JP3793572B2 - 高湿潤強度を有する柔軟な層状ティッシュ - Google Patents
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Description
フェイシャルティッシュ、バスティッシュ、ペーパタオル等に有効なティッシュペーパーの製造において、製品の特性を高めるために様々な添加剤を用いることが知られている。このような添加剤は、永久的か、または一時的な湿潤強度剤と、剥離剤とを含む。その名が示す通り、湿潤強度剤は、水または水分の存在に耐性のある所定の繊維間結合を作り出したり、または保持することによって、ティッシュシートが濡れ始めるとティッシュシートに強度保持性を与え、殆どのティッシュシートの用途に特に有効である。一時的湿潤強度剤は、ティッシュが使用されている間には湿潤強度が必要とされるが、ティッシュが下水道システムに流された後は好ましいものではない、特にバスティッシュに有効である。繊維間における製紙結合の数を減らすことによってティッシュシートの柔軟性を高め、ティッシュの感触を向上させるために、剥離剤が望まれる。
しかしながら、剥離剤は、湿潤強度剤が所望の結合を形成することを妨げるために、剥離剤の作用は、本質的に湿潤強度剤の目的に相対するものである。従って、湿潤強度剤と剥離剤を組み合わせて、2つの類の化学物質の相互作用が逆効果になることを最小にし、柔軟性と湿潤強度の有効な特性を有するティッシュシートを製造できる手段が必要とされる。
本発明の概要
添加剤の相互作用を最小にしながら、各添加剤の有効性を最大にするように、剥離剤と湿潤強度剤を層状の形態でティッシュシートに添加できることが発見された。これにより、製紙業者は、ティッシュの様々な層における添加剤と繊維の最大限に利用し、柔軟であるが強度のあるティッシュを得ることができる。
従って、1態様において、本発明は、(1)主に広葉樹繊維から形成され、少なくとも第1の層が剥離剤を含むようになった、第1の外側層および第2の外側層と、湿潤強度剤を含み、主に針葉樹繊維からなる少なくとも1つの内側層と、を有する製紙繊維の層状湿潤ウェブを層状ヘッドボックスを用いて形成し、(b)この層状湿潤ウェブを通気乾燥布地に移して、第2の外側層が通気乾燥布地と接触するようにし、(c)ウェブを通気乾燥して柔軟なティッシュシートを形成する、段階からなる柔軟なティッシュシートを製造する方法に関する。この結果得られた通気乾燥ウェブはクレープ加工されたり、クレープ加工されなかったりする。別の実施例において、段階(a)の層状ウェブは、ウェブが製紙用フェルト上に支持され、ヤンキードライヤーの表面に対して圧縮され、乾燥されクレープ加工される従来の“ウェットプレス”工程に従って乾燥され、柔軟なティッシュシートを形成できる。
別の態様において、本発明は、主に広葉樹繊維を含み、空気面層(以下に記載する)のような少なくとも1つの層が剥離剤を含むようになっている2つの外側層と、主に針葉樹繊維と湿潤強度剤を含む少なくとも1つの内側層からなる柔軟な層状ティッシュに関する。このティッシュは、通気乾燥またはウェットプレスされて、クレープ加工が施されたりクレープ加工が施されなかったりする。
本明細書に用いられる、“剥離剤”とは、ティッシュペーパの柔軟性を高める添加剤である。剥離剤は、このことを(a)脂肪族第4アンモニウム化合物(剥離剤)のような水素結合の生成に干渉する、(b)例えば、脂肪酸塩と誘導体(例えば、脂肪アミン誘導体)およびシリコンで、繊維の潤滑性を増大させてウェブの可撓性を増大させる、(c)例えば界面活性剤で表面張力を減少させて、ウェブ形成の間のキャンベル力を減少させ、結合領域を減少させる、あるいは(d)別の手段またはこれらの手段の組合せのような様々な手段によって、達成してもよい。適当な剥離剤は、アルキルトリメチル第4アンモニウム化合物、ジアルキルジメチル第4アンモニウム化合物、トリアルキルメチル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアミドアミン第4化合物、イミダゾリン第4アンモニウム化合物、脂肪酸誘導体、非イオン界面活性剤、両性活性剤、シリコン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキプロピルセルロース、メチルヒドロキシブチルセルロース、カルボキシエチルメチルセルロースおよびこれの混合物を含むが、これらに限定されない。
