KR20160018586A - 연성 및 강도가 강화된 티슈 - Google Patents

연성 및 강도가 강화된 티슈 Download PDF

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KR20160018586A
KR20160018586A KR1020157036736A KR20157036736A KR20160018586A KR 20160018586 A KR20160018586 A KR 20160018586A KR 1020157036736 A KR1020157036736 A KR 1020157036736A KR 20157036736 A KR20157036736 A KR 20157036736A KR 20160018586 A KR20160018586 A KR 20160018586A
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토마스 제라드 샤넌
제프리 제임스 팀
Original Assignee
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 티슈 웹, 및 이를 포함하는 제품을 제공하며, 여기서 웹은 2 이상의 층을 포함하고 층들 중 하나에 선택적으로 포함된 정제된 섬유를 포함해서 내구성과 연성을 모두 가진 시트를 제공한다. 더욱 구체적으로 본 발명은 다층 티슈 웹의 공기 접촉층에 선택적으로 포함된 정제된 섬유를 웹의 중량 기준 적어도 약 1 중량% 포함하는 연성 및 내구성이 있는 티슈 웹을 제공한다.

Description

연성 및 강도가 강화된 티슈{SOFT AND STRONG ENGINEERED TISSUE}
본 발명은 연성 및 강도가 강화된 티슈에 관한 것이다.
티슈 제품, 예를 들면 미용 티슈, 종이 타월, 욕실 티슈, 냅킨, 및 기타 유사 제품은 여러 가지 중요한 특성을 포함하도록 디자인된다. 예를 들면, 제품은 양호한 벌크, 부드러운 촉감을 가져야 하고, 양호한 강도 및 내구성을 가져야 한다. 그러나, 불행하게도, 제품의 하나의 특성을 향상시키는 단계들을 수행하면, 제품의 다른 특징이 종종 불리하게 영향을 받는다.
최적의 제품 특성을 달성하기 위해서, 티슈 제품은 통상적으로, 적어도 부분적으로 목질 섬유 및 흔히는 활엽수 및 침엽수 섬유의 블렌드를 함유하는 펄프로부터 형성되어 원하는 특성을 달성한다. 통상적으로, 흔히 티슈 제품의 경우에서와 같이, 표면 연성을 최적화하고자 시도하는 경우, 제지업자는 부분적으로 섬유 길이, 종횡비 및 섬유 세포 벽의 두께에 기초하여 섬유 지료(fiber furnish)를 선택할 것이다. 불행하게도, 연성에 대한 필요성은 내구성에 대한 필요성에 의해 균형이 유지진다. 티슈 제품의 내구성은 인장 강도, 파열 강도 및 인열 강도의 측면에서 정의될 수도 있다. 통상적으로, 인열 강도 및 파열 강도는 인장 강도와 긍정적인 상관관계를 갖지만, 인장 강도, 및 그에 따라 내구성, 및 연성은 반대로 관계된다. 따라서, 제지업자는 연성에 대한 필요성과 내구성에 대한 필요성을 균형을 유지할 필요성에 대해 계속적으로 도전 받게 된다. 불행하게도, 티슈 페이퍼 내구성은 평균 섬유 길이가 감소됨에 따라 일반적으로 감소된다. 따라서, 단순히 펄프 평균 섬유 길이를 감소시키는 것은 제품 연성 및 제품 내구성 간에 바람직하지 않은 균형을 초래할 수 있다.
연성 및 강도를 균형을 잡는 하나의 접근법은 3개의 층을 갖는 한겹 제품을 형성하는 것이다. 외부층은 통상적으로 미정제된 활엽수 섬유를 포함하는 한편, 내부층은 내구성, 강도 및 휨 강성을 개선하도록 정제된 침엽수 섬유를 포함한다. 이들 제품이 활엽수 섬유의 존재 때문에 부드러울 수 있지만, 이들은 또한 상당한 수준의 슬라우(slough)를 생성하는 경향이 있다. 따라서, 슬라우의 양이 감소된, 높은 정도의 연성 및 강도를 제공할 수 있는 공정, 시스템 및 제품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 연성 수준에 따라 최소 또는 무시할만한 영향으로 감소된 슬라우를 나타내는 층상 티슈 제품이 바람직할 것이다.
정제된 섬유 및 특히 낮은 여수도(freeness)를 갖는 정제된 섬유, 예를 들면 TAPPI 표준 T 227 OM-94(캐나다 표준법)에 따라 측정된, 약 550mL 미만, 보다 바람직하게는 약 500mL 미만의 캐나다 표준 여수도를 갖는 섬유가 다층 티슈 웹 내에 선택적으로 포함되어 강하고, 내구성이 있고 부드러운 웹을 수득할 수 있음이 이제 발견되었다. 정제된 섬유를 첨가하는 것의 이점은 그 섬유가 다층 웹의 하나의 층, 특히 공기 접촉층(비-직물(non-fabric) 접촉층이라고도 지칭됨) 내에 선택적으로 포함되는 경우에 특히 두드러진다. 놀랍게도, 정제된 섬유를 다층 티슈 구조체 내에 선택적으로 포함시키는 이점은, 정제된 섬유가 비교적 적당한 양, 예를 들면 웹의 약 40 중량% 미만, 소정의 예에서는 약 30 중량% 미만으로 비정제된 통상의 제지 섬유를 대체하는 경우와, 웹의 직물 접촉층이 정제된 섬유를 실질적으로 갖지 않는 경우에도 달성된다.
따라서, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 직물 접촉 섬유층 및 비-직물 접촉 섬유층을 포함하는 다층 티슈 웹을 제공하며, 여기서 직물 접촉 섬유층은 필수적으로 미정제된 통상의 제지 섬유로 이루어지고, 비-직물 접촉 섬유층은 정제된 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 직물 접촉층은 실질적으로 정제된 섬유를 갖지 않고, 티슈 웹은 약 1 내지 약 40 중량%의 정제된 섬유를 포함한다. 특히 바람직한 실시예에서, 직물 접촉 섬유층은 미정제된 침엽수 크라프트 섬유를 포함하고, 공기 접촉 섬유층은 약 550ml 미만의 여수도를 갖는 정제된 활엽수 크라프트 섬유를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 직물 접촉 섬유층 및 공기 접촉 섬유층을 포함하는 다층 티슈 웹을 제공하며, 여기서 직물 접촉 섬유층은 실질적으로 정제된 섬유를 갖지 않고, 공기 접촉 섬유층은 약 1 내지 약 40 중량%의 정제된 섬유를 포함하고, 상기 티슈 웹은 약 35gsm 초과의 평량(basis weight), 약 800g/3” 초과의 기하 평균 인장 및 약 6.0kgf 미만의 기하 평균 기울기를 갖는다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 정제된 티슈 웹을 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 섬유를 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제1 섬유 슬러리를 약 550ml 미만의 여수도로 정제하는 단계, 통상의 제지 펄프를 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 제2 섬유 슬러리를 성형 직물 상에 피착하는 단계, 제2 섬유 슬러리에 인접하게 제1 섬유 슬러리를 피착하여 습식 웹을 형성하는 단계; 습식 웹을 약 20 내지 약 30%의 점조도(consistency)로 탈수시키는 단계, 및 습식 웹을 약 90% 초과의 점조도로 건조시켜 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함한다.
