물을 기재에 적용할 필요가 있다.
본 발명은 첨가제 조성물을 웹 또는 웹으로부터 제조된 시트형 제품에 적용하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은
(a) 제1 표면 및 반대편의 제2 표면을 갖는, 50％ 초과의 셀룰로오스성 섬유 및 3 cc/g 초과의 벌크를 갖는 웹을 제공하는 단계;
(b) 수학식 y = 40 e0 .07x(식 중, y는 센티푸아즈(centipoise) 단위의 점도를 나타내고 x는 물이 없는 상태에서 계산된 유화제 함량 백분율임)에 의해 계산된 값 이상의 점도를 갖는 첨가제 조성물을 분산액의 형태로 웹의 적어도 제1 표면에 적용하는 단계; 및
(c) 첨가제 조성물의 적용 단계 후 웹을 건조시키는 단계
를 포함한다.
본 발명의 또다른 측면은 첨가제 조성물을 웹 또는 웹으로부터의 시트형 제품에 적용하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 (a) 제1 표면 및 반대편의 제2 표면을 갖는, 50％ 이상의 셀룰로오스성 섬유 및 3 cc/g 이상의 벌크를 갖는 웹을 제공하는 단계; (b) 수학식 y = 40 e0 .07x(식 중, y는 센티푸아즈 단위의 점도를 나타내고 x는 물이 없는 상태에서 계산된 유화제 함량 백분율임)에 의해 계산된 값 이상의 점도를 가지고, 0.1 내지 3 마이크로미터 범위의 평균 입자 크기 직경을 갖는 입자 및 30 내지 60％의 고형분 수준을 포함하는 첨가제 조성물을 웹의 적어도 제1 표면에 분산액의 형태로 웹을 완전히 침투하지 않게 적용하는 단계; 및 (c) 웹을 건조시키는 단계를 포함한다.
또다른 측면에서는, 50％ 이상의 셀룰로오스성 섬유 및 3 cc/g 이상의 벌크를 갖는 웹과 웹 상에 인쇄된 첨가제 조성물을 갖는 물품에 관한 것으로, 상기 첨가제 조성물은 폴리올레핀을 포함하고, 웹을 완전히 침투하지 않는 다수의 입자를 갖는다.
하기 요구되는 목적: (1) 폴리올레핀 분산액(POD)을 웹의 표면에 유지하는 것, (2) 상 전환 공정없이 입자의 분산을 유지하는 것, 및 (3) POD로부터 유도된 코팅의 촉감을 향상시키고, 웹의 연성을 더 개선시키는 것이 서로 연관되어 있다는 것이 밝혀졌다. 상대적으로 고점도의 POD를 사용하여 POD가 실질적으로 웹 표면의 상부에 배치되도록 한다. 또한, 고점도는 상 전환이 일어나는 것을 방지한다. 결과적으로, POD로부터 유도된 코팅은 형태학적 구조를 가지며, 촉감 및 연성 개선을 촉진시킨다.
본 발명의 다른 특성 및 측면은 하기에서 더 상세히 논의된다.
본 발명의 예시의 목적을 위해, 도면에서 예시적인 형태를 도시하였으나, 본 발명이 도시된 특정한 배열 및 수단으로 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1a, 1b, 1c는 크레이핑 공정에서 폴리올레핀 분산액(POD)으로 코팅된 선행기술 시트의 평면도를 도시하는 다양한 배율의 SEM 사진이고,
도 1d는 도 1a 내지 1c에 도시된 선행기술 시트의 횡단면을 도시하는 SEM 사진이고,
도 2a, 2b, 2c는 본 발명의 한 실시양태에 따른 비크레이핑 공정에서 POD로 코팅된 시트의 평면도를 도시하는 다양한 배율의 SEM 사진이고,
도 2d는 도 2a 내지 2c에 도시된 시트의 횡단면을 도시하는 SEM 사진이고,
도 3은 다수의 층을 갖는 층상 펄프 퍼니시를 형성하기 위한 장치의 개략도이고,
도 4는 POD의 임계 점도와 안정화제의 함량 수준 사이의 관계를 도시하는 그래프이고,
도 5는 본 발명의 한 실시양태에서 이용된 사전-계량 사이즈 프레스(pre-meter size press)의 개략도이다.
정의
본 명세서에서 "크레이핑"이란 첨가제 조성물을 양키 건조기의 가열된 표면에 적용하는 방법으로 정의된다. 가열된 건조기는 첨가제 조성물로부터 물을 증발시켜 중합체를 남긴다. 이어서, 웹이 중합체에 부착되도록 압축에 의해 건조기의 표면과 웹을 접촉시킨다. 크레이핑 블레이드로 중합체 및 웹을 건조기 표면으로부터 긁어낸다. 본 명세서에서 "폴리올레핀 분산액(POD)"은 수분산액으로 정의된다. POD는 ASTM D 1238에 따른 약 5 g/10분의 용융 지수 및 ASTM 792에 따른 0.870 g/cc 범위의 밀도를 갖는 기본 중합체로서의 에틸렌/1-옥텐 공중합체(예를 들어, 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company) 사로부터 시판되는 어피니티(AFFINITY)TM EG8200), 및 약 13.8 g/10분의 용융 유속(제조시에 측정됨) 및 약 0.958 g/cc의 밀도를 갖는 안정화제로서의 에틸렌 아크릴산 공중합체(예를 들어, 다우 케미칼 컴퍼니 사로부터 시판되는 프리마코르(PRIMACOR)TM 5980i), 및 유체 매질로서의 물을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 경우, 용어 "포함하다", "포함하는" 및 기본형 용어 "포함하다"의 다른 파생어는 임의로 설명된 특성, 요소, 정수, 단계, 또는 성분을 명시하는 개방형 용어를 나타내고자 하는 것이고, 하나 이상의 다른 특성, 요소, 정수, 단계, 성분 또는 이들 군의 존재 또는 첨가를 배제하고자 하는 것이 아니다.
용어 "안정화제" 및 "분산제"는 상호교환적으로 쓰일 수 있다.
당업자라면, 본 검토가 단지 예시적인 실시양태의 기재이며, 본 발명의 광범위한 측면을 제한하고자 하는 것이 아님을 이해해야 할 것이다.
일반적으로, 본 발명은 웹으로부터 제조된 평면 제품의 연성을 개선시키기 위해, 또한 가능하다면 상기 제품의 강도를 개선시키기 위해, 첨가제 조성물을 저밀도 웹과 같은 웹의 표면 상에 도입시킨 웹 및 도입시키는 방법에 관한 것이다. 첨가제 조성물은 상대적으로 고점도를 갖는 폴리올레핀 분산액(POD)을 포함할 수 있다. 웹은 50％ 이상의 셀룰로오스성 펄프 및 3 cc/g 이상의 벌크로 제조될 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 비크레이핑 공정을 이용함으로써, 수분산액 형태의 첨가제 조성물은 상대적으로 높은 고형분 수준(선행기술의 크레이핑된 응용에서의 1％ 미만에 대비해 약 40％ 내지 50％)을 함유할 수 있고, 습윤 또는 건조 티슈 또는 다른 기초 시트 상에 직접 적용되고, 이어서 상온 또는 승온에서 공기에 의해 즉시 건조된다. 분산액으로부터 수분을 증발시키기 위해 건조 기간이 이용되지만, 건조된 POD 층은 액상 일 때 가졌던 그의 형태학적 구조를 여전히 유지한다. 중합체 미립자(100)가 미용융 상태로 유지되는 것을 도시하는 도 2a 내지 2d를 참조한다.
첨가제 조성물을 기재 상에 인쇄하여 더 강하고 연질의 티슈를 생성하는 결과를 갖는 것이 가능하다는 것은 놀라운 결과이다(실리콘, 로션, 라텍스 등에 인쇄하는 이전의 방법과는 대조적임).
첨가제 조성물
첨가제 조성물을 웹에 적용하기 전에, 첨가제 조성물은 분산액의 형태이다. 분산액은 에틸렌-기재 열가소성 중합체, 프로필렌-기재 열가소성 중합체, 및 그의 혼합물과 같은 1종 이상의 기본 중합체, 1종 이상의 안정화제, 및 유체 매질을 포함한다. 분산액은 또한 1종 이상의 충전제 및/또는 1종 이상의 첨가제를 포함한다. 바람직하게는, 분산액은 수분산액이다. 가장 바람직하게는, 첨가제 조성물은 폴리올레핀 분산액(POD)이다.
기본 중합체
수분산액은 수분산액 중 고형분 함량의 총 중량을 기준으로 1종 이상의 기본 중합체 5 내지 85 중량％를 포함한다. 5 내지 85 중량％로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어 중량％는 5, 8, 10, 15, 20, 25 중량％의 하한 내지 40, 50, 60, 70, 80, 또는 85 중량％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 수분산액은 수분산액 중 고형분 함량의 총 중량을 기준으로 15 내지 85, 또는 15 내지 80, 또는 15 내지 75, 또는 30 내지 70, 또는 35 내지 65 중량％의 1종 이상의 기본 중합체를 포함할 수 있다. 수분산액은 1종 이상의 기본 중합체를 포함한다. 기본 중합체는 열가소성 물질이다. 1종 이상의 기본 중합체는 1종 이상의 올레핀 기재 중합체, 1종 이상의 아크릴 기재 중합체, 1종 이상의 폴리에스테르 기재 중합체, 1종 이상의 고체 에폭시 중합체, 1종 이상의 열가소성 폴리우레탄 중합체, 1종 이상의 스티렌 기재 중합체, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
열가소성 물질의 예로는, 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 대표되는, 1종 이상의 알파-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-데켄, 및 1-도데켄의 단일중합체 및 공중합체(엘라스토머를 포함함); 일반적으로 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표되는, 알파-올레핀과 공액 또는 비-공액 디엔의 공중합체(엘라스토머를 포함함); 및 일반적으로 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체, 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보르넨 공중합체로 대표되는, 폴리올레핀(엘라스토머를 포함함), 예를 들어 2종 이상의 알파-올레핀과 공액 또는 비-공액 디엔의 공중합체; 에틸렌-비닐 화합물 공중합체, 예를 들어 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체; 스티렌 공중합체(엘라스토머를 포함함), 예를 들어 폴리스티렌, ABS, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-스티렌 공중합체, 스티렌 비닐 알코올, 스티렌 아크릴레이트, 예를 들어 스티렌 메틸아크릴레이트, 스티렌 부틸 아크릴레이트, 스티렌 부틸 메타크릴레이트, 및 스티렌 부타디엔 및 가교된 스티렌 중합체; 및 스티렌 블록 공중합체(엘라스토머를 포함함), 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합체 및 이들의 수화물, 및 스티렌-이소프렌-스티렌 삼블록 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 옥사이드 등; 및 폴리-디시클로펜타디엔 중합체 및 관련 중합체(공중합체, 삼원공중합체)를 비롯한 유리질　탄화수소-기재 수지; 포화 모노-올레핀, 예를 들어 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 베르사테이트, 및 비닐 부티레이트 등; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트 등을 포함하는 비닐 에스테르, 예를 들어 모노카르복실산의 에스테르; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 이들의 혼합물; 개환 복분해 및 교차 복분해 중합 등에 의해 제조된 수지가 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 이들 수지는 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
기본 중합체로서의 (메트)아크릴레이트의 예에는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트 및 이소옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트 뿐만 아니라 2-히드록시에틸 아크릴레이트 및 아크릴아미드가 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 바람직한 (메트)아크릴레이트에는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 메타크릴레이트가 있다. 단량체로부터 중합될 수 있는 다른 적합한 (메트)아크릴레이트에는 아크릴산 및 메타크릴산 에스테르 단량체를 비롯한, 저급 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트: 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, sec-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 디시클로펜테닐 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트가 포함된다.
