KR20180078257A - 와이퍼 제품 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

셀룰로오스 섬유와 합성 스테이플 섬유로 제조된 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹이 개시된다. 셀룰로오스 섬유는 합성 섬유와 혼합되고 습식 레잉 공정을 사용하여 웹으로 형성된다. 이어서 웹은 다수의 수력엉킴 공정을 거치게 된다. 일 실시예에서, 웹은 수평 위치에서 운반되고 있는 동안 제1 수력 엉킴 공정을 거치게 된다. 이어서 웹은 후속 수력 엉킴 드럼 위로 공급된다. 웹의 각 측면은 적어도 한 번 이상의 수력 엉킴 공정을 거치게 된다.

Description

와이퍼 제품 및 그것의 제조 방법

본 발명은 와이퍼 제품 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

천 타월 및 헝겊은 액체 및 입자성 물질을 정화하기 위한 제조 및 상업적 환경에서 일반적으로 사용된다. 이러한 제직된 재료는 흡수성이 있고 재료의 제직된 섬유 내 입자성 물질을 포착하는데 효과적이다. 이러한 타월과 헝겊이 사용된 후에 그것은 종종 세탁되어 재사용된다. 그러나, 이러한 제직된 재료는 결함을 갖는다.

예를 들어, 천 타월과 헝겊을 세탁했을 때에도, 그것은 추후에 수건이나 헝겊과 접촉한 표면을 손상시킬 수 있고 사용자의 손에 상처를 입힐 가능성이 있는 잔여물 또는 잔류 금속 입자성 물질을 종종 여전히 포함한다. 또한, 천 타월과 헝겊은 액체, 오일 및 기름을 흡수하기 보다는 그것으로 종종 더럽혀진다.

천 헝겊과 타월의 대안은 펄프 섬유로 만든 와이퍼이다. 펄프 섬유의 부직포 웹이 흡수력이 있는 것으로 알려져 있지만, 전체적으로 펄프 섬유로 제조된 부직포 웹은 강도 및 내마모성이 부족하기 때문에, 예를 들어, 헤비 듀티(heavy duty) 와이퍼와 같은 특정 용도에 바람직하지 않을 수도 있다. 과거에, 펄프 섬유 웹은 바인더의 적용에 의해 외부에서 보강되었다. 이러한 높은 수준의 바인더는 사용시 비용을 증가시키고 줄무늬를 남길 수 있고, 이는 표면을 예를 들어 자동차 도장과 같은 특정 용도에 부적합하게 만들 수 있다. 바인더는, 이러한 외부 보강된 와이퍼가 소정의 휘발성 또는 반휘발성 용매와 함께 사용될 때 또한 침출될 수 있다.

연속 필라멘트 기재에 수력으로 엉킨 높은 펄프 함량을 갖는 다른 와이퍼들이 제조되었다. 이러한 와이퍼가 헤비 듀티 와이퍼로서 사용될 수 있는데 왜냐하면 그것은 반복적인 사용에 충분한 흡수력이 있고 또한 강하기 때문이다. 부가적으로, 이러한 와이퍼는 더 높은 흡수성을 가지고 사용자의 손에 더 적은 액체가 전달되는 천 헝겊 및 타월에 비해 장점을 갖는다.

연속 필라멘트 기재로 펄프 섬유를 수력 엉킴하여 제조된 와이퍼는 양호한 특성의 조합을 가지고 당 업계에서 상당한 발전을 나타내지만, 여전히 더 많은 개선이 요구된다. 예를 들어, 전술한 대로 수력엉킴된 웹을 제조하도록, 연속 필라멘트로 만들어진 웹이 제1 공정에서 제조되고 그 후 제2 공정에서 펄프 섬유와 수력엉킴된다. 결과적으로, 와이퍼를 제조하는 공정은 비교적 비효율적일 수 있다.

결과적으로, 단일 공정으로 비교적 빠른 속도로 제조할 수 있는 우수한 와이핑 특성을 갖는 와이퍼를 제조하는 방법에 대한 필요성이 현재 존재한다. 보다 특히, 와이퍼가 강하고 내구성이 있다는 점에서 천과 같은 촉감을 가질 뿐만 아니라 천과 유사한 성능을 갖는 수력엉킴된 와이퍼를 비교적 고속으로 제조하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.

정의

본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "기계 방향"은 부직포 웹의 형성 중 섬유가 피착되는 성형 표면의 이동 방향을 지칭한다.

본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "교차 기계 방향"은 상기 정의된 기계 방향에 수직인 방향을 지칭한다.

본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "펄프"는 목질 및 비목질 식물 같은 천연 공급원으로부터 섬유를 지칭한다. 목질 식물은, 예를 들어, 낙엽수와 침엽수를 포함한다. 비목질 식물은, 예를 들어, 면, 아마, 에스파르토 풀, 밀크위드, 짚, 황마, 대마, 및 바가스를 포함한다.

본원에서 사용하는 바와 같이, 용어 "부직포 직물 또는 웹"은, 편직 직물에서와 같이 식별가능한 방식이 아니라 인터레이드(interlaid)된 개별적인 섬유들 또는 스레드들의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 직물 또는 웹은 예를 들어 습식 레잉 공정과 같은 많은 공정으로부터 형성될 수 있었다. 부직포 직물의 평량은 일반적으로 제곱 야드당 재료의 온스(osy) 또는 제곱미터당 그램(g/m² 또는 gsm)으로 표현되며, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 마이크로미터로 표현된다. (osy로부터 gsm으로 변환하려면, osy에 33.91을 곱한다는 점에 주의한다).

일반적으로, 본 발명은 와이퍼 제품 및 그 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이하 더 상세히 설명되는 것처럼, 본 발명의 방법은 와이퍼 제품을 경제적으로 제조하기 위한 비교적 높은 처리 속도를 허용한다. 고속으로 생산될 수 있다는 점 이외에, 본 발명의 와이퍼 제품은 우수한 전체 특성을 갖는다. 예를 들어, 와이퍼는 천과 같은 촉감을 가질 뿐만 아니라, 우수한 강도 특성 및 물 흡수성 특성을 갖는다. 특별한 장점 중에서, 와이퍼는 흡수성 및 와이퍼의 다른 특성을 방해할 수 있는 화학적 바인더를 사용하지 않으면서 상대적으로 높은 강도 특성을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 다수의 수력엉킴 단계와 조합하여 습식 레이 형성 공정을 사용해 와이퍼 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 섬유의 수성 현탁액으로부터 부직포 웹을 형성하는 단계들을 포함한다. 섬유의 수성 현탁액은 합성 스테이플 섬유와 조합된 셀룰로오스 섬유를 함유하는 섬유 지료를 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 펄프 섬유 및/또는 재생 섬유를 포함할 수 있다. 재생 섬유는 레이온 섬유, 리오셀 섬유 등을 포함할 수 있다. 펄프 섬유는 연질 섬유, 경질 섬유, 면 섬유, 무명 린터, 아마 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 목질 또는 비목질 식물 섬유를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 섬유 지료는 약 60 중량% 내지 약 80 중량%의 셀룰로오스 섬유 및 약 20 중량% 내지 약 40 중량%의 합성 스테이플 섬유를 함유한다. 합성 스테이플 섬유는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합성 스테이플 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리올레핀 섬유, 예로 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일단 부직포 웹이 섬유의 수성 현탁액으로부터 형성되면, 웹이 여전히 습윤 상태에 있는 동안 웹은 다수의 수력엉킴 단계를 거친다. 일 실시예에서, 예를 들어, 방법은 섬유의 수성 현탁액으로부터 형성된 웹을 수력 엉킴하여 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 수력 엉킴된 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 웹의 제1 측면은 그 후 수력 에너지를 제1 측면에 적용함으로써 추가 수력 엉킴 단계를 거친다. 방법은 제2 측면에 수력 에너지를 부여함으로써 웹의 제2 측면을 수력 엉킴하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 웹이 드럼에서 회전하는 동안 웹의 제1 측면은 수력 에너지를 부여받는다. 유사하게, 웹이 제2 드럼에서 회전하는 동안 웹의 제2 측면은 수력 에너지를 부여받는다. 다른 실시예들에서, 심지어 추가 수력엉킴 단계들이 웹에 수행될 수도 있다. 추가 수력엉킴 단계들은 추가 원통형 드럼에서 발생할 수 있고 또는 부직포 재료가 수평 위치에 있는 동안 마무리 테이블에서 발생할 수 있다.

