KR20140018853A - 정균성 티슈 제품 - Google Patents

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캐쓸린 메이 유텍트
바오 트롱 도
수연 오
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Abstract

제조 효율을 유지하거나 개선하면서, 물품의 표면 전위를 증가시키기 위해 섬유상 물품의 적어도 표면 상에 첨가제 조성물을 포함하는 티슈 제품이 기재되어 있다. 첨가제 조성물은 정균성 성분, 보다 바람직하게는 수용성 접착제 성분 및 정균성 성분을 포함한다. 일부 측면에서, 첨가제는 또한 추가의 수용성 개질제 성분을 함유할 수 있다. 본 개시내용에 따른 티슈 제품은 음으로 하전된 물질, 예컨대 박테리아를 티슈 웹 내에 유인하여 가둘 수 있다. 그러므로, 티슈 제품은 박테리아를 표면으로부터 수집하여 시트에 박테리아를 실질적으로 보유함으로써, 박테리아가 다른 표면으로 확산되는 것을 방지하는 데에 도움이 될 수 있다.

Description

정균성 티슈 제품 {BACTERIOSTATIC TISSUE PRODUCT}
본 출원은 일반적으로 음으로 하전된 물질, 예컨대 박테리아를 포획하고 가둘 수 있는 정균성(bacteriostatic) 조성물을 함유하는 티슈 제품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 출원은 크레이프(creped) 티슈 시트에 관한 것이며, 여기서 정균성 크레이핑 첨가제가 시트의 적어도 한 면에 도포되어 약 2000 mV 이상의 표면 전하를 갖는 티슈 시트를 제공한다.
수많은 상이한 유형의 섬유상 웹(web)이 현재 시장에서 시판되고 있다. 이러한 섬유상 웹은 특정 용도를 염두에 두고 고안된 화학물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 섬유상 웹은 웹이 병원체, 예컨대 박테리아와 접촉하게 되었을 때, 그러한 병원체를 사멸시키도록 고안된 화학물질을 전달하는 데에 사용될 수 있다.
그러나, 화학물질에 대한 알레르기 또는 독성 반응 및 박테리아의 일반적인 항박테리아제 및 약물 처리에 대한 내성 증가의 염려가 커짐에 따라, 유독한 화학물질을 피하면서 박테리아 제거 웹을 제공하기를 더욱 소망하게 되었다.
다수의 병원체가 일반적으로 정전하에 의해 하전되어 있다. 예를 들어, 대부분의 박테리아는 음으로 하전되어 있다. 그러므로, 병원체, 예컨대 박테리아는 반대로 하전된 분자에 정전기적으로 유인되기 쉽다. 예를 들어, 음으로 하전된 박테리아는 양으로 하전된 분자, 예컨대 양이온에 유인될 수 있다. 이러한 유인이 유인된 박테리아를 사멸시킬 수는 없지만, 박테리아를 그의 환경으로부터 제거하는 데에는 도움이 될 수 있다.
그러나, 음으로 하전된 박테리아를 포획하고 가두기 위한 티슈 제품은 일반적으로 개조 동안에 금속 양이온 용액을 웹 표면에 도포하는 것으로 제한된다. 예를 들어, US 공보 제2007/0142262호에 웹을 알루미늄 양이온을 함유하는 용액으로 포화시키는 것이 개시되어 있고, 또한 US 공보 제2005/0137540호에 와이프(wipe) 기재를 알루미늄 양이온을 함유하는 용액에 침지시키고 과잉분을 스퀴징(squeezing) 제거하는 것이 개시되어 있다. 이러한 선행기술의 방법은 일반적으로 추가의 후속 제조 개조를 필요로 하고, 이는 비용이 많이 들고 전체 효율을 감소시킨다.
그러므로, 기존의 티슈 제조 기계장치를 사용하여 추가 개조 또는 처리 없이 용이하게 제조할 수 있는, 음으로 하전된 물질, 예컨대 박테리아를 효과적으로 포획하고 보유하는 티슈 제품이 현재 요구되고 있다.
놀랍게도 본 발명에 이르러, 정균성 티슈 제품을 통상적인 티슈 제조의 크레이핑 단계 동안에 정균성 크레이핑 첨가제를 도포함으로써 제조할 수 있다는 것이 발견되었다. 그러므로, 일반적으로, 본 개시내용은 크레이핑 공정에 적용되고, 그 동안 정균성 크레이핑 첨가제가 도포되는 티슈 시트를 포함하는 정균성 티슈 제품에 관한 것이다. 본 개시내용에 따라서 정균성 크레이핑 첨가제를 시트의 표면 전위를 증가시키는 충분량으로 베이스 시트(base sheet)에 도포함으로써, 제품의 정균 성질을 개선할 수 있다는 것이 특히 유리하다.
따라서, 한 측면에서 본 개시내용은 제1면 및 제2면을 갖는 크레이프 티슈 웹; 크레이프 티슈 웹의 적어도 제1면에 존재하는 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 양이온 중합체를 포함하는 첨가제 조성물을 포함하는 크레이프 티슈 제품을 제공하고; 여기서 상기 제품은 약 2000 mV 이상의 표면 전하를 갖는다.
다른 측면에서, 본 개시내용은 제1면 및 제2면을 갖는 티슈 웹을 포함하는 크레이프 티슈 웹을 제공하고, 상기 티슈 웹은 크레이핑 첨가제 조성물이 도포된 드럼 건조기로부터 크레이핑되고, 상기 크레이핑 첨가제는 정균성 성분, 수용성 접착제 성분 및 수용성 개질제 성분을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 개시내용은 제1면 및 제2면; 및 티슈 시트의 적어도 제1면에 존재하는 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 양이온 중합체로 이루어진 정균성 조성물을 갖는 티슈 시트를 제공하고; 여기서 상기 제품은 약 2000　mV 이상의 표면 전하 및 약 98% 이상의 박테리아 포획 효율을 갖는다.
또 다른 측면에서, 본 개시내용은 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 수용성 양이온 중합체를 포함하는 크레이핑 첨가제 조성물을 이동하는 크레이핑 표면에 도포하고; 첨가제 조성물을 도포한 후의 크레이핑 표면에 대하여 베이스 시트를 압착시키고; 베이스 시트를 크레이핑 표면으로부터 제거하는 것을 포함하는, 시트 제품의 제조 방법을 제공한다.
본 개시내용의 기타 특징 및 측면은 하기에서 보다 상세히 논의될 것이다.
도 1은 본 개시내용의 섬유상 웹을 건조시키는 데에 사용되는 양키(Yankee) 건조기의 한 측면의 개략도이고;
도 2는 본 개시내용에서 사용되는 습식 크레이핑 섬유상 웹의 형성 방법의 한 측면의 개략도이고;
도 3은 다층을 갖는 층상 섬유상 웹 형성의 한 측면을 도해하는, 섬유상 웹 형성기의 한 부분의 개략도이다.
일반적으로, 본 개시내용은 제조 효율을 유지하거나 개선하면서, 물품의 표면 전위를 증가시키기 위해 섬유상 물품의 적어도 표면 상에 첨가제 조성물을 포함하는 티슈 제품에 관한 것이다. 첨가제 조성물은 정균성 성분, 보다 바람직하게는 수용성 접착제 성분 및 정균성 성분을 포함한다. 일부 측면에서, 첨가제는 또한 추가의 수용성 개질제 성분을 함유할 수 있다. 본 개시내용에 따른 티슈 제품은 음으로 하전된 물질, 예컨대 박테리아를 티슈 웹 내에 유인하여 가둘 수 있다. 그러므로, 티슈 제품은 박테리아를 표면으로부터 수집하여 시트에 박테리아를 실질적으로 보유함으로써, 박테리아가 다른 표면으로 확산되는 것을 방지하는 데에 도움이 될 수 있다.
한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 동안에 웹에 국소적으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 웹을 건조기 드럼에 부착시키기 위해 웹 상에 또는 가열된 건조기 드럼 상에 분무될 수 있다. 그 후에, 웹은 건조기 드럼으로부터 크레이핑될 수 있다. 첨가제 조성물이 웹에 도포된 후에 건조기 드럼에 부착될 경우에는, 조성물은 웹의 전체 표면적에 걸쳐서 균일하게 도포될 수 있거나 특정 패턴에 따라 도포될 수 있다. 크레이핑 공정의 예는 US 특허 제7,820,010호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원과 일관적인 방식으로 본원에 참고로 포함된다. 한 바람직한 크레이핑 방법이 도 1에 도해되어 있다. 도 1에 도해된 실시양태에서, 첨가제 조성물은 분무 붐 (spray boom; 22)을 사용하여 건조기 표면 (20) (예를 들어, 양키 건조기) 상에 직접 도포되지만, 다른 도포 수단, 예컨대 프린팅(printing), 발포 및 와이핑(wiping)도 고려된다. 섬유상 웹 (13)은 조성물과 접촉하도록 압착될 때 양키 건조기의 표면에 부착된다. 그 후에, 섬유상 웹 및 조성물은 크레이핑 블레이드(creping blade; 24)에 의해 건조기 표면으로부터 스크레이핑(scraped) 제거된다.