ウェブの形成前に、剥離剤を層完成紙料に添加することによって剥離剤が外側層に組み込まれるのが好ましい。しかしながら、ウェブ形成後、ウェブ乾燥前に剥離剤をウェブにスプレーすることによって湿潤ウェブに剥離剤を添加できる。このような場合、湿潤ウェブの濃度は、約40パーセントか、それ以下であり、より詳細には約30パーセントか、それ以下であり、さらにより詳細には約20パーセントか、それ以下である。外側層に付与される剥離剤の量は、1層あたり約0.125キログラム/メートルトン(0.251b/トン/層)から25キログラム/メートルトン(501b/トン/層)である。
本明細書に用いるように、“湿潤強度剤”は、ウェットティッシュペーパの強度を大きくする添加剤である。これは、永久的か、または一時的な湿潤強度をティッシュに与えることができる。適当な湿潤強度剤は、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、エポキシ化ポリアミド樹脂、ポリアミンポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂、グリオキサールポリアクリルアミド樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、この記述を本明細書の記述の一部とする、1991年1月1日にブジョククイストに付与された米国特許第4、981、577号に記載されている一時湿潤強度樹脂、ジアルデヒドスターチ、陽イオン性アルデヒドスターチ、セルロースザントゲン酸塩、合成ラテックス、植物ゴム質、イミタゾール、アクリル乳濁液、および両性スターチシロキアンを含むが、これらに限定されない。
針葉樹繊維の内側層に添加される湿潤強度剤の量は、約0.25kg/メートルトン/層(0.51b/トン)から25kg/メートルトン/層(501b/トン)である。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の目的に有効なティッシュ製造工程の概略フロー線図である。
図面の詳細な説明
図1を参照すると、本発明の目的に適した多層構造ティッシュを製造する方法が記載されている。(簡潔にするために、いくつかの布地の移送を可能にするのに用いられるいくつかの引張ロールが概略的に示されているが、番号は付されていない。)図1に示した装置と方法から変更例が本発明の範囲から逸脱することなく行なうことができる。外側生成布地11と内側生成布地12との間に製紙繊維の水性浮遊物を噴射または堆積させる層状製紙ヘッドボックス10を有するツインワイヤフォーマーが示されている。ウェブが約10乾燥重量パーセントの濃度にまで部分的に脱水される間、内側成形布地12は、新しく形成された湿潤ウェブ13を支持し、工程における下流側に搬送するようになっている。湿潤ウェブが成形布地により支持されている間、真空サクション14によって、さらに湿潤ウェブの脱水を行なうことができる。図示するように、乾燥中、最終的にドライヤー面に向くウェブの外側層である、湿潤ウェブのドライヤー面層が、成形布地12と接触する。空気面層とは、ウェブの反対側の外側層であり、乾燥中にドライヤーから離れて面する。
次いで、湿潤ウェブが、内側成形布地から、この成形布地よりも遅い速度で進行する移送布地17に移され、ウェブに高い伸縮性を与える。移送は、真空シュー18とキストランスファーとの助けを得て行なわれるのが好ましく、湿潤ウェブの実質的な圧縮を避けるようになっている。任意的な真空ボックス19がウェブをさらに脱水するのに用いることができ、スプレーアプリケータ20は、剥離剤のような添加剤を制御して添加するのに用いることができる。
次いで、このウェブが、真空トランスファロール26の助けをかりて、移送布地17から通気乾燥布地25に移される。通気乾燥布地は、移送布地に対して同じ速度か、異なる速度で進行できる。所望であれば、通気乾燥布地は、伸縮性をさらに高めるためにより遅い速度で進むことができる。移送が真空の助けによって行なわれるのが好ましく、シートを変形させて通気乾燥布地に一致させ、これにより所望の嵩と外観を作り出すことになる。任意的な真空ボックス27とスプレーアプリケータ28が上述のように用いることができる。