정의
본원에서 사용되는 바와 같이 용어 “정제된(refined) 섬유”는, 화학적으로 또는 기계적으로 처리된, 활엽수, 침엽수, 면, 바가스, 짚, 대나무 및 마를 포함하지만 이에 한정되지 않는 목질 및 비목질 식물로부터 유래된 임의의 셀룰로오스 섬유상 물질을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이 용어 “여수도(freeness)”는 TAPPI 표준 T 227 OM-94에 따라 결정된 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness; CSF)를 지칭하고, 밀리리터(mL) 단위로 보고된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평균 섬유 길이"는 핀란드 카자니의 Kajaani Oy Electronics에서 입수가능한, Kajaani 섬유 분석기 모델 번호 FS-100을 사용하여 결정된 섬유의 길이 가중 평균 길이를 의미한다. 시험 절차에 따라, 펄프 샘플은 냉침액으로 처리해서 아무런 섬유 다발 또는 조각(shive)이 존재하지 않도록 보장한다. 각 펄프 샘플은 뜨거운 물에 붕해시키고 대략 0.001% 용액에 희석한다. 표준 Kajaani 섬유 분석 시험 절차를 이용하여 시험할 때 개별적인 시험 샘플들을 희석 용액에서 약 50 내지 100ml 부분으로 뽑아낸다. 가중 평균 섬유 길이는 하기 식으로 표현될 수도 있다:
Figure pct00001
여기서 k = 최대 섬유 길이
xi = 섬유 길이
ni = 길이 xi인 섬유의 수
n = 측정한 섬유의 총 수.
본원에서 사용되는 용어 "기하 평균 인장"(GMT)은 웹의 MD 인장 강도 및 CD 인장 강도의 제품의 제곱근을 의미하는데, 시험 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 측정된다.
본원에서 사용되는 용어 "기울기"는 인장 대 신축성을 구성해서 얻어지는 기울기 선을 의미하고, 시험 방법 섹션에서 기술된 바와 같이 인장 강도를 결정하는 과정에서 MTS TestWorks™의 산출물이다. 기울기는, 샘플 폭(인치)의 단위당 그램(g)의 단위로 보고되며, 시편 폭에 의해 나누어진 70 내지 157grams의 시편 발생력(0.687 내지 1.540N) 내에 속하는 부하 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소 자승 선의 구배로서 측정된다. 기울기는, 일반적으로, 본원에서 3인치 샘플 폭당 그램 단위 즉 g/3”를 갖는 것으로서 보고된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “기하 평균 기울기”(GM Slope)는 일반적으로 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이 "기계 방향 내구성"은 일반적으로 웹의 결함에 의해 개시된 균열 진전에 저항할 수 있는 웹의 능력을 의미하고 MD 인장 지수 (MD 인장 강도를 평량으로 나누어 계산) 및 MD 식축성(시험 방법 섹션에서 기술된 바와 같이 인장 강도를 결정하는 과정에서 MTS TestWorks™의 산출됨)으로부터 하기 식에 따라 산출된다:
Figure pct00002
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “강성 지수”는, (g/3” 단위를 갖는) 기하 평균 인장 강도로 나누고 1,000을 곱한 (kgf 단위를 갖는) 기하 평균 기울기의 몫을 가리킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “캘리퍼(caliper)”는 EMVECO 200-A Microgage 자동화 마이크로미터(미국 오리건주 뉴버그의 EMVECO, Inc.)를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T402에 따라 측정된 단일 시트의 대표 두께이다(2겹 이상을 포함하는 티슈 제품들의 캘리퍼가 모든 겹을 포함하는 티슈 제품의 단일 시트의 두께임). 상기 마이크로미터는 2.22인치(56.4mm)의 모루(anvil) 직경 및 제곱인치 당(6.45cm2 당) 132그램(2.0kPa)의 모루 압력을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “평량”은 일반적으로 티슈의 단위 면적 당 완전 건조 중량(bone dry weight)을 지칭하며, 일반적으로 gsm(제곱미터 당 그램)으로 표현된다. 평량은 TAPPI 시험 방법 T-220을 사용하여 측정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “시트 벌크”는 gsm으로 표현되는 평량으로 나눈, μm로 표현되는 시트 캘리퍼의 몫을 의미한다. 얻어진 시트 벌크는 cm3/g로 표현된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 일반적으로 다양한 종이 제품, 예컨대 미용 티슈, 욕실 티슈, 종이 타월, 냅킨 등을 지칭한다. 일반적으로, 본 발명의 티슈 제품의 평량(basis weight)은 약 80gsm 미만, 일부 실시예에서는 약 60gsm 미만, 및 일부 실시예에서는 약 10 내지 약 60gsm이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “층”은, 한 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리물 등의 층을 가리킨다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “층상 티슈 웹”, “다층 티슈 웹”, “다층 웹”, 및 “다층 종이 시트”는, 일반적으로, 바람직하게는 서로 다른 섬유 유형들로 이루어진 수성 제지 지료(furnish)의 두 개 이상의 층으로부터 준비된 종이의 시트를 가리킨다. 층들은, 바람직하게는, 하나 이상의 무한한 소공 스크린(endless foraminous screen) 상에서의 희석 섬유 슬러리의 별도의 스트림의 피착으로부터 형성된다. 개별적인 층들이 초기에 별도의 소공 스크린들 상에 형성되면, 층들은 후속하여 (습윤 상태에서) 결합되어 층상 복합 웹을 형성하게 된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “겹(ply)”이라는 용어는 이산적인 제품 요소를 가리킨다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다. 이 용어는, 여러 겹 미용 티슈, 목욕 티슈, 종이 타월, 물티슈, 또는 냅킨 등에서의 복수의 웹형 구성요소(web-like component)를 가리킬 수 있다.
일반적으로, 본 발명은 통상의 제지 섬유 및 정제된 섬유를 포함하는 티슈 웹 및 이로부터 제조되는 제품에 관한 것이다. 티슈 웹 내의 통상의 제지 섬유, 보다 구체적으로는 다층 티슈 구조체의 공기 접촉층 내에 배치된 통상의 섬유 중 일부를 정제된 섬유로 대체함으로써, 연성을 희생하지 않으면서 더욱 강하고 더욱 내구성 있는 웹이 제조될 수 있음이 발견되었다.
정제된 섬유는 높은 종횡비 및 짧은 평균 섬유 길이를 갖는 경향이 있음에도 불구하고, 티슈 웹 내의 통상의 제지 섬유에 대한 만족스런 대체물일 수 있는 것이 놀랍게도 이제 발견되었다. 특히, 정제된 섬유를 다층 티슈 구조체의 공기 접촉층 내에 선택적으로 포함시키는 것은 강성에 부정적 영향을 주지 않으면서 실제로 인장 강도를 증가시키는 것이 놀랍게도 발견되었다. 실제로, 소정의 예들에서, 인장 증가는 약간만의 기하 평균 기울기 증가에 의해 수반되어, 웹이 보다 낮은 강성 지수를 갖게 할 수 있다. 이전에는, 중간, 또는 비-공기 접촉 표면 내의 긴 섬유 부분이 정제된 경우에 가장 큰 이점이 달성된다고 여겨졌다. 그러나, 인장 및 강성에 대한 유익한 효과는, 정제된 섬유가 다층 웹의 공기 접촉층 내의 통상의 제지 섬유를 대체하는 경우와 특히 공기 접촉층이 정제된 더 짧은 길이 섬유를 포함하는 경우에 특히 두드러지는 것이 이제 발견되었다. 제지 지료(furnish)의 짧은 섬유 길이 부분의 일부분을 정제하고 그 섬유를 다층 웹의 공기 접촉층 내에 선택적으로 포함시키는 이점이 이하의 표에 예시되어 있다.
정제된 섬유 (중량%) 평량 (gsm) GMT (g/3") MD 인장 (g/3”) GM 기울기 (kgf) 강성 지수 MD 내구성 지수
직물층 EHWK 30% 36.3 994 1252 4.70 4.73 11.73
공기층 EHWK 30% 36.6 1119 1485 4.60 4.11 12.79
정제된 섬유는 바람직하게는 목질 또는 비목질 섬유로부터 유래되며, 바람직하게는 전체 제지 지료의 짧은 섬유 길이 부분의 일부분을 포함한다. 보다 바람직하게는, 정제된 섬유는 약 2.0mm 미만, 보다 바람직하게는 약 1.7mm 미만, 예를 들면 약 0.5 내지 약 1.5mm의 평균 섬유 길이를 갖는 목질 또는 비목질 섬유로부터 유래된다.