부직포 웹이 습식 레이 공정을 통해 형성되고 나서 여러 번 수력엉킴된 후, 웹은 대류를 이용해 건조되어서 와이퍼 제품을 형성한다. 예를 들어, 가열된 표면에 대해 웹을 가압하는 것과 같이 웹을 압축하지 않으면서 웹은 대류에 의해 건조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 웹은 통기 건조되어 와이퍼 제품을 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 섬유의 수성 현탁액은 유연제를 추가로 함유한다. 유연제는 4차 염화암모늄과 같은 4차 암모늄 염을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 유연제는 4차 염화암모늄의 실리콘계 아민 염을 포함할 수 있다.

웹을 건조한 후, 일 실시예에서, 웹은 개별 시트로 절단될 수 있다. 개별 시트는 함께 접어서 스택을 형성하고 사용하기 위해 디스펜서에 배치될 수 있다. 대안적으로, 형성된 제품은 기계 방향에 수직인 웹 상에 주기적 취약 라인을 형성함으로써 천공될 수 있다. 그 후 웹은 나중에 사용하기 위해 나선형으로 권취된 롤로 형성될 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품에 관한 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 와이퍼 제품은 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹을 포함한다. 부직포 웹은 열가소성 중합체로 제조된 합성 스테이플 섬유 및 셀룰로오스 섬유의 조합으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 웹은 약 6 mm 내지 약 20 mm의 섬유 길이를 갖는 폴리에스테르 스테이플 섬유와 조합된 약 6 mm 내지 약 20 mm의 섬유 길이를 갖는 셀룰로오스 레이온 섬유로 제조될 수 있다. 셀룰로오스 섬유는 약 60 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 웹에 존재할 수 있고, 합성 스테이플 섬유는 약 20 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 웹에 존재할 수 있다. 부직포 웹은 제1 측면 및 제2 측면을 갖는다. 본 발명에 따르면, 웹의 제1 측면은 적어도 두 번의 수력엉킴 단계를 거쳤고, 웹의 제2 측면은 적어도 한 번의 수력엉킴 단계를 거쳤다. 부직포 웹은 약 3 cc/g 내지 약 20 cc/g의 벌크를 갖도록 통기 건조될 수 있다. 일 실시예에서, 부직포 웹은 약 5 cc/g보다 큰, 예를 들어 약 7 cc/g보다 큰, 예컨대 약 9 cc/g보다 큰 벌크를 가질 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품은 양호한 벌크 특성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 강도 특성과 흡수 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 와이퍼 제품은 기계 방향으로 약 15lbs. 초과, 예로 약 18lbs. 초과, 예로 약 20lbs. 초과, 예로 약 23lbs. 초과, 또는 심지어 약 24lbs. 초과 그래브 인장 강도를 가질 수 있다. 그래브 인장 강도는 일반적으로 기계 방향으로 약 30lbs. 미만, 예로 약 27 lbs. 미만이다. 교차 기계 방향으로, 와이퍼 제품은 약 10 lbs. 초과, 예로 약 12 lbs. 초과, 예로 14 lbs. 초과 그래브 인장 강도를 가질 수 있다. 교차 기계 방향으로 그래브 인장 강도는 일반적으로 약 19 lbs. 미만이다. 와이퍼 제품은 그램 당 그램 기준으로 약 550% 초과, 예로 약 600% 초과, 예로 약 630% 초과, 예로 약 700% 초과, 예로 약 800% 초과, 예로 약 900% 초과, 예로 심지어 약 1,000% 초과 물 흡수성 또는 물 용량을 가질 수 있다. 물 흡수성은 일반적으로 그램 당 그램 기준으로 약 1,500% 미만, 예로 약 1,300% 미만이다. 와이퍼 제품들은 약 400% 초과, 예로 약 450% 초과, 예로 약 500% 초과, 예로 약 600% 초과, 예로 심지어 약 700% 초과 광유 용량을 가질 수 있다. 광유 용량은 일반적으로 그램 당 그램 기준으로 약 900% 미만이다. 와이퍼 제품은 또한 약 800% 초과, 예로 약 850% 초과, 예로 약 900% 초과, 예로 약 1,000% 초과, 예로 약 1,100% 초과, 예로 1,300% 초과, 예로 심지어 1,500% 초과 50 중량 모터 오일 용량을 가질 수 있다. 모터 오일 용량은 일반적으로 그램 당 그램 기준으로 약 1,800% 미만이다.

본 발명의 다른 특징 및 측면은 하기에서 보다 상세히 논의된다.

본 발명을, 첨부 도면을 참조하여 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 완전하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품들을 제조하기 위한 공정의 일 실시예의 사시도들이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품의 일 실시예의 사시도이다.
본 명세서와 도면에서 참조 문자를 반복 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.

통상의 기술자라면, 본 설명이 예시적인 실시예들을 설명하는 것일 뿐이며 본 발명의 더욱 넓은 측면들을 한정하려는 것이 아니라는 점을 이해할 것이다.

일반적으로, 본 발명은 와이퍼 제품을 제조하기 위한 방법 및 상기 방법으로 제조된 와이퍼 제품에 관한 것이다. 일반적으로, 와이퍼 제품은 열가소성 중합체로 제조된 셀룰로오스 섬유 및 합성 스테이플 섬유의 조합물을 함유하는 습식 레이드 부직포 웹 또는 섬유성 매트로 제조된다. 습식 레이드 웹은, 건조 전, 다수의 수력엉킴 공정을 거친다. 일 실시예에서, 예를 들어, 섬유성 웹은 먼저 수평 표면 상에 수력엉킨 후 웹의 각 측면에서 수력 에너지를 더 받게 된다. 예를 들어, 첫 번째 수력엉킴 단계 후, 웹은 수압 에너지를 웹의 대향한 측면에 가하도록 설계된 다수의 수력엉킴 드럼 위로 운반될 수 있다. 끝으로, 습식 레이드 및 수력엉킴된 웹은 대류를 사용하여 건조됨으로써 후-엉킴 공정을 더 부여받는다. 예를 들어, 웹에 압축력을 가하지 않으면서 웹을 통기 건조시키기 위해 가열된 공기가 부직포 웹을 통해 유동할 수 있다.

