KR20190006502A

KR20190006502A - 질감 감산 패터닝

Info

Publication number: KR20190006502A
Application number: KR1020187033799A
Authority: KR
Inventors: 케빈 조셉 보그트; 피터 존 알렌; 제프리 딘 홀즈; 타라 마리 로구트; 로버트 유진 크라우트크라머; 사무엘 어거스트 넬슨
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2019-01-18
Also published as: AU2017262480A1; AU2017262480B2; BR112018072620B1; WO2017196517A1; GB2564820B; US10280567B2; GB2564820A; BR112018072620A2; US20180216298A1; KR102509230B1; MX2018013479A; GB201818855D0

Abstract

본 발명은 질감있는 배경 표면 및 디자인 요소를 포함하는 패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공하고 여기서 질감있는 배경의 일부분을 제거함으로써 디자인 요소가 형성된다. 본 방법은 (a) 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계; (b) 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 웹을 운반하는 단계; (c) 웹의 일부분을 돌기에 맞추는 단계; 및 (d) 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙으로 웹을 운반해서, 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 디자인 요소는 표면 평면과 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있다. 질감있는 표면은 그 위에 부여된 디자인 요소와 통상적으로 시각적으로 구별되는 전체 배경 패턴을 갖는 티슈를 제공한다. 본 방법은 (c)와 (d) 단계 사이에 도포기구 롤을 경유하여 제지 첨가제 또는 물을 웹의 맞춰진 부분에 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 패턴이 있는 롤은 일반적으로 강 롤과 같은 경질의 비변형 롤이다. 제1 수신 롤은 40 쇼어 (A) 초과, 예를 들어 40 내지 100 쇼어 (A)의 경도를 갖는다. 제2 수신 롤은 평활하거나 비평활한 표면을 가질 수 있으며, 제2 닙에 인가된 압력은 30 pli 초과, 예를 들어 약 50 내지 약 250 pli이다.

Description

질감 감산 패터닝

본 발명은 질감 감산 패터닝에 관한 것이다.

종이 제품, 특히 티슈 제품의 제조시, 유연성, 가요성, 흡수성, 촉감 및 내구성을 비롯한 다른 제품 속성을 손상시키지 않으면서 가능한 한 큰 벌크를 갖는 미관상 보기 좋은 최종 제품을 제공하는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 오늘날 작동되는 대부분의 제지 기계는 "습식 가압"으로 알려진 공정을 이용한다. "습식 가압"시 압력 닙에서 웹으로부터 물을 기계적으로 가압함으로써 새롭게 형성된 종이 웹으로부터 다량의 물이 제거된다. 가압 단계의 단점은 그것이 웹을 치밀하게 만들어서, 시트의 벌크 및 흡수성을 감소시키는 것이다. 먼저 습식 웹 가압하고 그리고/또는 그 후 건조 엠보싱함으로써 과거에 직면한 한 가지 문제점은 기분 좋은 외관과 함께 흡수성 및 유연성과 같은 우수한 기능성을 갖는 티슈 베이스시트를 얻는데 어려움이 있다는 것이다. 이러한 습식 가압 단계는, 효과적인 탈수 수단이면서, 웹을 압축하고 웹 두께의 현저한 감소를 유발해서, 벌크를 감소시킨다. 게다가, 일반적으로 건조 웹에 시그니처 디자인을 적용하기 위해 엠보싱을 사용하면 촉감이 거칠고(gritty), 패턴 가장자리에서 더 뻣뻣하고, 흡수성이 감소된 종이 제품을 유발한다.

통기 건조와 같은 습식 가압에 대한 대안으로는 일반적으로 제조 중 웹이 덜 압축되게 한다. 예를 들어, 통기 건조는 통상적으로 성형 직물 또는 와이어와 같은 성형 매체 상의 제지 지료로부터 습식 웹을 형성하는 것을 포함한다. 그런 후에, 습식 웹은 개방 드럼 둘레의 투과성 통기 건조 직물로 이송되고, 직물과 밀접하게 접촉하면서 웹을 통해 고온 공기를 통과시킴으로써 비압축식으로 건조된다. 통기 건조는 웹을 건조시키는 바람직한 방법인데, 왜냐하면 그것은 종래의 티슈 제조의 습식 가압 방법에 사용된 탈수 단계의 압축력을 피하기 때문이다. 생성된 웹은 선택적으로 크레이핑(creping)을 위해 양키 건조기로 이송될 수 있다. 이러한 공정은 통상적으로 크레이핑 통기 건조(CTAD)로 지칭된다. 웹은 양키 건조기로 이송될 때 실질적으로 건조되므로, 공정은 습식 가압 공정만큼 시트를 치밀하게 만들지 않지만, 그러나, 소비자가 선호하는 시트 벌크 및 디자인을 갖는 티슈 제품을 제공하기 위해서 여전히 엠보싱이 필요할 수 있다. 습식 가압된 웹과 마찬가지로, 엠보싱은 촉감이 거칠고, 패턴 가장자리에서 더 뻣뻣하고 흡수성이 감소되는 제품의 단점을 가지고 있다.

CTAD에 대한 대안은 비크레이핑 통기 건조(UCTAD) 공정으로 이는 미국 특허 번호 제5,591,309호 및 제5,593,545호에서 설명된다. 크레이핑 단계를 제거함으로써, 생성된 웹은 비교적 높은 벌크, 양호한 압축성 및 높은 탄력성을 가지며, 증가된 흡수성 및 개선된 섬유 활용의 부수적인 이점을 갖는다. 웹의 개선된 벌크 및 탄력성은 소비자의 관점에서 바람직한 특성일 수 있지만, 그것들은 웹을 엠보싱하기 어렵게 만든다. 종종 종래의 엠보싱에 의해 UCTAD 웹에 부여된 패턴은 잘못 형성되고 벌크 및 탄성 웹이 이완될 때 시간이 지남에 따라 사라진다.

그것은 엠보싱에 적합하지 않기 때문에 디자인 모티프를 갖는 UCTAD 웹을 제작하고자 하는 티슈 제작자는 패턴이 있는 통기 건조 직물을 사용하는 것에 종종 의지하였다. 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,749,719호 및 제7,624,765호는 UCTAD 공정을 사용하여 디자인 요소를 갖는 티슈 웹의 형성에 유용한 직물을 개시한다. 이들 직물은 디자인 요소를 갖는 웹을 제공할 수 있지만, 그것은 또한 웹에 전체 질감있는(textured) 배경 패턴을 부여한다. 따라서, 디자인 요소를 식별하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 통기 건조 직물에 디자인 요소를 추가하면 공기 투과성을 감소시키고, 이는 결국 제조 효율을 감소시킨다.

그러므로, 웹의 물리적 특성 또는 웹 제조 효율성에 부정적 영향을 미치지 않으면서 질감있는 웹에 디자인 요소를 부여하기 위한 기술의 필요성 및 보다 구체적으로 통기 건조된 웹에 디자인을 부여할 필요성이 여전히 있다.

이제 놀랍게도 종래의 엠보싱에 의지하지 않으면서 질감있는 섬유성 구조체가 디자인 요소를 구비할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 웹의 일부분을 압축하고 질감있는 구조체의 일부분을 빼도록 질감있는 웹을 닙으로 통과시킴으로써 질감있는 웹을 형성한 후 섬유성 구조체에 디자인 요소를 부여하기 위한 공정을 제공한다. 웹의 텍스처의 일부분을 빼는 것은 웹의 일부분을 치밀하게 만들어 디자인을 취하도록 한다. 상기 디자인은 통상적으로 웹의 상부 표면 평면과 바닥 표면 평면 사이에 일반적으로 놓이는 디자인 요소 평면을 한정하는 상부 표면을 갖는 디자인 요소의 형태이다.

그러므로, 일 실시예에서 본 발명은 질감있는 티슈 웹을 제공하는 단계; 제1 수신 롤 및 디자인 요소에 대응하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추는 단계; 및 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙으로 상기 웹을 운반하는 단계를 포함하는 패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공한다.

다른 실시예들에서 본 발명은 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계; 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추는 단계; 및 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙으로 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공한다.

또 다른 실시예들에서 본 발명은 기계 방향 및 교차 기계 방향, 표면 평면에 놓인 상단 표면을 한정하는 복수의 리지, 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 한정하는 복수의 밸리를 가지는 섬유성 구조체를 제공하는 단계로, 여기서 리지들은 밸리들에 의해 서로 분리되어 있고 표면들 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계, 제1 닙을 통해 상기 섬유성 구조체를 운반해서 구조체의 일부분을 돌기와 정합시키는 단계, 제2 닙을 통해 상기 섬유성 구조체를 운반하면서 웹은 돌기와 정합하여 잔류하는 단계를 포함하는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공한다.

또 다른 실시예들에서 본 발명은 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계; 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추는 단계; 화학적 제지 첨가제를 도포기구 롤에 적용하는 단계; 상기 패턴 롤 및 상기 도포기구 롤에 의해 생성된 제2 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 첨가제를 상기 웹의 맞춰진 부분에 적용하는 단계; 및 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제3 닙으로 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공한다.

또 다른 실시예들에서 본 발명은 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계; 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추어서 상기 웹의 일부분이 상기 돌기들과 정합하는 단계; 상기 돌기들과 정합하는 상기 웹의 일부분을 적시는 단계; 및 상기 웹과 상기 돌기들 간의 정합을 유지시키면서, 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙을 통해 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유성 구조체의 평면도이고, 도 1a 및 도 1b는, 1A-1A 선 및 1B-1B 선을 통한 구조체의 단면도들을 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섬유성 구조체의 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는, 2A-2A 선 및 2B-2B 선을 통한 구조체의 단면도들을 각각 나타낸다.
도 3은 본 발명에 유용한 질감있는 표면을 갖는 섬유성 구조체의 사시도이다.
도 4는 도 3의 4-4 선을 통한 섬유성 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유성 구조체의 사시도이다.
도 6은 도 5의 6-6 선을 통한 섬유성 구조체의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 섬유성 구조체를 형성하는데 유용한 장치의 도면이고 도 7b는 닙(70)의 상세도를 도시한다.
도 8은 예 1에 기재된 대로 제조된 롤형 티슈 제품의 이미지이다.
도 9는 표면 평면, 디자인 요소 평면 및 바닥 평면을 도시한 예 1에 기재된 대로 제조된 티슈 제품의 단면 이미지이고, 상기 이미지는 일본 오사카의 Keyence Corporation에 의해 제조된 VHX-1000 디지털 현미경을 사용해 X100의 배율로 촬영된다.

