KR20150096442A - 향상된 기재 이점을 위한 포말형 유익제를 포함하는 기재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면을 정의하는 섬유상 웹; 및 유익제(benefit agent)의 층을 포함하는 부직포 기재를 제공하며, 여기서 유익제는 첨가제 조성물, 증강 성분(enhancement component), 및 이들의 조합으로부터 선택되고; 유익제는, 크레이핑 공정을 통해 섬유상 웹 표면에 발포되고 접합되고; 부직포 기재는, 미처리 기재에 비해 향상된 촉각, 향상된 인쇄, 히스테리시스의 감소, 벌크의 증가, 탄성/연장성의 증가, 수축성의 증가, 주름의 감소, 및 이들의 조합 중에서 선택되는 개선을 보여준다.

Description

향상된 기재 이점을 위한 포말형 유익제를 포함하는 기재{SUBSTRATES COMPRISING FROTHED BENEFIT AGENTS FOR ENHANCED SUBSTRATE BENEFITS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 2010년 12월 28일에 출원된 미국 특허출원 제12/979852호의 일부계속출원인 2011년 12월 19일자로 출원된 미국 특허출원 제13/330440호의 일부계속출원이다.

기술분야

본 발명은, 미처리된 기재에 비해 향상된 촉각, 향상된 인쇄, 히스테리시스의 감소, 벌크의 증가, 탄성/연장성의 증가, 수축성(retractability)의 증가, 주름(rugosities)의 감소, 및 기타 유익한 제품 이용 이점을 나타내는, 포말형 중합체(frothed polymer)와 추가 연성 향상제(additional softness enhancers)를 포함하는 크레이핑 부직포 기재(creped nonwoven substrate)에 관한 것이다.

원하는 수준의 벌크, 연성, 및 강도를 갖도록 설계된다. 예를 들어, 일부 티슈 제품에서, 연성은 티슈 웹의 외면(들)에 대한 연화제 등의 국소 첨가제 조성물에 의해 향상된다. 이러한 첨가제 조성물은, 단독으로 또는 크레이핑 작업과 조합하여 부직포 등의 기재에 국소적으로 적용되는 접합제일 수 있다. 크레이핑은, 첨가제 조성물에 의해 회전 건조기 드럼의 고온 표면에 티슈가 부착되는 부직포 제조 공정의 일부일 수 있다. 건조된 티슈 및 첨가제 조성물은 닥터 블레이드 조립체(doctor blade assembly)에 의해 건조기 드럼으로부터 함께 박피된다(scraped). 크레이핑은 티슈 베이스 시트에 벌크를 더하며, 이에 따라 손의 촉감에 의해 결정되는 연성이 증가한다. 강도, 가요성, 크레이핑 접힘(crepe fold) 등의 다른 특성들도 영향을 받는다. 통상적으로, 첨가제 조성물은 양키 건조기(Yankee dryer)의 건조기 드럼 상으로 분사될 수 있다. 그러나, 분사 공정은, 비교적 높은 건조기 온도 및 건조기 표면 부근의 공기 경계층에 의해 야기되는 첨가제 조성물의 낭비로 인해 낮은 화학 물질 효율 수준(40% 내지 70%)을 갖는다. 필요에 의해, 적용기는 통상적으로 건조기 표면으로부터 약 4인치(101.6mm) 떨어져 있다. 건조기의 높은 회전 속도에 기인하여, 건조기 표면 부근의 공기의 경계층이 견인되어, 분사 입자들이 건조기 표면에 도달하는 것을 방지하는 압력 배리어를 생성하게 된다.

또한, 기재의 전체적 연성을 개선하는 추가적 고체 입자들과 짧은 섬유들을 포함하도록 임의의 첨가제를 변경하는 것은 다소 제한적이다. 기재의 최종 손 촉감을 향상시킬 수 있는 많은 추가 입자들은, 건조기 상으로 분사되는 분산액 내에 혼합되는 것을 필요로 한다. 이 입자들 중 상당수는 분사 노즐들보다 크기 때문에, 첨가제 분산액이 건조기 표면 상에 적절히 적용되는 것을 막는 노즐 막힘이 문제로 된다. 따라서, 개선된 연성을 갖는 기재를 제공하도록 첨가제 조성물을 단독으로 또는 향상된 연화 입자들과 조합하여 건조기 표면에 그리고 결과적으로 기재에 적용하는 방법이 필요하다.

본 발명은, 표면을 정의하는 섬유상 웹과 유익제(benefit agent)의 층을 포함하는 부직포 기재를 제공하며, 상기 유익제는 첨가제 조성물, 증강 성분(enhancement component), 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 상기 유익제는 크레이핑 공정을 통해 상기 섬유상 웹 표면에 포말되고 접합되며, 상기 부직포 기재는, 미처리 기재에 비해 향상된 촉각, 향상된 인쇄, 히스테리시스의 감소, 벌크의 증가, 탄성/연장성의 증가, 수축성의 증가, 주름의 감소, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 개선을 보여준다.

본 발명을 예시하도록, 예시적인 형태를 도면에 도시하지만, 본 발명이 도시된 구체적인 배열과 수단으로 한정되지 않는다는 점을 이해하기 바란다.
도 1은 본 발명에 따른 포말(froth)의 일 실시예를 생성하는 데 사용되는 공정 단계들의 개략도이다.
도 2는 인쇄된 잉크를 갖는 미처리 스펀본드(spunbond)의 SEM 화상을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 SEM 화상을 도시하며, 스펀본드가 본 발명에 따라 처리된 기재로서 사용되었으며 잉크로 인쇄되었다.
도 4는 미처리 기재의 비교 데이터와 함께 본 발명에 따라 처리된 hydroknit 물질의 실시예들에 대한 탄성 변형 대 인가 변형의 그래프 도시이다.
도 5는 미처리 기재의 비교 데이터와 함께 본 발명에 따라 처리된 스펀본드 물질의 실시예에 대한 탄성 변형 대 인가 변형의 그래프 도시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 처리된 후의 티슈 물질의 구조적 변화를 도시하는 일련의 SEM 사진이다.
도 7은 미처리 티슈 기재의 비교 데이터와 함께 본 발명에 따라 처리된 티슈 기재의 실시예의 기계 방향(MD) 탄성 변형 대 인가 변형을 도시하고 있다.
도 8은 미처리 티슈 기재의 비교 데이터와 함께 본 발명에 따라 처리된 티슈 기재의 실시예의 교차 방향(CD) 탄성 변형 대 인가 변형을 도시하고 있다.
도 9는 미처리 대조구 필름의 SEM 화상들을 도시하고 있다.
(a)는 미처리 대조구 필름의 일면의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(b)는 미처리 대조구 필름의 반대측 면의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(c)는 미처리 대조구 필름의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(d)는 도 9의 (c)의 5X 배율로 된, 미처리 대조구 필름의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 유익제의 일 실시예의 붕괴된 발포(foam) 필름 층의 SEM 화상들을 도시하는 도로서, 이러한 실시예는 HYPOD^® 분산액을 포함하고 있다,
(a)는 붕괴된 발포 필름 층의 일면의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(b)는 붕괴된 발포 필름 층의 반대면의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(c)는 붕괴된 발포 필름 층의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(d)는 도 10의 (c)의 거의 2X 배율로 본, 붕괴된 발포 필름 층의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(e)는 도 10의 (c)의 거의 7X 배율로 본, 붕괴된 발포 필름 층의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.
(f)는 도 10의 (c)의 25X 배율로 본, 붕괴된 발포 필름 층의 단면도의 SEM 화상을 도시하고 있다.

본 발명을 특별히 언급하고 명확하게 청구하는 것이 특허청구범위 내에서 본 명세서에 포함될지라도, 본 발명은 하기 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것으로 여겨진다.

본원에서 달리 규정하지 않는 한, 백분율, 부분 및 비율 모두는 본 발명의 조성물의 총 중량을 기초로 한 것이다. 나열된 성분들에 속하는 이러한 모든 중량은 작용 수준(active level)을 기준으로 하며, 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 시판되고 있는 물질에 포함될 수 있는 부산물이나 용매를 포함하지 않는다. "중량 백분율"이라는 용어는 본 명세서에서 "중량%"로 표시된다. 실제 측정값의 구체적인 예가 제시된다는 것을 제외하면, 본원에서 언급된 수치 값은 "약"이란 용어로 한정되는 것으로 고려되어야 한다.

본원에서 사용된 바와 같이, "포함하는"이란 용어는 최종 결과에 영향을 미치지 않는 기타 단계 및 기타 성분들이 부가될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 용어는 "~로 이루어진" 및 "~로 본질적으로 이루어진"이란 용어를 포함한다. 본 발명의 조성물들 및 방법/공정들은 본원에 개시된 부가적이고 선택적인 성분들, 구성성분들, 단계들 또는 제한들뿐만 아니라, 본원에 개시된 본 발명의 필수 요소 및 제한들을 포함할 수 있고, 이들로 이루어져 있을 수 있으며, 이들로 본질적으로 이루어져 있을 수 있다.

본 명세서에 사용될 때, "첨가제 조성물"은, 기재에 국소적으로 적용되는 화학적 첨가물(때로는, 화학 물질, 화학제, 화학적 조성물 및 부가물(add-on)이라고도 함)을 지칭한다. 본 발명의 방법에 따른 국소 적용은 건조 공정 또는 변환 공정 동안 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 첨가제 조성물은 임의의 기재(예를 들어, 티슈 또는 부직포)에 적용될 수 있으며, 중합체 분산액, 중합체 용액, 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용될 때 "에어레이드 웹"(airlaid web)"은 공기 형성 공정(air forming process)으로 형성되며, 약 3 내지 약 52밀리미터(mm) 범위의 통상적 길이를 갖는 작은 섬유들의 다발이 공기 공급부 내에 분리 및 포획된 후, 일반적으로 진공 공급부의 보조 하에 성형 스크린 상에 피착(deposit)된다. 이어서, 무작위로 피착된 섬유들은, 예를 들어, 고온 공기 또는 분사 접착제를 사용하여 서로 접합된다. 에어레이드 부직포 복합체의 제조는 종래 문헌에 잘 정의되어 있으며 문서화되어 있다. 예를 들어, Laursen 등에게 허여되고 Scan Web of North America Inc.에 양도된 미국 특허 제4,640,810호에 설명된 바와 같은 DanWeb 공정, Kroyer 등의 미국 특허 제4,494,278호와 Niro Separation a/s에 양도된 Soerensen의 미국 특허 제5,527,171호에 설명된 Kroyer 공정, 및 Kimberly-Clark Corporation에 양도된 Appel 등의 미국 특허 제4,375,448호의 방법, 또는 기타 유사한 방법들이 있지만, 이에 한정되지는 않는다.

"유익제(Benefit Agent)"는, 연성, 매끄러움, 습기, 향기 등의, 전체적으로 처리된 기재에 이점을 제공하는 조성물 또는 성분이다. 본 발명의 유익제는 "첨가제 조성물" 및 "증강 성분(enhancement component)"을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

"본디드 카디드 웹"(Bonded Carded Web), 즉, "BCW"는 통상의 기술자에게 알려져 있고, 예로서, 본 발명에 상충되지 않는 정도로 본 명세서에 참고 문헌으로 원용되는 미국 특허 제4,488,928호에 추가로 설명되어 있는 카딩 공정에 의해 형성된 부직포 웹을 지칭한다. 카딩 공정에서는, 스테이플 섬유, 접합 섬유 및 가능하게는 접착제와 같은 다른 접합 성분의 혼화물을 사용할 수 있다. 이러한 성분들은, 실질적으로 균일한 평량을 생성하도록 코움된(combed) 또는 다른 방식으로 처리된 벌크가 큰 볼(ball)로 형성된다. 이 웹은 임의의 접착제 성분을 활성화하도록 가열되거나 다른 방식으로 처리되어, 로프트(lofty)한 부직포 물질을 얻게 된다.

본 명세서에서 사용될 때 "코폼(coform)"은 섬유 또는 다른 성분이 첨가될 수 있는 멜트블로잉된(meltblown) 중합체 물질이다. 가장 기본적인 개념에서, 코폼은, 웹이 형성될 때 다른 물질들이 그를 통해 멜트블로잉된 물질에 첨가되는 활송로(chute) 부근에 배열된 적어도 하나의 멜트블로운 다이 헤드를 구비함으로써 형성될 수 있다. 이들 "다른 물질들"은, 천연 섬유, 초흡수성 입자, 천연 중합체 섬유(예로서, 레이온) 및/또는 합성 중합체 섬유(예로서, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르)일 수 있다. 이 섬유는 스테이플 길이로 이루어질 수 있다. 코폼 물질은, 약 30 중량% 내지 약 70 중량%와 같은 약 10 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 셀룰로오스 물질을 함유할 수 있다. 예로서, 일 실시예에서, 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 펄프 섬유를 함유하는 코폼 물질이 생성될 수 있다.

본 명세서에 정의된 바와 같이, "크레이핑(Creping)"은, 건조기 표면에 부착된 웹이 닥터 블레이드와 같은 블레이드로 박피될 때 발생한다.

본 발명의 "증강 성분(Enhancement Component)"은, 첨가제 조성물 단독으로는 달성될 수 없는 추가적 이점이나 기타 촉감을 부여하도록 그 첨가제 조성물에 첨가될 수 있는 추가 성분인 유익제이다. 증강 성분은, 마이크로입자, 팽창 가능한 마이크로구체, 섬유, 추가 중합체 분산액, 방향제(scent), 항균제, 가습제, 약물, 수더(soother) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 정의된 바와 같은 "포말(Froth)"은 액체 발포체다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 포말성 조성물이 건조기의 표면 상에서 가열될 때, 고체 발포 구조를 형성하지 않는다. 대신, 포말성 조성물은, 가열된 표면에 적용될 때, 필름 내부에 기포를 갖는 실질적으로 연속적인 필름으로 전이된다.

