KR100365394B1 - 표면에 침착된 전해질을 함유한 연화제 조성물을 갖는 부드러운 티슈 페이퍼 - Google Patents
표면에 침착된 전해질을 함유한 연화제 조성물을 갖는 부드러운 티슈 페이퍼 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 흡수성 티슈를 부드럽게하는 조성물 및 이 조성물을 사용하여 부드러워진 티슈 구조물을 개시한다. 상기 조성물은 효과적인 양의 연화 활성 성분; 이 연화 활성 성분이 분산된 비히클; 및 이 비히클에 용해되는 전해질을 포함한다. 상기 전해질은 조성물의 점도가, 비히클 단독중의 연화 활성 성분의 분산 점도보다 낮아지게 한다. 바람직하게는, 연화 활성 성분은 일반식 (R1)4-m- N+- [(CH2)n- Y -R3]mX_의 4급 암모늄 화합물이고, 비히클은 물이며, 전해질은 칼슘 클로라이드이다.
Description
위생용 페이퍼 티슈 제품은 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 제품은 안면용 티슈, 화장실용 티슈 및 흡수 타월과 같은 다양한 용도에 맞추어진 형태로 상업적으로 제공되고 있다.
이러한 위생용품은 모두 특히 접촉시에 부드러워야 한다는 공통적인 요구를 공유한다. 부드러움(softness)이란 상기 위생용품이 피부와 접촉할 때 상기 용품에 의해 유발되는 복합적인 촉감이다. 부드러워야 하는 이유는 이러한 위생용품을 사용하여 자극없이 피부를 세정할 수 있도록 하는 것이다. 피부를 효과적으로 세정하는 것은 많은 사람들에게 있어 지속적인 개인 위생상의 문제이다. 회음부로부터 방출되는 뇨, 생리혈 및 분뇨와 같은 불쾌한 배설물 또는 이비인후과적 점액 분비물의 배설 또는 분비는 반드시 세정이 편리한 시간, 예를 들면 비누와 풍부한 양의 물로 철저한 세정이 가능한 시간에 일어나지 않는다. 철저한 세정을 위한 대체물로서, 광범위한 종류의 티슈 및 타월 제품이 제공되어 상기 배설물을 피부로부터 제거하고 유지시켜 위생적으로 처리하는 것을 돕는다. 그러나, 이러한 제품의 사용으로는 보다 철저한 세정방법에 의해 달성될 수 있는 청결도 수준에 도달할 수 없으며, 따라서 티슈 및 타월 제품의 제조업자들은 철저한 세정방법과 보다 유리하게 경쟁할 수 있는 제품을 만들려고 부단히 노력하고 있다.
티슈 제품의 결점으로 인해, 예를 들면 많은 경우에 피부가 완전하게 세정되기 전에 세정을 중단해야 한다. 이러한 행동은 거친 수단으로 피부를 계속 문지르게 되면 민감한 피부가 벗겨져 심각한 통증을 야기할 수 있으므로 티슈의 거칠거칠함(harshness)에 의해 촉진된다. 다르게는, 피부가 부분적으로 세정된 상태로 남아있으면 때로 악취를 풍기고 내의에 얼룩을 남길 수 있으며 또한 오랜시간동안 피부를 자극할 수 있는 경우에조차도 피부가 부분적으로 세정된 채 남겨두는 것을 선택해야 한다.
항문 질환, 예를 들어 치질은 회음부를 극히 민감하게 만들어 이러한 질환에 고통받는 사람들의 자극없이 항문을 세정하고 싶은 욕구가 좌절되게 한다.
낭패감이 드는 다른 주목할만한 경우는 감기에 걸려 반복적으로 코를 풀어댈 필요가 있는 경우이다. 오늘날 시판되고 있는 가장 부드러운 티슈를 사용할 경우에도 코를 반복적으로 풀고 닦으면 코가 쓰릴 수 있다.
따라서, 성능을 손상시키지 않고서 편안하게 세정할 수 있는 부드러운 티슈 및 타월 제품을 제조하는 것이 티슈 페이퍼 개선 연구에 전념하는 엔지니어 및 과학자들의 오랜 목표였다. 티슈 제품의 마모 효과를 감소시키려는, 즉 티슈 제품의 부드러움을 향상시키려는 많은 시도가 있었다.
이와 관련하여 개발되어온 한가지 분야는 여러가지 유용한 형태의 잇점을 최적화시키는 셀룰로즈 섬유 형태를 선택하여 개질시키고 페이퍼 구조물을 가공하는 것이었다. 이러한 분야에 적용할 수 있는 기술의 실례로, 1993년 7월 20일자로 빈슨(Vinson)등에게 허여된 미국 특허 제 5,228,954호, 1995년 4월 11일자로 빈슨에게 허여된 미국 특허 제 5,405,499호, 1989년 10월 17일자로 코크레인(Cochrane)등에게 허여된 미국 특허 제 4,874,465호 및 1997년 8월 5일자로 공개된 헤르만스(Hermans) 등의 [US Statutory Invention Registration H1672]을 들 수 있으며, 이들 문헌에는 모두 티슈 및 타월에 우수한 성질을 부여하기 위하여 섬유 공급원을 선택하거나 개량하는 방법이 개시되어 있다. 적용가능한 기술은 또한 최고의 부드러움을 가지도록 섬유를 페이퍼 구조물에 순응하도록 혼입시키는 방법을 기술한, 1981년 11월 17일자로 카르스텐스(Carstens)에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호에도 예시되어 있다. 이들 종래 문헌에 예시되어 있는 이러한 기술이 광범위하게 인지되고 있지만, 이러한 기술은 티슈를 매우 효과적인 편안한 세정기구로 만드는데 약간의 제한된 가능성만을 제공할 수 있다.
상당한 주목을 받아온 다른 기술 분야는 티슈 및 타월 제품에 화학적 연화제를 첨가하는 것이다.
본원에서 사용된 "화학적 연화제"란 용어는 특정의 페이퍼 제품을 쥐고 피부를 문질러 닦는 소비자들에 의해 인지된 촉감을 개선시키는 특정의 화학 성분을 지칭한다. 때로는 타월 제품에 바람직한 것이기는 하지만, 부드러움이란 안면용 및 화장실용 티슈에 있어 특히 중요한 특성이다. 이러한 촉감으로 인지가능한 부드러움은 티슈에 미끄러운 느낌을 제공하는, 미끄러움, 벨벳같음, 실크같음 또는 플란넬같음과 유사한 주관적인 느낌뿐만 아니라, 마찰, 가요성 및 평활도로 특징지어지지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이들의 예로는, 파라핀 및 밀납과 같은 염기성 왁스 및 광유 및 실리콘 오일과 같은 오일류 뿐만아니라 석유, 및 장쇄 알킬쇄를 갖는 4급 암모늄 화합물, 작용성 실리콘, 지방산, 지방 알콜 및 지방 에스테르와 같은 보다 복잡한 윤활제 및 연화제를 들수 있지만, 이들 실례는 단지 예시 목적이다.
화학 연화제에 속하는 종래 기술에 있어서의 작업 영역은 두가지 경로에 따른다. 첫번째 경로는 궁극적으로 티슈 페이퍼 웹을 형성하게 될 펄프의 뱃트(vat)에 유인성 성분을 첨가함으로써, 제지기에 접근하였을 때의 펄프 슬러리, 또는 제지기의 포드리니어 클로우드(fourdrinier cloth) 또는 건조기 클로우드상에 놓여 있는 습윤 웹인 티슈 페이퍼 웹의 형성도중의 티슈 페이퍼 웹에 연화제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
두번째 경로는 웹이 건조된 후 티슈 페이퍼 웹에 화학 연화제를 첨가하는 것으로 분류된다. 예를 들면, 웹이 페이퍼 롤내로 감기기 전에 연화제를 건조 웹상에 분무함으로써 도포 공정을 제지 작업에 혼입시킬 수 있다.
웹으로 조립하기 전에 티슈 페이퍼에 화학 연화제를 첨가하는 것으로 분류되는 첫번째 경로와 관련된 예시적인 기술이 본원에서 참고로 인용된, 1993년 11월 23일자로 판(Phan) 및 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 5,264,082 호에 기술되어 있다. 이러한 방법은 특히 그렇지 않으면 페이퍼내에 존재하게 될 강도를 감소시킬 필요가 있을 경우 및 제지 공정, 특히 크레이프 가공작업이 결합 억제제를 혼입해야할 만큼 힘이드는 경우와 같이 산업적으로 널리 사용되는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 본 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 이러한 방법과 관련된 문제들이 있다. 첫번째로는, 화학 연화제의 위치를 조절하지 못한다는 것이다; 즉, 섬유 퍼니쉬(fiber furnish)로서 도포되는 페이퍼 구조물을 통하여 널리 분산된다. 또한, 이러한 첨가제를 사용하면 페이퍼 강도가 손실된다. 이론에 국한되는 것은 아니지만, 이러한 첨가제는 섬유-섬유 수소 결합의 형성을 억제하는 것으로 널리 생각된다. 또한, 양키 건조기(Yankee dryer)에서 크레이프 가공하는 경우에 시이트의 조절이 손실될 수도 있다. 또한, 널리 알려진 이론은 첨가제가 양키 건조기상에서의 피복을 방해하여 습윤 웹과 건조기 사이의 결합이 약화된다는 사실이다. 본원에서 참고로 인용된, 1996년 1월 30일자로 빈슨등에게 허여된 미국 특허 제 5,487,813 호와 같은 종래 기술에는 강도 및 접착에 대한 상기 언급된 효과를 크레이핑 실린더로 전달하는 화학적 조합물이 개시되어 있지만, 그러나 아직도 제조 공정과 관련된 웹 강도 및 방해에 대해 최소의 효과를 갖는 최적의 방식으로 페이퍼 웹내에 화학 연화제를 혼입시킬 필요가 있다.