본 개시내용의 첨가제 조성물은, 크레이핑 블레이드에서, 적어도 부분적으로 양키 건조기 상의 크레이핑 블렌드 층 내에서 파열을 용이하게 하는 낮은 응집력과 더불어 금속 표면 및 셀룰로스 섬유 웹에 대한 높은 친화력을 갖는 핫멜트(hot melt) 접착제처럼 기능하여, 크레이핑 블렌드의 셀룰로스 섬유 웹으로의 상당한 전이를 초래한다. 이러한 방식에 의한 상당량의 정균성 성분의 전이는, 제타 전위로서 측정되는 비교적 높은 표면 양전하를 갖는 티슈 제품을 초래한다. 본원에서 사용된 용어 "제타 전위" ("계면 동전위"라고도 함)는 계면을 교차하여 발생하는 전위 구배를 의미한다. 따라서, 정균성 성분이 시트 표면에 도포되면, 표면은 비교적 강한 양전하를 유지한다. 예를 들어, 본 개시내용에 따른 티슈 제품은 바람직하게는 약 2000 mV 초과, 보다 바람직하게는 약 4000 mV 초과, 보다 더욱 바람직하게는 약 6000 mV 초과의 제타 전위를 갖는다. 특정 이론에 구애됨이 없이, 티슈 제품은 계속 양으로 하전된 상태로 남아 있음으로써 음으로 하전된 기질, 예컨대 박테리아를 유인하여 고정시키는 데에 매우 적합한 것으로 생각된다.
따라서, 특정 실시양태에서 본 개시내용은 박테리아를 제거하고 포획할 수 있는 정균성 티슈 제품을 제공한다. 다른 측면에서, 정균성 티슈 제품은 또한 포획된 박테리아를 보유하고, 박테리아가 또 다른 표면으로 전이되는 것을 방지할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 정균성 티슈 제품은 약 90% 이상, 보다 바람직하게는 약 95% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 98% 이상의 박테리아 제거 효율을 갖는다. 다른 실시양태에서, 정균성 티슈 제품은 약 95% 이상, 보다 바람직하게는 약 98% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 99% 이상의 박테리아 포획 효율을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 정균성 티슈 제품은 약 2% 미만, 보다 바람직하게는 약 1% 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 0.5% 미만, 예컨대 약 0.05% 내지 약 0.5%의 박테리아 전이 효율을 갖는다.
목적하는 표면 양전하를 달성하기 위해 티슈 제품은 정균성 성분을 포함하는 첨가제 조성물로 처리된다. 바람직하게는, 정균성 성분은 비교적 저분자량을 갖는, 바람직하게는 약 50,000 이상 내지 약 500,000 이하, 보다 바람직하게는 약 300,000 이하의 분자량을 갖는 양이온 중합체이다. 바람직하게는, 양이온 중합체는 비교적 높은 전하 밀도, 예를 들어 중합체 1 킬로그램 당 약 4 당량 이상, 보다 바람직하게는 약 8 당량 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 12 당량 이상의 양이온 질소의 전하 밀도를 갖는다.
특히 바람직한 실시양태에서, 정균성 성분은 약 100,000 내지 200,000의 분자량을 갖는 수용성 양이온 중합체이다. 본원에서 사용된 용어 "수용성"은 비용해 입자의 라텍스 또는 현탁물을 형성하는 물질과는 대조적으로, 37℃ 물에서 완전히 용해되어 참용액(true solution)을 제공하는 물질을 말한다. 바람직하게는, 수용성 양이온 중합체는 비교적 높은 전하 밀도, 예를 들어 중합체 1 킬로그램 당 약 4 당량 이상, 보다 바람직하게는 약 8 당량 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 12 당량 이상의 양이온 질소의 전하 밀도를 갖는다. 적합한 수용성 양이온 중합체에는 비닐피롤리돈 (VP)의 4급화 공중합체, 메타크릴아미드 (MAM), 비닐이미다졸 (VI) 및 4급화 비닐이미다졸 (QVI)이 포함된다. 예를 들어, 폴리쿼터늄-68, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-46, 폴리쿼터늄-16 및 폴리쿼터늄-11은 모두 독일 루트비히스하펜에 소재하는 바스프 악티엔게젤샤프트(BASF Aktiengesellschaft)로부터 루피콰트(Luviquat)®라는 상표명으로 입수가능하다. 특히 바람직한 수용성 양이온 중합체에는 단량체 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드 (DADMAC)를 포함하는 중합체, 예를 들어 미국 일리노이주 네이퍼빌에 소재하는 날코 컴파니(Nalco Co.)로부터 입수가능한 폴리쿼터늄-6, 폴리쿼터늄-7 및 폴리쿼터늄-39가 포함된다. 수용성 양이온 중합체의 예에는 미국 일리노이주 네이퍼빌에 소재하는 날코 컴파니로부터 머콰트(Merquat)® 100이라는 상표명으로 입수가능한 폴리쿼터늄-6, 폴리(디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드) (폴리DADMAC)가 있다.
정균성 성분은 첨가제 조성물에 임의의 유효량으로 존재할 수 있으며, 선택된 화학 성분 뿐만 아니라, 목적하는 최종 성질에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 머콰트® 100의 경우에, 정균성 성분은 개선된 이점을 제공하기 위해, 첨가제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10-90 중량%, 예컨대 20-80 중량% 또는 30-70 중량%의 양으로 첨가제 조성물에 존재할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 웹을 건조기의 표면에 부착시킬 수 있는 1종 이상의 수용성 접착제 성분을 더 포함한다. 바람직하게는, 수용성 접착제 성분은 비가교성이다. 본질적으로 비가교성인 중합체를 사용하는 것의 장점은 중합체가 양키 건조기의 표면 상에 분무될 때와 같이, 가용성 성분으로 건조 필름이 형성될 때, 심지어는 필름이 가열될 때도 용액에서의 중합체 시스템의 리올로지(rheology)가 실질적으로 유지된다는 것이다. 첨가제 조성물 내에 함유된 수용성 접착제 성분은 특정 적용 및 목적하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 접착제 성분은 하기 일반 구조식을 갖는 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 생성물이다.
Figure pct00001
식 중, x는 1 내지 약 15 몰%이고; y는 약 60 내지 약 99 몰%이고; z는 0 내지 약 30 몰%이고; R4는 메틸 및 에틸로부터 선택되고; R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
본 개시내용의 특히 바람직한 실시양태에서, 수용성 접착제 성분은 하기 구조식을 갖는다.
Figure pct00002
식 중, x는 1 내지 약 15 몰%이고; y는 약 85 내지 약 99 몰%이고, R4는 C1-C4 알킬이다. 가장 바람직한 실시양태에서, R4가 메틸일 경우에, x는 3 내지 약 6 몰%이고; y는 약 94 내지 약 97 몰%이다. 특히 바람직한 수용성 접착제 성분은 본원에서 L7170이라고도 하는, 메틸 아크릴레이트 96 몰% 및 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸 암모늄 클로라이드 4 몰%의 중합 생성물인 양이온 폴리아크릴레이트이고, 이는 본원과 일관적인 방식으로 본원에 포함되는 US 특허 제7,157,389호에 개시되어 있다.
본 개시내용의 수용성 접착제 성분은 중합체의 궁극적인 용도에 따라 달라지는 평균 분자량을 가질 수 있다. 본 개시내용의 수용성 접착제 성분은 약 5,000 내지 약 500,000 그램/몰 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 개시내용의 수용성 접착제 성분은 약 8,000 내지 약 500,000 그램/몰 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
수용성 접착제 성분은 첨가제 조성물에 임의의 유효량으로 존재할 수 있으며, 선택된 화학 성분 뿐만 아니라, 목적하는 최종 성질에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, L7170의 경우에, 수용성 접착제 성분은 개선된 이점을 제공하기 위해, 첨가제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10-90 중량%, 예컨대 20-80 중량% 또는 30-70 중량%의 양으로 첨가제 조성물에 존재할 수 있다.