ウェブの移送に用いられる真空のレベルは、約3から15水銀柱インチ(約75水銀柱ミリメートルから約380水銀柱ミリメートル)であり、好ましくは約5水銀柱インチ(125ミリメートル)である。真空シュー(負の圧力)は、ウェブの反対側からの正の圧力を用いることで取り替えられたり、置き換えられてウェブを次の布地に吹き込み、それに加えて、または真空を用いてウェブを次の布地上に吸い込むように置き換えることができる。また、真空ロールを真空シューの代わりに用いることができる。
通気乾燥布地25により支持されながら、ウェブが、通気ドライヤー30、31によって約94パーセントからそれ以上の濃度にまで乾燥される。乾燥したベースシート35が、真空ロール37の助けを得てキャリヤ布地36に移送され、キャリヤ布地36と任意的な別のキャリヤ布地39とを用いてリール38に転送される。任意的な加圧回転ロール40が、ウェブをキャリヤ布地36から取り除くのを容易にするのに用いることができる。この目的のための適当なキャリヤ布地は、アルバニインターナショナル84Mまたは94Mとアステン959または937である。リールカレンダー45、または後にオフラインカレンダーがけを用いて、所望であればベースシートの平滑性と柔軟性を改善するのに用いることができる。
例
例1
図1に示すように、パイロットスケールのツインワイヤ製紙機が、本発明に従ってティッシュを製造するのに用いられた。より詳細には、製紙機は上部チャンバ、2つの中央チャンバ、および底部チャンバを備えた層状ヘッドボックスを有していた。ユーカリ広葉樹クラフト(EHWK)のような、主に短製紙繊維からなる第1の繊維スラリーが、上部と底部のヘッドボックスチャンバを通って押し出され、同時に、北洋針葉樹クラフト(NSWK)のような主に長製紙繊維からなる第2の繊維スラリーが、中央のヘッドボックスチャンバから押し出され、給送されて内側成形布地と外側成形布地との間で重なり合う関係になり、3層の初期の(ウェット)ウェブを形成する。内側および外側成形布地はアステン866ファブリックであった。層スプリットと言われる3層の乾燥重量比(外側層/内側層/外側層)は、37.5%/25%/37.5%であった。
第1スラリーのEHWK繊維は、温度が約184°F(約84℃)、約34%の濃度および80キロワットの動力入力でモイレシャフトディスペンサー内で予め処理された。この結果得られたEHWK繊維はベロセル(Berocell)596剥離剤で、5キログラム/メートルトンの割合でマシンチェスト内で処理された。ベロセル596は、Eka−Nobelによって得られるジメチルジアルキルアンモニア塩素剥離剤である。第1スラリーの繊維濃度は約0.12%であった。
第2スラリーのNSWK繊維が、5.45キログラム/メートルトンの割合でパレス(Prez)631NC−時湿潤強度樹脂で処理された。(パレス631NCは、CYTECによって得られるグリオキサール陽イオンポリアクリルアミド樹脂である)。第2の繊維スラリーが、目標の引張強度を維持するように機械的に再精製された。第2のスラリーの繊維濃度は、約0.04%であった。
真空ボックスが、成形布地を通る初期のウェブの部分的な脱水の役に立った。初期ウェブが、約29%の濃度で、真空トランスファシューの助けを得て内側成形布地からリンドセイ3080−CCW移送布地に移された。成形布地の速度は約2285フィート(694メートル)/分であり、移送布地の速度は、約1800フィート(547メートル)/分であり、27%の負のドロー(ラッシュトランスファ)を作り出した。
次いでウェブが移送布地から通気乾燥布地(アステンベロスタ800)に約29%の濃度で移された。ウェブが、通気ドライヤーによって約94%の濃度にまで乾燥された。乾燥されたウェブが2つの移送布地(アステン866とリンドセイ3070)の間のリールに移されて、リール上でロール上に巻かれた。
この結果得られたティッシュペーパの基本重量が29g/m2、幾何平均引張が710g/3インチであり、CD引張力が123g/3インチ(7.62センチメートル)であり、湿潤/乾燥引張比が20.3%であり、嵩は12.5cc/gであった。ティッシュペーパはパネル評価によって求められたように高触質柔軟性を有した。