티슈 페이퍼 웹의 형성 도중에 티슈 페이퍼 웹에 화학 연화제를 첨가하는 것과 관련된 또다른 종래 기술의 예로는 본원에서 참고로 인용된, 1991년 10월 22일자로 앰펄스키(Ampulski)등에게 허여된 미국 특허 제 5,059,282 호를 들 수 있다. 상기 앰펄스키의 특허에는 습윤 티슈 웹에 (바람직하게는 약 20% 내지 약 35% 사이의 섬유 농도로) 폴리실록산 화합물을 첨가하는 공정이 개시되어 있다. 이러한 방법은 제지기에 공급되는 슬러리 뱃트내에 화학물질을 첨가하는 것보다 약간 더 향상된 것을 나타낸다. 예를 들어, 이러한 수단은 퍼니쉬중의 모든 섬유상에 첨가제를 분배하는 것과는 반대로 웹 표면중 하나의 표면에 도포하는 것을 목표로 한다. 그러나, 이러한 방법은 제지기의 습윤 단계 말단에 화학 연화제를 첨가하는 경우의 주된 단점, 즉 강도 효과 및 양키 건조기의 피복에 대한 효과(이러한 건조기를 사용해야만 한다)에 대한 단점을 극복하지 못한다.
제지 공정의 강도 및 분열에 대한 상기 언급된 효과로 인하여, 제지기의 소위 건조 단계 말단에서 또는 제지 단계에 이은 별도의 변환 작업시에 이미 건조된 페이퍼 웹에 화학 연화제를 도포하는 많은 기술이 고안되어 왔다. 이러한 분야에 속하는 예시적인 기술이 1993년 6월 1일자로 앰펄스키등에게 허여된 미국 특허 제 5,215,626 호; 1993년 9월 21일자로 앰펄스키등에게 허여된 미국 특허 제 5,246,545 호; 및 1996년 6월 11일자로 와너(Warner)등에게 허여된 미국 특허 제 5,525,345 호에 언급되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본원에서 참고로 인용된다. 상기 미국 특허 제 5,215,626 호에는 건조 웹에 폴리실록산을 도포하여 연성 티슈 페이퍼를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 미국 특허 제 5,246,545 호에는 가열된 전달표면을 이용하는 유사한 방법이 개시되어 있다. 마지막으로, 와너의 특허에는 건조 티슈 웹의 표면에 특정의 조성물을 도포하기 위한 롤 피복 및 압출을 포함하는 도포 방법이 개시되어 있다. 이들 각각의 참고 문헌에 언급된 기술은 특히 제지 공정에서의 분해 효과를 감소시키는 것과 관련된, 상기 언급된 소위 습윤단계 말단 방법에 대한 개선점을 나타내지만, 건조 페이퍼 웹에 도포할 때 수반되는 인장강도의 손실을 완전히 해결할 수 있는 방법은 전혀 없다.
일반적으로 본 기술분야의 전문가들이 생각하는 부드러움과 관련된 가장 중요한 물성중의 하나는 웹의 강도이다. 강도는 사용조건하에서 물리적 일체성을 유지하고 인열, 파열 및 파손(shredding)에 대해 저항하는 제품 및 그를 구성하는 웹의 능력이다. 본 발명의 기술분야의 종사자들에게 있어 오랜 목표는 강도를 저하시키지 않고서 높은 부드러움을 달성하는 것이었다.
따라서, 본 발명의 목적은 흡수성 티슈 제품에 적당한 연화제 조성물로, 특히 페이퍼의 강도 또는 흡수성과 같은 성능의 손실없이 효과적인 부드러움을 제공하는 연화제 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적들은 아래에 기술로 교시되는 바와 같은 본 발명을 이용함으로써 달성된다.
발명의 요약
본 발명은, 티슈 웹, 바람직하게는 건조된 티슈 웹에 도포되는 경우, 티슈 페이퍼의 부드러움, 강성, 흡수성 및 미적 만족을 제공하는 연화제 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 하기를 포함하는 분산액이다:
효과적인 양의 연화제 활성 성분;
연화제 활성 성분이 분산되어 있는 비히클(vehicle); 및
비히클 단독에서의 연화제 조성물의 분산 점도보다 조성물의 점도가 낮아지게 하는, 비히클에 용해되는 전해질.
본원에서 사용되는 용어 "비히클"은 화학 제지 첨가제를 완전히 용해시키는 유체, 또는 화학 제지 첨가제를 유화시키는데 사용되는 유체, 또는 화학 제지 첨가제를 현탁하는데 사용되는 유체를 의미한다. 비히클은 또한 화학 첨가제를 함유하거나 화학 제지 첨가제의 전달을 돕는 캐리어로서 작용할 수 있다. 모든 참고 문헌은 상호교환할 수 있고 이로 제한되지 않는다. 분산액이란 화학 제지 첨가체를 함유한 유체이다. 본원에서 사용되는 용어 "분산액"은 실제 용액, 현탁액 및 유화액을 포함한다. 본 발명의 목적에 따라 모든 용어는 상호교환될 수 있고 이로 제한되지 않는다. 비히클이 물 또는 수용액인 경우, 바람직하게는 고온 웹은 상기 조성물과 접촉하기 전에 이 웹의 평형 수분 함량(표준 조건)보다 낮은 수분 수준으로 건조된다. 그러나, 이러한 공정은 또한 평형 수분 함량 또는 이와 근접한 티슈 페이퍼에 적용될 수 있다.
티슈 페이퍼에 도포된 제지 첨가제의 양은, 생성한 티슈 페이퍼의 전체 중량과 비교하여 연화제 조성물 전체 중량의 약 0.1% 내지 약 10% 사이가 바람직하다. 생성한 티슈 페이퍼는 바람직하게는 약 10 내지 약 80g/㎡의 기본 중량을 갖고, 약 0.6g/cc 이하의 섬유 밀도를 갖는다.
본원에서 사용되는 모든 %, 비율 및 백분율은 다르게 명시되지 않는다면 중량을 기준으로 한다.
본 발명은 일반적으로 티슈 페이퍼의 연화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 티슈 페이퍼의 부드러움(softness)을 높히기 위해 도포될 수 있는 조성물에 관한 것이다.
도 1은 티슈 웹에 화학 제지 첨가제 화합물을 첨가하는 본 발명의 공정의 바람직한 양태를 예시하는 개략도이다.
본 발명은 하기에 더욱 상세히 기술된다.
간단히, 본 발명은 건조 티슈 웹 또는 반-건조 티슈 웹에 도포될 수 있는 조성물을 제공한다. 생성한 티슈 페이퍼는 촉감으로 인지가능한 부드러움을 향상시킨다. 본원에서 사용되는 용어 "건조 티슈 웹"은 이의 평형 수분 함량보다 낮은 수분 함량으로 건조된 웹(하기 지나치게 건조됨으로도 지칭됨) 및 공기중의 수분과 평형인 수분 함량으로 존재하는 웹을 둘다 포함한다. 반-건조 티슈 페이퍼 웹은 이것의 평형 수분 함량보다 많은 수분 함량을 갖는 티슈 웹을 포함한다. 가장 바람직하게는 본 발명의 조성물은 건조 티슈 페이퍼 웹에 도포된다.
연화제 조성물 이외에 조합물의 제조 방법 및 이 조합물을 티슈에 도포하는 방법이 또한 기술된다.
놀랍게도, 매우 낮은 수준의 연화제 첨가물, 즉 양이온성 연화제가 본 발명에 따라 티슈 웹의 표면에 도포되는 경우 상당한 티슈 연화작용을 제공함이 밝혀졌다. 중요하게도, 티슈 페이퍼를 연화시키기 위해 사용되는 연화제 첨가물의 수준은 상기 티슈 페이퍼가 높은 습윤능을 보유할 정도로 충분히 낮음이 밝혀졌다. 더욱이, 상기 연화제 조성물이 도포되는 경우 이 조성물은 고도의 활성 수준을 가지므로, 티슈 웹의 추가 건조없이도 건조 티슈 웹에 상기 조성물을 도포할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "고온 티슈 웹"은 실온에 비해 상승된 온도의 티슈 웹을 지칭한다. 바람직하게는 웹의 상승된 온도는 약 43℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 65℃ 이상이다.
티슈 웹의 수분 함량은 웹의 온도 및 웹이 놓인 환경의 상대 습도와 관련된다. 본원에서 사용되는 용어 '지나치게 건조된 티슈 웹'은 23℃, 50%의 상대 습도를 갖는 표준 시험 조건에서 평형 수분 함량보다 낮은 수분 함량으로 건조된 티슈 웹을 지칭한다. 23℃, 50%의 상대 습도를 갖는 표준 시험 조건에 놓인 티슈 웹의 평형 수분 함량은 대략 7%이다. 본 발명의 티슈 웹은 양키 건조기와 같은 당해 분야에 공지된 건조수단을 사용하여 또는 통기 건조를 통해 티슈 웹을 상승된 온도로 상승시킴으로써 지나치게 건조될 수 있다. 바람직하게는, 지나치게 건조된 티슈 웹은 7% 미만의 수분 함량, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 약 6%, 가장 바람직하게는 약 0 내지 약 3%의 수분 함량을 가질 것이다.