본 발명의 공정을 통해, 와이퍼 제품들은 비교적 빠른 속도로 경제적으로 제조될 수 있다. 상기 공정 동안, 웹을 제조하는데 사용된 섬유는 웹의 다양한 특성을 더욱 향상시키기 위해 유연제와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 섬유, 화학적 성질 및 다수의 수력엉킴 단계들의 선택은 직물과 같은 성질을 가지지만 매우 내구성이 있고 강한 부직포 재료를 만든다. 특히 유리하게, 스펀본드 웹을 먼저 형성할 필요없이 본 발명에 따라 와이퍼 제품을 제조할 수 있다. 이와 관련하여, 와이퍼 제품은 어떠한 연속 필라멘트도 함유하지 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 단지 예시적인 목적으로, 도면들은 함께 본 발명에 따른 와이퍼 제품을 제조하기 위한 공정의 일 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 대로, 섬유의 희석된 현탁액은 헤드-박스(12)에 의해 공급되고 종래의 제지기의 성형 직물(16) 상에 균일한 분산 상태로 수문(14)을 통해 피착된다. 섬유 현탁액은 통상적인 제지 공정에서 전형적으로 사용되는 임의의 농도로 희석될 수 있다. 예를 들어, 현탁액은 물에 현탁된 약 0.01 내지 약 1.5 중량%의 섬유를 함유할 수 있다. 물은 섬유의 현탁액으로부터 제거되어 섬유성 재료(18)의 섬유의 균일한 층을 형성한다.

섬유성 재료(18)를 형성하는데 사용된 섬유 지료는 일반적으로 셀룰로오스 섬유와 열가소성 중합체로 이루어진 합성 스테이플 섬유의 혼합물을 함유한다. 셀룰로오스 섬유는 천연 셀룰로오스 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 천연 셀룰로오스 섬유는 목질 또는 비목질 식물에서 유래될 수 있다. 목질 식물은 남부 연목 크라프트, 북부 연목 크라프트, 연목 아황산 펄프, 목화, 목화 린터, 대나무 등을 포함한다. 비목질 섬유 공급원은 목질 식물 섬유 공급원이 아닌 임의의 섬유 종이다. 이러한 비목질 섬유 공급원으로는 밀크위드 및 관련 종으로부터 씨섬유, 아바카 잎 섬유(마닐라 대마라고도 함), 파인애플 잎 섬유, 사바이 풀, 에스파토 풀, 볏짚, 바나나 잎 섬유, 닥나무로부터 기초 (나무 껍질) 섬유에서 추출한 섬유 및 이와 유사한 섬유 공급원을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

섬유 지료가 펄프 섬유를 함유할 때, 펄프 섬유는 임의의 고-평균 섬유 길이 펄프, 저-평균 섬유 길이 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 고-평균 섬유 길이 펄프는 통상적으로 약 1.5 mm 내지 약 6 mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.

일 실시예에서, 섬유 지료는 셀룰로오스 재생 섬유를 함유할 수 있다. 셀룰로오스 재생 섬유는 단독으로 또는 전술한 임의의 천연 셀룰로오스 섬유와 함께 사용될 수 있다. 셀룰로오스 재생 섬유는 목질 또는 비목질 식물로부터 재생된 또는 개질된 셀룰로오스 재료들을 압출하거나 다르게 처리함으로써 얻어지는 인조 필라멘트다. 예를 들어, 셀룰로오스 재생 섬유는 리오셀 섬유, 레이온 섬유, 비스코스 섬유, 이들의 혼합물 등을 포함 할 수 있다. 재생 섬유는 약 3mm 내지 약 60mm 범위의 섬유 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 섬유는 약 4mm 내지 약 15mm, 예로 약 6mm 내지 약 12mm의 섬유 길이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 재생 섬유는 약 30mm 내지 약 60mm 범위의 섬유 길이를 가질 수 있다. 부가적으로, 섬유가 약 2㎛ 초과, 예로 약 4㎛ 초과, 예로 약 6㎛ 초과, 예로 약 8㎛ 초과, 예로 약 10㎛ 초과의 직경을 가지도록 재생 섬유는 섬도를 가질 수 있다. 섬유 직경은 일반적으로 약 25㎛ 미만, 예로 약 23㎛ 미만, 예로 약 20㎛ 미만, 예로 약 18㎛ 미만, 예로 약 15㎛ 미만, 예로 약 13㎛ 미만이다.

셀룰로오스 섬유는 약 50중량% 초과의 양으로, 예로 약 55중량% 초과의 양으로, 예로 약 60중량% 초과의 양으로, 예로 약 65중량% 초과의 양으로, 예로 약 70중량% 초과의 양으로, 예로 약 75중량% 초과의 양으로 섬유 지료에 존재할 수 있다. 일반적으로, 셀룰로오스 섬유는 약 90중량% 미만의 양으로, 예로 약 85중량% 미만의 양으로, 예로 약 80중량% 미만의 양으로, 예로 약 75중량% 미만의 양으로, 예로 약 70중량% 미만의 양으로 존재한다.

전술한 대로, 셀룰로오스 섬유는 합성 스테이플 섬유와 조합된다. 일 실시예에서, 섬유 지료는 합성 스테이플 섬유와 조합한 단지 셀룰로오스 섬유만 함유할 수 있다. 합성 스테이플 섬유는 하나 이상의 열가소성 중합체로 만들어진다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 합성 섬유의 예로는 나일론 섬유와 같은 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 만들어진 섬유와 같은 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유와 같은 폴리올레핀 섬유, 및 이들의 혼합물들을 포함한다. 합성 섬유는 약 3 mm 내지 약 60 mm 범위의 섬유 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 합성 섬유는 약 4mm 내지 약 15mm, 예로 약 6mm 내지 약 12mm의 섬유 길이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 합성 섬유는 약 30mm 내지 약 60mm 범위의 섬유 길이를 가질 수 있다. 합성 섬유는 셀룰로오스 재생 섬유에 대해 전술한 임의의 범위 내 섬유 직경을 가질 수 있다. 특히, 섬유들은 약 2㎛ 내지 약 25㎛, 예컨대 약 6㎛ 내지 약 15㎛의 직경을 가질 수 있다.

합성 스테이플 섬유는 약 10중량% 초과의 양으로, 예로 약 15중량% 초과의 양으로, 예로 약 20중량% 초과의 양으로, 예로 약 25중량% 초과의 양으로, 예로 약 30중량% 초과의 양으로 섬유 지료에 존재할 수 있다. 합성 스테이플 섬유는 약 50중량% 미만의 양으로, 예로 약 40중량% 미만의 양으로, 예로 약 35중량% 미만의 양으로 섬유 지료에 존재할 수 있다.