일 실시예에서, 정제된 섬유는 목질 섬유, 보다 바람직하게는 활엽수 섬유, 보다 더 바람직하게는 이에 한정되지는 않지만 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 백양나무(aspen) 등과 같은 활엽수 섬유로부터 유래된다. 특히 바람직한 실시예에서, 정제된 섬유는 약 500mL 미만, 보다 바람직하게는 약 475mL 미만, 예를 들면 300 내지 475mL의 여수도를 갖는 정제된 유칼립투스 활엽수 크라프트 펄프(“EHWK”)를 포함한다.
다른 실시예들에서, 정제된 섬유는 비목질 섬유, 예를 들면 한정되지는 않지만 대나무, 면, 짚, 바가스 및 양마(kenaf)로부터 유래된다. 특히 바람직한 실시예에서, 정제된 섬유는 약 620mL 미만, 보다 바람직하게는 약 600mL 미만, 예를 들면 약 300 내지 약 600mL의 여수도를 갖는 정제된 대나무 섬유이다. 일부 실시예에서, 대나무 섬유는 필로스타키스 종(Phyllostachys species) 의 온대 대나무, 예를 들면 모소 대나무(Moso Bamboo)라고도 알려진 필로스타키스 헤테로시클라 푸베센스 ( Phyllostachys heterocycla pubescens) 로부터 유래된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 조성물은 임의의 하나의 대나무 섬유를 포함하는 것에 한정되지 않고, 상이한 종의 복수의 섬유를 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
섬유의 원천에 상관 없이, 정제된 섬유는 낮은 여수도를 가지며, 바람직하게는 물의 존재 시에 예를 들면 비팅(beating) 또는 정제에 의해 기계적인 힘을 받게 된다. 정제 및 비팅 방법은 당 기술분야에 잘 알려져 있고, 통상적으로 묽은 섬유 슬러리, 예를 들면 약 1 내지 약 10% 고체로부터 점조도(consistency)를 갖는 섬유 슬러리를 제공하고, 이 섬유 슬러리에 대해 한 쌍의 대향판에 의해 인가된 기계적인 힘을 받게 하는 것을 포함한다. 이러한 방식에서의 섬유의 정제는 일반적으로 섬유의 절단 및 단축, 미분의 생성, 외부 소섬유화(external fibrillation), 팽윤, 컬링에 의한 섬유 형상의 변경, 노드 생성, 또는 뒤틀림(kink) 및 섬유의 내부로부터 외부로의 헤미셀룰로오스의 재분배를 초래한다. 그 결과, 정제 후, 섬유는 일반적으로 눕혀지고(평평해지고) 더욱 유연해지며, 그들의 결합 표면적이 증가된다.
하나의 특히 바람직한 실시예에서, 정제된 섬유는 정제된 활엽수 섬유, 보다 바람직하게는 약 2.4 내지 약 3.5mm의 세그먼트의 바(bar) 폭, 약 0.5 내지 약 1.5J/m의 정제 강도(특정 에지 로드(specific edge load) “SEL”로서 측정됨) 및 약 4.0 내지 약 5.5%의 정제 점조도를 갖는 이중 디스크 정제기를 사용하여 정제되는 EHWK를 포함한다. 정제된 EHWK는 바람직하게는 약 500mL 미만, 보다 바람직하게는 약 475mL 미만, 예를 들면 약 300 내지 약 475mL의 여수도를 갖는다.
섬유의 원천에 상관 없이, 정제된 섬유는 바람직하게는 약 0.5mm 초과, 예를 들면 약 0.5 내지 약 2.0mm, 보다 바람직하게는 약 0.7 내지 약 1.5mm의 평균 섬유 길이를 갖는다. 정제된 섬유는 바람직하게는 약 550mL 미만, 보다 바람직하게는 약 500mL 미만, 예를 들면 약 300 내지 약 500mL의 여수도를 갖는다.
소정의 실시예에서, 정제된 섬유는 하나 이상의 통상의 제지 섬유와 블렌딩될 수 있고, 블렌딩된 펄프 섬유는 다층 티슈 웹의 공기 접촉층 내에 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 생성된 웹은 적어도 약 10 중량%의 정제된 섬유, 보다 바람직하게는, 적어도 약 20 중량%, 예를 들면 약 20 내지 약 40 중량%의 정제된 섬유를 포함한다. 블렌딩된 펄프 섬유는 바람직하게는 약 550mL 미만, 보다 바람직하게는 약 500mL 미만, 예를 들면 약 300 내지 약 500mL의 여수도를 갖는다.
종 또는 특정 평균 섬유 길이에 상관 없이, 본 발명의 다층 티슈 웹은, 정제된 섬유가 다층 웹의 공기 접촉층 내에 배치되는 경우에 웹의 총 중량으로, 적어도 약 10%, 보다 바람직하게는 적어도 약 20%, 보다 더 바람직하게는 약 10 내지 약 40%의 정제된 섬유를 포함한다.
또한, 정제된 섬유는 이 섬유가 공기 접촉층 내에 배치되고 직물 접촉층이 정제된 섬유를 실질적으로 갖지 않도록 다층 웹 내에 선택적으로 포함되는 것이 바람직하다. 정제된 섬유를 실질적으로 갖지 않는 층을 가리킬 때, 그 안에 무시할만한 양의 섬유가 존재할 수 있지만, 이러한 소량은 흔히 인접 층에 적용된 정제된 섬유로부터 유래되는 것이며, 통상적으로 웹의 연성 또는 다른 물리적 특징에 실질적으로 영향을 주지 않음을 이해해야 한다.
종래의 제지 섬유들은, 크라프트 펄프, 아황산염 펄프, 열기계적 펄프 등의 다양한 펄핑 공정에 의해 형성된 펄프 섬유들을 포함할 수 있다. 또한, 목재 섬유들은, 임의의 고-평균 섬유 길이 목재 펄프, 저-평균 섬유 길이 목재 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 적절한 고-평균 길이 펄프 섬유들의 일례는, 북부 침엽수(northern softwood), 남부 침엽수(northern softwood), 삼목(red wood), 연필 향나무(red cedar), 솔송나무(hemlock), 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무), 이들의 조합 등의 침엽수 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적절한 저-평균 길이 펄프 섬유들의 일례는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등의 활엽수 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 경우에, 유칼립투스 섬유들은 웹의 연성을 증가시키는 데 특히 바람직할 수 있다. 유칼립투스 섬유는 또한 웹의 위킹(wicking) 능력을 증가시키기 위하여 웹의 명도를 증강시키고, 불투명도(opacity)를 증가시키며, 기공 구조를 변화시킬 수 있다. 또한, 필요하다면, 재활용된 물질로부터 얻은 이차 섬유들을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 신문 인쇄용지, 재생 판지, 사무용지 폐기물 등의 소스들로부터의 섬유 펄프를 사용할 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 정제된 섬유는 고-평균 섬유 길이 목재 섬유, 예컨대 침엽수 섬유 그리고 더욱 구체적으로 북부 침엽수 크라프트 섬유의 총량이 감소될 수 있도록 티슈 웹에서 사용된다. 이러한 방식으로, NSWK의 양은 강도를 희생시키지 않고 강성에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 감소될 수도 있다. 구체적인 일 실시예에서, 정제된 섬유는 공기 접촉층과 직물 접촉층 사이에 배치된 중간층을 갖는 다층 웹에 포함되며, 이때 공기 접촉층은 정제된 섬유를 포함하고, 중간층은 침엽수를 포함하고 직물 접촉층은 활엽수 섬유를 포함하고 실질적으로 정제된 섬유가 없다. 이러한 실시예들에서, 정제된 섬유는, 상기 층이 다층 웹의 총 중량 기준, 약 1% 초과, 더욱 바람직하게는, 약 10% 초과, 더욱 바람직하게는, 약 20% 초과, 예컨대, 약 20 내지 약 40%을 포함하도록, 공기 접촉층에 첨가될 수 있다.