보통의 환경에 노출된 페이퍼는 전형적으로 5 내지 8% 범위의 평형 수분 함량을 갖는다. 페이퍼가 건조되고 크레이프 가공되는 경우, 시이트내 수분 함량은 일반적으로 3% 미만이다. 제조후, 페이퍼는 주위로부터 물을 흡수한다. 본 발명의 바람직한 공정에 있어서, 양키 건조기로부터 제거될 때처럼 닥터 블레이드를 떠날 때 페이퍼내의 수분 함량(또는 상기 공정이 양키 건조기를 포함하지 않는 경우 웹이 다른 건조 수단으로부터 제거될 때와 유사한 웹의 낮은 수분 함량)이 낮다는 점이 장점이다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명의 조성물이 건조 수단으로부터 분리된 직후 그리고 모(母) 롤상으로 감기기 전에 이 조성물은 지나치게 건조된 티슈 웹에 도포된다. 다르게는 본 발명의 조성물은, 예를들면 포드리니어 클로우드, 건조 펠트 또는 패브릭(fabric) 상에 존재하는 웹, 또는 양키 건조기 또는 다른 건조 수단과 접촉하는 웹인, 반-건조 티슈 웹에 도포될 수 있다. 최종적으로, 예를들면 오프-라인 변환 작업도중과 같은, 웹이 모 롤에서 풀리는 환경과 수분 평형 상태인 건조 티슈 웹에 상기 조성물을 도포할 수 있다.
티슈 페이퍼
본 발명은 일반적으로, 종래의 펠트-압축된 티슈 페이퍼; 산포드-시손(Sanford-Sisson)에 의해 예증된 바와 같이 패턴 조밀화 티슈 페이퍼 및 이의 결과물; 및 살부치(Salvucci)에 의해 예증된 바와 같이 고도로 벌키한 압축되지 않은 티슈 페이퍼에 적용가능하나, 이에 한정하지 않는다. 상기 티슈 페이퍼는 균질 또는 다층 구조물일 수 있고, 이로부터 제조된 티슈 페이퍼 제품은 1겹 또는 다겹 구조물일 수 있다. 티슈 페이퍼는 바람직하게는 약 10g/㎡ 내지 약 80g/㎡ 사이의 기본 중량을 갖고, 약 0.60g/cc 이하의 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 기본 중량은 약 35g/㎡ 이하이고, 밀도는 약 0.30g/cc 이하일 수 있다. 가장 바람직하게는, 밀도는 약 0.04g/cc 내지 약 0.20g/cc 사이일 수 있다.
종래의 압축된 티슈 페이퍼 및 이 페이퍼의 제조 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 상기 페이퍼는 전형적으로 다공성 성형 와이어에 제지 퍼니쉬(furnish)를 침착시킴으로써 제조된다. 상기 성형 와이어는 종종 당해 분야에서 포드리니어 와이어로 지칭된다. 퍼니쉬가 성형 와이어에 침착되는 경우, 이를 웹이라 지칭한다. 전체적으로 진공, 기계적 압축 및 열 수단에 의해 웹으로부터 물을 제거한다. 웹을 압축하고 상승된 온도에서 건조함으로써 웹은 탈수된다. 막 기술된 공정에 따라 웹을 제조하기 위한 특정 기술 및 장비는 당해 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 전형적인 공정에 있어서, 저농도 펄프 퍼니쉬는 가압된 헤드박스에서 제공된다. 이 헤드박스는 습윤 웹을 형성하기 위해, 펄프 퍼니쉬의 얇은 침착물을 포드리니어 와이어상으로 전달하기 위한 구멍을 갖는다. 그런다음, 상기 웹은 전형적으로 진공 탈수에 의해 약 7% 내지 약 45%(전체 웹 중량을 기준으로 함) 사이의 섬유 농도로 탈수되고, 웹에 원통모양의 롤과 같은 마주보는 기계적 요소에 의해 전개된 압력이 가해지는 압축 작업에 의해 추가로 건조된다. 그런다음, 탈수된 웹은 추가로 압축되고 양키 건조기와 같은 당해 분야에 공지된 증기 드럼 장치에 의해 건조된다. 웹에 압력을 가하는 마주보는 원통 드럼과 같은 기계적 수단에 의해 양키 건조기에서 압력이 발달할 수 있다. 다수의 양키 건조기 드럼이 사용될 수 있고, 이로 인해 추가의 압축이 드럼 사이에서 선택적으로 발생된다. 형성된 티슈 페이퍼 구조물은 이후로는 종래의, 압축된 티슈 페이퍼 구조물로 지칭된다. 섬유가 축축한 상태에서 웹에 실질적으로 전반적인 기계적 압축력이 가해진 후, 압축된 상태에서 건조되므로, 상기 시이트는 압축된 것으로 간주된다. 생성한 구조물은 강하고, 일반적으로 하나의 밀도를 갖지만, 매우 낮은 벌키성, 흡수성 및 부드러움을 갖는다.
패턴 조밀화 티슈 페이퍼는 비교적 낮은 섬유 밀도를 갖는 비교적 고도로 벌키한 영역 및 비교적 높은 섬유 밀도를 갖는 조밀화 대역의 어레이(arry)를 갖는것을 특징으로 한다. 상기 고도로 벌키한 영역은 다르게는 필로우(pillow) 영역으로 특징된다. 상기 조밀화 대역은 다르게는 너클(kunckle) 영역으로 지칭된다. 조밀화 대역은 고도로 벌키한 영역내에서 불연속적으로 이격될 수 있거나, 고도로 벌키한 영역내에서 전체적으로 또는 부분적으로 서로 연결될 수 있다. 패턴 조밀화 티슈 웹을 제조하는 바람직한 공정은 본원에 참고로 인용되는, 1967년 1월 31일자로 산포드 앤드 시손(Sanford and Sisson)에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스(Ayers)에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1980년 3월 4일자로 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호, 1987년 1월 20일자로 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된다.
일반적으로 바람직하게는, 포드리니어 와이어와 같은 다공성 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시켜 습윤 웹을 형성한 후, 성형 와이어로부터 추가의 건조를 위한 지지물을 포함하는 구조물로 상기 웹을 전달하면서, 지지물의 어레이에 대향하여 웹을 가까이에 위치시킴으로써 패턴 조밀화 웹이 제조된다. 웹은 지지물의 어레이에 대향하여 가압되고, 이로인해 지지물의 어레이와 습윤 웹 사이의 접촉 지점에 지리적으로 상응하는 위치에 웹의 조밀화 대역이 생성한다. 상기 작업도중 비압축된 웹의 나머지 부분을 고도로 벌키한 영역으로 지칭한다. 이러한 고도로 벌키한 영역은, 진공형 장치 또는 취입-관통 건조기를 사용하여 유체 압력을 적용시키거나, 또는 지지물의 어레이에 대향하여 웹을 기계적으로 가압함으로써 추가로 밀집도가 제거될 수 있다. 상기 웹은 고도로 벌키한 영역의 압축을 실질적으로 피하기 위한 방식으로 탈수되고 선택적으로 예비 건조된다. 이는 바람직하게는, 진공형 장치 또는 취입-관통 건조기와 같은 유체 압력, 또는 달리 고도로 벌키한 영역이 비압축되는 지지물의 어레이에 대향하여 웹을 기계적으로 압축시킴으로써 수행된다. 수행되는 가공 단계의 전체수를 감소시키기 위해 탈수, 선택적 예비건조 작업 및 조밀화 대역 형성은 통합되거나 부분적으로 통합될 수 있다. 조밀화 대역 형성, 탈수 및 선택적 건조에 이어, 바람직하게는 기계적 압축을 피하면서 웹을 완전히 건조시킨다. 바람직하게는, 티슈 페이퍼 표면의 약 8% 내지 약 65%는 조밀화 너클을 포함하고, 이 너클은 바람직하게는 고도로 벌키한 영역의 밀도의 125% 이상의 상대 밀도를 갖는다.
지지물의 어레이를 포함하는 구조물은 바람직하게는, 압축시 조밀화 대역의 형성을 용이하게 하는 지지물의 어레이로서 작용하는 너클의 패턴화된 대체물을 갖는 임프린팅(imprinting) 캐리어 패브릭이다. 너클의 패턴이 이전에 언급된 지지물의 어레이를 구성한다. 임프린팅 캐리어 패브릭은 본원에 참고로 인용되는, 1967년 1월 31일자로 산포드 앤드 시손에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1974년 5월 21일자로 살부치, 쥬니어(Jr) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,821,068 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1971년 3월 30일자로 프리에드버그(Friedberg) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,573,164 호, 1969년 10월 21일자로 암네우스(Amneus)에게 허여된 미국 특허 제 3,473,576 호, 1980년 12월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,239,065호, 1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호에 개시된다.