例2
3層のティッシュペーパシートが、第1の短繊維スラリーが剥離剤を含まなかったことを除けば、例1に従って作られた。替わりに、乾燥されていないウェブの外側EHWK層が、ベロセル596剥離剤の溶液でスプレーされた。剥離剤溶液が、図1に示すように、スプレーアプリケータ20、28とこれに対応する真空ボックス19、27とを用いて外側層に添加された。剥離剤が、5キログラム剥離剤/EHWK繊維1メートルトンの割合で外側層に付与された。スプレーの添加地点において、ウェブの繊維濃度が約29%であった。この結果得られたティッシュペーパの基本重量が28.6g/m2、幾何平均引張力が723g/3インチ、湿潤CD引張が113g/3インチ(7.62センチメートル)、湿潤/乾燥引張比が19.3%であり、嵩が12.2cc/gであった。ティッシュパーパは、パネル評価によって求められたように高触質柔軟性を有した。
例3
3層のティッシュペーパシートが、1)第1の短繊維スラリー(EHWK)がベロセル584剥離剤7.5kg/メートルトンで(ベロセル584はEka−Nobelによって得られる非イオン、陽イオン界面活性ジステムである)で処理された、2)第2の長繊維スラリー(NSWK)が6.36kg/メートルトンのバレズ631NC一時湿潤強度剤で処理された、3)成形布地と移送布地との間の負のドローが29%であった、4)層スプリットが40%/20%/40%でった、5)内側形成布地と外側形成布地はリンドセイ2164ファブリックであり、ウェットエンド移送布地はアルバニ94−MSSであり、TAD布地がリンドセイT216−3であり、ドライエンド移送布地はアルバニ94−Mとリンドセイ3070であった、6)内側成形布地から移送成形布地までの移送は、約26%の濃度で生じ、TAD布地への移送は約27%の濃度で発生した、ことを除けば、例1に従って作られた。
その結果得られたティッシュペーパの基本重量が27.8g/m2、幾何平均引張力が696g/3インチ、湿潤CD引張が102g/3インチ(7.62センチメートル)、湿潤/乾燥引張比が18.1%であり、嵩が11.31cc/gであった。ティッシュパーパは、パネル評価によって求められたような高触質柔軟性を有した。
例4
3層のティッシュペーパシートは、1)第1の短繊維スラリーが南洋広葉樹クラフト繊維(SHWK)から構成された、2)第2の長繊維スラリー(NSWK)が、パレス631NC一時湿潤強度剤9.66kg/メートルトンで処理された、3)層スプリットが40%/20%/40%であった、4)内側成形布地から移送布地までの移送が、約28%の濃度で始まり、TAD布地への移送が約29%の濃度で発生したことを除けば、例3に従って形成された。
その結果得られたティッシュペーパの基本重量が29.4g/m2、幾何平均引張力が726g/3インチ、湿潤CD引張が107g/3インチ(7.62センチメートル)、湿潤/乾燥引張比が18.1%であり、嵩が9.95cc/gであった。ティッシュパーパは、パネル評価によって求められたような高触質柔軟性を有した。
例5
3層のティッシュペーパシートが、1)乾燥されていないウェブの外側層がウクラシルHCP感触柔軟剤(剥離剤)で、10kgのウクラシルHCP/メートルトンEHWK(ウクラシルHCPはユニオンカーバイドから得られた有機シリコン柔軟剤である)の割合でスプレーされた、2)第2の長繊維スラリー(HSWK)が、4.33kg/メートルトンのパレス631NC一時湿潤強度剤で処理された、3)成形布地と移送布地の負のドローは30%であった、4)層スプリットは35%/30%/35%であった、5)ウェットエンド移送布地はアルバニ94−Mであり、TAD布地は、リンドセイ216−4、ドライエンド移送布地は双方ともがリンドセイ3070ファブリックであった、6)乾燥されたウェブが、約32ミリメートルのニップ幅に係合された20インチ(50センチメートル)のスチールロールおよび20.5インチ(52センチメートル)のラバーロール(110&硬度、0.75インチ(1.9センチメートル)のカバー厚さ)からなるリールカレンダーを用いてカレンダーがけされたことを除けば、例2に従って形成された。
