KR20210144805A - 크레이핑된 한 겹 티슈 - Google Patents

Abstract

크레이핑 공정에 의해, 보다 바람직하게는 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 티슈 웹의 외부 표면 중 적어도 하나에 배치하도록 된 인쇄 크레이핑 공정에 의해 제조된 한 겹 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품이 개시된다. 크레이핑된 한 겹 티슈 제품은 일반적으로 약 8.00 미만의 강성도 지수와 같은 낮은 정도의 강성도를 가지며, 약 12.0 초과의 내구성 지수와 같은 높은 내구성을 갖는다. 다른 경우에, 티슈 제품은 약 45 내지 약 55 그램/제곱미터(gsm)의 평량 및 600 내지 1,200 g/3"의 인장 강도에서도, 약 4.00mg 미만의 슬라우와 같은 매우 낮은 수준의 보풀 또는 먼지를 가질 수 있다.

Description

크레이핑된 한 겹 티슈

본 발명은 크레이핑된 한 겹 티슈에 관한 것이다.

흡수성 종이 제품, 예를 들면 종이 타월, 미용 티슈, 및 기타 유사 제품은 여러 가지 중요한 특성을 포함하도록 디자인된다. 예를 들면, 제품은 양호한 벌크, 부드러운 촉감을 가져야 하고, 흡수성이 높아야 한다. 제품은 또한 젖어 있는 동안에도 양호한 강도를 가져야 하며, 찢어짐에 저항해야 한다. 불행히도, 부드럽기도 하고 흡수성이 높은 고강도 종이 제품을 생산하는 것은 매우 어렵다. 일반적으로, 제품의 하나의 특성을 향상시키기 위한 조치들을 수행하면, 제품의 다른 특징이 악영향을 받는다. 예를 들어, 유연도(Softness)는 전형적으로 종이 제품 내 섬유 결합을 줄이거나 감소시킴으로써 증가된다. 그러나, 섬유 결합을 억제하거나 감소시키는 것은 종이 웹의 강도에 악영향을 미친다.

종종 경쟁하는 물리적 성질의 균형을 맞추기 위한 한 가지 티슈 제조 공정은 미국 특허 제7,462,258호에 개시되어 있다. 웹의 일면 또는 양면에 결합제를 인쇄하기에 적합할 수 있는 공정은 통상적으로 단일 크레이핑 단계를 포함한다. 결합제 재료는 가교 결합된 라텍스이며, 아제티디늄-반응성(azetidinium-reactive) 중합체를 포함한다. 아제티디늄-반응성 중합체의 존재는 결합제가 그 자체 및 섬유상 웹의 셀룰로오스 둘 다와 가교 결합될 수 있게 한다. 이러한 방식으로, '258 특허의 가교 결합된 라텍스는 섬유상 웹의 셀룰로오스와 공유 결합을 형성한다. 따라서, '258 특허는 양호한 벌크, 유연성 및 양호한 흡수성을 갖는 티슈 제품을 생산하기 위한 개선된 공정을 개시하지만, 생성된 제품은 젖었을 때 웹의 파단을 방해하는, 섬유상 웹의 셀룰로오스와 공유 결합을 형성하는 결합제를 포함한다.

'258 특허의 가교 결합된 라텍스 결합제에 대한 대안은 일차 중합체 및 다관능 알데히드를 포함하는 가교 결합된 라텍스 결합제를 개시하는 미국 특허 제9,121,137호에 개시되어 있다. 다관능 알데히드는, '258 특허의 아제티디늄-반응성 중합체와 마찬가지로, 결합제가 섬유상 웹의 셀룰로오스와 공유 결합을 형성할 수 있게 한다. 이와 같이, '137 특허에 따라 생산된 제품은 연장된 기간 동안 적신 후 인장 강도의 상당 부분을 유지한다.

따라서, 세정시 쉽게 분산될 수 있는 제품을 또한 제공하면서, 벌크, 내구성, 유연성 및 흡수성과 같은 종종 경쟁하는 물리적 특성의 균형을 맞추기 위한 티슈 제조 공정에 대한 필요성이 당업계에 남아 있다.

본 발명은 일반적으로 부피가 크고, 내구성 있고, 부드럽고, 흡수성이 좋고, 고도로 분산성인, 크레이핑된 티슈 웹 및 이로부터 생산된 제품을 제공한다. 본 발명의 제품은 일반적으로 크레이핑 공정에 의해, 보다 바람직하게는 인쇄 크레이핑 공정에 의해 제조된 단일 겹 티슈 웹을 포함한다. 인쇄 크레이핑 공정은 한 겹 티슈 웹의 외부 표면 중 적어도 하나 상에 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 배치하여 증가된 내구성과 같은 개선된 물리적 특성을 웹에 제공하도록 될 수 있다. 그러나, 놀랍게도, 비-가교 결합된 라텍스 중합체의 존재는 제품의 강성도에 부정적인 영향을 미치지 않아서, 제품은 일반적으로 약 8.00 미만의 강성도 지수를 갖는다.

본 발명의 티슈 제품은 낮은 수준의 강성을 가질 뿐만 아니라, 일반적으로 본원에서 슬라우(Slough)로 지칭되는 낮은 수준의 보풀 또는 먼지를 갖는다. 슬라우는 일반적으로 사용 중인 티슈 제품의 표면으로부터 느슨하게 결합된 섬유의 방출로부터 초래되며, 부드럽고 낮은 강성도의 티슈 제품을 생산할 때 종종 문제가 된다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명의 티슈 제품은 낮은 슬라우 수준 및 낮은 강성도를 갖는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 발명은, 외부 표면 중 적어도 하나에 배치된 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 포함하는 한 겹의 크레이핑된 티슈 제품과 같은 크레이핑된 티슈 제품을 제공하며, 상기 제품은 약 700 내지 약 1,000g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT), 약 45 내지 약 55gsm의 평량, 약 8.00 미만의 강성도 지수, 및 약 5.00mg 미만, 예로 약 0.50 내지 약 5.00mg의 슬라우를 갖는다.

다른 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 양호한 내구성 및 낮은 강성도, 예컨대 12.0 초과의 내구성 지수 및 약 8.00 미만의 강성도 지수를 갖는다.

또 다른 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 개선된 파열 강도, 예컨대 약 8.00 초과의 파열 지수, 및 약 6.50 미만의 강성도 지수와 같은 낮은 강성도를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 발명은 약 700g/3" 초과, 예컨대 약 700 내지 약 1,000g/3"의 기하 평균 인장 강도(GMT), 약 8.00 초과의 파열 지수 및 약 6.50 미만의 강성도 지수를 가지는 나선형으로 감긴 크레이핑된 한 겹 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 크레이핑된 티슈 웹, 필수적으로 비-가교 결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체 및 선택적으로 크레이핑된 티슈 웹 상에 배치된 항-블로킹제로 구성되는 크레이핑 조성물를 포함하는 크레이핑된 한 겹 티슈 제품을 제공하며, 여기서 상기 제품은 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT, 약 0.50 내지 약 4.00mg의 슬라우 및 약 6.50 미만의 강성도 지수를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 다층 티슈 웹을 형성하기 위한 일 실시예를 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 티슈 제품의 생산에 유용한 베이스시트를 형성하기 위한 일 실시예를 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 티슈 제품을 제조하기 위한 인쇄-크레이프 공정의 일 실시예를 도시하고;
도 4는 베이스시트에 결합제를 도포하기 위한 하나의 패턴을 도시하고;
도 5는 베이스시트에 결합제를 도포하기 위한 다른 패턴을 도시하고;
도 6은 베이스시트에 결합제를 도포하기 위한 또 다른 패턴을 도시하고;
도 7은 슬라우 시험을 위해 준비된 시험 시편을 도시하고;
도 8은 상업적 비크레이핑 한 겹(●), 상업적 크레이핑 한 겹(■) 및 발명예(▲) 한 겹 롤형 욕실 제품에 대한 기하학적 평균 인장 강도(GMT, g/3") 대 기하학적 평균 기울기(GM 기울기, kg)의 그래프이고;
도 9는 상업적 언크레이핑 한 겹(●), 상업적 크레이핑 한 겹(■) 및 발명예(▲) 한 겹 롤형 욕실 제품에 대한 강성도 지수 대 내구성 지수의 그래프이다.

정의

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "베이스시트"는 엠보싱, 캘린더링, 결합제 또는 연화 조성물로 처리, 천공, 겹침, 접힘, 또는 개별 롤형 제품으로 롤링과 같은, 추가 가공을 거치지 않은, 본원에 기술된 제지 공정 중 어느 하나에 의해 형성된 티슈 웹을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 베이스시트들로 만들어진 제품들을 지칭하고, 욕실 티슈, 미용 티슈, 종이 타월, 산업용 수건, 음식서비스용 수건, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사한 제품들을 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "겹"은 티슈 제품을 형성하는데 사용된 별개의 티슈 웹을 지칭한다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 한 겹을 포함한다.

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"은 일반적으로 수성 제지 지료의 2개 이상의 층으로 형성된 티슈 웹을 지칭한다. 소정의 예에서, 2개 이상의 층을 형성하는 수성 제지 지료는 상이한 섬유 유형을 포함한다.

본원에서 사용된 대로, 용어 "평량"은 일반적으로 티슈의 단위 면적당 정량을 지칭하며, 일반적으로 제곱미터 당 그램(gsm)으로 표현된다. 아래의 시험 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 평량을 측정한다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품의 평량은 달라질 수 있지만, 소정의 실시예들에서 제품은 약 20gsm 초과, 예컨대 약 30gsm 초과, 예컨대 약 40gsm 초과, 예컨대 약 20 내지 약 80gsm, 예컨대 약 30 내지 약 60gsm, 예컨대 약 45 내지 약 55gsm의 평량을 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캘리퍼"는 일반적으로 마이크론(μm) 단위를 갖는 티슈 제품, 웹, 시트 또는 겹의 두께를 지칭하며, 아래의 시험 방법 섹션에서 기술된 바와 같이 측정된다.