정의

본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "섬유성 구조체"는, 예를 들어, 제지 섬유 및 보다 특이하게는 목재 및 비목재 펄프 섬유 양자를 포함하는 펄프 섬유 및 합성 스테이플 섬유와 같은 약 10보다 큰 길이 대 직경 비를 갖는 복수의 기다란 미립자를 포함하는 구조체를 지칭한다. 섬유성 구조체의 비제한적인 예는 펄프 섬유를 포함하는 티슈 웹이다.

본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "베이스시트(basesheet)"는 본원에 기술된 제지 공정들 중 어느 하나에 의해 형성되었지만, 감산 텍스처링, 엠보싱, 캘린더링, 천공, 플라잉(plying), 폴딩 또는 개별 롤링 제품으로 롤링과 같은, 최종 제품으로 시트를 전환시키기 위한 추가 공정을 거치지 않은 섬유성 구조체를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "티슈 웹"은 시트 형태로 제공되고 티슈 제품을 형성하기에 적합한 섬유성 구조체를 지칭한다

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 티슈 웹들로 만들어진 제품들을 지칭하고, 욕실 티슈, 세안 티슈, 종이 타월, 산업용 수건, 음식서비스용 수건, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사한 제품들을 포함한다. 티슈 제품들은 한 겹, 2겹, 3겹 또는 그 이상을 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "겹"은 티슈 제품을 형성하는데 사용된 별개의 티슈 웹을 지칭한다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은, 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리제 등의 층을 가리킨다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "제지 직물"은 습식-레이드 공정 또는 에어-레이드 공정 중 어느 하나에 의해 티슈 시트를 제조하는데 사용된 임의의 직조된 직물을 의미한다. 본 발명의 범위에 속하는 특정 제지 직물은 습식-레이드 스루 건조 직물 및 에어-레이드 형성 직물을 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "배경 표면(background surface) "은 일반적으로 디자인 요소에 의해 점유된 표면의 부분을 제외한 섬유성 구조체의 주된 전체 표면을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "질감있는 표면(textured surface) "은 일반적으로 섬유성 구조체의 적어도 일측을 지칭하며, 표면은 섬유성 구조체의 상부 표면 평면들 사이에 z 방향 고도 차이가 있는 3차원 표면형태를 갖는다. 예를 들어, 비제한적인 일 실시예에서, 섬유성 구조체는 밸리들에 의해 서로 분리된 복수의 선 요소를 포함할 수 있다. 선 요소의 상부 표면은, 표면 평면과 바닥 평면 사이에 약간의 z 방향 고도 차이가 있는 바닥 평면을 정의하는 밸리의 상부 표면과 표면 평면을 정의한다. 소정 예에서, 질감있는 표면은 티슈 웹의 형성 중 하나 이상의 제지 직물에 의해 제공될 수 있다. 적절한 질감있는 표면은 일반적으로 교번하는 리지 및 밸리 또는 범프를 갖는 표면을 포함하고, 이것은 소정 예에서 웹을 형성하는데 사용된 제지 직물의 날실 및 슈트 필라멘트를 겹쳐서 형성된 너클 또는 다른 구조체에 의해 형성될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "표면 평면"은 일반적으로 질감있는 표면의 가장 높은 점에 의해 형성된 평면을 지칭한다. 표면 평면은 일반적으로 섬유성 구조체의 단면을 촬상하고 상부 표면의 가장 높은 점에 접하는 선을 그려서 결정되고 상기 선은 섬유성 구조체의 x 축에 일반적으로 평행하고 섬유성 구조체의 어떤 부분과도 교차하지 않는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "바닥 평면"은 일반적으로 질감있는 표면의 가장 낮은 점들에 의해 형성된 평면을 지칭한다. 바닥 평면은 표면 평면에 대향해 있고 일반적으로 기계 접촉 표면으로도 지칭될 수 있는 섬유성 구조체의 바닥 표면을 구성한다. 바닥 평면은 일반적으로 섬유성 구조체의 단면을 촬상하고 하부 표면의 가장 낮은 점에 접하는 선을 그려서 결정되고 상기 선은 섬유성 구조체의 x 축에 일반적으로 평행하고 섬유성 구조체의 어떤 부분과도 교차하지 않는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "디자인 요소"는 선 요소, 꽃, 하트, 강아지, 로고, 상표, 단어(들) 등과 같은 장식 그림, 아이콘 또는 형상을 의미한다. 디자인 요소는 표면 및 바닥 평면들과 평면을 벗어나 놓여있은 섬유성 구조체의 일부분을 포함한다. 소정의 실시예들에서 디자인 요소는 섬유성 구조체의 질감있는 표면의 일부분을 압축 또는 빼서 생성되어 섬유성 구조체의 표면 평면보다 낮은 z 방향 고도를 갖는 함몰 영역을 유발할 수 있다. 함몰 영역은 적절하게 하나 이상의 선 요소 또는 다른 형상일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "디자인 요소 평면 "은 일반적으로 디자인 요소를 형성하는 섬유성 구조체의 함몰 부분의 상부 표면에 의해 형성된 평면을 지칭한다. 일반적으로 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓여있다. 소정의 실시예들에서 본 발명의 섬유성 구조체는 단일 디자인 요소 평면을 가질 수 있는 반면, 다른 실시예에서 상기 구조체는 다수의 디자인 요소 평면들을 가질 수 있다. 디자인 요소 평면은 일반적으로 섬유성 구조체의 단면을 촬상하고 디자인 요소의 최상부 표면에 접하는 선을 그려서 결정되고 상기 선은 섬유성 구조체의 x 축에 일반적으로 평행하다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "선 요소"는 연속적, 불연속적, 단속적일 수 있는 선 및/또는 그것이 존재하는 섬유성 구조체에 대하여 부분적인 선 형상의 디자인 요소와 같은 요소를 지칭한다. 선 요소는 규칙적인 또는 불규칙적인 주기적 또는 비주기적인 격자 세공 구조체를 형성할 수 있는 직선형, 만곡형, 굴절형, 컬링형, 곡선형, 사형, 정현파형 및 이들의 혼합물과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있고, 선 요소는 적어도 10mm의 경로를 따라 길이를 나타낸다. 일례에서, 선 요소는 선 요소를 형성하도록 함께 배향된, 예를 들어 도트 및/또는 대시와 같은, 복수의 불연속 요소를 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "연속 요소"는 일 치수의 섬유성 구조체를 통하여 중단 없이 연장되는 섬유성 구조체 상에 배치된 디자인 요소와 같은 요소를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "불연속 요소"는 임의의 치수의 섬유성 구조체에서 연속적으로 연장되지 않는 섬유성 구조체에 배치된, 디자인 요소와 같은 요소를 지칭한다.

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. 평량은 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 일반적으로 약 10gsm 초과, 예로 약 10 내지 약 80gsm, 더욱 바람직하게 약 30 내지 약 60gsm인 평량을 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캘리퍼(caliper)"는 EMVECO 200-A Microgage 자동화 마이크로미터(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(6.45 cm² 당) 132그램(2.0kPa)의 모루 압력을 갖는다. 티슈 제품의 캘리퍼는 다양한 제조 공정에 따라 달라질 수 있고, 제품, 그러나, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들에서 다수의 겹들은 일반적으로 약 100μm 초과, 보다 바람직하게 약 200μm 초과, 더욱 더 바람직하게 약 300μm 초과, 예로 약 100 내지 약 1,500μm, 더욱 바람직하게 약 300 내지 약 1,200μm의 캘리퍼를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "시트 벌크(sheet bulk)"는 캘리퍼(일반적으로 μm 단위를 가짐)를 완전 건조 평량(bone dry basis weight)(일반적으로 gsm 단위를 가짐)으로 나눈 것의 몫을 지칭한다. 얻어진 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터로 표현된다(cc/g). 시트 벌크는 다수의 인자들 중 어느 하나에 따라 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들은 약 5cc/g 초과, 보다 바람직하게 약 8cc/g 초과, 더욱 더 바람직하게 약 10cc/g 초과, 예를 들어 약 5 내지 약 20cc/g의 시트 벌크를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 인장" 및 "GMT"는, 티슈 제품의 기계 방향 인장 강도와 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 지칭한다. GMT는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 500g/3" 초과, 더욱 바람직하게는 약 700g/3" 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 1,000g/3" 초과인 GMT를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "신축(stretch)"은 일반적으로 최대 하중을 임의의 주어진 방위에서의 슬랙 보정된(slack-correctedgauge length) 게이지 길이로 나눈 것을 발생시키는 지점에서의 표본의 슬랙 보정된 신장(slack-corrected elongation)의 비율을 지칭한다. 신축은 본원에서의 시험 방법 란에서 설명되는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 동안의 MTS TestWorks?의 산출물이다. 신축은 백분율로 보고되고, 기계 방향 신축(MDS), 교차 기계 방향 신축(CDS) 또는 기계 방향 신축과 교차 기계 방향 신축의 곱의 제곱근인 기하학적 평균 신축(GMS)으로서 보고될 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들의 신축이 달라질 수 있지만, 소정의 실시예들에서 본원에 개시된 바와 같이 제조된 티슈 제품은 약 5% 초과, 보다 바람직하게는 약 10% 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 12% 초과의 GMS를 갖는다.