일 실시예에서, 섬유 지료는 펄프 섬유 및 재생 섬유와 조합하여 합성 스테이플 섬유를 함유할 수 있다. 이 실시예에서, 예를 들어, 합성 스테이플 섬유는 위에서 열거된 임의의 양으로 존재할 수 있다. 재생 셀룰로오스 섬유는 약 5중량% 초과의 양으로, 예로 약 10중량% 초과의 양으로, 예로 약 15중량% 초과의 양으로, 예로 약 20중량% 초과의 양으로, 예로 약 25중량% 초과의 양으로, 예로 약 30중량% 초과의 양으로, 예로 약 35중량% 초과의 양으로, 예로 약 40중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 재생 섬유는 일반적으로 약 70중량% 미만의 양으로, 예로 약 60중량% 미만의 양으로 존재한다. 펄프 섬유는 약 30중량% 초과의 양으로, 예로 약 40중량% 초과의 양으로, 예로 약 50중량% 초과의 양으로, 예로 약 60중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다. 펄프 섬유는 일반적으로 약 75중량% 미만의 양으로, 예로 약 70중량% 미만의 양으로, 예로 약 65중량% 미만의 양으로, 예로 약 60중량% 미만의 양으로, 예로 약 50중량% 미만의 양으로 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 섬유 지료는 약 10중량% 내지 약 40중량%의 합성 스테이플 섬유, 예로 폴리에스테르 섬유, 약 30중량% 내지 약 70중량%의 펄프 섬유, 및 약 10중량% 내지 약 40중량%의 재생 섬유, 예로 레이온 섬유를 함유할 수 있다.

일 실시예에서, 부직포 웹을 형성하는데 사용된 섬유 지료는, 특히 웹이 펄프 섬유를 함유할 때, 하나 이상의 유연제로 처리될 수 있다. 유연제는, 예를 들어, 내부 섬유 대 섬유 결합 강도를 감소시키기 위해서 섬유 슬러리에 첨가될 수 있는 탈접합제를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적절한 유연제는, 지방 디알킬 사차 아민 염, 모노 지방 알킬 삼차 아민 염, 일차 아민 염, 이미다졸린 사차 염, 실리콘 사차 염, 및 불포화 지방 알킬 아민 염과 같은 양이온성 탈접합제를 포함한다. 다른 적합한 탈접합제는 양이온성 실리콘 조성물을 포함한다.

일 실시예에서, 본 발명의 공정에 사용되는 유연제는, 유기 사차 암모늄 염화물이고, 구체적으로는, 사차 암모늄 염화물의 실리콘계 아민 염이다. 예를 들어, 유연제는 Hercules Corporation에 의해 시판되는 PROSOFT® TQ1003일 수 있다. 유연제는 존재하는 셀룰로오스 섬유의 중량을 기준으로 약 0.05% 내지 약 1%, 예로 존재하는 셀룰로오스 섬유의 중량을 기반으로 약 0.1% 내지 약 0.7%의 양으로 섬유 슬러리에 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 유연제는 펄프 섬유와 같은 셀룰로오스 섬유의 중량을 기반으로 0.5중량%의 양으로 존재한다.

대안적인 실시예에서, 유연제는 이미다졸린계 물질일 수 있다. 이미다졸린계 유연제는, 예를 들어, Witco Corporation으로부터 얻을 수 있다. 이미다졸린계 유연제는, 2.0 내지 약 15kg/MT의 양으로 첨가될 수 있다.

또한, 선택적 화학 첨가제는, 제품과 공정에 추가 장점을 제공하도록 수용성 섬유 지료에 또는 형성된 배아 웹에 첨가될 수 있으며, 와이퍼의 의도한 장점에 모순되지 않는다. 이러한 화학물질은 제지 공정에서의 임의의 지점에서 첨가될 수도 있다.

페이퍼 웹에 첨가될 수 있는 화학물질의 유형은, 일반적으로 양이온성, 음이온성, 또는 비이온성 계면활성제, 습윤제, 및 가소제의 형태로 된 흡수성 보조물, 예컨대, 저분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리하이드록시 화합물, 예컨대, 글리세린과 프로필렌 글리콜을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 재료의 예로는, 탈취제 등의 냄새 제어제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이킹 소다, 킬레이트제, 제올라이트, 향수, 또는 기타 냄새 마스킹제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 초흡수성 입자가 또한 이용될 수 있다. 추가 선택 사항은, 양이온성 염료, 형광 발광제, 완화제 등을 포함한다.

베이스 시트에 통합될 수 있는 다른 화학물질들과 성분들은 제품의 최종 용도에 의존할 수 있다. 예를 들어, 다양한 습식 조강제가 제품에 통합될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 습식 조강제는 습윤 상태에서 섬유들 간의 접합을 고정하는 데 사용되는 재료이다. 통상적으로, 페이퍼 및 티슈 제품들에 있어서 섬유들이 함께 유지되게 하는 수단은, 수소 결합을 포함하고, 때로는 수소 결합과 공유 결합 및/또는 이온 결합의 조합을 포함한다. 일부 적용 분야에서는, 섬유간 접합 지점들을 고정하고 이들을 습윤 상태에서 분열에 저항하게 하는 방식으로 섬유들에 대한 접합을 가능하게 하는 재료를 제공하는 것이 유용할 수 있다. 습윤 상태는, 통상적으로, 제품이 물 또는 기타 수용액으로 대략적으로 포화되는 경우를 의미한다.

페이퍼 또는 티슈 웹에 첨가되는 경우 0.1을 초과하는, 평균 습식 기하학적 인장 강도:건식 기하학적 인장 강도의 비율을 시트에 제공하는 수단 임의의 재료를 습윤 조강제라 칭할 수 있다.

임시 습윤 조강제는, 제품에 통합되는 경우, 적어도 5분의 기간 동안 물에 노출된 후 초기 습윤 강도의 50% 미만을 유지하는 제품을 제공할 것이다. 임시 습윤 조강제는 당해 기술에 공지되어 있다. 임시 습윤 조강제의 예로는, 양이온성 글리옥실레이트 폴리아크릴아미드 등의 글리옥실레이트 폴리아크릴아미드 등의 중합체 알데히드-기능 화합물이 있다.

이러한 화합물은, West Patterson, N.J.의 Cytec Industries에서 입수가능한 PAREZ 631 NC 습윤 강도 수지, 클로록실레이트 폴리아크릴아미드, Wilmington, Del의 Hercules에 의해 제조된 HERCOBOND 1366을 포함한다. 글리옥실레이트 폴리아크릴아미드의 다른 예는, 글리옥실레이트 폴리(아크릴아미드-코-디알릴 디메틸 암모늄 염화물)인 PAREZ 745이다.

성형 표면(16)으로부터, 일 실시예에서, 섬유성 재료(18)는 종래의 수압 엉킴 기계의 유공성 엉킴 표면(32)으로 전달된다. 섬유성 재료(18)는 수력 엉킴 매니 폴드(34) 아래에 배치된다. 섬유성 재료(18)는 하나 이상의 수력 엉킴 매니폴드(34) 아래를 통과하고, 유체의 제트로 처리되어서 셀룰로오스 섬유를 합성 스테이플 섬유와 엉키게 한다.

대안적으로, 수력 엉킴은, 습식 레잉이 발생하는 동일한 유공성 스크린(즉, 메쉬 직물) 상에 섬유성 재료(18)가 있는 동안 발생할 수 있다.

수력 엉킴은, 섬유성 재료(18)가 물로 높게 포화되는 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 섬유성 재료(18)는 수력 엉킴 직전에 최대 약 90중량%의 물을 함유할 수 있다.