바람직하게는, 퍼니쉬는 우선 포드리니어 와이어와 같은 다공성 성형 캐리어상에 습윤 웹으로 형성된다. 상기 웹은 탈수되어 임프린팅 패브릭으로 전달된다. 퍼니쉬는 다르게는 임프린팅 패브릭으로서 또한 작용하는 다공성 지지 캐리어상에 초기에 침착될 수 있다. 일단 형성되면, 습윤 웹은 탈수되고, 바람직하게는 약 40% 내지 약 80% 사이의 선택된 섬유 농도로 가열 예비건조된다. 바람직하게는 감압박스 또는 다른 진공 장치 또는 취입-관통 건조기를 사용하여 탈수가 수행된다. 웹의 건조가 완성되기 전에, 임프린팅 패브릭의 너클 임프린팅은 상기와 같이 웹에 새겨진다. 이를 수행하기 위한 방법은 기계적 압력의 적용을 통해서이다. 예컨대 이는, 양키 건조기와 같은 건조 드럼의 표면에 대향하여 임프린팅 패브릭을 지지하는 닙 롤을 가압함으로써 이루어지고, 여기서 웹은 닙 롤과 건조 드럼 사이에 배치된다. 또한, 바람직하게는 감압박스, 또는 취입-관통 건조기와 같은 진공 장치를 이용하여 유체 압력을 적용함으로써 웹을 완전히 건조시키기 전에, 웹은 임프린팅 패브릭에 대향하여 몰드(mold)된다. 별도의, 이어지는 공정 단계 또는 이의 조합에서의 초기 탈수도중 조밀화 대역의 임프레션(impression)을 유도하기 위해 유체 압력을 적용시킬 수 있다.
비압축된, 비패턴화된 조밀화 티슈 페이퍼 구조물은 본원에 참고로 인용되는, 1974년 5월 21일자로 조셉 엘 살부치, 쥬니어(Joseph L. Salvucci, Jr) 및 피터 엔 이아노스(Peter N. Yiannos)에게 허여된 미국 특허 제 3,812,000 호, 1980년 6월 17일자로 헨리 이 베커(Henry E. Becker), 알버트 엘 맥코넬(Albert L. McConnell), 리챠드 스쿠테(Richard Schutte)에게 허여된 미국 특허 제 4,208,459 호에 개시된다. 일반적으로, 비압축된, 비패턴화된 조밀화 티슈 페이퍼 구조물은, 포드리니어 와이어와 같은 다공성 성형 와이어상에 제지 퍼니쉬를 침착시켜 습윤 웹을 형성하고, 웹이 80% 이상의 섬유 농도를 가질때까지 기계적 압축없이 웹을 배수시켜 추가의 물을 제거하고, 웹을 크레이핑시킴으로써 제조된다. 진공 탈수 및 고온 건조에 의해 웹으로부터 물을 제거한다. 생성한 구조물은 부드럽지만 약한, 비교적 비압축된 섬유의 고도로 벌키한 시이트이다. 바람직하게는 크레이핑 전에 결합 물질을 웹의 일부에 도포한다.
본 발명의 연성 조성물은 크레이핑되지 않은 티슈 페이퍼에 또한 도포될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 크레이핑되지 않은 티슈 페이퍼는, 가장 바람직하게는 통기 건조에 의해, 비압축적으로 건조된 티슈 페이퍼를 지칭한다. 생성한 통기 건조된 웹은 비교적 고밀도 대역이 불연속성의 고도로 벌키한 영역내에 분산되도록 패턴 조밀화되고, 비교적 고밀도 대역이 연속적이고, 고도로 벌키한 영역이 개별적인 패턴 조밀화 티슈가 포함된다.
크레이핑되지 않은 티슈 페이퍼 웹을 제조하기 위해, 초기(embryonic) 웹은 이것이 놓여있는 다공성 성형 캐리어로부터 천천히 움직이는 고도의 섬유 지지물 전달 패브릭 캐리어로 전달된다. 그런다음, 상기 웹은 건조 패브릭으로 전달되어, 최종 건조도로 건조된다. 이런 웹은 크레이핑된 페이퍼 웹과 비해 표면이 매끄럽다는 이점을 제공할 수 있다.
상기 방식으로 크레이핑되지 않은 티슈를 제조하기 위한 기술은 종래 분야에서 교시되어 있다. 예컨대, 본 원에 참고로 인용되는, 1995년 10월 18일자로 공개 된 웬트(Wendt)등의 유럽 특허 출원 제 0 677 612 A2 호는 크레이핑 없이 부드러운 티슈 제품을 제조하는 방법을 교시한다. 다른 건에서는, 본원에 참고로 인용되는, 1994년 9월 28일자로 공개된 힐랜드(Hyland) 등의 유럽 특허 출원 제 0 617 164 Al 호는 매끄러운, 크레이핑되지 않은 통기 건조된 시이트의 제조 방법을 교시한다. 최종적으로, 본원에 참고로 인용되는 1997년 8월 12일자로 공개된 미국 특허 제 5,656,132 호는 양키를 사용하지 않고, 부드러운, 통기 건조된 티슈를 제조하기 위한 기계의 용도를 개시한다.
퍼니쉬
제지 섬유
본 발명에 이용되는 제지 섬유는 정상적으로 목재 펄프로부터 유도된 섬유를 포함한다. 면 린터, 버개스(bagasse) 등과 같은 다른 셀룰로스계 섬유상 펄프 섬유가 이용될 수 있고, 이는 본 발명의 범주내에 존재하는 것으로 의도된다. 레이온(rayon), 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 섬유와 같은 합성 섬유 또한 천연 셀룰로스계 섬유와 조합하여 이용될 수 있다. 이용될 수 있는 하나의 예시적인 폴리에틸렌 섬유는 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스, 인코포레이티드(Hercules, Inc)에서 시판중인 펄프엑스(PulpexR)이다.
적용가능한 목재 펄프는, 크라프트, 설파이트 및 설페이트 펄프와 같은 화학적 펄프 및 예를들면, 쇄목펄프(groundwood), 열기계적 펄프 및 화학적으로 개질된 열기계적 펄프를 포함하는 기계적 펄프를 포함한다. 그러나, 화학적 펄프가 바람직한데, 이는 이들로부터 제조된 티슈 시이트에 부드러움이란 보다 우수한 촉감을 제공하기 때문이다. 활엽수(본원에서 또한 "경질 목재"라 지칭됨) 및 침엽수(본원에서 또한 "연질 목재"라 지칭됨) 둘다로부터 유도된 펄프가 사용될 수 있다. 또한, 상기 분류물중 임의의 것 또는 모두를 함유할 수 있는 재활용된 페이퍼로부터 유도된 섬유 및 원래의 제지를 용이하게 하는데 사용되는 충전재 및 접착제와 같은 그밖의 비섬유상 물질도 본 발명에 적용가능하다.
선택적 화학 첨가제
연화제 조성물과 화학적으로 혼화가능하고 본 발명의 부드러움 또는 강도 특성에 상당한 악영향을 미치지 않는 한은, 제품에 다른 특성들을 부여하거나 또는 제지공정을 개선시키기 위하여 다른 물질들을 수성 제지용 퍼니쉬 또는 초기 웹에 첨가할 수 있다. 하기 물질이 포함될 수 있지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 잇점에 방해가 되지않는 한은 기타의 다른 물질을 포함할 수 있다.
통상적으로는, 제지공정으로 전달될 때의 수성의 제지용 퍼니쉬의 제타(zeta) 전위를 제어하기 위해 양이온성 전하 바이어스 종을 제지공정에 첨가한다. 이러한 물질이 사용되는 이유는 셀룰로즈 섬유 및 미립자와 대부분의 무기 충전재의 표면을 포함하는 대부분의 고체가 음(-)의 표면전하를 가지기 때문이다. 하나의 통상적으로 사용되는 양이온성 전하 바이어스 종은 알룸(Alum)이다. 최근 본 기술분야에서는 비교적 저분자량, 바람직하게는 약 500,000 이하, 보다 바람직하게는 약 200,000 이하, 가장 바람직하게는 약 100,000 이하의 분자량을 갖는 비교적 저분자량의 양이온성 합성 중합체를 사용하여 전하를 바이어스한다. 이러한 저분자량의 양이온성 합성 중합체의 전하밀도는 비교적 높다. 이러한 전하밀도는 약 4 내지 약 8 당량의 양이온성 질소/중합체(㎏)의 범위이다. 이러한 물질의 한가지 실례는 미국 코넥티컷주 스탬포드에 소재한 사이텍, 인코포레이티드(Cytec, Inc.)사의 제품인 사이프로(Cypro) 514R이다. 이러한 물질은 분명하게 본 발명을 실시하는데 사용된다.
본 기술분야에서는 성형, 배수, 강도 및 보유성을 개선시키기 위하여 고표면적의 높은 음전하성 미립자를 사용하는 것으로 교시되어 있다. 예를 들면, 이러한 내용이 1993년 6월 22일 스미쓰(Smith)에게 허여되고 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,221,435 호에 교시되어 있다. 이러한 목적에 사용되는 통상적인 물질은 실리카 콜로이드 또는 벤토나이트 점토이다. 이러한 물질을 혼입시키는 것은 분명히 본 발명의 범주내에 포함된다.