본 발명에 따른 "수력엉킴 웹"(hydroentangled web)은, 웹 섬유들을 엉키게 하는 유체의 컬럼 제트(columnar jets)에 처리된 웹을 지칭한다. 웹의 수력엉킴은 통상적으로 웹의 강도를 증가시킨다. 일 측면에서, 펄프 섬유는 "스펀본드 웹"과 같은 연속적 필라멘트 물질로 수력엉킴될 수 있다. 부직포 복합물을 초래하는 수력엉킴 웹은, 약 70 중량%의 양과 같은 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 양의 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같은 수력엉킴 복합 웹은, 상표명 HYDROKNIT^®이라는 상표명으로 Kimberly-Clark Corporation에 의해 시판되고 있다. 수력엉킴은, 예로서, Everhart의 미국 특허 제5,389,202호에 개시되어 있다.

본 명세서에서 "부직포"는, 섬유들을 함께 부착함으로써 일반적으로 제조된 섬유들의 부류로서 정의된다. 부직포 패브릭은 기계적 수단, 화학적 수단, 열적 수단, 접착제 또는 용매 수단, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 형성된다. 부직 제조는 직조, 편조(knitting) 또는 술형성(tufting)과는 다르다. 부직포 패브릭은 셀룰로오스와 같은 천연 중합체 또는 합성 열가소성 중합체로 이루어질 수 있다. 셀룰로오스 티슈는 부직포 물질의 일례이다.

본 명세서에서 사용될 때, "멜트블로잉"은, 미세 필라멘트를 형성하도록 가열된 고속 공기로 용융된 중합체 수지를 압출 및 연신하는 부직포 웹 형성 공정이다. 필라멘트들은 냉각되고 이동 스크린 상에 웹으로서 수집된다. 이 공정은 스펀본드 공정과 유사하지만, 멜트블로잉된 섬유들은 더 미세하고, 일반적으로 마이크로미터로 측정된다.

본 명세서에서 사용될 때, "가공 보조제"(processing aid)는 본 발명의 처리된 기재를 형성하는 공정에 일조할 수 있는 조성물을 지칭한다. 예로서, 발포제(foaming agent)는 본 발명의 적절한 가공 보조제로서 기능할 수 있다. 또한, 크레이핑 보조제는, 건조기 드럼으로부터 기재를 크레이핑하기 위한 추가적 접착 또는 분리 특성에 도움을 줄 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "주름"(rugosities)은, (부직포 등의) 연신되지 않는 물질 기재에 부착되어 있는 동안 미리 연신되는 탄성 물질(필름 또는 필라멘트)의 결과로 채널 링클(channeled wrinkles)로서 보이는 탄성 적층체의 거동을 설명한다. 주름은, 적층체가 연신되지 않는 물질 기재에 어떻게 부착 또는 접합되어 있는지에 의존할 수 있다. 적층체가 이완 또는 해제되면, 기재는 아코디온 기구의 링클과 유사한 홈이 있는 링클 또는 채널 링클로서 보이게 된다. 이러한 효과는, 더욱 양호한 착용감을 착용자에게 제공하도록 커프스(cuff)와 허리 밴드가 종종 주름 잡히는 개인 위생 용품에서 흔하다. 또한, 주름은, 2002년 11월 5일에 발행된 Morman 등의 미국 특허 제6475600호에 더욱 상세히 개시되어 있다.

본 명세서에서 사용될 때 "스펀본드"는, 웹을 형성하도록 필라멘트들이 이동 스크린 상에 압출, 연신 및 배치된 부직포 웹 공정이다. 용어 "스펀본드"는 종종 "스펀레이드"(spunlaid)와 상호교환적으로 사용되지만, 당업계에서는 특정 웹 형성 공정을 나타내기 위해 스펀본드 또는 스펀본디드라는 용어를 일반적으로 채택해 왔다. 이는, 웹 형성 공정을, 멜트블로잉 및 플래시스피닝(flashspinning)이라는, 스펀레이드 웹 형성의 다른 두 개의 형태로부터 구별하기 위한 것이다.

본 명세서에서 사용될 때 "스펀본드/멜트블로운 복합체"는, 일반적으로 스펀본드 웹("S") 및 멜트블로운 웹("M")의 다양한 교번 층들로 이루어지는 다층 패브릭에 의해 정의된 적층형 복합체이다: SMS, SMMS, SSMMS 등.

본 명세서에서 사용될 때 "티슈"는, 일반적으로 미용 티슈, 욕실 티슈, 페이퍼 타월, 테이블 냅킨, 위생 냅킨 등의 다양한 종이 제품들을 지칭한다. 본 발명의 티슈 제품은 일반적으로 하나 또는 다수의 층을 갖는 셀룰로오스 웹으로부터 제조될 수 있다. 예로서, 일 실시예에서, 셀룰로오스 또는 "종이" 제품은 섬유들의 혼화물로부터 형성된 단층 종이 웹을 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 종이 제품은 다층 종이(즉, 층상) 웹을 포함할 수 있다. 또한, 종이 제품은 한 겹 또는 다수 겹 제품(예를 들어, 하나보다 많은 종이 웹)일 수도 있으며, 여기서, 겹들 중 하나 이상은 본 발명에 따라 형성된 종이 웹을 포함할 수 있다.

본 발명은, 크레이핑 화학제의 용액 또는 수성 분산액을 건조기 표면(예를 들어, 양키 건조기 또는 핫 캘린더(hot calender)의 드럼) 상에 분사하는 현용 방법에 대한 대안이다. 액체 화학물질과는 대조적으로, 발포된 화학물질은, 현저히 높은 점성에 기인하여 중력을 거슬러 건조기 표면에 도달하는 데 충분한 구조적 무결성을 갖는다. 본 발명에 따른 포말형 화학제를 생성함으로써, 화학제 적용기는 건조기 표면에 훨씬 더 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 본 발명의 포말형 화학제를 이용함으로써, 다른 방식에서는 적용하기 곤란하였던 추가적 이점들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 장점은 건조기에 의해 더욱 적은 에너지가 소비된다는 것이다. 건조기 표면에 화학제 적용기를 근접시킴으로써, 화학제 질량 효율을 개선하고(즉, 적용 공정의 폐기물을 감소시키고) 에너지 효율을 개선한다. 효율은 본 발명의 포말 내에 도입되는 공기가 희석제(diluter)로서 작용하기 때문에 증가된다. 그 결과, 건조 공정 동안 발포된 크레이핑 화학제(즉, 유익제)로부터 물을 제거하는 데 열이 덜 필요하다. 이는 유익제를 희석하기 위해 물을 사용하는 분사 공정에 대한 개선점이다.

또한, 크레이핑 단계 이후, 유익제의 층은 더욱 많은 벌크와 연성을 추가하도록 부직포 기재 상에 남게 된다. 이러한 벌크의 증가는 코팅된 층의 내부에 포획되어 있는 공기에 기인한다. 향상된 연성은, 건조기 표면 상으로 발포될 수 있고 후속하여 크레이핑 공정을 통해 기재의 표면으로 전달되거나 그 표면에 부착될 수 있는 유익제에 기인한다. 발포된 유익제가 건조 단계 동안 필름으로 되지만, 발포된 첨가제 조성물 내의 더욱 높은 고체 수준에 연관된 더욱 높은 점성으로 인해 건조 단계 동안 포말 내에 포획된 공기 모두가 소실되는 것은 아니다.

유익제의 "필름"은, 더욱 적절하고 정확하게는 "붕괴된 발포 필름 층"(collapsed foam film layer)으로서 설명된다. 이를 더욱 양호하게 이해하도록, 도 9는 (주조된, 압출된, 또는 블로운된 필름 등의) 통상적인 필름을 도시한다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 필름은 일면 상에 일부 보이드(void)가 있지만 비교적 매끄럽고, 도 9b에 도시한 바와 같이 타면에서는 완전하게 매끄럽다. 도 9c와 도 9d의 단면도를 참조해 보면, 필름의 공극은 필름의 수평 축에 비교적 평행함을 알 수 있다. 대조적으로, 도 10은 본 발명의 붕괴된 발포 필름의 층을 도시한다. 붕괴된 발포 필름 층의 도 10a와 도 10b에 도시한 바와 같은 양면은, 통상적인 필름에 비해 기계적 특성과 촉각적 특성 모두의 차이를 보유할 수 있게 하는 고유한 성긴 구조를 나타낸다. 도 10c 내지 도 10f는, 본 발명의 붕괴된 발포 필름 층의 일 실시예의 확대된 단면도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 포말형 유익층은 포말로 인해 포획된 공기의 공극을 보유하며, 이는 본 발명에 의해 제공되는 장점으로 이어지게 한다. 또한, Z 방향으로의 성긴 구조를 쉽게 볼 수 있으며, 여기서, 층의 공극은 그 층의 수평 축에 더욱 수직하고 있다. 따라서, 본 발명은, 통상적인 의미의 필름을 단순히 제공하는 것이 아니라, 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 향상과 개선을 제공하는 발포 및 크레이핑을 통해 유리한 붕괴된 발포 필름 층을 제공한다.

티슈 이외의 다양한 기재들이 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 예를 들어, 습식 배치(wet-laid) 웹, 에어레이드 웹, 스펀본드 웹, 멜트다운 웹, 코폼 웹, 본디드 & 카디드 웹 (BCW), 연속 필름, 스펀레이스, 필름/적층체 시트 및 수력엉킴 웹을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 유익제는, 통상적으로 임의의 기재의 일면 상에 적용되지만, 필요에 따라 양면에 적용될 수도 있다.

유익제

1. 첨가제 조성물

필요한 적용예에서, 첨가제 조성물은, 약 50mg/m² 내지 약 10,000mg/m² 또는 약 50mg/m² 내지 약 1000mg/m² 또는 약 100mg/m² 내지 약 1000mg/m²의 수준으로 존재할 수 있다. 이들 제안된 범위 간의 차는, 첨가제 조성물이 (티슈 기계 등의) 인-라인(in-line) 기계로 기재에 적용되는지 또는 (부직 변환 라인 등의) 오프-라인(off-line) 기계로 기재에 적용되는지 여부에 의존한다. 본 발명의 첨가제 조성물은 후술하는 바와 같은 중합체 용액 또는 중합체 분산액의 형태일 수 있다.

A. 중합체 분산액

불용성 중합체의 포말성 조성물은 분산액의 형태일 수 있다. 분말, 그래뉼 등의 고체인 불용성 중합체 물질은, 상승된 온도에서 고압 압출 등의 특정 가공 조건 하에서 물 및 계면활성제(들)와 이를 혼합함으로써, 발포 가능한 분산액으로 변환될 수 있다. 이어서, 중합체 분산액은, 이를 포말로 변환시키기 위해 공기 및 발포제와 혼합될 수 있다.

본 발명에 따른 분산액의 예는 미국 텍사스 프리포트 소재의 Dow Chemical에 의해 시판되고 있는 HYPOD 8510^® 등의 폴리올레핀 분산액, 미국 텍사스 휴스턴 소재의 Kraton Polymers U.S. LLC에 의해 시판되고 있는 KRATON^® 등의 폴리이소프렌 분산액, 또는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 공중합체, 미국 뉴저지 폴햄 파크 소재의 BASF Corporation에 의해 시판되고 있는 Butanol^® 등의 폴리부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 독일 뮌헨 소재의 Wacker에 의해 시판되고 있는 E-PLUS^® 등의 라텍스 분산액, 미국 위스콘신 밀워키 소재의 Aldrich 에 의해 모두 시판되고 있는, 폴리비닐 피롤리돈-스티렌 공중합체 분산액 및 폴리비닐 알코올-에틸렌 공중합체 분산액을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

B. 중합체 용액

또한, 수용성 중합체의 포말성 조성물은 용액의 형태로 존재할 수 있다. 분말, 그래뉼 등의 고체인 수용성 중합체 물질이 용액 내에 용해될 수 있다. 이어서, 중합체 용액은, 이를 포말로 변환시키기 위해 공기 및 발포제와 혼합될 수 있다.

본 발명에 따른 중합체 용액의 예는, 합성 및 천연 수용성 중합체 모두를 포함한다. 합성 수용성 중합체는, 폴리알코올, 폴리아민, 폴리이민, 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리옥사이드, 폴리글리콜, 폴리에테르, 폴리에스테르, 열거한 바의 공중합체와 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

천연 수용성 중합체는, 셀룰로오스 에테르 및 에스테르 등의 개질된 셀룰로오스, 개질된 전분(modified starch), 키토산(chitosan) 및 그 염, 카라기난(carrageenan), 한천(agar), 겔란 검(gellan gum), 구아 검(guar gum), 다른 개질된 폴리사카라이드(modified polysaccharide)와 단백질, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 특정한 일 실시예에서, 수용성 중합체는, 또한, 폴리(아크릴산) 및 그 염, 폴리(아크릴레이트 에스테르) 및 폴리(아크릴산) 공중합체를 포함한다. 다른 적절한 수용성 중합체는, 풀러란(pullulan) 및 펙틴(pectin) 등의, 그러나 이에 한정되지 않는, 필름을 형성하도록 충분한 쇄 길이의 폴리사카라이드를 포함한다. 예를 들어, 수용성 중합체는, 펜던트산(pendant acid) 기를 포함하지 않지만 모노머 보유 산 기와 공중합 가능한 모노에틸렌 불포화 모노머(monoethylenically unsaturated monomer)를 포함할 수 있다. 이런 화합물은, 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜의 모노아크릴 에스테르 및 모노메타아크릴 에스테르를 포함하며, 폴리알킬렌 글리콜의 분자량(Mn)은 예를 들어 최대 약 2,000이다.