본 명세서에서 사용될 때, "기울기"라는 용어는, 인장 대 신축을 플롯팅함으로써 발생하는 선의 기울기를 가리키며, 본 명세서의 테스트 시험 섹션에서 설명하는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 도중의 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)에 속하는 부하 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소 자승 선의 구배로서 측정된다. 기울기는, 일반적으로, 본원에서 그램(g) 또는 킬로그램(kg)의 단위를 갖는 것으로서 보고된다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 "기하학적 평균 기울기"(GM 기울기)는, 일반적으로, 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 가리킨다. GM 기울기는 일반적으로 킬로그램(kg)의 단위로 표현된다. GM 기울기는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 20kg 미만, 더욱 바람직하게 약 15kg 미만, 더욱 더 바람직하게 약 10kg 미만의 GM 기울기를 가질 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "강성도 지수"는 GM 기울기(kg의 단위를 가짐)를 GMT(g/3"의 단위를 가짐)로 나누고 1,000을 곱한 값을 지칭한다. 강성도 지수는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 10.0 미만, 보다 바람직하게 약 8.0 미만, 더욱 더 바람직하게 약 7.0 미만의 강성도 지수를 가질 수 있다.

설명

본 발명은 적어도 하나의 표면 상에 배치된 디자인 요소를 갖는 다양한 신규한 섬유성 구조체를 제공한다. 보다 특이하게는 본 발명은 질감있는 표면, 보다 바람직하게 질감있는 배경 표면 및 디자인 요소를 포함하는 섬유성 구조체를 제공하고 질감있는 배경의 일부분을 제거함으로써 디자인 요소가 형성된다. 이런 식으로 본 발명의 섬유성 구조체는 일반적으로 표면 평면에 놓여있는 상단 표면, 바닥 평면에 놓여있는 바닥 표면 및 표면 평면과 바닥 평면 사이 제3 평면에 놓여있는 디자인 요소를 갖는 질감있는 배경 표면을 포함한다. 질감있는 표면은 그 위에 부여된 디자인 요소와 통상적으로 시각적으로 구별되는 전체 배경 패턴을 갖는 섬유성 구조체를 제공한다.

소정의 실시예들에서 질감있는 표면은 표면 평면을 한정하는 피크와 바닥 평면을 한정하는 밸리를 포함할 수 있고 웹의 일부분을 압축함으로써 피크의 일부분이 제거될 수 있다. 섬유성 구조체의 압축된 부분은 제3 평면, 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓여있는 디자인 요소 평면을 취한다. 이런 식으로 디자인 요소를 섬유성 구조체에 부여하는 현재의 방법은 본원에서 "감산 텍스처링(subtractive texturing)"으로 지칭되고, 일반적으로 3개의 주요 평면들, 즉 표면 평면, 디자인 요소 평면 및 바닥 평면을 갖는 구조를 유발한다. 표면 평면 아래에 놓여있는 디자인 요소 평면은 시각적으로 식별 가능한 디자인을 갖는 섬유성 구조체를 제공하여 사용자들이 미관상 보기 좋은 것을 찾을 수 있다.

상술한 바와 같이, 디자인 요소 평면은 표면 평면 아래에 놓이고, 소정의 바람직한 실시예들에서는 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓인다. 다른 실시예들에서, 디자인 요소는 바닥 평면과 실질적으로 동일한 평면에 놓여질 수 있어서 디자인 요소 평면과 바닥 평면이 실질적으로 동일한 평면에 있다. 디자인 요소 평면이 표면과 바닥 평면 사이에 놓여있거나 바닥 평면과 동일한 평면에 있을 수 있지만, 디자인 요소 평면은 표면 평면 위에 또는 바닥 평면 아래에 놓여있지 않다. 이런 식으로 본 발명은 종래의 엠보싱과 상이하며, 이것은 일반적으로 표면 또는 바닥 평면 중 어느 하나를 초과하는 구조체의 부분들로부터 형성된 디자인 요소들을 갖는 섬유성 구조체를 유발한다. 또한, 엠보싱은 구조체의 표면 또는 바닥 평면들 중 어느 하나를 초과하는 고도를 갖는 디자인 요소를 유발하기 때문에 구조체의 캘리퍼가 증가된다.

일반적으로 본 발명의 섬유성 구조체는 텍스처링된 적어도 하나의 표면을 포함한다. 바람직하게 텍스처는 웹의 형성 중 습식 텍스처링, 건조 직물을 사용하여 웹으로 패턴을 성형 또는 엠보싱과 같은 제조 공정 중에 부여된다. 일반적으로 질감있는 표면은 인쇄 결과가 아니고, 이것은 일반적으로 3차원 표면형태를 갖는 섬유성 구조체를 유발하지 않을 것이다. 특히 바람직한 실시예에서, 인쇄된 패턴들을 가지기 보다는, 본 섬유성 구조체는 엠보싱, 습식 성형 및/또는 엠보싱 롤, 직물 및/또는 질감있는 통기 건조 직물을 통한 통기 건조에 의해 형성되는 질감있는 표면을 갖는다.

그러므로, 일 실시예에서, 질감있는 표면은 대응하는 질감있는 표면을 갖는 무한 벨트를 사용하여 섬유성 구조체를 성형함으로써 제조 공정 중에 형성된다. 예를 들어, 섬유성 구조체는 (본원에서 연속 선 요소라고도 하는) 연속 3차원 요소 및 (본원에서 캐리어 구조체 또는 직물이라고도 하는) 보강 구조체를 포함하는 무한 벨트를 사용하여 제조될 수 있다. 보강 구조체는 한 쌍의 대향한 주 표면 - 연속 선 요소가 연장되는 웹 접촉 표면 및 기계 접촉 표면을 포함한다. 전형적인 제지 작동에 사용되는 기계는 당 업계에 잘 알려져 있고, 예를 들면 진공 픽업 슈, 롤러 및 건조 실린더를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 벨트는 티슈 제조 공정 중에 건조 실린더를 가로질러 초기 티슈 웹을 운반하는데 유용한 통기 건조 직물을 포함한다. 이런 실시예에서, 웹 접촉 표면은 초기 티슈 웹을 지지하는 반면에, 대향 표면, 기계 접촉 표면은 통기 건조기와 접촉한다.

소정의 실시예들에서 복수의 연속 선 요소는 제조 중 습식 섬유 웹과 협동작용 및 구조화를 위해 웹 접촉 표면 상에 배치될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 웹 접촉 표면은 캐리어 구조체의 웹 접촉 표면을 가로질러서 분포되고, 적어도 약 15%의 웹 접촉 표면, 예로 약 15 내지 약 35%, 더욱 바람직하게는 약 18 내지 약 30%, 더욱 더 바람직하게는 약 20 내지 약 25%의 웹 접촉 표면을 함께 구성하는 복수의 이격된 3차원 요소들을 포함한다.

이제 도 1, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명에 따라 제조된 섬유성 구조체(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 섬유성 구조체(10)는 2개의 주요 치수 - 제조 동안 티슈 웹의 주행의 주요 방향에 실질적으로 평행한 방향인 기계 방향("MD") 및 기계 방향에 일반적으로 직교하는 교차 기계 방향("CD")- 을 갖는다. 섬유성 구조체는 일반적으로 리지에 의해 한정된 3차원 표면을 갖는다. 섬유성 구조체(10)는 복수의 연속 상승된 선 요소들(80) 및 그 사이에 있는 복수의 밸리들(82)을 포함한다.

일반적으로 상승된 선 요소들(80)은 본원에서 상단 표면 평면 또는 상부 표면 평면으로도 지칭되는 표면 평면(85)과 동일한 평면에 있다. 표면 평면(85)은 섬유성 구조체(10)의 상부 표면(84)을 한정한다. 상부 표면(84)의 반대쪽에 섬유성 구조체(10)의 바닥 표면(86)이 있다. 바닥 표면(86)은 일반적으로 피크들(80) 사이에 놓인 밸리들(82)과 동일 공간에 있는 바닥 표면 평면(87) (본원에서는 바닥 평면으로 지칭)에 의해 한정된다. 본 섬유성 구조체는 표면 및 바닥 평면들을 한정하고 질감있는 표면을 갖는 구조체를 제공하는 교번하는 피크 및 밸리를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 기술 분야의 당업자는 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향의 고도 차이를 갖는 3차원 표면형태를 갖는 섬유성 구조체를 생산하기 위해 사용될 수 있는 많은 구조들이 있음을 인식할 것이다.

도 1b를 참조하면 섬유성 구조체(10)는 일반적으로 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이의 높이 차이로서 정의된 3차원 표면형태를 구조체에 제공하는 복수의 교번하는 선 요소(80) 및 밸리(82)를 포함한다. 섬유성 구조체(10)는 디자인 요소(100)를 더 포함한다. 디자인 요소(100)는, 바람직한 실시예에서 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이에 놓여있는 제3 평면(110) (본원에서 디자인 요소 평면으로도 지칭)에 놓여있는 상부 표면(105)을 갖는다.

이제 도 2, 도 2a 및 도 2b로 돌아가, 본 발명에 따라 제조된 섬유성 구조체의 다른 실시예가 설명된다. 섬유성 구조체(10)는 반복 패턴을 형성하는 제1 디자인 요소(100) 및 제2 디자인 요소(102)를 포함한다. 제1 및 제2 디자인 요소(100, 102)는 선 요소(80)의 일부분을 빼서, 디자인 요소(100, 102)를 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이 디자인 요소 평면(110)에 놓음으로써 형성된다.

본 발명에 따른 디자인 요소를 지닌 구조체를 형성하는데 유용한 섬유성 구조체를 도시한 도 3으로 이제 돌아간다. 아직 디자인 요소가 부여되지 않은 도 3에 도시된 섬유성 구조체는, 제조 방법에 따라 본원에서 기계 접촉 표면 또는 공기 접촉 표면으로 지칭될 수도 있는 상단 표면(84), 및 본원에서 직물 접촉 표면으로 지칭될 수도 있는 대향한 바닥 표면(86)을 갖는다. 상단 표면(84)은 제1 고도로 놓여있고 연속 선 요소들(80)의 상부 표면에 의해 한정된 상부 평면(85)을 갖는다. 바닥 표면(86)은 선 요소들(80) 사이에 놓여있는 밸리(82)의 하부 표면에 의해 한정된 제2 고도로 놓여있는 바닥 표면 평면(87)을 갖는다. 연속적 선 요소들(80)은 z 방향으로 연장되는 이격된 측벽(83)을 더 포함하며, 소정의 실시예에서 바닥 평면(87)에 일반적으로 직교할 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서, 연속 선 요소들(80)은 유사한 크기이고, 일반적으로 직선형의, 평행한 이격된 측벽들(83)을 가져서 연속 요소들(80)에 폭 및 높이를 제공한다. 폭 및 높이는 시트 벌크 및 교차 기계 방향 신축과 같은 섬유성 구조체의 원하는 물리적 특성에 따라 달라질 수 있다. 소정의 실시예들에서, 측벽의 높이는 결과적인 티슈 구조가 약 300㎛ 초과, 예를 들어, 약 300 내지 약 1,200㎛의 캘리퍼를 갖도록 되어 있다. 높이는 일반적으로 (선 요소(80)의 외부 표면에 의해 한정된) 표면 평면(85)과 밸리의 상부(82) 표면 평면(89) 사이 거리로서 측정된다.