영구적인 습윤강도를 필요로 하는 경우, 폴리아미드-에피클로로히드린, 폴리아크릴아미드, 스티렌-부타디엔 라텍스; 불용성 폴리비닐 알콜; 우레아-포름알데히드; 폴리에틸렌이민; 키토산 중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군중에서 선택된 화합물을 제지용 퍼니쉬 또는 초기 웹에 첨가할 수 있다. 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 같은 양이온성 습윤강도 수지가 바람직하다. 적합한 유형의 이러한 수지는 각각 케임(Keim)에게 허여되고 본원에서 참고로 인용된, 1972년 10월 24일자로 허여된 미국 특허 제 3,700,623 호 및 1973년 11월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,772,076 호에 기술되어 있다. 유용한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지의 하나의 제조원은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스, 인코포레이티드이며, 이 회사는 이러한 수지를 키멘(Kymene) 557HR이란 상품명으로 시판하고 있다.
많은 페이퍼 제품은 습윤시 제한된 강도를 가져야만 하는데, 이러한 이유는 이들 페이퍼 제품이 화장실을 통하여 부패 시스템 또는 하수 시스템으로 처리할 필요가 있기 때문이다. 이들 제품에 습윤강도가 부여된 경우, 제품을 물의 존재하에 두었을 때 바로 그의 일부 또는 모든 초기 강도가 붕괴되는 것을 특징으로 하는 일시적인 습윤강도가 바람직하다. 일시적 습윤강도가 바람직한 경우, 결합재는 디알데히드 전분 또는 알데히드 작용기를 가진 다른 수지 예를 들면 메인주 스카보로(Scarborough)에 소재한 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)에서 시판하는 코-본드(Co-Bond) 1000R, 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍사에서 시판하는 파레즈(Parez) 750R및 본원에 참고로 인용된 1991년 1월 1일자로 브조르크퀴스트(Bjorkquist)에게 허여된 미국 특허 제 4,981,557 호에 기술되어 있는 수지 및 당해 분야에 공지될 수 있는 상기 붕괴 특성을 갖는 다른 수지로 이루어진 군중에서 선택될 수 있다.
향상된 흡수성을 필요로 하는 경우, 계면활성제를 사용하여 본 발명의 티슈 페이퍼 웹을 처리할 수 있다. 사용된 경우, 계면활성제의 수준은 바람직하게는 티슈 웹의 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 2.0 중량%이다. 이러한 계면활성제는 바람직하게는 8개 이상의 탄소원자를 가진 알킬쇄를 갖는다. 음이온성 계면활성제의 예로는 선형 알킬 설포네이트 및 알킬벤젠 설포네이트가 있다. 비이온성 계면활성제의 예로는 (미국 뉴욕주 뉴욕시에 소재한) 크로다, 인코포레이티드(Croda, Inc.)에서 시판하고 있는 크로데스타(Crodesta) SL-40R과 같은 알킬글리코사이드 에스테르; 1977년 3월 8일자로 랑돈(W. K. Langdon)에게 허여된 미국 특허 제 4,011,389 호에 기술된 바와 같은 알킬글리코사이드 에테르; 및 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 글리코 케미칼스, 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc.)에서 시판하는 페고스퍼스(Pegosperse) 200 ML 및 미국 뉴저지주 크랜버리 소재의 롱 풀랑 코포레이션(Rhone Poulenc Corporation)에서 시판하는 이게팔(IGEPAL) RC-520R과 같은 알킬폴리에톡시화 에스테르를 포함한 알킬글리코사이드가 있다.
본 발명의 본질에는 티슈 웹의 표면상에 침착된 연화제 조성물이 존재하지만, 본 발명은 또한 제지공정의 일부로서 화학적 연화제를 첨가하는 변형공정을 분명히 포함한다. 예컨대, 화학적 연화제는 습윤 말단 첨가에 의해 포함될 수 있다. 바람직한 화학적 연화제는, 예를들면 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된 탈로우)디메틸 암모늄 클로라이드 등과 같은 널리 공지되어 있는 디알킬디메틸암모늄염을 포함하는 4급 암모늄 화합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 특히, 상기 연화제의 바람직한 변형체는 상기 디알킬디메틸암모늄염의 모노 또는 디에스테르 변형이라고 생각된다. 제지-첨가된 화학적 연화제의 다른 부류는 널리 공지된 유기 반응성 폴리디메틸 실록산 성분을 포함하고 가장 바람직하게는 아미노 작용성 폴리디메틸 실록산을 포함한다.
충전재는 또한 본 발명의 티슈 페이퍼로 혼입될 수 있다. 본원에 참고로 인용되는 1997년 3월 18일자로 빈슨에게 허여된 미국 특허 제 5,611,890 호는 본 발명의 대체물로서 수용할 수 있는 충전된 티슈 페이퍼 제품을 개시한다.
이상에서 열거한 임의의 화학 첨가제는 단지 예시하기 위한 것이며 이들이 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.
연화제 조성물
일반적으로, 본 발명의 연화제 조성물은 비히클내 연화제 활성 성분의 분산을 포함한다. 상기 조성물을 티슈 페이퍼에 도포하는 경우, 이 조성물은 티슈 페이퍼를 부드럽게하는데 효과적이다. 바람직하게는, 본 발명의 연화제 조성물은 상업적 범주에서 적용하기 용이한 특성(예, 성분, 레올로지, pH 등)을 갖는다. 예컨대, 특정한 휘발성 유기 용매가 고농도의 효과적인 연화제를 용이하게 용해시킬 수 있지만, 상기 용매에 의해 증가되는 공정 안전성 및 환경 부담(VOC)을 고려하여, 상기 용매는 바람직하지 못하다. 하기에, 본 발명의 연화제 조성물의 성분, 이 조성물의 특성, 조성물의 제조 방법 및 조성물을 도포하는 방법을 기술한다.
성분
연화제 활성 성분
하기 화학식 1의 4급 화합물이 본 발명에 사용하기에 적합하다.
상기 식에서,
m은 1 내지 3 이고;
R1은 각각 C1- C6알킬 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;
R2는 각각 C14- C22알킬 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이며;
X_는 임의의 연화제-혼화가능한 음이온이다.
바람직하게, R1은 각각 메틸이며 X_는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다. 바람직하게, R2는 각각 C16- C18알킬 또는 알케닐, 가장 바람직하게는 직쇄의 C18알킬 또는 알케닐이다. 임의로, R2치환체는 식물성 오일 공급원으로부터 유도될 수 있다. 몇가지 형태의 식물성 오일(예, 올리브, 캐놀라(canola), 잇꽃, 해바라기 등)은 지방산의 공급원으로서 4급 암모늄 혼합물을 합성하는데 사용될 수 있다.
이러한 구조의 화합물로는 R1이 메틸 그룹이고, R2가 다양한 수준의 포화도를 갖는 탈로우 그룹이며, X_가 클로라이드 또는 메틸 설페이트인 널리 공지된 디알킬디메틸암모늄염(예를 들면, 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸암모늄 메틸 설페이트, 디(수소화된 탈로우)디메틸 암모늄 클로라이드등)이 있다.
문헌[Swern, Ed. in Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Third Edition, John Wiley and Sons(New York 1964)]에 논의되어 있는 바와 같이, 탈로우는 다양한 조성을 갖는 천연 물질이다. 상기 언급된 스웬의 문헌의 표 6.13 에는 전형적으로 탈로우의 지방산의 78% 이상이 16개 또는 18개의 탄소원자를 함유하는 것으로 나타나 있다. 전형적으로, 탈로우내에 존재하는 지방산의 반은 주로 올레산 형태의 불포화산이다. 천연 "탈로우" 뿐만아니라 합성 "탈로우"도 또한 본 발명의 범주내에 속한다. 요구되는 제품의 특성에 따라, 비수소화(연질)에서 부분적 수소화(터치(touch)) 또는 완전 수소화(경질)까지 디탈로우의 포화도를 맞출 수 있다는 사실도 또한 공지되어 있다. 상기 모든 포화도는 분명히 본 발명의 범주내에 포함되는 것을 의미한다.
이러한 연화제 활성 성분 중 특히 바람직한 것은 하기 화학식 2의 4급 암모늄 화합물의 모노 또는 디에스테르 변형체인 것으로 생각된다:
상기 식에서,
Y는 -O-(O)C- , -C(O)-O- , -NH-C(O)- 또는 -C(O)-NH- 이고;
m은 1 내지 3 이고;
n은 0 내지 4 이고;
R1은 각각 C1- C6알킬 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;
R3는 각각 C13- C21알킬 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이며;
X_는 임의의 연화제-혼화가능한 음이온이다.
바람직하게는, Y는 -O-(O)C- 또는 -C(O)-O- 이고; m 은 2 이며; n 은 2 이다. 각각의 R1치환체는 바람직하게는 C1- C3알킬 그룹이며, 메틸이 가장 바람직하다. R3는 각각 바람직하게는 C13- C17알킬 및/또는 알케닐, 보다 바람직하게는 직쇄 C15- C17알킬 및/또는 알케닐, C15- C17알킬이고, 가장 바람직하게는 직쇄 C17알킬이다. 임의적으로, R3치환체는 식물성 오일 공급원으로부터 유도될 수 있다. 몇가지 유형의 식물성 오일(예, 올리브, 캐놀라, 잇꽃, 해바라기 등)은 지방산의 공급원으로서 4급 암모늄 화합물을 합성하는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 올리브 오일, 캐놀라 오일, 올레산성의 잇꽃 및/또는 고도의 에루크(erucic) 평지씨 오일이 4급 암모늄 화합물을 합성하는데 사용된다.