소정의 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 에틸렌-알파 올레핀 공중합체, 프로필렌-알파 올레핀 공중합체, 및 올레핀 블록 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 특히, 소정의 실시양태에서, 기본 중합체는 1종 이상의 비-극성 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서는, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 이들의 공중합체 및 이들의 블렌드 뿐만 아니라 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예시적인 올레핀성 중합체에는 미국 특허 제3,645,992호에 기재된 바와 같은 단일중합체; 미국 특허 제4,076,698호에 기재된 바와 같은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE); 불균일 분지형 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE); 불균일 분지형 선형 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE); 동족 분지형 선형 에틸렌/알파-올레핀 동족 공중합체; 예를 들어, 미국 특허 제5,272,236호 및 제5,278,272호에 개시된 공정에 의해 제조될 수 있고 그의 발명이 본원에 참조로 포함되는, 동족 분지형, 실질적으로 선형 에틸렌/알파-올레핀 중합체; 및 고압, 자유 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체(EVA)가 포함된다.
다른 특정 실시양태에서는, 기본 중합체는, 예를 들어 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 기재 중합체일 수 있다. 다른 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 에틸렌-메틸 아크릴레이트(EMA) 기재 중합체일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 에틸렌-알파 올레핀 공중합체는, 예를 들어 에틸렌-부텐, 에틸렌-헥센, 또는 에틸렌-옥텐 공중합체 또는 혼성중합체일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 프로필렌-알파 올레핀 공중합체는, 예를 들어 프로필렌-에틸렌 또는 프로필렌-에틸렌-부텐 공중합체 또는 혼성중합체일 수 있다.
특정 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 반-결정 중합체일 수 있고, 110℃ 미만의 융점을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 융점은 25 내지 100℃일 수 있다. 다른 실시양태에서, 융점은 40 내지 85℃일 수 있다.
하나의 특정 실시양태에서, 기본 중합체는 프로필렌/알파-올레핀 공중합체이고, 실질적으로 이소택틱 프로필렌 서열을 갖는 것을 특징으로 한다. "실질적으로 이소택틱 프로필렌 서열"은, 서열이 13C NMR에 의해 측정된 약 0.85 초과; 별법으로는 약 0.90 초과; 또다른 별법으로는 약 0.92 초과; 및 또다른 별법으로는 약 0.93 초과의 이소택틱 트라이어드(triad)(mm)를 갖는다는 것을 의미한다. 이소택틱 트라이어드는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 미국 특허 제5,504,172호 및 국제 공보 제WO 00/01745호(13C NMR 스펙트럼에 의해 측정된 공중합체 분자쇄 중 트라이어드 단위와 관련하여 이소택틱 서열을 언급함)에 기재되어 있다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 ASTM D-1238(230℃/2.16 Kg)에 따라 측정된 용융 유속이 0.1 내지 25 g/10분 범위일 수 있다. 0.1 내지 25 g/10분으로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어, 용융 유속은 0.1 g/10분, 0.2 g/10분, 0.5 g/10분, 2 g/10분, 4 g/10분, 5 g/10분, 10 g/10분, 또는 15 g/10분의 하한 내지 25 g/10분, 20 g/10분, 18 g/10분, 15 g/10분, 10 g/10분, 8 g/10분 또는 5 g/10분의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 0.1 내지 20 g/10분; 또는 0.1 내지 18 g/10분; 또는 0.1 내지 15 g/10분; 또는 0.1 내지 12 g/10분; 또는 0.1 내지 10 g/10분; 또는 0.1 내지 5 g/10분 범위의 용융 유속을 가질 수 있다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상(2 J/g 이상의 융해열) 내지 30 중량％(50 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 갖는다. 1 중량％(2 J/g 이상의 융해열) 내지 30 중량％(50 J/g 미만의 융해열)로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어, 결정화도는 1 중량％(2 J/g 이상의 융해열), 2.5 중량％(4 J/g 이상의 융해열), 또는 3 중량％(5 J/g 이상의 융해열)의 하한 내지 30 중량％(50 J/g 미만의 융해열), 24 중량％(40 J/g 미만의 융해열), 15 중량％(24.8 J/g 미만의 융해열) 또는 7 중량％(11 J/g 미만의 융해열)의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상(2 J/g 이상의 융해열) 내지 24 중량％(40 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상(2 J/g 이상의 융해열) 내지 15 중량％(24.8 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상(2 J/g 이상의 융해열) 내지 7 중량％(11 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있거나; 별법으로, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1 중량％ 이상(2 J/g 이상의 융해열) 내지 5 중량％(8.3 J/g 미만의 융해열) 범위의 결정화도를 가질 수 있다. 결정화도는 시차 주사 열량 주사법(DSC)을 통해 측정된다. 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 프로필렌으로부터 유도된 단위 및 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 중합체 단위를 포함한다. 프로필렌/알파-올레핀 공중합체의 제조를 위해 사용되는 예시적인 공단량체에는 C2, 및 C4 내지 C10 알파-올레핀; 예를 들어, C2, C4, C6 및 C8 알파-올레핀이 있다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 1 내지 40 중량％의 단위를 포함한다. 1 내지 40 중량％로부터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고 본원에 개시되며; 예를 들어 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 단위의 중량％는 1, 3, 4, 5, 7, 또는 9 중량％의 하한 내지 40, 35, 30, 27, 20, 15, 12, 또는 9 중량％의 상한일 수 있다. 예를 들어, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 1 내지 35 중량％의 단위를 포함하거나; 별법으로는, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 1 내지 30 중량％의 단위를 포함하거나; 별법으로는, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 3 내지 27 중량％의 단위를 포함하거나; 별법으로는, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 3 내지 20 중량％의 단위를 포함하거나; 별법으로는, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 1종 이상의 알파-올레핀 공단량체로부터 유도된 3 내지 15 중량％의 단위를 포함한다.
프로필렌/알파-올레핀 공중합체는, 중량 평균 분자량을 수 평균 분자량으로 나눈 것(Mw/Mn)으로 정의되는 분자량 분포(MWD)가 3.5 이하; 별법으로는, 3.0 이하; 또는 별법으로는, 1.8 내지 3.0이다.
이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는, 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제6,960,635호 및 제6,525,157호에 더 상세하게 기재되어 있다. 이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 상표명 버시파이(VERSIFY)TM 하에 다우 케미칼 컴파니로사로부터 시판되거나, 상표명 비스타맥스(VISTAMAXX)TM 하에 엑손모빌 케미칼 컴파니(ExxonMobil Chemical Company) 사로부터 시판된다.
한 실시양태에서, 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 추가로 (A) 프로필렌으로부터 유도된 단위 60 내지 100 중량％ 미만, 바람직하게는 80 내지 99 중량％, 및 보다 바람직하게는 85 내지 99 중량％, 및 (B) 에틸렌 및/또는 C4 -10 α-올레핀 중 하나 이상으로부터 유도된 단위 0 초과 내지 40 중량％, 바람직하게는 1 내지 20 중량％, 보다 바람직하게는 4 내지 16 중량％, 및 보다 더 바람직하게는 4 내지 15 중량％를 포함하고; 1000개의 총 탄소 당 평균 0.001개 이상, 바람직하게는 평균 0.005개 이상, 및 보다 바람직하게는 평균 0.01개 이상의 장쇄 분지를 함유하는 것을 특징으로 하고, 본원에서 사용된 용어 장쇄 분지란, 단쇄 분지보다 1개 이상 탄소가 더 많은 사슬 길이를 지칭하고, 본원에서 사용된 단쇄 분지란, 공단량체 중 탄소의 수보다 탄소 2개가 더 적은 사슬 길이를 지칭한다. 예를 들어, 프로필렌/1-옥텐 혼성중합체는 길이가 7개 이상의 탄소인 장쇄 분지를 갖는 골격을 갖지만, 이러한 골격은 또한 길이가 단지 6개의 탄소인 단쇄 분지를 갖는다. 장쇄 분지의 최대 수는, 일반적으로 1000개의 총 탄소 당 3개의 장쇄 분지를 초과하지 않는다. 이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는 추가로 미국 가특허 출원 제60/988,999호 및 국제 특허 출원 제PCT/US08/082599호에 더 상세하게 기재되어 있으며, 상기 문헌 각각은 본원에 참조로 포함된다.
특정한 다른 실시양태에서, 기본 중합체, 예를 들어 프로필렌/알파-올레핀 공중합체는, 예를 들어 반-결정 중합체일 수 있고, 110℃ 미만의 융점을 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 융점은 25 내지 100℃일 수 있다. 보다 바람직한 실시양태에서, 융점은 40 내지 85℃일 수 있다.
다른 소정의 실시양태에서, 올레핀 블록 공중합체, 예를 들어 에틸렌 다블록 공중합체, 예컨대 상기 올레핀 블록 공중합체를 기재한 정도까지 본원에 참조로 포함되는 국제 공보 제WO2005/090427호 및 미국 특허 출원 제US 2006/0199930호에 기재된 것이 기본 중합체로서 사용될 수 있다. 이러한 올레핀 블록 공중합체는
(a) 약 1.7 내지 약 3.5의 Mw/Mn, 하나 이상의 융점 Tm(℃) 및, 밀도 d(g/㎤)(여기서, Tm과 d의 수치는 하기 관계식에 상응함:
Tm > -2002.9 + 4538.5(d) - 2422.2(d)2)를 갖거나; 또는
(b) 약 1.7 내지 약 3.5의 Mw/Mn을 갖고, 융해열 ΔH(J/g), 및 최고 DSC 피크와 최고 CRYSTAF 피크 사이의 온도차로 정의되는 델타량 ΔT(℃)을 특징으로 하거나(여기서, ΔT와 ΔH의 수치는 하기 관계식을 갖고, CRYSTAF피크는 누적 중합체의 5％ 이상을 사용하여 측정되고, 중합체의 5％ 미만이 확인가능한 CRYSTAF 피크를 가질 경우, CRYSTAF 온도는 30℃임):
ΔT > -0.1299(ΔH) + 62.81(ΔH가 0 초과 130 J/g 이하일 경우),
ΔT ≥ 48℃(ΔH가 130 J/g 초과일 경우); 또는
(c) 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체의 압축-성형 필름으로 측정된 300％ 변형률 및 1 사이클에서의 탄성 회복률 Re(％)를 특징으로 하고, 밀도 d(g/㎤)를 갖거나(여기서, Re와 d의 수치는, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체가 실질적으로 가교 상을 갖지 않을 경우, 하기 관계식을 만족시킴:
Re > 1481 - 1629(d)); 또는
(d) TREF를 사용하여 분별시 40℃ 내지 130℃에서 용리하고, 동일한 온도 사이에서 용리하는 비교용 랜덤 에틸렌 혼성중합체 분획의 것보다 5％ 이상 더 높은 공단량체 몰 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 분자 분획을 갖거나(여기서, 상기 비교용 랜덤 에틸렌 혼성중합체는 동일한 공단량체(들)를 갖고, 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체의 것의 10％ 이내의 용융 지수, 밀도, 및 공단량체 몰 함량(전체 중합체를 기준으로 함)을 가짐); 또는
(e) 25℃에서의 저장 모듈러스 G'(25℃) 및 100℃에서의 저장 모듈러스 G'(100℃)(여기서, G'(25℃) 대 G'(100℃)의 비는 약 1:1 내지 약 9:1 범위임)
를 갖는 에틸렌/α-올레핀 공중합체일 수 있다.