연속 선 요소의 간격 및 배열은 원하는 티슈 제품의 특성 및 외관에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 선 요소는 섬유성 구조체의 일 치수를 통하여 연속적으로 연장되고 복수의 선 요소에서 각각의 요소는 인접한 요소로부터 이격되어 있다. 따라서, 상기 요소들은 섬유성 구조체의 전체 교차 기계 방향을 가로질러 이격되어 있거나 기계 및 교차 기계 방향에 대해 대각선으로 뻗어있을 수 있다. 물론, 위에서 논의된 선 요소 정렬의 방향(기계 방향, 교차 기계 방향 또는 대각선)은 요소의 주요 정렬을 나타낸다. 각 정렬 내에서, 요소는 다른 방향으로 정렬된 세그먼트를 가질 수 있지만, 전체 요소의 특정 정렬을 생성하기 위해 집합한다.

요소들의 간격 및 배열을 변화시키는 것 이외에, 요소의 형상도 또한 달라질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 요소들은 실질적으로 정현파형이고, 요소들 중 어느 것도 서로 교차하지 않도록 서로 실질적으로 평행하게 배열된다. 이와 같이, 개개의 요소들의 인접하는 측벽들은 서로로부터 동일하게 이격되어 있다. 이러한 실시예들에서, 요소들의 간격(도 4에서 W로 도시)은 약 1.0 내지 약 20mm, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 5.0mm 이격되어 있을 수 있다. 전술한 간격은 섬유성 구조체의 최대 두께로 최적화되거나, 또는 3차원 표면 표면형태를 가지지만, 그러나 비교적 균일한 밀도를 갖는 섬유성 구조체를 제공할 수 있다. 또한, 소정의 실시예에서는 요소들이 연속적이지만 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예들에서 요소들은 불연속적일 수도 있다.

이제 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 디자인 요소(100)를 갖는 섬유성 구조체(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 섬유성 구조체(10)는 교번하는 연속적 선 요소(80)와 밸리(82)의 질감있는 표면을 갖는다. 밸리 요소(82)는 일반적으로 상부 표면 평면(85)과 밸리의 상부 표면 평면(89) 사이의 거리로서 측정되는 z 방향 높이를 갖는다. 디자인 요소(100)는 선 요소(80)의 일부분을 빼서 형성되고, 결과적으로 디자인 요소(100)는 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이 제3 평면, 디자인 요소 평면(110)에 놓여있다.

디자인 요소(100)는 (상부 표면 평면에 대한) 정사각형의 수평 및 측방향 단면 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 디자인 요소(100)는 임의의 수의 상이한 수평 및 측방향 단면 형상을 가질 수 있다. 특히 바람직한 디자인 요소(100)는 상부 표면 평면(85)에 일반적으로 수직인 평면의 측벽을 갖는다. 또한, 디자인 요소의 상부 표면(105)은 평면이고 디자인 요소 평면(110)을 한정하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디자인 요소의 상부 표면(105)은 그 위에 배치된 선 또는 도트의 형태로 추가의 함몰부를 가지는 것처럼 비평면형일 수 있다. 디자인 요소(100)의 상부 표면(105)이 비평면형인 경우, 디자인 요소 평면(110)은 일반적으로 디자인 요소의 최상부점에 접하고 섬유성 구조체(10)의 x 축에 평행한 선에 의해 한정된다.

개별 디자인 요소들은 장식 패턴을 생성하기 위해서 임의의 수의 상이한 방식으로 배열될 수 있다. 하나의 특정한 실시예에서, 디자인 요소들은 파 형상의 디자인을 생성하도록 비-무작위 패턴으로 이격되어 배열된다. 랜딩 영역은 인접한 개별 디자인 요소들 사이에 개재될 수 있어서 개별 이격된 디자인 요소들에 의해 형성된 장식 패턴에 대한 시각적으로 구별되는 차단을 제공한다. 이러한 방식으로, 불연속 요소임에도 불구하고, 디자인 요소들은 이격되어서 실질적으로 기계 방향으로 연장되는 시각적으로 구별되는 곡선형 장식 요소를 형성한다. 이러한 방식으로, 전체적으로 볼 때, 불연속 요소는 파형 패턴과 같은 장식 패턴을 형성할 수 있다.

다른 실시예들에서, 디자인 요소들은 이격되고 배열되어서 꽃, 하트, 강아지, 로고, 상표, 단어(들) 등과 같은 장식적인 그림, 아이콘 또는 형상을 형성할 수 있다. 일반적으로, 디자인 요소들은 섬유성 구조체에 대해 이격되고 동일하게 이격되거나 변화될 수 있어서 밀도 및 이격 거리가 디자인 요소들 사이에서 변할 수 있다. 예를 들어, 디자인 요소의 밀도는 웹 상에 비교적 많거나 비교적 적은 수의 디자인 요소를 제공하도록 변화될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 디자인 요소에 의해 커버되는 섬유성 구조체의 하나의 표면의 퍼센트로서 측정된 디자인 요소 밀도는 약 5 내지 약 35%이고 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 30%이다. 유사하게, 디자인 요소의 간격은 또한 변화될 수 있고, 예를 들어, 디자인 요소는 이격된 열로 배열될 수 있다. 또한, 이격된 열들 사이 및/또는 단일 열 내의 디자인 요소들 사이의 거리도 또한 변화될 수 있다.

본 발명의 디자인 요소가 부여될 수 있는 질감있는 표면을 갖는 섬유성 구조체는 몇 가지 주지된 제조 공정 중 어느 하나를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 섬유성 구조체는 통기 건조 (TAD) 제조 공정, 고급 티슈 성형 시스템 (ATMOS) 제조 공정, 구조화된 티슈 기술 (STT) 제조 공정 또는 벨트 크레이핑(creped)에 의해 제조될 수 있다. 특히 바람직한 실시예들에서, 섬유성 구조체는 크레이핑 통기 건조 (CTAD) 공정 또는 비크레이핑 통기 건조 (UCTAD) 공정에 의해 제조된다.

일 실시예에서, 본 발명에서 유용한 티슈 웹은 하기의 UCTAD 공정에 의해 형성된다: (a)제지 섬유(지료)의 수성 현탁액을 무한 형성 직물 상에 피착시켜 습식 웹을 형성하는 단계; (b)웹을 탈수 또는 건조시키는 단계; (c)웹을 전사 직물에 전사하는 단계; (d) 웹을 그 위에 패턴을 갖는 본 발명의 TAD 직물에 전사하는 단계; (e) 웹을 편향시키는 단계로서, 웹이 거시적으로 재배열되어 웹을 TAD 직물의 질감있는 배경 패턴에 실질적으로 일치시키는 단계; 및 (f) 웹을 통기 건조시키는 단계. 전술한 공정에서, 웹은 크레이핑되지 않지만, 웹에 디자인 패턴을 부여하기 위해 후술되는 바와 같이 추가로 가공될 수 있다.

질감있는 표면을 갖는 섬유성 구조체를 형성한 후, 디자인 요소의 거울 상을 지닌 패턴 롤 및 지지 롤(backing roll)에 의해 생성된 닙(nip)을 통해 상기 섬유성 구조체를 통과시킴으로써 상기 섬유성 구조체에 디자인 요소를 부여할 수 있다. 웹이 닙을 통과함에 따라, 질감있는 표면의 일부분을 제거하거나 빼서 디자인 요소를 생성한다.

디자인 요소를 부여하기 위한 닙을 통해 섬유성 구조체를 통과시키면 웹을 압축하여 웹의 캘리퍼 감소를 유발할 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서 웹의 캘리퍼는 약 2.0 내지 약 40%, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 20%로 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 부여된 디자인 요소를 갖는 티슈 제품은 그것이 제조되는 베이스시트와 비교하여 약간 감소된 시트 벌크를 가질 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서 패턴을 갖는 티슈 제품의 시트 벌크는 베이스시트보다 약 2.0 내지 약 40%, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 20% 작을 수 있다.

소정의 실시예들에서 베이스시트의 캘리퍼 또는 벌크는 패턴이 베이스시트 상에 부여될 때 감소될 수 있지만, 다른 실시예들에서 캘리퍼 또는 벌크에 변화가 없을 수 있다. 이와 같이 완제품은 디자인 요소를 가질 수 있지만, 벌크 또는 캘리퍼는 베이스시트와 실질적으로 동일할 수 있다.

베이스시트의 캘리퍼와 벌크가 보존되거나 감소되는지 여부에 관계없이, 본 발명은 일반적으로 캘리퍼와 벌크를 증가시키면서 디자인을 완제품에 부여하는 종래의 엠보싱과 상이하다. 따라서, 보다 부피가 큰 완제품을 생산하기 위해서 베이스시트의 캘리퍼와 벌크를 증가시키는데 사용되는 종래의 엠보싱과 달리, 본 발명은 일반적으로 제품이 제조되는 베이스시트와 비슷하거나 베이스시트와 비교해 약간 감소된 벌크를 갖는 완제품을 제공한다.