다른 특정한 일 실시예에서, 수용성 중합체는 KLUCEL^®이라는 상표명으로 Ashland, Inc.에 의해 시판되고 있는 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC)일 수 있다. 수용성 중합체는, 임의의 작용량으로 첨가제 조성물 내에 존재할 수 있고, 필요한 최종 특성 및 선택된 화학적 성분을 기준으로 가변된다. 예를 들어, KLUCEL^®의 예시적인 경우에, 생분해성, 수용성 중합체가, 개선된 이득을 제공하도록, 첨가제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1% 내지 약 75%, 또는 적어도 약 1%, 적어도 약 5%, 또는 적어도 약 10%, 또는 약 30%까지, 약 50%까지 또는 약 75%까지의 양으로 첨가제 조성물 내에 존재할 수 있다. 적절한 수용성 중합체의 다른 예는 BENECEL^®이라는 상표명으로 Ashland, Inc.에 의해 시판되고 있는 메틸 셀룰로오스(MC), NATROSOL^®이라는 상표명으로 Ashland, Inc.에 의해 시판되고 있는 하이드록시에틸 셀룰로오스, 및 GLUCOSOL 800^®이라는 상표명으로 Chemstar(미국 미네소타 미네아폴리스 소재)에 의해 시판되고 있는 하이드록시프로필 전분을 포함한다. 이들 화학제 모두는, 일단 물에 희석되면, 고온의 비다공성 건조기 표면 상에 배치되어 궁극적으로 화학제를 웹 표면으로 전달한다. 이들 화학제 내의 수용성 중합체는, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 하이드록시프로필 전분, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

티슈 제조를 위한 종래의 크레이핑 화학제는, 폴리비닐 알코올과 폴리아미드-에피할로하이드린 수지를 포함하는 수성 혼합물 등의 수용성 중합체 용액을 포함할 수 있다. 이들 종래의 크레이핑 화학제는, 수용성 중합체 용액을 포함하지만, 티슈 시트의 강도와 타협하지 않고서는 개선된 연성을 포함하는 본 발명의 이점들을 제공할 수 없다.

본 발명의 첨가제 조성물은, Dow Chemical Corporation에 의해 시판되고 있는 HYPOD 8510^® 분산액일 수 있고, 물, 폴리에틸렌-옥텐 공중합체, 및 에틸렌과 아크릴산의 공중합체로 이루어진다. 폴리에틸렌-옥텐 공중합체는, AFFINITY^® (타입 2980I)라는 상표명으로 Dow Chemical Corporation에 의해 시판되고 있으며, 아크릴산과 에틸렌의 공중합체는 PRIMACOR^® (타입 59081)라는 상표명으로 Dow Chemical Corporation에 의해 시판되고 있다. PRIMACOR^®는 AFFINITY^® 분산액 입자를 유화 및 안정화하는 계면 활성제로서 작용한다. PRIMACOR^®의 아크릴산 공중합체는 칼륨 하이드록사이드에 의해 80% 정도의 중화도로 중화된다. 따라서, 비교시, PRIMACOR^®는 AFFINITY^® 보다 친수성이 크다. 분산액에서, PRIMACOR^®는 계면 활성제 또는 분산제로서 작용한다. PRIMACOR^®와는 달리, AFFINITY^®는, 분산액 내에 현탁되었을 때 수 마이크로미터의 직경을 갖는 작은 액적의 형태를 취한다. PRIMACOR^® 분자는, 액적을 안정화하는 "교질입자(micelle)" 구조를 형성하도록 AFFINITY^® 액적을 둘러싼다. HYPOD 8510^®는 약 60%의 AFFINITY^®와 40%의 PRIMACOR^®를 포함한다.

분산액이 건조기의 고온 표면 상에서 용융된 액체로 될 때, AFFINITY^®는 연속적 상을 형성하고, PRIMACOR^®는 AFFINITY^®에 아일랜드(island)를 형성하는 분산 상(phase) "오션"(ocean)을 형성한다. 이러한 상 변화를 상 반전이라 한다. 그러나, 이러한 상 반전의 발생은, 온도, 시간, 고체의 분자량, 농도 등의 외부 조건들에 의존한다. 궁극적으로, 상 반전은, 두 개의 중합체(또는 두 개의 상)가 상 반전 완료를 가능하게 하는 데 충분한 이완 시간을 가질 때에만 발생한다. 본 발명에서, HYPOD 8510^® 코팅된 필름은, 상 반전이 불완전하다는 것을 나타내는 분산액 형태를 유지한다. 이렇게 남아 있는 분산액 형태의 이점은, PRIMACOR^® 상의 노출에 기인한 더욱 친수성이 큰 코팅 층, 및 여분의 벌크를 제공하는 코팅된 HYPOD 8510^® 층 내의 포획된 기포에 기인한 코팅된 산물의 더욱 개선된 연성을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

희석된 분산액은 매우 낮은 점성(물과 거의 유사한 약 1cp)을 가질 수 있다. 저 점성 분산액은, 고온 건조기 드럼 상에 적용될 때, 물 증발 및 AFFINITY^®의 완전한 상 반전 공정을 거치게 된다. 그 결과, 연속적인 용융된 필름은 내부에 매설된 PRIMACOR^® 분산액 아일랜드를 갖는다. 물을 완전히 증발시킨 후에 형성된 필름은, 어떠한 기포도 내부에 포획되어 있지 않은 고체이다. 용융된 필름을 크레이핑 공정을 통해 웹 상으로 전달한 이후에, 처리된 티슈의 표면을 덮는 얇은 필름은, 이하에 설명된 바와 같이 불연속적이지만 상호 연결되어 있다(도 6c 참조).

본 발명의 공정은, 고 고형물, 고 점성 분산액(약 10% 내지 약 30%)을 사용할 수 있으며, 다량의 기포를 포함할 수 있다(공기 체적은 분산액 체적의 적어도 10배이다). 바람직하게는, 시판되고 있는 HYPOD8510^® 분산액(AFFINITY^®와 PRIMACOR^® 모두를 포함하는 약 42%의 고형물)은 약 500cps 정도의 점성을 갖는 반면, 물은 약 1cps 정도의 점성을 갖는다. 약 20%의 HYPOD 8510^®를 포함하는 분산액은 약 200cps의 비교적 높은 점성을 가질 수 있지만, 약 1% 미만의 HYPOD 8510^®를 갖는 분산액은 물의 점성(1cp)에 더욱 근접한 점성을 가질 수 있다. 높은 비율의 공기 포획 이후, 발포된 HYPOD 8510^® 분산액의 점성은 발포 전의 분산액에 비해 기하급수적으로 증가된다.

도 1을 참조하면, 발포된 분산액이 비다공성 건조기 표면(23) 상에 적용될 때, 제한된 양의 물이 그로부터 신속히 증발된다. 고도의 점성과 조합된 높은 고형물에 기인한 분산액의 느린 증발은 AFFINITY^®-PRIMACOR^® 분산액이 상 반전을 완료하는 것을 방지하고 (AFFINITY^®는 연속화되고, PRIMACOR^®는 분산액으로 됨), 포획된 공기 탈출을 막는 것으로 파악된다. 그 결과, 고온 건조기 표면 상에 고유한 마이크로 구조의 용융된 필름을 초래한다.

도 6을 참조하면, SEM 사진은 상술한 가설을 증명한다. 두 개의 즉각적 이점은, 본 발명의 표면 처리된 티슈와 종래 기술의 표면 처리된 티슈를 비교할 때 알 수 있다. 먼저, 본 발명의 방법은 기포(21)의 포획에 기인한 더욱 연성의 손 촉감을 가지며, 더욱 벌크가 크다(도 6b 참조). 두 번째로, 본 발명의 티슈는 불완전한 상 반전에 기인하여 더욱 습윤성의 표면을 갖고, 이에 따라 친수성 성분의 표면 노출을 초래한다.

도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 도 6a', 도 6b', 및 도 6c'와 육안 비교한다. 도 6b에 도시된 포획된 기포(21)와 분산 비드(19)를 갖는 코팅된 층은, 본 명세서에 개시된 촉각성을 위한 촉감 등급 테스트(In-Hand Ranking Test)에 의해 결정된 바와 같이 도 6b'에 도시된 용융 필름보다 연성이다.

II. 증강 성분

본 발명은, 본 명세서에 설명된 유익제와 공정에 기인한 개선된 연성을 기재에 제공할 뿐만 아니라, 개선된 손 촉감도 제공한다. 증강 성분은, 분산액 단독 사용시 종종 느껴질 수 있는 실크 같은/미끄러운 촉감 대신 면 같은/푹신한 촉감을 기재에 제공하도록, 본 발명의 분산액에 첨가된다. 또한, 본 발명이 제공하는 개선된 손 느낌은 부드러운 촉각성을 설명하는 데 사용되는 아주 부드러운(velvety), 스웨이드(suede) 같은, 털 같은, 매끄러운, 보송보송한 등의 기술어들과 같은 특성들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있다. 실크 같은/미끄러운 촉감은 일부 기재에 바람직할 수 있지만, 본 발명은 다양한 질감 및 심미성을 제공할 수 있도록 다른 선택권을 제공한다. 본 발명의 증강 성분은, 실리카 겔 입자와 같은 마이크로 입자, EXPANCEL ^®와 같은 열적으로 팽창 가능한 마이크로구체, 면 린터 플록(cotton linter flock)과 같은 섬유, 폴리(비닐피롤리돈-스티렌)과 같은 중합체 분산액, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 면 린터 플록 또는 다른 유형의 섬유가 사용되는 경우, 이들은 약 0.1mm 섬유 길이 내지 약 5mm 섬유 길이를 가질 수 있다.

대조적 손 촉감을 제공하는 증강 성분에 더하여, 증강 성분은 또한 분산액 단독의 사용으로는 얻을 수 없는 추가 이점들을 제공할 수 있다. 본 발명의 증강 성분은, 또한, 방향제, 항균제, 가습제, 수더, 착색제, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 약물, 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 이러한 성분들은, 본 발명의 기술 없이 다른 방식으로는 제공될 수 없는 이점들과 함께 분산액으로부터 개선된 느낌을 갖는 전체적 기재를 제공한다. 본 발명은 본 발명의 첨가제 조성물 내에 포함되는 증강 성분들 중 임의의 것 또는 조합을 사용할 수 있다. 예로서, 증강 성분은, 분산 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5% 내지 약 30%, 약 1% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 10%의 양으로 본 발명의 분산액에 첨가될 수 있다.

증강 성분은, 화학제가 발포되기 전에 또는 후에 발포된 화학제 내에 첨가될 수 있다. 바람직한 적용예에서, 증강 성분 수준은 첨가제 조성물의 전체 건조 중량을 기준으로 약 0.5% 내지 약 30%, 또는 약 1% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 10%이다.

본 발명의 첨가제 조성물과 조합하여 증강 성분이 사용될 때, 이 증강 성분은 강도를 훼손시키지 않고서 개선된 연성을 가능하게 한다. 예를 들어, 미용 티슈가 본 발명의 기재로서 사용될 때, 본 발명과 동일한 방식으로 처리되지 않은 기재에 비해, 약 800 내지 약 1200의 GMT 수준과 약 0.5로부터 약 18로의 전체 로그 오드(log odd) 증가가 존재한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "GMT"는, 인장 강도 결정시 기계 방향 및 기계 횡단 방향의 조합을 지칭한다. 확장된 마이크로구체는, 소비자가 필름과 티슈를 사용 상태에서 터치할 때 손 느낌 개선에 기여하도록 필름과 티슈 모두의 표면 상에 남게 된다.

III. 가공 보조물

본 발명의 가공 보조물은 본 발명의 처리된 기재를 형성하는 공정을 도울 수 있는 화학제를 포함한다. 가공 보조물은 최종 처리된 기재 내에서 미소하게 나타나거나 소산될 수 있다. 가공 보조물은, 처리된 기재를 제조하는 공정을 보조하기 위해서만 포함되지만, 본 발명이 목적하는 기재에 약간의 이점을 부여할 수도 있다. 본 출원의 목적상, "가공 보조물"은, 기재에 유익제를 적용하거나 발포하는 공정에 사용되는 것이며, 전구체 기재를 제조하는 공정에서 사용되지 않는다.

A. 발포제

대부분의 상업용 발포제는 본 발명의 포말을 생성하는 데 적합하다. 적절한 발포제는 액체 형태의 저 분자량 또는 중합체 물질을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 발포제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성일 수 있다. 이들 발포제는 기능에 따라 네 개의 그룹으로 분류될 수 있다.

1. 공기 포획 보조제 - "블로우 비율"(blow ratio)을 결정함으로써 측정될 수 있는 공기 포획을 위한 액체(분산액, 용액, 또는 혼합물 등) 기능을 향상시키는 데 사용된다. 발포제의 예시적 리스트는, 라우릴산 칼륨(potassium laurate), 라우릴 황산 나트륨 (sodium lauryl sulfate), 라우릴 황산 암모늄, 스테아르산 암모늄 (ammonium stearate), 올레산 칼륨(potassium oleate), 디나트륨 옥타데실 술포석시니메이트(disodium octadecyl sulfosuccinimate), 하이드록시프로필 셀룰로오스 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

2. 안정화제 시간 및 온도에 대한 포말의 기포의 안정성을 향상시키는 데 사용되며, 예를 들어, 나트륨 라우릴 황산, 스테아르산 암모늄, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

3. 습윤제 - 필름 코팅된 건조 표면의 습윤성을 향상시키는 데 사용된다. 예를 들어, 라우릴 황산 나트륨, 라우릴산 칼륨, 디나트륨 옥타데실 술포석시니메이트 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

4. 겔화제 - 첨가제 조성물이 셀 벽을 보강하도록 기능하는 겔 형태를 취하게 함으로써 포말 내의 기포를 안정화하는 데 사용된다. 예를 들어, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 및 다른 개질된 셀룰로오스 에테르를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

일부 발포제는 상술한 기능들 중 하나보다 많은 기능을 전달할 수 있다. 따라서, 발포 가능한 첨가제 조성물에 총 4개의 발포제를 모두 사용하는 것은 불필요하다. 발포제의 선택은 첨가제 조성물의 화학 특성에 의존한다. 예로서, 첨가제 조성물이 HYPOD 8510^®와 같은 음이온성 성분을 포함하는 경우, 적절한 발포제는 음이온성 또는 비이온성 기들로부터 선택되어야 한다. 양이온성 발포제가 음이온성 첨가제 조성물의 포말성을 향상시키는 데 사용되는 경우, 발포제의 양이온성 성분은 첨가제 조성물 내의 음이온성 성분과 이온 결합하여, 양이온성 발포제와 음이온성 첨가제 조성물 모두가 그 접합 형성으로 인해 비수용으로 되게 한다. 반면, 첨가제 조성물이 양이온성 성분을 포함하는 경우, 음이온성 발포제는 사용에 부적합하다.