웹 내부의 정제된 섬유의 양 뿐만 아니라 임의의 주어진 층에서의 양을 가변시키는 것에 더하여, 웹의 물성은 정제된 섬유의 포함을 위해 특정 층(들)을 구체적으로 선택함으로써 가변될 수도 있다. 최대 인장 증가는 다층 웹에 정제된 섬유를 선택적으로 포함해서 정제된 섬유를 포함하는 층이 웹의 성형 도중에 성형 직물과 접촉하지 않게 됨으로써 달성되는 것을 이제 발견하였다.
특히 바람직한 실시 예에서, 본 발명은, 상응하는 강성 증가없이 향상된 인장 강도를 갖는 티슈 웹을 제공하며, 이때 상기 다층 티슈 웹은 직물 및 공기 접촉층을 포함하고, 여기서 직물 접촉 섬유층은 종래의 제지 섬유를 포함하고 실질적으로 정제된 섬유가 없고, 공기 접촉 섬유층은 종래의 제지 섬유 및 정제된 섬유를 포함한다. 바람직하게는, 상기 웹은 약 500g/3” 초과, 예컨대 약 500 내지 약 1000g/3”, 더욱 바람직하게는 약 700 내지 약 800g/3”의 기하 평균 인장 강도를 가지면서, 약 10.0 미만, 더욱 바람직하게는 약 9.0 미만, 더욱 바람직하게는 약 8.0 미만, 예컨대 약 5.0 내지 약 8.0의 강성 지수를 갖는다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 향상된 벌크, 연성 및 내구성을 갖는 티슈 웹을 제공한다. 개선된 지속성, 예를 들면 증가된 기계 및 교차 기계방향 신축성(MDS 및 CDS), 및 개선된 유연도가 인장 변형 곡선(tensile-strain curve)의 기울기 또는 강성 지수의 감소로서 측정될 수 있다. 예를 들면, 본원에서 설명된 바와 같이 제조된 티슈 웹은 일반적으로 약 10.0kgf 미만, 예컨대 약 6.0 내지 약 10.0kgf, 더욱 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5kgf의 GM 기울기를 갖는다. GM 기울기는 비교적 중간 인장 강도, 예컨대 약 700 내지 약 900g/3”의 GMT에서 달성되면서, 약 6.0 내지 약 9.0의 강성 지수를 나타낸다.
유사하게, 웹은 약 12% 초과, 더욱 바람직하게는 약 15% 초과, 예컨대 약 15 내지 약 20%의 MD 신축성을 가지면서, 약 8.0 초과, 더욱 바람직하게는 약 9.0 초과, 예컨대 약 9.0 내지 약 12.0의 기계방향 내구성을 나타낸다.
본원에서 설명되는 바와 같이 제조된 웹들은 선행기술 이상의 개선된 특성들을 갖는 한 겹 또는 여러 겹 롤형 티슈 제품들로 변환될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명은 나선형으로 감긴 적어도 2층 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공하고, 여기서 공기 접촉층은 웹 중량 기준 적어도 약 10%의 정제된 섬유를 포함하고, 여기서 티슈 웹은 약 35gsm 초과의 완전 건조 평량, 약 15cc/g 초과의 시트 벌크 및 약 9.0 미만의 강성 지수를 갖는다.
또한 티슈 웹은 한 겹이거나 여러 겹일 수 있는 티슈 제품 내에 포함될 수 있고, 겹들 중 하나 이상은, 다층 티슈 웹의 층들 중 하나의 층에 정제된 섬유가 선택적으로 포함되어 있는 다층 티슈 웹에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서 티슈 제품은 정제된 섬유가 사용시 사용자의 피부와 접촉하게 되도록 구성된다. 예를 들면, 티슈 제품은 2개의 다층 통기 건조 웹을 포함할 수도 있으며 여기서 각각의 웹은 정제된 섬유가 실질적으로 없는 직물 접촉 섬유층과 정제된 섬유를 포함하는 공기 접촉 섬유층을 포함한다. 상기 웹들은 티슈 제품의 외부 표면이 각각의 웹의 직물 접촉 섬유층으로 형성되도록 함께 겹쳐져서, 사용시 사용자의 피부와 접촉하게 된 표면이 정제된 섬유를 포함하게 된다.
원하는 경우, 다양한 화학 조성물이 다층 티슈 웹의 하나 이상의 층에 적용되어서 연성을 강화하고 그리고/또는 보풀 또는 슬라우(slough) 생성을 더욱 감소할 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 습식 조강제가 사용되어서 습윤시 티슈 제품의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 본원에서 사용되는, “습식 조강제”는 펄프 섬유에 첨가되는 경우 약 0.1을 초과하는, 습식 기하 인장 강도 대 건식 기하 인장 강도의 비율을 생성된 웹 또는 시트에 제공할 수 있는 임의의 물질이다. 일반적으로 이 물질들은 “영구” 습식 조강제 또는 “임시” 습식 조강제라고 명명된다. 본 기술분야에서 주지된 것과 같이, 임시 및 영구 습식 조강제는 또한 때때로 건식 조강제로서 작용해서 건조시 티슈 제품의 강도를 강화시킬 수도 있다.
습식 조강제는 원하는 웹 특징에 따라 다양한 양으로 적용될 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 첨가된 습식 조강제의 총량은 섬유상 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 60lb/T(파운드/톤), 일부 실시예에서 약 5 내지 약 30lb/T, 일부 실시예에서 약 7 내지 약 13lb/T일 수 있다. 습식 조강제는 다층 티슈 웹의 임의의 층 속에 포함될 수 있다.
또한 화학적 탈결합제가 첨가되어서 상기 웹을 연화시킬 수 있다. 구체적으로, 화학적 탈결합제는 웹의 하나 이상의 층 속의 수소결합의 양을 감소시켜서, 더욱 연성인 제품을 생성할 수 있다. 생성된 티슈 제품의 원하는 특징에 따라서, 탈결합제는 다양한 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 탈결합제는 섬유상 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 30lb/T, 일부 실시예에서 약 3 내지 약 20lb/T, 일부 실시예에서 약 6 내지 약 15lb/T의 양으로 적용될 수 있다. 탈결합제는 다층 티슈 웹의 임의의 층 속에 포함될 수 있다.
수소결합을 파괴함으로써 웹의 부드러운 느낌을 강화시킬 수 있는 임의의 물질은 일반적으로 본 발명에서 탈결합제로서 사용될 수 있다. 특히, 상기 언급한 바와 같이, 탈결합제는 통상적으로 펄프에 존재하는 음이온기와 정전 결합을 형성하기 위한 양이온 전하를 보유하는 것이 바람직하다. 적합한 양이온성 탈결합제의 몇몇 예는 사차 암모늄 화합물, 이미다졸리늄 화합물, 비스-이미다졸리늄 화합물, 이중 사차 암모늄 화합물, 다중 사차 암모늄 화합물, 에스테르기 사차 암모늄 화합물(예, 사차화된 지방산 트리알카놀아민 에스테르염), 인지질 유도체, 폴리디메틸실록산 및 관련 양이온 및 비이온성 실리콘 화합물, 지방산 및 카르복실산 유도체, 모노 및 폴리사카라이드 유도체, 폴리하이드록시 탄화수소 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 적합한 탈결합제는 미국특허번호 5,716,498, 5,730,839, 6,211,139, 5,543,067, 및 WO/0021918에 기재되어 있으며, 이들 전부 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다.