본 명세서에서 사용될 때, "시트 벌크"라는 용어는, 완전 건조 평량(gsm)에 의해 나누어진 캘리퍼(μm)의 몫이다. 얻어진 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터(cc/g)로 표현된다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 소정의 실시예들에서 약 8.0cc/g 초과, 보다 바람직하게 약 9.0cc/g 초과, 더욱더 바람직하게 약 10.0cc/g 초과, 예를 들어 약 8.0 내지 약 12.0cc/g의 시트 벌크를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "기울기"라는 용어는, 인장 대 신장을 구성함으로써 발생하는 선의 기울기를 가리키며, 본원에서 시험 방법에서 설명하는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 도중의 MTS TestWorks™의 출력이다. 기울기는 통상적으로 킬로그램(kg)의 단위를 가지며, 70 내지 157g(0.687 내지 1.540N)의 시편 발생력 사이에 속하는 하중 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소제곱 선의 경사도로서 측정된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 기울기" (GM Slope)는 일반적으로 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 지칭한다. GM 기울기는 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들 사이에서 다양할 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 티슈 제품들은 약 5.00kg 미만, 예컨대 약 4.75kg 미만, 예컨대 약 4.50 미만, 예컨대 약 4.00 내지 약 5.00kg의 GM 기울기를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 인장 강도(GMT)"는 웹의 기계 방향 인장 강도와 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 지칭한다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품의 GMT는 다양할 수 있지만, 소정의 경우에, GMT는 약 600g/3" 이상, 예컨대 약 700g/3" 이상, 예컨대 약 800g/3" 이상, 예컨대 약 600 내지 약 1,200g/3"일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "강성도 지수"는, (g/3" 단위를 갖는) 기하학적 평균 인장 강도로 나누어진 (kg의 단위를 갖는) MD 및 CD 기울기의 곱의 제곱근으로서 정의된, 기하학적 평균 인장 기울기의 몫을 지칭한다.

본 발명에 따라 제조된 티슈 제품의 강성도 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에, 강성도 지수는 약 8.00 미만, 예컨대 약 6.50 미만, 예컨대 약 5.50 미만, 예컨대 약 4.00 내지 약 8.00, 예컨대 약 4.00 내지 약 6.50일 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "TEA 지수"는 다음 식에 의해 정의된 대로 정해진 기하학적 평균 인장 강도(g/3"단위를 가짐)에서 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(g·cm/cm²의 단위를 가짐)를 지칭한다:

TEA 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 1.50 이상, 예컨대 약 1.55 초과, 예컨대 약 1.60 초과, 예컨대 약 1.50 내지 약 1.75, 예컨대 약 1.55 내지 약 1.70의 TEA 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "인열 지수"는 다음 식에 의해 정의된 대로 정해진 기하학적 평균 인장 강도(g/3"의 단위를 가짐)에서 기하학적 평균 인열(그램 힘의 단위를 가짐)을 지칭한다:

인열 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 2.00 초과, 예컨대 약 2.25 초과, 예컨대 약 2.50 초과, 예컨대 약 2.00 내지 약 3.50, 예컨대 약 2.50 내지 약 3.00의 인열 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "파열 지수"는 다음 식에 의해 정의된 대로 정해진 기하학적 평균 인장 강도(g/3"의 단위를 가짐)에서 건조 파열 강도(그램 힘의 단위를 가짐)를 지칭한다:

파열 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 9.00 초과, 예컨대 약 9.50 초과, 예컨대 약 10.00 초과, 예컨대 약 9.00 내지 약 12.00의 파열 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "내구성 지수"는 주어진 시료에 대해 건조 상태에서 모두 측정된 인열 지수, 파열 지수 및 TEA 지수의 합을 지칭한다. 내구성 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 10.0 초과, 예컨대 약 12.0 초과, 예컨대 약 14.0 초과, 예컨대 약 10.0 내지 약 18.0, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0의 내구성 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "슬라우"는 일반적으로 문지를 때 티슈 웹 조각의 바람직하지 못한 벗겨짐을 지칭하고 일반적으로 아래의 시험 방법 섹션에서 기술된 바와 같이 측정된다. 슬라우는 일반적으로 밀리그램(mg)과 같은 질량으로 보고된다. 본 발명의 티슈 제품의 슬라우는 다양할 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 5.00mg 미만, 더욱 바람직하게 약 4.00mg 미만, 예컨대 약 0.50 내지 약 5.00, 예컨대 약 0.50 내지 약 4.00mg의 슬라우를 갖는다.

상세한 설명

일반적으로, 본 발명은 크레이프 티슈 웹들(creped tissue webs), 및 그로부터 제조된 제품들에 관한 것이다. 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명의 웹 및 제품은 그의 외부 표면들 중 적어도 하나에 배치된 결합제 조성물을 갖는, 크레이핑된 한 겹, 특히 다층 한 겹을 포함한다. 결합제 조성물은 제품을 과도하게 빳빳하게 하지 않으면서 개선된 내구성을 갖는 티슈 제품을 제공한다. 이와 같이, 본 발명은 사용을 견디기에 충분한 강도를 가지지만 또한 고도의 내구성과 가요성을 갖는 크레이핑된 웹 및 제품을 제공한다. 따라서, 소정의 경우에, 본 발명은 약 12.0 초과의 내구성 지수 및 약 8.00 미만의 강성도 지수를 갖는 외부 표면 중 적어도 하나에 배치된 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 포함하는 크레이핑된 한 겹 티슈 제품을 제공한다.

다른 경우에, 본 발명은 낮은 정도의 슬라우와 같은, 바람직한 표면 특성을 갖는 티슈 제품을 제공한다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 본 발명은 약 5.00mg 미만, 보다 바람직하게는 약 4.00mg 미만, 예컨대 약 0.50 내지 약 5.00, 예컨대 약 0.50 내지 약 4.00mg의 슬라우를 갖는 티슈 제품을 제공한다. 놀랍게도, 전술한 슬라우 수준은, 제품이 크레이핑되고 특히 한 겹 제품에 대해 비교적 높은 평량, 예컨대 약 45g/m²(gsm) 이상, 예컨대 약 45 내지 약 55gsm, 예컨대 약 48 내지 약 52gsm을 가짐에도 불구하고 달성된다. 통상적으로, 증가된 평량, 및 종종 연관된 더 높은 웹 캘리퍼는 크레이핑에 부정적인 영향을 미쳐, 최종 티슈 제품에 더 높은 슬라우를 초래한다. 이러한 경향에도 불구하고, 본 발명은 놀랍게도 낮은 슬라우를 갖는 고 평량 티슈 제품을 제공한다.

또 다른 예에서, 본 발명은 약 600g/3" 이상, 예컨대 약 700g/3" 이상, 예컨대 약 800g/3" 이상, 예컨대 약 600 내지 약 1,200g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT)을 갖는 제품과 같이, 사용을 견디기에 충분히 강한 단일 겹의 크레이핑된 티슈 제품을 제공한다. 일반적으로, 전술한 인장 강도에서, 단일 겹 제품은, 특히 제품이 크레이핑에 의해 제조될 때, 비교적 높은 정도의 슬라우를 생성한다. 몇몇 발명예의 상업적으로 이용 가능한 티슈 제품의 슬라우 수준의 비교는 아래의 표 1에서 확인할 수 있다. 그러나, 본 발명의 제품은 비교적 낮은 수준의 슬라우, 예컨대 약 5.00mg 미만, 예컨대 약 0.50 내지 약 5.00의 슬라우를 갖는다.

제품	크레이핑	GMT (g/3")	GM 기울기 (kg)	강성도 지수	슬라우 (mg)	내구성 지수
Charmin Essentials Soft	Y	962	6.94	7.21	4.9	16.3
Cottonelle Clean Care	N	1122	5.54	4.93	6.5	9.6
Cottonelle Gentle Care	N	755	5.58	7.39	4.5	12.3
Charmin Essentials Strong	Y	1117	10.64	9.53	4.6	11.8
Charmin Essentials Strong	Y	1119	9.16	8.19	4.3	10.8
Cottonelle Clean Care	N	1163	6.19	5.33	6.9	8.5
Cottonelle Gentle Care	N	713	6.19	8.68	5.9	11.7
Charmin Essentials Soft	Y	957	6.38	6.67	3.8	16.5
Charmin Essentials Strong	Y	1127	10.24	9.09	8.9	10.9
Cottonelle Clean Care	N	1101	5.28	4.80	8.5	8.9
Cottonelle Clean Care	N	1142	5.21	4.56	8.1	8.8
Scott Tube Free	N	810	6.57	8.10	4.8	12.5
Scott Extra Soft	N	680	5.13	7.54	4.9	13.6
Scott Extra Soft	N	725	5.07	6.98	3.6	13.0
Scott Tube Free	N	777	5.78	7.44	9.3	14.5
Scott Extra Soft	N	756	5.34	7.06	3.3	13.6
Scott Tube Free	N	657	4.83	7.35	2.9	13.8
발명예 1	Y	738	4.42	5.99	3.6	14.3
발명예 2	Y	734	4.42	6.02	3.7	14.7
발명예 5	Y	1212	6.72	5.54	1.4	-
발명예 6	Y	1061	6.59	6.21	0.3	-

비교적 낮은 수준의 슬라우를 갖는 것 이외에, 본 발명의 티슈 제품은 또한 약 8.00 미만, 보다 바람직하게는 약 7.00 미만, 보다 더 바람직하게는 약 6.00 미만, 예컨대 약 3.00 내지 약 8.00, 예컨대 약 4.00 내지 약 8.00, 예컨대 약 4.00 내지 약 6.50의 강성도 지수와 같은 낮은 정도의 강성도를 가질 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.50 미만의 강성도 지수를 갖는, 외부 표면 중 적어도 하나에 배치된 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 포함하는 크레이핑된 한 겹 티슈 제품을 제공한다.

다른 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은, 약 10.0 초과, 더욱 바람직하게는 약 12.0 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 14.0 초과, 예컨대 약 10.0 내지 약 16.0, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0의 내구성 지수를 갖는 것과 같이, 내구성이 높다. 몇몇 발명예의 상업적으로 이용 가능한 티슈 제품의 내구성 및 강성의 비교는 위의 표 1, 및 도 8 및 도 9에서 확인할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명의 티슈 제품은 양호한 내구성을 갖지만 과도하게 강성은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 티슈 제품은 약 5.00kg 미만의 기하 평균 기울기(GM 기울기), 약 600 내지 약 1,200g/3", 예컨대 약 700 내지 약 1,000g/3" 범위의 기하 평균 인장(GMT), 및 약 10.0 g·cm/cm² 이상, 더욱 바람직하게는 약 11.0 g·cm/cm² 이상, 예로 약 10.0 내지 약 14.0 g·cm/cm²의 기하 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 가질 수 있다. 다른 경우에, 본 발명의 티슈 제품은 약 5.00kg 미만, 예컨대 약 4.75kg 미만, 예컨대 약 4.50kg 미만, 예컨대 약 4.00 내지 약 5.00kg의 GM 기울기, 및 약 1.50 이상, 예컨대 약 1.55 초과, 예컨대 약 1.60 초과, 예컨대 약 1.50 내지 약 1.75, 예컨대 약 1.55 내지 약 1.70의 TEA 지수를 갖는다.