이러한 올레핀 블록 공중합체, 예를 들어 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 또한
(a) TREF를 사용하여 분별시 40℃ 내지 130℃에서 용리하고, 0.5 이상 내지 약 1 이하의 블록 지수 및 약 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 갖는 것을 특징으로 하는 분자 분획을 갖거나; 또는
(b) 0 초과 내지 약 1.0 이하의 평균 블록 지수 및 약 1.3 초과의 분자량 분포 Mw/Mn을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 공단량체 또는 그라프트 단량체로서의 극성 기를 갖는 극성 중합체를 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 공단량체 또는 그라프트 단량체로서의 극성 기를 갖는 1종 이상의 극성 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 예시적인 극성 폴리올레핀에는 에틸렌-아크릴산(EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예를 들어 다우 케미칼 컴퍼니 사로부터 시판되는 상표명 프리마코르TM, 이. 아이. 듀폰 디 네모아(E.I. DuPont de Nemours) 사로부터 시판되는 뉴크렐(NUCREL)TM, 및 엑손모빌 케미칼 컴파니 사로부터 시판되는 에스코르(ESCOR)TM 하에 입수가능한 것들이 포함되나 이에 제한되지 않으며, 미국 특허 제4,599,392호, 제4,988,781호 및 제5,938,437호(각각 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재되어 있다. 다른 예시적인 기본 중합체에는 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA) 공중합체, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트(EMMA) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)가 포함되나 이에 제한되지는 않는다.
한 실시양태에서, 기본 중합체는, 예를 들어 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 극성 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 안정화제는, 예를 들어 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 극성 폴리올레핀을 포함할 수 있되; 그러나, 단 기본 중합체는, 예를 들어 ASTM D-974에 따라 측정된, 안정화제보다 더 낮은 산가를 가질 수 있다.
기본 중합체로서 알파-올레핀 공중합체를 사용하는 것 이외에도, 기본 중합체로서 사용되기에 적합한 광범위한 중합체의 군이 있다. 이러한 군에는 비닐 아세테이트 단일중합체, 비닐아세테이트 말레산 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체, 아크릴산 에스테르, 스티렌 부타디엔 공중합체, 카르복실화 부타디엔 공중합체, 스티렌 아크릴 공중합체, 아크릴레이트의 단일중합체 및 공중합체, 메타크릴레이트 에스테르, 스티렌, 말레산 디-n-부틸 에스테르, 비닐 아세테이트-에틸렌-아크릴레이트 삼원공중합체, 폴리클로로프렌 고무, 폴리우레탄 및 각 중합체의 혼합물 또는 조합물이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 하나의 예시적인 기본 중합체에는 다우 케미칼 컴퍼니 사로부터 입수가능한 어피니티 EG 8200이 있다.
안정화제
분산액은 안정한 분산액의 형성을 촉진하기 위한 1종 이상의 안정화제(본원에서 분산제로서도 지칭됨)를 더 포함할 수 있다. 소정의 실시양태에서, 안정화제는 계면활성제, 중합체(상기 상세히 기재된 기본 중합체와 상이함), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 특정 실시양태에서, 안정화제는 공단량체 또는 그라프트 단량체로서의 극성 기를 갖는 극성 중합체일 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 안정화제는 공단량체 또는 그라프트 단량체로서의 극성 기를 갖는 1종 이상의 극성 폴리올레핀을 포함한다. 예시적인 중합체성 안정화제에는 에틸렌-아크릴산(EAA) 및 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 예를 들어 다우 케미칼 컴퍼니 사로부터 시판되는 상표명 프리마코르 하에 입수가능한 것들이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 다른 예시적인 중합체성 안정화제에는 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA) 공중합체, 에틸렌 메틸 메타크릴레이트(EMMA) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)가 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 다른 에틸렌-카르복실산 공중합체가 또한 사용될 수 있다. 당업자는 다수의 다른 유용한 중합체도 또한 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
사용될 수 있는 다른 안정화제에는 12 내지 60개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산 또는 지방산 염이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 장쇄 지방산 또는 지방산 염은 12 내지 40개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 안정화제는 하나 이상의 카르복실산, 하나 이상의 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르 또는 카르복실산 에스테르의 염을 포함한다. 분산제로서 유용한 카르복실산의 하나의 예에는 지방산, 예컨대 몬탄산이 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 또는 카르복실산 에스테르의 하나 이상의 카르복실산 단편 또는 카르복실산 에스테르의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 25개 미만의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시양태에서, 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 실시양태에서, 카르복실산, 카르복실산의 염, 카르복실산 에스테르 또는 그의 염의 하나 이상의 카르복실산 단편은 15 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 탄소 원자의 수는 25 내지 60개이다. 일부 바람직한 염에는 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 또는 암모늄 또는 알킬 암모늄 양이온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 양이온이 포함된다.
다른 실시양태에서, 분산제는 알킬 에테르 카르복실레이트, 석유 술포네이트, 술폰화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 황산화 또는 인산화 폴리옥시에틸렌화 알코올, 중합체성 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드/에틸렌 옥시드 분산제, 1차 및 2차 알코올 에톡실레이트, 알킬 글리코시드 및 알킬 글리세리드 중에서 선택된다. 임의의 상기 열거된 분산제의 조합물은 또한 일부 수분산액을 제조하기 위해 사용될 수도 있다.
중합체의 극성 기가 천연적으로 산성 또는 염기성인 경우, 중합체성 안정화제는 중화제에 의해 일부 또는 완전히 중화되어 이에 대응하는 염을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 안정화제, 예를 들어 장쇄 지방산 또는 EAA의 중화는 몰수를 기준으로 25 내지 200％일 수 있거나; 별법으로는, 몰수를 기준으로 50 내지 110％일 수 있다. 예를 들어, EAA의 경우, 중화제는 염기, 예를 들어 수산화암모늄 또는 수산화칼륨일 수 있다. 다른 중화제에는, 예를 들어 수산화리튬 또는 수산화나트륨이 포함될 수 있다. 다른 별법으로는, 중화제는, 예를 들어 임의의 아민, 예를 들어 모노에탄올아민 또는 2-아미노-2-메틸-l-프로판올(AMP)일 수 있다. 중화도는 몰수를 기준으로 50 내지 100％로 변할 수 있다. 바람직하게는, 60 내지 90％의 범위에 있어야 한다. 당업자라면 적합한 중화제의 선택 및 중화도가 제제화되는 특정 조성물에 따라 달라지고, 이러한 선택은 당업자의 지식 범주 내에 있다는 것을 알 것이다.
본 발명의 실시에서 유용할 수 있는 추가의 안정화제에는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 비-이온성 계면활성제가 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 음이온성 계면활성제의 예에는 술포네이트, 카르복실레이트 및 포스페이트가 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 양이온성 계면활성제의 예에는 4급 아민이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 비-이온성 계면활성제의 예에는 에틸렌 옥시드 및 실리콘 계면활성제를 함유하는 블록 공중합체가 포함되나 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시에서 유용한 안정화제는 외부(external) 계면활성제 또는 내부(internal) 계면활성제일 수 있다. 외부 계면활성제는 분산액 제조 동안 기본 중합체에 대해 화학적으로 반응하지 않는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 외부 계면활성제의 예로는 도데실 벤젠 술폰산의 염 및 라우릴 술폰산 염이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 내부 계면활성제는 분산액 제조 동안 기본 중합체에 대해 화학적으로 반응하는 계면활성제이다. 본원에서 유용한 내부 계면활성제의 예로는 2, 2-디메틸올 프로피온산 및 그의 염이 포함된다.
일부 실시양태에서, 분산제 또는 안정화제는 사용되는 기본 중합체(또는 기본 중합체 혼합물)의 양을 기준으로 0 내지 60 중량％ 초과 범위의 양으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 장쇄 지방산 또는 그의 염은 기본 중합체의 양을 기준으로 0.5 내지 10 중량％로 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 에틸렌-아크릴산 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체가 기본 중합체의 중량을 기준으로 0.01 내지 80 중량％의 양으로 사용될 수 있거나; 별법으로는, 에틸렌-아크릴산 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체가 기본 중합체의 중량을 기준으로 0.5 내지 60 중량％의 양으로 사용될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 술폰산 염은 기본 중합체의 중량을 기준으로 0.01 내지 60 중량％의 양으로 사용될 수 있거나; 별법으로는, 술폰산 염은 기본 중합체의 중량을 기준으로 0.5 내지 10 중량％의 양으로 사용될 수 있다.
또한, 사용되는 안정화제의 유형 및 양은 분산액을 도입하여 형성된 셀룰로오스-기재 물품의 최종 특성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 개선된 내유지성을 갖는 물품은 기본 중합체의 총량을 기준으로 10 내지 50 중량％ 양의 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 에틸렌-메타크릴산 공중합체를 갖는 계면활성제 패키지를 포함할 수 있다. 개선된 강도 또는 연성이 최종 특성에 요구되는 경우, 유사한 계면활성제 패키지가 사용될 수 있다. 또다른 실시예로서, 개선된 내수성 또는 내습성을 갖는 물품은 0.5 내지 5 중량％ 양의 장쇄 지방산 또는 10 내지 50 중량％ 양의 에틸렌-아크릴산 공중합체(둘 다 기본 중합체의 총량을 기준으로 함)를 사용하는 계면활성제 패키지를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 계면활성제 또는 안정화제의 최소량은 기본 중합체의 총량을 기준으로 1 중량％ 이상이다.
유체 매질
수분산액은 유체 매질을 더 포함한다. 유체 매질은 임의의 매질일 수 있고; 예를 들어, 유체 매질은 물일 수 있다. 본 발명의 분산액은 분산액의 총 중량을 기준으로 35 내지 85 중량％의 유체 매질을 포함한다. 특정 실시양태에서, 수분 함량은 분산액의 총 중량을 기준으로, 유체 매질의 35 내지 80 중량％, 또는 별법으로는 35 내지 75 중량％, 또는 별법으로는 45 내지 65 중량％ 범위일 수 있다. 분산액의 수분 함량은, 바람직하게는 고형분 함량(기본 중합체 더하기 안정화제)이 약 5 중량％ 내지 약 85 중량％가 되도록 제어될 수 있다. 특정 실시양태에서는, 고형분 범위는 약 10 중량％ 내지 약 75 중량％일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 고형분 범위는 약 20 중량％ 내지 약 70 중량％이다. 특정 다른 실시양태에서, 고형분 범위는 약 25 중량％ 내지 약 60 중량％이다.
