KR20220016311A - 구조화 시트 제조 적용분야에서 직물 이형을 개선시키는 방법 - Google Patents

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데이빗 이. 샤로얀
도응 데이비드 최
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솔레니스 테크놀러지스 케이맨, 엘.피.
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Abstract

티슈 및 타월 제조 공정과 같은 적용분야에서의 직물 이형의 개선을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 소수성 작용제 및 계면활성제의 마이크로-에멀젼을 티슈 기계의 시트 제조 적용분야에서 사용되는 구조화 직물의 표면에 적용하는 것을 포함한다.

Description

구조화 시트 제조 적용분야에서 직물 이형을 개선시키는 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 4월 11일에 출원된 미국 출원 번호 16/381,033의 이익을 청구한다.
기술분야
본 개시내용은 티슈 및 타월 제조 공정과 같은 적용분야에서의 직물 이형의 개선을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 구조화 시트 제조 공정 동안 소수성 작용제 및 계면활성제의 마이크로-에멀젼을 적용하여 직물의 표면을 처리하는 것을 포함한다.
미용 티슈, 화장실 티슈 및 페이퍼 타월과 같은 제품의 제조를 위한 티슈 제조 공정은 펄프와 화학 첨가제의 수성 슬러리로부터 티슈 웹을 형성하고, 이어서 티슈 웹으로부터 물을 제거하는 것을 수반한다. 티슈 웹으로부터의 물의 부분적인 제거는 티슈 웹이 성형 직물로부터 구조화 직물 상으로 이송될 때 발생한다. 이어서, 최종적인 물의 제거가 티슈를, 예를 들어, 본원에서 상호교환가능하게 사용되는 용어인 양키(Yankee) 실린더 또는 양키 드라이어 상으로 압축시킴으로써 달성된다.
티슈 페이퍼는 전형적으로 건조 크레이핑 및 통기 건조 (TAD) 공정에 의해 제조된다. 그러나 통기 건조 (TAD)는, TAD 공정에서는 티슈 웹이 성형 직물로부터 구조화 직물, 예컨대, 이들 모두가 3차원적 특징을 갖는 TAD 직물 표면, 제지 벨트 표면, 텍스쳐화 벨트 또는 구조화 벨트 표면 상으로 이송된다는 점에서 건조 크레이핑 공정과 다르다. 구조화 직물은 주로 중합체성 물질로 만들어진 얀의 직조 구조이다. 얀을 위한 전형적인 중합체성 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이다. 티슈 웹이 구조화 직물로 이송된 직후에, 이는 시트가 고진공 하에 구조화 직물 상으로 풀링되어, 건조 시 패턴이 티슈에 남아있도록 티슈 시트 구조 및 패턴이 제공되는 몰딩 박스를 거친다.
구조화 직물 상의 티슈 웹은, 티슈 웹 및 구조화 직물을 통해 열풍이 송풍되면서 티슈 웹으로부터 약 60% 내지 90%의 물을 부분적으로 제거하여 구조화되거나, 각인되거나 또는 패턴화된 티슈 페이퍼를 형성하는 작업을 거친다. 구조화되거나 또는 패턴화된 티슈 페이퍼는 추가의 건조 및 크레이핑을 위해 양키 실린더로 이송된다. TAD 공정은 증가된 벌크 및 부드러움, 보다 높은 강도 및 흡수성을 갖는 보다 고급 품질의 티슈의 생성을 가능하게 한다.
물 함량의 감소 시, 섬유는 서로 밀착되어 회합 및 결합의 정도가 상당히 커진다. 그러나, 펄프 섬유는, 전형적으로 15 인치 Hg 내지 25 인치 Hg의 범위에 있는 고진공 하에서의 "몰딩" 공정 동안 서로와 접착될 뿐만 아니라, 또한 중합체성 얀으로 만들어진 직물에도 접착되는 경향이 있다. 그러나, 직물 물질의 잠재적인 분해 및 일반적인 마모 및 인열로 인해, 직물의 사용 시간이 증가할수록 티슈 섬유와 직물 사이의 접착력도 증가할 수 있으며 그러할 것이다. 구조화 직물 표면 상의 증가된 티슈 접착력은 직물 표면 상에 섬유 침착물을 생성할 수 있으며, 직물로부터의 티슈 이형 및 예를 들어 양키 드라이어로의 및 그로부터의 추가의 이송에서 복잡성을 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이는 직물 커버 물질에서의 개질이 시간이 흐를수록 덜 효과적이도록 한다. 이들 바람직하지 않은 효과를 방지하기 위해, 직물 커버 물질에서의 개질 및/또는 직물로부터의 티슈의 분리를 용이하게 하는 다양한 직물 이형 작용제의 적용을 포함한 다수의 처리가 이용되어 왔다.