하나의 특히 바람직한 실시예에서 제1 실질적으로 평활한 롤과 패턴을 갖는 롤 사이의 제1 닙과 그 후 패턴을 갖는 롤과 제2 실질적으로 평활한 롤 사이 제2 닙을 통해 질감있는 표면을 갖는 티슈 웹을 통과시킴으로써 디자인 요소가 단일 겹의 티슈 웹에 부여된다. 단일 겹의 질감있는 웹이 제1 및 제2 닙을 통과함에 따라, 텍스처의 일부분은 웹을 압축함으로써 제거된다. 이러한 방식으로 패턴이 있는 롤에 의해 접촉된 영역들에서 웹의 z 방향 높이가 감소되어 적어도 세 개의 기본 평면들, 표면 평면, 바닥 평면 및 디자인 요소 평면을 갖는 웹을 유발한다. 일반적으로 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓이고 단일 겹의 티슈 제품에 시각적으로 인식할 수 있는 디자인을 형성한다.

디자인 요소를 갖는 섬유성 구조체는 도 7에 도시된 것과 유사한 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 상기 장치는, 티슈 웹(62)이 권취되는 풀림 롤(60)을 포함한다. 웹이 풀림에 따라 웹은 풀림 롤(60)로부터 수신 롤(63)로 통과한다. 수신 롤(63)은 실질적으로 평활한 롤, 보다 바람직하게 커버링을 가지거나 천연 또는 합성 고무, 예를 들어, 폴리부타디엔 또는 에틸렌 및 프로필렌 등의 공중합체로 만들어진 평활한 롤일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 수신 롤(63)은 약 40 쇼어 (A) 초과, 예를 들어 약 40 내지 약 100 쇼어 (A) 및 보다 바람직하게는 약 40 내지 약 80 쇼어 (A)의 경도를 갖는다. 이러한 경도를 갖는 수신 롤을 제공함으로써, 패턴 롤의 디자인은 종래의 장치에서와 같이 깊게 장식 지지 롤 내로 가압되지 않는다. 결과적으로, 패턴 롤 요소에 의해 접촉되지 않는 섬유성 구조체의 영역에서 구조체는 덜 압축되고 섬유성 구조체의 전체 캘리퍼가 보다 잘 보존될 수 있다.

웹(62)은 그 후 수신 롤(63)과 패턴이 있는 롤(65) 사이를 통과한다. 패턴이 있는 롤(65)은 일반적으로 강 롤과 같은 경질의 비변형 롤이다. 수신 롤(63)과 패턴 롤(65)은, 웹 상에 디자인을 부여하도록 웹(62)이 통과하는 닙(70) (도 7b에 상세히 도시됨)을 형성하도록 함께 가압된다. 패턴 롤(65)은 67로 대표적으로 나타낸 복수의 돌기를 포함한다. 설명을 위해, 도시된 돌기는 롤의 크기와 비교하여 과장되어 있다. 통상적으로, 돌기는 롤의 표면으로부터 대략 약 0.5 내지 약 3.0mm, 예를 들어 약 1.0 내지 약 2.0mm로 연장된다. 게다가, 통상적으로 롤은 도 7에 도시된 것보다 더 많은 돌기를 포함할 것이다. 돌기는 임의의 원하는 형상, 예를 들어 웹 상에 다수의 작은 직사각형 디자인을 제공하기 위한 단순한 직사각형 형상, 또는 꽃 또는 다른 장식 디자인을 웹에 부여하는 다소 복잡한 디자인 또는 패턴을 가질 수 있다.

다른 실시예들에서 돌기가 패턴 롤의 표면으로부터 연장하는 높이는 변경되어서 상이한 디자인 요소 평면을 갖는 디자인 요소를 결과적인 섬유성 구조체에 제공할 수 있다. 디자인 요소가 하나보다 많은 평면을 가질 수 있지만, 디자인 요소 평면 중 어느 것도 섬유성 구조체의 상단 표면 평면 또는 바닥 표면 평면을 초과하지 않도록 돌기의 높이가 되는 것이 일반적으로 바람직하다. 상이한 돌기 높이가 이용되는 이러한 변형예에서, 디자인 요소 중 일부는 다른 것보다 구조체의 상단 표면 평면에 대하여 더 깊다. 상이한 깊이뿐 아니라, 상이한 깊이의 디자인 요소는 완성된 티슈 제품에 매력적인 외관을 부여하는 상이한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 불연속적 선 형태의 제1 디자인 요소는 제1 디자인 요소 평면에 놓여 제공될 수 있고, 도트 형태의 제2 디자인 요소는 제2 디자인 요소 평면에 놓여 제공될 수 있다. 이것은 다양한 디자인 요소 및 고도에 대응하는 돌기를 갖도록 패턴이 있는 롤의 외부 표면을 적절히 구성함으로써 쉽게 달성될 수 있다.

롤(63, 65) 중 하나 또는 모두에 힘 또는 압력이 인가되어서, 롤(63, 65)은 서로에 대해 가압된다. 압력은 수신 롤(63)을 돌기(67) 둘레에서 변형시켜서, 웹이 돌기 주위 및 랜드 영역 (즉, 돌기(67)를 둘러싸는 롤(65)의 외부 표면 영역) 상에서 가압되어, 웹 텍스처의 일부분을 제거하고 웹에 디자인 요소를 부여한다.

패턴이 있는 롤(65)과 수신 롤(63) 사이 닙(70)을 통과한 후, 소정의 실시예들에서, 웹(62)은 물(78)과 접촉하게 될 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않으면서, 디자인 요소가 웹에 부여된 후, 그러나 웹이 제2 닙을 통과하기 전 웹의 약 2 중량% 미만과 같은 비교적 소량의 물을 적용함으로써 웹이 제2 닙을 통과할 때 웹의 변형을 더욱 향상시킬 수 있는 것으로 믿어지고 있다.

또한, 알려지지 않았지만, 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스 또는 리그닌과 같은 웹을 형성하는 셀룰로오스 섬유의 중합체 성분이 제2 닙을 통과하기 전 물의 적용에 의해 영향을 받을 수 있는 점이 본 발명자들에 의해 믿어지고 있다. 물의 적용은 처리된 영역이 공정 중 보다 비정질의, 유리질 상태를 취하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 공정은 패턴 롤에 의해 부여된 디자인 요소들에 개선된 글래신(glassine) 외관을 제공할 수 있다. 따라서, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 구조체의 다른 영역들에 비해 더 낮은 불투명도를 갖는 디자인 요소들을 갖는 섬유성 구조체를 제공한다.

다른 실시예들에서 힘의 적용을 통해 상기 질감있는 표면의 일부분을 빼서 디자인 요소가 형성되는 결과로서, 디자인 요소는 섬유성 구조체의 주변 표면과 상이한 텍스처를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 본 발명은 제1 표면 평활도(surface smoothness)를 갖는 전체 질감있는 배경 패턴 및 디자인 요소의 표면 평활도가 전체 질감있는 배경 패턴의 평활도보다 큰 제2 표면 평활도를 갖는 디자인 요소를 섬유성 구조체에 제공한다. 예를 들어, 섬유성 구조체는 디자인 요소의 MIU보다 약 10% 크고, 예를 들어 약 10 내지 약 40% 크고, 보다 바람직하게 약 20 내지 약 30% 큰 마찰 계수(MIU)를 갖는 전체 질감있는 배경 패턴을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 질감있는 배경은 약 0.20 내지 약 0.40, 보다 바람직하게는 약 0.25 내지 약 0.40의 MIU (표면 평활도라고도 함)를 가질 수 있고, 상기 디자인 요소는 약 0.10 내지 약 0.30, 보다 바람직하게는 약 0.15 내지 0.25의 MIU를 가질 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 힘의 적용을 통해 상기 질감있는 표면의 일부분을 빼서 디자인 요소가 형성되는 결과로서, 디자인 요소는 섬유성 구조체의 주변 표면과 상이한 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 본 발명은 제1 밀도를 갖는 전체 질감있는 배경 패턴 및 디자인 요소의 밀도가 전체 질감있는 배경 패턴의 밀도보다 큰 제2 밀도를 갖는 디자인 요소를 섬유성 구조체에 제공한다.

도 7에 추가로 도시된 바와 같이, 화학적 제지 첨가제는 첨가제(78)를 웹(62)의 외부면에 적용하는 디스펜서(74)에 의해 웹에 적용될 수 있다. 디스펜서(74)는 첨가제를 수신 및 저장하기 위한 저장기, 도포기구 실린더(77) 및 침지 실린더(76)를 포함한다. 도포기구 실린더(77)는 패턴이 있는 롤(65)에 대해 웹(62)과 접한다. 침지 실린더(76)는 첨가제(78)를 픽업하여 첨가제(78)를 도포기구 실린더(77)로 전달한다. 도포기구 실린더(77)는 돌기(67)에 의해 생성된 디자인 요소의 원위 영역에서 패턴이 있는 롤(65)에 결정된 압력을 가하도록 배치될 수 있다.

웹이 제1 닙을 통과한 후 패턴 롤에 의해 지지되는 동안 화학적 제지 첨가제를 적용하면 디자인 요소의 평면 영역에 선택적으로 첨가제를 적용할 수 있는 이점을 제공한다. 이러한 방식으로, 화학적 제지 첨가제는 패턴 롤 돌기에 대응하는 웹의 영역에만 적용되어서 웹 표면 영역의 비교적 작은 퍼센트를 처리할 수 있다. 이러한 첨가제의 선택적 배치는 웹을 과도하게 이완시키지 않고 또는 웹의 형성 중 발생되는 섬유-섬유 결합 정도를 변경시키는 관점에서 유리하다. 또한, 디자인 요소의 평면 표면 영역에 첨가제를 선택적으로 적용함으로써 웹의 재적심을 제한할 수 있고 추가적인 건조 단계를 생략할 수 있다.

섬유성 구조체는 제1 디자인 요소 평면에 놓이는 제1 디자인 요소와 제2 디자인 요소 평면에 놓이는 제2 디자인 요소와 같은 상이한 디자인 요소 평면을 갖는 디자인 요소를 갖는 추가 실시예에서, 상기 장치는 단지 가장 높은 디자인 요소 평면에만 물을 적용하도록 구성될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 것과 같은 오프셋 롤 적용 장치의 사용을 통해, 물은 전체 디자인의 일부를 형성하는 가장 높은 디자인 요소 평면에만 적용된다. 따라서, 물은 결과적인 시트의 감지된 부드러움을 크게 방해하지 않도록 매우 작은 선택된 영역에 적용될 수 있고, 소정의 실시예들에서, 상이한 불투명도 또는 표면 평활도를 갖는 제1 및 제2 디자인 요소를 갖는 티슈 제품을 제공할 수 있다.