일부 분산액은, pH가 7 초과 내지 약 11.5, 바람직하게는 약 8 내지 약 11, 보다 바람직하게는 약 9 내지 약 11이다. pH는 안정화제의 종류 또는 농도, 중화도, 중화제의 종류, 분산되는 기본 중합체의 종류, 및 용융 혼련(예를 들어, 압출기) 가공 조건을 비롯한, 다수의 요소에 의해 제어될 수 있다. pH는 계내(in-situ)에서, 또는 카르복실산 안정화제를 기본 중합체에 첨가하여 분산액을 형성하기 전에 카르복실산 안정화제를 염 형태로 전환시킴으로써 조정될 수 있다. 이들 중, 계내에서 염을 형성하는 것이 바람직하다.
충전제
분산액은 1종 이상의 충전제를 더 포함할 수 있다. 분산액은 기본 중합체, 예를 들어 폴리올레핀과 안정화제의 합 100 중량부 당 1종 이상의 충전제 0.01 내지 600 중량부를 포함한다. 앞서의 정의에 따르면, 기본 중합체는 1종 이상의 폴리올레핀 공중합체(들)를 포함하나, 안정화제는 포함하지 않는다. 특정 실시양태에서, 분산액 중 로딩되는 충전제는 기본 중합체, 예를 들어 폴리올레핀과 안정화제의 합 100 중량부 당 1종 이상의 충전제 0.01 내지 200 중량부일 수 있다. 충전제 물질은 종래의 충전제, 예를 들어 초단 유리(milled glass), 탄산칼슘, 알루미늄삼수화물, 탈크, 삼산화안티모니, 플라이 애시(fly ash), 점토(예를 들어, 벤토나이트 또는 카올린 점도), 또는 다른 공지된 충전제를 포함할 수 있다.
분산액용 첨가제
분산액은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서, 분산액 중 사용되는 기본 중합체, 안정화제, 또는 충전제와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제에는 습윤제, 계면활성제, 대전방지제, 소포제, 블록방지제, 왁스-분산 안료, 중화제, 증점제, 상용화제, 광택제, 레올로지 개질제(저전단 및/또는 고전단 점성 둘 다 조정가능함), 살생물제, 살진균제, 및 당업자에게 공지된 다른 첨가제가 포함될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
또한, 수분산액은 임의로 증점제를 더 포함할 수 있다. 증점제는 본 발명에서 저점도 분산액의 점도를 증가시키기 위해 유용할 수 있다. 본 발명의 실시의 사용에 적합한 증점제에는 폴리-아크릴레이트 유형 또는 개질된 셀룰로오스 에테르와 같은 회합성 비-이온성 증점제와 같은 당업계에 공지된 임의의 것일 수 있다.
분산 제제
예시적인 분산 제제, 예를 들어 POD는 1종 이상의 비-극성 폴리올레핀을 포함할 수 있는 기본 중합체; 및 하나 이상의 극성 관능기 또는 극성 공단량체를 포함할 수 있는 안정화제; 물; 및 임의로 1종 이상의 충전제 및/또는 첨가제를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 기본 중합체 및 안정화제에 대해, 비-극성 폴리올레핀은 분산액 중 기본 중합체와 안정화제의 총량을 기준으로 30 중량％ 내지 99 중량％로 포함될 수 있거나; 별법으로는 1종 이상의 비-극성 폴리올레핀은 분산액 중 기본 중합체와 안정화제의 총량을 기준으로 50 중량％ 내지 80 중량％로 포함될 수 있거나; 또다른 별법으로는, 1종 이상의 비-극성 폴리올레핀은 분산액 중 기본 중합체와 안정화제의 총량을 기준으로 약 70 중량％로 포함된다.
분산액의 형성
수분산액은 당업자가 인지하는 방법에 의해 얼마든지 형성될 수 있다. 수분산액의 제조 방법 중 하나에는 (1) 용융-혼련 생성물을 형성하기 위한, 기본 중합체 및 1종 이상의 안정화제의 용융 혼련; 및 (2) 특정 온도에서 및 충분한 기계력 하에서, 물에 의한 용융-혼련 생성물의 희석, 및 (3) 수분산액을 형성하기 위한, 생성된 혼합물의 용융 혼련이 포함된다. 특정 실시양태에서, 본 방법은 용융 혼련된 생성물을 희석하여 pH가 12 미만인 분산액을 제공하는 것을 포함한다. 일부 방법은 약 10 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 분산액을 제공한다. 첨가제 조성물이 실질적으로 웹 표면에 잔류하는 것이 중요하다. 웹 표면을 침투하도록 하는 경우, 수소 결합이 형성될 것이고, 웹은 건조 후 매우 강성이 될 것이다. 따라서, 첨가제 조성물은 티슈 형성 이전에 웨트 엔드에서의 펄프 슬러리 또는 헤드박스(headbox)에 첨가될 수 없고, 대신에 웹이 형성된 후, 그리고 가능하다면 웹이 건조된 후에 국소적으로 적용된다.
웹으로의 첨가제 조성물의 침투을 방지하기 위해 사용되는 본 발명의 다수의 측면이 존재한다. 웹의 표면에 첨가제 조성물을 유지하기 위한 하나의 방법으로는 발포된 첨가제 조성물을 사용하는 것이다. 그러나, 점도가 중요할 수 있으므로, 분산액이 충분한 점도를 갖는 경우에는 발포가 필수 단계는 아니다. 발포는 상대적으로 고점도를 달성하기 위한 하나의 방법일 뿐이다. 점성이 있는 분산액의 제제화에 도움이 되는 다른 요인에는 분산액 중 높은 고형분-수준을 사용하는 것 및/또는 큰 미립자를 사용하는 것이 포함된다.
코팅 조성물을 기존의 티슈 웹에 적용하기 전에, 코팅 조성물의 고형분 수준은 약 30％ 이상일 수 있다(즉, 코팅 조성물은 약 30 g의 건조 고형분 및 70 g의 물(예를 들어, 대략 임의의 하기 고형분 수준 이상: 40％, 50％, 60％, 70％, 예시적인 범위는 40％ 내지 70％ 및 보다 구체적으로는 40％ 내지 60％)을 포함함).
기재
본 발명에 따른 기재, 예를 들어 처리된 베이스 시트는 합성 섬유와 조합된 50％ 이상의 셀룰로오스성 섬유, 예를 들어 펄프 섬유를 포함한다.
일반적으로, 베이스 시트를 형성할 수 있는 임의의 공정이, 또한 본 발명에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제지 공정은 엠보싱, 습윤 압착, 공기 압착, 통기(through-air) 건조, 비크레이핑된 통기 건조, 수력얽힘(hydroentangling), 에어 레잉, 코폼(coform) 방법 뿐만 아니라 당업계에 공지된 다른 단계를 이용할 수 있다.
울, 면, 아마(flax), 대마(hemp) 및 목재 펄프와 같은 천연 섬유가 합성 섬유와 조합될 수 있다. 펄프는 섬유의 고유의 특성 및 그의 가공성을 향상시키기 위해 개질될 수 있다.
또한, 임의적인 화학 첨가제를 수성 제지 퍼니시에 또는 형성된 초기 웹에 첨가하여 생성물 및 공정에 추가의 이점을 부여할 수 있고, 이는, 본 발명이 의도하는 이점에 상반되지 않는다. 본 발명의 첨가제 조성물과 함께 웹에 적용될 수 있는 추가의 화학물질의 예로서 하기 물질이 포함된다. 이러한 화학물질은 예로서 포함되는 것이지, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 상기 화학물질은 제지 공정에서의 임의의 시점에 첨가될 수 있고, 첨가제 조성물과 동시에 첨가되는 것을 포함하며, 이 때에는 상기 첨가제(들)가 첨가제 조성물과 직접 블렌딩된다.
종이 웹에 첨가될 수 있는 화학물질의 추가의 유형에는, 일반적으로 양이온성, 음이온성, 또는 비-이온성 계면활성제 형태의 흡수 보조제, 보습제 및 가소제, 예를 들어 저분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리히드록시 화합물, 예를 들어 글리세린 및 프로필렌 글리콜이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 또한, 일반적으로, 미네랄 오일, 알로에 추출물, 비타민 E, 실리콘, 로션 등과 같은 피부 건강상의 이익을 제공하는 물질이 종이 웹으로 도입될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제품은 그의 의도된 용도에 상반되지 않는 임의의 공지된 물질 및 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 이러한 물질의 예로는 냄새 제어제(odor control agent), 예컨대 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이팅제, 제올라이트, 향료 또는 다른 냄새-차폐제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등이 포함되나 이에 제한되지는 않는다. 초흡수성 입자, 합성 섬유 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가적으로 양이온성 염료, 형광 발광제, 보습제, 연화제 등을 선택하는 것이 포함된다.
베이스 시트 내로 도입될 수 있는 상이한 화학물질 및 구성요소는 제품의 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 다양한 습윤 강도제가 제품 내로 도입될 수 있다. 화장실 티슈 제품의 경우, 예를 들어 임시적 습윤 강도제가 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 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 응용에서, 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 수분 또는 다른 수용액으로 많이 포화된 때를 의미한다.
본 발명의 한 측면에서, 기재는 비크레이핑 통기 건조(uncreped through air dried) 화장실 티슈 또는 "UCTAD" 화장실 티슈이다. 본 발명의 또다른 측면에서, 기재는 안면 티슈이다.
셀룰로오스성 섬유를 함유하는 다른 기재 물질에는 코폼 웹 및 수력얽힘 웹을 포함한다. 코폼 공정에서는, 멜트블로운(meltblown) 웹이 형성되는 동안 다른 물질을 멜트블로운 웹에 첨가시키는 슈트(chute) 근처에 하나 이상의 멜트블로운 다이헤드가 배열된다. 이러한 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 참조로 포함되는 공동 양도된 미국 특허 제4,818,464호(라우(Lau)) 및 제4,100,324호(앤더슨 등)에 제시되어 있다. 코폼 공정으로 제조된 웹을 일반적으로 코폼 물질로 칭한다. 보다 구체적으로, 코폼 부직웹을 제조하기 위한 하나의 공정은 용융된 중합체성 물질을 다이 헤드를 통해 미세한 스트림으로 압출시키고, 상기 중합체 스트림을 소직경의 불연속 마이크로섬유로 분할하기 위해 노즐로부터 공급되는 고속의 가열된 기체(일반적으로, 공기)의 수렴 유동에 의해 스트림을 가늘게 하는 것을 포함한다. 예를 들어, 다이 헤드는 하나 이상의 직렬의 압출 구멍을 포함할 수 있다. 코폼 물질은 50 중량％ 이상 내지 약 80 중량％의 양으로 셀룰로오스성 물질을 함유할 수 있다.