일부 측면에서, 수용성 접착제 성분은 1 중량%의 수용액으로 용해되고, 필요에 따라 추가로 희석되어 티슈 표면 1 m2 당 mg의 목적하는 용량을 제공한다. 상기 용량은 접착제 용액의 부피 × 접착제 농도 / 단위 시간 당 처리된 티슈의 m2에 따라 추산된다. 예를 들어, L7170의 경우에, 수용성 접착제 성분은 개선된 이점을 제공하기 위해, 첨가제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1-70 중량%, 또는 약 1 중량% 이상, 예컨대 약 5 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 30 중량% 이하, 예컨대 약 50　중량% 이하, 또는 약 75 중량% 또는 그 초과 값의 이하의 양으로 첨가제 조성물에 존재할 수 있다. 임의의 상기 화학물은, 물에 희석되어, 분무 붐 (22)에 의해 양키 건조기 표면 상에 배치되어 궁극적으로 웹 표면으로 전이된다.
수용성 접착제 성분 이외에도, 첨가제 조성물은 수용성 개질제 성분을 또한 포함할 수 있다. 수용성 개질제 성분은 특히 웹의 제지 건조 표면에의 부착을 조정하기 위해 사용된다. 수용성 개질제 성분은 또한 제지기 청정도 (예를 들어, 제지기 건조기 표면 및 제지기 펠트(felt) 또는 직물)를 개선할 수 있다. 일부 측면에서, 수용성 개질제 성분은 제1 수용성 개질제 성분이다. 한 특정 측면에서, 수용성 개질제 성분은 카르보왁스(Carbowax) PEG 8000 (미국 미시간주 미드랜드에 소재하는 다우 케미컬(Dow Chemical))이다. 또 다른 측면에서, 수용성 개질제 성분은 제파민(Jeffamine) ED2003 (미국 텍사스주 더 우드랜즈에 소재하는 훈츠만 페트로케미컬 코포레이션(Huntsman Petrochemical Corp.))이다. 수용성 개질제 성분은 첨가제 조성물에 임의의 유효량으로 존재할 수 있으며, 선택된 화학 성분 뿐만 아니라, 목적하는 최종 성질에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 카르보왁스 PEG 8000의 경우에, 수용성 개질제 성분은 개선된 이점을 제공하기 위해, 첨가제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1-60 중량%, 또는 약 1 중량% 이상, 예컨대 약 5　중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 30 중량% 이하, 예컨대 약 50 중량% 또는 그 초과 값의 이하의 양으로 첨가제 조성물에 존재할 수 있다.
일부 측면에서, 첨가제 조성물은 도포 전에 희석될 수 있다. 수용액의 pH는 일반적으로 약 12 미만, 예컨대 약 5 내지 약 9, 바람직하게는 약 6 내지 약 8이다. 상기 측면에서, 첨가제 조성물은 0.20 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 4 내지 7 중량%로 희석될 수 있다.
한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 크레이핑 공정 동안에 웹에 국소적으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 첨가제 조성물은 웹을 건조기 드럼에 부착시키기 위해 가열된 건조기 드럼 상에 분무될 수 있다. 그 후에, 웹이 건조기 드럼으로부터 크레이핑될 수 있다.
일반적으로, 임의의 적합한 섬유상 웹이 본 개시내용에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 한 측면에서, 베이스 시트는 티슈 제품, 예컨대 화장실용 티슈, 화장 티슈, 페이퍼 타올(paper towel), 냅킨(napkin), 건조 및 습윤 와이프 등일 수 있다. 섬유상 제품은 임의의 적합한 유형의 섬유로 제조될 수 있다. 본 개시내용에 따라 제조된 섬유상 제품에는 홀겹 섬유상 제품 또는 다겹 섬유상 제품이 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 측면에서, 제품은 2겹, 3겹 또는 그 초과 개수의 겹을 포함할 수 있다.
섬유상 웹의 제조에 적합한 섬유는 비목질 섬유, 예컨대 목화, 마닐라삼, 양마, 사바이초(sabai grass), 아마, 에스파르토초(esparto grass), 짚(straw), 쥬트 헴프(jute hemp), 바가스(bagasse), 밀크위드 솜(milkweed floss) 섬유 및 파인애플잎 섬유; 및 목질 또는 펄프(pulp) 섬유, 예컨대 연목 섬유, 예컨대 북부산 및 남부산 연목 크라프트(kraft) 섬유; 견목 섬유, 예컨대 유칼립투스(eucalyptus), 단풍나무, 자작나무 및 백양을 비롯한, 낙엽수 및 침엽수로부터 수득되는 것들을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는 천연 또는 합성 섬유를 포함한다. 펄프 섬유는 고수율 또는 저수율 형태로 제조될 수 있고, 크라프트, 아황산염, 고수율 펄프화 방법 및 다른 공지된 펄프화 방법을 비롯한 임의의 공지된 방법으로 펄프화될 수 있다. US 특허 제4,793,898호, 제4,594,130호, 제3,585,104호에 개시된 섬유 및 방법을 비롯하여, 유기용매 펄프화 방법으로 제조된 섬유 또한 사용될 수 있다. 유용한 섬유는 또한 US 특허 제5,595,628호에 의해 예시된, 안트라퀴논 펄프화에 의해 제조될 수 있다.
본 개시내용의 섬유상 웹은 또한 합성 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유상 웹은 개선된 이점을 제공하기 위해, 건조 중량 기준으로 약 10% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 또는 약 50% 이하, 또는 약 70% 또는 그 초과 값의 이하를 포함할 수 있다. 적합한 합성 섬유에는 레이온(rayon), 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 2성분 심초형(sheath-core) 섬유, 다성분 바인더 섬유 등이 포함된다. 합성 셀룰로스 섬유 유형에는 모든 변종의 레이온 및 비스코스(viscose) 또는 화학-개질된 셀룰로스로부터 유래된 다른 섬유가 포함된다.
화학 처리된 천연 셀룰로스 섬유, 예를 들어 머서화(mercerized) 펄프, 화학 강성화 또는 가교 섬유, 또는 술폰화 섬유가 사용될 수 있다. 웹 형성 섬유의 사용에서 양호한 기계적 성질을 위해, 섬유는 비교적 손상되지 않고 거의 고해(refining)되지 않거나 약간만 고해된 것이 바람직할 수 있다. 재활용 섬유가 사용될 수도 있지만, 원(virgin) 섬유가 일반적으로 그의 기계적 성질 및 오염물이 없다는 점에서 유용하다. 머서화 섬유, 재생 셀룰로스 섬유, 미생물에 의해 생성된 셀룰로스, 레이온, 및 다른 셀룰로스 물질 또는 셀룰로스 유도체가 사용될 수 있다. 적합한 웹 형성 섬유에는 또한 재활용 섬유, 원 섬유 또는 이들의 혼합물이 포함될 수 있다.
일반적으로, 웹을 형성할 수 있는 임의의 공정이 또한 본 개시내용에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 웹 형성 공정은 크레이핑, 습식 크레이핑, 이중 크레이핑, 재크레이핑, 이중 재크레이핑, 엠보싱(embossing), 습식 압착, 공기 압착, 통기(through-air) 건조, 히드로인탱글링(hydroentangling), 크레이핑 통기 건조, 코포밍(co-forming), 에어 레잉(air laying) 뿐만 아니라, 당업계에 공지된 다른 공정을 이용할 수 있다. 히드로인탱글링 물질의 경우에, 펄프의 비율은 약 70-85%이다.
패턴 치밀화 또는 압인된 섬유상 시트, 예컨대 US　특허 제4,514,345호, 제4,528,239호, 제5,098,522호, 제5,260,171호 및 제5,624,790호에 개시된 섬유상 시트가 또한 본 개시내용의 물품을 위해 적합하고, 상기 특허의 개시내용은 본원과 모순되지 않는 한도 내에서 본원에 참고로 포함된다. 이러한 압인된 섬유상 시트는 압인 직물에 의해 드럼 건조기에 대하여 압인된 치밀화 영역 및 압인 직물에서의 굴절관에 상응하는 비교적 덜 치밀화된 영역 (예를 들어, 섬유상 시트에서의 "돔(dome)")의 네트워크를 가질 수 있고, 여기서 굴절관 위에 중첩된 섬유상 시트는 굴절관을 지나가는 공기 압력차에 의해 굴절되어 섬유상 시트에서 저밀도 필로(pillow)-유사 영역 또는 돔을 형성한다.
