KR20230004593A - 저 강성 다수 겹 티슈 제품 - Google Patents

저 강성 다수 겹 티슈 제품 Download PDF

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KR20230004593A
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slope
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KR1020227039379A
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제이슨 디. 한커
미카엘라 에이. 부쉬
제시카 제이. 오'코너
마크 더블유. 삭스
케빈 제이. 보그트
에린 에이. 맥코믹
Original Assignee
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

여러 겹의 티슈 제품, 특히 크레이핑되고 통기 건조된 티슈 제품이 개시되며, 양호한 드레이프성 및 내구성과 같은 천과 유사한 특성을 갖는다. 예를 들어, 제품은 일반적으로 2개의 겹을 포함하고, 약 10.0 kg 미만의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기) 및 약 15 g·cm/cm2 이상의 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 갖는다. 소정의 경우에, 티슈 제품은 또한 낮은 정도의 강성도, 예컨대 약 5.00 미만의 강성도 지수를 갖는다. 티슈 제품은, 티슈 웹의 외부 표면 중 적어도 하나에 라텍스 중합체를 증착하는 인쇄-크레이프 공정에 의해 제조된 웹으로부터 제조될 수 있다.

Description

저 강성 다수 겹 티슈 제품
본 발명은 저 강성 다수 겹 티슈 제품에 관한 것이다.
티슈 제품, 예를 들면 미용 티슈, 종이 타월, 욕실 티슈, 냅킨, 및 기타 유사 제품은 여러 가지 중요한 특성을 포함하도록 디자인된다. 예를 들면, 제품은 양호한 벌크, 부드러운 촉감을 가져야 하고, 사용을 견딜 수 있는 충분한 강도 및 내구성을 가져야 한다. 또한, 와이핑 효용성을 개선하기 위해서, 어느 정도의 표면 질감을 제품에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 불행하게도, 제품의 하나의 특성을 향상시키는 단계들을 수행하면, 제품의 다른 특징이 종종 불리하게 영향을 받는다.
중요한 티슈 제품 특성들의 균형을 잡기 위한 한 가지 수단은 건조 동안 초기 웹을 압축하지 않는 공정에 의해 제품을 제조하는 것이다. 이러한 공정은 종종 웹이 건조될 때 웹을 지지하는 패턴이 있는 직물의 윤곽에 맞추어 초기 웹이 성형되는 비압축 건조 기술로 구성된다. 습식 성형 웹은 통상적으로 원통형 건조기 위로 운반될 때 직물 및 습윤 웹 모두에 가열된 공기를 통과시킴으로써 건조된다. 이러한 방식으로, 웹에 3차원 패턴이 부여되고 그 벌크가 유지된다.
티슈 제품을 제조하는데 사용되는 한 가지 광범위하게 사용되는 비압축 건조 공정은, 습식 레이드 웹을 3차원 표면 토포그래피를 부여받은 거칠고 높은 투과성의 통기 건조 직물에 전사하는 것으로 이루어지는 통기 건조이다. 습식 레이드 웹은 통기 건조 직물로 성형되고, 적어도 거의 완전히 건조될 때까지 직물에 의해 지지된다. 생성된 건조된 웹은 습식 가압형 웹과 같은 압축적으로 탈수된 티슈 웹보다 더 부피가 큰데, 더 적은 제지 접합이 형성되고 웹이 가압 및 조밀하지 않기 때문이다.
통기 건조는 또한 제조 공정에서 다른 벨트에 대해 상대적으로 통기 건조 직물의 속도를 조정함으로써 제지업자가 티슈 웹의 기계 방향(MD) 특성을 변형할 수 있게 한다. 종종 급속 전사로 지칭되는 이러한 속도 차는, Hermans 등의 미국 특허 제8,956,503호에 개시된 바와 같이, MD 신장률 및 탄성률을 변형시키는 데 사용될 수 있다. 주어진 인장 강도에서 MD 신장률을 증가시키고 MD 탄성률을 감소시키는 것은 일반적으로 내구성을 증가시키고 티슈 제품의 강성을 감소시킬 것이다. 이들 특성을 변경하는 것은 또한 제조 효율, 특히 변환 작업의 효율을 개선할 수 있고, 이는 내구성의 증가로부터 이득을 얻는다.
Hermans 등에 개시된 공정은 변형된 MD 특성을 갖는 티슈 제품을 제조하는 기술 분야에서 큰 진보를 제공하였지만, 여전히 천과 유사하고 고도의 드레이프성을 갖는 티슈 제품에 대한 필요성이 남아 있다. 특히, 기계 및 교차 기계 방향 모두에서 낮은 탄성률을 갖는 티슈 제품이 필요하다.
본 발명자들은 이제 티슈 제품, 특히 개별 시트를 제공하도록 파괴될 수 있는 천공에 의해 서로 분리된 복수의 시트를 포함하는 종이 타월의 롤을 성공적으로 제조하였고, 이는 약 5.0 kg 미만의 MD 기울기로 본원에서 지칭되는 기계 방향(MD) 탄성률 및 약 10.0 kg 미만의 CD 기울기로 본원에서 지칭되는 교차 기계 방향(CD) 탄성률을 갖는다. 저 MD 및 CD 탄성률은, 약 5.0 미만의 강성도 지수와 같은, 기하 평균 인장 강도로 나눈 기하 평균 기울기로서 측정된, 낮은 강성도 지수를 갖는 티슈 제품을 제공한다. 놀랍게도, 강성도 감소는 내구성을 감소시키지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 티슈 제품은 기하학적 평균 인장 에너지 흡수, 파단 시 티슈에 의해 흡수된 에너지의 양의 측정치를 가질 수 있으며, 이는 약 15.0 g·cm/cm2보다 크다. 전술한 특성은 심지어 약 2,500g/3" 미만의 기하학적 평균 인장 강도와 같은 비교적 적당한 인장 강도에서 달성될 수 있다. 결과적인 티슈 제품은 높은 내구성, 양호한 드레이프성 및 부드러운 촉감과 같은 천과 유사한 속성을 갖는다.