코폼 웹 이외에, 수력얽힘 웹이 또한 합성 및 펄프 섬유를 함유할 수 있다. 수력얽힘 웹은 웹 내의 섬유를 얽히게 하는 유체의 원주형 제트(columnar jet)로 처리된 웹을 지칭한다. 웹을 수력얽힘 처리하면 일반적으로 웹의 강도가 증가한다. 한 실시양태에서, 펄프 섬유는 연속 필라멘트 물질, 예컨대 스펀본드(spunbond) 웹으로 수력얽힘될 수 있다. 생성된 수력얽힘된 부직 복합체는 펄프 섬유를 50 중량％ 이상 내지 약 80 중량％의 양, 예컨대 약 70 중량％의 양으로 함유할 수 있다. 상기 기재된 시판용 수력얽힘 복합체 웹은 킴벌리-클라크 코퍼레이션(Kimberly-Clark Corporation) 사로부터 상표명 하이드로니트(HYDROKNIT) 하에 시판된다. 수력얽힘은, 예를 들어 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제5,389,202호(에버하트(Everhart))에 기재되어 있다.
일단 형성되면, 본 발명의 웹은 상이한 방식으로 패키징될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 웹은 개별적인 시트로 절단되어 적층된 후 패키지에 포함될 수 있다. 별법으로, 웹은 나선형으로 권취될 수 있다. 함께 나선형으로 권취되는 경우, 개별적인 시트는 약화된 선, 예컨대 천공선에 의해 인접 시트로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 화장실 티슈 및 종이 타월이 일반적으로 나선형으로 권취된 형상으로 소비자에게 공급된다.
본 발명에 따라 처리될 수 있는 티슈 웹은 단일 균질 섬유 층을 포함할 수 있거나, 층상 또는 적층된 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티슈 웹 겹은 2 또는 3개 섬유 층을 포함할 수 있다. 각 층은 상이한 섬유 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 다층 층상 펄프 퍼니시를 형성하기 위한 장치의 한 실시양태가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 3층의 헤드박스(10)는, 일반적으로 상부 헤드박스 벽(12) 및 하부 헤드박스 벽(14)을 포함한다. 헤드박스(10)는, 또한 제1 분할기(divider)(16) 및 제2 분할기(18)를 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 따라 달라진다. 예를 들어, 각 층의 섬유 조성은 화장실 티슈 제품, 안면 티슈 제품 또는 종이 타월 제품 중 어떤 제품이 제조되는지에 따라 변할 수 있다.
도 3을 참조하면, 롤(28 및 30)에 의해 적합하게 지지되고 구동되는 무한 이동하는 형성 직물(26)은 헤드박스(10)로부터 나오는 적층된 제지 스톡을 수용한다. 일단 직물(26) 상에 보유되면, 적층된 섬유 현탁액은 화살표(32)로 도시한 바와 같이 물을 직물을 통해 통과시킨다. 물 제거는 형성 배열에 따라 중력, 구심력 및 진공 흡입의 조합에 의해 달성된다.
다수겹 제품을 형성하는 경우, 생성된 종이 제품은 2겹, 3겹, 또는 초과의 겹을 포함할 수 있다. 각각의 인접한 겹이 코팅 조성물을 함유할 수 있거나, 서로 인접한 겹 중 하나 이상이 코팅 조성물을 함유할 수 있다. 개별적인 겹은, 일반적으로 동일하거나 상이한 섬유 퍼니시로부터 제조될 수 있고, 동일하거나 상이한 공정으로 제조될 수 있다.
티슈 웹 벌크는, 또한 약 3 cc/g 내지 20 cc/g, 예컨대 약 5 cc/g 내지 15 cc/g으로 달라질 수 있다. 시트 "벌크"는 건조 티슈 시트의 캘리퍼(마이크로미터로 표현됨)를 건조 기초 중량(g/m2로 표현됨)으로 나눈 몫으로서 계산된다. 생성되는 시트 벌크는 cm3/g으로 표현된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼는 10개의 대표적인 시트의 스택(stack)의 총 두께로서, 스택의 총 두께를 10으로 나누어 측정하고, 여기서 스택 내의 각각의 시트는 동일한 면을 위로하여 배치된다. 캘리퍼는 적층 시트에 대해서는 노트(Note) 3을 이용하여 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "종이, 판지 및 합한 보드의 두께(캘리퍼)(Thickness(caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board)"에 따라 측정된다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터는 미국 오레곤주 뉴버그에 소재한 엠베코 인코포레이티드(Emveco, Inc.) 사로부터 입수가능한 엠베코 200-A 티슈 캘리퍼 테스터(Tissue Caliper Tester)이다. 이 마이크로미터는 2.00 킬로-파스칼(132 g/in2)의 하중을 가지고, 압력 풋(foot) 면적은 2500 제곱밀리미터이고, 압력 풋 직경은 56.42 밀리미터이고, 체류 시간은 3초이고, 하강 속도는 0.8 밀리미터/초이다.
공정
본 발명에 따라 웹을 처리하는 경우, 본 발명의 코팅 조성물은 웹에 국소적으로 적용되고, 웹 표면에 남아있다. 본 발명의 한 실시양태에 따라 처리된 웹이 도 2a 내지 2c에 도시되어 있다. 도 2a 내지 도 2c는 상이한 배율 수준으로 도시된 동일한 웹이다. 도 2a 내지 2c를 이에 대응하는 도 1a 내지 1c와 나란히 놓으면, 본 발명의 코팅은 도 1a 내지 1c에 도시된 크레이핑된 웹보다 웹의 표면을 보다 완전히 덮는다는 것을 관찰할 수 있다. 또한, 도 2c에서 어피니티 100은 그의 미립자 형태로 남아있다는 것을 관찰할 수 있다. 대응하는 도 1c에서는, 어피니티가 용융되어 그의 미립자 형태를 유지하지 않는다. POD의 중합체 성분들이 분산액 형태로 존재하는 경우, 기본 중합체 어피니티는 분산액 중 미립자로서 분산되어 안정화제 프리마코르에 의해 둘러쌓이기 때문에, 미립자 형태의 유지에 유리하다. 이러한 형태학적 구조에서, 소수성 어피니티가 친수성 프리마코르 중 포매된다. 프리마코르의 친수성 카르복실산 관능기는 입자의 표면을 향해 완전히 노출된다. 이러한 구조적 형태의 방식에서, 어피니티 및 프리마코르의 도메인은 친수성 또는 수분 습윤성인 것처럼 보인다. 도 2a 내지 2d는 본 발명에 의한 웹의 코팅된 표면이 친수성 또는 수분 습윤성일 것이라는 것을 입증한다. 이것은 티슈 제품의 중요한 제품 특성이 될 것이다. 반면에, 원래 프리마코르 중 포매된 어피니티 입자가 양키 건조기 표면에서 용융 공정을 거치는 경우에는, 프리마코르가 분산 상이 되는 한편 어피니티는 연속 상이 된다. 이러한 상 전이 공정은, 또한 상 전환으로서도 지칭된다. 상 전환 후, 프리마코르는 "아일랜드(islands)"가 되는 반면, 소수성 어피니티는 "오션(ocean)"을 형성할 것이다. 이러한 구조적 형태의 방식에서, 어피니티 및 프리마코르 필름은 소수성 또는 비-습윤성인 것처럼 보인다. 상 전환 공정은 다수의 요소에 의해 추진된다: 어피니티 대 프리마코르의 비, POD 분산액의 고형분 수준 및 점도, 온도, 가열 시간, 기계적 전단력 및 상기 모두의 조합.
또한, 하기 3가지 목표가 상호 관련되어 있다는 것이 밝혀졌다: (1) 웹의 표면에서의 POD의 유지; (2) 상 전환 공정없이 입자의 분산 유지; 및 (3) POD로부터 유도된 코팅의 촉감의 향상 및 웹 연성의 추가적 개선. 상대적으로 고점도의 POD가 사용되어 코팅 화학물질이 실질적으로 웹 표면의 상부에서 잔류한다. 고점도는, 또한 상 전환이 일어나는 것을 방지한다. 결국, POD의 형태학적 구조 및 표면 집중으로부터 유도된 코팅은 촉감 및 연성의 개선을 촉진한다.
도 1d 및 2d의 웹은 수지(102)로 각 웹을 둘러쌈으로써 형성되었다. 수지(102)는 웹의 국소적인 표면으로부터 섬유를 둘러싼다. 도시된 바대로, 어피니티 입자(100)는 섬유(104)의 표면에서 유지된다. 도 1d에 도시된 POD(106)의 중합체 성분은 용융된 반면, 도 2d에 도시된 POD(106)의 중합체 성분은 용융되지 않고, 액체 분산액 중의 기본 중합체 형태학적 구조와 유사하게 건조 후 그의 기본 중합체 형태학적 구조를 유지한다.
종이 웹에 첨가제 조성물을 국소적으로 적용하기 위해, 코팅 조성물을 웹 상으로 분무, 웹 상으로 압출, 또는 웹 상으로 인쇄할 수 있다. 웹 상으로 압출하는 경우, 임의의 적합한 압출 장치, 예를 들어 슬롯-코팅 압출기 또는 멜트블로운 다이 압출기가 사용될 수 있다. 웹 상으로 인쇄하는 경우, 임의의 적합한 인쇄 장치가 사용될 수 있다.
웹을 형성한 후, 코팅 조성물을 종이 제조 공정의 임의의 지점에서 적용하거나 도입할 수 있다. 국소적으로 적용하는 경우, 웹이 습윤 또는 건조된 때, 코팅 조성물을 웹에 적용할 수 있다. 공정 동안 코팅 조성물을 기재로 도입하는 시점은 최종 제품의 원하는 최종 특성에 따라 달라질 수 있다. 도입 시점은 공정 중 웨트 엔드에서의 공동 적용, 건조 후 후처리(단, 종이 기계에서), 및 국소적 후처리를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물을 기재 상으로 또는 기재로 도입하는 것은 하기 비제한적인 설명에 의해 예시한 바와 같이 임의의 다수의 방법에 의해 달성될 수 있다.
한 실시양태에서, 코팅 조성물 분무액을 종이 웹에 적용할 수 있다. 예를 들어, 분무 노즐을 이동하는 웹 위에 설치하여 습기가 있거나 실질적으로 건조할 수 있는 웹에 원하는 양의 용액을 적용할 수 있다. 또한, 웹의 표면에 소량의 수분을 적용하기 위해 분무기가 사용될 수도 있다.
또다른 실시양태에서, 코팅 조성물은, 예를 들어 임의의 종류의 오프셋(offset) 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소그래픽(flexographic) 인쇄, 잉크 젯 인쇄, 디지털 인쇄 등에 의해 종이 웹 상으로 인쇄될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 코팅 조성물은 종이 웹의 하나 또는 양쪽 표면 상에 코팅될 수 있고, 예로는 사전-계량식 사이즈 코팅, 블레이드 코팅, 에어 나이프 코팅, 쇼트 드웰(short dwell) 코팅, 캐스트(cast) 코팅 등이 있다.