섬유상 웹은 또한 상당량의 내부 섬유-대-섬유 접합 강도 없이 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 베이스 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유 완성 지료(furnish)가 화학 박리제로 처리될 수 있다. 박리제는 펄프화 공정 동안에 섬유 슬러리에 첨가될 수 있거나 헤드박스(headbox)에 직접 첨가될 수 있다. 본 개시내용에서 사용될 수 있는 적합한 박리제에는 양이온 박리제, 예컨대 지방 디알킬 4급 아민염, 모노 지방 알킬 3급 아민염, 1급 아민염, 이미다졸린 4급 염, 실리콘, 4급 염 및 불포화 지방 알킬 아민염이 포함된다. 다른 적합한 박리제가 US 특허 제5,529,665호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본원과 일관적인 방식으로 본원에 참고로 포함된다.
임의적인 화학 첨가제가 또한 수성 웹 형성 완성 지료에 또는 형성된 초기 웹에 첨가되어 제품 및 공정에 추가의 이점을 제공할 수 있으며, 이들은 본 발명의 의도했던 이점을 방해하지 않는다. 하기 화학물질이 예로 포함되고 이들은 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
제지 웹에 첨가될 수 있는 화학물질의 유형에는, 보통 양이온성 또는 비이온성 계면활성제 형태의 흡수 보조제, 습윤제 및 가소제, 예컨대 저분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리히드록시 화합물, 예컨대 글리세린 및 프로필렌 글리콜이 포함된다. 피부 건강에 유익함을 제공하는 물질, 예컨대 미네랄 오일, 알로에 추출물, 비타민-E, 실리콘, 일반적인 로션 등이 또한 완성 제품에 혼입될 수 있다. 이러한 화학물질은 웹 형성 공정에서 임의의 시점에 첨가될 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 제품은 그의 의도했던 용도를 방해하지 않는 임의의 공지된 물질 및 화학물질과 함께 사용될 수 있다. 그러한 물질의 예에는 냄새 억제제, 예컨대 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이팅제, 제올라이트, 향료 또는 다른 냄새-차폐제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 초흡수성 입자, 합성 섬유 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가의 옵션에는 양이온성 염료, 광학 증백제, 습윤제, 연화제 등이 포함된다.
본 개시내용에 따라 처리될 수 있는 섬유상 웹은 하나의 균질 섬유층을 포함할 수 있거나, 층상 또는 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유상 웹의 겹은 2 또는 3개의 섬유층을 포함할 수 있다. 각각의 층은 상이한 섬유 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 다층 층상 펄프 완성 지료 형성 장치의 한 측면이 도해된다. 도시된 바와 같이, 3층 헤드박스 (10)는 일반적으로 상위 헤드박스 벽 (12) 및 하위 헤드박스 벽 (14)을 포함한다. 헤드박스 (10)는 제1 분할기 (divider; 16) 및 제2 분할기 (19)를 추가로 포함하며, 이들은 3개의 섬유 스톡 (stock) 층을 분리한다.
섬유층은 각각 제지 섬유의 묽은 수성 현탁물을 포함한다. 각각의 층에 함유된 특정 섬유는 일반적으로 형성되는 제품 및 목적하는 결과에 따라 달라진다. 예를 들어, 각각의 층의 섬유 조성은 화장실용 티슈 제품, 화장 티슈 제품 또는 페이퍼 타올 중 어느 것이 제조되는지에 따라 달라질 수 있다. 한 측면에서, 예를 들어, 중간층 (21)은 남부산 연목 크라프트 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유, 예컨대 고수율 섬유와 함께 함유한다. 한편, 외부층 (23 및 25)은 연목 섬유, 예컨대 북부산 연목 크라프트를 함유한다.
대안의 측면에서, 중간층은 강도를 위해 연목 섬유를 함유할 수 있고, 반면에 외부층은 감지될 정도의 부드러움을 위해 견목 섬유, 예컨대 유칼립투스 섬유를 포함할 수 있다.
일반적으로, 베이스 시트를 형성할 수 있는 임의의 공정이 본 개시내용에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도해된 바와 같이, 롤 (28 및 30)에 의해 적합하게 지지되고 구동되는 순환 이동 형성 직물 (26)이 헤드박스 (10)로부터 배출되는 적층 제지 스톡을 수용한다. 직물 (26) 상에 보유되면, 적층 섬유 현탁물은 화살표 (32)에 의해 도시된 바와 같이, 직물을 통해 물을 통과시킨다. 물의 제거는 형성되는 형태에 따라 중력, 원심분리력 및 진공 흡입의 조합에 의해 달성된다. 형성되는 다층 제지 웹은 또한 US 특허 제5,129,988호에 설명 및 개시되어 있고, 상기 특허는 본원과 일관적인 방식으로 본원에 참고로 포함된다.
본 개시내용에 따라 제조된 섬유상 웹의 평량(basis weight)은 최종 제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 화장실용 티슈, 화장 티슈, 페이퍼 타올 등을 제조하는 공정이 사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 섬유상 제품의 평량은 약 5 gsm 내지 약 110 gsm, 예컨대 약 10 gsm 내지 약 90　gsm에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 화장실용 티슈 및 화장 티슈의 경우에, 평량은 약 10 gsm 내지 약 40 gsm의 범위일 수 있다. 한편, 페이퍼 타올의 경우에는, 평량이 약 25 gsm 내지 약 80 gsm의 범위 또는 그 초과의 값일 수 있다.
상기 공정에 따라 제조된 섬유상 제품은 비교적 양호한 벌크 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유상 웹 벌크는 또한 약 1-20 cc/g, 예컨대 약 3-15 cc/g 또는 약 5-12 cc/g에서 달라질 수 있다.
다겹 제품에서, 제품에 존재하는 각각의 섬유상 웹의 평량 또한 다를 수 있다. 일반적으로, 다겹 제품의 총 평량은 일반적으로 상기에 나타낸 것과 동일할 것이고, 예컨대 약 20 gsm 내지 약 200 gsm일 것이다. 따라서, 각각의 겹의 평량은 약 10 gsm 내지 약 60 gsm, 예컨대 약 20 gsm 내지 약 40　gsm일 수 있다.
이제 도 2를 참고하면, 헤드박스 (60)가 섬유의 수성 현탁물을 복수 개의 가이드 롤 (64)에 의해 지지되고 구동되는 형성 직물 (62) 상으로 배출한다. 진공 박스 (66)가 형성 직물 (62) 아래에 배치되고 웹 형성을 보조하기 위해 섬유 완성 지료로부터 물을 제거하도록 적합화된다. 형성 직물 (62)로부터, 형성된 웹 (68)이 와이어(wire) 또는 펠트일 수 있는 제2 직물 (70)로 전달된다. 직물 (70)은 복수 개의 가이드 롤 (72)에 의해 연속 경로 둘레를 이동하도록 지지된다. 또한, 직물 (62)로부터의 웹 (68)이 직물 (70)로 전달되는 것을 용이하게 하기 위해 고안된 픽업(pick up) 롤 (74)이 포함된다.
바람직하게는, 형성된 웹은 회전가능한 가열된 건조기 드럼, 예컨대 양키 건조기의 표면으로 전달됨으로써 건조된다. 본 개시내용에 따라서, 본 개시내용의 첨가제 조성물은 웹이 직물 상에서 이동하고 있는 동안에 티슈 웹에 국소적으로 도포될 수 있거나, 티슈 웹의 한 면으로 전달하기 위해 건조기 드럼의 표면에 도포될 수 있다. 이러한 방식으로, 첨가제 조성물은 티슈 웹을 건조기 드럼에 부착시키는 데에 사용된다. 상기 실시양태에서, 웹이 건조기 표면의 회전 경로의 일부를 통해 운반될 때, 열이 웹에 부여되어 웹 내에 함유된 수분 대부분을 증발시킨다. 그 후에, 웹은 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 제거된다. 웹이 형성될 때 크레이핑하는 것은 웹 내에서의 내부 접합력을 추가로 감소시키고 부드러움을 증가시킨다. 한편, 크레이핑 동안에 웹에 첨가제 조성물을 도포하는 것은 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 형성된 웹은 양키 건조기일 수 있는 회전가능한 가열된 건조기 드럼의 표면으로 전달된다. 한 실시양태에서, 압착 롤은 흡입 브레스트 롤(breast roll)을 포함할 수 있다. 웹을 건조기 드럼의 표면에 부착시키기 위해, 크레이핑 접착제가 분무 장치에 의해 건조기 드럼의 표면에 도포될 수 있다. 분무 장치는 본 개시내용에 따라 제조된 첨가제 조성물을 배출할 수 있거나, 통상의 크레이핑 접착제를 배출할 수 있다. 웹은 건조기 드럼의 표면에 부착된 후에, 크레이핑 블레이드를 사용하여 드럼으로부터 크레이핑된다. 필요에 따라, 건조기 드럼은 후드(hood)와 연계될 수 있다. 후드는 공기를 웹 반대방향으로 또는 웹을 통해 인도하기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 웹은 제2 건조기 드럼에 부착될 수 있다. 제2 건조기 드럼은 예를 들어, 후드에 의해 둘러싸인 가열된 드럼을 포함할 수 있다. 드럼은 약 25℃ 내지 약 200℃, 예컨대 약 100℃ 내지 약 150℃로 가열될 수 있다.