소정의 실시예들에서, 티슈 제품은 단일 균질 또는 배합된 층을 포함할 수 있거나, 다층일 수 있는 하나 이상의 베이스시트로 형성될 수 있다. 베이스시트가 다층인 경우, 이는 2개, 3개 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스시트는 제1 및 제2 외부층 및 그 사이에 배치된 중간층과 같은 3개의 층을 포함할 수 있다. 층은 동일하거나 상이한 섬유 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 외부층은 경질목 크래프트 펄프 섬유와 같은 짧고 낮은 조도의 목재 펄프 섬유를 포함할 수 있고, 중간층은 북부 연질목 크래프트 펄프 섬유와 같은 길고 낮은 조도의 목재 펄프 섬유를 포함할 수 있다.

웹이 다수의 층을 포함하는 경우, 각 층의 상대 중량 백분율은 변할 수 있다. 예를 들어, 웹은 제1 및 제2 외부층 및 중간층을 포함할 수 있고 여기서 제1 외부층이 층상 웹의 약 25 내지 약 35중량%를 포함하고, 중간층은 층상 웹의 약 30 내지 약 50중량%를 포함하고, 제2 외부층은 층상 웹의 약 25 내지 약 35중량%를 포함한다.

본 발명에 유용한 다층 베이스시트는, 미국 특허 제5,129,988호에 개시된 공정과 같은 당업계에 공지된 임의의 수의 상이한 공정을 사용하여 형성될 수 있으며, 그 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 원용된다. 다층 베이스시트를 형성하기 위한 하나의 공정이 도 1에 도시된다. 제지 섬유의 묽은 수성 현탁액은 상부 헤드박스 벽(12) 및 하부 헤드박스 벽(14) 및 제1 및 제2 분할기(16, 18)를 갖는 헤드박스(10)로부터 분산된다. 이러한 방식으로, 헤드박스는 외부층(22, 24) 및 중간층(20)을 갖는 베이스 시트를 형성하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 층은 동일하거나 상이한 제지 섬유를 포함할 수 있다.

다층 베이스시트를 형성하기 위해서, 롤(28, 30)에 의해 적절하게 지지되고 구동되는, 무한 주행하는 성형 직물(26)은, 상기 헤드박스(10)에서 발행중인 층상 제지 원료를 수신한다. 일단 직물(26)에 보유되면, 상기 층상 섬유 현탁액은 화살표(32)로 나타낸 것처럼 상기 직물을 통해 물을 전달한다. 물 제거는 상기 성형 중인 구성에 따라서 중력, 원심력 및 진공 흡입의 조합에 의해 달성된다.

소정의 실시예들에서, 중간층과 같은 다층 베이스시트의 하나 이상의 층은 상당한 양의 내부 섬유-대-섬유 접합 강도 없이 형성될 수 있다. 이러한 점에서, 정해진 층을 형성하는 데 사용되는 섬유 지료(furnish)를 화학적 탈접합제로 처리할 수 있다. 탈접합제는, 펄핑 공정 동안 섬유 슬러리에 첨가될 수 있고 또는 헤드박스 전 섬유 슬러리에 직접 첨가될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 적합한 탈접합제는 양이온성 탈접합제, 특히 사차 암모늄 화합물, 폴리 히드록시 화합물과 4차 암모늄 화합물의 혼합물, 및 개질된 폴리실록산을 포함한다.

적합한 양이온성 탈접합제는, 예를 들어, 지방산 디알킬 4차 아민 염, 모노 지방산 알킬 3차 아민 염, 1차 아민 염, 이미다졸린 4차 염, 및 불포화 지방산 알킬 아민 염을 포함한다. 다른 적합한 탈접합제는 미국 특허번호 5,529,665에 기재되어 있으며, 이 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다. 일 실시예에서, 본 발명의 공정에 사용되는 탈접합제는, 상표명 ProSoft®(Solenis, 델라웨어주 윌밍턴)로 이용 가능한 것들과 같은, 유기 사차 암모늄 염화물이다. 탈접합제는, 슬러리 내에 존재하는 섬유들의 미터 톤당 약 1.0kg 내지 미터 톤당 약 15kg의 양으로 섬유 슬러리에 첨가될 수 있다.

특히 유용한 사차 암모늄 탈접합제는 이미다졸린 사차 암모늄 탈접합제, 예컨대 올레일-이미다졸린 사차, 디알킬 디메틸 사차 탈접합제, 에스테르 사차 탈접합제, 디아미도아민 사차 탈접합제 등을 포함한다. 이미다졸린계 탈접합제는, 1.0 내지 약 10kg/MT의 양으로 첨가될 수 있다.

다른 실시예들에서, 전체 베이스시트를 포함하는, 베이스시트의 층 또는 다른 부분은 습식 또는 건식 조강제를 선택적으로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "습식 조강제(wet strength agents)"는 습윤 상태에서 섬유들 간의 접합을 고정하는 데 사용되는 재료이다. 티슈 웹에 유효 레벨로 첨가되는 경우 0.1을 초과하는, 습식 기하학적 인장 강도:건식 기하학적 인장 강도의 비율을 베이스시트에 제공하는 임의의 재료는 본 발명의 목적상 습식 조강제로 칭할 수 있다. 특히 바람직한 습식 조강제는 임시 습식 조강제이다. 본원에서 사용된 대로, "임시 습식 조강제"는 5 분 동안 물로 포화된 후 원래의 습식 강도의 50% 미만 보여주는 것들이다.

적절한 일시적 습식 조강제는, 셀룰로오스 펄프 섬유와 같은 히드록실기와 반응하여, 과량의 물이 존재할 때 가역적인 헤미아세탈 결합을 형성할 수 있는 물질을 포함한다. 적절한 일시적 습식 조강제는 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명의 섬유상 구조체에 적합한 임시 습식 조강제의 비제한적인 예는 글리옥살화 폴리아크릴아미드 중합체, 예를 들어, 양이온성 글리옥살화 폴리아크릴아미드 중합체를 포함한다. 본 발명에 유용한 임시 습식 조강제는 약 20,000 내지 약 400,000, 예컨대 약 50,000 내지 약 400,000, 예컨대 약 70,000 내지 약 400,000, 예컨대 약 70,000 내지 약 300,000, 예컨대 약 100,000 내지 약 200,000의 평균 분자량을 가질 수 있다. 소정의 경우에, 임시 습식 조강제는 상업적으로 이용 가능한 임시 습식 조강제, 예컨대 상표명 Hercobond™(Solenis, 델라웨어주 윌밍턴) 또는 FennoBond™(Kemira Chemicals, Inc., 조지아주 아틀랜타)로 시판되는 것들을 포함할 수 있다.

다른 경우에, 베이스시트는 선택적으로 카르복시메틸 셀룰로오스 수지, 전분계 수지, 및 이들의 혼합물과 같은 건조 강도 첨가제를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 건조 강도 첨가제는 양이온성 전분, 및 양이온성 및 음이온성 전분의 혼합물이다. 소정의 경우에, 건조 조강제는 상표명 RediBOND??(Ingredion, 일리노이주 웨스트체스터)로 시판되는 것과 같은 상업적으로 이용 가능한 개질된 전분 또는 상표명 Aqualon??(Ashland LLC, 뉴저지주 브리지워터)으로 시판되는 것과 같은 상업적으로 이용 가능한 카르복시메틸 셀룰로오스 수지를 포함할 수 있다.

펄프 섬유에 첨가되는 습식 조강제 또는 건식 조강제의 양은 섬유의 건조 중량을 기준으로 적어도 약 0.1 건조 중량%, 더욱 구체적으로 약 0.2 건조 중량% 이상, 더욱더 구체적으로 약 0.1 내지 약 3 건조 중량%일 수도 있다.

본 발명의 티슈 제품을 형성하는데 유용한 티슈 베이스시트는 몇 가지 잘 알려진 제조 공정 중 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 티슈 제품은 통기 건조(TAD) 제조 공정, 고급 티슈 성형 시스템(ATMOS) 제조 공정, 구조화된 티슈 기술(STT) 제조 공정, 종래의 습식 가압식("CTEC"로도 지칭됨) 제조 공정 또는 벨트 크레이핑된 제조 공정에 의해 생산될 수 있다. 특히 바람직한 실시예들에서, 티슈 제품은 크레이핑 통기 건조 (CTAD) 공정 또는 비크레이핑 통기 건조 (UCTAD) 공정에 의해 제조된다.

이제 도 2를 참조하면, 통기 건조 종이 시트를 제조하는 방법이 도시되어 있다. 제지 섬유들의 수성 현탁액의 스트림(36)을 형성 롤(39) 상에 위치하는 형성 직물(38) 상에 주입하거나 증착하는 다층 헤드박스 등의 제지 헤드박스(34)를 구비하는 트윈 와이어 형성기가 도시되어 있다. 성형 직물은, 웹이 약 10 건조 중량 퍼센트의 점조도로 부분적으로 탈수될 때 공정에 있어서 새롭게 형성된 습윤 웹을 지지하고 하류측으로 반송하는 역할을 한다. 습윤 웹이 형성 직물에 의해 지지되는 동안, 예를 들어 진공 흡입에 의해 습윤 웹의 추가 탈수를 실행할 수 있다.

이어서, 습윤 웹은 성형 직물로부터 전사 직물(40)로 전사된다. 일 실시예에서, 전사 직물은, 증가된 신축성을 웹에 부여하기 위해 성형 직물보다 느린 속도로 주행할 수 있다. 이는 일반적으로 "급속"(rush) 전사라고 칭한다. 두 개의 직물 간의 상대 속도 차는, 0-60%, 더욱 구체적으로는 약 15-45%일 수 있다. 전사는, 바람직하게, 형성 직물과 전사 직물이 진공 슬롯의 선단 에지에서 동시에 수렴 및 발산하도록 진공 슈(42)의 보조에 의해 실행된다.

이어서, 웹은 진공 전사 롤(46) 또는 진공 전사 슈의 보조에 의해, 선택적으로, 전술한 바와 같이 고정된 갭 전사를 다시 이용하여, 전사 직물로부터 통기 건조 직물(44)로 전사된다. 통기 건조 직물은, 전사 직물에 대하여 대략 동일한 속도 또는 다른 속도로 이동할 수 있다. 필요하다면, 신축성을 더욱 향상시키도록 통기 건조 직물이 더욱 느린 속도로 이동할 수 있다. 전사는, 통기 건조 직물에 부합하는 시트의 변형을 확실히 하도록 진공 보조에 의해 실행될 수 있고, 이에 따라 원하는 벌크를 가져오고 웹에 3차원 토포그래피 패턴을 부여할 수 있다. 적절한 통기 건조 직물은, 예를 들어, 미국 특허번호 6,998,024, 7,611,607, 및 10,161,084에 설명되어 있으며, 그 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 참조로서 본원에 원용된다.