따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 2개 이상의 통기 건조 티슈 겹을 포함하는 티슈 제품과 같은, 다수 겹 티슈 제품을 제공하며, 상기 제품은 약 1,500 내지 약 2,500g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT) 및 약 10.0 kg 미만, 예컨대 약 4.0 내지 약 10.0 kg의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기)를 갖는다. 소정의 예에서, 개선된 GM 기울기는 제품의 교차 기계 방향(CD) 기울기를 약 20.0 kg 미만, 예컨대 약 14.0 내지 약 20.0 kg으로 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명의 티슈 제품은 촉감이 양호한 물질을 제공하기 위해서 고도의 벌크, 예컨대 약 10.0cc/g 초과, 더욱 바람직하게 약 12.0cc/g 초과 및 더욱 더 바람직하게 약 14.0cc/g 초과, 예컨대 약 10.0 내지 약 16.0cc/g, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0cc/g, 더욱 바람직하게 약 13.5 내지 약 15.5 cc/g의 벌크를 갖는다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 제1 크레이핑된, 통기 건조 티슈 겹 및 제2 크레이핑된, 통기 건조 티슈 겹을 포함하는 다수 겹의 크레이핑된, 통기 건조 티슈 제품을 제공하며, 상기 제품은 약 50gsm 초과의 평량, 약 1,500 내지 약 2,500g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT) 및 약 4.0 내지 약 10.0 kg의 GM 기울기를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 약 1,500 내지 약 2,500g/3"의 기하학적 평균 인장(GMT), 약 5.0 미만의 강성도 지수 및 약 1.00 초과의 인장 에너지 흡수 지수(TEA 지수)를 갖는 여러 겹의 통기 건조 티슈 제품을 제공한다. 전술한 드레이프성 및 내구성 티슈 제품은 약 10.0cc/g 초과, 예컨대 약 10.0 내지 약 16.0cc/g의 벌크를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 제1 외부 표면 및 상부에 배치된 크레이핑 조성물을 갖는 제1 크레이핑된 티슈 겹, 제1 외부 표면 및 본원에서 결합제 조성물로도 지칭되며, 상부에 배치된, 크레이핑 조성물을 갖는 제2 크레이핑된 티슈 겹을 포함하는 여러 겹 티슈 제품을 제공하며, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹은, 상기 제1 외부 표면이 서로 대면하도록 대면 배열로 함께 겹쳐지고, 상기 제품은 약 1,500 내지 약 2,500 g/3"의 GMT, 약 2.0 내지 약 4.0의 강성도 지수, 및 약 1.20 내지 약 1.50의 TEA 지수를 갖는다. 소정의 경우에, 제1 및 제2 겹의 제1 외부 표면 상에 배치된 크레이핑 조성물은 라텍스 중합체, 보다 바람직하게는 비-가교결합된 라텍스 중합체를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은, (a) 섬유의 수성 현탁액을 형성하는 단계 (b) 섬유의 수성 현탁액을 제1 속도로 주행하는 형성 직물 상에 증착하여 습식 웹을 형성하는 단계; (c) 상기 웹을 약 20% 이상의 점조도로 탈수하는 단계; (d) 상기 웹을 통기 건조 직물에 전달하고 상기 웹을 통기 건조시켜 건조된 티슈 웹을 형성하는 단계; (e) 상기 건조된 티슈 웹의 제1 외부 표면에 라텍스 중합체를 패턴으로 도포하는 단계; (f) 상기 건조된 티슈 웹의 제1 외부 표면을 회전식 건조기에 접착하는 단계, 및 (g) 회전식 건조기로부터 티슈 웹을 크레이핑하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 생성된 크레이핑된 티슈 겹은 약 20 내지 약 30gsm의 평량을 갖는다.
소정의 경우에, 진행 방법에 따라 생산된 겹은 함께 겹쳐지고 엠보싱되어 여러 겹의 티슈 제품, 특히 복수의 시트를 포함하는 종이 타월의 롤을 형성할 수 있다. 롤형 티슈 제품은, 제품이 개별 시트로 파단될 수 있게 하는 복수의 천공부를 구비할 수 있다. 여러 겹을 함께 합칠 때, 개별 겹은, 양키 건조기와 접촉하게 되며 상부에 배치된 크레이핑 조성물을 갖는 개별 겹 외부 표면이 서로 대면할 수 있도록 해서 사용시 사용자에 의해 접촉되는 표면에 크레이핑 조성물이 실질적으로 없도록 서로 대면 배열될 수 있다.
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 상업용 타월 제품(●) 및 발명예 타월 제품(▲)에 대한 기하학적 평균 인장 강도(GMT, g/3") 대 기하학적 평균 기울기(GM 기울기, kg)의 그래프이고;
도 8은 상업용 타월 제품(●) 및 발명예 타월 제품(▲)에 대한 기하학적 평균 인장 강도(GMT, g/3") 대 기하학적 평균 신장률(GM 신장률, %)의 그래프이고;
도 9는 상업용 타월 제품(●) 및 발명예 타월 제품(▲)에 대한 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA, g·cm/cm2) 대 기하학적 평균 기울기(GM 기울기, kg)의 그래프이고;
도 10은 상업용 타월 제품(●) 및 발명예 타월 제품(▲)에 대한 교차 기계 방향 인장 강도(CD 인장, g/3") 대 교차 기계 방향 기울기(CD 기울기, kg)의 그래프이다.
정의
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "베이스시트(Basesheet)"는 엠보싱, 캘린더링, 결합제 또는 연화 조성물로 처리, 천공, 겹침, 접힘, 또는 개별 롤형 제품으로 롤링과 같은, 추가 가공을 거칠 수도 있는, 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.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은, 한 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리물 등의 층을 가리킨다. 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 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. 아래의 시험 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 평량을 측정한다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품의 평량은 달라질 수 있지만, 소정의 실시예들에서 제품은 약 45gsm 초과, 예컨대 약 50gsm 초과, 예컨대 약 55gsm 초과, 예컨대 약 45 내지 약 65gsm, 예컨대 약 50 내지 약 60gsm, 예컨대 약 55 내지 약 60gsm의 평량을 가질 수 있다.
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 발명에 따라 생산된 티슈 제품은 비교적 두꺼울 수 있으며 손에 좋은 물질을 제공할 수 있다. 캘리퍼는 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들 사이에서 다양할 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 티슈 제품은 약 700μm 초과, 예컨대 약 750μm 초과, 예컨대 약 800μm 초과, 예컨대 약 700 내지 약 900μm의 캘리퍼를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "벌크(Bulk)"라는 용어는, 제품 완전 건조 평량(gsm)에 의해 나누어진 제품 캘리퍼(μm)의 몫을 지칭한다. 얻어진 벌크는 그램당 세제곱 센티미터(cc/g)로 표현된다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 소정의 실시예들에서 약 10.0cc/g 초과, 보다 바람직하게 약 12.0cc/g 초과, 더욱더 바람직하게 약 14.0cc/g 초과, 예를 들어 약 10.0 내지 약 15.0cc/g의 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 제품 사이에서 다양할 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 티슈 제품은 약 10.00kg 미만, 예컨대 약 8.00kg 미만, 예컨대 약 4.00 내지 약 10.00kg, 예컨대 약 4.00 내지 약 8.00kg, 예컨대 약 4.00 내지 약 6.50kg의 GM 기울기를 가질 수 있다.