티슈 제조 분야에서의 최근의 발전은 TAD 공정이 제공하는 높은 벌크와 함께, 건조 크레이핑 티슈 (DCT) 공정 예컨대 텍스쳐화 벨트를 사용하는 메쪼(Metso)의 NTT 공정 및 텍스쳐화 또는 구조화 직물을 사용하는 보이쓰(Voith)의 개량 티슈 몰딩 시스템 (ATMOS) 공정의 속도 및 에너지 효율을 달성하는 이익을 제공한다. 중합체성 물질로 만들어진 이들 텍스쳐화 벨트는 종종 직물 이형 제품 또는 작용제를 필요로 하는데, 이는 티슈 웹이 벨트에 접착될 수 있고 용이하게 양키 드라이어로 이송되지 않아 최종 제품의 일관적이지 못한 품질을 야기할 수 있기 때문이다.
이전 세대의 TAD 직물 이형 제품은 미네랄 및/또는 식물성 오일 또는 석유화학 기원의 생성물을 사용하여 제제화되어 왔다. 이들이 이형 특성을 제공하긴 하지만, 이들 제품은 티슈 제조 공정에서 열 분해, 매연, 잠재적으로 화재 및 환경 이슈를 야기하는 바람직하지 않은 특징을 가질 수 있다. 이들 화학의 적용은 상당히 복잡할 수 있는데, 이는 수성 시스템에 첨가된 소수성 물질이 티슈 제조 공정에서 분열을 야기하는 불안정한 시스템을 생성하여 일관적이지 못한 품질의 제품을 초래하기 때문이다.
따라서, 구조화 직물로부터의 티슈 웹의 이형을 개선시키는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 티슈 제조 작업에서 구조화 직물로부터의 티슈 웹의 이형을 개선시키는 고성능 직물 이형 조성물을 제공하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 본 개시내용의 다른 바람직한 특색 및 특징이 첨부 도면 및 본 배경기술과 함께 취해진 하기의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 방법은 티슈 웹과 티슈 제조 공정에서 발견되는 표면 사이의 접착력을 감소시키는 것과 관련이 있다. 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력의 감소로부터 초래되는, 지지 매체의 구조화 직물 표면으로부터의 티슈 웹의 이형을 개선시키는 방법이 발견되었다. 방법은 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼을 제공하거나 또는 제조하는 것을 포함한다. 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제는 조합되기 전에 또는 조합된 후에 균질화되어, 약 1μm 내지 0.1 μm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼을 생성한다. 이어서, 마이크로-에멀젼은 구조화 직물의 표면에 적용되고, 구조화 직물의 표면이 티슈 웹과 접촉하여 위치된다. 티슈 웹은 티슈 제조 공정을 계속 이어나가 완성된 티슈 제품을 제조한다.
이하, 본 발명이 하기 도면과 관련하여 기재될 것이다.
도 1 - 본 발명의 마이크로-에멀젼의 개선된 이형 특성을 예시한다.
도 2 - 본 발명의 마이크로-에멀젼의 개선된 접착력 감소를 예시한다.
하기의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시일 뿐이며, 본 발명 또는 본 발명의 적용분야 및 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 게다가, 본 발명의 상기의 배경기술 또는 하기의 상세한 설명에서 제시된 어떠한 이론에도 얽매이는 것을 의도하지 않는다.
티슈 제조 작업에서 구조화 직물로부터의 티슈 웹의 이형을 유의하게 개선시키는 고성능 직물 이형 조성물 및 방법이 본원에서 제공된다. 조성물 및 방법은 증가된 벌크 및 부드러움 뿐만 아니라 보다 높은 강도 및 흡수성을 갖는 보다 일관된 구조화 티슈 제품을 제조한다. 일부 측면에서, 본 개시내용은 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력의 감소를 위한 방법으로서, 고성능 직물 이형 조성물이 이용되는 방법에 관한 것이다. 본원에서 고려되는 고성능 직물 이형 조성물은 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제를 사용하여 제조된 마이크로-에멀젼이다. 본원에서 정의된 소수성 작용제는 20℃에서 물 1 리터당 1 그램 (g/L) 미만의 용해도를 갖는 작용제를 포함한다. 그의 분자는 통상적으로 1개의 또는 여러 개의 -(-CH2-)n-CH3의 탄화수소 단쇄 또는 장쇄를 함유하며, 통상적으로 유기 (비-극성) 용매에 용해된다.