또 다른 적합한 탈결합제는 미국특허번호 5,529,665 및 5,558,873에 기재되어 있으며, 이들 전부 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다. 특히, 미국특허번호 5,529,665는 연화제로서 양이온 실리콘 조성물의 용도를 개시하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 티슈 제품들은 일반적으로 당 기술분야에서 알려진 다양한 제지 공정 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 티슈 웹은 통기 건조에 의해 형성되고 크레이프될 수도 있고 또는 언크레이프될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 제지 공정은, 접착 크레이프, 습식 크레이프, 이중 크레이프, 엠보싱, 습윤가압(wet pressing), 공기 가압(air pressing), 통기성 건조, 크레이프된 통기 건조, 언크레이프된 통기 건조, 및 페이퍼 웹 형성의 기타 단계들을 이용할 수 있다. 이러한 기술들 중 일부 예들은, 미국 특허 제5,048,589호, 제5,399,412호, 제5,129,988호, 및 제5,494,554호에 개시되어 있으며, 이들 참조 문헌 모두는 본 발명과 부합되는 식으로 본원에서 참고로 원용된다. 여러 겹 티슈 제품들을 형성할 때, 개별 겹들이 동일한 공정 또는 원하는 대로 상이한 공정들로 만들어질 수 있다.
예를 들면, 일 실시예에서, 티슈 웹은 당 업계에 공지된 공정을 사용하여 형성된 크레이프된 통기 건조 웹일 수도 있다. 이러한 웹을 형성하기 위해, 롤에 의해 적절하게 지지되고 구동되는, 무한 주행하는 성형 직물은, 상기 헤드박스에서 발행중인 다층 제지 원료를 수신한다. 진공 박스는 상기 성형 직물 아래에 배치되고 섬유 지료로부터 물을 제거해서 웹 형성을 원조하는 데에 적합하다. 상기 성형 직물로부터, 형성된 웹은 와이어 혹은 펠트 중 하나일 수 있는 제2 직물에 이송된다. 상기 직물은 복수의 가이드 롤에 의한 연속식 경로 주위로 움직이기 위해 지지된다. 직물 간 웹의 전달을 촉진하기 위해 고안된 픽업 롤이 웹을 전달하는 데에 포함될 수도 있다.
바람직하게 상기 형성된 웹은 양키 건조기 같은 회전 가능한 가열식 건조기 드럼의 표면에 전달되어 건조된다. 상기 웹은 통기 건조 직물로부터 직접 상기 양키로 전달될 수도 있고, 또는 바람직하게는 이어서 상기 웹을 상기 양키 건조기로 전달하는 데 사용되는 인상 직물(impression fabric)로 전달될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 크레이프 조성물은 상기 웹이 상기 직물에 주행하는 동안 상기 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수도 있고, 혹은 상기 티슈 웹의 일측 상에 전달하기 위한 상기 건조기 드럼의 표면에 적용될 수도 있다. 이와 같이, 상기 크레이프 조성물은 상기 건조기 드럼에 상기 티슈 웹을 부착하기 위해 사용된다. 본 실시예에서는, 상기 웹이 상기 건조기 표면의 회전 경로의 일부분을 통해 운반될 때, 상기 웹 속에 함유된 대부분의 수분이 증발되게 하는 열이 웹에 부여된다. 그런 다음 상기 웹은 크레이프 블레이드에 의해 상기 건조기 드럼으로부터 제거된다. 상기 크레이프 웹은, 그것이 형성됨에 따라, 상기 웹 내의 내부 결합을 더욱 감소시키고 연성을 증가시킨다. 한편, 크레이프 중에 상기 웹에 상기 크레이프 조성물을 적용해서, 상기 웹의 강도를 증가시킬 수도 있다.
또 다른 실시예에서 상기 형성된 웹은 양키 건조기일 수도 있는 회전 가능한 가열식 건조기 드럼의 표면으로 전달된다. 가압 롤은, 일 실시예에서, 흡입 압력 롤을 포함할 수도 있다. 상기 건조기 드럼의 표면에 상기 웹을 부착하기 위해서, 크레이프 접착제가 분무 장치에 의해 상기 건조기 드럼의 표면에 도포될 수도 있다. 상기 분무 장치는 본 발명에 따라 제조된 크레이프 조성물을 방출할 수도 있고, 혹은 종래의 크레이프 접착제를 방출할 수도 있다. 상기 웹은 상기 건조기 드럼의 표면에 부착되고 나서 상기 크레이프 블레이드를 사용하여 상기 드럼으로부터 크레이프된다. 원하는 경우, 상기 건조기 드럼은 후드와 연결될 수도 있다. 상기 후드는 공기를 강제로 상기 웹에 맞서거나 통과시키는데 사용될 수도 있다.
다른 실시예들에서, 일단 상기 건조기 드럼으로부터 크레이프되면, 상기 웹은 제2 건조기 드럼에 부착될 수도 있다. 상기 제2 건조기 드럼은 예를 들어, 후드로 둘러싸인 가열된 드럼을 포함할 수도 있다. 상기 드럼은 약 25 내지 약 200°C, 예컨대 약 100 내지 약 150°C로 가열될 수도 있다.
상기 웹을 상기 제2 건조기 드럼에 부착하기 위해서, 제2 분무 장치가 상기 건조기 드럼의 표면 상에 접착제를 방출할 수도 있다. 본 발명에 따라, 예를 들어, 상기 제2 분무 장치는 상술한 바와 같은 크레이프 조성물을 방출할 수도 있다. 상기 크레이프 조성물은 상기 티슈 웹을 상기 건조기 드럼에 부착시키는 것을 원조할 뿐만 아니라, 상기 웹이 상기 크레이프 블레이드에 의해서 건조기 드럼에서 크레이프되는 동안 상기 웹의 표면에 이송된다.
일단 상기 제2 건조기 드럼으로부터 크레이프되면, 상기 웹은 선택적으로, 냉각 릴 드럼 주위로 송급되고 릴에 권취되기 전에 냉각될 수도 있다.
예를 들면, 일단 섬유상 웹이 성형되고 건조되면, 일 측면에서, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 적어도 일측에 적용될 수도 있고, 그런 다음 상기 웹의 적어도 일측은 크레이프될 수도 있다. 일반적으로, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 오직 일측에만 적용될 수도 있으며, 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 양측 모두에 적용될 수도 있고, 상기 웹의 오직 일측만 크레이프되거나, 또는 상기 크레이프 조성물은 상기 웹의 각 측에 적용될 수도 있고 상기 웹의 각 측이 크레이프될 수도 있다.
일단 크레이프되면, 상기 티슈 웹은 건조 스테이션을 통해 당겨질 수도 있다. 상기 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예컨대 적외선 열, 마이크로파 에너지, 열풍 등으로 가동되는 오븐을 포함할 수 있다. 건조 스테이션은 상기 웹을 건조시키고 그리고/또는 상기 크레이프 조성물을 경화시키는 일부 적용예들에서 필요할 수도 있다. 하지만, 다른 적용예들에서는 선택되는 크레이프 조성물에 따라서, 건조 스테이션은 필요하지 않을 수도 있다.