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 2,500g/3" 이하, 예컨대 약 2,250g/3" 이하, 예컨대 약 2,000g/3" 이하, 예컨대 약 1,500 내지 약 2,500g/3", 예컨대 약 1,700 내지 약 2,000g/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.
Figure pct00001
본 발명에 따라 제조된 티슈 제품의 강성도 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에, 강성도 지수는 약 5.00 미만, 예컨대 약 4.00 미만, 예컨대 약 3.00 미만, 예컨대 약 2.00 내지 약 5.00, 예컨대 약 2.00 내지 약 3.50일 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:
Figure pct00002
TEA 지수는 달라질 수 있지만, 소정의 경우에 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 약 1.00 이상, 예컨대 약 1.20 이상, 예컨대 약 1.40 이상, 예컨대 약 1.00 내지 약 1.50의 TEA 지수를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "습식/건식 비율"은 습식 교차 기계 방향(CD) 인장 강도 대 건식 CD 인장 강도의 비율을 지칭한다. 습식 및 건식 CD 인장은 아래의 시험 방법 섹션에서 제시된 바와 같이 측정된다. 본 발명의 티슈 제품의 습식/건식 비율은, 예를 들어, 크레이핑 조성물 및 습식 강도 첨가제의 양과 같은 여러 요인에 따라 다양할 수 있지만, 소정의 경우에, 본 발명의 티슈 제품은 약 0.40 초과, 예컨대 약 0.42 초과, 예컨대 약 0.44 초과, 예컨대 약 0.40 내지 약 0.50의 습식/건식 비율을 가질 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명자들은 이제 놀랍게도 천과 유사한 특성을 갖는 티슈 제품을 발견하였다. 천과 유사한 특성은, 부분적으로, 개선된 드레이프성 및 감소된 강성을 유발한다. 놀랍게도, 강성의 감소는 내구성의 감소를 초래하지 않는다. 따라서, 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은, 약 5.0 미만의 강성도 지수 및 약 15.0 g·cm/cm2 초과의 파단 시 티슈에 의해 흡수된 에너지의 양 측정치인, 기하학적 평균 인장 에너지 흡수를 가지는 제품과 같은, 드레이프성이고 내구성 있는 여러 겹의 크레이핑된 티슈 웹을 포함하는 롤형 종이 타월을 제공한다.
따라서, 본 발명의 티슈 웹 및 제품은, 본원에서 웹으로도 지칭되는, 초기 티슈 겹을 회전 건조기, 예컨대 양키 건조기에 접착하고, 웹을 건조기로부터 크레이핑하여 이를 제거함으로써 제조된다. 특히 바람직한 실시예들에서, 라텍스 결합제는 초기 티슈 웹을 건조기 표면에 접착하는 데 사용되고, 일단 크레이핑에 의해 건조기로부터 제거되면 웹 표면에 전달된다. 초기 웹을 크레이핑하여 회전 건조기로부터 제거하는 것은 섬유-섬유 접합을 파괴하여, 웹의 강성을 감소시킨다. 특히 유리하게도, 내구성을 실질적으로 감소시키지 않으면서 강성이 감소된다는 것이 발견되었다. 보다 구체적으로, 프로세스는 기계 방향 및 교차 기계 방향 물리적 특성 둘 다를 개선하여, (기하 평균 기울기, GM 기울기로서 측정되는) 기하 평균 탄성률이 감소되는 반면, 제품이 파단 전에 기계 방향 및 교차 기계 방향 둘 모두에서 흡수할 수 있는 에너지의 양은 증가한다는 것이 발견되었다.
임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 티슈 겹의 적어도 하나의 외부 표면 상에 라텍스 크레이핑 조성물이 존재하면 강성도에 부정적인 영향을 미치지 않으면서, 개선된 내구성과 강도를 겹에 제공한다고 여겨진다. 따라서, 소정의 바람직한 실시예들에서, 본 발명은 약 5.0kg 미만의, 본원에서 MD 기울기로 지칭되는 기계 방향(MD) 탄성률 및 약 10.0kg 미만의, 본원에서 CD 기울기로 지칭되는 교차 기계 방향(CD) 탄성률을 갖는 여러 겹 티슈 제품을 제공한다. 저 MD 및 CD 탄성률은, 약 5.0 미만의 강성도 지수와 같은, 기하 평균 인장 강도로 나눈 기하 평균 기울기로서 측정된, 낮은 강성도 지수를 갖는 티슈 제품을 제공한다.
놀랍게도, 강성도 감소는 내구성을 감소시키지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 티슈 제품은 기하학적 평균 인장 에너지 흡수, 파단 시 티슈에 의해 흡수된 에너지의 양의 측정치를 가질 수 있으며, 이는 약 15.0 g·cm/cm2보다 크다. 전술한 특성은 심지어 약 2,500g/3" 미만의 기하학적 평균 인장 강도와 같은 비교적 적당한 인장 강도에서 달성될 수 있다.
다른 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 약 2,500 g/3" 이하, 예컨대 약 2,250 g/3" 이하, 예컨대 약 2,000 g/3" 이하, 예컨대 약 1,500 내지 약 2,500g/3", 예컨대 약 1,700 내지 약 2,000g/3"의 GMT를 갖는다. 다른 실시예들에서, 티슈 제품은 약 15 g·cm/cm2 이상, 예컨대 약 18 g·cm/cm2 이상, 예컨대 약 20 g·cm/cm2 이상, 예컨대 약 15 내지 약 35 g·cm/cm2, 예컨대 약 18 내지 약 34 g·cm/cm2, 예컨대 약 20 내지 약 32 g·cm/cm2의 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 가질 수 있다. 따라서, 티슈 제품은 약 1.00 이상, 예컨대 약 1.20 이상, 예컨대 약 1.40 이상, 예컨대 약 1.00 내지 약 1.50의 TEA 지수를 가질 수 있다.
본 발명의 티슈 제품은 양호한 강도 및 내구성을 갖지만, 이들은 일반적으로 유연성이 있다. 예를 들어, 티슈 제품은 일반적으로 약 5.00 미만, 예컨대 약 4.00 미만, 예컨대 약 3.00 미만, 예컨대 약 2.00 내지 약 5.00, 예컨대 약 2.00 내지 약 4.00의 강성도 지수를 갖는다.