실시양태에서, 소수성 작용제 및 계면활성제는 단일 마이크로-에멀젼 생성물을 형성하기 위해 균질화되고 조합되거나 또는 조합되고 균질화된다. 소수성 작용제 및 계면활성제는 유화 공정, 예컨대 고압 및/또는 고전단의 적용을 거쳐 마이크로-에멀젼을 생성할 수 있으며, 여기서 조성물의 평균 입자 크기는 호리바(Horiba) 입자 크기 분석기 LA 300에 의해 측정 시 약 1 마이크로미터 (μm) 이하이다. 1종 이상의 액체가 고압을 사용하여 균질화될 때, 액체 또는 블렌딩된 액체는 고압을 사용하여 작은 오리피스 또는 챔버를 통해 밀리거나 또는 인도된다. 고압은 오리피스의 크기, 보다 빠른 유량, 또는 그의 조합에 의해 발생된다. 오리피스는 일반적으로 조정가능하며, 이러한 점에서 압력량이 조절될 수 있다. 오리피스가 작을수록, 혼합물이 오리피스를 통과할 때 보다 고압을 발생시켜 보다 작은 입자를 생성할 것이다. 그러나, 입자 크기가 최소 크기에 도달하는 제제의 물리적 및 화학적 한계가 있다. 전형적으로, 대부분의 액체가 제곱 인치당 약 2000 파운드 (psi) 내지 3000 psi의 압력을 사용하여 유화될 수 있지만, 최대 20000 psi의 압력이 될 수도 있다. 이러한 압력은 강력한 에너지를 발생시켜 큰 입자를 매우 작은 입자로 파괴할 것이다. 그에 따라, 블렌딩된 물질이 균질화된다. 2종의 이러한 균질화기는 가울린(Gaulin) 균질화기 (노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 에스피엑스 코포레이션(SPX Corporation)) 및 미세유동화기 (매사추세츠주 웨스트우스 소재의 마이크로플루이딕스(Microfluidics))이지만, 균질화기로서 사용될 수 있는 많은 다른 장치가 존재한다. 입자의 크기는 압력의 수준, 유화제의 유형 및 물질의 비에 좌우된다. 마이크로-에멀젼이 생성되면, 이는 물로 희석된 다음에, 구조화 직물 표면 상에 적용되며, 이로써 티슈 제조 공정에서 티슈 웹이 보다 용이하게 그리고 보다 효율적으로 이형되도록 한다. 유화된 제제는 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시킨다. 소수성 작용제가 티슈 웹에 적용되면, 생성물의 흡수력 및 강도가 부정적으로 영향을 받게 되어, 특히 타월 제조에서 바람직하지 않은 보다 낮은 흡수성 및 보다 낮은 강도를 초래할 것이다.
전형적인 티슈 작업에서, 구조화 직물 표면의 처리에 사용되는 첨가제는 혼합 탱크 또는 인라인 믹서에서 혼합된다. 광범위한 연구를 통해 본 발명자들은 소수성 작용제 및 계면활성제가 약 1 마이크로미터 이하의 마이크로-에멀젼으로 균질화되는 경우에, 본 발명의 조성물의 안정성 및 성능이 유의하게 개선된다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 마이크로-에멀젼을 통해, 소수성 작용제 및 계면활성제의 조합이 본 발명의 조성물의 2종 이상의 성분의 균질화를 초래하는 충분한 외부 힘, 예컨대 고압 및/또는 고전단에 적용되어 약 1 마이크로미터 내지 약 0.1 마이크로미터, 또한 약 0.5μm 내지 약 0.3μm일 수 있는 평균 입자 크기를 갖는 단일 "마이크로-에멀젼"을 생성한다는 것을 의미한다. 적어도 1종의 소수성 물질, 적어도 1종의 계면활성제의 마이크로-에멀젼을 생성하고 마이크로-에멀젼을 구조화 직물의 표면에 적용하는 것의 조합이 예상밖의 유의하게 개선된 이형 특성을 초래하였다.
소수성 물질 및 계면활성제로 마이크로-에멀젼을 생성함으로써, 단순 혼합 또는 블렌딩에 의해 생성되며 1 마이크로미터 초과의 평균 입자를 갖는 에멀젼의 안정성 및 이형 성능이 크게 증가되었다. 수중유 마이크로-에멀젼 내 소수성 입자의 작은 크기는 그의 안정성을 개선시키는 경향이 있었다. 예상외로, 이중 소수성-친수성 성질을 갖는 제2 소수성 작용제가 제1 소수성 이형 작용제와 함께 균질화되면, 안정성 및 성능에서의 추가의 개선이 실현되었다.