일 실시예에서, 통기 건조 직물은 위사 및 경사 필라멘트로부터 직조된 단일 층 직물을 포함한다. 소정의 경우에, 위사 필라멘트는 둘 이상의 상이한 직경을 포함할 수 있고, 경사 필라멘트와 상호 직조되어 밸리에 의해 분리된 실질적으로 연속적인 기계 방향 리플을 갖는 질감있는 시트 접촉 표면을 형성할 수 있다. 다른 경우에, 직조 직물은 함께 그룹화되고 2가지 이상의 직경의 다수의 위사 가닥에 의해 지지되는 다수의 경사 가닥으로 형성된 복수의 실질적으로 연속적인 기계 방향 리플을 포함할 수 있다. 건조 동안, 웹은 통기건조 직물의 표면에 맞추어 질감 있는 3차원 표면을 형성하도록 거시적으로 배열될 수 있다.

통기 건조 직물과 접촉하는 웹의 면은, 통상적으로, 종이 웹의 "직물측"이라 칭한다. 전술한 바와 같이, 종이 웹의 직물측은, 직물이 통기 건조기에서 건조된 후 통기 건조 직물의 표면에 부합하는 형상을 가질 수 있다. 반면, 종이 웹의 반대측 면은 통상적으로 "공기측"이라 칭한다.

웹 전사에 사용되는 진공의 레벨은, 약 3 내지 약 15인치 수은주 (75 내지 약 380mm 수은주), 바람직하게는 약 5인치 (125mm) 수은주일 수 있다. 진공 슈(음의 압력)는, 웹을 진공에 의해 다음 직물 상으로 흡입하는 것에 더하여 또는 그를 대신하여, 웹을 다음 직물 상으로 블로잉(blow)하도록 웹의 반대측으로부터의 양의 압력의 사용에 의해 보조되거나 대체될 수 있다. 또한, 진공 롤 또는 롤들을 사용하여 진공 슈(들)를 대체할 수 있다.

웹은, 통기 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 통기 건조기(48)에 의해 약 94% 이상의 점조도로 건조된 후 캐리어 직물(50)로 전사된다. 건조된 베이스시트(52)는, 캐리어 직물(50)과 선택적 캐리어 직물(56)을 사용하여 릴(54)로 이송된다. 가압된 터닝 롤(58)을 선택적으로 사용하여 웹이 캐리어 직물(50)로부터 직물(56)로 전사되는 것을 용이하게 할 수 있다.

일 실시예에서, 도 2에 도시된 릴(54)은 종이 웹(52)에 벌크를 구축하기 위한 급속 전사 공정에서 직물(56)보다 느린 속도로 작동할 수 있다. 예를 들어, 릴과 직물 간의 상대 속도 차이는 약 5 내지 약 25%, 특히 약 12 내지 약 14%일 수 있다. 릴에서의 급속 전사는 단독으로 또는 성형 직물과 전사 직물 사이에서와 같은 상류에서 급속 전사 공정과 함께 발생할 수 있다.

일단 웹이 형성되면, 결합제 조성물이 웹의 적어도 한 면에 적용된다. 이러한 방식으로, 본 발명은 제1 및 제2 외부 표면을 갖는 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하며, 여기서 적어도 하나의 외부 표면은 국소적으로 도포된 결합제, 특히 네트워크로 도포된 결합제를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "네트워크"는 시트를 함께 접합시키는 역할을 하는 임의의 결합제 패턴을 설명하는 데 사용된다. 패턴은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있고, 연속적이거나 불연속적일 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 웹의 하나의 외부 표면에 결합제 재료를 도포하는 일 실시예가 도시되어 있다. 결합제 재료 적용 스테이션(65)을 통과하는 종이 웹(52)이 도시되어 있다. 스테이션(65)은 적절한 결합제(70)를 함유하는 저장조(69)와 연통하는, 로토그라비어 롤(68)과 접촉하는 전사 롤(67)을 포함한다. 결합제의 그라비어 인쇄가 도시되어 있지만, 결합제 재료를 도포하는 다른 수단, 예컨대 발포체 도포, 분무 도포, 플렉소그래픽 인쇄, 또는 잉크젯 인쇄 등과 같은 디지털 인쇄 방법도 사용될 수 있다. 로토그라비어 롤(68)은 사전 선택된 패턴으로 웹(52)의 일 측면에 결합제 재료(70)를 도포한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 베이스시트에 결합제 재료를 도포하는 데 사용될 수 있는 여러 가지 상이한 인쇄 패턴을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴은 일련의 불연속 도트들(70)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 도트는 기계 방향 및/또는 교차 기계 방향으로 인치(25.4mm)당 약 25 내지 약 35개의 도트가 있도록 이격될 수 있다. 도트는, 예를 들어, 약 0.01 인치(0.25mm) 내지 약 0.03 인치(0.76mm)의 직경을 가질 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 도트는 약 0.02인치(0.51mm)의 직경을 가질 수 있고, 인치(25.4mm)당 대략 28개의 도트가 기계 방향 및 교차 기계 방향 양쪽으로 연장되는 패턴으로 존재할 수 있다. 도트 이외에, 긴 타원형 또는 직사각형과 같은 다양한 다른 개별 형상이 또한 시트 상에 결합제 재료를 인쇄할 때 사용될 수 있다.

도 5는, 각각 3개의 세장형 육각형으로 이루어진 다수의 개별 피착물로 결합제 재료 인쇄 패턴이 구성되는 인쇄 패턴을 도시한다. 일 실시예에서, 각각의 육각형은 약 0.02 인치 (0.51mm) 길이일 수 있고 약 0.006 인치(0.15mm)의 폭을 가질 수 있다. 인치(25.4mm)당 대략 35 내지 40개의 피착물이 기계 방향 및 교차 기계 방향으로 이격될 수 있다.

도 6은 결합제 재료가 시트 상에 망상 패턴으로 인쇄되는 대안적인 결합제 재료 패턴을 도시한다. 치수는 도 4의 도트 패턴의 치수와 유사하다. 결합제 재료의 연속적인 네트워크를 제공하는, 망상 패턴은, 도 4의 도트 패턴과 같은 불연속 요소의 비슷한 패턴보다 상대적으로 큰 시트 강도를 유발할 수 있다. 상기에 도시된 것들 이외에, 많은 다른 패턴들이 최종 제품의 원하는 특성에 따라 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.

도 3을 다시 참조하면, 결합제 재료(70)가 도포된 후, 시트(52)는 가압 롤(76)에 의해 가열된 크레이핑 실린더(75)에 부착된다. 시트(52)는 가열된 크레이핑 실린더(75)의 표면 상에서 일정 거리만큼 운반된 다음, 크레이핑 블레이드(78)의 작용에 의해 그로부터 제거된다. 크레이핑 블레이드(78)는 결합제 재료(70)가 도포된 시트(52)의 측면 상에서 제어된 패턴 크레이핑 작업을 수행한다.

일단 크레이핑되면, 시트(52)는 선택적인 건조 스테이션(80)을 통해 당겨진다. 건조 스테이션은 임의의 형태의 가열 유닛, 예컨대 적외선 열, 마이크로파 에너지, 열풍 등으로 가동되는 오븐을 포함할 수 있다. 대안적으로, 건조 스테이션은 광경화, UV-경화, 코로나 방전 처리, 전자 빔 경화, 반응성 가스를 이용한 경화, 통기 가열 또는 충돌 제트 가열, 적외선 가열, 접촉 가열, 유도 가열, 마이크로파 또는 RF 가열과 같은 가열 공기를 이용한 경화 등과 같은 다른 건조 방법을 포함할 수 있다. 그러나, 선택된 결합제 재료에 따라, 건조 스테이션(80)은 필요하지 않을 수 있다. 건조 스테이션(80)을 통과하면, 시트(52)는 재료 또는 제품의 롤(85)로 권취될 수 있다.

소정의 경우에, 결합제 조성물은 웹의 크레이핑을 도울 뿐만 아니라, 예를 들어, 건식 강도, 습식 강도, 신축성 및 인열 저항성과 같은 웹의 하나 이상의 물리적 특성을 개선하기 위해 선택될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 특정 결합제 조성물은 라텍스 조성물을 포함한다. 라텍스 조성물은 비-카르복실화 라텍스 유화액 또는 카르복실-작용성 라텍스 유화 중합체를 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 비-카르복실화 라텍스 유화액은 비닐 아세테이트 및 에틸렌의 수성 중합체 분산액을 포함할 수 있다. 적합한 비-카르복실화 라텍스 유화액은 비닐 아세테이트 및 에틸렌 유화액, 예컨대, Wacker Polymers, LP(미국 펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 Vinnapas™ EZ123을 포함한다. 다른 경우에, 결합제 조성물은 Wacker Polymers, LP(미국 펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한, Vinnapas™ EP1133과 같은 카르복실-작용성 라텍스 중합체를 포함할 수 있다.

본 발명에 유용한 라텍스 중합체는 불포화 단량체, 예컨대 비닐 아세테이트 및 에틸렌 단량체를 포함할 수 있고, 계면활성제 및 개시제의 존재 하에 중합되어 유화 중합된 중합체 입자를 생성할 수 있다. 불포화 단량체는 탄소-탄소 이중 결합 불포화를 포함하며, 일반적으로 비닐 단량체, 스티렌 단량체, 아크릴 단량체, 알릴 단량체, 아크릴아미드 단량체, 뿐만 아니라 카르복실 작용성 단량체를 포함한다. 비닐 단량체는 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 유사한 비닐 저급 알킬 에스테르, 비닐 할로겐화물, 비닐 방향족 탄화수소, 예컨대 스티렌 및 치환된 스티렌, 비닐 지방족 단량체, 예컨대 알파 올레핀 및 접합 디엔, 및 비닐 알킬 에테르, 예컨대 메틸 비닐 에테르 및 유사한 비닐 저급 알킬 에테르를 포함한다. 아크릴 단량체는 1 내지 12개의 탄소 원자의 알킬 에스테르 사슬을 갖는 아크릴 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르 뿐만 아니라 아크릴 및 메타크릴산의 방향족 유도체를 포함한다. 유용한 아크릴 단량체는, 예를 들어, 메틸, 에틸, 부틸, 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 시클로헥실, 데실, 및 이소데실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 유사한 다양한 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함한다.