추가의 실시양태에서, 코팅 조성물을 종이 웹의 표면 상에 압출시킬 수 있다. 예를 들어, 압출 공정은 본원과 모순되지 않는 범위에서 본원에 참조로 포함되는 PCT 공보 제WO 2001/12414호(2001년 2월 22일에 공개됨)에 개시되어 있다.
코팅 조성물을 종이 웹에 국소적으로 적용하는 것은 상기 기재된 공정에서 드럼 건조 전에 일어날 수 있다. 코팅 조성물을 종이 웹의 제조 동안 적용할 뿐만 아니라, 코팅 조성물은 또한 후-제조 공정에서도 사용될 수 있다.
한 실시양태에서, 종이 웹이 제조되고 건조된 후에, 코팅 조성물을 웹에 적용할 수 있다. 일반적으로, 코팅 조성물은 웹의 단지 한쪽 면에만 적용될 수 있거나, 코팅 조성물은 웹의 각각의 면에 적용될 수 있다.
한 실시양태에서, 사전-계량 사이즈 프레스는, 유동성 화학물질이 전달/어플리케이터(applicator) 롤(202)을 통해 웹에 적용되는 간접적인 적용 공정을 이용한다. 이러한 공정은 처리되는 웹 물질의 롤에서 시작된다. 상기 롤은 도 5에 도시된 바대로 먼저 사전-계량 사이즈 프레스 기계를 통해 진행한다. 처리 대상 롤을 풀림 롤-스테이션(200)에 적재한다. 웹은 전달/어플리케이터 롤(202)과 지지(backing) 롤(203) 사이의 닙(nip)을 통해 풀림 롤(200)로부터 진행된다. 여기서부터, 웹은 기계의 건조 영역을 통해 진행된다. 도시된 기계의 경우, 이용될 수 있는 3가지의 상이한 건조기가 존재한다. 대부분의 경우, 공기 건조기 1(207) 및 공기 건조기 2(208)가 이용되지만, 적외선 건조기(206)를 이용하는 선택사항도 존재한다. 건조기 영역 후, 시트는 릴 드럼(reel drum)(204)에 놓인 중심축 상으로 진행된다. 웹이 파단되지 않도록 하기 위해, 기계를 켜고, 느린 속도로 작동시킨다. 이어서, 액체 화학물질을 메이어 로드(Mayer rod)(201)와 전달/어플리케이터 롤(202) 사이에서 생성된 닙에 첨가한다. 메이어 로드(201)는 전달/어플리케이터 롤(202) 상에 놓이는 액체의 부피를 제어하는 "홈이 있는" 로드라는 점을 주지해야 한다. 메이어 로드(201)는, 상이한 부피의 액체가 전달/어플리케이터 롤(202) 상에 놓이도록 상이한 "홈이 있는" 패턴으로 이동한다. 또한, 적용된 액체의 부피를 제어하기 위해 메이어 로드(201)가 전달/어플리케이터 롤(202)의 반대방향으로 회전한다는 점도 주지해야 한다. 웹에 적용되는 액체는 전달/어플리케이터 롤(202)에 배치된다.
액체 화학물질은 전달/어플리케이터 롤(202)과 지지 롤(203) 사이의 닙에서 웹에 적용된다. 닙의 개구부 크기는 작업자가 결정한다. 다른 경우에는 닙의 압력으로 인한 웹의 결함이 덜 생기도록 닙이 약간 개방되어 있기도 하지만, 때때로 밀폐된 닙이 이용된다. 도면에서 도시된 바대로, 웹의 오직 한쪽면만이 화학물질로 코팅된다. 그러나, 또한 지지 롤(203)이 전달/어플리케이터 롤로 대체되는 기계 배치의 변화를 통해, 티슈의 양쪽면을 코팅하는 선택사항도 존재한다. 웹이 닙을 통과하면서, 액체가 전달/어플리케이터 롤(202)로부터 웹으로 전달된다.
도면에 도시된 바대로, 화학물질이 적용된 후, 웹은 기계의 건조기 영역을 통과한다(적외선 건조기(206), 공기 건조기 1(207) 및 공기 건조기 2(208) 참조). 시트의 원하는 습윤성/건조도에 따라, 건조기의 온도가 필요한 만큼 낮아지거나 높아진다. 웹을 건조시킨 후, 릴 드럼(204)의 상부에서 처리된 롤로서 귄취한다.
예시적인 폴리올레핀의 코팅 중량은 최종 생성물, 예를 들어 셀룰로오스 기재 물품 톤 당 2.5 내지 300 kg의 폴리올레핀의 범위(톤 당 5 내지 600 lb.의 중합체)이다. 별법의 예시적인 폴리올레핀의 코팅 중량은 최종 생성물, 예를 들어 셀룰로오스 기재 물품 톤 당 5 내지 150 kg의 범위(톤 당 10 내지 300 lb.의 중합체)이다. 또다른 별법의 예시적인 건조된 코팅의 두께는 톤 당 폴리올레핀 10 내지 100 kg의 범위(톤 당 20 내지 200 lb.)이다.
특정 실시양태에서, 코팅된 물품은 50 g/m2 미만의 코팅 중량을 가질 수 있다. 별법의 실시양태에서, 코팅된 물품은 40 g/m2 미만의 코팅 중량을 가질 수 있다. 별법의 실시양태에서, 코팅된 물품은 30 g/m2 미만의 코팅 중량을 가질 수 있다. 별법의 실시양태에서, 코팅된 물품은 20 g/m2 미만의 코팅 중량을 가질 수 있다. 별법의 실시양태에서, 코팅된 물품은 10 g/m2 미만의 코팅 중량을 가질 수 있다. 별법의 실시양태에서, 코팅된 물품은 1 내지 10 g/ m2 범위의 코팅 중량을 가질 수 있거나, 다른 실시양태에서는 코팅된 물품은 0.1 내지 5.0 g/ m2 범위의 코팅 중량을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 코팅된 물품은 0.1 내지 100 마이크로미터 범위의 코팅 두께를 가질 수 있다. 0.1 내지 100 마이크로미터의 모든 개별 값 및 하위범위가 본원에 포함되고, 본원에 개시되며; 예를 들어 코팅된 물품은 0.1, 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 또는 90 마이크로미터의 하한 내지 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 또는 100 마이크로미터의 상한의 코팅 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 코팅된 물품은 0.1 내지 15 마이크로미터, 0.1 내지 10 마이크로미터, 또는 0.1 내지 5 마이크로미터 범위의 코팅 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시양태는, "인-라인(in-line) 공정"으로, 즉 종이의 제조 동안, 또는 오프-라인(off-line) 적용으로 이용될 수 있다. 하나의 예로는, 종이를 기계에서 사전에 클레이-코팅한다. 그리고 나서, 이 제품은 압출 코팅된 구조체와는 다른 예로서 코팅 조성물이 적용될 수 있다.
코팅 조성물을 웹의 표면 상에 적용하고, 현저한 침투없이 조성물을 표면에 유지하기 위해, 코팅 분산액의 입자 크기, 점도 및 고형분 수준은 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 분산액이 충분히 큰 입자 크기의 분산 입자를 갖는 경우, 예를 들어 입자 크기가 웹 기재의 구멍 크기보다 큰 경우, 분산액이 아무리 저점도 또는 낮은 고형분 수준을 갖는다 해도 코팅 조성물은 웹의 표면에 잔류할 것이다. 실제로는, 큰 입자 크기를 갖는 분산액은 매우 불안정한 경향이 있다. POD는 5 마이크로미터 미만, 또는 2 마이크로미터 미만의 범위, 또는 예를 들어 0.1 내지 5 마이크로미터의 범위, 또는 별법으로는 0.1 내지 3 마이크로미터 범위의 평균 입자 크기 직경을 갖는다. 분산액 조성물의 침투 정도는 점도 및 고형분 수준에 의해 결정될 것이다. 분산액 조성물의 점도가 증가할수록 또는 고형분 수준이 증가할수록, 분산액의 코팅 조성물은 침투의 정도가 감소된다. 대부분의 경우, 분산액의 고형분 수준이 증가되는 경우, 일반적으로 점도가 증가된다. 그러나, 점도 개질제(또는 증점제)가 사용되는 경우, 고형분 수준과 점도와의 관계는 분리될 수 있다. 점도 개질제의 첨가량(add-on) 수준을 증가시킴으로써 분산액의 일정한 고형분 수준과 분산액 점도의 증가가 달성될 수 있다. 분산액의 점도와 고형분 수준과의 관계를 분리시키는 또다른 방법으로는 일정한 고형분 수준을 유지하면서 점도를 증가시키기 위해 발포 구조체를 사용하는 것이 있다.
건조
상기 기재된 바와 같이, 예를 들어 기재 상에 또는 기재 내로 도입된 코팅 조성물은 임의의 통상의 건조 방법에 통해 건조될 수 있다.
상기 통상의 건조 방법에는 공기 건조, 컨벡션 오븐 건조, 열풍 건조, 전자레인지 건조, 및/또는 적외선 오븐 건조가 포함되나 이에 제한되지는 않는다.
기재 상에 도입된 코팅 조성물은 임의의 온도에서 건조될 수 있는데, 예를 들어 코팅 조성물은 기본 중합체의 융점 온도 이상의 범위의 온도에서 건조될 수 있거나; 별법으로는 코팅 조성물은 기본 중합체의 융점 미만 범위의 온도에서 건조될 수 있다. 기재 상에 도입된 코팅 조성물은 25℃ 내지 200℃, 예를 들어 70℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 건조될 수 있다.
기재 상에 도입된 코팅 조성물을 기본 중합체의 융점 온도 미만 범위의 온도에서 건조시키는 것은, 필름이 안정화제 상 안에 분산된 기본 중합체 상이 분리되어 있는 연속적인 안정화제 상을 갖도록 형성되는 것을 촉진시킬 수 있다.
기재 상에 도입된 코팅 조성물을 기본 중합체의 융점 온도 초과 범위의 온도에서 건조시키는 것은, 필름이 기본 중합체 안에 분산된 안정화제 불연속 상이 분산되어 있는 기본 중합체 연속 상을 갖는 필름의 형성을 촉진시킬 수 있다.
일부 실시양태에서는, 제1 건조보다 더 높은 온도의 제2 건조가 존재한다. 예를 들어 제1 건조 온도는 70℃일 수 있고, 제2 건조는 100℃일 수 있다.
시험 방법
(1) 촉각 특성에 대한 인 - 핸드 랭킹 테스트( In - Hand Ranking Test for Tactile Properties )( IHR 시험):
인-핸드 랭킹 테스트(IHR)는 섬유성 웹에 대한 감촉의 기초 평가이고, 연성 및 강성과 같은 특성을 평가한다. 이것은 소비자 집단에게 일반화가능한 측정치를 제공할 수 있다.
연성 시험은, 티슈 샘플을 엄지와 검지 사이에서 문지를 때의 티슈 샘플의 매끄러움, 부드러움 또는 보송한 감촉을 평가하는 것을 포함한다. 강성 시험은, 사람의 손에 평평한 샘플을 모으고, 손가락들을 손바닥 방향으로 향하게 함으로써 손바닥에서 상기 샘플을 움직이게 하여, 날카롭거나 강성이거나 균열이 있는 연부 또는 뾰족한 부분이 느껴지는 양을 평가하는 것을 포함한다.