섬유의 습식 레이드 층을 수력 엉킴하는 것이 바람직한데 왜냐하면 셀룰로오스 섬유가 수화된 상태로 유지되므로 섬유는 "종이" 접합(간혹 수소 결합으로 지칭)을 방해하지 않으면서 서로 매립 및/또는 얽히고 엉킬 수 있기 때문이다. "종이" 접합은 부직포 재료의 내마모성 및 인장 특성을 향상시킬 수 있다.

수력 엉킴은 종래의 수력 엉킴 장비를 이용해 달성될 수 있고 이것은 예를 들어 Evans의 미국 특허번호 3,485,706에서 찾아볼 수 있고, 그 내용이 여기에서 참고로 원용되어 있다. 본 발명의 수력 엉킴은, 예컨대, 물과 같은 임의의 적절한 작동 유체로 수행될 수 있다. 작동 유체는 일련의 개별 구멍 또는 오리피스에 유체를 균등하게 분포시키는 매니폴드를 통해 흐른다. 이 구멍 또는 오리피스는 직경이 약 60㎛ 내지 약 200㎛, 예로 직경이 약 100㎛ 내지 약 140㎛일 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 1열의 홀 및 600㎛의 간격을 갖는 120㎛ 직경의 오리피스를 가지는 스트립을 포함하는 매니폴드를 이용하여 실시될 수 있다. 많은 다른 매니폴드 구성 및 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일의 매니폴드가 사용될 수 있거나, 여러 개의 매니폴드가 연속적으로 배치될 수 있다.

수력 엉킴 공정에서, 작동 유체는 약 200 내지 약 3000 파운드/평방 인치 게이지(psig) 범위의 압력에서 오리피스를 통과한다. 설명한 압력의 상한 범위에서, 부직포 재료는 약 1000fpm(분당 피트)의 속도로 처리될 수 있다는 것이 고려된다. 유체는, 예를 들어, 약 40 Х 40 내지 약 100 Х 100의 메쉬 크기를 갖는 단일 평면 메쉬일 수 있는 유공성 표면에 의해 지지되는 섬유성 재료(18)에 충돌한다. 유공성 표면은 또한 약 50 x 50 내지 약 200 x 200의 메쉬 크기를 가진 다겹 메쉬일 수 있다. 많은 워터 제트 처리 공정에서 일반적인 바와 같이, 수력엉킴된 부직포 재료(36)로부터 과잉수가 인출되도록, 진공 슬롯(38)이 수력-니들링 매니폴드 바로 아래에, 또는 엉킴 매니폴드 하류의 유공성 엉킴 표면(32) 아래에 위치될 수 있다.

섬유성 재료(18)의 섬유에 직접 충돌하는 작동 유체의 원주형 제트가 작용하여 섬유를 엉키게 하고 보다 밀착된 구조를 형성한다. 셀룰로오스 섬유는 부직포 섬유성 웹(18)의 합성 스테이플 섬유 및 서로 엉킨다.

일 실시예에서, 부직포 웹은 주로 합성 스테이플 섬유와 함께 레이온 섬유와 같은 더 긴 섬유를 함유한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 섬유의 적어도 60%, 예로 섬유의 적어도 70%, 예로 섬유의 적어도 80%, 예로 섬유의 적어도 90%는 적어도 6mm, 예로 적어도 8mm, 예로 적어도 10mm이고 일반적으로 약 50mm 미만, 예로 약 40mm 미만, 예로 약 30mm 미만, 예로 약 20mm 미만의 길이를 갖는다. 상대적으로 긴 섬유를 사용하면 수력엉킴 공정 중 엉킴을 개선할 수 있다.

본 발명에 따르면, 습식 레이드 및 수력엉킴된 웹(36)은 그 후 추가 수력엉킴 단계들 또는 공정들을 거친다. 특히, 부직포 재료(36)는 추가 수력엉킴 공정들을 거쳐서 웹의 각 측면은 추가 양의 수력 에너지를 받는다. 보다 특히, 수력엉킴된 부직포 웹(36)의 각 측면은 본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 수력엉킴 공정을 거친다.

도 2에 도시된 실시예에서, 예를 들어, 부직포 재료(36)는 두 추가 수력엉킴 공정들을 거치고 여기에서 수력 에너지는 웹의 대향한 측면들에 인가된다. 도 2를 참조하면, 예를 들어, 부직포 재료(36)는 유공성 엉킴 표면(60)에서 운반되면서 수력 엉킴 기계(62)로 공급된다. 도시된 실시예에서, 수력 엉킴 기계(62)는, 부직포 웹(36)에 함유된 섬유를 엉키게 하도록 유체 제트를 토출하는 수력 엉킴 매니폴드(64)를 포함한다. 수력 엉킴 매니폴드(64)는 수력 엉킴 드럼(66) 위에 위치된다. 도 2에 도시된 대로, 부직포 웹(36)은 수력 엉킴 매니폴드(64)로부터 수압 에너지를 부여받으면서 드럼(66) 위에서 회전된다. 따라서, 이전의 수력엉킴 공정 중 발생된 수평 경로와 반대인 곡선 경로로 웹이 이동하는 동안 부직포 웹(36)의 제 1 측면이 수력엉킴 공정을 부여받는다. 수력엉킴 중 웹(36)을 드럼(66) 위로 이동시키는 것은, 웹 내에 포함된 섬유를 더욱 엉키게 하고 재배향하는 것으로 여겨진다.

수력엉킴 기계(62)로부터, 웹은 그 후 추가의 수력엉킴 기계(72)를 통해 공급된다. 필요하다면, 웹은 유공성 엉킴 표면(60)에서 유지될 수 있고, 또는 수력엉킴 기계(72)를 통하여 공급될 때 다른 유공성 엉킴 표면으로 전달될 수 있다. 수력엉킴 기계(72)는 수력엉킴 드럼(76)에 대향하여 위치된 수력엉킴 매니폴드(74)를 포함한다. 부직포 웹(36)은 수력 에너지를 받으면서 드럼(76) 위에서 회전한다. 웹을 통해 강제로 이동하는 유체는 드럼 내에 수집되어 운반된다.

웹이 수력엉킴 드럼(66)과 회전될 때, 웹의 제 1 측면은 수력 엉킴 매니폴드(64)로부터 수력 에너지를 부여받는다. 웹이 수력엉킴 드럼(76)과 회전될 때, 한편, 웹의 제 2 측면, 대향한 측면은 수력 엉킴 매니폴드(74)로부터 수력 에너지를 부여받는다. 이런 방식으로, 두 개의 수력엉킴 기계들(62, 72)은 함께 작용하여서 부직포 재료(36)의 대향한 측면들에 수력 에너지를 적용한다.

웹이 수력 엉킴 기계(72)를 통과함에 따라 웹(36)의 수력 엉킴 중, 웹이 곡선 경로를 따라 이동하는 동안 웹 내의 섬유는 추가로 재배치되고 재배향된다.