웹을 제2 건조기 드럼에 부착시키기 위해, 제2 분무 장치가 건조기 드럼의 표면 상에 접착제를 배출할 수 있다. 본 개시내용에 따라서, 예를 들어, 제2 분무 장치는 상기에 기재된 첨가제 조성물을 배출할 수 있다. 첨가제 조성물은 티슈 웹의 건조기 드럼에의 부착을 보조할 뿐만 아니라, 웹이 크레이핑 블레이드에 의해 건조기 드럼으로부터 크레이핑될 때 웹의 표면으로 전달된다.
제2 건조기 드럼으로부터 크레이핑되면, 웹은 임의로 냉각 릴 드럼(reel drum) 둘레에 공급되어 냉각된 다음 릴 상에 권취될 수 있다.
섬유상 웹을 형성하는 동안에 첨가제 조성물이 도포되는 것 이외에도, 첨가제 조성물은 또한 후속-형성 공정에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 측면에서, 첨가제 조성물은 프린팅-크레이핑 공정 동안에 사용될 수 있다. 구체적으로, 섬유상 웹에 국소적으로 도포되면, 첨가제 조성물은, 예컨대 프린팅-크레이핑 작업할 때 섬유상 웹을 크레이핑 표면에 부착시키는 데에 매우 적합한 것으로 밝혀졌다.
예를 들어, 섬유상 웹이 형성되고 건조되면, 한 측면에서, 첨가제 조성물이 웹의 적어도 한 면에 도포될 수 있고, 이어서 웹의 그러한 적어도 한 면은 크레이핑될 수 있다. 일반적으로, 첨가제 조성물은 웹의 한 면에만 도포될 수 있고 웹의 한 면만이 크레이핑될 수 있거나, 첨가제 조성물이 웹의 양면에 도포될 수 있고 웹의 한 면만이 크레이핑되거나, 또는 첨가제 조성물이 웹의 각각의 면에 도포될 수 있고 웹의 각각의 면이 크레이핑될 수 있다.
한 실시양태에서, 첨가제 조성물은 인라인(in-line) 또는 오프라인(off-line) 공정을 사용하여, 크레이핑에 의해 웹의 한 면에 첨가될 수 있다. 도 2 또는 도 3에 도해된 공정에 따라 또는 유사한 공정에 따라 제조된 티슈 웹은 매끄러운 고무 압착 롤 및 패턴화된 로토그라비어 롤(rotogravure roll)에 의해 형성된 닙(nip)을 포함하는 제1 첨가제 조성물 도포 스테이션을 통해 통과한다. 로토그라비어 롤은 제1 첨가제 조성물을 함유하는 저장소와 연통된다. 로토그라비어 롤은 첨가제 조성물을 예정된 패턴으로 웹의 한 면에 도포한다. 그 후에, 웹은, 예를 들어 약 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열될 수 있는 가열된 롤과 접촉한다. 일반적으로, 웹은 웹을 건조시키고 물을 증발시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 가열된 롤 이외의 임의의 적합한 가열 장치가 웹을 건조시키는 데에 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 대안의 실시양태에서, 웹은 웹을 건조시키기 위해 적외선 가열기와 연통 상태로 위치할 수 있다. 가열된 롤 또는 적외선 가열기를 사용하는 것 이외의 다른 가열 장치에는, 예를 들어 임의의 적합한 대류식 오븐 또는 마이크로파 오븐이 포함될 수 있다.
가열된 롤로부터, 웹은 인취 롤에 의해, 제2 첨가제 조성물을 함유하는 저장소와 연통되는 로토그라비어 롤과 접촉해 있는 전달 롤을 포함하는 제2 첨가제 조성물 도포 스테이션으로 이송될 수 있다. 제2 첨가제 조성물은 웹의 반대 면에 예정된 패턴으로 도포될 수 있다. 제1 및 제2 첨가제 조성물은 동일한 구성요소를 함유할 수 있거나 상이한 구성요소를 함유할 수 있다. 별법으로, 첨가제 조성물은 필요에 따라 동일한 구성요소를 상이한 양으로 함유할 수 있다. 제2 첨가제 조성물이 도포되면, 웹은 압착 롤에 의해 크레이핑 롤에 부착되고 소정의 거리 동안에 크레이핑 드럼의 표면 상에서 운반된 후에 크레이핑 블레이드의 작용에 의해 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드는 티슈 웹의 제2면에 대하여 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다. 첨가제 조성물이 티슈 웹의 각각의 면에 도포되더라도, 웹의 한 면만이 크레이핑 공정에 적용된다. 그러나, 다른 실시양태에서, 웹의 양면이 크레이핑될 수도 있다는 것을 알아야 한다.
크레이핑되면, 티슈 웹은 건조 스테이션을 통해 인취될 수 있다. 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예컨대 적외선 열, 마이크로파 에너지, 가열 공기 등을 에너지로 하는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 일부 적용에서 웹을 건조시키고/거나 첨가제 조성물을 경화시키기 위해 필요할 수 있다. 그러나, 선택된 첨가제 조성물에 따라, 다른 적용에서는, 건조 스테이션이 필요하지 않을 수도 있다.
본 개시내용에 따라서, 첨가제 조성물은 웹 표면적의 약 15% 내지 약 100%를 피복하도록 제지 웹에 도포된다. 보다 구체적으로, 대부분의 적용에서, 첨가제 조성물은 웹의 각각의 면 표면적의 약 20% 내지 약 60%를 피복할 것이다. 웹의 각각의 면에 도포되는 첨가제 조성물의 총량은 웹의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 예컨대 약 0.3 중량% 내지 약 5 중량%, 예컨대 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%의 범위에 있을 수 있다. 목적하는 첨가제 도포 수준을 달성하기 위해, 건조기 표면의 단위 면적 (즉, m2) 당 질량 (즉, mg)으로서 측정된, 첨가제 조성물의 건조기에의 부가율(add on rate)은 약 50 mg/m2 내지 약 200 mg/m2, 보다 더욱 바람직하게는 약 100 내지 약 150 mg/m2의 범위일 수 있다.
한 측면에서, 본 개시내용에 따라 제조된 섬유상 웹은 다겹 제품에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 한 측면에서, 본 개시내용에 따라 제조된 섬유상 웹은 목적하는 특성을 갖는 와이핑 제품을 형성하기 위해 하나 이상의 다른 섬유상 웹에 부착될 수 있다. 본 개시내용의 섬유상 웹에 라미네이션(lamination)되는 다른 웹은, 예를 들어 습식-크레이핑 웹, 캘린더링(calendering) 웹, 엠보싱 웹, 통기 건조 웹, 크레이핑 통기 건조 웹, 비크레이핑 통기 건조 웹, 에어 레잉 웹 등일 수 있다.
한 측면에서, 본 개시내용에 따라 제조된 섬유상 웹이 다겹 제품에 혼입될 경우에, 섬유상 웹의 한 면에만 첨가제 조성물을 도포한 후에, 웹의 처리 면을 크레이핑하는 것이 바람직할 수 있다. 그 후에, 웹의 크레이프 면은 다겹 제품의 외부 표면을 형성하는 데에 사용된다. 한편, 웹의 미처리 및 비크레이프 면은 임의의 적합한 수단에 의해 하나 이상의 겹에 부착된다.