양키 드라이어 작업은 통기-건조 (TAD) 적용분야에서의 제제에 사용되는 것과 전혀 다른 특성을 갖는 첨가제를 요구한다. 양키 드라이어 작업은 크레이핑 작업의 건조 단부에서 실시되어 임의의 과잉의 물을 제거하고, 양키 드라이어의 표면은 금속, 예컨대 주철 및 강철이다. 티슈 이형 적용분야에서 관심 표면은 작업의 습윤 단부 또는 시트 성형 구역에서 발견되는 구조화 직물 표면이다. 해당 적용분야에서, 티슈 웹은 성형 직물로부터 구조화 직물, 예컨대, 이들 모두가 3차원적 특징을 갖는 TAD 직물 표면, 제지 벨트 표면, 텍스쳐화 벨트 또는 구조화 벨트 표면 상으로 이송된다. 구조화 직물은 주로 중합체성 물질로 만들어진 얀의 직조 구조이다. 얀을 위한 전형적인 중합체성 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이다.
통기-건조 (TAD) 공정에서, 구조화 직물 표면은 중합체성이며 양키 드라이어 금속 표면보다 소수성이 훨씬 더 크다. 따라서, 양키 드라이어 적용분야에서 발견되는 것과는 다른 이슈 및 문제가 발생한다. 양키 드라이어 적용분야와 연관된 다른 인자는 이형 제품이 양키 드라이어의 금속 표면의 "코팅" 내 다른 화학물질, 예컨대 접착제 및 개질제와 상호작용해야 한다는 것이고, 반면 TAD와 같은 티슈 적용분야에서는 1종 이상의 이형 제품이 펄프 섬유와 중합체성 표면 사이의 결합 이슈를 줄이기 위해 중합체성 표면 상에 적용되는 유일한 화학물질이다. 양키 드라이어 적용분야에서는, 페이퍼 웹과 양키 드라이어 사이에 어느 정도의 상호작용 또는 접착이 존재하며, 이는 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착성 상호작용을 거의 또는 전혀 원하지 않는 TAD 적용분야에서 이슈가 될 것이다.
본 발명자들의 연구는 특정 소수성 물질, 예컨대 미네랄 또는 식물성 오일이 TAD 공정에서 발견되는 것과 같은 구조화 직물 표면으로부터의 티슈 웹의 이형을 보조할 수 있지만, 그의 효과가 유의하지 않거나 또는 오래가지 못한다는 것을 나타냈다. 그러나, 이중 성질을 갖는 (소수성 및 친수성 구조 둘 다를 함유하는) 물질이 1종 이상의 다른 소수성 물질 및/또는 1종 이상의 계면활성제와 함께 조성물에 혼입될 때, 조성물이 보다 우수한 이형 및 보다 오래 지속되는 이형 효과를 제공하였다.
본 발명의 방법의 한 측면에서, 소수성 물질(들) 및 계면활성제(들)는 1μm 내지 약 0.1 μm, 또한 약 0.5 μm 내지 약 0.3 μm일 수 있는 평균 입자 크기를 갖는 소수성 작용제(들) 또는 소수성 물질(들) 및 계면활성제(들)의 마이크로-에멀젼을 생성하기 위해 균질화된다.
본 발명의 방법의 또 다른 측면에서, 소수성 작용제 및 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼은 1종 이상의 소수성 물질, 1종 이상의 계면활성제, 및 그의 혼합물로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 방법의 또 다른 측면에서, 소수성 작용제는 이중 소수성-친수성 성질을 갖는 화합물, 예컨대 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜, 소수성 개질된 폴리아미노아미드, 또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 소수성 물질은 또한 미네랄 오일, 식물성 오일, 지방산 에스테르, 천연 또는 합성적으로 유래된 탄화수소, 천연 또는 합성적으로 유래된 왁스, 카르나우바 왁스, 가수분해된 AKD, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 공중합체, 산화된 폴리프로필렌 단독중합체, 산화된 폴리에틸렌 단독중합체 및 그의 조합으로부터 선택될 수 있다. 계면활성제는, 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼이 생성되는 한, 음이온성, 양이온성, 또는 비-이온성일 수 있다.