상기 언급된 바와 같이, X_는 특정의 연화제-혼화가능한 음이온으로서, 예를 들면, 아세테이트, 클로라이드, 브로마이드, 메틸설페이트, 포르메이트, 설페이트, 니트레이트등이 본 발명에 사용될 수도 있다. X_는 바람직하게는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다.
상기 명명된 구조를 가지며 본 발명에 사용하기에 적합한 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 특정 실례로는 디에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디에스테르 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디에스테르 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 이들의 혼합물과 같은 널리 공지된 디에스테르 디알킬 디메틸 암모늄염이 있다. 디에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드 및 디에스테르 디(수소화된)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드가 특히 바람직하다. 이러한 특정의 물질들은 미국 오하이오주 드블린시에 소재한 윗코 케미칼 캄파니(Witco Chemical Company)에서 'ADOGEN SDMC'이란 상품명으로 시판하고 있다.
상기 언급된 바와 같이, 전형적으로 탈로우내에 존재하는 지방산의 절반은 주로 올레산 형태의 불포화산이다. 천연 '탈로우' 뿐만아니라 합성 '탈로우'도 또한 본 발명의 범주내에 속한다. 요구되는 제품의 특성에 따라, 비수소화(연질)시키거나 부분적으로 수소화(터치) 또는 완전히 수소화(경질)시켜 상기 탈로우의 포화도를 맞출 수 있다는 사실도 또한 공지되어 있다. 상기 모든 포화도는 분명히 본 발명의 범주내에 포함되는 것을 의미한다.
치환체 R1, R2및 R3가임의로는 알콕실, 하이드록실과 같은 다양한 그룹으로 치환될 수 있거나, 또는 분지될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 상기와 같이, R1은 각각 바람직하게는 메틸 또는 하이드록시에틸이다. R2은 각각 바람직하게는 C12- C18알킬 및/또는 알케닐, 보다 바람직하게는 직쇄 C16- C18알킬 및/또는 알케닐, 가장 바람직하게는 직쇄 C18알킬 또는 알케닐이다. R3는 바람직하게는 C13- C17알킬 및/또는 알케닐, 가장 바람직하게는 직쇄 C15- C17알킬 및/또는 알케닐이다.X_는 바람직하게는 클로라이드 또는 메틸 설페이트이다. 또한, 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 미량성분으로서 약 10% 이하의 모노(장쇄 알킬) 유도체, 예를 들면, (R1)2-N+-((CH2)2OH)((CH2)2OC(O)R3)X_를 임의로 함유할 수 있다. 이러한 미량성분은 유화제로서 작용할 수 있으며, 본 발명에 유용하다.
본 발명에 사용하기에 적합한 다른 유형의 4급 암모늄 화합물이 1996년 8월 6일자로 판(Phan)등에게 허여된 미국 특허 제 5,543,067 호; 1996년 7월 23일자로 트로칸등에게 허여된 미국 특허 제 5,538,595 호; 1996년 4월 23일자로 판등에게 허여된 미국 특허 제 5,510,000 호; 1995년 5월 16일자로 판등에게 허여된 미국 특허 제 5,415,737 호; 및 킴벌리-클라크 코포레이션에 양도되고 1995년 12월 12일자로 공개된 유럽 특허출원 제 0 688 901 A2 호에 기술되어 있으며, 상기 문헌들은 모두 본원에서 참고로 인용된다.
에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물의 디-4급 변형체도 또한 사용될 수 있으며, 이들은 본 발명의 범주내에 포함되는 것을 의미한다. 이러한 화합물은 아래의 화학식 3을 갖는다:
상기 식에서, R1은 각각 C1- C6알킬 또는 하이드록시알킬 그룹이고, R3은 C11-C21하이드로카빌 그룹이며, n은 2 내지 4이고, X_는 할라이드(예를 들면, 클로라이드 또는 브로마이드) 또는 메틸 설페이트와 같은 적절한 음이온이다. 바람직하게는 R3은 각각 C13- C17알킬 및/또는 알케닐, 가장 바람직하게는 C15- C17알킬 및/또는 알케닐이며, R1은 메틸이다.
이론에 근거하지 않으나, 상기 4급 암모늄 화합물의 에스테르 잔기(들)이 상기 화합물에 생분해성을 부여하는 것으로 생각된다. 중요하게는, 본 발명에 사용된 에스테르-작용성 4급 암모늄 화합물은 종래의 디알킬 디메틸 암모늄 화학적 연화제보다 신속하게 생분해된다.
4급 암모늄 성분을 적절한 가소제와 함께 사용하는 경우, 상기 4급 암모늄 성분이 가장 효과적으로 사용된다. 본원에서 사용되는 용어 가소제는 4급 암모늄 성분의 주어진 온도에서 융점 및 점도를 낮출수 있는 성분을 지칭한다. 이 가소제는 4급 암모늄 성분의 제조시 4급화 단계도중 첨가할 수 있거나, 또는 4급화 후에 연화제 활성 성분으로서 적용하기 전에 첨가할 수 있다. 가소제는 화학합성 도중 실질적으로 불활성인 것을 특징으로 하지만, 합성시에 점도 감소제로서 작용함을 특징으로 한다. 바람직한 가소제는 비-휘발성 폴리하이드록시 화합물이다. 바람직한 폴리하이드록시 화합물은 글리세롤 및 약 200 내지 약 2000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이며, 약 200 내지 약 600의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜이 가장 바람직하다. 4급 암모늄 성분의 제조도중 상기 가소제를 첨가하는 경우, 이 가소제는 상기 제조 생성물의 약 25% 내지 약 75% 를 구성한다. 특히 바람직한 혼합물은 4급 암모늄 성분을 약 60%, 가소제를 약 40% 포함한다.
비히클
본원에서 사용되는 '비히클'은 본 발명의 분산을 형성하는 상기 조성물의 활성 성분을 희석시키는데 사용된다. 비히클은 상기 성분(실제 용액 또는 미셀(micellar) 용액)를 용해시킬 수 있거나, 비히클(분산액 또는 유화제) 전체에 분산시킬 수 있다. 현탁액 또는 유화제의 비히클은 전형적으로 이의 연속성 상이다. 즉, 분산액 또는 유화제의 다른 성분은 분자 수준에 분산되거나 또는 비히클 전체에 불연속 입자로서 분산된다.
본 발명의 목적에 있어서, 비히클의 사용 목적은 연화제 활성 성분의 농도를 희석시켜 이 성분을 티슈 웹에 효과적 경제적으로 도포하는 것이다. 예컨대, 하기 진술되는 바와 같이 상기 활성 성분의 한가지 도포 방법은 롤에 분무하여 이를 움직이는 티슈 웹으로 전달하는 것이다. 전형적으로, 단지 매우 낮은 수준(예, 관련된 티슈의 2 중량%)의 연화제 활성 성분이 티슈 촉감의 부드러움을 효과적으로 개선시키는데 필요하다. 이는, 상업적 크기의 티슈 웹의 나비를 충분히 가로질러 "순수" 연화제 활성 성분을 분배시키기 위해, 매우 정확한 계측과 분무 시스템이 필요함을 의미한다.
비히클의 다른 목적은, 티슈 구조물에 대해 움직임이 덜한 형태로 상기 연화제 활성 조성물을 전달하는 것이다. 구체적으로, 상기 조성물의 활성 성분이 웹의 내부로는 최소한으로 흡수하면서 흡수성 티슈 웹의 표면에 주로 존재하도록 본 발명의 조성물을 도포하는 것이 필요하다. 이론에 국한됨이 없이, 본 출원인은 상기 연화제 조성물과 바람직한 비히클의 상호 작용으로, 비히클 없이 활성 성분이 도포되는 경우보다 더욱 신속하고 지속적으로 결합하는 현탁된 입자를 생성한다고 생각한다. 예컨대, 수중에서 4급 연화제 현탁액은, 티슈 페이퍼 웹 표면의 섬유 표면상에 실질적으로 침착될 수 있는 미셀 형태를 취한다고 생각한다. 비히클의 도움 없이, 즉 용융된 형태로 도포된 4급 연화제는 이와 반대로 티슈 웹의 내부로 흡상(wick)하는 경향이 있다.
본 출원인은 연화제 활성 성분을 상업적 크기로 티슈 웹에 도포하는 것을 특히 용이하게 하는 비히클 및 이 비히클을 포함하는 연화제 조성물을 발견하였다.
본 발명의 가장 간단한 실시에 있어서, 연화제 성분은 이의 용액을 형성하는 비히클에 용해될 수 있다. 그러나, 상기와 같이, 적당한 연화제 활성 성분의 용매로서 유용한 물질은 안전성 및 환경적 이유로 상업적으로 바람직하지 못하다. 그러므로, 본 발명의 목적에 대한 비히클에 사용하기에 적당한 물질은, 상기 연화제 활성 성분 및 본 발명의 연화제 조성물이 침착될 티슈 기질과 혼화가능해야 한다. 추가로, 적당한 물질은 안전상의 문제(티슈 제조 공정에서 또는 상기 연화제 조성물을 사용하는 티슈 제품 사용자에게)를 일으키거나, 환경에 악영향을 주는 임의의 성분을 함유해서는 안된다. 본 발명의 비히클에 적당한 물질은 하이드록실 작용성 액체, 가장 바람직하게는 물을 포함한다.