소정의 실시예들에서, 라텍스 중합체는 아크릴산 및 메타크릴산, 푸마르산 또는 말레산 또는 유사한 불포화 디카르복시산과 같은 공중합된 카르복실-작용성 단량체를 포함하는 카르복실-작용성 라텍스 중합체를 포함할 수 있으며, 여기서 바람직한 카르복실 단량체는 아크릴산 및 메타크릴산이다. 소정의 경우에, 카르복실-작용성 라텍스 중합체는 약 1 내지 약 50%의 공중합된 카르복실 단량체를 포함할 수 있으며, 잔부는 다른 공중합된 에틸렌 단량체이다. 적절한 카르복실-작용성 라텍스 중합체는, Wacker Polymers, LP(미국 펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한, Vinnapas™ EP1133과 같은 카르복실화된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체 유화액을 포함한다.

소정의 경우에, 결합제 조성물은 베이스시트 상의 결합제 필름의 표면 화학적 성질 또는 특성을 개질하도록 설계된 항-블로킹제를 선택적으로 함유할 수 있다. 적절한 안티 차단제는 일반적으로 결합제와 화학적으로 반응하지 않으며, 다음을 포함할 수 있다: 1) 계면활성제, 예를 들어, 스테아르산, 팔미트산, 올레산, 라우르산 및 톨유 지방산의 나트륨 및 칼륨 염과 같은 음이온성 계면활성제, 및 친액성 화합물에 반응된 폴리옥시에틸렌 글리콜과 같은 비이온성 계면활성제; 2) 비반응성 첨가제, 예를 들어 차단을 줄이기 위해 웹의 적어도 하나의 외부 표면의 표면 화학적 성질을 개질하도록 설계된 실리콘, 왁스, 오일; 및 3) 가용성 또는 불용성 결정, 예를 들어, 결합제 필름의 표면 상에 상주하여 인접한 웹 표면에 대한 차단을 유발하는 경향을 감소시키도록 설계된 당, 탤크, 점토, 등. 중량% 고형분 기준으로 카르복실-작용성 라텍스 유화액 중합체의 양에 대한 결합제 조성물 중 안티 차단 첨가제의 양은 약 1 내지 약 25%, 보다 구체적으로 약 5 내지 약 20%, 보다 구체적으로 약 10 내지 약 15%일 수 있다.

따라서, 소정의 실시예들에서, 본 발명에 유용한 결합제는, 티슈 웹의 건조 시 차단을 방지하기 위해, 비-가교 결합된 라텍스 중합체, 예컨대 비닐 아세테이트-에틸렌 라텍스 중합체, 및 선택적으로 다당류와 같은 항-블로킹제로 필수적으로 이루어질 수 있다.

소정의 바람직한 실시예들에서, 글리옥살화 폴리아크릴아미드 및 글리옥살과 같은 다관능 알데히드, 및 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지 및 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린(PPE) 수지와 같은 아제티디늄-관능 가교 결합 중합체가 실질적으로 없는 결합제를 사용하여 본 발명의 티슈 제품을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 비-카르복실화 또는 카르복실화 라텍스 중합체 중 어느 하나를 포함할 수 있는, 라텍스 중합체는 티슈 웹에 도포되기 전 또는 후에 가교 결합되지 않는다.

소정의 경우에, 결합제 조성물은 미리 선택된 패턴으로 베이스 웹에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 결합제 조성물은 망상 패턴으로 웹에 적용될 수 있어서, 패턴은 상호연결되어서 표면 상에 네트형 설계 또는 격자를 형성한다. 다른 실시예들에서, 결합제 조성물은 일련의 불연속 형상을 나타내는 패턴으로 웹에 적용될 수 있다. 예를 들어, 결합제 조성물은 이산 도트의 패턴으로 적용될 수 있다. 불연속적인 형상으로 구성됨에도 불구하고, 이러한 패턴은 웹의 표면적의 상당한 부분을 덮지 않으면서 원하는 물리적 특성을 제공한다.

소정의 바람직한 실시예들에서, 결합제 조성물은 웹의 표면적의 약 15 내지 약 75%를 덮도록 웹의 한 면에만 적용된다. 더욱 구체적으로, 대부분의 적용 분야에 있어서, 바인더 조성물은 웹의 표면적의 약 20% 내지 약 60%를 커버할 것이다. 웹에 적용된 바인더 조성물의 총량은, 웹의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 25중량%, 예컨대 약 2 내지 약 10중량%의 범위에 있을 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서, 웹의 한 면만 처리되고 결합제 조성물은 미처리 면에 남는다. 티슈 웹의 일면을 미처리 상태로 두는 것은 경우에 따라서는 다양한 이점 및 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 미처리 면은 액체를 더 빠르게 흡수할 수 있는 티슈 웹의 능력을 증가시킬 수 있다. 또한, 미처리 면은, 면이 결합제 조성물로 처리된 경우보다 더 큰 질감을 가질 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 공정은 웹에 결합제 조성물을 도포하기 위한 하나의 가능한 방법만 나타낸다. 다른 적용 방법은 결합제 조성물을 웹에 적용하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 특정 적용 분야에 따라 웹 상에 결합제 조성물을 인쇄하기 위해 다양한 인쇄 방법이 사용될 수 있다. 이러한 인쇄 방법은 직접 그라비어 인쇄, 오프셋 그라비어 인쇄, 또는 플렉소그래픽 인쇄를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 하나 이상의 외부 표면에 적용된 결합제 조성물을 갖는 것에 더하여, 티슈 제품은 추가 변환, 예컨대 캘린더링, 연화 조성물을 이용한 처리, 엠보싱, 슬리팅, 권취 및/또는 접힘을 거칠 수 있다.

소정의 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 촉감을 개선하거나 최종 사용자에게 이점을 전달하기 위해 연화 조성물로 처리될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "연화 조성물"은 특정 티슈 제품을 잡고 피부를 가로질러 이를 문질러 주는 최종 사용자가 인지하는 촉각을 개선하는 임의의 화학 조성물을 지칭한다. 적절한 연화 조성물은, 예를 들어, 파라핀 및 밀랍과 같은 염기성 왁스 및 바셀린 뿐만 아니라 미네랄 오일 및 실리콘 오일과 같은 오일, 긴 알킬 사슬, 기능성 실리콘, 지방산, 지방 알코올 및 지방 에스테르를 갖는 사차 암모늄 화합물과 같은 보다 복잡한 윤활제 및 연화제를 포함한다.

따라서, 일 실시예에서, 본 발명의 티슈 제품은, 미국 특허번호 5,885,697 및 5,525,345에 개시된 바와 같이, 미네랄 오일, 파라핀과 같은 왁스, 또는 카모마일 및 알로에 베라와 같은 식물 추출물과 같은 하나 이상의 오일을 포함하는 연화 조성물로 처리될 수 있고, 상기 특허의 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다.

다른 실시예들에서, 티슈 제품은 폴리실록산을 포함하는 연화 조성물, 보다 바람직하게는 아미노-기능성 폴리실록산, 계면활성제 및 선택적으로 피부 컨디셔닝제를 포함하는 조성물, 예컨대 미국 특허 공개번호 2006/0130989에 개시된 조성물로 처리될 수 있으며, 이의 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 포함된다. 소정의 바람직한 실시예들에서, 폴리실록산은 아미노-기능성 폴리실록산이고, 계면활성제는 에톡실화 알코올 또는 에톡실화 프로폭실화 알코올이고, 피부 컨디셔닝제는 비타민 E 및/또는 알로에 베라이다.

또 다른 실시예들에서, 티슈 제품은 양이온성 연화 화합물 및 비교적 고분자량 폴리히드록시 화합물을 포함하는 연화 조성물로 처리될 수 있다. 적합한 양이온성 연화 화합물은 모두, 예를 들어, 아미도아민 4급 암모늄 화합물, 디아미도아민 4급 암모늄 화합물, 에스테르 4급 암모늄 화합물, 알콕시 알킬 4급 암모늄 화합물, 벤질 4급 암모늄 화합물, 알킬 4급 암모늄 화합물 및 이미다졸리늄 화합물을 포함하는 4급 암모늄 화합물을 포함한다. 본 발명에서 유용한 폴리히드록시 화합물들의 예로는, 적어도 약 1,000g/몰, 보다 바람직하게 약 2,000g/몰 초과, 보다 더 바람직하게 약 4,000g/몰 초과, 보다 바람직하게 약 6,000g/몰 초과, 예로 약 1,000 내지 약 12,000g/몰, 보다 바람직하게 약 4,000 내지 약 10,000g/몰, 보다 더 바람직하게 약 6,000 내지 약 8,000g/몰의 분자량을 가지는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

또 다른 실시예에서, 연화 조성물은 양이온성 연화 화합물, 비교적 고분자량 폴리히드록시 화합물 및 폴리실록산을 포함할 수 있다. 티슈 시트의 촉각적 부드러움을 향상시킬 수 있는 임의의 폴리실록산은, 양이온성 연화제, 폴리히드록시 및 실리콘의 용액 또는 유화액이 상용가능한 한, 즉 혼합시 그것들이 티슈 시트에 적용을 배제하는 겔, 침전물 또는 다른 물리적 결함을 형성하지 않는 한, 이러한 방식으로 혼입시키는데 적합하다.

다른 실시예들에서, 본 발명에 유용한 연화 조성물은 본질적으로 물, 4급 암모늄 화합물과 같은 양이온성 연화 화합물, 적어도 약 1,000 g/몰의 분자량을 갖는 폴리히드록시 화합물 및 선택적으로 실리콘 또는 글리세린, 또는 이들의 혼합물들로 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 연화 조성물은 본질적으로 물, 4급 암모늄 화합물, 적어도 약 1,000 g/몰의 분자량을 가지는 폴리히드록시 화합물, 실리콘 및 글리세린으로 구성될 수 있다. 연화 조성물에 혼입될 때, 연화 조성물 중 글리세린의 양은 약 5.0 내지 약 40 중량%, 보다 특히 약 10 내지 약 30 중량%, 보다 더 특히 약 15 내지 약 20 중량%일 수 있다.

전술한 연화 조성물은 모두 임의로, 조성물의 약 0.01 내지 약 5 중량% 범위의 양으로 제공될 수 있는, 피부 컨디셔닝제 또는 습윤제와 같은 유익한 제제를 함유할 수 있다. 적절한 습윤제로는 젖산 및 그것의 염, 당, 에톡시화 글리세린, 에톡시화 라놀린, 옥수수 시럽, 가수분해된 전분 가수분해물, 우레아 및 소르비톨을 포함한다. 적절한 피부 컨디셔닝제로는 알란토인, 카올린, 산화 아연, 알로에 베라, 비타민 E, 바셀린 및 라놀린을 포함한다. 다시, 전술한 첨가제는 일반적으로 본 발명의 연화 조성물에 상보적이며, 일반적으로 중요한 티슈 제품 특성, 예로 티슈 제품의 강도 또는 흡수성에 크게 악영향을 미치지 않고, 또는 본 발명의 연화 조성물에 의해 제공되는 연화에 부정적 영향을 미치지 않는다.