도 2에 도시된 실시예에서, 2개의 추가 수력엉킴 공정들이 나타나 있다. 그러나, 부직포 웹(36)은 그 후 추가 연속적인 수력엉킴 드럼을 통과할 수 있고, 연속적 엉킴 처리를 위해 추가 양의 수력 에너지를 부여받을 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 초기 수력엉킴 단계 후, 웹의 각 측면은 추가로 적어도 1개, 예로 적어도 2개, 예로 적어도 3개, 예로 적어도 4개, 예로 심지어 적어도 5개의 추가 수력 엉킴 공정들 또는 단계들을 거칠 수 있다. 또한, 각 측면에 적용된 수력 에너지의 양은 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 웹의 제 1 측면은 1개 내지 6개의 수력엉킴 단계들을 거칠 수 있고, 웹의 제 2 측면도 또한 1개 내지 6개의 수력엉킴 단계들을 거칠 수 있고 여기에서 각 측면에 적용된 수력엉킴 단계들의 수는 동일하거나 상이할 수 있다.

추가 수력 엉킴 단계들은 와이퍼 제품의 전체 특성을 개선한다. 예를 들어, 부직포 재료의 각 측면에 하나 이상의 수력 엉킴 단계를 부여하면 재료의 강도 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 특히 유리하게도, 다른 특성에 악영향을 미치지 않으면서 강도 특성이 개선된다. 예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 부직포 재료는, 양호한 강도 특성 이외에, 우수한 액체 흡수 특성을 가질 수 있고 우수한 내마모성을 가질 수 있다. 특히 유리하게도, 통기 건조와 조합하여 다수의 수력엉킴 단계들은 증가된 두께를 갖는 부직포 와이퍼를 제조한다. 예를 들어, 와이퍼는 18mils 초과, 예로 19mils 초과, 예로 20mils 초과, 예로 21mils 초과, 예로 심지어 22mils 초과의 캘리퍼를 가질 수 있다. 캘리퍼는 일반적으로 약 30mils 미만, 예로 약 28mils 미만이다. 상기 캘리퍼 특징은 약 40gsm 내지 약 90gsm, 예로 약 50gsm 내지 약 80gsm의 평량에서 획득될 수 있다.

복수의 유체 제트 처리 후, 복합 재료(36)는 비압축 건조 작동으로 이송될 수 있다. 웹의 비압축 건조는 도 2에서 42로 나타낸 종래의 회전 드럼 통기 건조 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 스루-건조기(42)는 관통부(46)를 통해 송풍된 고온의 공기를 수용하기 위한 외부 후드(48)와 조합하여 관통부(46)를 구비한 외부 회전 실린더(44)일 수 있다. 대안적 실시예에서, 외부 후드(48)에 의해 고온 공기가 방출되어 실린더(44)에 수집될 수 있다. 도시된 실시예에서, 스루-건조기 벨트(50)는 복합 재료(36)를 외부 회전가능한 실린더(44)의 상부 위로 운반한다. 대안적 실시예에서, 부직포 재료를 통기 건조기를 통해 운반하기 위해서 어떠한 캐리어 직물도 필요하지 않을 수 있다. 재료(36)를 통하여 강제 이동되는 가열된 공기는 물을 제거한다. 스루-건조기(42)에 의해 부직포 재료(36)를 통하여 강제 이동되는 공기의 온도는 약 200° 내지 약 500°F의 범위에 있을 수 있다.

부직포 재료(36)에 선택된 특성을 부여하기 위해서 마무리 단계 및/또는 후처리 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 직물은 균일한 외관 및/또는 특정한 촉각 특성을 제공하기 위해 캘린더 롤로 가볍게 누르고, 크레이핑되거나, 엠보싱되거나, 브러싱될 수 있다. 대안적으로 그리고/또는 부가적으로, 접착제 또는 염료와 같은 화학적 후 처리가 직물에 부가될 수 있다.

일 실시예에서, 부직포 재료는 예를 들어 활성탄, 점토, 전분 및 초흡수성 재료와 같은 다양한 재료를 함유할 수 있다. 예를 들어, 이 재료는 습식 레이드 섬유 층을 형성하는데 사용된 섬유 현탁액에 첨가될 수 있다. 이 재료들은 또한 유체 제트 처리 전 부직포 섬유 층 상에 피착될 수 있어서 재료들은 유체 제트의 작용에 의해 복합 직물로 혼입된다. 대안적으로 그리고/또는 부가적으로, 이 재료들은 유체 제트 처리 후 부직포 재료에 첨가될 수 있다. 초흡수성 재료가 워터 제트 처리 전 섬유의 현탁액에 또는 섬유층에 첨가되는 경우, 초흡수체는 습식 형성 및/또는 워터 제트 처리 단계 중 불활성으로 유지될 수 있고 나중에 활성화될 수 있는 것이 바람직하다. 종래의 초흡수체는 워터 제트 처리 후에 복합 직물에 첨가될 수 있다. 유용한 초흡수체는, 예를 들어, 폴리아크릴산 나트륨 초흡수체를 포함한다.

본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품의 평량은 제품의 의도된 용도를 포함한 다양한 요인들에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 공정은 종이 타월, 산업용 와이퍼 등을 제조하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 평량은, 약 7gsm 초과, 예컨대, 약 20gsm 초과, 예컨대, 약 30gsm 초과, 예컨대, 약 40gsm 초과이다. 와이퍼 제품의 평량은 일반적으로 약 400gsm 미만, 예로 약 375gsm 미만, 예로 약 350gsm 미만, 예로 약 325gsm 미만, 예로 약 300gsm 미만, 예로 약 275gsm 미만, 예로 약 250gsm 미만, 예로 약 225gsm 미만, 예로 약 200gsm 미만, 예로 약 175gsm 미만, 예로 약 150gsm 미만, 예로 약 125gsm 미만, 예로 약 110gsm 미만, 예로 약 100gsm 미만, 예로 약 90gsm 미만이다.

일 실시예에서, 본 발명의 부직포 웹은 다른 층들과 조합되어 다중 층 복합 구조를 형성할 수 있다. 복합 구조는 일반적으로 약 20gsm 내지 약 600gsm의 평량을 가질 수 있다.

부직포 웹의 벌크는 또한 구체적인 응용 분야에 따라 가변될 수 있다. 부직포 웹은 통기 건조되므로, 웹은 상당한 양의 벌크를 보유할 수 있다. 예를 들면, 부직포 웹의 벌크는 일반적으로 3cc/g 초과, 예컨대 5cc/g 초과, 예컨대 약 7cc/g 초과, 예컨대 약 9cc/g 초과일 수 있다. 일반적으로, 벌크는 약 20cc/g 미만, 예컨대 약 18cc/g 미만, 예컨대 약 15cc/g 미만이다. 시트 "벌크"는, gsm으로 표현되는 건식 평량으로 나눈, ㎛로 표현되는 건식 티슈 시트의 캘리퍼의 몫으로서 산출된다. 얻어진 시트 벌크는 cm³/g로 표현된다. 캘리퍼는, 단일 시트에 대한 TAPPI 시험 방법 T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board"에 따라 측정된다. T411 om-89를 실행하는데 사용되는 마이크로미터는 오레건주 뉴버그 소재의 Emveco, Inc.로부터 입수가능한 Emveco 200-A Tissue Caliper Tester이다. 마이크로미터는, 2.00kPa(132g/in²)의 부하, 2500mm²의 압력 풋 면적, 56.42mm의 압력 풋 직경, 3초의 지속 시간, 및 0.8mm/s의 하강 속도를 갖는다.