B. 크레이핑 보조제

크레이핑 보조제는, 건조기 표면에 대한 티슈 기재의 부착 및 분리 특성을 최적화하도록 본 발명의 유익제에 첨가되는 화학제이다. 이것은 크게 이하의 그룹들로 분류된다.

1. 접착 보조제 - 건조기 표면에 대한 티슈 시트의 부착을 증가시키는 데 사용된다. 예를 들어, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴레이트, 하이드록시프로피 전분, 카르복시메티 셀룰로오스, 키멘(kymene), 폴리비닐 아민, 이들의 공중합체 또는 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

2. 방출 보조제 - 건조기 표면에(건조기 표면으로부터) 티슈 시트의 접착성을 감소시키는 데(방출을 향상시키는 데) 사용된다. 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리올레핀, 플루오리네이티드 폴리올레핀, 이들을 포함하는 공중합체 및 혼화물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

3. 경화 보조제 가소제 또는 강화제(toughener)와 같은 크레이핑 패키지의 경화를 촉진 또는 지연시키는 데 사용된다.

4. (BASF^® Chemical Company에서 시판하고 있는) Lutensol A 65 N Iconol 24 7^®, 이하, " Lutensol^®" 본 발명의 크레이핑을 보조하는 데 사용될 수도 있다.

포말 생성 공정

일반적으로, 포말 화학제를 준비하는 경우에는 액체 및 공기 모두를 혼합기 내로 펌핑하는 시스템을 사용한다. 혼합기는, 공기를 액체 내에 혼합하여 본질적으로 복수의 작은 기포를 포함하는 포말을 생성한다. 포말은 혼합기로부터 배출되고, 적용기로 유동한다.

포말 화학제의 품질을 정의하기 위한 하나의 파라미터는 블로우 비율이며, 이것은 혼합 전의 분산액의 체적에 대한 분산 화학제에 의해 포획된 작은 기포의 체적의 비율에 의해 정의된다. 예를 들어, 10:1의 블로우 비율에서, 1L/분의 분산액 유속은, 액체 내로 10L/분의 공기를 포획할 수 있으며, 분당 11L의 총 포말 유속을 생성할 수 있다.

높은 블로우 비율을 달성하기 위해, 첨가제 조성물의 기계적 혼합 및 포말 기능 모두가 결정 인자(factor)들이다. 화학제가 단지 5의 블로우 비율까지 공기 체적을 보유 또는 포획할 수 있는 경우, 포말 유닛이 얼마나 강력한지에 무관하게, 10의 블로우 비율을 갖는 안정적 포말을 생성할 수 없다. 5의 블로우 비율을 초과하는 임의의 잉여 공기는, 일단 기계적 힘이 제거되면 포말 시스템의 외부로 방출된다. 달리 말하면, 분산액의 공기 함유 용량보다 큰 임의의 포획된 공기는 불안정해진다. 이러한 불안정한 기포 대부분은 기계적 교반이 중단된 직후 포말로부터 배출된다(버블제거).

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 포말된 화학제를 생성할 수 있는 시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 우선, 포말성 화학제(예를 들어, HYPOD 8510^®, KRATON^® 등)가 화학제 탱크(12)에 배치된다. 화학제 탱크(12)가 펌프(14)에 연결된다. 두 개의 서로 다른 크기의 펌프에 포말성 화학제를 전달할 수 있도록 화학제 탱크(12)와 펌프(14) 사이의 배관(13)을 변형하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게, 화학제 탱크(12)는 펌프를 가장 적합한 상태로 유지하도록 펌프(14) 위의 상승된 높이에 위치된다.

선택 사항인 한 가지 작은 보조 펌프(미도시)가, 펌프(14)에 비해 저속에서 발포 공정을 실행하는 데 사용될 수 있다. 큰 주 펌프(14)는, 빠른 적용 속도 및/또는 대량의 첨가제 조성물을 위해 25L/분의 액체 유속까지의 유속을 생성할 수 있다. 작은 보조 펌프(미도시)는, 느린 적용 속도 및/또는 소량의 첨가제 조성물을 위해 약 500cc/분까지의 액체 유속을 생성할 수 있다.

유량계(16)는 펌프(들)(14)와 발포 혼합기(18) 사이에 배치된다. 액체 유속은, 원하는 첨가제 조성물, 화학적 고체, 라인-속도 및 적용기 폭으로부터 산출된다. 유속은 약 5:1 내지 약 50:1의 범위일 수 있다. 작은 보조 펌프를 사용할 때, 그 유속은 약 10cc/분 내지 약 500cc/분의 범위이다. 큰 펌프(14)를 사용할 때, 그 유속은 약 0.5L/분 내지 약 25L/분의 범위이다. 20L/분의 공기 유속계는 작은 보조 펌프를 사용할 때 선택된다. 큰 주 펌프(14)를 운용할 때 사용하는 200L/분 공기 유속계가 있다.

일 측면에서, 발포 혼합기(18)는, 포말 내에 작은 기포를 생성하기 위해 포말성 화학제의 액체 혼합물 내에 공기를 혼합하는 데 사용된다. 공기는, 상술한 바와 같이 소정의 액체 유속 및 블로우 비율을 사용하여 시스템(10) 내로 계량된다. 바람직하게, 25.4cm(10inch)의 크기를 갖는 발포 혼합기(18)가 포말을 생성하는 데 사용될 수 있다. 한가지 가능한 포말 혼합기(18)는, 미국 노스캐롤라이나 스탠리 소재의 Gaston Systems, Inc.에 의해 시판되고 있는 CFS-10 inch Foam Generator이다.

바람직하게는, 발포 혼합기(18)의 회전 속도는 약 600rpm으로 제한된다. 이 공정에서, 혼합기의 rpm 속도는, 첨가제 조성물의 발포형성 기능(즉, 안정적 기포를 형성하기 위해 기포를 포획하는 기능)에 의존한다. 첨가제 조성물이 쉽게 발포되는 경우에는, 일반적으로 낮은 rpm이 필요하다. 첨가제 조성물이 쉽게 발포되지 않는 경우에는, 일반적으로 높은 rpm이 필요하다. 높은 혼합기 속도는 발포 평형 또는 최적의 블로우 비율을 가속하는 것을 돕는다. 혼합기의 정상 rpm은 최대 rpm 속도의 약 20% 내지 60%이다. 첨가제 조성물에 첨가되는 발포제의 유형 및/또는 양도 혼합기 속도 요건에 영향을 미친다.

포말은, 기포 균일성, 안정성 및 유동 패턴에 대해 점검된다. 기포 균일성, 안정성, 및 유동 패턴이 원하는 표준치가 아닌 경우, 유속, 혼합 속도, 블로우 비율, 및/또는 용액/분산액의 화학적 조성을, 포말을 적용기(24)로 향하게 하기 전에 조절할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 크레이핑에 사용되는 발포 대상인 HYPOD 8510 ^® 또는 다른 화학제는 화학제 탱크(12)에 혼합되고 첨가된다. HYPOD 8510 ^® (<10% 총 고형물) 및 발포되기 어려운 화학제의 희석 용액에서는, 일반적으로 점성 및 발포 기능을 증가시키기 위해 조성에 무엇인가를 첨가해야 한다. 예를 들어, 하이드록시프로필 셀룰로오스 또는 다른 발포제 또는 계면 활성제가, 건조기 표면의 회전 드럼의 가열된 비투과성 표면 상으로의 균일한 적용을 위해 안정적인 포말을 생성하는 데 사용될 수 있다. 실리카겔 입자 또는 면 린터 플록 등의 증강 성분은, 첨가제 조성물이 발포 기계 내로 펌핑되기 전에 첨가제 조성물 내에 첨가되거나, 첨가제 조성물이 발포 기계의 외부로 유출된 후이지만 발포된 첨가제 조성물이 건조기의 표면 상으로 적용되기 전에 발포된 첨가제 조성물에 도입되거나, 기재가 첨가제 조성물에 접촉하기 전에 건조기에 적용되는 것을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 방식으로 첨가제 조성물에 첨가될 수 있다. 증강 성분이 첨가제 조성물 내에 도입될 때, 용기의 저부에 고형 증강 성분이 침강되는 것을 방지하도록 발포 기계 내로 혼합물을 첨가하기 전에 혼합물을 일정하게 교반하는 것이 필요하다. 증강 성분이 발포된 첨가제 조성물 내로 도입될 때, 증강 성분과 발포된 첨가제 조성물의 균일한 혼합을 보증하는 적절한 장치가 필요하다.

기재

적절한 기재 물질은, 미용 티슈, 언크레이핑 통기 건조 티슈(uncreped through air-dried tissue)(UCTAD), 페이퍼 타월, 미국 위스콘신 니나 소재의 Kimberly Clark Corporation으로부터의 HYDROKNIT^® 부직포 물질, 습식 배치 웹, 에어레이드 웹, 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 코폼 웹, 본디드 카디드 웹(BCW), 연속 필름, 스펀레이스, 필름/적층체 시트, 수력엉킴 웹, 및 모든 유형의 종이, 티슈, 및 다른 부직포 제품을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 설명된 비제한적 예들에 있어서, 발포된 화학제는 티슈 같은 부직포에 적용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 부직포는, 미용 티슈, 화장지, 페이퍼 타월, 스펀본드, 기저귀 또는 여성 위생 신체측 라이너 및 외측 커버, (손과 얼굴 등을 위한) 냅킨 등을 포함하는 것을 의미한다. 티슈는, 종래의 펠트-압착(felt-pressured) 티슈 페이퍼, 고 벌크 패턴 밀집(high bulk pattern densified) 티슈 종이, 및 고 벌크 비압착(high bulk, uncompacted) 티슈 페이퍼를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 이로부터 제조된 티슈 페이퍼 제품은, 미국 특허 공개 제2008/0135195호의 것과 같은 한 겹 또는 다겹 구성으로 된 것일 수 있다. 본 발명의 티슈를 형성하기 위한 다른 일 실시예는 언크레이핑 통기 건조(uncreped through-air dried; UCTAD)로 알려져 있는 제지 기술을 이용한다. 이런 기술의 예는, Cook 등의 미국 특허 제5,048,589호, Sudall 등의 미국 특허 제5,399,412호, Hermans 등의 미국 특허 제5,510,001호, Rugowski 등의 미국 특허 제5,591,309호, 및 Wendt 등의 미국 특허 제6,017,417호에 개시되어 있다.

표면 코팅 공정

희석 분산액 또는 용액을 양키 건조기 표면(23)(또는 다른 적절한 건조기 드럼 표면(미도시))과 같은 건조기 표면 상에 분사하는 공정과는 달리, 본 발명의 공정은 건조기 표면(23) 상으로 고-고형 발포 화학제를 적용할 수 있다. 본 발명에서, 임의의 수준의 고형물을 포함하는 유익제를 희석하는 데 공기가 사용되며, 점성은 발포형성 기계에 의해 펌핑될 수 있는 범위 이내이다. 예를 들어, 약 65%까지의 고형물, 약 50%까지의 고형물, 약 35%까지의 고형물 또는 약 20%까지의 고형물을 갖는다.

본 발명의 고-고형 코팅 공정은, 붕괴된 발포 필름 층의 고유한 마이크로 구조에 기인한 더욱 연성의 표면, 발포된 화학제의 근접한 직접적 적용에 기인한 더욱 적은 화학적 소모, 물에 대한 화학제의 높은 비율(예로서, HYPOD 8510 ^®와 같은 화학제는, 다량의 경수, 즉, 1% 이하의 고형물 수준에 노출될 때 불안정해짐) 때문에 연성 또는 탈이온 수를 사용할 필요가 없다는 점, 및 발포된 화학제 및 베이스 시트를 건조시키는 데 필요한 건조 에너지가 적다는 점을 나타낼 수 있지만, 이러한 이점들로 한정되지 않는다. 증강 성분의 첨가에 기인한 추가 이점들은, 부직포 기재 상의 전체적 유익제 필름 코팅의 균일성, 부직포 기재에 대한 전체적 유익제의 향상된 부착, 전체적 유익제 코팅 필름의 기계적 강도 향상, 및 발포 생성기 유닛으로부터 건조기 표면까지 유익제 포말의 향상된 안정성을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

발포된 유익제는 인라인 적용 또는 오프라인 적용인 두 가지 방식으로 기재(27) 상으로 적용될 수 있다. 인라인 적용 공정에서, 발포 생성기 및 적용기는 티슈 제조에 통합되며, 발포된 화학제는 그 제조 동안 임의의 기재 상에 적용된다. 오프라인 적용은, 언크레이핑 공정에 의해 제조되는 이들 기재에 대한 포말 화학제의 적용을 가능하게 한다. 예를 들어, 언크레이핑 통기 건조("UCTAD") 화장지 및 멜트스펀 부직포 물질은 오프라인 적용 방법에 사용하는 데 적합하다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에서, 발포된 화학제는 적용기(24)를 통해 건조기 표면(23)에 적용된다. 포말 적용기(24)는 건조기 표면(23) 상으로의 균일한 포말 분배를 위해 건조기 표면(0.64cm 또는 1/4inch)에 근접하게 배치된다. 이러한 위치 설정은, 특히 고속 동작 동안 발포된 화학제가 건조기 표면(23)에 더욱 양호하게 직접 접촉하는 것을 가능하게 한다.

회전 건조기 드럼 표면(23)에 화학제를 적용하도록 단일 파라볼릭 적용기(24)를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 건조기 또는 베이스시트 변동성에 기인하여 건조기 표면의 폭을 가로질러 가변적 수준의 화학제 적용이 요구되는 경우에는, 소형 파라볼릭 적용기의 다수의 구역을 갖는 적용기(미도시)가 사용될 수 있다.