상기 연화 조성물은 일반적으로 건조 티슈 웹의 하나 또는 두 개의 최외측 표면, 보다 바람직하게는 적어도 하나의 외부 표면에 배치된 결합제 조성물을 갖는 크레이프된 티슈 웹에 적용된다. 연화 조성물이 티슈 시트에 적용되는 방법은 당 업계에 공지된 임의의 방법에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 조성물은 그라비어, 오프셋 그라비어, 플렉소그래픽 인쇄 등과 같은 접촉 인쇄 방법에 의해 적용될 수 있다. 접촉 인쇄 방법은 종종 조성물을 티슈 시트에 국부 적용할 수 있게 한다. 다른 실시예들에서 연화 조성물은 잉크젯 인쇄, 임의의 종류의 디지털 인쇄 등과 같은 비접촉 인쇄 방법에 의해 티슈 웹에 적용될 수 있다.

소정의 바람직한 실시예들에서 연화 조성물은 수용액으로서 제조되고 분무 또는 로토 그라비어 인쇄에 의해 웹에 도포될 수 있다. 이러한 방식으로, 티슈 시트 및 생성된 티슈 제품의 촉각적 부드러움은 티슈 제품의 표면 상에서 연화 조성물의 존재로 인해 개선될 수 있는 것으로 여겨진다. 수용액으로서 적용될 때, 연화 조성물은 조성물의 중량을 기준으로 약 50 내지 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 60 내지 약 80%의 물을 포함할 수 있다.

시험 방법

평량

시험 전, 모든 샘플들은 최소 4시간 동안 TAPPI 조건(23土1°C와 50土2% 상대 습도) 하에 컨디셔닝된다. 샘플의 평량은 샘플의 12개의 생성물(시트라고도 함)을 선택하고 6개의 시트로 이루어진 2개의 스택을 제조함으로써 측정된다. 샘플이 욕실 또는 타월 티슈의 천공된 시트로 구성되는 경우, 천공은 사용 가능한 유닛을 적층할 때 동일한 면 상에 정렬되어야 한다. 정밀 절단기를 사용하여 각 스택을 정확히 10.16 Х 10.16cm (4.0 Х 4.0 인치) 정사각형으로 절단한다. 절단된 정사각형의 2개의 스택은 조합되어 12개의 정사각형 두께의 평량 패드를 만든다. 그런 다음, 평량 패드를 0.01g의 최소 해상도로 상단 로딩 밸런스 상에서 칭량한다. 상단 로딩 밸런스는 공기 드래프트 및 기타 방해로부터 드래프트 차폐부를 사용하여 보호되어야 한다. 상부 로딩 밸런스의 판독값이 일정해질 때 중량을 기록한다. 단위 면적(제곱미터) 당 샘플의 질량(그램)은 제곱미터당 그램(gsm)의 단위를 갖는 평량으로서 계산되고 보고된다.

캘리퍼

캘리퍼는 TAPPI 시험 방법 Test Method T 580 pm-12 "타올, 티슈, 냅킨 및 미용 제품의 두께(캘리퍼)"에 따라 측정된다. 캘리퍼 측정을 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터는 Emveco 200-A 티슈 캘리퍼 시험기(Emveco, Inc., 오리건주 뉴버그 소재)이다. 마이크로미터는, 2kPa의 부하, 2,500mm²의 압력 풋(pressure foot) 면적, 56.42mm의 압력 풋 직경, 3초의 지속 시간, 및 0.8mm/s의 하강율을 갖는다.

슬라우(Slough)

슬라우 시험은 티슈 샘플의 내마모성의 정량적 측정을 제공한다. 보다 구체적으로, 이 시험은, 재료가 수평으로 왕복 이동하는 표면 연마기에 노출될 때 연마 작용에 대한 재료의 저항을 측정한다. 슬라우를 측정하는데 사용된 장비는 미국 특허 제6,808,595호에 설명된 것과 유사하고, 상기 특허의 개시 내용은 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에 참고로 포함된다. 연마 스핀들은 직경이 약 1.25cm(0.495 인치)이고 길이가 15.25cm(6 인치)인 스테인리스 스틸 봉으로 구성된다. 연마 스핀들의 연마재 부분은 길이가 10.8cm(4.25 인치)이고, 연마 스핀들의 전체 둘레 주위에 도포된 18/22 마모 코팅(미국 미시간주 윅솜 소재의 Superabrasives, Inc.로부터 상업적으로 입수가능함)으로 구성된다. 연마 스핀들은, 연마 스핀들의 연마부가 기기의 면으로부터 전체 거리에 걸쳐 연장되도록 기기의 면에 수직으로 장착된다. 연마 스핀들의 각 측면에는, 한 쌍의 클램프가 위치하며, 하나는 가동형이며 나머지 하나는 고정형이다. 클램프는 10cm(4 인치) 이격되고 연마 스핀들에 대해 중심에 있다. 가동 클램프(무게 약 21그램)는 수직 방향으로 자유롭게 미끄러질 수 있으며, 가동 클램프의 무게는 연마 스핀들의 표면에 걸쳐 티슈 시트 샘플의 장력이 일정하도록 보장하기 위한 수단을 제공한다. 본 발명에 따른 슬라우를 측정하기 위한 기구는 Accelerated Analytical Laboratories(위스콘신주 밀워키 소재)에서 이용 가능하다.

시험 전에, 압축 공기로 연마 스핀들에서 임의의 산개 먼지를 제거해야 한다. 연마 스핀들에 다른 부스러기가 존재하는 경우, 스핀들을 따뜻한 물과 식기 세제로 세척하고, 증류수로 헹구고, 오븐에서 건조시킬 수 있다. 연마 스핀들을 사용 전에 세척하는 경우, 모든 세척액을 연마 스핀들에서 헹구고 사용 전에 완전히 건조되도록 주의해야 한다.

시험 전, 샘플들은 최소 4시간 동안 TAPPI 조건(23土1°C와 50土2% 상대 습도) 하에 컨디셔닝된다. 천공된 욕실 티슈 제품의 경우, 먼저 티슈를 펴고 3개의 시트의 길이로 분리함으로써 샘플을 준비한다. JDC-3 절단기(미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 Thwing-Albert Instrument Company로부터 상업적으로 입수가능함)와 같은 정밀 절단기를 사용하여, 각각의 샘플을 기계 방향(MD)으로 177.8 ± 13mm(7.0 ± 0.5 인치)와 교차 기계 방향(CD)으로 76.2 ± 1mm(3.0 ± 0.04 인치)의 크기로 절단한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 천공된 욕실 티슈 제품을 절단할 때, 샘플(100)은 제1 단부(102)가 제1 천공선(105)을 지나 25.4mm(1 인치) 연장되고 제2 단부(104)가 제2 천공선(107)을 지나 50.8mm(2 인치) 연장되도록 절단되어 스핀들이 샘플(100) 내의 천공선(105, 107)에 걸쳐 마모되지 않도록 보장한다.

롤링되고 천공된 욕실 티슈 제품을 시험할 때 롤이 풀림에 따라 롤의 외부 표면 상에서 시험이 수행되어야 한다. 일반적으로 롤링되고 천공된 욕실 티슈 제품은 시험 전에 개별 겹으로 분리되지 않고, 롤로부터 풀리면서 제품의 외부 표면이 시험된다. 접힌 미용 티슈 제품을 시험할 때, 제품은 개별 겹으로 분리되고, 외부 겹 중 하나의 외부 대향면이 시험된다.

각 티슈 샘플은 0.1mg에 가깝게 계량된다. 티슈 시트 샘플의 한 단부를 고정 클램프에 클램핑하고, 그 후 샘플을 연마 스핀들에 대하여 느슨하게 드레이프하고 슬라이딩 클램프에 클램핑한다. 샘플의 전체 폭은 연마 스핀들과 접촉해야 한다. 이어서, 슬라이딩 클램프가 낙하하여 연마 스핀들에 걸쳐 일정한 장력을 제공할 수 있다. 티슈 시트 샘플의 전체 폭은 연마 스핀들과 접촉해야 한다.

일단 샘플이 고정되면, 연마 스핀들을 분당 73.5 ± 0.5 사이클의 속도로 40 사이클 동안 티슈 샘플에 대하여 왕복 수평 운동으로 중심에 있는 수직 중심선으로부터 대략 15도의 각도로 앞뒤로 이동시킴으로써 테스트가 시작된다. 스핀들 사이클에 따라, 스핀들은 또한 약 5RPM의 속도로 (기기의 전방에서 볼 때) 반시계 방향으로 회전한다. 일단 40 사이클이 완료되면, 티슈 샘플을 손가락 끝으로 조로부터 제거하고, 샘플의 양면을 대략 3.4 scfm의 유량을 갖는 공기로 약 13초 동안 송풍하여 부스러기를 제거한다.

이어서, 티슈 시트 샘플을 0.1mg에 가깝게 계량하고, 중량 손실을 산출한다. 초기 중량과 시험 후 중량 간 차이는 슬라우의 양이다. 10개의 샘플을 시험하고, 샘플에 대한 슬라우 값인 밀리그램(mg) 단위의 평균 중량 손실 값을 기록한다.

파열 강도(습식 또는 건식)

파열 강도는, EJA 파열 테스터(시리즈# 50360, 미국 펜실베니아주 필라델피아에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Company에 의해 시판되고 있음)를 사용하여 측정된다. 시험 절차는 시험 속도를 제외하고는 TAPPI T570pm-00에 따른 것이다. 내경이 시험 받는 원형 영역을 정의하는 두 개의 동심 링 사이에 시험 시편을 클램핑한다. 상부가 매끄러운 구형 강철 볼인 통과 조립체가, 시험 시편을 유지하고 있는 링들에 수직으로 배치되며 그 링들 아래에서 중심에 위치한다. 강철 볼이 시험 시편과 접촉하여 결국 시편 파괴점까지 시험 시편을 통과하도록 통과 조립체를 분당 6인치 상승시킨다. 시편 파괴의 순간 통과 조립체에 의해 가해지는 최대 힘을 그 시편의 그램 힘(gf)으로 된 파열 강도로서 보고한다.