패널에 의해 각 샘플 코드에 대해 생성된 등급 데이타를 비례 위험 회귀 모델(proportional hazards regression model)을 이용하여 분석하였다. 이 모델은, 판정단이 평가되는 다수의 특성부터 소수의 특성까지 등급 절차를 통해 진행한 것을 계산적으로 추정한다. 연성 및 강성 시험 결과는 로그 오드(odd) 값으로서 나타낸다. 로그 오드는 비례 위험 회귀 모델로부터 각각의 코드를 평가한 위험 비의 자연 로그이다. 더 큰 로그 오드는 관심있는 특성이 더 큰 강도로 인지된다는 것을 나타낸다.
IHR은, 연성 및 강성의 전체적인 평가를 획득하기 위해, 또는 제품 차이가 인간에게 지각가능한 것인지를 결정하기 위해 이용된다. 상기 패널은 평균적인 훈련받지 않은 소비자가 제공할 수 있는 것보다 더 정확한 평가를 제공하기 위해 훈련받는다. IHR은, 대조군과 비교하여 공정 변화가 인간에게 지각가능한가에 대한 여부 및/또는 연성 또는 강성 지각에 영향을 미치는가에 대한 여부에 대해 빠른 확인을 제공하는데에 유용하다. 처리된 웹과 대조군 웹 사이의 IHR 연성 데이타의 차이는 연성 개선의 정도를 반영한다. IHR 결과를 로그 오드로 표현하기 때문에, 개선된 연성의 차이는 데이타가 나타내는 것보다 실제로 훨씬 더 유의하다. 예를 들어, IHR 데이타의 차이가 1인 경우, 이것은 실제로 총 연성에 대해 10배(101 = 10)의 개선, 또는 그의 대조군에 대해 1,000％의 개선을 나타낸다. 또다른 예로서, 차이가 0.2인 경우, 1.58배(100.2 = 1.58) 또는 58％의 개선을 나타낸다.
IHR의 데이타는 또한 등급 형식으로 나타낼 수 있다. 일반적으로 제품의 등급은 등급을 매기는 제품들에 의해 달라지므로 이러한 데이타는 시험 내에서 상대적인 비교를 위해 이용될 수 있다. 1종 이상의 제품을 두 시험 모두에 대해 시험하는 경우에는 교차 시험 비교가 이루어질 수 있다.
(2) 시트 벌크 시험
시트 벌크는 조정된 섬유성 시트의 시트 캘리퍼(마이크로미터로 표현됨)를 조정된 기초 중량(g/m2로 표현됨)으로 나눈 몫으로서 계산된다. 생성된 시트 벌크는 cm3/g로 표현된다. 보다 구체적으로, 시트 캘리퍼는 적층 시트에 대해서는 노트 3을 이용하여 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "종이, 판지 및 합한 보드의 두께(캘리퍼)" 및 T402 "종이, 판, 펄프 핸드시트 및 관련 제품에 대한 표준 조건 및 시험 분위기(Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products)"에 따라 측정된 단일 시트의 대표적인 두께이다. T411 om-89를 수행하기 위해 이용되는 마이크로미터는 미국 오레곤주 뉴버그에 소재한 엠베코 인코포레이티드 사로부터 입수가능한 엠베코 200-A 티슈 캘리퍼 테스터(Tissue Caliper Tester)이다. 이 마이크로미터는 2 킬로-파스칼의 하중을 갖고, 압력 풋 면적은 2500 제곱밀리미터이고, 압력 풋 직경은 56.42 밀리미터이고, 체류 시간은 3초이고, 하강 속도는 0.8 밀리미터/초이다.
(3) 기하 평균 인장( GMT ) 강도
본원에서 사용된 "기하 평균 인장(GMT) 강도"는 기계 방향 인장 강도와 횡-기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근이다. "기계 방향(MD) 인장 강도"는, 샘플을 기계 방향으로 당겨서 파열시킬 때의 샘플 폭 3 인치(76.2 mm) 당 최고 하중이다. 유사하게, "횡-기계 방향(CD) 인장 강도"는 샘플을 횡-기계 방향으로 당겨서 파열시킬 때의 샘플 폭 3 인치(76.2 mm) 당 최고 하중이다. "신장"은 인장 시험 동안의 파열 지점에서의 샘플의 신장 백분율이다. 인장 강도의 측정 절차는 하기와 같다.
인장 강도 시험용 샘플을 JDC 정밀 샘플 절단기(미국 펜실바니아주 필라델피아에 소재한 트윙-알버트 인스트루먼츠(Thwing-Albert Instruments) 사로부터 입수가능함, 모델 번호 JDC 3-10, 일련 번호 37333)를 이용하여 기계 방향(MD) 및 횡-기계 방향(CD)으로 3 인치(76.2 mm) 폭, 5 인치(127 mm) 길이 스트립(strip)으로 절단함으로써 제조하였다. 인장 강도를 측정하기 위해 이용되는 장치는 엠티에스 시스템즈 인사이트 1 머티리얼 테스팅 워크 스테이션(MTS Systems Insight 1 Material Testing Work Station)이다. 데이타 획득 소프트웨어는 MTS 테스트웍스(TestWorks)® 4(미국 55344 미네소타주 에덴 프래리 테크놀로지 드라이버 14000에 소재한 엠티에스 시스템즈 코퍼레이션(MTS Systems Corp.) 사로부터 입수가능함)이다. 로드 셀(load cell)은, 대다수의 최고 로드 값이 로드 셀의 최대 스케일 값의 10 내지 90％에 있도록 시험할 샘플의 강도에 따라 50 뉴턴 또는 100 뉴턴 최고값(S-빔 TEDS ID 로드 셀)으로부터 선택된다. 조오(jaw) 사이의 게이지 길이는 4 ± 0.04 인치(101.6 ± 1 mm)이다. 조오를 공기압(pneumatic) 작용을 이용하여 작동시키고, 고무 코팅한다. 최소 그립 페이스(grip face) 폭은 3 인치(76.2 mm)이고, 조오의 대략적인 높이는 0.5 인치(12.7 mm)이다. 크로스헤드의 속도는 10 ± 0.4 인치/분(254 ± 1 mm/분)이고, 파손 감도는 65％로 설정한다. 상기 데이타는 100 hz에서 기록된다. 샘플을 장치의 조오에 위치시키고, 수직으로 및 수평으로 둘 다에 대해 중심부에 둔다. 이어서, 시험을 시작하고, 시험편이 파손되었을 때 종료한다. 최고 하중이 시험편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 기록된다. "있는 그대로" 취한 6개 이상의 대표적인 시험편을 각각의 제품 또는 시트에 대해 시험하고, 모든 개별 시험편 시험의 산술 평균이 제품 또는 시트에 대한 MD 또는 CD 인장 강도이다. 인장 강도 시험 결과는 그램-힘(gram-force, gf)의 단위로 기록된다.
(4) 점도 시험
점도는 미국 매사추세츠주 미들보로에 소재한 브룩필드 엔지니어링 래보러토리즈(Brookfield Engineering Laboratories) 사에서 입수가능한 브룩필드 점도계, 모델 RVDV-II+를 이용하여 측정한다. 측정은 예상되는 점도에 따라 스핀들 4 또는 스핀들 6으로 실온(23℃)에서 100 rpm으로 수행된다. 점도 측정은 센티푸아즈(cP)의 단위로 기록된다.
실시예 1
하기 실시예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이지 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 하기 실시예는 상이한 POD가 UCTAD(비크레이핑된 통기 건조) 화장실 티슈와 같은 예시적인 기재의 성능 및 특성에 얼마나 영향을 미치는지를 나타낸다.
표 1을 참조하면, 감각 패널 연구를 위해 3개의 시판되는 티슈 제품, 하나의 실험 UCTAD 화장실 티슈 및 22개의 샘플 코드가 존재한다. 표 1에 열거된 모든 코드는 본 연구로부터의 이들의 연성 등급(로그 오드 연성 값)에 대해 가장 연성인 것부터 가장 덜 연성인 것으로 정렬되었다. 유의성 등급은 95％ 신뢰도이었다. 단지 하나의 코드, 즉 로션 함유 크리넥스(KLEENEX) 안면 티슈만이 표면에 POD 크레이핑된 안면 티슈 제품이다. 나머지 모든 다른 코드는 UCTAD 화장실 티슈이다. 화장실 티슈는 상기 안면 티슈와 상이한 기초 중량 및 구조를 가졌다. 따라서, 크리넥스 안면 티슈만이 기준점으로서 사용될 수 있다. 다른 2개의 시판되는 화장실 티슈 제품, 즉 코토넬 울트라(COTTONELLE ULTRA) 및 코토넬은 유사한 티슈 구조 및 표면 형태를 갖지만, 로션과 같은 상이한 화학물질로 처리되었거나, 기초 중량이 상이하였다. 대조군은 실험적으로 제조된 UCTAD 화장실 티슈였다. 또한, 대조군은, 대조군이 임의의 POD의 표면 첨가없이 PMSP 코팅 기계를 통과하는 것을 의미하는 PMSP 공정에 의해 가공되었다. 22개의 샘플 코드 모두는 PMSP 코팅 유닛(도 3)을 이용하여 상이한 가공 조건에서 상이한 POD로 실험적으로 제조된 UCTAD 화장실 티슈를 표면 코팅함으로써 제조되었다. 따라서, 표면 코팅의 임의의 연성 및 다른 기계적 특성 개선을 대조군 코드와 비교한다. 상기 결과는, POD 화학물질이 무엇이든 PMSP 기술에 의한 POD의 표면 코팅은 그의 화학물질의 첨가량 수준이 약 0.5％ 내지 1.5％일 때 티슈 연성을 개선시킨다는 것을 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
표 2는, 표 1로부터의 코드 중, 모든 표면이 동일한 어피니티/프리마코르 비(60/40 중량％)를 가진 POD로 코팅된 일부를 열거한다. 이 표에서, 처리된 티슈의 연성(로그 오드) 뿐만 아니라 기계적 특성(GMT)은 다수의 요소, 예를 들어 고형분 백분율, 점도, 분산액 입자 크기 및 가열 온도에 따라 좌우된다. 일반적으로, GMT는 POD 표면 코팅에 의해 다소 향상되는 경향이 있고, 이러한 점은 코팅이 처리된 티슈를 더 강하게 만들 것이라는 것을 의미한다. 연성에 미치는 고형분 백분율 및 점도의 영향은 유사하다. POD 고형분 백분율 또는 점도가 너무 낮은 경우(예를 들어, 고형분 백분율 및 점도가 각각 35％ 내지 37％, 및 60 내지 70 cP의 범위에 있는 코드 21 및 22), 대부분의 POD가 티슈 셀룰로오스 구조내로 침투하기 때문에 연성 개선은 유의하지 않다. 두 파라미터 모두가 증가함에 따라, 연성은 향상되고, 이것은 더 많은 POD가 처리된 티슈의 표면에 잔류할 수 있다는 것을 나타낸다. 그러나, 상기 개선은 선형 관계를 따르지는 않는다. POD가 너무 높은 고형분 백분율 또는 점도를 갖는 경우(즉, 샘플 16), 개선은 다소 감소될 수 있다. 이것은, 지나치게 높은 점도로 인해 티슈 표면 상에 POD가 불균일하게 적용됨으로써 초래될 수 있는 것으로서 간주된다. 분산액 입자 크기가 표면에 잔류하는 POD의 백분율에 영향을 미치는 인자가 될 수 있다. 그러나, 본 연구에서, 광범위한 입자 크기 변화를 일으키는 것은 불가능하다. 그러나, 일반적으로, 분산액 입자 크기가 클수록, 티슈 연성의 개선은 보다 유의해진다. 연성 개선을 획득하기 위해 고온 건조가 필수적인 것은 아니지만, 현저히 효과를 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 샘플 1과 샘플 14, 및 샘플 5와 샘플 18을 헤드-투-헤드 샘플 비교함으로써 이러한 점이 밝혀진다.