다양한 상업용 및 본 발명 티슈 제품의 강도, 강성도 및 내구성의 비교가 아래 표 1에 나타나 있다. 하나의 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은 복수의 목재 펄프 섬유 및 각 겹의 적어도 하나의 외부 표면 상에 배치된 라텍스 크레이핑 조성물을 포함하는, 제1 및 제2 크레이핑된 통기 건조된 티슈 겹을 포함하는, 여러 겹, 예컨대 2겹 티슈 제품을 제공하고, 티슈 제품은 약 1,500g/3" 내지 약 2,500 g/3" 의 GMT, 약 5.0 미만, 예컨대 약 2.00 내지 약 5.00의 강성도 지수, 및 약 1.00, 예컨대 약 1.00 내지 약 1.50의 TEA 지수를 갖는다.
크레이핑 GMT (g/3") GM 신장율 (%) GM TEA (g·cm/cm2) GM 기울기 (kg) 강성도 지수 TEA 지수 CD 인장 (gf) CD 기울기 (kgf)
Kirkland Signature Y 2794 12.69 29.37 20.35 7.28 1.05 2719 29.1
Brawny Y 3410 12.84 34.82 19.86 5.82 1.02 3458 25.4
Bounty Y 4282 12.43 43.07 20.71 4.84 1.01 3502 25.7
Bounty Essentials Y 2682 8.87 18.06 12.73 4.75 0.67 2241 11.7
Sparkle Y 2879 11.34 24.82 16.34 5.68 0.86 2132 33.6
Great Value Ultra Strong Y 4067 9.77 41.25 28.87 7.10 1.01 3831 40.1
Great Value Everyday Strong Y 2279 5.85 12.87 28.52 12.51 0.56 1539 29.0
Presto Y 3264 11.20 26.61 16.85 5.16 0.82 3216 20.7
Viva Multi Surface Cloth N 2922 13.53 27.50 11.74 4.02 0.94 2662 9.0
발명예 1 Y 1989 22.4 27.0 5.77 2.90 1.35 1601 18.3
발명예 2 Y 2317 23.4 32.2 6.70 2.89 1.39 1911 22.2
발명예 3 Y 1827 22.9 25.4 5.22 2.86 1.39 1471 18.0
발명예 4 Y 2265 23.2 32.0 6.37 2.81 1.41 1836 22.3
발명예 5 Y 1518 22.4 20.5 4.57 3.01 1.35 1222 14.1
발명예 6 Y 1897 22.2 25.2 5.59 2.95 1.33 1513 16.8
발명예 7 Y 1697 22.5 23.0 5.05 2.98 1.36 1384 15.8
발명예 8 Y 2024 22.9 28.2 5.97 2.95 1.40 1666 19.1
일반적으로, 본 발명의 티슈 제품은 약 45gsm 초과, 예컨대 약 50gsm 초과, 예컨대 약 55gsm 초과, 예컨대 약 45 내지 약 65gsm, 예컨대 약 50 내지 약 60gsm, 예컨대 약 55 내지 약 60gsm의, 완전 건조 평량으로 측정된, 평량을 갖는다. 전술한 평량에서, 티슈 제품은 약 10.0cc/g 초과, 더욱 바람직하게 약 12.0cc/g 초과 및 더욱 더 바람직하게 약 14.0cc/g 초과, 예컨대 약 10.0 내지 약 16.0cc/g, 예컨대 약 12.0 내지 약 16.0cc/g, 보다 바람직하게 약 13.5 내지 약 15.5cc/g의 벌크를 가질 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은 복수의 목재 펄프 섬유를 포함하며 약 54 내지 약 60gsm의 평량 및 약 12.0 내지 약 16.0cc/g, 보다 바람직하게 약 13.5 내지 약 15.5cc/g의 벌크를 갖는 통기 건조 티슈 제품을 제공한다.
또 다른 실시예들에서, 본 개시는 고도의 신장율을 갖는 티슈 제품을 제공한다. 예를 들어, 제품은 약 15.0% 이상, 예컨대 약 18.0% 이상, 예컨대 약 20.0% 이상, 예컨대 약 18.0 내지 약 25.0%, 예컨대 약 20.0 내지 약 25.0%의 기하학적 평균 신장율(GM 신장률)을 가질 수 있다.
특히 바람직한 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 개선된 CD 신장률, CD TEA 및 CD 기울기와 같은 개선된 교차 기계 방향 특성을 갖는다. 예를 들어, 제품은 약 10.0 내지 약 25.0 kg, 예컨대 약 14.0 내지 약 18.0 kg의 CD 기울기를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서 제품은 약 12.0 내지 약 18.0의 CD 신장률을 가질 수 있다. 또 다른 실시예들에서 제품은 약 15.0 내지 약 25.0, 예컨대 약 18.0 내지 약 22.0의 CD TEA를 가질 수 있다. 소정의 바람직한 실시예들에서, 본 발명은 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹을 포함하는 2겹 티슈 제품을 제공하고, 상기 제품은 약 2,000g/3" 이하, 예컨대 약 1,200 내지 약 2,000g/3"의 CD 인장 강도 및 약 25.0kg 이하, 예컨대 약 10.0 내지 약 25.0kg, 예컨대 약 14.0 내지 약 18.0kg의 CD 기울기를 갖는다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 유연성이 있을 수 있으며, 예컨대 약 10.00kg 미만, 예컨대 약 8.00kg 미만, 예컨대 약 4.00 내지 약 10.00kg, 예컨대 약 4.00 내지 약 8.00kg, 예컨대 약 4.00 내지 약 6.50kg의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기)를 갖는다. 전술한 탄성률은 약 2,500g/3" 이하, 예컨대 약 2,250g/3" 이하, 예컨대 약 2,000g/3" 이하, 예컨대 약 1,500 내지 약 2,500g/3", 예컨대 약 1,700 내지 약 2,000g/3"의 GMT와 같은 적당한 인장 강도로 달성될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 티슈 제품은 일반적으로 약 5.00 미만, 예컨대 약 4.00 미만, 예컨대 약 3.00 미만, 예컨대 약 2.00 내지 약 5.00, 예컨대 약 2.00 내지 약 3.50과 같은, 강성도 지수로서 측정된, 낮은 강성도를 갖는다.
본 발명의 티슈 제품은 바람직하게는 습식-레이드(wet-laid)되고 셀룰로오스 펄프 섬유와 같은 복수의 섬유를 포함한다. 일 실시예에서, 티슈 제품은 복수의 목재 펄프 섬유를 포함한다. 다른 예에서, 섬유성 구조체는 복수의 비-목재 펄프 섬유, 예를 들어 식물 섬유, 합성 스테이플 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명과 관련하여 사용하기 위한 적합한 셀룰로오스 섬유들은 모든 부분에서 2차(재생) 제지 섬유들 및 버진(virgin) 제지 섬유들을 포함한다. 이러한 섬유들은, 제한 없이, 경질목 및 연질목 크래프트 펄프 섬유들을 포함한다.