전해질
물은 특히 본 발명의 비히클로 사용하기에 바람직하지만, 물만으로는 비히클로서 바람직하지 못하다. 구체적으로, 본 발명의 연화제 활성 성분이 티슈 웹의 도포에 적당한 수준으로 물에서 분산되는 경우, 이 분산액은 받아들일 수 없을 정도로 높은 점도를 갖는다. 이론에 국한됨 없이, 본 출원인은 상기 분산을 형성하는 물과 본 발명의 연화제 활성 성분을 조합하면 높은 점도를 갖는 액체 결정질 상이 생성된다고 생각한다. 이런 높은 점도를 갖는 조성물을 연화 목적으로 티슈 웹에 도포하기는 어렵다.
본 출원인은, 적당한 전해질을 비히클에 단순히 첨가함으로써 연화제 조성물에서 연화제 활성 성분의 바람직한 높은 수준을 유지하면서, 수중에서 연화제 활성 성분의 분산 점도가 실질적으로 감소될 수 있음을 발견하였다. 또한, 이론에 국한됨이 없이, 본 출원인은, 상기 첨가로 인해 분산액내의 양이온으로 전하된 종 또는 입자 주위의 전하된 이중층의 크기에 영향을 미쳐 3원의 연화제 활성 성분/물/전해질 시스템의 상 구조가 변화되어 결과적으로 시스템 점도가 감소되는 것으로 생각한다.
본 발명의 비히클에 사용하기 적당한 물질에 대한 상기 일반적 기준을 만족하고, 수중에서 연화제 활성 성분의 분산 점도를 감소시키는데 효과적인 임의의 전해질은 본 발명의 비히클에 사용하기 적당하다. 특히, 상기 기준을 만족하는 임의의 공지된 수용성 전해질은 본 발명의 연화제 조성물의 비히클에 포함될 수 있다. 상기 전해질이 존재하는 경우, 연화제 조성물의 약 25 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있지만, 상기 연화제 조성물의 약 15 중량% 이하가 바람직하다. 바람직하게는, 전해질의 수준은 무수 전해질의 중량을 기준으로 연화제 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 사이이다. 보다 바람직하게는, 전해질은 연화제 조성물의 약 0.3 중량% 내지 약 1.0 중량% 사이의 수준으로 사용된다. 상기 전해질의 최소량은 바람직한 점도를 제공하기에 충분한 양일 것이다. 상기 분산은 전형적으로 비-뉴튼성(non-Newtonian) 레올로지를 나타내고, 하기 시험 방법절에 기술된 시험 방법을 사용하여 25℃에서 100sec-1의 전단 속도로 측정하였을때, 일반적으로는 약 10cp(centipoise) 내지 약 1000cp, 바람직하게는 약 10 내지 약 200cp 사이의 범위의 점도로 전단 얇아진다. 적당한 전해질은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 할라이드, 니트레이트, 니트라이트 및 설페이트염, 또한 상응하는 암모늄염을 포함한다. 그밖의 유용한 전해질은 나트륨 포메이트 및 나트륨 아세테이트와 같은 간단한 유기산의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속염, 또한 상응하는 암모늄염을 포함한다. 바람직한 전해질은 나트륨, 칼슘, 및 마그네슘의 클로라이드염을 포함한다. 칼슘 클로라이드는 특히 본 발명의 연화제 조성물에 대해 바람직한 전해질이다. 이론에 대해 국한되지 않지만, 칼슘 클로라이드의 흡습성 특성 및 조성물이 도포되는 흡수성 티슈 제품에 제공되는 평형 수분 함량의 영구적 변화때문에 칼슘 클로라이드가 특히 바람직하다. 즉, 본 출원인은 칼슘 클로라이드의 흡습성 특성으로 인해, 칼슘 클로라이드가 티슈의 셀룰로스계 구조물에 수분을 공급할 수 있는 수분 저장기가 된다고 생각한다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 수분은 셀룰로스에 대해 가소제로서 작용한다. 따라서, 수산화된 칼슘 클로라이드에 의해 공급된 수분은, 칼슘 클로라이드가 존재하지 않는 유사 구조물보다 더욱 광범위한 환경의 상대 습도에서 상기 셀룰로스를 바람직하게 부드럽게할 수 있다. 요구되는 경우, 다양한 전해질의 혼화가능한 블렌드도 또한 적당하다.
비히클은 또한 당해 분야에 공지될 수 있는 바와 같이 소량의 성분을 포함할 수 있다. 그 실례로: 무기산 또는 pH 조절을 위한 완충 시스템(특정한 연화제 활성 성분의 가수분해 안정성을 유지하기 위해 요구될 수 있음) 및 본 발명의 연화제 조성물이 티슈의 웹에 도포되는 경우 기포를 감소시키기 위한 공정 보조제로서 소포(antifoam) 성분(예, 미시건주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corp.)에서 시판중인 다우 코닝 2310과 같은 실리콘 유화제)을 들 수 있다.
안정제가 또한 사용되어 분산의 균질화 및 저장 수명을 개선시킬 수 있다. 예컨대, 북캐롤리나주 샬로테 소재의 클라리언트 코포레이션(Clariant Corporation)에서 시판중인 HOE S 4060 상품명의 에폭시화 폴리에스테르가 본 목적으로 포함될 수 있다.
예를들어, UV광하에서 표면 도포된 연화제 조성물을 함유한 최종 티슈 웹의 검사를 통해, 도포 균일성을 질적으로 살펴보기 용이하도록 분산액에 첨가할 수 있는, 북캐롤리나주 그린스보로 소재의 시바-게이지(CIBA-GEIGY)에서 시판중인 티노팔(Tinopal) CBS-X 상품명의 광택제를 포함하는 공정 보조제가 또한 사용될 수 있다.
연화제 조성물의 형성
상기와 같이, 본 발명의 연화제 조성물은 비히클내 연화제 활성 성분의 분산액이다. 조성물에서 특정 수준의 연화제 활성 성분이 요구할 수 있는 경우 선택된 연화제 활성 성분, 바람직한 도포 수준 및 다른 인자에 따라, 연화제 활성 성분의 수준은 조성물의 약 10% 내지 약 35% 사이에서 변할 수 있다. 바람직하게는, 연화제 활성 성분은 조성물의 약 20% 내지 약 30% 를 구성할 수 있다. 가장 바람직하게는, 연화제 활성 성분은 조성물의 약 25%를 구성한다. 연화제 활성 성분을 생산하는데 사용되는 방법에 따라, 연화제 조성물은 또한 약 2% 내지 약 20% 사이, 바람직하게는 약 10%의 가소제를 포함할 수 있다. 상기와 같이, 비히클의 바람직한 주 성분은 물이다. 추가로, 비히클은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 할라이드 전해질을 포함하고, pH를 조정하고 포움을 조절하거나 분산의 안정성을 돕기위해 소량의 성분을 포함할 수 있다. 하기에, 특히 본 발명의 바람직한 연화제 조성물을 기술한다.
본 발명의 특히 바람직한 연화제 조성물(조성물(1))은 하기와 같이 제조된다. 상기 물질은 하기의 기술을 따르는 조성물(1)을 상세히 기술한 표에서 보다 구체적으로 정의된다. 각각의 단계에서 사용되는 양은 표에서 상세히 기술되는 최종 조성물로 생성하기에 충분하다. 염산(25% 용액), 소포 성분 및 광택제를 적당한 양의 물에 첨가한다. 상기 혼합물을 약 165℉(75℃)로 가열시킨다. 동시에, 상기 수혼합물을 가열시키면서, 연화제 활성 성분과 가소제의 블렌드를 약 150℉(65℃)의 온도로 가열 용융시킨다. 비히클 전체에 분산 상을 균질하게 분배시키기 위해 혼합하면서 연화제 활성 성분과 가소제의 용융 혼합물을 상기 가열된 산성 수용액 상에 천천히 첨가한다(폴리에틸렌 글리콜의 수용성으로 인해 이를 연속성 상으로 이동시키지만, 이는 본 발명에서 필수적이지 않고, 보다 소수성이어서 4급 암모늄 화합물의 알킬쇄와 결합된 채 남아있는 가소제가 또한 본 발명의 범주내에서 허용된다). 일단 상기 연화제 활성 성분이 골고루 분산되면, 칼슘 클로라이드의 일부를 간헐적으로 첨가 혼합한다(2.5% 용액으로서). 그런 다음 상기 유체 혼합물을 균질화시킨다. 분산액을 균질화시키는 임의의 방법을 본 발명의 목적에 사용할 수 있다. 40갤런의 양의 상기 연화제 조성물을 균질화시키는 허용가능한 방법은, 4시간동안 상기 물질에 침지된 오하이오주 신시네티 소재의 테크마 캄파니(Tekmar Company)에서 시판중인 울트라-투락(Ultra-Turrax), 모델 T45 S4 균질기를 사용하는 것이다. 그다음 상기 조성물을 실온으로 냉각시키고, 안정제를 천천히 첨가 혼합한다. 최종적으로, 나머지 칼슘 클로라이드를 첨가하면서(25% 용액) 연속적으로 혼합한다.