다른 실시예들에서, 스팀을 방출하는 장치 위로 웹을 통과시킴으로써 물은 스팀의 형태로 웹에 도포될 수 있다. 적용된 스팀의 양은 바람직하게는 웹의 대략 3 중량% 미만, 보다 바람직하게는 2 중량% 미만이지만 다양할 수 있다.

화학적 제지 첨가제는 웹의 표면 영역의 약 30% 미만, 예컨대 약 5.0 내지 약 30%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 20%가 처리되도록 본 발명에 따른 웹에 적용될 수 있다. 또한, 웹의 건조 섬유 중량에 대한 화학적 첨가제의 첨가량은 (고형분 기준) 웹의 중량 기준, 약 5.0% 미만, 예컨대 약 1.0 내지 약 5.0%, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 3.0%일 수 있다.

특히 바람직한 실시예들에서 제품의 물리적 특성, 예컨대 부드러움이 화학적 제지 첨가제 첨가에 의해 변경될 수도 있다. 예를 들어 디자인 요소와 정합하여 연화제를 적용하여 완제품의 부드러움을 향상시킬 수 있다. 연화제는 예를 들어 실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘이 티슈 웹을 더욱 부드럽게 느끼게 만들지만, 실리콘은 상대적으로 고가일 수 있고 흡수된 인장 강도 및/또는 인장 에너지로 측정한 시트 내구성을 저하시킬 수도 있다. 따라서, 실리콘과 같은 연화제가 웹의 일부분에만 비교적 낮은 첨가량 수준에서 선택적으로 적용되는 것이 바람직하다. 따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 실리콘과 같은 연화제로 웹을 국소 처리하는 방법을 제공하며, 여기서 웹의 표면 영역의 약 30% 미만, 예컨대 약 5.0 내지 약 30%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 20%이 처리된다. 또한, 웹의 건조 섬유 중량에 대한 연화제의 첨가량은 (고형분 기준) 웹의 중량 기준, 약 5.0% 미만, 예컨대 약 1.0 내지 약 5.0%, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 3.0%일 수 있다.

도 7을 다시 참조하면, 제1 닙(70)에서 빠져나온 후, 패턴 롤(65)과 실질적으로 평활한 롤(69) 사이에 형성된 제2 닙(72)을 향해 운반될 때 웹(62)의 디자인 요소 부분이 돌기(67)에 의해 지지된 채로 유지되므로, 웹(62)은 패턴 롤(65) 돌기(67)와 정합하여 유지된다. 실질적으로 평활한 롤(69)은 일반적으로 경질이고 비변형가능한 롤, 예로 강 롤이다. 웹(62)이 제2 닙(72)으로 진입함에 따라, 웹(62)의 감산 텍스처링은 압력의 인가 및 질감있는 배경 표면의 압축에 의해 완성되어 디자인 요소를 생성하고, 이 디자인 요소는 결국 웹의 상단 표면 평면과 바닥 평면 사이의 평면에 위치한다.

제2 수신 롤은 실질적으로 평활한 롤일 수 있고 또는 비평활한 표면을 가질 수 있다. 소정의 실시예들에서 수신 롤의 표면은 패턴 롤 돌기에 대응하는 만입부를 포함할 수 있다. 또한, 제2 수신 롤은 강 등으로 형성된 견고한 롤일 수도 있고 또는 고무 또는 폴리우레탄과 같은 연질의 커버링을 갖는 롤처럼 가요성이 있을 수 있다.

소정의 실시예들에서 제2 수신 롤은 공압 밸브 또는 자동 제어 시스템의 디스플레이를 통해 제어되는 밸브에 의한 닙 하중 및 닙 경사 조절에 사용될 수 있는 편향 보상된 롤 또는 센서 및 액추에이터의 시스템과 같은 편향 보상된 수단을 구비한다.

또 다른 실시예들에서 제2 수신 롤의 편향은 미국 특허번호 제8,312,909호에 교시된 것과 같은 장치를 사용하여 제어되고, 그 내용은 본 발명에 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 예를 들어, 제2 수신 롤과 패턴이 있는 롤 모두는 각각의 단부에서 대응하는 홀더에 의해 지지되는 고정된 중심 샤프트를 구비할 수 있고, 상기 샤프트에 웹과 접촉하도록 관형 재킷이 끼워지고, 고정된 중심 샤프트 축선의 중심선에 대해 대향 측들에 저 마찰 연결 부재를 개재한다. 이러한 방식으로 관형 재킷은 그것의 길이 방향 축을 중심으로 자유롭게 회전한다.

일반적으로, 제2 닙에 인가된 압력은 약 30 pli 초과, 예를 들어 약 50 내지 약 250 pli, 보다 바람직하게는 약 100 내지 약 250 pli일 수 있다.

그러므로, 한 가지 바람직한 실시예에서, 디자인 요소를 갖는 섬유성 구조체는, 질감있는 티슈 웹을 형성하고, 실질적으로 평활한 고무 롤 및 디자인 요소에 대응한 복수의 돌기를 갖는 강 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 웹을 운반함으로써 제조될 수 있다. 웹이 제1 닙을 통과함에 따라, 접촉된 영역이 질감있는 웹의 표면 평면 위로 상승되도록 웹은 돌기에 부분적으로 맞춘다. 그 후, 패턴 롤에 의해 지지된 웹은 소량의 물을 도포기구 롤과 접촉하는 웹의 상승된 영역들로 적용하는 도포기구 롤로 운반된다. 그 후, 패턴이 있는 롤에 의해 계속 지지되는, 이제 적신 웹은 패턴 롤과 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙으로 더 운반된다. 제2 수신 롤은 웹으로 디자인 요소를 영구히 누르는데 충분한 압력을 부여하여서 웹의 상단 표면 평면과 바닥 평면 사이에 일반적으로 놓이는 디자인 요소 평면을 갖는 디자인 요소를 생성한다.

본 발명에 따라 제조된 티슈 웹 및 제품은 소비자에게 미관상 보기 좋을 수 있는 디자인 요소를 가질 뿐만 아니라, 단단하거나 거칠지 않고 사용을 견디기에 충분한 강도와 같은 유리한 물리적 특성을 가질 수도 있다. 그러므로, 일 실시예에서 본 발명은 표면 평면에 놓여있는 질감있는 상단 표면, 바닥 평면에 놓여있는 바닥 표면 및 디자인 요소 평면에 놓여있는 디자인 요소를 갖는 섬유성 구조체를 포함하는 단일 겹의 티슈 제품을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향의 높이 차이가 있고 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓여있고, 티슈 제품은 약 10 내지 약 80gsm, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 60gsm의 평량 및 약 5cc/g 초과, 예를 들어 약 5 내지 약 20cc/g, 보다 바람직하게는 약 10cc/g 초과, 예를 들어 약 10 내지 약 20cc/g의 시트 벌크를 갖는다.

상기 평량 및 시트 벌크를 가질 뿐만 아니라, 본 발명에 따라 제조된 티슈 웹들 및 제품들은 약 500g/3" 초과, 예컨대 약 500 내지 약 1,500g/3", 더욱 바람직하게는 약 600 내지 약 1,000g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT)을 가질 수 있다. 이러한 인장 강도에서 티슈 웹들 및 제품들은 GM 기울기로 표현되는, 상대적으로 낮은 기하 평균 탄성계수를 가짐으로써, 티슈 제품을 지나치게 단단하게 되지 않도록 한다. 그러므로, 소정의 실시예들에서, 티슈 웹들 및 제품들은 약 20kg 미만, 보다 바람직하게는 약 15kg 미만, 보다 더 바람직하게는 약 10kg 미만의 GM 기울기를 가질 수 있다.

하나의 특히 바람직한 실시예에서 본 발명은 약 20 내지 약 45gsm의 평량, 약 500 내지 약 1,200g/3"의 GMT, 약 12kg 미만, 예를 들어 약 5.0 내지 약 12kg의 GM 기울기, 및 약 5% 초과, 예컨대 약 5 내지 약 15%의 GM 신축성을 가지는 단일 겹의 통기 건조된 티슈 웹을 포함하는 롤형 욕실 티슈 제품을 제공한다. 상기 롤형 욕실 티슈 제품은 표면 평면에 놓여있는 질감있는 상단 표면, 바닥 평면에 놓여있는 바닥 표면 및 디자인 요소 평면에 놓여있는 디자인 요소를 포함하고, 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향의 높이 차이가 있고 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓여있다. 바람직하게, 롤형 티슈 제품은 약 300㎛ 초과, 예를 들어 약 300 내지 약 1,000㎛의 캘리퍼를 가지고, 표면 평면과 바닥 평면 요소 사이의 z 방향 높이 차이는 적어도 약 300㎛, 예를 들어 약 300 내지 약 1,000㎛, 보다 바람직하게는 약 200 내지 약 600㎛이다. 또한, 특히 바람직한 실시예에서, 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓이고, 표면 평면 아래 약 100 내지 약 300㎛, 보다 바람직하게는 약 150 내지 약 250㎛에 있다.

다른 실시예에서 본 발명은 약 20 내지 약 60gsm, 보다 바람직하게 약 30 내지 약 50gsm의 평량, 약 1,500 내지 약 3,500g/3", 보다 바람직하게 약 1,800 내지 약 2,700의 GMT, 약 12kg 미만, 예를 들어 약 5.0 내지 약 12kg의 GM 기울기 및 약 5% 초과, 예를 들어 약 5 내지 약 15%의 GM 신축성을 가지는 단일 겹의 통기 건조된 티슈 웹을 포함하는 롤형 종이 타월 제품을 제공한다. 상기 타월 제품은 표면 평면에 놓여있는 질감있는 상단 표면, 바닥 평면에 놓여있는 바닥 표면 및 디자인 요소 평면에 놓여있는 디자인 요소를 포함하고, 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향의 높이 차이가 있고 디자인 요소 평면은 표면 평면과 바닥 평면 사이에 놓여있다. 바람직하게, 타월 제품은 약 500㎛ 초과, 예를 들어 약 500 내지 약 1,200㎛의 캘리퍼를 가지고, 표면 평면과 디자인 요소 사이의 z 방향 높이 차이는 적어도 약 100㎛, 예를 들어 약 100 내지 약 300㎛이다.