섬유성 구조체를 제조하기 위한 공정의 비제한적 예는 공지된 습식-레이드 제지 공정, 예를 들어 통기-건조 제지 공정을 포함한다. 이러한 공정은 통상적으로 매질, 습식이거나, 보다 구체적으로는 수성 매질, 또는 건조한, 보다 구체적으로는 기체, 즉, 공기를 매질로서 갖는, 현탁액의 형태로 된 섬유 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 습식-레이드 공정에 사용되는 수성 매질은 종종 섬유 슬러리로서 지칭된다. 섬유성 슬러리는 그 후 초기 섬유성 구조체가 형성되도록 복수의 섬유를 성형 와이어, 직물 또는 벨트 상에 피착하는데 사용되며, 그 후에 섬유를 함께 건조 및/또는 접합하면, 티슈 웹을 생성한다. 티슈 웹의 추가 처리는 완성된 티슈 제품이 형성되도록 수행될 수 있다.
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 개시와 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 4차 암모늄 화합물, 폴리 하이드록시 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 특허번호5,529,665에 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 4차 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 4차 암모늄 탈접합제는 이미다졸린 4차 암모늄 탈접합제, 예컨대 올레일-이미다졸린 사차, 디알킬 디메틸 4차 탈접합제, 에스테르 4차 탈접합제, 디아미도아민 4차 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 영구 습식 조강제이다. 특히 바람직한 습식 조강제는 수용성, 양이온성 물질, 특히 이들이 제지 섬유 상에, 그 내부에, 또는 그 사이에 피착된 후에 가교 결합 또는 다른 경화 반응을 겪는 물질이다. 특히 유용한 것은 다양한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다. 이들 물질은 아미노, 에폭시 및 아제티디늄 기와 같은 반응성 작용기를 구비한 저분자량 중합체이다. 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Solenis, Inc.에 의해 Kymene이라는 상표명으로 판매되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 본 발명에서 특히 유용하다.
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 형성하는 데 유용한 티슈 베이스시트는 바람직하게는 통기 건조 (TAD) 제조 공정에 의해 형성된다. 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. 형성 직물은, 웹이 약 10 건조 중량 퍼센트의 점조도로 부분적으로 탈수될 때 공정에 있어서 새롭게 형성된 습윤 웹을 지지하고 하류측으로 반송하도록 기능한다. 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, 본원에서 크레이핑 조성물로도 지칭되는, 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 도트들을 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.
하나의 결합제 패턴이 도 5에 도시되고, 이는 각각 3개의 세장형 육각형으로 이루어진 다수의 개별 피착물로 구성된 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.
결합제 재료가 시트 상에 망상 패턴으로 인쇄되는 다른 결합제 패턴을 도 6에 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 바람직한 실시예들에서, 결합제는 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지 또는 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린(PPE) 수지와 같은, 아제티디늄-기능성 가교 결합 중합체와 반응된 카르복실-기능성 라텍스 에멀젼 중합체를 포함할 수 있다. 본 발명의 티슈 제품의 제조에 결합제로서 사용하기에 적합한 가교 결합된 카르복실-기능성 라텍스는 미국 특허 제7,297,231호에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 개시와 일치하는 방식으로 본원에 원용된다.
결합제 조성물은 베이스시트 상의 결합제 필름의 표면 화학적 성질 또는 특성을 개질하도록 설계된 항-블로킹 첨가제를 선택적으로 함유할 수 있다. 적절한 항-블로킹 첨가제는 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 항-블로킹 첨가제의 양은 약 1 내지 약 25%, 보다 구체적으로 약 5 내지 약 20%, 보다 구체적으로 약 10 내지 약 15%일 수 있다.
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, 결합제 조성물은 웹의 표면적의 약 20% 내지 약 60%를 커버할 것이다. 웹에 적용된 결합제 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.
다른 경우에, 전술한 바와 같이 제조된 베이스시트는 겹침을 거쳐 본 발명의 티슈 제품을 생산할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 티슈 제품은 2개 이상의 겹, 예컨대 2개, 3개 또는 4개의 겹을 포함하는 다수 겹 제품으로서 제공될 수 있으며, 여기서 상기 겹들은 권축 등에 의해 함께 기계적으로 결합된다. 여러 겹을 함께 합칠 때, 개별 겹은, 양키 건조기와 접촉하게 되며 상부에 배치된 크레이핑 조성물을 갖는 겹 외부 표면이 서로 대면할 수 있도록 해서 사용시 사용자에 의해 접촉되는 표면에 크레이핑 조성물이 실질적으로 없도록 서로 대면 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 2개 이상의 베이스시트는 겹침 및 엠보싱에 의해 함께 결합되어 2겹, 엠보싱, 접착 적층된 티슈 제품을 형성한다. 일 실시예에서, 엠보싱부 패턴은 제1 겹에만 적용되므로, 2개의 겹 각각은 상이한 목적을 제공하고 시각적으로 구별 가능하다. 예를 들어, 제1 겹 상의 엠보싱부 패턴은 무엇보다도 두께 및 퀼팅된 외관에 관한 개선된 심미성을 제공하는 반면, 엠보싱되지 않은 제2 겹은 흡수성, 두께 및 강도와 같은 기능적 품질을 향상시키도록 고안된다. 또 다른 실시예에서, 섬유성 구조체 제품은 2겹 제품이고, 여기서 두 겹 모두 복수의 엠보싱부를 포함한다. 적절한 엠보싱 수단은, 예를 들어, 미국 특허 제5,096,527호, 제5,667,619호, 제6,032,712호 및 제6,755,928호에 개시된 것들을 포함한다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명의 티슈 제품은 제1 및 제2 겹을 포함하는 2겹 티슈 제품이며, 여기서 제1 겹은 복수의 엠보싱부를 가지고, 제2 겹은 강하게 엠보싱되지 않았고 일반적으로 그 위에 배치되는 별개의 엠보싱 패턴을 갖지 않는다. 이러한 방식으로, 제1 티슈 겹은 엠보싱되는 반면, 제2 겹은 엠보싱되지 않는다. 제1 티슈 겹이 엠보싱되는 정도는 여러 가지 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 엠보싱 장치는 제1 및 제2 돌기부의 더 높은 침투 깊이를 허용하기 위해 상이한 정도의 유연성을 갖는 물질로 제조된 인상 롤을 포함할 수 있다. 대안적으로, 인그레이브드 엠보싱 롤과 인상 롤 사이 닙에서의 압력은 가변될 수 있다.