다른 실시예들에서, 베이스 웹은 예컨대 미국 특허번호 제5,656,132호 및 제6,017,417호에서 설명하는 것과 같이 언크레이프 통기 건조 공정에 의해 형성되며, 이들은 둘 다 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 참고로 원용된다. 언크레이프 통기 건조 공정은, 예컨대 외부 성형 직물 및 내부 성형 직물과 같은 복수의 성형 직물 상에 목재 섬유들의 수용성 현탁액(aqueous suspension)의 지료를 주입 또는 피착하는 제지 헤드박스를 갖는 트윈 와이어 성형기를 포함할 수도 있다. 상기 형성 공정은 제지 산업 분야에서 알려진 임의의 통상적인 형성 공정일 수 있다. 이러한 성형 공정들은, 초지기(Fourdrinier), 흡입 브레스트 롤 성형기(suction breast roll former)들과 같은 루프 성형기, 및 트윈 와이어 성형기 및 크레센트 성형기(crescent former)와 같은 갭 성형기를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
습식 티슈 웹은 내부 성형 직물이 형성 롤에 대하여 회전함에 따라 내부 성형 직물 상에 형성된다. 내부 성형 직물은 습식 티슈 웹이 섬유들의 건조 중량에 기초한 약 10%의 농도로 부분적으로 탈수됨에 따라 공정 하류에 있는 새롭게 형성된 습식 티슈 웹을 지지하고 운반하도록 기능한다. 내부 성형 직물이 습식 티슈 웹을 지지하면서, 습식 티슈 웹의 추가 탈수가 진공 흡입 박스들과 같은 알려진 제지 기술들에 의해 수행될 수 있다. 습식 티슈 웹은 적어도 약 20%, 보다 구체적으로 약 20 내지 약 40% 사이, 및 보다 구체적으로 약 20 내지 약 30%의 농도로 추가로 탈수될 수 있다.
성형 직물은 일반적으로 금속 와이어 또는 고분자 필라멘트와 같은 임의의 적합한 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 일부의 적합한 직물은, Albany International(뉴욕주 올버니)로부터 입수 가능한 Albany 84M 및 94M; Asten Forming Fabrics, Inc.(위스콘신주 애플턴)로부터 모두 입수 가능한 Asten 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959, 또는 937; Asten Synweve Design 274; 및 Voith Fabrics(위스콘신주 애플턴)로부터 입수 가능한 Voith 2164를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 그런 다음, 습식 웹은 약 10 내지 약 35% 사이, 및 특히 약 20 내지 약 30% 사이의 고체 농도에서 성형 직물에서 전사 직물(transfer fabric)으로 전달된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “전사 직물”은 웹 제조 공정의 성형부와 건조부 사이에 위치되는 직물이다.
전사 직물로의 전달은 정압 및/또는 부압의 도움으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 진공 슈(vacuum shoe)는 성형 직물 및 전사 직물이 진공 슬롯의 선단 에지에서 동시에 모이고 나눠지도록 부압을 인가할 수 있다. 통상적으로, 진공 슈는 수은(mercury)의 약 10 내지 약 25인치 사이의 레벨로 압력을 공급한다. 상기한 바와 같이, 진공 전사 슈(부압)는 웹의 대향 측면으로부터 정압의 사용으로 보충되거나 대체될 수 있어 웹을 다음 직물 상에 분출한다. 일부 실시예에서, 다른 진공 슈들이 또한 사용될 수 있어 섬유성 웹을 전사 직물의 표면 상에 분출하는 것을 돕는다.
통상적으로, 전사 직물은 성형 직물보다 느린 속도로 주행해서 일반적으로 웹의 교차 기계방향(CD) 또는 기계방향(MD)으로의 웹의 신축성(샘플 파괴에서 신장%로 표현됨)이라고 칭하는, 웹의 MD 및 CD 신축성을 향상시킨다. 예를 들면, 2개의 직물 간의 상대 속도 차는 약 1 내지 약 30%, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 20%, 일부 실시예들에서는 약 10 내지 약 15%일 수 있다. 이는 일반적으로 “급속 전사(rush transfer)”라고 칭한다. “급속 전사” 동안, 웹의 많은 접합이 파괴될 것으로 여겨지고, 이에 따라 시트를 강제해서 휘게 하고 전사 직물의 표면 상의 오목부들 내에 접철시킨다. 전사 직물(8)의 표면의 윤곽들로의 이러한 몰딩은 웹의 MD 및 CD 신축을 증가시킬 수 있다. 하나의 직물로부터 다른 하나로의 급속 전사는 다음의 특허들, 미국 특허 제5,667,636호, 제5,830,321호, 제4,440,597호, 제4,551,199호, 제4,849,054호 중 어느 하나에 교시된 원리들을 수반할 수 있고, 이들 전부가 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 참조로 포함된다. 그런 다음, 습식 티슈 웹이 전사 직물로부터 통기 건조 직물로 전달된다.
통기 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 습식 티슈 웹이 통기 건조기에 의해 약 94% 이상의 최종 농도로 건조된다. 건조 공정은 제한, 통기 건조, 적외선 방사, 마이크로파 건조 등을 포함하지만, 이에 한정하지 않고 습식 웹의 두께 또는 벌크를 보존하려는 경향이 있는 비압축식 건조 방법일 수 있다. 상업적 가용성 및 실용성 때문에, 통기 건조가 본 발명의 목적을 위해 웹을 비압축식으로 건조하기 위한 하나의 일반적으로 사용되는 수단이며, 주지되어 있다. 적절한 통기 건조 직물은 이에 한정되지 않지만, 실질적으로 연속적인 기계 방향 리지(ridge)를 갖는 직물을 포함하며, 여기서 상기 리지는 미국특허 제6,998,024호에 개시된 것과 같이, 여러 날실 가닥으로 구성되어 있다. 다른 적절한 통기 건조 직물은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 원용되어 있는, 미국특허 제7,611,607호에 개시된 것들, 특히 Fred(t1207-77) Jetson(t1207-6)와 Jack(t1207-12)로 표시된 직물을 포함한다. 상기 웹은 바람직하게는 양키 건조기의 표면에 대해 가압되지 않고, 후속 크레이프 없이, 통기 건조 직물에 최종적으로 건조된다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 웹에는 인쇄, 엠보싱, 캘린더가공, 슬릿팅, 접철, 다른 섬유상 구조와 조합 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 후가공이 실시될 수도 있다.
시험 방법
인장
시험 중인 각 시편의 폭이 3인치이고 연신의 일정한 속도를 유지하는 인장시험 기계로 시험을 행하는 TAPPI 시험 방법 T-576 "Tensile properties of towel and tissue products (using constant rateof elongation)"에 따라 인장 시험을 행하였다. 더욱 구체적으로, JDC Precision Sample Cutter(펜실베니아주 필라델피아 소재 Thwing-Albert Instrument Company의 모델 No. JDC 3-10, 시리얼 No. 37333) 또는 등가물을 사용하여 기계방향(MD) 또는 교차 기계방향(CD) 배향으로 3±0.05인치(76.2±1.3mm) 폭의 스트립을 절단함으로써 건조 인장 강도 시험을 위한 샘플들을 준비하였다. 인장 강도를 측정하는 데 사용한 기구는 MTS Systems Sintech 11S, 시리얼 No. 6233이었다. 데이터 획득 소프트웨어는 MTS Testworks® for Windows Ver. 3.10(MTS Systems Corp., Research TrianglePark, NC)이었다. 시험 중인 샘플의 강도에 따라, 50N 또는 최대 100N 중에서 부하 셀을 선택하였으며, 이때, 피크 부하 간들 대부분은 부하 셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90%에 속하였다. 조(jaw)들 간의 게이지 길이는 미용 티슈의 경우 4±0.04inch(101.6±1mm), 욕실 티슈의 경우 2±0.02 inch(50.8±0.5mm)이었다. 크로스헤드 속도는 10±0.4inch/min (254±1mm/min)이었고, 파단 감도는 65%로 설정하였다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치했다. 이어서, 시험을 개시하고 시편이 파단되었을 때 시험을 종료하였다. 피크 부하를, 시험 중인 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 'CD 인장 강도"로서 기록하였다. 각 산물이나 시트마다 10개의 대표적인 시편들을 시험하였으며, 모든 개별적인 시편 시험들의 산술 평균을, 샘플의 3인치당 힘의 그램 단위로 산물 또는 시트의 적절한 MD 또는 CD 인장 강도로서 기록하였다. 기하 평균 인장(GMT) 강도를 산출하였으며, 샘플 폭의 3인치당 그램-힘으로서 표현한다. 또한 인장 시험기로 기울기를 산출하였으며 kg 단위로 기록하였다.