その結果得られたティッシュペーパの基本重量が30.1g/m2、幾何平均引張力が679g/3インチ、湿潤CD引張が100g/3インチ(7.62センチメートル)、湿潤/乾燥引張比が18.1%であり、嵩が8.35cc/gであった。ティッシュパーパは、パネル評価によって求められたような高触質柔軟性を有した。
例6
パイロットスケールツインワイヤ通気乾燥製紙機は、ロール40とリール38との間にヤンキードライヤーを有していること以外は、図1に記載した製紙機に類似しており、本発明に従って、クレープ加工され、通気乾燥されたティッシュを形成するのに用いられた。
この製紙機は、上部チャンバ、2つの中央チャンバ、および底部チャンバを備えた層状ヘッドボックスを有していた。南洋広葉樹クラフト(SHWK)繊維からなる第1の繊維スラリーが、上部と底部のヘッドボックスチャンバを通って押し出され、同時に、北洋針葉樹クラフト繊維(NHWK)からなる第2の繊維スラリーが、中央のヘッドボックスチャンバから押し出され、給送されて成形布地上で重なり合う関係になり、3層の初期のウェブを形成する。層スプリットは、33.3%/33.3%/33.3%であった。
ヘッドボックスの上部チャンバを通って押し出されたSHWK繊維が、2.5キログラム/メートルトンのベロセル596剥離剤で処理された。第2の長繊維スラリーのNSWK繊維が、8.15キログラム/メートルトンの割合で、パレス(Prez)631NC一時湿潤強度樹脂で処理された。第2の繊維スラリーは十分なスターチで処理され、目標の引張強度を維持した。ヘッドボックスの底部チャンバを通って押し出されたSHWK繊維は処理されなかった。
初期ウェブの脱水が成形布地を通って行なわれ、真空ボックスが役に立った。初期ウェブが、約29%の濃度で、真空トランスファロールの助けを得て成形布地から移送布地に移された。次いでウェブが移送布地から通気乾燥布地に約29%の濃度で移された。ウェブが、通気ドライヤーによって約94%の濃度にまで乾燥され、ヤンキードライヤーに付着され、ドクターブレードでヤンキードライヤーから取り除かれてクレープ加工され、リール上でロール状に巻かれた。
この結果得られたティッシュペーパの基本重量が27.1g/m2、幾何平均引張が768g/3インチであり、湿潤CD引張力が107g/3インチ(7.62センチメートル)であり、湿潤/乾燥引張比が20.0%であり、嵩は7.88cc/gであった。ティッシュペーパはパネル評価によって求められたように高触質柔軟性を有した。
例7
パイロットスケールクレセントフォーマウェットプレス製紙機が、本発明に従って、クレープ加工されたティッシュを形成するのに用いられた。
この製紙機は、上部チャンバ、中央チャンバ、および底部チャンバを備えた層状ヘッドボックスを有していた。ユーカリ広葉樹クラフト(EHWK)繊維からなる第1の繊維スラリーが、上部と底部のヘッドボックスチャンバを通って押し出され、同時に、北洋針葉樹クラフト繊維(NSWK)からなる第2の繊維スラリーが、中央のヘッドボックスチャンバから押し出され、給送されてフェルト上に重なり合う関係になり、3層の初期ウェブを形成する。初期ウェブの層スプリットは、30%/40%/30%であった。
第1スラリーのEHWK繊維が、温度が約178°F(81℃)、約34%の濃度および動力入力が55キロワットでモイラシャフトディスペンサー内において、1キログラム/メートルトンのベロセル584剥離剤で処理された。
第2スラリーのNSWK繊維が、2.27キログラム/メートルトンの割合でキメン(Kymene)577LX永久湿潤強度樹脂で処理された。(キメン557LXは、ハーカルズ社から入手した陽イオンポリアミドエピクロロヒドリン樹脂である。)第2の繊維スラリーの40%が機械的に再精製されて目的の引張強度を維持した。
ウェブが、フェルトによってヤンキドライヤーに運ばれ、ウェブがヤンキードライヤーに接着され、ドクターブレードでヤンキードライヤーから除かれてクレープ加工され、リール上でロール状に巻かれた。