엠보싱 이외에, 개별 겹은, 예를 들어, 적층 접착제로 겹을 함께 유지하도록 주지된 기술을 사용하여 함께 결합될 수 있다. 특히 바람직한 예에서, 겹은, 겹을 결합하기 위해 기계적 수단과 접착 수단을 모두 사용하는 엠보싱-적층 조립체를 사용하여 조합될 수 있다. 예를 들어, 겹은 적어도 하나의 강 엠보싱 롤러, 적어도 하나의 고무 코팅된 엠보싱 카운터 롤러, 및 접착제의 분배를 위한 적어도 하나의 롤러를 사용하여 엠보싱되고 함께 결합될 수 있으며, 이는 한 쌍의 엠보싱 롤러를 빠져나온 후에 티슈 웹에 적용될 수 있다.
겹침 후, 티슈 제품은 슬리팅, 천공, 절단 및/또는 권취에 의해 추가로 변환될 수 있다. 예를 들어, 티슈 제품은, 코어의 사용 여부에 관계없이, 엠보싱된 티슈 제품의 시트가 그 자체에 대해 복잡하게 포장되는 롤 형태일 수 있고, 돌기부는 교차 기계 방향으로 연장되고 제품을 개별 시트로 분리한다.
시험 방법
평량
샘플의 평량은 샘플의 12개의 제품(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. 12개의 정사각형 패드는 105 ± 2℃로 예열된 오븐 내에 배치된다. 패드는 오븐에 적어도 삼십(30)분 동안 유지되며, 그 후 패드가 제거되고 0.01 그램의 최소 분해능을 갖는 상단 로딩 밸런스에서 칭량된다. 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. 캘리퍼는 샘플의 10개의 제품(시트라고도 함)을 선택하고 스택을 제조함으로써 측정될 수 있다. 샘플이 욕실 또는 타월 티슈의 천공된 시트로 구성되는 경우, 천공은 사용 가능한 유닛을 적층할 때 동일한 면 상에 정렬되어야 한다. 스택의 두께는 μm를 사용하여 측정되고, 스택 두께는 10으로 나누어 제품의 캘리퍼를 달성한다.
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℃ 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 절단한다. 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 선택하였으며, 이때, 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.
습식 CD 인장
습식 인장 강도는, 시험편을 인장 시험 장비에 탑재하기 직전에 이전에 조절된 샘플 스트립의 중심 부분이 증류수로 포화된 점을 제외하고, 위의 건식 인장에 대해 설명한 바와 동일한 방식으로 측정하였다. 먼저 단일 테스트 스트립을 블로터 페이퍼(blotter paper)(섬유 마크, Reliance Basis 120)의 한 부분 상에 놓아 둠으로써 샘플 습윤이 수행된다. 이어서, 테스트 전에 패드가 이용되어 샘플 스트립을 젖게 한다. 패드는 녹색의, 스카치-브라이트 브랜드(3M) 범용 상업적 스크러빙 패드이다. 테스트를 위한 패드를 준비하기 위해, 풀 사이즈 패드는 약 2.5인치 길이 및 4인치 폭으로 절단된다. 마스킹 테이프의 조각이 4인치 길이의 에지들 중 하나를 둘러싼다. 이후, 테이핑된 측면이 습식 패드의 "최상부" 에지가 된다. 인장 스트립을 젖게 하도록, 테스트기는 패드의 최상부 에지를 유지하고, 습식 팬 내에 위치된 약 0.25인치의 증류수에 최하부 에지를 담근다. 패드의 말단이 물로 포화 완료된 후에, 패드는 그러면 습식 패드로부터 꺼내어지고, 젖은 에지를 와이어 메시 스크린에 걸쳐 가볍게 세 번 두드림으로써 과도한 물은 패드에서 제거된다. 이후, 패드의 젖은 에지는 샘플에 걸쳐 샘플 스트립의 대략 중심에서 샘플의 폭에 평행하게 부드럽게 위치된다. 패드를 약 1초 동안 제 위치에서 유지되며 그후 제거되고 습식 팬 내에 다시 위치된다. 이어서, 젖은 샘플은 인장 그립 내에 즉시 삽입되어 젖은 영역들이 상부 그립과 하부 그립 사이의 대략 중심에 위치된다. 테스트 스트립은 그립들 사이에서 수평 및 수직 모두에 있어서 중심에 있어야 한다. (젖은 부분 중 임의의 부분이 그립 면들과 접촉하는 경우, 시험을 재개하기 전에 시편을 폐기해야 하며 조들(jaws)을 건조시켜야 한다는 점에 주목하기 바란다). 이어서, 인장 시험을 수행하고, 피크 하중을 이 시편의 CD 습식 인장 강도로서 기록한다. 건식 CD 인장 시험에서처럼, 10개의 대표적인 샘플 측정의 평균에 의해 제품의 특징화를 결정한다.
예
파일럿 티슈 기계를 사용하여 일반적으로 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 층상의 비크레이핑된 통기 건조("UCTAD") 타월 베이스시트를 제조하였다. 티슈 기계 상에서 제조한 후, UCTAD 베이스시트는 일측이 실질적으로 도 2에 도시된 대로 라텍스 기반 결합제로 인쇄되었다. 결합제-처리된 시트를 양키 건조기의 표면에 접착하여 시트를 다시 건조시키고, 그 후 시트를 크레이핑하고 임의의 추가 열 경화 없이 롤 상에 권취되었다. 생성된 시트를, 겹들을 결합하기 위해 기계적 수단과 접착 수단 모두를 사용하는 엠보싱-적층 조립체를 사용하여 2겹 타월의 롤로 변환하였다.
보다 구체적으로, 베이스시트는 섬유의 2개의 외부층(각각의 외부층이 웹의 30중량%를 포함함) 사이에 위치한 섬유의 중심층(웹의 40중량%)을 함유하는 계층화된 섬유 지료로 제조되었다. 섬유 지료는 북부 연질목 크래프트(NSWK), 남부 연질목 크래프트(SSWK) 및 유칼립투스 경질목 크래프트(EHWK)로 이루어졌다. 제조 동안 제1 외부층이 통기 건조 직물과 접촉하였고(직물층), 제2 외부층(공기층)을 결합제로 처리하고 양키 건조기와 접촉시켰다. 각각의 층의 지료 조성이 아래의 표 2에 요약되어 있다. 표 2의 중량 백분율은 주어진 섬유층의 중량 백분율을 반영한다. 조강제(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스의 키멘 920A) 및 카르복시-메틸 셀룰로오스(CMC)를 동일한 부분으로 모든 층에 첨가하였고, 전체 첨가물은 섬유 지료의 미터 톤당 조강제 킬로그램을 기준으로 표 2에 반영하였다. 대략 4%의 고형분을 갖는 화학적 탈결합제(ProSoft TQ1003, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 솔레니스로부터 구매가능함)를 표 2에 기재된 바와 같은 특정 층에 선택적으로 포함시켰다.