일반적으로, 증강 성분은 첨가제 조성물 코팅(즉, 오션 층)이 신규하고도 개선된 촉감을 나타내게 한다. 예를 들어, HYPOD 8510^®는, 첨가제 조성물로서 사용될 수 있고, 증강 성분 없이 기재 상으로 발포/표면 코팅된다. 그 표면이 접촉되었을 때, 이것은 종래의 크레이핑 화학제를 갖는 동일한 티슈에 비해 현저한 연성 개선을 제공한다. 그러나, 동시에, 이것은 또한 미소한 유연성(waxy) 또는 미끄러운 느낌을 갖는다. 일부 유형의 소비자들은 이 미끄러운 느낌을 좋아할 수도 있지만, 다른 소비자들은 이 느낌을 원치 않을 수도 있다. 증강 성분을 첨가함으로써, 연성 개선을 훼손시키지 않고서 이 느낌을 변경할 수 있다. 이 방안을 통해 얻어지는 손 촉감은, 면 느낌, 부드러움, 푹신함, 및/또는 털 느낌을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 증강 성분(들)을 첨가하는 다른 이점은, 첨가제 조성물 HYPOD 8510^® 코팅 층이 개선된 강도를 가지며, 이는 유익제가 열가소성 부직포 등의 미리 준비된 기재 상에 적용될 때 중요하다. 이 개선된 강도는, 유익제의 코팅된 필름이 기재 상에 균일하고 완전한 커버리지를 가질 수 있게 한다.

또한, 증강 성분 및 적용 방법을 이용하여 연성 같은 표면 느낌을 향상시키거나 흡수성, 마찰, 벌크 등의 표면 특성을 개선할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 첨가제 조성물 HYPOD 8510^® 단독으로 제공할 수 있는 것보다 양호한 방향성(scent), 항균성, 가습성, 수팅(soothing) 보조제 등의 다른 표면 이점들이 적용될 수 있다. HYPOD 8510^® 및 폴리비닐피롤리돈-스티렌 모두를 포함하는 기재는, 어떠한 증강 성분도 없는 HYPOD 8510^®를 사용하는 경우보다 거의 1.5 로그 오드만큼 (현저하게) 연성인 것으로 인지되었다.

본 출원인은, 증강 성분으로서 6% 실리카 겔 입자를 갖는 HYPOD 8510^® 발포 기재에 대한 IHR 결과에 따라 종래의 크레이핑 화학제를 갖는 비발포 기재로부터의 5 로그 오드 편차보다 큰 최고의 연성이 인지됨을 발견하였다. 어떠한 증강 성분도 갖지 않는 HYPOD 8510^® 발포 대조구는 4를 초과하는 로그 오드 차에 인접하였다. 다른 모든 발포된 기재는, 대조구 비발포 기재보다 적어도 3 로그 오드만큼 더 연성인 것으로 인지되었다.

증강 성분을 첨가하는 다른 이점은, 비발포 표면 처리된 기재보다 큰 인장 강도를 갖거나 이러한 강도를 대체적으로 유지하면서 달성될 수 있는 막대한 캘리퍼 증가이다. 이 기재들은 페이셜 변환 공정을 위한 동일한 닙(nip) 압력에서 모두 캘린더링되었다(calendered). 데이터 지점들에 인접하게 나열된 백분율은, 발포 전의 조성에서의 HYPOD 8510^® 건조 중량을 기준으로 첨가된 증강 성분의 양이다. 발포되고 크레이핑된 기재들은 비발포되고 크레이핑된 기재보다 벌크의 추가 증가를 나타내었고, 최고 수준 증가는 거의 35%이라는 것을 알게 되었다. 증강 성분을 갖는 기재들의 대부분은, HYPOD 8510^® 만을 포함하는 발포 기재에 비해 벌크가 증가하였다. 블레이드 유형, 경사(bevel), 및 압력 부하 등의 모든 가공 조건들은 동일하였다.

크레이핑 공정

크레이핑은, 블레이드 조립체에 의해 회전하는 건조기(예를 들어, 양키 건조기)의 표면으로부터 기재가 박피되는 기재 제조 공정의 일부이다. 크레이핑은, 2011년 12월 19일에 출원된 Qin 등의 미국 특허출원 제13/330440호에서 설명한 바와 같이 행해질 수 있다.

기타 유익한 인자들

본 발명의 유익제는, 기재를 코팅하는 데 이용될 수 있는 다양한 장점들을 제공하고 전술한 장점들을 제공하는 데 사용될 수 있다. 또한, 다음에 따라 명백하게 주장하고 설명할 수 있는, 본 발명이 제공하는 다른 장점들도 있다.

향상된 인쇄

본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 본 발명이 제공하는 고유한 장점은, 부직포 기재 상의 인쇄 능력을 개선할 수 있다는 점이다. 첨가제 조성물은, 인쇄가 더욱 일관성 있고 일부 경우에는 더욱 선명하게끔 필름과 같은 표면을 기재 상에 본질적으로 형성하도록 적용될 수 있다. 예를 들어, 스펀본드는, 의류와 같은 촉각성이나 느낌을 위한 것으로 인정되지만, 잉크가 확산되거나 물질에 흡수되어 기재 상에 보이는 잉크 커버리지를 감소키는 경향이 있어서 인쇄에 관해서는 필름 적층체 위에서 선호되는 기재가 아니다. 물론, 필름 적층체는, 인쇄 그래픽에 대해서는 최적이지만, 피부에 근접하게 될 기재로서는 최적이 아니다. 본 발명의 이전에, 부직포 기재 상의 인쇄를 위한 해결책은 인쇄 필름을 기재에 접착식으로 적층하는 것이었다. 이는 주효했지만, 제조 공정과 비용을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재의 의류와 같은 촉각성이나 느낌을 제거하지 않으면서 기재에 대한 인쇄 능력을 향상시킬 수 있는 표면도 제공하는 특유의 타협점을 제공한다. 본 발명은, 현재의 외측 커버 물질의 픽셀로 보이는 외관을 제거한 상당히 매끄러운 표면을 제공한다. 또한, 잉크 부착성이 개선된다. 본 발명의 기재는, 미처리 기재에 비해 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 또는 적어도 약 75%의 개선된 잉크 커버리지를 갖는다. 본 발명은, 기재의 더욱 많은 부분이 인쇄된 잉크에 의해 커버되고 이에 따라 미처리 기재에 비해 기재 상의 인쇄 선명도나 외관을 개선할 수 있도록 개선된 표면적을 제공한다. 외측 커버 적층체의 현재의 표면 인쇄에서는, 잉크 문지름(rub off)에 의한 잠재적 이슈를 피하도록 특정한 잉크 사용을 필요로 한다. 본 발명은 기재 상으로 인쇄하는 데 사용되는 임의의 시판되고 있는 잉크를 이용할 수 있다. 또한, 인쇄에 유용한 종래의 임의의 기술들이 본 발명 내에서 사용될 수 있다. 이러한 기술들은, 그라비어 코팅, 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 플렉소 인쇄(flexography), 잉크젯 인쇄, 레이저 인쇄, 디지털 인쇄 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 분산액은, 잉크 부착성을 개선하고 이에 따라 부직포 기재 상의 직접 인쇄를 개선할 것으로 예상되는 극성 부위(polar moieties)를 제공한다.

도 2는 잉크로 인쇄된 미처리 스펀본드를 도시한다 (흰색의 큰 얼룩들은 스펀본드의 섬유들 상에 인쇄된 잉크이다). 비교해 볼 때, 도 3은 본 발명의 유익제로 처리되고 잉크로 인쇄된 스펀본드 기재를 도시한다. 처리된 샘플(도 3)은 필름형 코팅을 갖고 이는 잉크가 표면을 커버하기 위한 더욱 큰 면적을 제공하여 인쇄 선명도와 생동감 면에서 가시적 미학을 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 도 2에서는 미처리 스펀본드에 있어서 잉크에 의해 표면의 약 20%만이 커버된 반면, 도 3에서는 본 발명에 따라 처리된 스펀본드의 50% 잉크 커버리지를 나타내었다. 이 데이터는, 화상 분석 소프트웨어를 이용하여 SEM 화상들을 정량화하여 얻었다. 잉크는 처리된 기재 상에 더욱 일관성있고 매끄럽게 부착될 수 있음, 따라서, 인쇄의 전체적인 외관을 개선한다.

향상된 벌크와 연신

부직포 기재의 전체적인 촉각 느낌을 개선하는 것에 더하여, 본 발명은 미처리 기재에 비해 벌크와 평량 모두를 증가시킬 수도 있다. 벌크는, 이론적으로 한정되지 않으며, 본 발명의 기재 내의 섬유의 평량에 비례할 수 있다. 평량이 증가함에 따라, 섬유들의 주름(corrugation)이 섬유들의 캘리퍼를 Z 방향으로 팽창시킬 수 있고 이에 따라 섬유들의 벌크를 팽창시킬 수 있다. 섬유들은 로프트(loft)될 것이며, 이에 따라 섬유들의 벌크가 증가하게 될 것이다. 본 발명의 유익제는, 단독으로 또는 본 발명 내에서 소정의 크레이핑 기구(creping mechanisms)와 조합하여 상기한 벌크 증가와 평량 증가에 기여할 수 있다. 예를 들어, 한정되지 않고, 12gsm의 평량과 13cc/g의 벌크를 갖는 미처리 스펀본드 기재에 비해, 본 발명은 16gsm의 평량과 27cc/g의 벌크를 갖는(즉, 각각 33%와 108% 증가된) 스펀본드를 입증할 수 있다. 마찬가지로, 크레이핑 기구와 공정은, 더욱 큰 이점을 입증할 수 있으며, 25gsm의 평량과 25cc/g의 벌크를 갖는(즉, 각각 108%와 92% 증가된) 스펀본드를 입증할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은, 미처리 기재에 비해 적어도 약 20% 내지 약 250%를 초과하는 평량 증가가 있는, 셀룰로오스 함량을 갖는 부직포 물질을 가능하게 한다. 예를 들어, 미처리 셀룰로오스 기재는 약 56gsm의 평량과 84%의 히스테리시스를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명의 부직포 셀룰로오스 기재는 약 95gsm의 평량(평량의 약 70% 증가)과 약 74%의 히스테리시스를 입증할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 포말형 HYPOD 8510^® 분산액 등의 유익제에 더하여, Lutensol^® 등의 비이온성 계면 활성제와 같은 제2 성분이 본 발명의 기재의 벌크 증가의 성공을 더욱 보조할 수 있다. Lutensol^®는, 또한 쉽게 생분해될 수 있는 선형 라우릴 미리스틸(linear lauryl myristyl) 알코올의 수 몰의 산화 에틸렌 부가물로 이루어져 있다. 또한, Lutensol^® 등의 비이온성 계면 활성제를 사용함으로써, 본 발명은, HYPOD 8510^® 분산액 등의 포말형 유익제를 기재의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 확산시키면서 낮은 부가물 수준에서 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 Lutensol^® 등의 비이온성 계면 활성제의 최대 약 50%까지 첨가되거나 또는 이러한 첨가 없이 벌크를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 포말형 유익제, 예를 들어, HYPOD 8510^® 분산액의 약 500mg/m²은, 본 발명의 일부 실시예들에서 Lutensol^® 등의 비이온성 계면 활성제의 약 250mg/m²와 조합될 수 있다(즉, 유익제에 대한 비이온성 계면 활성제의 비율이 약 1:2임).

본 명세서에서 사용될 때, 샘플의 "히스테리시스(hysteresis)" 값은, 우선 샘플을 원하는 신장(elongation)까지 연신한 후 동일한 속도에서 샘플을 수축할 수 있게 제어함으로써 결정될 수 있다. 히스테리시스 값은 이러한 순환 로딩 동안의 에너지의 감소 또는 손실이다. 퍼센트 히스테리시스(%hysteresis)는, 로딩(A_L)과 언로딩 곡선(A_UL) 아래의 면적을 적분하고 이들의 차를 구하여 로딩 곡선 아래의 면적으로 나눔으로써 산출된다. 즉, % Hysteresis = (A_L-A_UL)*100/(A_L). 이러한 측정은, ASTM D5035-95의 명세를 실질적으로 따르는 "스트립 신장 테스트"를 이용하여 수행된다. 구체적으로, 테스트에서는 두 개의 클램프를 사용하며, 각 클램프는 두 개의 치형부(jaw)를 구비하고, 각 치형부는 샘플과 접하는 페이싱(facing)을 갖는다. 클램프들은 3인치만큼 분리되어 있는 동일한 면의 물질을 일반적으로 수직으로 유지하고, 특정한 확장 속도에서 크로스 헤드를 이동시킨다. 샘플 크기는 3인치 x 6인치이고, 치형부 대면 높이는 1인치이고 폭은 3인치이며, 항속은 10in/분이다. 표본은 데이터 획득 능력을 갖는 MTS(기계적 테스트 시스템) 전자기 테스트 프레임에서 클램핑된다. 테스트는 교차 방향(CD)과 기계 방향(MD) 모두에 있어서 주변 조건에서 수행된다. 결과는 적어도 다섯 개의 표본의 평균으로서 보고된다.

도 4는, 도시한 데이터로 한정되지 않고서, 본 발명의 일례를 제공하며, hydroknit를 기재로서 사용하는 포말형 및 크레이핑형은, 임의의 파단을 나타내기 전에 약 100%의 인가 변형에서 약 22% 내지 약 25%의 탄성 변형을 갖는다. 상대적으로, 대조구 hydroknit는 약 15%의 탄성 변형을 가질 뿐이며, 약 25%의 인가 변형에서 파단된다. 마찬가지로, 도 5에 도시한 데이터로 한정되지 않고서, 스펀본드를 기재로서 사용하는 본 발명의 포말형과 크레이핑형은, 파단 전에 약 50%의 연신에서 최대 약 18% 탄성 변형까지 확장되는 대조구에 비해 약 100% 연신에서 약 27% 내지 약 55%의 탄성 변형을 갖는다. 도 7은, 도시된 데이터로 한정되지 않고서, 기계 방향(MD) 탄성 연신(복귀) 대 인가 연신을 도시한다. 본 발명은, 티슈 기재 상에 발포된 Lutensol^®과 결합된 포말형 HYPOD 8510^® 분산액이 존재함으로써 연신의 증가를 나타낸다. 본 발명은, 약 80%의 인가 변형에서 약 30%의 놀라운 탄성 연신을 나타내는 한편, 기본 셀룰로오스 티슈에서는 약 18%의 인가 변형에서 약 8% 이하의 탄성 연신을 나타낼 뿐이다. 도 8은, 도시된 데이터로 한정되지 않고서, 미처리 티슈 기재 대 본 발명의 티슈의 교차 방향(CD) 변형 대 인가 변형 비교를 도시한다. 도시한 바와 같이, 본 발명은, 포말형 유익제를 티슈 기재 상의 Lutensol^®과 결합된 HYPOD 8510^® 분산액으로서 사용하며, 기본적인 셀룰로오스 티슈에 비해 파단까지 이르는 가장 큰 탄성 연신을 갖는다.