この結果得られたティッシュペーパの基本重量が30g/m2(18.11b/2880平方フィート)、幾何平均引張が1091g/3インチ(7.62センチメートル)であり、湿潤CD引張力が109g/3インチ(7.62センチメートル)であり、湿潤/乾燥引張比が13.0%であり、嵩は6.4cc/gであった。ティッシュペーパはパネル評価によって求められたように高触質柔軟性を有した。
前述の全ての例が、良好な湿潤強度を有する柔軟なティッシュが、本発明の方法によって作ることができることを示している。わかりやすくするために挙げた前述の例は本発明の範囲を制限するものとして構成されるものでなく、添付の請求の範囲によって定義される。
Claims (14)
- 層状ヘッドボックスを用いて製紙繊維の層状湿潤ウェブを形成し、
該ウェブを乾燥する段階からなる柔軟なティッシュシートを製造する方法であって、
前記層状湿潤ウェブは、主に広葉樹繊維からなる2つの外側層と、主に針葉樹繊維からなる少なくとも1つの内側層とを有しており、
前記2つの外側層は、湿潤強度剤が添加されていない剥離剤を含んでおり、該剥離剤は、アルキルトリメチル第4アンモニウム化合物、ジアルキルジメチル第4アンモニウム化合物、トリアルキルメチル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアミドアミン第4化合物、イミダゾリン第4アンモニウム化合物、シリコン、及びこれらの混合物からなる群から選択されるものであり、前記少なくとも1つの内側層は、剥離剤が添加されていない湿潤強度剤を含むようになっている方法。 - 前記層状湿潤ウェブが通気乾燥布地に移されて、前記ウェブが通気乾燥されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブは、1つの内側層のみを有するものであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブは、2つの内側層を有しており、該内側層の1つが、実質的に二次繊維を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記乾燥されたウェブがクレープ加工されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記乾燥されたウェブがクレープ加工されないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記湿潤ウェブを形成する前に、前記剥離剤が前記外側層の前記製紙繊維に添加されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブを乾燥させる前に、前記剥離剤が前記湿潤ウェブにスプレーされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記湿潤ウェブの濃度が40%か、それ以下であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記湿潤ウェブの濃度が30%か、それ以下であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記湿潤ウェブの濃度が20%か、それ以下であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 2つの外側層と少なくとも1つの内側層とからなる層状ティッシュであって、
前記2つの外側層は、主に広葉樹繊維と剥離剤とからなり、該剥離剤は、アルキルトリメチル第4アンモニウム化合物、ジアルキルジメチル第4アンモニウム化合物、トリアルキルメチル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアルコキシル基アルキル第4アンモニウム化合物、ジアミドアミン第4化合物、イミダゾリン第4アンモニウム化合物、シリコン、及びこれらの混合物からなる群から選択されるものであり、
前記内側層は、主に針葉樹繊維と湿潤強度剤と、からなることを特徴とする層状ティッシュ。 - 通気乾燥されることを特徴とする請求項12に記載の層状ティッシュ。
- クレープ加工されることを特徴とする請求項12または13のいずれかに記載の層状ティッシュ。
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