발명예 샘플 1 2 3 4 5 6 7
급속 전사 28% 28% 28% 28% 28% 15% 22%
층 분할 30/40/30 30/40/30 30/40/30 30/40/30 30/40/30 30/40/30 20/60/20
외부층 (직물 면) 100% NSWK 100% NSWK 100% SSWK 100% SSWK 100% NSWK 100% NSWK 100% EHWK
중앙층 100% SSWK 100% SSWK 100% SSWK 100% SSWK 72% NSWK28% SSWK 72% NSWK
28% SSWK		 100% NSWK
외부층 (공기측) 100% NSWK 100% NSWK 100% NSWK 100% NSWK 72% NSWK28% SSWK 72% NSWK
28% SSWK		 100% EHWK
Kymene (kg/MT) 3 3 3 3 3 3 9
CMC (kg/MT) 1 1 1 1 1 1 3
탈접합제 (kg/MT) 6중앙층 단독 5
중앙층 단독		 5
중앙층 및 직물층		 6
중앙층 및 직물층		 6
중앙층 및 공기층		 6
중앙 및
공기층		 없음
화학 첨가제를 함유하는 기계-체스트 지료를 대략 0.2%의 농도로 희석하고, 층상 헤드박스에 전달하였다. 그런 다음, 베이스시트를 진공 롤을 사용하여 형성 직물보다 15 내지 28% 더 느리게 이동하는 전사 직물로 급속 전사하여 전사를 보조하였다. 제2 진공 보조 전사에서, 베이스시트를 통기 건조 직물(TMEX, 미국 위스콘신주 애플턴 소재의 Voith Fabrics로부터 상업적으로 입수 가능함) 상으로 전사하고 습식 성형하였다. 시트를 통기 건조기로 건조시켜 베이스시트를 생성하였다.
생성된 베이스시트를 그라비어 인쇄 라인에 공급하여, 분당 약 1,500피트로 주행하였고 여기서 라텍스 결합제는 시트의 제2 외부층(공기층) 상에 인쇄되었다. 그런 다음, 시트의 인쇄된 면을 약 132℃의 표면 온도를 갖는 회전 드럼에 대해 가압하고 닥터링하였다. 마지막으로, 시트를 임의의 추가 열 경화 없이 롤 상에 권취하였다.
결합제 조성물은 카르복실화된 비닐 아세테이트-에틸렌 삼원공중합체, 아제티디늄-작용성 가교-결합 중합체 및 화학적으로 반응성인 다작용성 알데히드 항-블로킹 첨가제의 가교-결합 반응으로부터 기인하였다. 카르복실화된 비닐 아세테이트-에틸렌 삼원공중합체는 상표명 Vinnapas™ EP-1133으로 Wacker Polymers, LP(펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 아제티디늄-작용성 가교 결합 중합체는 상표명 Kymene 920A로 Solenis(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 다작용성 알데히드 항-블로킹 첨가제는 상표명 Fennobond 3000으로 Kemira(조지아주 아틀랜타)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 시트에 적용된 결합제의 부가량은 대략 7중량%였다.
엠보싱 및 적층함으로써 인쇄 크레이핑된 티슈 웹을 추가로 변환하여 2겹 티슈 제품을 생산하였다. 그런 다음, 엠보싱 및 적층된 2겹 웹을 롤형 타월 제품으로 변환하고 물리적 시험을 거쳤는데, 그 결과를 아래 표 3 내지 표 5에 나타냈다.
발명예 샘플 평량 (gsm) 캘리퍼
(μm)		 벌크
(cc/g)		 GMT
(g/3")		 MD:CD 인장비
1 58.45 826 14.12 1989 1.55
2 58.23 775 13.30 2317 1.47
3 58.34 846 14.50 1827 1.54
4 58.56 836 14.27 2265 1.52
5 59.85 904 15.11 1518 1.54
6 60.28 871 14.45 1897 1.57
7 59.42 876 14.75 1697 1.50
8 58.56 851 14.53 2024 1.47
발명예 샘플 CD 인장 (g/3") CD 신장율 (%) CD 기울기 (kg) CD TEA (g·cm/cm2) CD 습식 인장 (g/3")
1 1601 16.1 8.45 18.3 634
2 1911 17.5 9.42 22.2 797
3 1471 17.3 7.30 18.0 596
4 1836 17.4 8.71 22.3 808
5 1222 16.6 5.97 14.1 504
6 1513 16.5 7.11 16.8 670
7 1384 16.4 7.03 15.8 565
8 1666 16.8 7.96 19.1 725
발명예 샘플 GM 기울기 (kg) 강성도 지수 GM TEA (g·cm/cm2) GM 신장율 (%) 습식/건식 비
1 5.771 2.90 27.0 22.4 0.40
2 6.705 2.89 32.2 23.4 0.42
3 5.220 2.86 25.4 22.9 0.40
4 6.371 2.81 32.0 23.2 0.44
5 4.569 3.01 20.5 22.4 0.41
6 5.591 2.95 25.2 22.2 0.44
7 5.049 2.98 23.0 22.5 0.41
8 5.972 2.95 28.2 22.9 0.43
실시예
제1 실시예: 제1 크레이핑된 티슈 겹 및 제2 크레이핑된 티슈 겹을 포함하는 여러 겹의 티슈 제품으로, 상기 제품은 약 2,500g/3" 미만, 예컨대 약 1,500 내지 약 2,500g/3"의 기하학적 평균 인장 강도(GMT), 및 약 10.0kg 미만, 예컨대 약 4.0 내지 약 10.0kg의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기)를 갖는, 여러 겹의 티슈 제품.
제2 실시예: 실시예 1에 있어서, 약 5.00 미만, 예컨대 약 2.00 내지 약 5.00의 강성도 지수를 갖는, 제품.
제3 실시예: 실시예 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 상부에 배치된 라텍스 중합체를 갖는, 제품. 특히 바람직한 실시예에서, 라텍스 중합체는 가교결합된다.
제4 실시예: 실시예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 필수적으로 가교결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체로 이루어진 크레이핑 조성물을 가지고 선택적으로 항-블로킹제가 상기 제1 외부 표면 상에 배치되는, 제품. 소정의 실시예들에서, 상기 항-블로킹제는 다당류 또는 계면활성제를 포함할 수 있다.
제5 실시예: 실시예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 약 25.0 kg 미만, 예컨대 약 10.0 내지 약 25.0 kg의 교차 기계 방향 기울기(CD 기울기)를 갖는, 제품.