본 개시내용에 따라 제조된 티슈 시트는 목적하는 품질을 가질 수 있고, 그러한 품질에 의해 티슈 시트는 음으로 하전된 물질, 특히 박테리아를 와이핑을 통해 제거할 수 있다. 바람직하게는, 티슈 시트는 박테리아의 약 97% 이상, 보다 바람직하게는 98%, 보다 더욱 바람직하게는 약 99% 이상을 제거한다. 티슈 제품으로의 와이핑에 의한 표면으로부터의 박테리아 제거 효율을 본원에서는 "박테리아 제거 효율"이라 한다. 티슈 제품으로의 와이핑에 의해 피부 모조물로부터 제거된 박테리아의 양을 측정하기 위해 사용되는 방법은 시험 방법 섹션에 기재되어 있다.
본 개시내용에 따라 제조된 티슈 시트는 목적하는 품질을 또한 가질 수 있고, 그러한 품질에 의해 티슈 시트는 음으로 하전된 물질, 특히 박테리아를 표면으로부터 와이핑한 후에, 음으로 하전된 물질을 보유할 수 있다. 바람직하게는, 티슈 시트는 박테리아의 약 97% 이상, 보다 바람직하게는 98%, 보다 더욱 바람직하게는 약 99% 이상을 보유한다. 티슈 제품이 포획된 박테리아를 보유하는 능력을 본원에서는 "박테리아 포획 효율"이라 한다. 와이핑 후에 티슈 제품에 보유된 박테리아의 양을 측정하기 위해 사용되는 방법은 시험 방법 섹션에 기재되어 있다.
본 개시내용에 따라 제조된 티슈 시트는 목적하는 품질을 또한 가질 수 있고, 그러한 품질에 의해 티슈 제품에 의해 포획된 음으로 하전된 물질, 특히 박테리아는 시트에 보유되고 시트와 접촉하는 다른 표면으로의 낮은 전이 수준을 갖는다. 바람직하게는, 전이 사건은 약 2% 미만, 보다 바람직하게는 약 1% 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 0.5% 미만이다. 포획되어 티슈 제품에 보유된 박테리아의 또 다른 표면으로의 전이를 본원에서는 "박테리아 전이 효율"이라 한다. 박테리아를 포획하여 보유하기 위해 사용된 티슈 시트로부터 또 다른 표면으로 전이된 박테리아의 양을 측정하기 위해 사용되는 방법은 시험 방법 섹션에 기재되어 있다.
시험 방법
유동 제타 전위 분석
표면 상에 전기 전하를 갖는 고체를 물에 넣으면, 물과 접해 있는 하전된 표면에 대하여 "전기 이중층"이 형성된다. 이러한 형성은 전하 균형에 의해 유도된다. 이중층에 두 부분이 존재한다. 한 부분은 반대로 (하전된 표면에 대하여) 하전된 화학종으로 주로 구성되는 고정층 (당분야에서 "스턴층(stern layer)"으로 공지되었음)이다. 제2 층은 유사하게 (하전된 표면에 대하여) 하전된 화학종으로 주로 구성되는 이동층 (당분야에서 "확산층"으로 공지되었음)이다. 절대 순수 (H2O)중에서, 이들 화학종은 OH- 및 H+이다. 수중에서 유동성 또는 방향성 운동이 존재할 경우에, 확산층은 전단될 수 있고 (즉, 이 층에서 하전된 화학종이 유동 운동으로 이동함); 전단 정도/비율은 물과 접촉해 있는 고체의 표면 전하에 따라 달라진다.
유동 제타 전위로서 공지된 기법이 표면 전하를 측정하기 위해 사용된다. 상기 기법은 측정되는 하전된 표면에 대하여 하전된 화학종이 K+ 및 Cl- 이온을 함유하는 유동 물을 통해 얼마나 신속히 전단되는지를 측정한다. 이는 2개의 검출 전극에서 전도도의 변화를 측정함으로써 수행되고; 전도도의 변화는 K+ 화학종 및 Cl- 화학종이 전극과 접촉하게 되는 속도에 따라 달라진다. 표면 전하 (제타 전위)는 문헌 [D.　Fairhurst and V. Ribitsch, Particle Size Distribution II, Assessment and Characterization, Chapter 22, ACS Symposium Series 472, Edited by Provider, Theodore, ISBN 0841221170]을 통해 공개된 수학식을 사용하여 계산된다.
샘플 제조 동안에, 처리 및 미처리 와이프 기재를 2개의 동일한 조각 (120 mm x 50 mm)으로 절단한 후에, 그 사이에 테플론(Teflon)™을 갖는 샘플 셀에 넣었다. 샘플 셀을 기구에 고정시킨 후에, 모든 공기 기포를 퍼징에 의해 제거하였다. 그 후에, KCl 용액 (1 mM, pH=5.9, Temp=22℃)을 매체의 2개의 층을 통해 인도하고 Ag/AgCl 전극을 사용하여 유동 전위를 측정하였다. 모든 샘플을 유사한 pH, 용액 전도율 하에 동일한 개수의 스페이서(spacer)를 사용하여 시험하였다. 동전기 분석장치 (Electro Kinetic Analyzer; EKA) (오스트리아 그라츠에 소재하는 안톤 파르(Anton Paar)® GmbH)를 위한 IKS 100 제어 및 평가 소프트웨어가 설치된 EKA에서 측정을 수행하였다. 상세한 절차는 매뉴얼 [Anton Paar EKA Electro Kinetic Analyzer Part II: Operating the EKA Instruction Handbook (Doc. No. A481B08-B)]에 개시되어 있다.
박테리아 제거, 포획 및 전이
표면으로부터 청소된 박테리아의 보유에 있어서 기재 및 처리가 얼마나 효율적인 지를 측정하기 위해, 하기 시험 절차를 수행하였다.
접종 배지를 하기와 같이 제조하였다: 황색포도상구균(S. aureus ) ATCC 27660을 트립신 대두 한천 (TSA) 플레이트 (한일 코메드 컴파니, 리미티드, 코리아(Hanil Komed Co., Ltd, Korea))에 도말하고 35℃에서 인큐베이션하였다. 24시간의 인큐베이션 후에, 3 내지 5개의 개별 콜로니를 멸균 접종 루프(loop)로 수집하여 성장 배지 10 mL를 접종하는 데에 사용하였다. 접종 성장 배지의 튜브를 대기중 35℃에서 인큐베이션하였다. 24시간의 인큐베이션 후에, 배양물을 인큐베이터로부터 제거하고 S/P 상표의 와류 믹서에서 잘 혼합하였다. 성장 배지 10 mL를 함유하는 제2 튜브에 상기에 기재된 24시간 선행 배양물 0.5 mL를 접종하고 대기중 35℃에서 인큐베이션하였다. 24시간의 인큐베이션 후에, 배양물을 인큐베이터로부터 제거하고 S/P 상표의 와류 믹서에서 잘 혼합하였다. 배양액의 광학 밀도를 마이크로플레이트 판독기 (미국 버몬트주 위누스키에 소재하는 바이오-테크 인스트루먼츠(Bio-Tek Instruments), 모델 EL309)로 측정하였다. 성장 배지 10 mL 중에서 5 x 106 CFU/mL를 제공하는 데에 필요한 접종물의 양을 표준 곡선을 사용하여 결정하였다. 시험을 위해, 희석된 접종물을 100 μL의 분취량으로 준비하였다. 각각의 분취량에 소 혈청 알부민 (BSA)을 첨가하여 5 x 106 CFU/mL의 최종 농도를 달성하였다.
시험을 위해, 희석된 접종물을 5 x 5 cm 조각으로 절단된 비트로-스킨(VITRO-SKIN)™ N-19-5X (미국 메인주 포트랜드에 소재하는 아이엠에스 인크.(IMS Inc.))에 도포하였다. 비트로-스킨™ 조각을 포화 조건하에 23℃에서 밤새 수화시켰다. 비트로-스킨™의 5 x 5 cm 조각을 각각 수화시킨 후에, 황색포도상구균 접종물 (5 x 106 CFU/mL) 100 μL를 피펫으로 비트로-스킨™ 표면에 첨가하였다. 그 후에, 접종된 비트로-스킨™ 조각을 유니슬라이드(UniSlide)® 어셈블리즈(Assemblies) A 2509A-S2.5 (미국 뉴욕주 블룸필드에 소재하는 벨멕스. 인크.(Velmex. Inc.)) 와이핑기로 옮겨, 처리 또는 미처리 티슈 제품을 사용하여 대략 1.65 psi의 압력으로 5회 와이핑하였다.