일단 부직포 재료가 건조되면, 재료는 와이퍼 제품으로서 추가 처리되고 포장될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 부직포 웹은 개별 시트로 절단될 수 있다. 시트는 접어서 디스펜서에 포장될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 와이퍼 제품(90)의 일 실시예가 도시된다. 와이퍼 제품(90)은 접혀서 스택으로 배열되는 개별 와이퍼(92)를 포함한다. 와이퍼들의 스택은 한 번에 하나씩 와이퍼를 분배하기 위한 디스펜서(94)에 수용된다.

대안적 실시예에서, 부직포 재료는 주기적으로 천공될 수 있다. 예를 들어, 제품은 기계 방향에 수직으로 배열되는 동일한 간격의 약한 선들을 포함할 수 있다. 부직포 웹은 그 후 추후 사용을 위해 나선형으로 권취된 롤로 형성될 수 있다.

와이퍼로서 사용되는 것 이외에, 본 발명의 부직포 재료는 또한 다양한 다른 용도에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 부직포 재료는 또한 흡수성 개인 위생 제품의 유체 분배 성분으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 일회용 개인 위생 제품은 기저귀, 수영 팬츠, 성인용 실금 제품, 배변 훈련용 팬티, 여성용 패드 등을 포함할 수 있다. 개인 위생 제품은 흡수층을 덮는 상부층 또는 라이너를 포함할 수 있다. 본 발명의 부직포 재료는 상부층 또는 라이너 층과 흡수층 사이에 위치된 유체 분배 층으로서 사용될 수 있다.

본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

실시예

본 발명에 따라 상이한 와이퍼 제품들을 제조하고 다양한 특성들에 대해 시험하였다. 와이퍼 제품들을 합성 스테이플 섬유와 함께 셀룰로오스 섬유를 함유한 섬유 지료로 제조되었다. 다음과 같은 와이퍼들을 제조하였다:

샘플 번호 1

12mm의 길이를 갖는 30중량%의 폴리에스테르 스테이플 섬유

12mm의 길이를 갖는 70중량%의 레이온 섬유

샘플 번호 2

12mm의 길이를 갖는 20중량%의 폴리에스테르 스테이플 섬유

60중량%의 펄프 섬유

12mm의 길이를 갖는 20중량%의 레이온 섬유

샘플 번호 3

12mm의 길이를 갖는 30중량%의 폴리에스테르 스테이플 섬유

70중량%의 펄프 섬유

일반적으로 도 1 및 도 2에 나타낸 공정을 이용해 와이퍼 제품들을 제조하였다. 제품을 제조할 때, 섬유 지료를 유연제와 조합하였다. 유연제는 4차 염화 암모늄의 실리콘계 아민 염이었다.

통기 건조된 후, 얻어진 와이퍼 제품들은 다양한 특성들에 대해 시험되었다.

또한, 2개의 상업적 제품들(비교 샘플 1 및 비교 샘플 2)이 또한 시험되었다. 2개의 상업적 제품들은 70% 레이온 섬유 및 30% 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 함유한 스펀레이스드 제품이었다.

샘플들에 대해 다음과 같은 시험들이 수행되었다.

흡수 용량 시험: 본원에서 사용된 대로, "흡수 용량"은, 처음에 4인치 x 4인치(102 mm X 102 mm) 재료의 샘플이 23 +/- 1℃ 및 50 +/- 2% RH의 표준 실험실 분위기에서 3분 +/- 5초 동안 실온(23+/- 2℃)의 2인치(51mm) 깊이의 풀과 접촉하면서 흡수할 수 있고 액체와 접촉으로부터 제거되고 3분 +/- 5초 동안 배수하도록 1점 클램프에 의해 클램핑된 후 여전히 보유하는 액체의 양을 지칭한다. 흡수 용량은, 0.01그램에 가장 가깝게 측정될 때, 건조 섬유의 그램당 보유된 액체 그램의 비 용량 및 액체의 그램 단위의 절대 용량 양자로서 표현된다. 각각의 샘플에 대해 적어도 3개의 시험편을 시험한다. 샘플은 물, 광유 및 50 중량의 모터 오일에서 흡수 용량에 대해 시험될 수 있다.

인장 시험: 그래브 인장 시험은 단방향 응력을 받을 때 직물의 파 단 강도 및 신장률 또는 변형률을 측정한 것이다. 이 시험은 당 업계에 공지되어 있으며 연방 시험 방법 표준 번호 191A의 방법 5100의 규격을 따른다. 결과는 파단시 파운드로 표현된다. 용어 "하중"은 인장 시험에서 시험편을 파단 또는 파열시키는데 필요한, 중량 단위로 표현된, 최대 하중 또는 힘을 의미한다. 용어 "변형률" 또는 "총 에너지"는, 하중 대 신장률 곡선 하의 총 에너지를, 중량-길이 단위로 표현한 것을 의미한다. 용어 "신장률"은 인장 시험 중 시험편의 길이 증가를 의미한다. 지정된 폭의 직물, 일반적으로 4인치 (102 mm), 클램프 폭 및 일정한 연신 비율을 사용하여 그래브 인장 강도 및 그래브 신장률에 대해 5개의 값을 얻는다. 샘플은 클램프보다 넓어서 직물에서 인접한 섬유들에 의해 기여되는 추가 강도와 조합되는 클램핑된 폭에서 섬유의 유효 강도를 나타내는 결과를 제공한다. 시험편은, 예를 들어, 2500 Washington St., Canton, MA 02021 소재 Instron Corporation으로부터 입수가능한 Instron 모델 TM, 또는 10960 Dutton Rd., Phil., PA 19154 소재 Thwing-Albert Instrument Co.으로부터 입수가능한 Thwing-Albert 모델 INTELLECT II에 클램핑되고, 이것은 3인치(76mm)길이의 평행한 클램프들을 갖는다.

트랩 인열 시험: 사다리꼴 또는 "트랩" 인열 시험은 직포 및 부직포 직물 모두에 적용할 수 있는 인장 시험이다. 시험편의 전체 폭이 클램프들 사이에 파지되어서, 시험은, 전체적으로 직물의 복합 구조의 강도보다는, 인장 하중에서 직접 개별 섬유의 결합 또는 맞물림 및 강도를 주로 측정한다. 이 절차는 직물의 찢어짐의 상대적 용이성을 평가하는 데 유용하다. 그것은 기계와 직물의 교차 방향 사이 임의의 감지할 수 있는 강도 차이를 결정하는데 특히 유용하다. 트랩 인열 시험을 수행할 때, 사다리꼴의 윤곽은 시험되는 방향으로 더 긴 치수를 갖는 3 x 6 인치 (75 x 152 mm) 시험편에 그려지고, 시험편은 사다리꼴 모양으로 절단된다. 사다리꼴은 4인치(102mm) 변과 1인치 (25mm) 변을 가지고 이 변들은 평행하고 3인치(76mm)만큼 분리되어 있다. 평행한 변들 중 더 짧은 변의 가운데에 5/8 인치(15 mm)의 작은 예비 절단부를 만든다. 시험편은, 예를 들어, 2500 Washington St., Canton, MA 02021 소재 Instron Corporation으로부터 입수가능한 Instron 모델 TM, 또는 10960 Dutton Rd., Phila., PA 19154 소재 Thwing-Albert Instrument Co.으로부터 입수가능한 Thwing-Albert 모델 INTELLECT II에 클램핑되고, 이것은 3인치(76mm)길이의 평행한 클램프들을 갖는다. 시험편은 사다리꼴의 평행하지 않은 변들을 따라 클램핑되어 더 긴 변에서 직물은 느슨해지고 더 짧은 변을 따라 직물은 팽팽해지고, 클램프들 사이 중간 부분에 절단부를 갖는다. 시험편 폭을 가로질러 인열이 전파되도록 시험편에 연속 하중을 가한다. 인열이 시험편의 길이에 수직일지라도 더 긴 방향이 시험되는 방향이라는 점에 주목해야 한다. 시험편을 완전히 찢는데 필요한 힘은 파운드로 기록되고 더 높은 숫자는 인열에 대한 더 큰 저항을 나타낸다. 사용된 시험 방법은, 인열 하중이 최저 피크와 최고 피크보다는 기록된 첫 번째 피크와 최고 피크의 평균으로 계산된다는 점을 제외하고는, ASTM 표준 시험 D1117-14를 따른다. 각각의 샘플에 대해 5개의 시험편들이 시험되어야 한다.