따라서, 미처리 부직포 기재는 파단 신장율(elongation at break) 또는 연신율을 입증할 수 있지만, 일반적으로 연신의 보다 빠른 단계에서 입증하게 된다. 일반적으로, 통상적인 미처리 기재는 약 8% 내지 약 45%의 파단 신장율을 입증할 수 있다. 그러나, 본 발명은, 본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 약 45%를 초과하는 파단 신장율을 입증하도록 처리되는 기재를 가능하게 한다. 예를 들어, 본 발명은, 약 45% 또는 약 47% 내지 약 55%, 약 80%, 약 280%, 약 337%, 또는 약 350%의 파단 신장율을 입증할 수 있다. 특히, 일반적으로 파단 신장율이 작은 일부 기재에 있어서, 본 발명은, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 38%, 약 45%, 또는 약 47%의 파단 신장율을 제공할 수 있다. 이러한 연신율은 본 발명에 따른 티슈 기재에서 구체적으로 예시될 수 있다.

본 발명의 부직포 기재는, 마찬가지로 미처리된 기재에 비해, 적어도 약 5%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 또는 적어도 약 100%의 히스테리시스 감소를 보여준다. 또한, 본 발명의 부직포 기재는, 본 명세서에서 설명하는 벌크 테스트에 의해 결정되는 바와 같이 미처리 기재에 비해, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 100%, 적어도 약 110%, 적어도 약 125%, 적어도 약 200%, 적어도 약 225%, 또는 적어도 약 250%의 벌크 감소를 보여준다.

또한, 본 발명은, Lutensol^®의 존재 여부에 상관없이 기재의 벌크 및/또는 탄성을 증가시키며, 포말형 HYPOD 8510^® 분산액만으로 벌크 및/또는 탄성을 입증할 수 있다. 한정되지 않고서, 미처리 hydroknit 기재는 약 87%의 히스테리시스와 약 25%의 파단 신장율을 입증할 수 있다. 그러나, 본 발명의 hydroknit 기재는 약 67% 히스테리시스와 약 337%의 파단 신장율을 입증할 수 있다. 마찬가지로, 미처리 스펀본드 기재는 100%의 히스테리시스와 약 45%의 파단 신장율을 입증할 수 있는 한편, 본 발명의 스펀본드 기재는 약 40%의 히스테리시스와 약 280%의 파단 신장율을 입증할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 일반적으로 탄성을 제공하지 않는 기재가 연신될 수 있게 할 뿐만 아니라 본 발명에 의해 처리되지 않은 유사 기재의 정상적인 예측 성질로 쉽게 복귀하고 초과할 수도 있게 함으로써, 향상된 다용성을 제공한다.

더욱 큰 탄성 변형을 갖는 물질은 더욱 큰 탄성이나 탄성 에너지를 갖는다. 본 발명의 기재는, 미처리 기재에 비해 인가 변형의 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 100%의 연신을 견디는 증가된 능력을 입증할 수 있다. 다양한 기재들이 가변될 수 있지만, 본 발명에서는, 이에 따라 처리되지 않은 기재에 비해 연신을 향상시킬 수 있다는 점은 명백하다. 예를 들어, 미처리 hydroknit는 약 25% 인가 변형을 갖는 약 15% 연신을 견딜 수 있다. 약 50%의 인가 변형시, 동일한 그 미처리 hydroknit는 파단 없이 연신을 유지할 수 없다. 본 발명의 hydroknit는, 약 25%의 인가 변형시 약 12%의 연신, 약 50%의 인가 변형시 약 18%의 연신, 약 75%의 인가 변형시 약 21%의 연신, 및 약 100%의 인가 변형시 약 23%의 연신을 견딜 수 있다. 마찬가지로, 미처리 스펀본드는, 약 25%의 인가 변형시 약 10%의 연신 및 약 50%의 인가 변형시 약 16%의 연신을 견딜 수 있다. 그러나, 75%의 인가 변형시, 동일한 그 미처리 스펀본드는 파단 없이 연신을 유지할 수 없다. 그러나, 본 발명의 스펀본드는, 약 25%의 인가 변형시 약 17%의 연신, 약 50%의 인가 변형시 약 36%의 연신, 약 75%의 인가 변형시 약 46%의 연신, 및 약 100%의 인가 변형시 약 54%의 연신을 견딜 수 있다.

탄성 수축성이 있는 향상된 연신

2012년 10월 16일에 발행된 Lake 등의 미국 특허 제8287677호 등의 기존의 탄성 필름 적층체는, 탄성이나 연장성이 없는 페이싱을 이용하는 개인 위생 제품에 포함된다. 그 결과, 탄성 필름(이것도 탄성 필라멘트로 생성된 경우에 해당함)은 페이싱의 적층 전에 확장된 후 이완될 수 있다. 필름 확장/이완의 결과, 탄성 적층체는 통상적인 텍스타일 물질에 비해 벌크가 커지는 경향이 있다. 벌크 증가에 더하여, 탄성 적층체의 가시적 외관은 적층에 사용되는 접합 패턴에 의해 좌우된다. 가시적 효과는 연속적으로 주름지는(bunched) 피크와 밸리에 더욱 따른 것이다. 주름은, 기술적으로 알려져 있듯이, 여성 용품, 실금 제품, 기저귀 등의 일회용 개인 위생 제품의 허리밴드와 커프스를 따라 흔히 보이지만, 이러한 예들로 한정되지 않는다. 소비자 피드백은, 얇고, 의류와 같은 가시적 및 촉각적 미학을 걸치고 보유할 수 있는 물질을 매우 원하고 있음을 나타낸다. 따라서, 주름이 감소되거나 없음으로써 더욱 속옷처럼 보이는 더욱 매끄러운 탄성 영역이 보다 바람직하다. 또한, 탄성 필름 적층체는, 의류형 미학(가시적 및 촉각적)을 지각하게끔 비탄성 페이싱에 의존한다. 적층체의 페이싱의 미학을 개량하는 현재 방안은 적층 후 처리(예를 들어, 홈 롤링) 또는 높은 평량 물질(특히 비용 효과적이지 않은 본디드 카디드 웹)의 사용에 의존한다. 따라서, 확장 가능하고, 비교적 낮은 평량을 갖고, 벌크를 제공하는 페이싱 물질은, 더욱 의류와 같은 외관과 촉각성을 전달하며, 통상적인 텍스타일을 모방하는, 즉, 더욱 속옷처럼 보이는 필름 적층체를 보유하는 뛰어난 기회를 제공한다. 본 발명은, 제품을 산출하도록, 특히, 주름이 감소되었거나 없는 제품을 위한 탄성 필름 적층체를 산출하도록, 향상된 연신 능력과 증가된 벌크를 갖는 크레이핑 부직포 기재를 제공함으로써, 이러한 해결책을 제공한다. 부직포 기재는, 본 발명의 탄성 적층체를 생성하도록 미리 연신되지 않은 탄성 필름에 비해, 주름의 제거(주름의 100% 감소), 또는 미처리 기재에 비해 적어도 약 %5, 적어도 약 10%, 적어도 약 25% 또는 적어도 약 50%의 주름의 감소를 적어도 입증할 수 있다. 개선된 가시적 및 촉각적 느낌을 위한 더욱 의류 같은 텍스처와 연성 지각을 향상시키도록 작업복 및 헬스케어 의복(특히 의복의 신체측)에 있어서 크레이핑 페이싱을 사용할 수도 있다. 크레이핑은, 또한, 페이싱으로서 사용되는 부직포 기재에 따라, 개선된 습기 위킹(wicking)을 위한 기회를 제공할 수 있다.

따라서, 전술한 연성과 벌크 향상 개선점에 더하여, 본 발명은, 스펀본드, 본디드 카디드 웹, 스펀레이스 등의 부직포 기재의 크레이핑을 가능하게 하며, 이에 따라, 벌크가 커지고 개선된 촉각적 및 가시적 미학 등의 개선된 구조를 개발할 수 있다. 본 발명은 부직포 기재 상의 붕괴된 발포 필름 유익제 층을 전달하기 때문에, 적층 공정 동안 유리한 크레이핑 구조를 부직포가 유지하는 데 일조한다. 본 발명을 이용한 부직포 물질의, 예를 들어, 스펀본드의 구조적 평가에서는, 유익제 층 코팅이 본질적으로 부직포 물질의 일측에, 특히, 부직포 물질의 표면 상에 유지된다는 것을 보여준다. 본 발명의 유익제는, 부직포 물질의 접합점과 일치할 수 있는 크레이핑 물질의 피크에 주로 집중된다. 크레이핑 부직포는, (소정의 수준의 복귀성이 있는) 기계 방향 연장성 및 더욱 의류 같은 가시적 미학을 갖고, 그 이유는 부직포 물질 상의 접합점(존재하는 경우)의 외관이 최소화되어 주름을 감소시키기 때문이다. (탄성체를 미리 연신할 필요 없이) 탄성 필름/필라멘트에 적층되는 경우, 그 결과물은, 제품에, 예를 들어, 속옷처럼 보이고 느껴지지만 일회용 용품의 보호와 관리 가능한 위생 품질을 제공하는 일회용 개인 위생 용품에, 통합될 수 있는 적층된 웹이다. 이러한 용품들로 한정되지는 않지만, 이는, 착용과 느낌에 있어서 더욱 신중을 기한 제품을 착용하도록 허리와 다리에서 주름잡히는 덜 기저귀처럼 보이는 제품을 성인이 원하는 일회용 실금 용품에 있어서 특히 바람직할 수 있다.

확장 가능하고 수축 가능한 부직포 물질 페이싱을 크레이핑하는 능력은 미리 연신되지 않은(주름이 없거나 적은) 탄성 적층체를 제조하도록 조절되었다. 적층체를 제조하기 위해, 본 발명의 크레이핑 부직포 물질(HYPOD^® 8510을 포함하는 유익제가 적층된 스펀본드 물질)은, 예를 들어, 접착제를 사용하여 탄성 필름의 한 면 또는 양면에 적층되었다. 그 결과, 유익제는, 벌크가 더욱 크고 의류처럼 보이는 물질인 적층체의 촉각적 및 시각적 표시를 제공하도록 필름에 부착되는 크레이핑 기재의 면 상에 적층될 수 있다. 필름 층이 연신되지 않고 수축되지 않음으로써, 공정 요건들보다는 물성 요건들에 맞추도록 필름의 평량을 조절할 수 있다. 본 발명은 다양한 원료들로부터 제조되는 크레이핑 부직포 기재를 제공한다. 특히, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 프로필렌/에틸렌 공중합체, 및 기타 폴리올레핀 혼화물로부터 제조되는 부직포에 관한 것이다. 또한, 크레이핑의 정도를 조절함으로써, 연신/복귀의 가변량을 갖는 탄성 적층체를 가능하게 하는 다양한 정도의 MD 연장성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 크레이핑 기재를 사용함으로써, 여성 용품, 실금 제품, 기저귀 등의 개인 위생 제품의 외측 커버 물질로서 사용되는 것 등의 탄성 필름 적층체의 가시적 및 촉각적 미학을 향상시키는 기회를 제공하지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 크레이핑 페이싱의 접착성 적층은, 높은 평량의 물질을 사용할 필요 없이, 벌크가 크고 의류처럼 보이는 외관 및 촉각성을 제공한다.

본 발명은, 본 발명에 의해 제공되는 수단에 의해 처리되지 않은 기재에서 발견되지 않았던 개선점들을 보여준다. 전술한 바와 같이, 미처리 기재에 비교되는 본 발명의 개선점들은, 연성 등의 향상된 촉각 느낌, 향상된 인쇄, 히스테리시스의 감소, 벌크의 증가, 탄성/연장성의 증가, 수축성의 증가, 주름의 감소, 및 이들의 조합 중에서 선택될 수 있다.

기타 첨가제

본 발명의 부직포 기재는, 연성, 인쇄 향상, 탄성, 벌크 등의 전술한 이점들 외에 추가 이점을 제공하도록 첨가되는 추가 조성물을 가질 수 있다. 조성물은, 전체적인 기재 성능에 일조하도록 유익제 처리된 기재에 첨가될 수 있다. 구체적으로, 개인 위생 용품 등의 제품에 있어서, 추가 조성물은 성능 또는 전체적인 제품에 대한 사용자 경험에 일조할 수 있다.

신체 유체 유동성 개량제

신체 유체 유동성 개량제를 제공하는 장점은, 여성 위생 제품과 창상 붕대 등의, 혈액 성분을 포함하는 유체를 핸들링하는 데 있어서 본 발명의 부직포 기재를 보조하는 것이지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 신체 유체 유동성 개량제는, 점액 용해제, 점액 개량제, 적혈구 개량제 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 신체 유체 유동성 개량제는, 기재와의 신체 유체 상호 작용을 더욱 양호하게 보조하도록 신체 유체와 상호 작용할 수 있는 다양한 조성물 또는 약제를 포함한다. 예를 들어, 점액 용해제는, 월경 유체의 점액 성분 또는 점액성 글리콜-단백질의 임계 이황화(critical disulfide) 분자내 결합 및/또는 분자간 결합을 파괴하고, 이에 따라 점액의 점탄성을 상당히 감소시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 약제는, 2010년 3월 30일에 발행된 DiLuccio 등의 미국 특허 제7687681호에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 유용하다. 또한, 점액 용해제는, 단백질 백본(backbone)을 분할(cleave)하고, 3D 구조를 개량하고, 점액의 구조 내의 엉킴을 감소시킴으로써, 점액을 개량할 수 있다. 이는, 2011년 10월 25일 발행된 Potts 등의 미국 특허 제8044255호, 2000년 5월 9일 발행된 Yahiaoui 등의 미국 특허 제6060636호, 및 2011년 4월 19일 발행된 Dibb 등의 미국 특허 제7928282호에 각각 더 개시되어 있듯이, Lutenzol^® 등의 비이온성 계면 활성제, 등의 파파인(Papain) 등의 효소, 및 덱스트란(Dextran) 등의 탄수화물을 포함한다. 본 발명의 점액 용해제는, L-시스테인, 티오글리콜레이트, 디티오트리아콜, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 신체 유체 유동성 개량제는, 약 0.1% 또는 약 0.2% 내지 약 5% 또는 약 20%의 양으로 또는 유익제 조성물의 중량을 기준으로 본 발명 내에서 사용될 수 있다.