본 발명의 방법의 일부 측면에서, 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면, 예컨대 TAD 직물 표면 사이의 접착력이 다른 공지된 화학 제제와 비교하였을 때 감소된다. 방법은 적어도 2종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼을 제공하는 것을 포함하며, 여기서 마이크로-에멀젼은 약 1μm 이하의 평균 입자 크기를 갖는다. 생성된 마이크로-에멀젼 조성물은 구조화 직물 표면에 적용되어 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시킴으로써 보다 일관된 티슈 제품을 제조한다. 마이크로-에멀젼이 개선된 이형을 위해 티슈 웹에 적용될 수도 있지만, 소수성 작용제가 티슈 웹에 적용되면, 생성물의 흡수성 및 강도가 부정적으로 영향을 받게 되어 보다 낮은 흡수성 (특히 타월의 경우에 좋지 않음) 및 보다 낮은 강도 특성을 초래할 것이기 때문에, 이는 티슈 및/또는 타월 제품을 제조하려는 목적을 실패하게 할 것이다.
본 발명의 방법의 일부 측면에서, 마이크로-에멀젼은 제1 소수성 개질된 물질, 제2 소수성 개질된 물질, 및/또는 계면활성제를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 제1 소수성 개질된 작용제 또는 물질은 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜, 또는 소수성 개질된 폴리아미노아미드, 또는 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜의 조합으로부터 선택될 수 있고, 제2 소수성 개질된 물질은, 상기 언급된 것들 뿐만 아니라, 미네랄 오일, 식물성 오일, 지방산 에스테르, 천연 또는 합성적으로 유래된 탄화수소, 천연 또는 합성적으로 유래된 왁스, 카르나우바 왁스, 가수분해된 AKD, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 공중합체, 산화된 폴리프로필렌 단독중합체, 산화된 폴리에틸렌 단독중합체 및 그의 조합으로부터 선택될 수 있다. 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 또는 비-이온성일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 계면활성제는 선형 알콜 에톡실레이트, 분지형 알콜 에톡실레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노 또는 디에스테르 지방산, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 및 그의 조합으로부터 선택된다.
방법의 다른 측면에서, 소수성 작용제(들) 및 적어도 1종의 계면활성제는 마이크로-에멀젼을 제조하기 위해 조합된 다음에 균질화된다.
방법의 다른 측면에서, 적어도 1종의 소수성 작용제는 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
방법의 또 다른 측면에서, 적어도 1종의 소수성 작용제는 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 적어도 1종의 계면활성제는 비-이온성 계면활성제이다.
방법의 다른 측면에서, 적어도 1종의 소수성 작용제는 마이크로에멀젼의 건조 중량 기준 약 50% 내지 건조 중량 기준 약 99.9%를 구성하며, 또한 건조 중량 기준 50% 내지 90%일 수 있고, 적어도 1종의 계면활성제는 마이크로에멀젼의 건조 중량 기준 약 0.1% 내지 건조 중량 기준 약 50%를 구성한다.
방법의 다른 측면에서, 구조화 직물 표면은 TAD 직물 표면, 제지 벨트 표면, 또는 텍스쳐화 또는 구조화 벨트 표면을 포함한다. 방법의 바람직한 실시양태에서, 구조화 직물 표면은 TAD 직물 표면이다.
본 발명의 방법의 다른 측면에서, 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력이 감소된다. 방법은 적어도 1종의 소수성 물질 및 2종의 계면활성제의 마이크로-에멀젼을 제공하는 것을 수반하며, 여기서 마이크로-에멀젼은 약 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 마이크로-에멀젼은 구조화 직물의 표면에 직접 적용되며, 이로써 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시켜 보다 균일한 티슈 제품을 가능하게 한다.
본 발명의 방법의 또 다른 측면에서, 적어도 2종의 계면활성제 및 적어도 1종의 소수성 작용제를 포함하는 마이크로-에멀젼이 생성된다. 소수성 작용제는 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜, 또는 소수성 개질된 폴리아미노아미드, 또는 그의 조합, 미네랄 오일, 식물성 오일, 지방산 에스테르, 천연 또는 합성적으로 유래된 탄화수소, 천연 또는 합성적으로 유래된 왁스, 카르나우바 왁스, 가수분해된 AKD, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 공중합체, 산화된 폴리프로필렌 단독중합체, 산화된 폴리에틸렌 단독중합체 및 그의 조합으로부터 선택될 수 있다. 적어도 2종의 계면활성제는, 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼이 생성되는 한, 음이온성, 양이온성, 또는 비-이온성일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 적어도 2종의 계면활성제 중 1종은 비-이온성이다.
일부 측면에서, 방법은 지방산 트리-에스테르, 소수성 개질된 아미노아미드, 계면활성제, 및 그의 조합을 포함하는 마이크로-에멀젼을 생성하는 것을 포함한다.
적어도 하나의 예시적 실시양태가 상기의 상세한 설명에서 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것을 인지하여야 한다. 또한, 예시적 실시양태 또는 예시적 실시양태들은 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주, 적용성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 인지하여야 한다. 오히려, 상기의 상세한 설명은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 예시적 실시양태를 구현하기 위한 편리한 지침을 제공할 것이며, 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 제시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 예시적 실시양태에 기재된 요소들의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것이 이해된다.