제6 실시예: 실시예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 약 15.0 g·cm/cm2 초과, 예컨대 약 15.0 내지 약 24.0 g·cm/cm2의 교차 기계 방향 인장 에너지 흡수(CD TEA)를 갖는, 제품.
제7 실시예: 실시예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 약 20 내지 약 32g·cm/cm2의 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 갖는, 제품.
제8 실시예: 실시예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 약 15% 초과, 예컨대 약 20 내지 약 25%의 기하학적 평균 신장율(GM 신장율)을 갖는, 제품.
제9 실시예: 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 약 1.00 이상, 예컨대 약 1.20 이상, 예컨대 약 1.00 내지 약 1.50의 TEA 지수를 갖는, 제품.
제10 실시예: 실시예 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 상부에 배치된 크레이핑 조성물을 가지고, 여기서 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들은 상기 제1 외부 표면이 서로 마주하고 상기 제품의 외부 표면에 상기 크레이핑 조성물이 실질적으로 없도록 대면 배열로 함께 겹쳐져 있는, 제품.
제11 실시예: 실시예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 적어도 약 12.0%, 예컨대 약 12.0 내지 약 18.0%의 교차 기계 방향 신장율(CD 신장율)을 갖는, 제품.
제12 실시예: 실시예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 약 1,200 내지 약 2,000g/3"의 교차 기계 방향 인장(CD 인장)을 갖는, 제품.
제13 실시예: 실시예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 약 0.40 초과의 습식/건식 비를 갖는, 제품.
제14 실시예: 실시예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 약 50 내지 약 60gsm의 평량 및 약 12.0cc/g 초과의 벌크를 갖는, 제품.
제15 실시예: 실시예 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 티슈 겹은 통기 건조된, 제품.
제16 실시예: 실시예 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 또는 제2 티슈 겹 상에 배치된 복수의 엠보싱부를 더 포함하는, 제품.

Claims (22)

  1. 제1 크레이핑된 티슈 겹 및 제2 크레이핑된 티슈 겹을 포함하는 다수 겹 티슈 제품으로, 상기 다수 겹 티슈 제품은 약 1,500 내지 약 2,500g/3"의 기하학적 평균 인장 강도(GMT), 약 4.0 내지 약 10.0kg의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기) 및 약 12.0cc/g 초과의 벌크를 갖는, 다수 겹 티슈 제품.
  2. 제1항에 있어서, 약 5.00 미만의 강성도 지수를 갖는, 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 그 위에 배치된 라텍스 중합체를 갖는, 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 필수적으로 가교결합된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체로 이루어진 크레이핑 조성물을 가지고 선택적으로 항-블로킹제가 상기 제1 외부 표면 상에 배치되는, 제품.
  5. 제1항에 있어서, 약 10.0 내지 약 25.0 kg의 교차 기계 방향 기울기(CD 기울기)를 갖는, 제품.
    제1항에 있어서, 약 15.0 내지 약 24.0 g·cm/cm2의 교차 기계 방향 인장 에너지 흡수(CD TEA)를 갖는, 제품.
  6. 제1항에 있어서, 약 20 내지 약 32 g·cm/cm2의 기하학적 평균 인장 에너지 흡수(GM TEA)를 갖는, 제품.
  7. 제1항에 있어서, 약 15% 초과의 기하학적 평균 신장율(GM 신장율)을 갖는, 제품.
  8. 제1항에 있어서, 약 1.00 이상의 TEA 지수를 갖는, 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들 각각은 제1 외부 표면 및 상부에 배치된 크레이핑 조성물을 가지고, 여기서 상기 제1 및 제2 크레이핑된 티슈 겹들은 상기 제1 외부 표면이 서로 마주하고 상기 제품의 외부 표면에 상기 크레이핑 조성물이 실질적으로 없도록 대면 배열로 함께 겹쳐져 있는, 제품.
  10. 제1항에 있어서, 약 12.0% 초과의 CD 신장율을 갖는, 제품.
  11. 제1항에 있어서, 약 0.40 초과의 습식/건식 비를 갖는, 제품.
  12. 제1항에 있어서, 약 50 내지 약 60gsm의 평량 및 약 14.0cc/g 초과의 벌크를 갖는, 제품.
  13. 제1항에 있어서, 약 1,200 내지 약 2,000g/3"의 교차 기계 방향 인장(CD 인장)을 갖는, 제품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 티슈 겹은 통기 건조된, 제품.
  15. 다수 겹 티슈 제품으로,
    a. 제1 및 제2 외부 표면을 갖는 제1 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹으로서, 상기 제1 외부 표면은 상부에 배치된 라텍스 결합제를 갖는, 상기 제1 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹; 및
    b. 제1 및 제2 외부 표면을 갖는 제2 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹으로서, 상기 제1 외부 표면은 상부에 배치된 라텍스 결합제를 갖는, 상기 제2 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹을 포함하고;
    여기서 상기 제1 및 제2 겹은 상기 제1 외부 표면이 서로 대면하도록 대면 배열로 함께 겹쳐지고, 여기서 상기 제품은 약 1,500 내지 약 2,500 g/3"의 GMT, 약 10.0 미만의 기하학적 평균 기울기(GM 기울기) 및 약 12.0 내지 약 16.0 cc/g의 벌크를 갖는, 제품.
  16. 제17항에 있어서, 상기 라텍스 결합제는 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체를 포함하는, 제품.
  17. 제17항에 있어서, 약 5.00 미만의 강성도 지수를 갖는, 제품.
  18. 제17항에 있어서, 약 20 내지 약 25%의 기하학적 평균 신장율(GM 신장율)을 갖는, 제품.
  19. 다수 겹 티슈 제품으로,
    a. 제1 및 제2 외부 표면을 갖는 제1 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹으로서, 상기 제1 외부 표면은 상부에 배치된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체를 갖는, 상기 제1 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹; 및
    b. 제1 및 제2 외부 표면을 갖는 제2 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹으로서, 상기 제1 외부 표면은 상부에 배치된 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체를 갖는, 상기 제2 크레이핑된 통기 건조 티슈 겹을 포함하고;
    상기 제품은 약 20.0 내지 약 32.0 g·cm/cm2의 GM TEA 및 약 12.0 내지 약 18.0%의 CD 신장율을 갖는, 제품.
  20. 제21항에 있어서, 약 0.40 초과의 습식/건식 비를 갖는, 제품.
  21. 제21항에 있어서, 약 50 내지 약 60gsm의 평량 및 약 12.0cc/g 초과의 벌크를 갖는, 제품.
  22. 제21항에 있어서, 약 4.00 내지 약 6.50kg의 GM 기울기를 갖는, 제품.
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