통과 조립체는, 0.00004인치(0.001mm)로 구형 마무리 가공된, 0.625±0.002 인치(15.88±0.05mm)의 직경을 갖는 스테인리스 강철 볼인 구형 통과 부재로 이루어진다. 구형 통과 부재는, 0.375±0.010인치(9.525±0.254mm) 솔리드 강철 봉의 단부에 영구적으로 고정된다. 2000g 하중 셀을 사용하고, 하중 범위의 50%, 즉, 0 내지 1000g을 선택한다. 프로브의 이동 거리는, 구형 볼의 최상위면이 시험 중인 클램핑된 샘플의 평면 위로 1.375인치(34.9mm) 거리에 도달하도록 되어 있다. 공압 클램프에 의해 샘플이 사이에서 단단히 유지되게 하는 약 0.25인치(6.4mm) 두께 알루미늄의 상부 및 하부 동심 링들로 이루어지는 시험용 시험 시편을 고정하기 위한 수단을 60psi에서 여과된 공기 소스 하에서 작동시켰다. 클램핑 링들은 내경이 3.50±0.01 인치(88.9±0.3mm)이고 외경이 대략 6.5인치(165mm)이다. 클램핑 링들의 클램핑 면들은, 쇼어 경도(Shore hardness)가 70 내지 85(A 스케일)인 약 0.0625인치(1.6mm) 두께의 상용 등급 네오프렌으로 코팅된다. 네오프렌은, 클램핑 링의 전체 표면을 커버할 필요가 없지만 내경과 일치하며, 따라서 내경이 3.50±0.01 인치(88.9±0.3mm)이고, 폭이 0.5 인치(12.7mm)이고, 따라서, 외경이 4.5±0.01 인치(114±0.3mm)이다. 각 시험마다, 제품의 총 3개 시트를 결합한다.

시트들의 기계 방향이 정렬되는 방식으로 시트들을 서로 상하로 쌓는다. 샘플들이 다수의 겹들을 포함하는 경우, 그 겹들은 시험을 위해 분리하지 않는다. 각각의 경우에, 시험 샘플은 제품의 3개 시트를 포함한다. 예를 들어, 제품이 2겹 티슈 제품이면, 제품 시트 3개, 즉 총 6겹을 시험한다. 제품이 한 겹 티슈 제품이면, 제품 시트 3개, 즉 총 3겹을 시험한다.

샘플들을 최소 4시간 동안 TAPPI 조건들 하에 조절하고 127Х127mm ± 5mm 정사각형으로 절단한다. 습식 파열 측정을 위해, 컨디셔닝 후, 샘플을 자동화된 피펫으로 분배된 0.5mL의 탈이온수로 시험하기 위해 습윤시켰다. 젖은 샘플을 배설 후에 즉시 시험한다.

피크 하중(gf)과 에너지 대 피크(g-cm)를 기록하고, 남아 있는 모든 시편들에 대하여 공정을 반복하였다. 샘플마다 최소 5개의 시편을 시험하고, 5개 시험의 피크 하중 평균을 보고한다.

인열

인열 시험은 Lorentzen & Wettre Model SE 009 등의 낙하 진자 기구를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T-414 "Internal Tearing Resistance of Paper (Elmendorf-type method)"에 따라 수행되었다. 인열 강도는 방향성이며, MD 및 CD 인열은 독립적으로 측정된다.

보다 구체적으로, 시험할 샘플의 직사각형 시험 시편을, 시험 시편이 (MD 또는 CD 방향 등의) 시험할 방향으로 63土0.15mm(2.5士0.006인치)로 측정되고 다른 방향으로는 73 내지 114mm(2.9 내지 4.6인치)로 측정되도록 티슈 제품 또는 티슈 베이스시트로부터 절단한다. 시편 에지들을 (비뚤어지지 않은) 시험 방향에 대해 평행하고 수직으로 절단해야 한다. 규정된 정밀도와 정확성을 가질 수 있는 적절한 임의의 절단 장치를 사용할 수 있다. 시편은, 접힘, 주름, 크림프 라인, 천공, 또는 시편을 나머지 재료와는 다르게 비정상적으로 만드는 다른 임의의 왜곡이 없는 샘플 영역들로부터 취해야 한다.

시험할 겹들 또는 시트들의 수는, 시험 결과가 인열 시험기의 선형 범위 스케일로 20 내지 80%, 더욱 바람직하게는 인열 시험기의 선형 범위 스케일로 20 내지 60%에 속하는 데 필요한 겹들 또는 시트들의 수에 기초하여 결정된다. 샘플은, 바람직하게, 시편이 절단될 재료의 에지로부터 6mm(0.25인치) 이상 떨어져 절단되어야 한다. 시험에 하나보다 많은 시트 또는 겹이 필요할 때, 시트들은 동일한 방향을 향하여 배치된다.

이어서, 시편을 낙하 진자 장치의 클램프들 사이에 두고 시편의 에지를 클램프의 전방 에지와 정렬한다. 클램프들을 폐쇄하고 20mm 슬릿을 일반적으로 기기에 부착된 커팅 나이프에 의해 시편의 선단으로 절단한다. 예를 들어 Lorentzen & Wettre Model SE 009에서, 슬릿은, 정지부에 도달할 때까지 커팅 나이프 레버를 아래로 밀어서 생성된다. 슬릿은, 이 슬릿이 후속 시험 동안 인열을 시작하도록 기능하므로 인열이나 흠이 없이 깨끗해야 한다.

진자가 해제되고, 시편을 완전히 찢는 데 필요한 힘인 인열 값이 기록된다. 시험은 각 샘플마다 총 10회 반복하고, 10회 판독 값들의 평균을 인열 강도로서 기록한다. 인열 강도는 힘의 g 단위(gf)로 기록된다. 평균 인열 값은 시험한 방향(MD 또는 CD)에 대한 인열 강도이다. "기하 평균 인열 강도"는 평균 MD 인열 강도와 평균 CD 인열 강도의 곱의 제곱근이다. Lorentzen & Wettre Model SE 009에는 시험한 겹들의 수에 대한 설정이 있다. 일부 시험기에서는, 겹당 인열 강도를 제공하도록 인자를 보고된 인열 강도와 곱할 필요가 있을 수도 있다. 다중겹 제품으로 의도된 베이스시트의 경우, 인열 결과는 한 겹 베이스시트가 아닌 다중겹 제품의 인열로서 보고된다. 이것은 한 겹 베이스시트 인열 값을 완제품에서 겹의 수를 곱함으로써 수행된다. 유사하게, 인열에 대한 여러 겹의 완제품 데이터는 개별적인 겹이 아니라 완제품 시트에 대한 인열 강도로서 제시된다. 다양한 수단을 사용하여 계산할 수 있지만, 일반적으로, 측정 장치에 시험할 겹의 수보다는 시험할 시트의 수를 입력하여 수행될 것이다. 예를 들어, 2개 시트는, 1겹 제품의 경우에는 2개의 1겹 시트이고, 2겹 제품의 경우에는 2개의 2겹(4겹) 시트이다.

인장

인장 시험은 일정한 신장률을 유지하는 인장 시험 기계 상에서 수행되며, 시험된 각 시편의 폭은 3인치이다. TAPPI 조건 하에서 시험을 수행한다. 시험 전, 샘플은 적어도 4시간 동안 TAPPI 조건(23 ± 1°C 및 50 ± 2% 상대 습도) 하에 컨디셔닝된 후 JDC 정밀 샘플 절단기(펜실베니아주 필라델피아 소재 Thwing-Albert Instrument Company의 모델 No. JDC 3-10, 시리얼 No. 37333) 또는 등가물을 사용하여 기계 방향(MD) 또는 교차 기계 방향(CD) 배향으로 3±0.05 인치(76.2 ±1.3mm) 폭의 스트립으로 절단하였다. 인장 강도를 측정하는 데 사용한 기구는 MTS Systems Sintech 11S, 시리얼 No. 6233이었다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 3.10 버전용 MTS Testworks® (MTS Systems Corp., 노스캐롤라이나주 리서치 프라이앵글 파크)이었다. 시험 중인 샘플의 강도에 따라, 50N 또는 최대 100N 중에서 부하 셀을 선택하여서, 피크 하중 값들 대부분은 부하 셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90%에 속하였다. 조(jaw)들 간의 게이지 길이는 미용 티슈 및 타올의 경우 4±0.04 인치(101.6±1mm), 욕실용 티슈의 경우 2±0.02 인치(50.8±0.5mm)이었다. 크로스헤드 속도는 10±0.4 인치/분 (254±1mm/분)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 하중을, 시험 중인 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 기록하였다. 각 제품 또는 시트마다 10개의 대표적인 시편들을 시험하였으며, 모든 개별적인 시편 시험들의 산술 평균을, 3인치(g/3")당 그램 단위를 갖는 적절한 MD 또는 CD 인장 강도로서 기록하였다. 인장 테스터에 의해 인장 에너지 흡수(Tensile energy absorbed, TEA) 및 기울기를 산출한다. TEA는 g·cm/cm²의 단위로 보고되고, 기울기는 킬로그램(kg)의 단위로 기록된다. TEA와 기울기 양자는 방향에 의존하며, 따라서, MD 방향과 CD 방향을 독립적으로 측정한다.

모든 제품은 개별 겹으로 분리하지 않고 제품 형태로 시험하였다. 예를 들어, 2겹 제품이 2겹으로서 시험되었고 이와 같이 기록되었다. 베이스시트의 인장 특성을 측정할 때, 사용된 겹의 수는 의도된 최종 용도에 따라 달라졌다. 예를 들어, 베이스시트가 2겹 제품에 사용되도록 의도된 경우, 2겹의 베이스시트를 조합하여 시험하였다.

예시

통상적으로 "크레이프 가공되지 않은 통기 건조(uncreped through-air dried)"("UCTAD")라 불리며 본 발명과 일치하는 방식으로 본 명세서에 그 내용이 포함되는, 미국 특허번호 5,607,551에 일반적으로 설명되어 있는 통기 건조 제지 공정을 사용하여 베이스시트들을 만들었다. 약 44 내지 약 50gsm 범위의 목표 평량을 갖는 베이스시트를 제조하였다. 그런 다음, 인쇄 크레이핑, 캘린더링 및 권취에 의해 베이스시트를 변환하여 한 겹 티슈 제품을 수득하였다.