일부 기재에 있어서, 부직포 물질은 적혈구에 의해 야기되는 구멍 차단성을 나타낼 수 있고, 그 결과 기재의 유체 흡입 능력과 위킹 능력이 감소될 수 있다. 또한, 구멍 차단성을 감소시킬 뿐만 아니라 점도도 감소시킬 수 있는 적혈구 개량제가 존재할 수도 있다. 이는, Glucopon 220 ^®, PLURONIC^®, 및 2002년 2월 26에 발행된 Potts 등의 미국 특허 제6350711호에 개시된 것을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 기재는, 적혈구를 포함한 신체 유체를 포획하는 데 사용되지만, 이러한 예들로 한정되지 않고, 구멍 차단으로 인해 누출 증가가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 조성물을 본 발명의 부직포 기재에 첨가함으로써, 최종 사용자 경험을 향상시킬 수 있어서 유리한 기재 제품을 생성할 수 있다.

접착 방지제

월경 분비물과 대변 등의 점탄성 유체가 피부에 부착되는 것을 방지하도록, 접착 방지제를 첨가할 수 있다. 접착 방지제는, 적어도 하나의 점탄성 물질, 적어도 하나의 접착 방지 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 본 발명의 부직포 기재에 첨가될 수 있다. 접착 방지제는, 2010년 1월 5일에 발행된 Schroeder 등의 미국 특허 제7642396호에 개시되어 있다. 특히, 접착 방지제는, 월경 또는 배변 동안 및 후에 월경 분비물 및/또는 대변 물질이 음순 영역과 항문 주위 영역의 피부에 각각 부착되는 것을 방지하도록 기능한다. 적절한 점탄성 물질은, 링크된 효소, 알킬 쇄에서 8 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 폴리글리코시드, 보빈 리피드 추출 계면 활성제, 덱스트란, 덱스트란 유도체, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 적절한 접착 방지 화합물은, 알긴산, 베타-벤잘-부티르산, 식물, 카세인, 파르네솔, 플라본, 푸칸, 갈락토리피드, 키니노겐, 하이알루로네이트, 이눌린, 이리도이드 글리코시드, 나노입자, 페레칸, 포스포로티오에이트 올리고데옥시뉴클레오티드, 폴록사머 407, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리콘, 술페이티드 엑소폴리사카라이드, 테트라클로로데카옥시드, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 접착 방지제는, 점탄성 물질 또는 접착 방지 물질을 약 0.01 중량% 내지 약 25 중량%의 양으로 본 발명의 부직포 기재에 첨가할 수 있다. 다른 가변량으로는, 점탄성 물질 또는 접착 방지 물질의, 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양이 있다.

악취 제어 물질(odor control material)

부직포 기재에 악취 제어를 부여할 수 있는 임의의 다양한 악취 제어 물질을, 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 이러한 악취 제어를 이용하는 것은, 개인 위생 흡수 용품에서 특히 유용하다. 예를 들어, 악취 제어 물질은, 1994년 8월 30일에 발행된 Tanzer 등의 미국 특허 제5342333호 또는 1994년 11월 15일에 발행된 Tanzer 등의 미국 특허 제5364380호에 개시되어 있는 바와 같이, 기본, pH 중성, 및 산성 악취 흡수 용품들의 무수 혼합물의 탈취 혼합물일 수 있다. 또한, 본 발명의 적절한 악취 제어 물질은, 2008년 10월 9일에 출원된 미국 특허출원번호 제2008249490호에 개시되어 있는 바와 같이 (흡수 용품 등의) 기재에서의 악취 물질에 대한 작용에 의해 또는 사용자의 코 수용기에 대한 작용에 의해 악취를 감소시킴으로써 악취를 감소시키는 악취 제어계를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 악취 제어 물질은, 2008년 3월 26일에 출원된 Sierri 등의 미국 특허출원번호 제2008071238호에 개시된 것 등의 휘발성이 높고 낮은 물질들에 집중함으로써 연장된 악취 제어를 제공하는 악취 제어계를 포함할 수 있다. 악취 제어 물질들은, 2011년 11월 29일에 발행된 Do 등의 미국 특허 제8066956호 및 2005년 8월 9일에 발행된 Fontenot 등의 미국 특허 제6926862호에 추가로 개시되어 있다. 본 발명의 다른 악취 제어 물질들은, 암모니아 중화제, 기능성 향, 킬레이트제, 실리칸, 알루미나, 지르코니아, 마그네슘 산화물, 티타늄 이산화물, 철 산화물, 아연 산화물, 구리 산화물, 베이킹 소다(중탄산나트륨), 활성탄, 규조토, 제오라이트, 클레이(예를 들어, 녹점토) 등의 무기 산화물 입자, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 악취 제어 물질은, 부직포 기재의 평량에 따라, 약 2gsm 내지 약 80gsm, 약 8gsm 내지 약 40gsm, 또는 약 12gsm 내지 약 30gsm으로 존재할 수 있다.

실시예

하기 실시예들은 본 발명의 범주 내에서 실시형태를 추가로 설명하고 증명한다. 실시예들은 단지 예시를 목적으로 개시되어 있으며, 본 발명을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 따라서 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않는 한 이의 다양한 변경이 가능하다.

상업용 HYPOD^® 분산액을 물에 30% HYPOD^®고체 수준으로 희석한 후 Gaston 유닛에 의해 발포하였다. 안정적인 포말을 60인치 캘린더 건조기의 고온 드럼 표면에 적용하였다. 경화된 HYPOD^® 분산액을 건조기 포면으로부터 크레이핑하였다. 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 본 발명의 발포 공정을 이용하여 스펀본드 베이스시트를 크레이핑하였다. 이어서, HYPOD^® 코팅된 베이스시트를 시안 잉크로 인쇄하였고, 이때, 잉크의 100 중량부를 크로스 링커(cross-linker)의 4.5 중량부와 혼합하였다. 10.8bcm(billion cubic microns)의 아닐록스 롤러(anilox roller)를 사용하여 샘플들을 손 인쇄하였다.

발포 공정 조건:

분산액의 % 고형체: 10 30% HYPOD8510^®

건조기 온도: 260 - 300deg F

분산액 유속: 100 - 500 cc/분

혼합기 속도: 20% - 60%

블로우 비율: 5 - 30

SEM 화상들에 대한 화상 분석을 수행하여, 미처리 스펀본드와 본 발명의 유익제로 처리된 스펀본드 모두에 대한 표면 잉크 커버리지를 정량화하였다. 처리된 샘플들은, 표 1에 도시한 바와 같이, 미처리 스펀본드보다 높은 % 표면 잉크 커버리지를 나타낸다.

기재	% 잉크 커버리지
스펀본드 대조구 A (8gsm)	14.00
스펀본드 대조구 B (12gsm)	17.00
발포된 스펀본드 (8gsm)	61.00

상업용 HYPOD 8510^® 폴리올레핀 분산액을, HYPOD 8510^® 고형체를 기준으로 Lutensol^® A 65 N ICONOL^® 24 7을 첨가하지 않거나 최대 50% 첨가한 가변적인 HYPOD 8510 고형체 수준으로 물에 희석하였다. 이어서, 이러한 화학제를 Gaston Systems 발포 유닛에 의해 발포하고, 60인치 건조기의 고온 표면에 안정적인 포말을 적용하였다. 이어서, 베이스시트를 붕괴된 발포 코팅된 건조기 표면 상에 가압하고, 건조지 표면을 크레이핑하고, 릴 드럼(reel drum) 상에 권선하였다.

베이스시트들, 즉, 셀룰로오스계 타월, hydroknit ^®, 스펀본드를 사용하여, 크레이핑 블레이드 형상 및/또는 연신 비율을 제어하는 공정에 의해 연신 물질을 생성하였다.

발포 공정 조건:

분산액의 % 고형체: 5% 30% HYPOD 8510 ^®

건조기 온도: 230 - 300deg F

분산액 유속: 50 - 500 cc/분

혼합기 속도: 20% - 60%

블로우 비율: 5 - 30

기계적 테스트 - % 히스테리시스:

MTS 인장 테스터 모델인 % # Insight Model EL1을 사용하여 테스트를 수행하였다. 3" 인치 폭의 시편을 10in/분의 속도로 20% 변형까지 당긴 후 동일한 속도에서 0% 변형으로 수축시켰다. 표 2와 표 3에 도시한 바와 같이 로딩 곡선과 언로딩 곡선 아래의 면적을 % 히스테리시스로서 측정하였다. 또한, 표 3은 테스트한 기재들의 각각에 대한 파단 신장율을 도시한다.

크레이핑된 셀룰로오스 타월에 대한 % 히스테리시스

	평량(gsm)	% 히스테리시스
		평균	표준 편차
대조구	56	84	±0.6
발포된 셀룰로오스	95	74	±0.7

크레이핑 스펀본드 및 hydroknit 및 셀룰로오스 미용 티슈에 대한 히스테리시스 %

	히스테리시스 %	파단 신장율 %
대조구 Hydroknit	87	25
발포된 Hydroknit A	70	153
발포된 Hydroknit B	66	337
대조구 스펀본드	100	45
발포된 스펀본드 A	42	124
발포된 스펀본드 B	40	280
대조구 미용 티슈	95	29
발포된 미용 티슈	65	47

기계적 테스트: 탄성 에너지

MTS 인장 테스터 모델인 # Insight Model EL1을 사용하여 테스트를 수행하였다. 3" 인치 폭의 시편을 많은 사이클 로딩과 언로딩 곡선을 통해 10in/분으로 변형 %가 증가(25, 50, 75, 100)하도록 당겼다. 표 4에 도시한 바와 같이 각 사이클에 대하여 인가 변형(in/in)에 따른 각 사이클 후에 영구적 변형량을 측정하였다.

주어진 인가 변형에서의 탄성 변형

	인가 변형 (in/in)
	0.25	0.50	0.75	1.00
대조구 Hydroknit	0.15	0.00	0.00	0.00
발포된 Hydroknit A	0.12	0.18	0.21	0.23
발포된 Hydroknit B	0.10	0.17	0.22	0.25
대조구 스펀본드	0.10	0.16	0.00	0.00
발포된 스펀본드 A	0.16	0.28	0.30	0.28
발포된 스펀본드 B	0.17	0.36	0.46	0.54
대조구 미용 티슈	0.06	0.00	0.00	0.00
발포된 미용 티슈	0.12	0.16	0.03	0.00

물질의 중량과 두께를 측정하여 평량(gsm)과 벌크(cc/g)를 정량화함으로써 벌크를 측정하였다. 그 결과는 표 5에 도시한 바와 같다.

코드 번호	평량(gsm)	벌크 (cc/g)
대조구 스펀본드	12	13
발포된 스펀본드 A	16	27
발포된 스펀본드 B	25	25

테스트 방법

(1) 촉각성을 위한 촉감 등급 테스트(In-Hand Ranking Test)(IHR 테스트):

촉감 등급 테스트(IHR)는 섬유상 웹의 촉감의 기본적 평가이고, 연성 같은 속성을 평가한다. 이 테스트는, 공정 변화가 인적으로 검출될 수 있고 및/또는 대조구에 비해 연성 인지도에 영향을 주는지 여부에 대한 신속한 판독을 획득하는 데 유용하다. 처리된 웹과 대조구 웹 간의 IHR 연성 데이터의 편차는 연성 개선 정도를 반영한다.

테스트 참여자들은, 평균적인 훈련되지 않은 소비자가 제공할 수 있는 것보다 정확한 평가를 제공하도록 훈련된다. 참여자에 의해 각 샘플 코드에 대해 생성된 등급 데이터는 비례 위험 회귀 모델(proportional hazards regression model)을 사용하여 분석된다. 이 모델은 참여자가 대부분의 속성으로부터 최소한의 속성까지 등급화 절차를 통해 진행하는 것을 연산적으로 가정한다. 연성 테스트 결과는 로그 오드 값으로서 제시된다. 로그 오드는, 비례 위험 회귀 모델로부터 각 코드에 대해 추산되는 위험 비율의 자연 로그이다. 더 큰 로그 오드는, 관련 속성이 더 큰 강도로 인지된다는 것을 나타낸다.

IHR 결과가 로그 오드로 표현되기 때문에, 개선된 연성의 차는, 실제로 이 데이터가 나타내는 것보다 훨씬 더 크다. 예로서, IHR 데이터의 차가 1일 때, 이는 실제로 전체 연성의 10배(10¹ = 10) 또는 그 대조구에 비한 1,000% 개선을 나타낸다. 다른 예에서, 그 차가 0.2인 경우, 이는 1.58배(10^0.2= 1.58) 즉 58% 개선을 나타낸다.

IHR로부터의 데이터는 또한 등급 포맷(rank format)으로 제시될 수도 있다. 데이터는, 일반적으로 제품의 등급이 등급화의 대상이 되는 제품에 의존하기 때문에, 테스트들 내에서 상대적 비교를 수행하는 데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 제품이 양자의 테스트에서 테스트될 때 테스트간 비교가 이루어질 수 있다.