본 발명의 단일 겹의 티슈 웹들은 본 발명에 따라 제조된 다른 단일 겹의 웹들 또는 종래 기술의 단일 겹의 웹들과 함께 겹쳐져서 당 업계에 공지된 임의의 겹 부착 수단, 예를 들어 기계적 크림핑 또는 접착제를 사용해 여러 겹의 티슈 제품들을 형성할 수 있다.

2개 이상의 본 발명의 티슈 웹들이 함께 결합되는 경우 생성된 여러 겹의 티슈 제품은 일반적으로 약 40gsm 초과, 예컨대 약 40 내지 약 80gsm, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 60gsm의 평량을 가진다. 이러한 평량에서 티슈 제품은 일반적으로 약 300μm 초과, 예컨대 약 300 내지 약 1,200μm, 더욱 바람직하게는 약 400 내지 약 1,000μm의 캘리퍼를 가진다. 또한, 티슈 제품은 약 5cc/g 초과, 예컨대 약 5 내지 약 20cc/g, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 20cc/g의 시트 벌크를 가진다.

부피가 크고 다수의 적용예들을 가지기에 충분히 상당하지만 티슈 제품은 또한 사용에 견딜 수 있을 만큼 충분히 강하지만, 지나치게 딱딱하지 않도록 비교적 낮은 탄성계수를 가진다. 예를 들면, 소정의 실시예들에서 상기 여러 겹의 티슈 제품들은 약 800g/3" 초과, 예컨대 약 800 내지 약 1,200g/3"의 GMT을 가진다. 이러한 인장 강도에서, 티슈 제품은, 일반적으로, 약 15.0kg/3" 미만, 예컨대 약 10.0 내지 약 15.0kg/3", 더욱 바람직하게는 약 12.0 내지 약 14.0kg/3"의 GM 기울기를 갖는다.

시험 방법

표면 평활도(Surface Smoothness)

KES 표면 시험기(KES Surface Tester)(일본 교토, Kato Techo Co., Ltd.의 Model KE-SE)로 샘플의 표면 특성을 측정하였다. 각 샘플에 대해 가와바타 시험 절차(Kawabata Test Procedures)에 따라 표면 평활도를 측정하였으며, 샘플들을 기계 방향(MD) 및 교차 기계 방향(CD)을 따라서 그리고 10cm x 10cm의 샘플 크기로 5회 반복하는 동안 양면에 시험하였다. 샘플을 변형시킬 수 있는 방식으로 샘플을 접거나, 주름지게 하거나, 응력을 가하거나, 또는 달리 취급하는 것을 피하도록 주의했다. 샘플들을 각각 25g의 접촉력으로 직경 0.5mm의 20개 피아노 와이어로 이루어진 10mm x 10mm의 다중 와이어 프로브를 사용하여 시험하였다. 시험 속도를 1.0mm/s로 설정하였다. 센서를 "H"에 맞추고, FRIC는 "DT"에 맞췄다. 데이터는 Win98/2000/XP용 KES-FB System Measurement Program KES-FB System Ver. 7.09E를 사용하여 취득되었는데, 이것은 일본, 교토의 Kato tech Co., Ltd.에 의한 것이었다. 프로그램 선택은 "KES-SE 마찰 측정"이었다.

KES 표면 시험기는 마찰 계수 (MIU)와 MIU의 평균 편차(MMD)를 결정하였는데, 이때 MIU의 값이 높을수록 샘플 표면 상에 장애물이 더 많다는 것을 나타내고 MMD의 값이 높을수록 샘플 표면 상에 더욱 변화가 많고 균일성이 적다는 것을 나타낸다.

MIU와 MMD의 값들은 하기에 의해 정의된다:

여기서

= 마찰력을 압축력으로 나눈 값

₌

의 평균값

= 표본의 표면 상의 프로브의 변위, cm

= 계산에서 사용된 최대 주행, 2cm

각 티슈 제품 샘플의 상면 및 하면의 교차 기계 (CD) 및 기계 방향 (MD) MMD 값을 다섯 번 시험하였다. 다섯 번 샘플 측정의 결과를 평균내고 MMD-CD 및 MMD-MD로 보고했다. MMD-CD 및 MD-MMD의 곱의 제곱근을 표면 평활도로 보고했다.

인장

인장 강도 시험을 위한 샘플은 JDC 정밀 샘플 절단기(Thwing-Albert Instrument Company, 펜실베니아주 필라델피아, 모델 번호 JDC 3-10, 시리얼 번호 37333)를 사용하여 기계 방향(MD) 또는 교차 기계 방향(CD) 배향 중 어느 하나로 3 인치 (76.2mm) X 5 인치 (127mm) 길이 스트립을 절단해서 준비한다. 인장 강도를 측정하기 위해 사용된 기구는 MTS Systems Sintech 11S, Serial No. 6233이다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 버전 4용 MTS TestWorks^TM (노스캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크의 MTS Systems Corp.)이다. 테스트될 샘플의 강도에 따라, 최대 50 또는 100 뉴튼으로부터 로드 셀(load cell)을 선택해서, 대부분의 최대 하중값이 로드 셀의 풀 스케일 값의 10과 90% 사이로 들어가게 한다. 조(jaw)들 사이의 게이지 길이는 4 ± 0.04인치이다. 조들은 공압 작용(pneumatic-action)을 이용해서 동작되고 코팅된 고무이다. 최소 그립 이폭(face width)은 3 인치 (76.2mm)이고, 조의 대략적인 높이는 0.5 인치 (12.7mm)이다. 크로스헤드 속도(crosshead speed)는 10 ± 0.4인치/분 (254 ± 1 mm/분)이고, 파단 감도(break sensitivity)는 65%로 설정된다. 샘플은 수직적으로 그리고 수평적으로 중심이 맞춰진 기구의 조 내에 샘플들을 위치된다. 테스트가 그후 시작되며 시편이 파단될 때에 종료된다. 시험될 샘플에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 최대 하중을 기록한다. 적어도 6개의 대표적인 시편을 "있는 그대로" 취한 각 제품마다 시험하였고, 모든 개개의 시편 시험의 산술 평균은 제품에 대한 MD 또는 CD 인장 강도이다.

실시예

예 1

통상적으로 "비크레이핑 통기 건조"("UCTAD")라 불리며 본 발명과 일치하는 방식으로 본 명세서에 그 내용이 포함되는, 미국 특허 번호 제5,607,551호에 일반적으로 설명되어 있는 통기 건조 제지 공정을 사용하여 단일 겹의 티슈 제품을 제조하였다.

3개의 스톡 체스트(stock chest)에 의해 공급된 층상 헤드박스를 사용하여 북부 연질목 크래프트 및 유칼립투스 크래프트를 포함하는 지료로 티슈 베이스시트들을 생성해서, 3개의 층(2개의 외부층과 중간층)을 갖는 웹들을 형성하였다. 두 외부층은 유칼립투스를 포함하고 중간층은 연목재를 포함했다. 3층 구조체는 모두 중량 퍼센트 기준으로 33% EHWK/34% NBSK/33% EHWK의 지료 분할을 가졌다.

대략 25% 농도로 진공 탈수된, 직물을 형성하는 Voith Fabrics TissueForm V 상에 티슈 웹을 형성하였고, 그런 다음 전사 직물로 전사되었을 때에 급속 전사를 실시하였다. 전사 직물은 미국 특허 제7,611,607호에 "Fred"로서 설명된 직물(위스콘신주 애플턴의 Voith Fabrics로부터 상업적으로 입수 가능함)이었다.

그런 다음 웹은 통기 건조 직물에 전사시켰다. 통기 건조 직물은 실리콘 인쇄된 직물이었고 이것은 이전에 공동 계류 중인 PCT 출원 번호 PCT/US2013/072220에서 설명되었다. 전사에서 10인치 초과의 수은의 진공 레벨을 사용하여 통기 직물로의 전사를 행하였다. 그런 다음, 감기 전에 웹을 대략 98% 고체로 건조하였다.

40 pli의 하중에서 시트의 공기 측 상의 40 P&J 폴리우레탄 롤 및 직물 측 상의 표준 강 롤을 포함하는 종래의 폴리우레탄/강 캘린더 시스템을 사용하여 베이스시트를 캘린더링하였다.

그런 다음, 캘린더링된 베이스시트는 실질적으로 도 7에 도시된 바와 같이 감산 텍스처링에 의해 변환되었다. 도포기구 롤은 도포기구 롤과 패턴이 있는 롤 사이 닙에서 물을 웹에 적용하였다. 이러한 방식으로 물은 디자인 요소와 정합하여 웹에 선택적으로 적용되었다. 추정되는 물 첨가량은 웹의 중량을 기준으로 약 2%였다. 감산 텍스처링은 도 8 및 도 9에 도시된 티슈 제품에 디자인 패턴을 부여하였다. 감산 텍스처링의 세부 사항은 하기 표 1에 나타나 있다. 제1 수신 롤은 65 쇼어 A 고무 배킹을 갖는 고무 지지 롤이었다. 제2 수신 롤은 평활한 강 롤이었다. 완제품은 물리적 테스트를 거쳤고, 그 결과는 하기 표 2에 요약되어 있다.

패턴	돌기 높이 (mm)	패턴 롤 대 제2 수신 롤 하중 압력 (psi)	제1 닙 폭 (mm)
불연속 선 요소	1.4	75	20

샘플	BW (gsm)	캘리퍼 (μm)	GMT (g/3")	GM 신축성 (%)	GM 기울기 (kg)	강성도 지수
베이스시트	44.9	1113	1052	16.4	7.71	7.3
제품	42.3	444	898	6.86	6.47	7.2

완제품의 사시 이미지가 도 8에 도시되어 있고, 이것은 복수의 연속적인 상승된 선 요소(80) 및 그 사이에 있는 복수의 밸리(82)를 갖는 티슈 제품(10)을 도시한다. 티슈 제품(10)은 전술한 바와 같이 감산 텍스처링에 의해 부여된 디자인 요소(100)를 더 포함한다.