각각의 티슈 제품이 얼마나 효과적으로 비트로-스킨™으로부터 박테리아를 제거하였는지를 측정하기 위해, 즉 박테리아 제거 효율을 측정하기 위해, 와이핑 후에 비트로-스킨™에 보유된 박테리아의 양을 측정하였다. 와이핑한 비트로-스킨™을 50 mL 용량의 튜브로 옮기고, 멸균 레틴(letheen) 배지 30 mL를 첨가하였다. 튜브를 수조에서 초음파 처리 (1분 운전, 1분 미운전의 5회 사이클)하여, 비트로-스킨™에 강력하게 결합하지 않은 박테리아를 떨어트렸다. 비트로-스킨™을 함유하는 튜브로부터의 레틴 배지 100 마이크로리터를 2벌로 TSA (트립신 대두 한천) 플레이트에 플레이팅하였다. 플레이트를 37℃에서 인큐베이션하고, 인큐베이션 후에 1 mL 당 콜로니 형성 단위의 개수를 표준 플레이트 계수법으로 측정하였다. 이어서, 박테리아 제거 효율을 하기와 같이 계산하였다.
Figure pct00003
각각의 티슈 제품이 얼마나 효과적으로 박테리아를 보유하였는지를 측정하기 위해, 즉 박테리아 포획 효율을 측정하기 위해, 비트로-스킨™ 조각을 와이핑한 후에, 각각의 티슈 제품을 15 mL 용량의 튜브로 옮기고, 멸균 레틴 배지 10 mL를 첨가하였다. 튜브를 수조에서 초음파 처리 (1분 운전, 1분 미운전의 5회 사이클)하여 티슈 제품에 강력하게 결합하지 않은 박테리아를 떨어트렸다. 물질을 함유하는 튜브로부터의 레틴 배지 100 마이크로리터를 2벌로 TSA (트립신 대두 한천) 플레이트에 플레이팅하였다. 플레이트를 37℃에서 인큐베이션하고, 인큐베이션 후에 1 mL 당 콜로니 형성 단위의 개수를 표준 플레이트 계수법으로 측정하였다. 이어서, 박테리아 포획 효율을 하기와 같이 계산하였다.
Figure pct00004
각각의 티슈 제품이 얼마나 효과적으로 박테리아를 보유하였는지를 추가로 측정하기 위해, 오염된 티슈 제품으로부터 미오염 스킨으로 전이된 박테리아의 양, 즉 박테리아 전이 효율을 측정하는 시험을 수행하였다. 상기에 기재된 바와 같이 비트로-스킨™ 조각을 와이핑한 후에, 오염된 티슈 제품을 사용하여 제2의, 미접종 비트로-스킨™ 5 x 5 cm 조각을 와이핑하였다. 비트로-스킨™의 제2 조각을 50 mL 용량의 튜브로 옮기고, 멸균 레틴 배지 30 mL를 첨가하였다. 튜브를 수조에서 초음파 처리 (1분 운전, 1분 미운전의 5회 사이클)하여, 비트로-스킨™에 강력하게 결합하지 않은 박테리아를 떨어트렸다. 비트로-스킨™을 함유하는 튜브로부터의 레틴 배지 100 마이크로리터를 2벌로 LB 한천 플레이트에 플레이팅하였다. 플레이트를 37℃에서 인큐베이션하고, 인큐베이션 후에 1 mL 당 콜로니 형성 단위의 개수를 표준 플레이트 계수법으로 측정하였다. 이어서, 박테리아 전이 효율을 하기와 같이 계산하였다.
Figure pct00005

실시예
본 실시예에서, 섬유상 웹을 일반적으로 도 2에 도해된 공정에 따라 제조하였다. 섬유상 웹을, 본 실시예에서는 양키 건조기를 차지하는, 크레이핑 표면에 부착시키기 위해, 본 개시내용에 따라 제조된 첨가제 조성물을 건조기 상에 분무한 후에 건조기를 웹과 접촉시켰다. 이어서, 샘플을 다양한 표준화 시험에 적용하였다.
비교를 위해, 대조군으로서, 샘플을 또한 통상적인 크레이핑 화학 처리를 사용하여 제조하였다. 샘플을 또한 폴리비닐 알콜 (미국 켄터키주 칼버트 시티에 소재하는 와커 케미 아게(Wacker Chemie AG)) 91.7%, 카이멘(Kymene) 7.6% 및 레조솔(Rezosol) 1095 0.7% (이들 둘다 미국 켄터키주 코빙톤에 소재하는 애쉬랜드, 인크.(Ashland, Inc.)로부터 입수가능함)가 포함된 블렌드를 갖는 첨가제 조성물을 사용하여 제조하였다. 상기 블렌드를 물로 희석시켜, 15 mg/티슈 표면 m2의 도포율을 제공하였다. 본 실시예에서, 2겹 화장 티슈 제품을 제조하여 시험 방법 섹션에 기재된 것과 동일한 시험법에 따라 시험하였다. 하기 티슈 제조 공정을 사용하여 샘플을 제조하였다.
초기에, 북부산 연목 크라프트 (NSWK) 펄프를 펄프제조기에서 4%의 점조도(consistency)로 약 100℉에서 30분간 분산시켰다. 이어서, NSWK 펄프를 덤프 체스트(dump chest)로 옮긴 후에, 대략 3%의 점조도로 희석시켰다. NSWK 펄프를 4.5-5.5 hp-일/메트릭톤으로 고해시켰다. 연목 섬유를 3층 티슈 구조물에서 내부 강화 층으로서 사용하였다. NSWK 층은 최종 시트 중량의 대략 34-38%에 기여하였다.
목재 섬유의 메트릭톤 당 카이멘™ 6500 2 킬로그램, 허코본드(Hercobond)™ 1366 2-5 킬로그램 (미국 켄터키주 코빙톤에 소재하는 애쉬랜드, 인크.)을 헤드박스 전에 NSWK 펄프에 첨가하였다.
아라크루즈(Aracruz) ECF, 유칼립투스 견목 크라프트 (EHWK) 펄프 (브라질 리우 데 자네이루주 리우 데 자네이루에 소재하는 아라크루즈)를 펄프제조기에서 약 4%의 점조도로 약 100℉에서 30분간 분산시켰다. 이어서, EHWK 펄프를 덤프 체스트로 옮긴 후에, 약 3%의 점조도로 희석시켰다. EHWK 펄프 섬유를 3층 티슈 구조물의 2개의 외부층에 사용하였다. EHWK 층은 최종 시트 중량의 대략 62-66%에 기여하였다.
기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 약 0.1%의 점조도에서 헤드박스로 펌핑하였다. 각각의 기계 체스트로부터의 펄프 섬유를 헤드박스에서 독립된 매니폴드를 통해 이송하여 3층 티슈 구조물을 형성하였다. 섬유를 푸어드리니어(fourdrinier) 유형의 포머(former)에서 펠트 상에 침적시켰다.
습윤 시트를 약 10-20%의 점조도에서 양키 건조기에 부착시켜, 가압 롤에 의해 닙을 통해 약 50 내지 약 60 fpm (15 mpm-18 mpm) 이동시켰다.
가압 롤 닙 후에 습윤 시트의 점조도 (가압 롤 후의 점조도 또는 PPRC)는 대략 40%였다. 습윤 시트는 건조기 표면에 도포된 첨가제 조성물 때문에 양키 건조기에 부착된다. 양키 건조기 아래에 위치하는 분무 붐이 본 개시내용에 기재된 크레이핑/첨가제 조성물을 약 150 mg/m2의 부가 수준으로 건조기 표면 상에 분무하였다.