(2) 벌크 테스트

시트 벌크는, gsm 단위로 표현된 조정된 평량으로 나누어진 미크론 단위로 표현된 조정된 섬유 시트의 시트 두께의 몫으로서 산출된다. 그 결과, 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터 단위(cc/g)로 표현된다. 더욱 구체적으로, 시트 캘리퍼는, 적층된 시트를 위한 노트 3(Note 3)을 갖는 TAPPI 테스트 방법 T402 "Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products" 및 T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board"에 따라 측정된 단일 시트의 대표적 두께이다. T411 om-89를 수행하는 데 사용되는 마이크로미터는, 미국 오레곤주 뉴버그 소재의 Emveco, Inc.에서 시판하고 있는 Emveco 200-A Tissue Caliper Tester이다. 마이크로미터는, 2 kilo-Pascals의 부하와, 2500 제곱 밀리미터의 압력 적용 면적과, 56.42밀리미터의 압력 적용 직경과, 3초의 체류 시간과, 초당 0.8밀리미터의 하강율을 갖는다.

(3) 점성 테스트

점성은 미국 메사추세츠주 미들보로 소재의 Brookfield Engineering Laboratories에서 시판하고 있는 Brookfield Viscometer, 모델 RVDV-II+를 사용하여 측정된다. 측정은, 실온(23℃)에서, 100rpm으로, 예상 속도에 따라 스핀들(4) 또는 스핀들(6) 중 어느 하나를 사용하여 이루어졌다. 점성 측정은 센티푸아즈 단위로 보고되었다.

(4) HYPOD 8510^® 첨가제 조성물 테스트의 양

본 발명의 일 측면에서, HYPOD 애드온은 산 분해(acid digestion)를 사용하여 결정된다. 샘플은, 탄소성 물질을 파괴하고 셀룰로오스 매트릭스로부터 칼륨이온을 분리하도록 충분히 농축된 황산 및 질산으로 습식 애싱(wet ash)된다. 그 후, 원자 흡착에 의해 칼륨 농도를 측정한다. HYPOD 8510^® 부가물은, 대조구 HYPOD 8510^® 분산액 용액(LOTVB1955WC30, 3.53%)으로부터 HYPOD 8510^® 측정치를 벌크화하도록 샘플 상의 HYPOD 8510^®의 칼륨 농도를 기준으로 결정된다.

(5) 티슈의 첨가제 조성물의 함량을 결정하는 방법

샘플을 EPA 방법(3010A)에 따라 분해하였다.이 방법은, 블록 분해제(block digester) 내의 질산으로 공지된 양의 물질을 분해시키는 단계와, 이를 분해의 종료시 공지된 체적이 되게 하는 단계로 구성된다.

분석은, 공기/아세틸렌 불꽃을 사용한 직접 어스피레이션(aspiration) 방법인 1986년 7월 EPA 방법 7610을 사용하여 불꽃 원자 흡착 스펙트로포토미터 상에서 수행하였다. 사용한 기구는 미국 캘리포니아주 산타 클라라 소재의 Aligent Technologies에 의해 시판되고 있는 VARIAN AA240FS이었다.

분석은 이하의 방식으로 수행하였다: 기구를 블랭크 및 5개의 표준으로 캘리브레이션하였다. 캘리브레이션 후에는 캘리브레이션 표준 확인을 위한 제2 소스 표준의 분석이 후속하였다. 이 특정 경우에, 복귀는 97%(90 내지 110%가 수용 가능함)이었다. 이어서, 분해 블랭크 및 분해 표준을 분석했다. 이러한 특정한 경우에, 블랭크는 0.1mg/l 미만이었고, 표준 리커버리는 93%(85 내지 115%가 수용 가능함)이었다. 이어서, 샘플을 분석하고, 매 10번째 샘플 이후, 표준을 운용하였다(90 내지 110%가 수용 가능함). 전체 분석의 종료시, 블랭크 및 표준을 운용하였다.

(6) 평량

변형 TAPPI T410 절차를 사용하여 티슈 시트 시편의 기본 평량을 결정하였다. 미리 겹쳐진 샘플들을 최소 4시간 동안 23℃±1℃ 및 50±2% 상대 습도로 조정하였다. 조정 이후, 16-3" x 3"의 미리 겹쳐진 샘플들을 다이 프레스 및 연계된 다이를 사용하여 절단하였다. 이는 144in² 또는 0.0929m²의 티슈 시트 샘플 면적을 나타낸다. 적절한 다이 프레스의 예는, 뉴욕주 아이슬란디아 소재의 Testing Machines, Inc.에 의해 제조된 TMI DGD 다이 프레스이거나, 윌밍턴 소재의 USM Corporation에 의해 제조된 Swing Beam 테스트 기계이다. 매스 다이 크기 공차(Mass. Die size tolerance)는 양 방향으로 +/-0.008inch이다. 이어서, 시편 스택을 평형추형 분석 저울(tared analytical balance) 상에서 최근접 0.001 그램까지 계량하였다. 제곱미터당 그램의 평량(gsm)은 이하의 방정식을 사용하여 계산된다.

(조정된) 평량 = 적층체 중량 gram/ (0.0929m²)

(7) 형상 평균 인장 강도(Geometric Mean Tensile 강도; GMT)

형상 평균 인장 강도(GMT)는, 건조 기계 횡단 방향(CD) 인장 강도로 승산된 건조 기계 방향(MD) 인장 강도의 곱의 제곱근이며, 샘플 폭 3 inch 당 그램으로서 표현된다. MD 인장 강도는, 샘플이 기계 방향으로 파열되도록 당겨질 때 샘플 폭의 3inch당 피크 부하이다. 마찬가지로, CD 인장 강도는, 샘플이 기계 횡단 방향으로 파열되도록 당겨질 때 샘플 폭의 3inch 당 피크 부하이다. 인장 곡선은 23.0℃±1.0℃ 및 50.0±2.0% 상대 습도의 실험실 조건 하에서 티슈 샘플들이 네 시간 미만의 주기 동안 테스트 조건으로 평형화된 후에 얻어졌다.

인장 강도 테스트를 위한 샘플들은, JDC Precision Sample Cutter(펜실바니아주 필라델피아 소재의 Thwing-Albert Instrument Company, 모델 번호 SC130)를 사용하여 기계 방향(MD) 또는 기계 횡단(CD) 방향 중 어느 하나로 적어도 5inch(127mm) 길이 x 3inch 폭(76mm)의 스트립으로 절단되었다. 인장 테스트는, TestWorks^® 4 소프트웨어 버전 4.08(미네소타주 에든 프레이리 소재의 MTS Systems Corp.)로 구동되는 MTS Systems Synergie 100 상에서 측정되었다.

로드 셀은, 피크 부하 값의 대부분이 로드 셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90% 사이에 들도록 테스트되는 샘플의 강도에 따라 50 뉴턴 또는 100 뉴턴 최대치 중 어느 하나로 선택된다. 치형부들 사이의 게이지 길이는 4 +/- 0.04inch(102 +/- 1mm)이다. 치형부들은, 공압 작용을 이용하여 작동되며, 고무로 코팅된다. 최소 파지면 폭은 3inch(76 mm)이고, 치형부의 대략적 높이는 0.5inch(13m)이다. 크로스헤드 속도는 10 +/- 0.4inch/분(254+/- 10mm/분)이고, 파단 감도는 65%로 설정된다.

샘플은, 수직 및 수평 양자 모두에 있어서 중심 설정된 기구의 치형부 내에 배치된다. 이어서, 테스트를 시작하고, 시편이 파단될 때 종료된다. 피크 부하는, 테스트되는 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도" 중 어느 하나로서 기록된다. 샘플 당 열 개(10)의 시편이 각 방향으로 테스트되고, 제품의 MD 또는 CD 인장 강도 값 중 어느 하나로서 대수 평균이 보고된다. 기하 평균 인장 강도는 이하의 등식으로부터 계산된다:

GMT = (MD 인장 * CD 인장)^1/2

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 기재된 정확한 수치 값으로 엄격히 한정되는 것으로 이해해서는 안 된다. 대신, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 이러한 치수는, 인용된 값 및 이 값 주변의 기능적으로 동등한 범위 모두를 의미하고자 하는 것이다. 예로서, "40mm"라고 개시된 치수는 "약 40mm"를 의미하고자 하는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용된 모든 문헌들은, 관련 부분에서 본 명세서에 참조 문헌으로 원용되며, 임의의 문헌을 인용하는 것을 본 발명에 대한 종래 기술임을 허용하는 것으로 해석하지 않아야 한다. 본 명세서에서 기재된 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고 문헌으로 원용된 문헌들의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되면, 본 명세서에 기재된 용어에 할당된 의미 또는 정의가 우선한다.

본 발명의 특정 실시예들을 예시하고 설명하였지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하고자 하는 것이다.

Claims (20)

1. 표면을 정의하는 섬유상 웹; 및
   유익제 층을 포함하는 부직포 기재로, 상기 유익제는 첨가제 조성물, 증강 성분, 및 이들의 조합으로부터 선택되고;
   상기 유익제는 크레이핑 공정을 통해 상기 섬유상 웹 표면에 발포되고 접합되고;
   상기 부직포 기재는, 미처리 기재에 비해 향상된 촉각, 향상된 인쇄, 히스테리시스의 감소, 벌크의 증가, 탄성/연장성의 증가, 수축성의 증가, 주름의 감소, 및 이들의 조합 중에서 선택되는 개선을 보여주는, 부직포 기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 개선은, 미처리된 기재에 비해, 적어도 약 5%의 히스테리시스 감소, 적어도 약 40%의 벌크 증가, 및 이들의 조합 중에서 선택되는 것인, 부직포 기재.
3. 제1항에 있어서, 상기 섬유상 웹은, 티슈, 통기 건조 티슈, 페이퍼 타월, 수력엉킴 웹, 스펀본드, 멜트블로운, 코폼, 본디드 카디드 웹, 에어레이드, 적층체, 종이, 및 이들의 복합체 조합으로부터 선택되는 것인, 부직포 기재.
4. 제1항에 있어서, 상기 유익제는 첨가제 조성물이고, 여기서 상기 첨가제 조성물은 폴리올레핀 분산액, SEBS 공중합체 분산액, 폴리이소프렌 분산액, 폴리부타디엔-스티렌 블록 공중합체 분산액, 라텍스 분산액, 폴리비닐 피롤리돈-스티렌 공중합체 분산액, 폴리비닐 알코올-에틸렌 공중합체 분산액, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 중합체 분산액인 것인, 부직포 기재.
5. 제1항에 있어서, 상기 증강 성분은 마이크로입자, 팽창 가능한 마이크로구체, 섬유, 추가 중합체 분산액, 방향제, 항균제, 가습제, 약물, 수더로부터 선택되는 것인, 부직포 기재.
6. 제4항에 있어서, 상기 분산액의 중량을 기준으로 약 0.5% 내지 약 30%의 양으로 상기 중합체 분산액에 첨가되는 증강 성분을 더 포함하는, 부직포 기재.
7. 제1항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 에틸렌-아크릴산, 폴리에틸렌-옥텐 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 불용성 폴리올레핀 공중합체인 것인, 부직포 기재.
8. 제1항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 합성 수용성 중합체, 천연 수용성 중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것인, 부직포 기재.
9. 제8항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 폴리알코올, 폴리아민, 폴리이민, 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리옥사이드, 폴리글리콜, 폴리에테르, 폴리에스테르, 이들의 공중합체 및 혼합물로부터 선택되는 합성 수용성 중합체인, 부직포 기재.
10. 제8항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 개질된 셀룰로오스, 개질된 전분, 개질된 단백질, 키토산(chitosan) 및 키토산 염, 카라기난, 한천(agar), 겔란 검(gellan gum), 구아 검(guar gum), 및 이들의 조합으로부터 선택되는 천연 수용성 중합체인, 부직포 기재.
11. 제1항에 있어서, 상기 기재는, 상기 기재 상의 인쇄 외관 개선에 있어서 적어도 약 25%의 개선된 잉크 커버리지를 갖는, 부직포 기재.
12. 제1항에 있어서, 상기 기재는, 벌크 테스트에 의해 결정되는 바와 같이 적어도 약 20% 내지 약 250%의 벌크 증가를 갖는, 부직포 기재.
13. 제4항에 있어서, 비이온성 계면 활성제는 상기 첨가제 조성물과 약 1:2의 비율로 조합되는 것인, 부직포 기재.
14. 제1항에 있어서, 상기 기재는, 파단 전에 약 25% 내지 약 100%의 인가 변형 연신을 유지할 수 있는 탄성 변형을 갖는, 부직포 기재.
15. 제1항에 있어서, 상기 기재는, 약 45%를 초과하는 파단 신장율을 보여주는, 부직포 기재.
16. 제1항에 있어서, 상기 기재는, 미리 연신되지 않은 탄성 필름과 조합해서 약 5% 내지 100%의 주름 감소를 갖는 탄성 적층체를 생성하는, 부직포 기재.
17. 제1항에 있어서, 약 0.1% 또는 약 20%의 신체 유체 유동성 개량제를 더 포함하는, 부직포 기재.
18. 제17항에 있어서, 상기 신체 유체 유동성 개량제는 점액 용해제로부터 선택되고, 여기서 상기 점액 용해제는 L-시스테인, 티오글리콜레이트, 디티오트리아콜, 및 이들의 조합; 점액 개량제; 적혈구 개량제; 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 부직포 기재.
19. 제1항에 있어서, 링크된 효소, 알킬 쇄에서 8 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬 폴리글리코시드, 보빈 리피드 추출 계면 활성제, 덱스트란, 덱스트란 유도체, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 점탄성 물질; 알긴산, 베타-벤잘-부티르산, 식물, 카세인, 파르네솔, 플라본, 푸칸, 갈락토리피드, 키니노겐, 하이알루로네이트, 이눌린, 이리도이드 글리코시드, 나노입자, 페레칸, 포스포로티오에이트 올리고데옥시뉴클레오티드, 폴록사머 407, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리콘, 술페이티드 엑소폴리사카라이드, 테트라클로로데카옥시드, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 접착 방지 화합물; 및 이들의 조합의 약 0.01% 내지 약 25%로부터 선택된 접착 방지제를 더 포함하는, 부직포 기재.
20. 제1항에 있어서, 약 2gsm 내지 약 80gsm의 악취 제어 물질을 더 포함하는, 부직포 기재.

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