실시예
상품 펄프를 다음과 같이 입수하였다 - 유칼립투스 크라프트 펄프(“EHWK”)는 브라질 상파울로 소재의 Fibria로부터 입수하였고, 북부 침엽수 크라프트 펄프(“NSWK”)는 캐나다 노바 스코샤 애버크롬비 소재의 Northern Pulp Nova Scotia Corporation으로부터 입수하였고, 대나무 크라프트 펄프는 중국 구이저우 소재의 Guizhou Chitianhua Paper Co., Ltd.로부터 입수하였다.
실시예 1: 정제된 대나무 섬유를 포함하는 통기 건조된 티슈
한겹 통기 건조된 티슈 웹을, 일반적으로 본 발명과 일치하는 방식으로 참조로 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제5,607,551호에 따라 준비하였다. 보다 구체적으로, 약 60 내지 약 100 파운드(오븐 건조 기준)의 EHWK를, 2개의 기계 체스트로 균등한 비율로 전달하고 1%의 점조도로 희석하기 전에 펄프화기에서 25분 동안 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다.
40 파운드(오븐 건조 기준)의 대나무 크라프트 펄프를, 제2 기계 체스트로 전달하고 1% 점조도로 희석하기 전에 펄프화기에서 25분 동안 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다. 대나무 펄프를 1.5 내지 5.0 hp-일/미터 톤에서 약 590mL의 여수도로 정제하였다.
층상 티슈 웹을 생성하기 위해서, 형성하기 전에 각 스톡을 대략 0.1%의 점조도로 더 희석하고 층상 시트를 제공하는 방식으로 3층 헤드박스로 전달하였다. 층상 시트의 섬유 조성물이 이하의 표에 기술되어 있다. 형성된 웹을 비압축 탈수시키고, 성형 직물보다 약 28% 더 느린 속도로 이동하는 트랜스퍼 직물로 급히 전달하였다. 그런 다음, 웹을 통기 건조 직물로 전달하고 건조시켰다.
샘플 중앙층
(중량%)		 공기 접촉층 (중량%) 직물 접촉층 (중량%)
1 30 EHWK 30 EHWK 40 대나무
2 30 EHWK 40 대나무 30 EHWK
베이스 시트 웹을 다양한 욕실 티슈 롤로 변환시켰다. 구체적으로, 시트의 공기 접촉면 상의 4 또는 40 P&J 폴리우레탄 롤 및 직물 접촉면 상의 표준 스틸 롤을 포함하는 하나 또는 2개의 통상의 폴리우레탄/스틸 캘린더를 사용하여 베이스 시트를 캘린더 가공하였다. 모든 롤형 제품들은 한 겹의 베이스 시트를 포함하였다. 제품의 물성이 이하의 표에 요약되어 있다.
샘플 평량
(gsm)		 GMT
(g/3”)		 GM 기울기
(kgf)		 강성 지수
1 34.27 542 5.41 9.98
2 33.88 653 5.87 8.98
샘플 MD 인장 (g/3”) MD 인장 지수 MD 신축성
(%)		 MD 내구성 지수
1 714.56 20.85 12.27 8.25
2 914.18 26.98 12.21 9.43
실시예 2: 정제된 활엽수 섬유를 포함하는 통기 건조된 티슈
언크레이프된 통기 건조된 티슈를, 이하의 표 5에 기술되어 있는 바와 같이 대나무를 NSWK로 대체하고 티슈 내의 섬유의 배열을 변경함으로써 지료 블렌드를 변경하는 것을 제외하고는 실질적으로 예 1에서 설명된 바와 같이 제조하였다.
약 60 내지 약 100 파운드(오븐 건조 기준)의 EHWK를, 2개의 기계 체스트로 균등한 비율로 전달하고 1%의 점조도로 희석시키기 전에 펄프화기에서 25분 동안 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다. EWHK 펄프의 일부분을 1.5 내지 5.0 hp-일/미터 톤에서 347mL의 여수도로 정제하였다.
NSWK 펄프 섬유를 펄프화기에서 25분 동안 약 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 전달하고 이어서 대략 0.75%의 점조도로 희석시켰다.
층상 티슈 웹을 생성하기 위해서, 형성하기 전에 각 스톡을 대략 0.1%의 점조도로 더 희석시키고 층상 시트를 제공하는 방식으로 3층 헤드박스로 전달하였다. 층상 시트의 섬유 조성이 이하의 표에 기술되어 있다.
샘플 TAD 직물 중앙층 (중량%) 공기 접촉층 (중량%) 직물 접촉층 (중량%)
3 높은 표면형태 40 NSWK 30 EHWK 30 정제된 EHWK
4 높은 표면형태 40 NSWK 30 정제된 EHWK 30 EHWK
5 낮은 표면형태 40 NSWK 30 EHWK 30 정제된 EHWK
6 낮은 표면형태 40 NSWK 30 정제된 EHWK 30 EHWK
베이스 시트 웹을 다양한 욕실 티슈 롤로 변환시켰다. 구체적으로, 시트의 공기 접촉면 상의 4 또는 40 P&J 폴리우레탄 롤 및 직물 접촉면 상의 표준 스틸 롤을 포함하는 하나 또는 2개의 통상의 폴리우레탄/스틸 캘린더를 사용하여 베이스 시트를 캘린더 가공하였다. 모든 롤형 제품들은 한 겹의 베이스 시트를 포함하였다. 제품의 물성이 이하의 표에 요약되어 있다.
샘플 평량
(gsm)		 GMT
(g/3”)		 GM 기울기
(kgf)		 강성 지수
3 36.3 994 4.70 4.73
4 36.6 1119 4.60 4.11
5 37.3 1525 11.18 7.33
6 37.7 2059 15.19 7.38
샘플 MD 인장 (g/3”) MD 인장 지수 MD 신축성
(%)		 MD 내구성 지수
3 1252 34.47 20.85 11.73
4 1485 40.60 20.82 12.79
5 1811 48.51 25.77 14.56
6 2358 62.61 26.58 16.83
실시예 3: 정제된 활엽수 섬유를 포함하는 크레이프된 티슈
선택적으로 포함된 정제된 활엽수 섬유를 포함하는 본 발명의 티슈 웹을 크레센트 형성기(Crescent Former)를 사용하는 통상의 습식 프레스 크레이프 공정에 의해 또한 생성하였다. 처음에, NSWK 펄프 섬유를 펄프화기에서 25분 동안 약 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 전달하고 이어서 대략 0.75%의 점조도로 희석시켰다. 마찬가지로, EHWK 펄프 섬유를 펄프화기에서 25분 동안 100°F에서 3%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, 유칼립투스 펄프 슬러리를 덤프 체스트로 전달하고 이어서 대략 0.75%의 점조도로 희석시켰다. EHWK의 일부분을 1.5 내지 5.0 hp-days/metric ton에서 347mL의 여수도로 정제하였고 후술하는 바와 같이 티슈 웹의 블렌딩 및 형성을 위해 별도의 기계 체스트로 전달하였다.