고체 중합체를 물에 용해시킨 후에 용액이 균질해질 때까지 교반함으로써, L7170, PEG 8000, 및 머콰트® 100을 포함하는 크레이핑 첨가제를 제조하였다. 물 30 리터를 함유하는 혼합 탱크에, L7170을 24%의 고형분으로, PEG 8000을 20%의 고형분으로, 또한 머콰트® 100을 41%의 고형분으로 첨가한 후에, 45 리터까지 희석시켜, 목적하는 성분 비율로 양키 건조기 상에서 150 mg/m2의 분무 피복율에 해당하는 0.43%의 분무붐 농도를 제공하였다. 중합체 용액의 유량 변화는 또한 베이스 웹에 혼입되는 고형분의 양을 변화시킨다. 예를 들어, 양키 건조기 상에서 100 mg/m2의 분무 피복율에서는, 약 0.29%의 첨가제 조성물 고형분이 티슈 웹에 혼입되는 것으로 추산된다. 양키 건조기 상에서 200 mg/m2의 분무 피복율에서는, 약 0.58%의 첨가제 조성물 고형분이 티슈 웹에 혼입되는 것으로 추산된다. 시트는 양키 건조기 상에서 크레이핑 블레이드로 이동할 때 약 95%-98%의 점조도로 건조되었다. 그 후에, 크레이핑 블레이드가 티슈 시트를 스크레이핑하고 첨가제 조성물의 일부가 양키 건조기에서 박리되었다. 이어서, 크레이프 티슈 베이스시트는 개조를 위해 소프트 롤로 약 47 내지 약 52 fpm (15 mpm 내지 17 mpm) 이동하는 코어 상에 권취되었다. 생성된 티슈 베이스시트는 약 14 g/m2의 공기 건조 평량을 가졌다. 이어서, 크레이프 티슈의 2개의 소프트 롤이 재권취되고, 캘린더링된 다음, 양쪽 크레이프 면이 2겹 구조물의 바깥쪽에 있도록 함께 겹쳐졌다. 구조물 연부에서의 기계적 권축가공이 겹들을 함께 유지하였다. 그 후에, 겹쳐진 시트를 연부에서 대략 8.5 인치의 표준 너비로 길게 절단하여, 접고, 화장 티슈 길이로 절단하였다. 티슈 샘플을 컨디셔닝한 다음 시험하였다. 하기 표 1은 본 실시예에 따라 제조된 다양한 샘플 코드를 설명한다.
샘플
코드 		수용성 접착제 성분 수용성 개질제 성분 정균성 성분 전체 부가율 (mg/건조기 표면 m 2 )
대조군 PVA (92%) 카이멘™ (8%) - 16
1 L7170 (60%) 카르보왁스 PEG 8000 (10%) 머콰트® 100 (30%) 150
2 L7170 (45%) 카르보왁스 PEG 8000 (10%) 머콰트® 100 (45%) 150
3 L7170 (60%) 카르보왁스 PEG 8000 (20%) 머콰트® 100 (20%) 150
티슈 제품을 2개의 동일한 조각으로 절단한 후에, 샘플 셀에 넣고, 상기에 기재된 바와 같이 제타 전위를 측정하였다. 그 결과는 하기 표에 요약되어 있다.
샘플 코드 유동 제타 전위 ( mV ) Std - Dev ( mv )
대조군 +1232 ±72
1 +7361 ±225
2 +6948 ±129
3 +6824 ±228
데이터로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 대조군의 제타 전위는 양성이었지만, 본 개시내용에 따라 제조된 시트의 제타 전위보다 상당히 낮다. 임의의 이론에 구애됨이 없이, 제타 전위의 상당한 증가는 음으로 하전된 물질, 예컨대 박테리아에 대하여 보다 높은 친화력을 초래하고, 따라서 박테리아의 향상된 제거, 포획 및 보유가 본 개시내용에 따라 제조된 시트에서 관찰되는 것으로 생각된다.
티슈 제품을 또한 상기에 기재된 바와 같이, 박테리아 제거, 포획 및 보유를 평가하는 시험에 적용하였다. 그 결과는 하기 표에 요약되어 있다.
샘플 코드 제거 효율 포획 효율 전이 효율
대조군 84.4% 86.7% 3.19%
1 98.4% 99.9% 0.09%
2 97.5% 99.9% 0.04%
3 94.4% 99.9% 0.57%
본 개시내용에 대한 상기 및 기타 수정 및 변화가 첨부된 특허청구범위에 보다 특징적으로 상술된 본 개시내용의 취지 및 범주로부터 이탈함이 없이, 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 측면이 전체적으로 또는 부분적으로 상호교환가능하다는 것을 알아야 한다. 추가로, 당업자라면 상기 상세한 설명이 단지 예시일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위에 추가로 기재된 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 알 것이다.

Claims (20)

  1. a. 제1면 및 제2면을 갖는 크레이프 티슈 웹(creped tissue web);
    b. 크레이프 티슈 웹의 적어도 제1면에 존재하는 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 양이온 중합체를 포함하는 첨가제 조성물
    을 포함하고; 약 2000 mV 이상의 표면 전하를 갖는 크레이프 티슈 제품.
  2. 제1항에 있어서, 양이온 중합체가 폴리쿼터늄-68, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-46, 폴리쿼터늄-39, 폴리쿼터늄-16 및 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-7, 및 폴리쿼터늄-6으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 티슈 제품.
  3. 제1항에 있어서, 양이온 중합체가 폴리쿼터늄-6을 포함하는 것인 티슈 제품.
  4. 제1항에 있어서, 첨가제 조성물이 수용성 접착제 성분을 더 포함하는 것인 티슈 제품.
  5. 제4항에 있어서, 수용성 접착제 성분이 하기 일반 구조식을 갖는 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 생성물인 티슈 제품.
    Figure pct00006

    식 중, x는 1 내지 약 15 몰%이고; y는 약 60 내지 약 99 몰%이고; z는 0 내지 약 30 몰%이고; R4는 메틸 및 에틸로부터 선택되고; R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
  6. 제1항에 있어서, 첨가제 조성물이 폴리에틸렌 글리콜, 아민 말단형 에틸렌 글리콜, 및 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 블록 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 수용성 개질제 성분을 더 포함하는 것인 티슈 제품.
  7. 제1항에 있어서, 티슈 웹이 셀룰로스 섬유를 함유하는 홀겹 또는 다겹 티슈 시트를 포함하는 것인 티슈 제품.
  8. 제1항에 있어서, 티슈 웹이 약 95 내지 약 98%의 박테리아 제거 효율을 갖는 것인 티슈 제품.
  9. 제1항에 있어서, 티슈 웹이 첨가제 조성물 약 0.3 중량% 내지 약 3 중량%를 포함하는 것인 티슈 제품.
  10. 제1면 및 제2면을 갖는 티슈 웹을 포함하고, 상기 티슈 웹은 크레이핑 첨가제 조성물이 도포된 드럼 건조기로부터 크레이핑되고, 상기 크레이핑 첨가제는 정균성(bacteriostatic) 성분, 수용성 접착제 성분 및 수용성 개질제 성분을 포함하는 것인 크레이프 티슈 웹.
  11. 제12항에 있어서, 약 2000 mV 이상의 표면 전하를 갖는 크레이프 티슈 웹.
  12. 제12항에 있어서, 정균성 성분이 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 수용성 양이온 중합체를 포함하는 것인 크레이프 티슈 웹.
  13. a. 제1면 및 제2면을 갖는 티슈 시트; 및
    b. 티슈 시트의 적어도 제1면에 존재하는 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 양이온 중합체를 포함하는 정균성 조성물
    을 포함하고; 약 2000 mV 이상의 표면 전하 및 약 98% 이상의 박테리아 포획 효율을 갖는 정균성 제품.
  14. 제13항에 있어서, 티슈 시트의 제1면이 크레이핑 표면과 접촉하여 정균성 조성물이 티슈 시트의 제1면에 도포되는 것인 정균성 제품.
  15. 제13항에 있어서, 약 95% 이상의 박테리아 제거 효율을 갖는 정균성 제품.
  16. 제13항에 있어서, 양이온 중합체가 폴리쿼터늄-68, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-46, 폴리쿼터늄-39, 폴리쿼터늄-16 및 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-7, 및 폴리쿼터늄-6으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 정균성 제품.
  17. a. 킬로그램 당 약 4 당량 이상의 질소의 전하 밀도를 갖는 양이온 중합체를 포함하는 크레이핑 첨가제 조성물을 이동하는 크레이핑 표면에 도포하고;
    b. 첨가제 조성물을 도포한 후의 크레이핑 표면에 대하여 약 10% 내지 약 70%의 점조도(consistency)를 갖는 베이스 시트를 압착시키고;
    c. 크레이핑 표면으로부터 베이스 시트를 제거하는 것
    을 포함하는, 시트 제품의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 양이온 중합체가 폴리쿼터늄-68, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-46, 폴리쿼터늄-39, 폴리쿼터늄-16 및 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-7, 및 폴리쿼터늄-6으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 첨가제 조성물은 생성 시트가 첨가제 조성물 약 0.3 중량% 내지 약 3 중량%를 포함하도록 베이스 시트에 도포되는 것인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 생성 시트 제품이 약 2000 mV 이상의 표면 전하를 갖는 것인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 베이스 시트가 습식 레잉(wet laid) 티슈 웹, 에어 포밍(air formed) 웹, 스펀본드(spunbond) 웹, 멜트블로운(meltblown) 웹, 히드로인탱글링(hydroentangled) 웹 및 코포밍(co-formed) 웹으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
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