Figure pct00004
Figure pct00005
표 3에서, 또다른 2개의 요소를 조사하였다: 어피니티/프리마코르 비 및 어피니티의 저분자량 버전(즉, EG 8200 대 GA 1900). 어피니티/프리마코르 비가 60/40로부터 80/20 및 90/10으로 변화함에 따라, 점도가 상대적으로 비슷한 경우 연성 개선이 증가된다는 것이 인지되었다(샘플 21, 9 및 2). 이것은 어피니티가 프리마코르보다 연성 개선에 더 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 어피니티/프리마코르 비가 80/20인 경우, 연성 개선에 대해 유사한 점도 영향이 존재한다(샘플 9 대 6). 점도가 증가할수록, 처리된 티슈는 연성 개선을 더 갖는다. 그러나, 어피니티/프리마코르 비가 90/10인 POD의 경우, 연성 개선에 대한 점도의 영향은 분명하지 않다(샘플 2, 13 및 15). 코팅 공정 동안, 상기 비가 90/10만큼 높아지는 경우, POD의 안정성은 불충분한 프리마코르로 인해 크게 감소된다는 것이 밝혀졌다. 프리마코르는 분산액을 안정화하기 위한 유화제로서 작용한다. POD의 점도가 증가할수록, 불안정성은 증가된다. 이것은 분산액의 일부를 침전시키고, 추가적으로 표면 코팅의 균일성 및 형태에 부정적인 영향을 준다.
GA 1900은 어피니티의 저분자량 버전이다. GA 1900으로서 명시된 이들 코드의 경우, 분산액은 EG 8200을 대체하는 어피니티로서의 GA 1900을 프리마코르와 혼합함으로써 제조될 수 있다. GA 1900 POD의 경우, 2가지의 어피니티/프리마코르 비가 존재한다: 80/20 및 60/40. 일반적으로, EG 8200과 비교하여 GA 1900을 사용하는 이점은 전혀 없다. 예를 들어, 60/40의 어피니티/프리마코르 비에서 EG 8200은 저점도에서 GA 1900에 비해 더 양호한 연성 개선을 가질 수 있다(샘플 5 대 7 및 샘플 8대 11). 어피니티/프리마코르 비가 80/20인 POD에 대해서도 동일한 영향이 발견되었다(샘플 9 대 10).
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
실시예 2
하기 실시예는 POD의 점도, 및 추가적으로 표면 코팅된 웹의 촉감에 대한 프리마코르 함량의 영향을 예시한다. 3가지 유형의 POD는 각각 프리마코르 함량이 40％, 20％ 및 10％이고, 어피니티 함량이 60％, 80％ 및 90％인 것으로 선택되었다. 이러한 광범위한 점도의 3가지 유형의 POD를 제조하였고, 표면을 UCTAD 화장실 티슈 상에 코팅하는 것은 사전계량 사이즈 프레스 코팅 유닛을 이용하였다(도 5).
처리된 화장실 티슈를 IHR 시험 방법(상기 기재)에 따라 촉감을 시험하였다. 이러한 손 시험 결과는 표 4에 열거되었다. 표 4에서, 굵은 숫자로 채워진 박스는 POD로 처리된 비크레이핑된 통기 건조("UCTAD") 화장실 티슈의 연성 개선을 나타낸다. 연성 개선을 위해 POD를 웹에 적용하였다. POD는 웹 표면에 잔류하고, 이용자의 손으로 느낄 수 있었다. 표 4로부터, 상이한 비의 어피니티/프리마코르 물질을 갖는 임의의 POD 모두는, 점도가 낮은 경우, 어피니티/프리마코르 물질이 웹 내부 구조내로 침투하는 경향이 있어, 사용자의 손으로 느낄 수 없게 된다는 것을 결론내릴 수 있었다. 점도가 임계 수준까지 증가함에 따라(예를 들어, 어피니티 대 프리마코르의 비가 60/40인 POD에 대해 760 cps), 고점도에 의해 초래되는 웹 구조로의 유동 저항성으로 인해 어피니티/프리마코르는 처리된 UCTAD의 표면에서 주로 잔류한다. 이것은 그의 점도가 더 증가하는 경우에도 동일하게 유지된다.
점도의 임계 수준을 임계 점도로 칭한다. 임의의 POD 분산액에 대해, 점도가 임계 점도 보다 더 큰 경우, POD의 중합체성 성분은 웹의 표면에서 잔류할 것이고, 처리 후, 이용자의 손으로 코팅 화학물질을 느낄 수 있다. 그러나, 프리마코르에 대한 어피니티의 비가 증가할수록, 임계 점도 값은 사실상 감소한다는 결론을 내릴 수도 있다.
프리마코르가 POD 중 안정화제로서 작용하고, 분산액 중 어피니티 분산 입자의 안정화를 돕는다는 것이 공지되어 있다. 프리마코르 함량이 감소할수록, 분산액의 유화력도 또한 감소한다. 이것은 분산액 중 더 큰 어피니티 분산 입자를 유도한다. 더 큰 어피니티 입자는 웹의 표면에서 더 쉽게 잔류할 수 있는 경향이 있다. 따라서, 이에 따라 고점도 분산액을 가져야할 필요성이 감소한다. 따라서, 임계 점도 값은 감소한다. 도 4는 POD의 프리마코르 함량에 대해 플롯팅한 임계 점도를 도시한다. y는 임계 점도(cP)를 나타내는 한편, x는 수분없이 계산된 POD 중 프리마코르 백분율을 나타낸다. 실험식 y = 40e0 .07x는 표 4의 데이타의 선형 회귀에 의해 수득된다. 이 식은 분산액의 소정의 유화제 수준에서의 임계 점도 값을 예측하기 위해 이용될 수 있다. y = 40e0 .07x에 의해 정의된 곡선 위에 있는 점도를 갖는 POD를 웹에 코팅하는 경우, POD는 웹의 표면에서 잔류할 것이다.
표 4의 굵게 나타낸 섹션은, POD가 표면 코팅 후 웹의 표면에서 잔류할 수 있는 점도 범위를 나타낸다. 임의의 분산액에 대해, 분산액은, 보통 3가지 이상의 성분, 즉 POD 중의 어피니티와 유사한 소수성 원소, POD 중 프리마코르와 유사한 안정화제(또는 분산제), 및 물을 포함한다. 상기 기재된 실험식은, 임의의 분산액에 대해 안정화제 함량이 공지된 경우, 본 발명의 코팅된 구조를 달성하기에 적합한 점도를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
Figure pct00009
당업자는 본 발명의 취지와 범주로부터 벗어나지 않으면서 첨부된 특허청구범위에 보다 상세하게 기재된 본 발명에 대한 상기 및 다른 변형과 개질을 실시할 수 있다. 또한, 각종 실시양태의 측면들은 전적으로 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 추가로, 당업자는 상기 설명이 단지 예시적인 것이고, 첨부된 특허청구범위에 추가로 기재되어 있는 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 인지할 것이다.

Claims (12)

  1. (a) 제1 표면 및 반대편의 제2 표면을 갖는, 50％ 초과의 셀룰로오스성 섬유를 포함하고 3 cc/g 초과의 벌크를 갖는 웹을 제공하는 단계;
    (b) 수학식 y = 40 e0 .07x(식 중, y는 센티푸아즈(centipoise) 단위의 점도를 나타내고 x는 물이 없는 상태에서 계산된 유화제 함량 백분율임)에 의해 계산된 값 이상의 점도를 갖는 수성 폴리올레핀 분산액을 웹의 적어도 제1 표면에 적용하는 단계; 및
    (c) 수성 폴리올레핀 분산액의 적용 단계 후 웹을 건조시키는 단계
    를 포함하는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 수성 폴리올레핀 분산액이 0.5 내지 3 마이크로미터의 크기를 갖는 입자를 포함하는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 수성 폴리올레핀 분산액의 고형분 수준이 30 내지 60％의 고형분 수준인, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 웹을 건조시키는 단계가 주위 조건에서 수행되는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 웹을 건조시키는 단계가 약 70℃의 건조 온도에서 행해지는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 웹의 벌크가 3 내지 20 cc/g인, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹의 적어도 제1 표면에 적용하는 단계가 웹 상으로의 분무, 웹 상으로의 압출, 웹 상으로의 발포 또는 웹 상으로의 인쇄에 의해 달성되는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 수성 폴리올레핀 분산액은 웹의 표면을 완전히 침투하지 않는, 수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  9. (a) 제1 표면 및 반대편의 제2 표면을 갖는, 50％ 초과의 셀룰로오스성 섬유를 포함하고 3 cc/g 초과의 벌크를 갖는 웹을 제공하는 단계;
    (b) 수성 폴리올레핀 분산액을 웹의 적어도 제1 표면에 웹을 완전히 침투하지 않게 적용하는 단계; 및
    (c) 웹을 건조시키는 단계를 포함하며,
    상기 수성 폴리올레핀 분산액은 수학식 y = 40 e0 .07x(식 중, y는 센티푸아즈 단위의 점도를 나타내고 x는 물이 없는 상태에서 계산된 유화제 함량 백분율임)에 의해 계산된 값 이상의 점도를 가지고, 0.5 내지 3 마이크로미터의 크기를 갖는 입자를 포함하고, 고형분 수준이 30 내지 60％인,
    수성 폴리올레핀 분산액을 웹에 적용하는 방법.
  10. 50％ 초과의 셀룰로오스성 섬유를 포함하고 3 cc/g 초과의 벌크를 갖는 웹; 및
    웹 상에 인쇄된 수성 폴리올레핀 분산액
    을 포함하고, 여기서 수성 폴리우레탄 분산액은 웹을 완전히 침투하지 않는 다수의 입자를 포함하는 물품.
  11. 제10항에 있어서, 기하 평균 인장 강도(GMT)가 비처리된 물품의 GMT의 ±20％인 물품.
  12. 제10항에 있어서, 본 명세서에 정의된 촉각 특성에 대한 인 핸드 랭킹 테스트(In Hand Ranking Test for Tactile Properties)에 따라 비처리된 물품과 비교하여 연성 차이가 적어도 0.2 초과인 물품.
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