생성된 티슈 제품의 단면도가 도 9에 도시되어 있다. 일본 오사카의 Keyence Corporation에 의해 제조된 VHX-1000 디지털 현미경을 사용해 단면 이미지를 촬영했다. 현미경은 Keyence Corporation에 의해 또한 제공된 VHX-H3M 응용 소프트웨어를 갖추고 있었다. Keyence 소프트웨어를 사용해, 제1 선은 대략 티슈 제품의 상단 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 2개의 인접한 상승된 선 요소들에 접한다. 제2 선은 대략 티슈 제품의 바닥 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 2개의 인접한 밸리들에 접한다. 제3 선은 대략 디자인 요소의 상단 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 디자인 요소의 상단 표면에 접한다. 각각 티슈 제품의 표면 평면에 대응하는, 3개의 선들을 그린 상태에서, 디지털 현미경 소프트웨어는 도 9에 도시된 바와 같이 평면들 사이 거리를 계산하도록 지시받을 수 있다.

도 9를 참조하면, 일반적으로 상승된 선 요소(80)는 상부 표면 평면(85)과 동일한 평면에 있고 티슈 제품(10)의 상부 표면(84)을 한정한다. 상부 표면(84)의 반대쪽에 티슈 제품(10)의 바닥 표면(86)이 있다. 바닥 표면(86)은 일반적으로 상승된 선 요소들(80) 사이에 놓인 밸리들(82)과 동일한 평면에 있는 바닥 표면 평면(87)에 의해 한정된다. 제품(10)은 디자인 요소(100)를 더 포함한다. 디자인 요소(100)는, 일반적으로 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이에 있는 디자인 요소 평면(110)에 놓인 상부 표면(105)을 갖는다. 본 예에서, 상부 표면 평면(85)과 바닥 표면 평면(87) 사이의 거리는 약 320㎛이고, 상부 표면 평면(85)과 디자인 요소 평면(110) 사이의 거리는 약 140㎛이다.

예 2

통기 건조 직물이 이전에 미국 특허 번호 제8,752,751호(T2407-13)에 기재된 직물이었던 것을 제외하고 실질적으로 전술한 바와 같이 통기 건조된 제지 공정을 사용해 단일 겹의 티슈 제품을 제조하였다. 전사에서 10인치 초과의 수은의 진공 레벨을 사용하여 통기 직물로의 전사를 행하였다. 그런 다음, 감기 전에 웹을 대략 98% 고체로 건조하였다.

그런 다음, 캘린더링된 베이스시트는 실질적으로 도 7에 도시된 바와 같이 감산 텍스처링에 의해 변환되었다. 감산 텍스처링은 티슈 제품에 디자인 패턴을 부여하였다. 감산 텍스처링의 세부 사항은 하기 표 3에 나타나 있다. 제1 수신 롤은 65 쇼어 A 고무 배킹을 갖는 고무 지지 롤이었다. 제2 수신 롤은 평활한 강 롤이었다. 완제품은 물리적 테스트를 거쳤고, 그 결과는 하기 표 4에 요약되어 있다.

패턴	돌기 높이 (mm)	패턴 롤 대 제2 수신 롤 하중 압력 (psi)	제1 닙 폭 (mm)
불연속 선 요소	1.4	75	27

BW (gsm)	캘리퍼 (μm)	GMT (g/3")	GM 신축성 (%)	GM 기울기 (kg)	강성도 지수	배경 평활도 (MIU)	디자인 요소 평활도 (MIU)
58.9	785	3248	17.8	9.49	2.92	0.31	0.20

일본 오사카의 Keyence Corporation에 의해 제조된 VHX-1000 디지털 현미경을 사용해 완제품의 단면 이미지를 촬영했다. 현미경은 Keyence Corporation에 의해 또한 제공된 VHX-H3M 응용 소프트웨어를 갖추고 있었다. Keyence 소프트웨어를 사용해, 제1 선은 대략 티슈 제품의 상단 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 2개의 인접한 상승된 선 요소들에 접한다. 제2 선은 대략 티슈 제품의 바닥 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 2개의 인접한 밸리들에 접한다. 제3 선은 대략 디자인 요소의 상단 표면 평면을 따라 그려졌고 상기 선은 디자인 요소의 상단 표면에 접한다. 상부 표면 평면과 바닥 표면 평면 사이의 거리는 약 372㎛이었고, 상부 표면 평면과 디자인 요소 평면 사이의 거리는 약 193㎛이었다.

Claims

패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법으로,
a. 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계;
b. 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계;
c. 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추는 단계; 및
d. 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙으로 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹은 상기 웹의 중량 기준, 약 10% 미만의 수분 함량을 갖는 습식 레이드 티슈 웹을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹을 캘린더링하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 캘린더링된 질감있는 티슈 웹은 약 300 내지 약 1,000㎛의 캘리퍼를 가지는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 패턴이 있는 티슈 제품의 캘리퍼는 약 300 내지 약 1,000㎛인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹은 약 5 내지 약 20cc/g의 시트 벌크를 가지고 상기 패턴이 있는 티슈 제품의 시트 벌크는 상기 질감있는 티슈 웹의 시트 벌크 보다 약 2 내지 약 10% 적은, 방법.
제1항에 있어서, 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이의 z 방향 높이 차이는 약 300㎛ 보다 큰, 방법.
제1항에 있어서, 상기 표면 평면과 디자인 요소 평면 사이의 z 방향 높이 차이는 적어도 약 100㎛인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 디자인 패턴은 선 요소를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 선 요소는 연속적이거나 불연속적인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 닙에 인가된 압력은 약 100 내지 약 250 pli인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 수신 롤과 상기 패턴이 있는 롤 모두는 중심 축 및 제1 및 제2 단부를 갖는 고정된 중심 샤프트, 상기 중심 샤프트의 제1 및 제2 단부를 체결시키고 지지하기 위한 한 쌍의 홀더, 상기 제1 및 제2 단부를 갖는 고정된 중심 샤프트 상에 배치된 관형 재킷, 및 상기 중심 샤프트의 제1 및 제2 단부 상에 배치된 한 쌍의 저 마찰 연결 부재를 포함하는, 방법.
패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법으로,
a. 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계;
b. 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계;
c. 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추는 단계;
d. 화학적 제지 첨가제를 도포기구 롤에 적용하는 단계;
e. 상기 패턴 롤 및 상기 도포기구 롤에 의해 생성된 제2 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계;
f. 상기 첨가제를 상기 웹의 맞춰진 부분에 적용하는 단계; 및
g. 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제3 닙으로 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 화학적 제지 첨가제 조성물은 강도 제제, 결합제, 연화제, 로션, 습윤제, 피부 연화제, 비타민 및 착색제로 구성되는 군으로부터 선택되는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 물이고 첨가량은 상기 웹의 건조 중량을 기준으로, 약 2% 미만인, 방법.
제12항에 있어서, 상기 첨가제 조성물은 물이고 첨가 영역은 상기 웹의 표면 영역의 약 10% 미만인, 방법.
제12항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹은 상기 웹의 중량 기준, 약 10% 미만의 수분 함량을 갖는 습식 레이드 티슈 웹을 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹을 캘린더링하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 캘린더링된 질감있는 티슈 웹은 약 300 내지 약 1,000㎛의 캘리퍼를 가지는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 패턴이 있는 티슈 제품의 캘리퍼는 약 300 내지 약 1,000㎛인, 방법.
제12항에 있어서, 상기 질감있는 티슈 웹은 약 5 내지 약 20cc/g의 시트 벌크를 가지고 상기 패턴이 있는 티슈 제품의 시트 벌크는 상기 질감있는 티슈 웹의 시트 벌크 보다 약 2 내지 약 10% 적은, 방법.
제12항에 있어서, 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이의 z 방향 높이 차이는 약 300㎛ 보다 큰, 방법.
제12항에 있어서, 상기 표면 평면과 디자인 요소 평면 사이의 z 방향 높이 차이는 적어도 약 100㎛인, 방법.
패턴이 있는 티슈 제품을 제조하는 방법으로,
a. 표면 평면에 놓인 질감있는 상단 표면 및 바닥 평면에 놓인 바닥 표면을 갖는 티슈 웹을 제공하는 단계로, 여기서 상기 표면 평면과 바닥 평면 사이에 z 방향 높이 차이가 있는, 단계;
b. 제1 수신 롤 및 디자인 패턴을 형성하는 복수의 돌기를 갖는 패턴 롤에 의해 생성된 제1 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계;
c. 상기 웹의 일부분을 상기 돌기에 맞추어서 상기 웹의 일부분이 상기 돌기들과 정합하는 단계;
d. 상기 돌기들과 정합하는 상기 웹의 일부분을 적시는 단계; 및
e. 상기 웹과 상기 돌기들 간의 정합을 유지시키면서, 상기 패턴 롤 및 제2 수신 롤 사이에 형성된 제2 닙을 통해 상기 웹을 운반해서, 상기 복수의 돌기에 대응하는 디자인 요소를 가지는 패턴이 있는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 디자인 요소는 상기 표면 평면과 상기 바닥 평면 사이에 있는 디자인 요소 평면에 놓여있는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 웹의 일부분을 적시는 단계는 스팀을 방출하는 장치 위로 상기 웹을 통과시키는 것을 포함하는, 방법.
제23항에 있어서, 상기 웹에 적용된 스팀의 양은 상기 웹의 중량 기준, 약 2 내지 약 3%인, 방법.
제22항에 있어서, 화학적 제지 첨가제를 도포기구 롤에 적용하는 단계; 상기 패턴 롤 및 상기 도포기구 롤에 의해 생성된 제3 닙을 통해 상기 웹을 운반하는 단계; 상기 첨가제를 상기 웹의 맞춰진 부분에 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.