기계 체스트로부터의 펄프 섬유들을 약 0.1%의 농도에서 헤드박스에 펌핑하였다. 각 기계 체스트로부터의 펄프 섬유들 헤드박스의 별도의 매니폴드를 통해 전달하여 3층 티슈 구조를 생성하였다. 스톡 펄프 섬유 슬러리의 유동 스프레더로의 유량을 조정하여 표적 웹 기준을 부여하였다. 층 구조를 생성하는 그러한 예들에서, 스톡 펄프 섬유 슬러리의 흐름은 양쪽 외부층에 티슈 웹의 총 중량 기준 약 30 내지 약 35%의 EHWK 섬유 및 중앙층 내의 약 30 내지 약 40% NSWK 또는 대나무 펄프 섬유의 층 분할을 제공하도록 조절되었다. 크레센트 제지기(Crescent Former)를 사용하여 섬유들을 펠트(felt) 상에 피착하였다. 약 10 내지 20% 점조도인, 습윤 시트를 양키 건조기에 부착시키고, 가압 롤을 경유하여 닙을 통해 약 80 내지 120fpm으로 주행시켰다.
가압 롤 닙 후의 습윤 시트의 농도(가압후 롤 농도(post-pressure rollconsistency) 즉 PPRC)는 약 40%이었다. 양키 건조기 아래에 위치하는 스프레이 붐이, 산물의 약 0.25g 고형물/m2의 속도로 60psi의 압력에서 크레이프 조성물을 분사하였다. 크레이프 조성물은, 0.16 중량%의 폴리비닐 알코올(PVOH)(켄터키주 칼버트 시티 소재 Celanese Chemicals에 의해 시판되는 CelvolTM 523), 0.013 중량%의 PAE 수지(켄터키주 코빙튼 소재 Ashland에 의해 시판되는 KymeneTM 6500), 및 0.0013 중량%의 ResozolTM 2008(켄터키주 코빙튼 소재 Ashland)로 이루어졌다.
시트를, 양키 건조기 상에서 크레이프 블레이드로 이동함에 따라, 약 98 내지 99% 농도까지 건조시켰다. 후속하여, 크레이프 블레이드는 크레이프 조성물의 일부 및 티슈 시트를 양키 건조기로부터 박리(scrape)하였다. 이어서, 크레이프된 티슈 베이스시트를 약 50 내지 약 100fpm으로 변환을 위해 소프트 롤로 이동하고 있는 코어 상에 권취하였다. 2겹 미용 티슈 제품(샘플 번호 1 내지 4)을 제조하도록, 크레이프된 티슈의 2개의 소프트 롤을 다시 권취하고, 캘린더링하고, 크레이프된 면 모두가 2겹 구조의 외측에 있도록 함께 겹쳐지게 하였다. 구조의 에지 상에서의 기계적 크레이프에 의해 겹들을 함께 유지하였다.
샘플 중앙층
(중량%)		 공기 접촉층 (중량%) 직물 접촉층 (중량%)
7 30 EHWK 30 EHWK 40 대나무
8 30 EHWK 40 대나무 30 EHWK
샘플 평량
(gsm)		 GMT
(g/3”)		 GM 기울기
(kgf)		 강성 지수
7 34.27 542 5.41 9.98
8 33.88 653 5.87 8.98
샘플 MD 인장 (g/3”) MD 인장 지수 MD 신축성
(%)		 MD 내구성 지수
7 714.56 20.85 12.27 8.25
8 914.18 26.98 12.21 9.43
티슈 웹 및 이를 포함하는 제품을 이들의 특정 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 기술분야의 숙련자는, 상기 내용을 이해함에 따라, 이들 실시예에 대한 대체, 변형, 및 등가물을 용이하게 구상할 수 있음이 인정될 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 청구범위 및 그 균등물로서 평가되어야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 공기 접촉층 및 제2 직물 접촉층을 포함하는 층상 티슈 웹으로, 여기서 상기 제1 공기 접촉층은 상기 웹의 중량 기준 약 1 내지 약 40 중량%의 정제된 섬유를 포함하고 상기 제2 직물 접촉층은 실질적으로 정제된 섬유를 갖지 않는, 층상 티슈 웹.
  2. 제1항에 있어서, 약 10.0 미만의 강성 지수를 갖는 층상 티슈 웹.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약 10.0 초과의 MD 내구성 지수를 갖는 층상 티슈 웹.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 약 15gsm 초과의 평량, 및 적어도 약 30의 기하 평균 인장 지수 및 약 10.0kgf 미만의 기하 평균 기울기를 갖는 층상 티슈 웹.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 약 700 내지 약 1000 g/3”의 기하 평균 인장 및 약 6.0 내지 약 9.0kgf의 기하 평균 기울기를 갖는 층상 티슈 웹.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 약 15 내지 약 45gsm의 평량을 갖는 층상 티슈 웹.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공기 접촉층은 상기 웹의 중량 기준 약 5 내지 약 30 중량%의 정제된 섬유를 포함하는 층상 티슈 웹.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제된 섬유는 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 백양나무(aspen), 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 정제된 활엽수 펄프 섬유를 포함하는 층상 티슈 웹.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정제된 섬유는 대나무, 면, 짚, 바가스 및 양마(kenaf)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 정제된 비목질 섬유를 포함하는 층상 티슈 웹.
  10. 웹의 중량 기준 약 10 내지 약 40 중량%의 정제된 유칼립투스 활엽수 크라프트 섬유(EHWK)를 필수적으로 포함하는 공기 접촉층, 통상의 제지 섬유를 포함하는 중간층, 및 통상의 제지 섬유를 포함하는 직물 접촉층을 포함하는 층상 티슈 웹으로, 여기서 상기 직물 접촉층은 실질적으로 정제된 EHWK 섬유를 갖지 않는 층상 티슈 웹.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중간층은 실질적으로 정제된 EHWK 섬유를 갖지 않는 층상 티슈 웹.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 직물 접촉층은 활엽수 섬유를 포함하고, 상기 중간층은 침엽수를 포함하는 층상 티슈 웹.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 약 15gsm 초과의 평량, 적어도 약 30의 기하 평균 인장 지수 및 약 10.0kg 미만의 기하 평균 기울기를 갖는 층상 티슈 웹.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 약 10.0 미만의 강성 지수를 갖는 층상 티슈 웹.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 약 10.0 초과의 MD 내구성 지수를 갖는 층상 티슈 웹.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 약 15 내지 약 45gsm의 평량, 약 700 내지 약 1000g/3”의 기하 평균 강도 및 약 6.0 내지 약 9.0kgf의 기하 평균 기울기를 갖는 층상 티슈 웹.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공기 접촉층은 상기 웹의 중량 기준 약 5 내지 약 30 중량%의 정제된 섬유를 포함하는 층상 티슈 웹.
  18. 층상 티슈 웹을 형성하는 방법으로,
    a. 제1 섬유를 정제하는 단계;
    b. 상기 정제된 제1 섬유를 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계;
    c. 미정제된 통상의 제지 섬유를 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계;
    d. 상기 제1 및 제2 섬유 슬러리를 성형 직물 상에 피착해서, 상기 제2 섬유 슬러리가 상기 성형 직물을 접촉하고 상기 제1 섬유 슬러리가 공기를 접촉해서 습식 웹을 형성하는 단계;
    e. 상기 습식 웹을 약 20 내지 약 30%의 점조도로 탈수시키는 단계; 및
    f. 상기 습식 웹을 약 90% 초과의 점조도로 건조시켜서 건조된 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 섬유는 유칼립투스 활엽수 크라프트 섬유(EHWK)를 포함하고 상기 제1 섬유는 약 300 내지 약 500mL의 여수도로 정제되는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 섬유는 대나무 섬유를 포함하고 상기 제1 섬유는 약 300 내지 약 600mL의 여수도로 정제되는 방법.
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