실시예
비교 연구에서, 종래의 TAD 직물 이형 작용제는 본 발명의 방법의 이형 작용제와 비교하여 열등한 이형 특성을 입증하였다. 본 발명의 방법에 사용된 조성물은 우월한 열적 안정성 및 최소한의 환경 이슈를 제공하거나, 또는 환경 이슈가 존재하지 않는다.
실시예 1
지방산 트리에스테르 (소수성 물질 A), 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜 (HMPEG) (소수성 물질 B), 비-이온성 계면활성제 및 DI수를 조합하여 하기 표 1의 샘플 #1 및 #2를 제조하였다. 가울린 균질화기 및 미세유동화기를 사용하여, 혼합물을 75℃로 가열하고 조정가능한 오리피스를 통해 제곱 인치당 4,000 lb (psi)의 압력 하에 인도하여 하기 표 1에 주어진 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼을 제조하였다. 샘플 #3 내지 #5는 동일한 온도 체계에서 지방산 트리에스테르 (소수성 물질 A), 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜 (HMPEG) (소수성 물질 B), 비-이온성 계면활성제 및 DI수를 조합하는데, 4,000 psi에서의 가압 없이 블렌딩하여 제조하였다. 샘플 #3 내지 #5는 불안정한 상태였고, 실온으로의 냉각 직후에 분리되었다. 샘플 #1 및 #2는 실온에서 안정한 상태로 남아있었다. 가울린 균질화기 및 미세유동화기에 의해 제조된 "마이크로-에멀젼" (샘플 #1 및 #2)의 입자 크기는 0.5 마이크로미터 미만인 반면, 가압 없이 성분을 블렌딩함으로써 제조된 보통의 에멀젼의 입자 크기는 20 마이크로미터 내지 97 마이크로미터의 범위에 있었다. 결과는 1.0 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖는 에멀젼이 제제 안정성의 유의한 향상을 초래하였다는 것을 나타냈다.
표 1
Figure pct00001
H*는 제제의 건조 중량 기준 50% 내지 99.9%를 구성함
L**는 제제의 건조 중량 기준 0.1% 내지 10%를 구성함
실시예 2
본 발명의 방법의 조성물을 TAD 직물 물질에 대한 티슈 웹의 접착력을 감소시킴으로써, 그에 따라 이형 특성을 개선시키는 그의 능력에 대해 평가하였다. 소수성 작용제 및 계면활성제를 포함하는 다수의 제제를 시트와 직물 사이의 접착력을 감소시킴으로써, 그에 따라 이형 특성을 개선시키는 그의 능력에 대해 TAD 직물 이형 시험기로 시험하였다. 제제는 제곱 미터당 60 밀리그램 (mg/m2)의 처리 수준으로 수용액으로서 시험되었다.
TAD 시뮬레이터 (Choi, D., "New Simulation Capability Turns Art into Science for Structured Tissue and Towel Making Processes," Proceeding of Tissue 360° Forum, PaperCon 2013, 2013)를 사용한 실험실 평가는 하기 표 2의 샘플 #1 및 #2가 티슈 시트와 구조화 직물 사이의 놀라울 정도로 더 낮은 접착력을 제공하였다는 것을 입증하였다. 접착력에서의 감소는 종래의 직물 이형 작용제 (레조솔(Rezosol)®1749)와 비교하여 약 30% 내지 50%의 감소였다. 이는 약 1 μm 이하의 마이크로-에멀젼의 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼을 사용함으로써 달성되었다. 샘플 #1은 2성분 마이크로-에멀젼이며 (소수성 물질 및 계면활성제를 함유함), 종래의 방법 및 이형 작용제와 비교하여 최대 30%의 개선을 제공한다. 샘플 #2의 결과는 참조 제품과 비교하여 최대 50%의 직물 이형의 개선을 제시하였다. 3성분 마이크로-에멀젼에서의 성분들 사이의 상승작용이 직물 이형에서의 예외적인 개선을 제공한다.
표 2
Figure pct00002
참조물 - 적용된 이형 제품 없음.