Mullen 파열 시험: Mullen 파열 강도 시험은 직물을 천공하는데 필요한 힘의 양을 제공한다. Mullen 파열 시험은 편직 제품 및 부직포 직물의 수력 파열 강도라는 명칭의 ASTM D-3786에 따라 실시되며 그 결과는 파운드로 보고된다.

테이버 마모 시험은 ASTM 1175, 회전 플랫폼, 이중 헤드, 섹션 41.3, 1/4인치 직경 파괴 지점에서 설명된다.

다음과 같은 결과가 얻어졌다:

흡수도(Absorbency)

강도

평량, 마모 및 캘리퍼

위에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 샘플들은 시판 제품보다 우수한 또는 적어도 비슷한 특성을 가졌다. 본 발명에 따라 제조된 제품들은 연속 필라멘트를 포함하지 않았고 비교적 빠른 속도로 제조되었다. 결과적으로, 경제적인 방식으로 특성들의 균형이 잘 맞추어진 본 발명에 따른 와이퍼 제품을 제조할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 제품들은 많은 시판 제품들에 비해 개선된 두께와 느낌을 가지는 것으로 생각되었다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 와이퍼들, 특히 샘플 번호 1은 동일한 섬유로 제조된 시판 제품과 비교하여 크게 개선된 강도 특성 및 마모 특징을 나타내었다.

통상의 기술자라면, 청구범위에 더욱 구체적으로 기재되어 있는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 본 발명의 이러한 예들 및 기타 수정예들과 변형예들을 실시할 수 있다. 또한, 다양한 실시예들의 측면들을 전체적으로 또는 부분적으로 상호 교환할 수 있다는 점을 이해하기 바란다. 게다가, 통상의 기술자라면, 위 설명은, 예를 든 것일 뿐이며, 이러한 청구범위에 더 설명되어 있는 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 인식할 것이다.

Claims (20)

1. 와이퍼 제품을 제조하는 방법으로,
   섬유의 수성 현탁액으로부터 부직포 웹을 형성하되, 상기 섬유의 수성 현탁액은 합성 스테이플 섬유와 조합된 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 합성 스테이플 섬유는 열가소성 중합체를 포함하는, 단계;
   상기 섬유의 수성 현탁액으로부터 형성된 웹을 수력 엉킴하여 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 수력 엉킴된 웹을 형성하는 단계;
   수력 에너지를 상기 웹의 제 1 측면에 적용하여 상기 수력 엉킴된 웹을 추가로 수력 엉킴하는 단계;
   수력 에너지를 상기 웹의 제 2 측면에 적용하여 상기 수력 엉킴된 웹을 추가로 수력 엉킴하는 단계; 그리고
   상기 웹을 통기 건조시켜서 와이퍼 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 건조된 웹은 상기 셀룰로오스 섬유를 약 60 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 함유하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 웹이 드럼에서 회전하는 동안 수력 에너지가 상기 웹의 제 1 측면에 적용되는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웹이 드럼에서 회전하는 동안, 상기 수력 에너지가 상기 웹의 제 2 측면에 적용되는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유의 수성 현탁액은 유연제를 추가로 함유하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 합성 스테이플 섬유는 약 20 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 상기 건조된 웹에 존재하는, 방법.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 합성 스테이플 섬유는 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 방법.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 합성 스테이플 섬유는 폴리올레핀 섬유 또는 폴리아미드 섬유를 포함하는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유는 재생 섬유를 포함하는, 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 재생 섬유는 약 6 mm 내지 약 20 mm의 섬유 길이를 갖는, 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유는 약 6 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는 레이온 섬유를 포함하고, 여기서 상기 합성 스테이플 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함하되, 상기 합성 스테이플 섬유는 약 6 mm 내지 약 20 mm의 섬유 길이를 갖는, 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유는 펄프 섬유를 포함하는, 방법.
12. 제4항에 있어서, 상기 유연제는 4차 암모늄 염을 포함하는, 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 건조된 웹을 개별 시트로 절단하고, 상기 시트를 함께 접어서 스택을 형성하고, 그리고 상기 개별 시트의 스택을 디스펜서에 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 와이퍼 제품은 연속 필라멘트를 함유하지 않는, 방법.
15. 와이퍼 제품으로,
    습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹을 포함하되, 상기 부직포 웹은 합성 스테이플 섬유와 조합된 셀룰로오스 섬유를 함유하고, 상기 셀룰로오스 섬유는 약 60 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 상기 웹에 존재하고, 상기 합성 스테이플 섬유는 열가소성 중합체를 포함하고 약 20 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 상기 웹에 존재하고, 상기 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹은 유연제를 함유하고, 상기 웹은 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함하고, 여기서 상기 웹은 수력 에너지를 상기 웹의 제 1 측면에 적어도 두 번 그리고 상기 웹의 제 2 측면에 적어도 한 번 적용하여 수력 엉킴되었고, 상기 부직포 웹은 약 3 cc/g 내지 약 20 cc/g의 벌크를 가지고 기계 방향으로 15 lbs. 내지 27 lbs.의 그래브 인장 강도를 가지고 교차 기계 방향으로 약 10 lbs. 내지 약 19 lbs.의 그래브 인장 강도를 가지는, 와이퍼 제품.
16. 제15항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유는 재생 섬유를 포함하고 상기 합성 스테이플 섬유는 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 와이퍼 제품.
17. 제16항에 있어서, 상기 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹은 레이온 섬유 만을 함유하거나 열가소성 중합체 섬유와 조합하여 펄프 섬유를 함유하는, 와이퍼 제품.
18. 제15항에 있어서, 상기 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹은 연속 필라멘트를 함유하지 않는, 와이퍼 제품.
19. 제15항에 있어서, 상기 유연제는 4차 암모늄 염을 포함하는, 와이퍼 제품.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 습식 레잉되고 수력엉킴된 부직포 웹은 약 20gsm 내지 약 200gsm의 평량을 가지는, 와이퍼 제품.

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