3층 헤드박스를 사용하여 베이스시트를 제조하여, 직물 또는 직물 접촉 층으로도 지칭되는 제1 외부층, 중간층, 및 공기 접촉 층 또는 공기 층으로도 지칭되는 제2 외부층을 갖는 웹을 형성하였다. 유칼립투스 경질목 크래프트 펄프(EHWK) 및 북부 연질목 크래프트 펄프(NSWK)로 이루어진 지료 분리, 및 다양한 지료 층의 처리는 아래 표 2에 상세히 설명된다. 탈접합제(ProSoft™ TQ-1003, Solenis. 델라웨어주 윌밍턴)를 첨가한 경우에, 이를 중간층에 선택적으로 첨가하였다. 또한, 임시 습식 조강제(FennoBond™ 3300, Kemira, 조지아주 아틀랜타)를 첨가한 경우, 이를 직물 층에 선택적으로 첨가하였다.

샘플	직물층 지료 (중량%)	중간층 지료 (중량%)	공기층 지료 (중량%)	탈접합제 (kg/MT)	임시 습윤 강도 (kg/MT)
발명예 1	EHWK (30%)	NSWK (40%)	EHWK (30%)	2	3
발명예 2	EHWK (30%)	NSWK (40%)	EHWK (30%)	2	3
발명예 3	EHWK (35%)	NSWK (30%)	EHWK (35%)	2	3
발명예 4	EHWK (35%)	NSWK (30%)	EHWK (35%)	2	3
발명예 5	EHWK (30%)	NSWK (40%)	EHWK (30%)	2	3
발명예 6	EHWK (30%)	NSWK (40%)	EHWK (30%)	2	3

각각의 지료를 대략 0.2%의 점조도로 희석하고, 층상 헤드박스에 전달하고, Voith Fabrics TissueForm V 성형 직물(위스콘신주 애플턴의 Voith Fabrics로부터 상업적으로 입수 가능함) 상에 피착시켰다. 습식 웹은 대략 25%의 점조도로 진공 탈수된 후, 그런 다음 전사 직물로 전사되었을 때에 급속 전사되었다. 전사 직물은 미국 특허 제7,611,607호에 "Fred"로서 설명된 직물(위스콘신주 애플턴의 Voith Fabrics로부터 상업적으로 입수 가능함)이었다. 급속 전사 속도는 15% 내지 20%로 다양하였다. 그런 다음, 공동 계류 중인 국제 출원 번호 PCT/US2018/033611(위스콘신주 애플턴의 Voith Fabrics로부터 상업적으로 입수 가능함)에 개시된 바와 같은 복수의 실질적으로 기계 방향 배향된 부직포 구조화 요소를 갖는 통기 건조 직물로 웹을 전사하였다. 웹을 통기 건조시켜 약 44 내지 약 50gsm 범위의 평량, 약 900 내지 약 1,200g/3" 범위의 GMT 및 약 1.60 내지 약 1.90 범위의 MD:CD 비율을 갖는 베이스시트를 수득하였다.

건조된 티슈 웹은, 약 1,000피트/분으로 주행하는, 도 3에 도시된 것과 유사한, 그라비어 인쇄 라인에 공급하였고, 여기서 결합제 조성물이 시트의 표면 상에 인쇄되었다. 결합제 조성물은 Vinnapas™ EP1133(미국 펜실베니아주 앨런타운 소재의 Wacker Polymers, LP로부터 상업적으로 입수 가능함)이었다. 소포제를 첨가하고, NaOH를 사용하여 pH를 약 6.0으로 조정함으로써 결합제를 제조하였다. 결합제 조성물은 사용 전에 몇 분 동안 혼합되었고, 약 30cps의 점도를 가졌다. 점도는 20 rpm으로 작동하는 #1 스핀들을 사용하여 점도계(미국 매사추세츠주 Stoughton 소재의 Brookfield Engineering Laboratories Inc.의 Brookfield® Synchro-lectric viscometer Model RVT)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 결합제 조성물은 대략 30%의 고형분을 포함하였다.

건조된 웹의 제1 면을, 도 5에 도시된 패턴으로 직접 로토그라비어를 사용해 결합제 조성물로 인쇄하였다. 패턴은 약 0.02 인치(0.51mm)의 길이 및 약 0.006인치(0.15mm)의 폭을 갖는 3개의 세장형 육각형을 포함한다. 인쇄 후, 대략 126°C의 표면 온도를 갖는 회전 드럼에 대해 시트를 가압한 후 제거하였다.

인쇄 크레이핑된 티슈 웹을 천공하고, 코어 상에 감아서 한 겹의 롤형 티슈 제품으로 변환하였고, 이는 아래 표 3 및 표 4에 요약된 바와 같이 추가적인 물리적 시험을 거쳤다.

샘플	평량 (gsm)	캘리퍼 (μm)	시트 벌크 (cc/g)	GMT (g/3")	슬라우 (mg)	GM 기울기 (kg)	강성도 지수
발명예 1	47.7	551	11.6	738	3.6	4.42	5.99
발명예 2	49.1	551	11.2	734	3.7	4.42	6.02
발명예 3	48.8	498	10.2	892	2.2	4.66	5.22
발명예 4	50.7	550	10.9	741	3.8	4.70	6.35
발명예 5	45.6	546	12.0	1212	1.4	6.72	5.54
발명예 6	45.6	559	12.2	1061	0.3	6.59	6.21

샘플	GM TEA (g·cm/cm2)	건조 파열(gf)	GM 인열 (gf)	인열 지수	TEA 지수	파열 지수	내구성 지수
발명예 1	11.70	729	20.7	2.80	1.59	9.87	14.25
발명예 2	11.96	735	22.0	3.01	1.63	10.02	14.66
발명예 3	13.48	880	21.0	2.35	1.51	9.86	13.72
발명예 4	11.93	759	20.4	2.76	1.61	10.24	14.60
발명예 5	9.30	-	14.4	1.19	0.77	-	-
발명예 6	9.74	-	14.3	1.35	0.92	-	-

실시예

제1 실시예: 600 g/3" 초과의 기하학적 평균 인장 강도(GMT) 및 5.00kg 미만의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기)를 갖는, 크레이핑된 한 겹 티슈 웹을 포함하는 내구성 및 분산성 롤형 티슈 제품.

제2 실시예: 실시예 1에 있어서, 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 4.00mg 미만의 슬라우를 갖는, 제품.

제3 실시예: 실시예 1 또는 2에 있어서, 약 10.0 내지 약 15.0의 내구성 지수를 갖는, 제품.

제4 실시예: 실시예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 약 10 g·cm/cm² 이상의 기하학적 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 갖는, 제품.

제5 실시예: 실시예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 약 8.00 미만의 강성도 지수를 갖는, 제품.

제6 실시예: 실시예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 약 8.0 초과의 파열 지수를 갖는, 제품.

제7 실시예: 실시예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 약 750 초과의 건식 파열을 갖는, 제품.

제8 실시예: 실시예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 약 45 내지 약 55gsm의 평량 및 약 8.0cc/g 초과의 시트 벌크를 갖는, 제품.

제9 실시예: 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 약 1.50 이상의 TEA 지수를 갖는, 제품.

제10 실시예: 실시예 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 제1 외부 표면 및 그 위에 배치된 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 갖는, 제품.

제11 실시예: 실시예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 필수적으로 비-가교 결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체 및 선택적으로 항-블로킹제로 이루어진 크레이핑 조성물을 포함하는, 제품.

제12 실시예: 실시예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 제1 외부 표면 및 그 위에 배치된 연화 조성물을 포함하는, 제품. 연화 조성물은, 예를 들어, 파라핀 및 밀랍과 같은 왁스 및 바셀린뿐만 아니라 미네랄 오일 및 실리콘 오일과 같은 오일, 긴 알킬 사슬, 기능성 실리콘, 지방산, 지방 알코올 및 지방 에스테르를 갖는 4차 암모늄 화합물을 포함할 수 있다.

Claims (20)

1. 나선형으로 감겨진 크레이핑된 한 겹 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품으로, 상기 제품은 약 600g/3" 초과의 기하학적 평균 인장 강도(GMT) 및 약 5.00kg 미만의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기)를 갖는, 롤형 티슈 제품.
2. 제1항에 있어서, 600 내지 1,000g/3"인 GMT를 갖는, 롤형 티슈 제품.
3. 제1항에 있어서, 약 4.00mg 미만의 슬라우를 갖는, 롤형 티슈 제품.
4. 제1항에 있어서, 600 내지 1,000g/3"의 GMT 및 4.00 내지 5.00kg의 GM 기울기를 갖는, 롤형 티슈 제품.
5. 제1항에 있어서, 약 12.0 초과의 내구성 지수 및 약 8.00 미만의 강성도 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
6. 제1항에 있어서, 12.0 내지 16.0의 내구성 지수 및 4.00 내지 8.00의 강성도 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
7. 제1항에 있어서, 약 10.0 초과의 파열 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
8. 제1항에 있어서, 45 내지 55gsm의 평량을 갖는, 롤형 티슈 제품.
9. 제1항에 있어서, 약 10.00 g·cm/cm² 이상의 기하학적 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 갖는, 롤형 티슈 제품.
10. 제1항에 있어서, 약 1.50 이상의 TEA 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
11. 제1항에 있어서, 상기 한 겹 티슈 웹은 제1 및 제2 측면 및 적어도 상기 제1 또는 제2 측면 상에 배치된 비-가교 결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체를 포함하는, 롤형 티슈 제품.
12. 제1 및 제2 외부 표면 및 상기 제1 또는 제2 외부 표면 상에 배치된 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 갖는, 나선형으로 감겨진 크레이핑된 한 겹 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품으로서, 상기 제품은 45 내지 약 55gsm의 평량, 600 내지 1,200g/3"의 GMT 및 4.00 내지 8.00의 강성도 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
13. 제12항에 있어서, 0.50 내지 3.00mg의 슬라우를 갖는, 롤형 티슈 제품.
14. 제12항에 있어서, 12.0 내지 16.0의 내구성 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
15. 제12항에 있어서, 약 10.0 초과의 파열 지수를 갖는, 롤형 티슈 제품.
16. 제12항에 있어서, 약 10.0 g·cm/cm² 이상의 GM TEA를 갖는, 롤형 티슈 제품.
17. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 외부 표면은 모두 비-가교 결합된 라텍스 중합체를 포함하는, 롤형 티슈 제품.
18. 제12항에 있어서, 상기 비-가교 결합된 라텍스 중합체는 비-가교 결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체를 포함하는, 롤형 티슈 제품.
19. 제18항에 있어서, 상기 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체는 카르복실화된, 롤형 티슈 제품.
20. 제12항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 외부 표면은 계면활성제, 실리콘, 왁스, 오일 및 다당류로 이루어진 군으로부터 선택된 항-블로킹제를 더 포함하는, 롤형 티슈 제품.

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