레조솔®1749 - 입수가능한 직물 이형 제품 (기준선)
#1 - 소수성 물질 A + 비-이온성 계면활성제
#2 - 소수성 물질 A + 소수성 물질 B (HMPEG) + 비-이온성 계면활성제
** 샘플 1 및 2는 표 1의 #1 및 #2이다. 샘플 3 내지 5는 이들이 분리되었기 때문에 평가되지 않았다.
적어도 하나의 예시적 실시양태가 상기의 상세한 설명에서 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것을 인지하여야 한다. 또한, 예시적 실시양태 또는 예시적 실시양태들은 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주, 적용성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 인지하여야 한다. 오히려, 상기의 상세한 설명은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 예시적 실시양태를 구현하기 위한 편리한 지침을 제공할 것이며, 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 제시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 예시적 실시양태에 기재된 요소들의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것이 이해된다.
실시예 3
본 발명의 조성물을 TAD 직물 물질에 대한 티슈의 접착력을 감소시키는 그의 능력에 대해 평가하였다. 다수의 제제를 시트와 직물 사이의 접착력을 감소시키는 그의 능력에 대해 상기 기재된 TAD 직물 이형 시험기로 시험하였다. 제제는 40 mg/m2의 처리 수준으로 수용액으로서 시험되었다.
실험실 평가는 표 3 및 도 1의 마이크로-에멀젼 #5 및 #6이 티슈 웹과 구조화 직물 사이의 유의하게 더 낮은 접착력을 제공하였다는 것을 입증하였다. 접착력에서의 감소는 화학 첨가제를 갖지 않는 참조물과 비교하여 약 60%였다. 블렌딩된 에멀젼 #3 및 #4는 참조물과 비교하여 접착력을 단지 11% 내지 22% 감소시켜 그만큼 효과적이지 않았다. 마이크로-에멀젼 #1 및 #2도 접착력을 유의하게 40% 내지 46% 감소시키지만, 표 3 및 도 2에 제시된 바와 같은 비-이온성 계면활성제 또는 소수성 물질과 조합되어 제조된 것들보다는 덜 효과적이었다.
표 3
Figure pct00003
참조물: 첨가제 없음
#1: 소수성 물질 A (지방산 트리-에스테르), 비-이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제의 마이크로-에멀젼
#2: 소수성 물질 A, 비-이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제의 마이크로-에멀젼
#3: 소수성 물질 A, 소수성 물질 B 및 비-이온성 계면활성제의 블렌딩된 에멀젼
#4: 소수성 물질 A, 소수성 물질 B 및 비-이온성 계면활성제의 블렌딩된 에멀젼
#5: 소수성 물질 A, 소수성 물질 B 및 비-이온성 계면활성제의 마이크로-에멀젼
#6: 소수성 물질 A, 소수성 물질 B 및 비-이온성 계면활성제의 마이크로-에멀젼
실시예 4
본 발명의 방법의 조성물을 TAD 적용분야에서 사용되는 다른 소수성 물질을 갖는 조성물에 대비하여 시험 평가하였고, 그 결과가 표 4에 제시되어 있다. 조성물은 하기 중 1종 이상을 포함하였다: 소수성 물질 A (지방산 트리-에스테르), 소수성 물질 B, 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜 (HMPEG), 소수성 물질 C, 소수성 개질된 폴리비닐 아민 (HMPVAM), 및 소수성 물질 D (미네랄 오일), 소수성 물질 E (식물성 오일), 및 소수성 물질 F (합성 오일).
상기 기재된 TAD 시뮬레이터 및 직물 이형 시험기를 사용한 실험실 평가는 소수성 물질 B 및 소수성 물질 C를 사용하는 본 발명의 방법이 티슈 웹과 구조화 직물 사이의 접착력을 유의하게 낮추었다는 것을 제시하였다.
표 4
Figure pct00004
이형제 없음: 직물 이형 작용제 없음
#1: 소수성 물질 A, 소수성 물질 B 및 비-이온성 계면활성제를 갖는 마이크로-에멀젼
#2: 소수성 물질 A, 소수성 물질 C 및 비-이온성 계면활성제를 갖는 마이크로-에멀젼
#3: 소수성 물질 A, 소수성 물질 D 및 비-이온성 계면활성제를 갖는 마이크로-에멀젼
#4: 소수성 물질 A, 소수성 물질 E 및 비-이온성 계면활성제를 갖는 마이크로-에멀젼
#5: 소수성 물질 A, 소수성 물질 F 및 비-이온성 계면활성제를 갖는 마이크로-에멀젼
문헌, 특허, 공개 출원, 저널 논문 및 다른 간행물을 포함한, 상기에서 본 출원에 인용된 임의의 참고문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
적어도 하나의 예시적 실시양태가 상기의 상세한 설명에서 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것을 인지하여야 한다. 또한, 예시적 실시양태 또는 예시적 실시양태들은 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주, 적용성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 인지하여야 한다. 오히려, 상기의 상세한 설명은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 예시적 실시양태를 구현하기 위한 편리한 지침을 제공할 것이며, 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 제시된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 예시적 실시양태에 기재된 요소들의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (18)

  1. 하기 단계를 포함하는, 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시키는 방법:
    - 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼을 제공하며, 여기서 마이크로-에멀젼은 1μm 내지 약 0.1 μm의 평균 입자 크기를 갖는 것인 단계;
    - 생성된 마이크로-에멀젼을 구조화 직물의 표면에 적용하는 단계;
    - 그 후에, 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시키는 단계; 및
    - 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시킨 후에 티슈 웹으로부터 티슈 제품을 제조하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제가 마이크로-에멀젼을 제조하기 위해 조합된 다음에 균질화되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제가 약 0.5μm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼을 제조하기 위해 조합된 다음에 균질화되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제가 약 0.3μm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 마이크로-에멀젼을 제조하기 위해 조합된 다음에 균질화되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제가 소수성 작용제, 계면활성제, 및 그의 혼합물의 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 소수성 작용제가 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜, 소수성 개질된 폴리아미노아미드, 미네랄 오일, 식물성 오일, 지방산 에스테르, 천연 또는 합성적으로 유래된 탄화수소, 천연 또는 합성적으로 유래된 왁스, 카르나우바 왁스, 가수분해된 AKD, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 공중합체, 산화된 폴리프로필렌 단독중합체, 산화된 폴리에틸렌 단독중합체, 및 그의 조합으로부터 선택되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제가 지방산 트리-에스테르, 소수성 개질된 폴리아미노아미드 및 그의 조합으로부터 선택되는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 소수성 작용제가 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 계면활성제가 선형 알콜 에톡실레이트, 분지형 알콜 에톡실레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노 또는 디에스테르 지방산, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 및 그의 조합으로부터 선택되는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제가 마이크로-에멀젼의 건조 중량 기준 약 50% 내지 건조 중량 기준 약 99.9%의 양으로 존재하고, 적어도 1종의 계면활성제가 마이크로-에멀젼의 건조 중량 기준 약 0.1% 내지 건조 중량 기준 약 50%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 1종의 소수성 작용제가 건조 중량 기준 약 50% 내지 건조 중량 기준 약 90.0%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 구조화 직물 표면이 TAD 직물 표면, 제지 벨트 표면, 텍스쳐화 벨트 또는 구조화 벨트 표면을 포함하는 것인 방법.
  13. 제9항에 있어서, 구조화 직물 표면이 TAD 직물 표면인 방법.
  14. 제1항에 따른 방법에 의해 제조된 티슈 페이퍼.
  15. 하기 단계를 포함하는, 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시키는 방법:
    - 적어도 제1 및 제2 소수성 작용제 및 적어도 1종의 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼을 제공하며, 여기서 마이크로-에멀젼은 약 1μm 내지 약 0.1 μm의 평균 입자 크기를 갖는 것인 단계;
    - 생성된 마이크로-에멀젼을 구조화 직물의 표면에 적용하는 단계;
    - 그 후에, 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시키는 단계; 및
    - 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시킨 후에 티슈 웹으로부터 티슈 제품을 제조하는 단계.
  16. 제15항에 있어서, 제1 소수성 작용제가 소수성 개질된 폴리에틸렌 글리콜, 소수성 개질된 폴리아미노아미드로부터 선택되고, 제2 소수성 작용제가 미네랄 오일, 식물성 오일, 지방산 에스테르, 천연 또는 합성적으로 유래된 탄화수소, 천연 또는 합성적으로 유래된 왁스, 카르나우바 왁스, 가수분해된 AKD, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 프로필렌 말레산 무수물 공중합체, 산화된 폴리프로필렌 단독중합체, 산화된 폴리에틸렌 단독중합체로부터 선택되는 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 소수성 작용제가 마이크로-에멀젼의 건조 중량 기준 약 0.1% 내지 건조 중량 기준 약 20%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  18. 하기 단계를 포함하는, 티슈 제조 공정에서의 티슈 웹과 구조화 직물 표면 사이의 접착력을 감소시키는 방법:
    - 적어도 1종의 소수성 작용제 및 적어도 제1 및 제2 계면활성제를 포함하는 마이크로-에멀젼을 제공하며, 여기서 마이크로-에멀젼은 1μm 내지 약 0.1 μm의 평균 입자 크기를 갖는 것인 단계;
    - 생성된 마이크로-에멀젼을 직물의 표면에 적용하는 단계;
    - 그 후에, 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시키는 단계; 및
    - 구조화 직물의 표면을 티슈 웹과 접촉시킨 후에 티슈 웹으로부터 티슈 제품을 제조하는 단계.
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