조성물(1)
| 성분 | 농도 |
| 연속성 상 | |
| 물 | 100%까지 적당량 |
| 칼슘 클로라이드1 | 0.53% |
| 소포제2 | 0.15% |
| 염산3 | 13ppm |
| 가소제5 | 12.1% |
| 광택제6 | 89ppm |
| 안정제4 | 0.49% |
| 분산상 | |
| 연화제 활성 성분5 | 23.7% |
| 1. 0.34% 내지 2.5%의 칼슘 클로라이드 용액 및 0.19% 내지 25%의 칼슘 클로라이드 용액2. 실리콘 유화제-미시건주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션에서 시판중인 다우 코닝 2310R3. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 케미칼 캄파니(J. T. Baker Chemical Company)에서 시판중4. 북캐롤리나주 샬로테 소재의 클라리언트 코포레이션에서 시판중인 HOE S 4060 상품명의 안정제5. 탈로우 디에스테르 4급(약 2부) 및 폴리에틸렌 글리콜400(1부)인, 오하이오주 드블린 소재의 윗코 케미칼 캄파니에서 시판중인 DP-SC-505-91 상품명의 예비-블렌드 수득된 가소제 및 연화제 활성 성분6. 북캐롤리나주 그린스보로 소재의 시바-게이지에서 시판중인 티노팔 CBS-X 상품명의 광택제 |
생성한 화학적 연화제 조성물은 유백색으로, 상기 웹으로부터 생성된 티슈 페이퍼에 바람직한 부드러운 촉감을 제공하도록 하기와 같이 티슈 웹에 도포하기 적당한 저점도의 분산액이다. 이는 전단 얇아짐 비-뉴튼식 점도를 나타낸다. 적당하게 상기 조성물은, 하기 시험 방법절에 기술된 시험 방법을 사용하여 25℃에서, 100sec-1전단 속도에서 측정하였을때, 약 1000cp 미만의 점도를 갖는다. 바람직하게는, 상기 조성물은 약 500cp 미만의 점도를 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 점도는 약 100cp 미만이다.
본 발명에 따른 연화제 조성물을 형성하는 다른 방법은 우선 전해질(칼슘 클로라이드)을 적당한 양의 물에 첨가하고 충분히 혼합하여 완전히 용해시킴으로써 수성 상을 제조하는 것이다. 그다음, 상기 전해질 용액의 pH를 ∼4로 조종한다. 상기 pH 조종된 물을 약 150℉(65℃)로 가열시킨다. 상기 물을 가열시키면서, 4급 화합물 및 가소제를 약 150℉(65℃)에서 용융시킨다. 그다음, 4급 화합물과 가소제의 용융 혼합물을 상기 가열된 산성염 용액에 첨가 혼합하여 상기 4급 상이 비히클 전체에 고르게 분배되도록 한다. (폴리에틸렌 글리콜의 수용성으로 인해 이것이 연속성 상으로 이동하지만, 이는 본 발명에 필수적인 것이 아니고, 보다 소수성이어서 4급 암모늄 화합물의 알킬쇄와 결합된 채 남아있는 가소제가 또한 본 발명의 범주내로 허용된다.) 그다음, 상기 조성물을 실온으로 냉각시키고, 소포제를 첨가한다. 이때, 상기 연화제 조성물을 100%로 하기위해 필요한 물을 또한 첨가한다.
조성물(2)
| 성분 비히클 | 농도 |
| 물 | 100%까지 적당량 |
| 칼슘 클로라이드 | 4.7% |
| 소포제1 | 1.7% |
| 황산 | pH 4까지 적당량 |
| 가소제2 | 9.9% |
| 분산상 | |
| 연화제 활성 성분 | 23.9% |
| 1. 폴리디메틸실록산- 뉴욕주 워터포드 소재의 제너럴 일렉트릭 캄파니에서 시판중인 350센티스톡 유체인 SF96-350R상품명2. 탈로우 디에스테르 4급(약 2부) 및 폴리에틸렌 글리콜 400(1부)인, 오하이오주 드블린 소재의 윗코 케미칼 캄파니에서 시판중인 DP-SC-505-91 상품명의 예비-블렌드 수득된 가소제 및 연화제 활성 성분 |
생성한 화학적 연화제 조성물은 크림같아서, 상기 웹으로부터 생성된 티슈 페이퍼에 바람직한 부드러운 촉감을 제공하기 위해 하기와 같은 티슈 웹에 도포하기에 적당한 약한 점착성의 분산액이다. 이것은 전단 얇아짐 비-뉴튼식 점도를 나타낸다. 바람직하게는, 상기 조성물은 하기 시험 방법절에 기술된 시험 방법을 사용하여 25℃에서 100sec-1의 전단 속도에서 측정된 것으로서, 약 100cp 내지 약 1000cp 사이의 점도를 갖는다.
도포 방법
바람직한 실시 양태에 있어서, 티슈 웹을 건조하고 크레이핑한 후, 보다 바람직하게는 상기 웹이 여전히 상승된 온도인 채, 본 발명의 연화제 조성물을 도포할 수 있다. 바람직하게는, 웹을 모 롤에 감기 전에, 상기 연화제 조성물을 건조 크레이핑된 티슈 웹에 도포한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 양태에 있어서, 상기 웹이 캘리퍼를 조절하는 칼렌더 롤(calender roll)을 관통하는 경우, 이 웹을 크레이핑한 후 연화제 조성물을 고온의 지나치게 건조된 티슈 웹에 도포한다.
바람직하게는, 상기 연화제 조성물을 가열된 전달 표면에 도포하고, 그다음 티슈 페이퍼 웹에 도포한다. 실질적으로 전체 시이트가 연화제 조성물의 작용으로부터 이득을 얻도록, 연화 조성물은 이어서 티슈 페이퍼 웹에 전달되도록 거시적으로 균일한 형태로 가열된 전달 표면에 도포되어야 한다. 가열된 전달 표면에 도포한 후, 바람직하게는 비히클의 휘발성 성분의 적어도 일부가 바람직하게는 증발하여 연화제 조성물의 비히클, 연화제 활성 성분 및 다른 비휘발성 성분의 휘발성 성분중 임의의 남아있는 증발되지 않은 부분을 함유한 얇은 필름을 증발시킨다. "얇은 필름"은 전달 표면상의 임의의 얇은 피복물, 헤이즈(haze) 또는 미스트(mist)를 의미한다. 상기 얇은 필름은 미시적으로 연속적일 수 있거나 불연속성 요소로 이루어질 수 있다. 상기 얇은 필름이 불연속성 요소로 이루어지는 경우, 이 요소는 균일한 크기 또는 다양한 크기일 수 있고; 추가로, 규칙적 패턴 또는 불규칙적 패턴으로 배열될 수 있지만, 거시적으로는 균일하다. 바람직하게는, 상기 얇은 필름은 불연속성 요소로 이루어진다.
연화제 조성물을 티슈 웹의 어느 한쪽 측부에 또는 양쪽 측부에 도포할 수 있다.
가열된 전달 표면에 상기 연화제 조성물을 거시적으로 균일하게 도포하는 방법은 분무 및 인쇄(printing)를 포함한다. 분무는 경제적인 것으로 알려져 있고, 보다 바람직한 것으로, 연화제 조성물의 양과 분배에 대하여 정확히 조절될 수 있다. 바람직하게는, 분산된 연화제 조성물은 양키 건조기 이후, 및 모 롤 이전의 건조 크레이핑된 티슈 웹의 표면에 도포된다. 이러한 도포를 수행하기 위한 바람직한 편리한 수단은, 추가로 본 발명의 연화제 조성물에 대해 가열된 전달 표면으로서 작용하면서 건조된 티슈 웹의 두께를 완제품의 바람직한 캘리퍼로 감소시키도록 조절 작용하는, 한쌍의 가열된 칼렌더 롤 중 하나 또는 둘다에 연화제 조성물을 도포하는 것이다.
도 1는 티슈 웹에 연화제 조성물을 도포하는 바람직한 방법을 예시한다. 도 1에 따르면, 습윤 티슈 웹(1)은 캐리어 패브릭(14) 상에서 회전 롤(2)을 지나, 가압 롤(3)의 활동에 의해 양키 건조기(5)로 전달되지만 캐리어 패브릭(14)은 회전 롤(16)을 지난다. 상기 웹은 분무 도포기(4)에 의해 도포된 접착제에 의해 양키 건조기(5)의 원통 표면에 접착성있게 고착된다. 건조는 증기-가열된 양키 건조기(5) 및 도시되지 않은 수단에 의해 건조 후드(6)를 통해 가열 순환된 고온 공기에 의해 완성된다. 이 웹은 닥터 블레이드(7)에 의해 양키 건조기(5)로부터 건조 크레이핑되고, 이후부터 크레이핑된 페이퍼 시이트(15)를 웹으로 부른다. 본 발명의 연화제 조성물이 티슈 웹의 양쪽 측부 또는 한쪽 측부에 도포되는지에 따라, 분무 도포기(8) 및 (9)에 의해 이 조성물을 상부 칼렌더 롤(10)로 명시된 상부 가열된 전달 표면 및/또는 하부 칼렌더 롤(11)로 명시된 하부 가열된 전달 표면에 도포한다. 그다음, 비히클의 일부가 증발된 후, 페이퍼 시이트(15)는 가열된 전달 표면(10) 및 (11)과 접촉한다. 그다음, 처리된 웹은 릴(12)의 원주의 일부를 지나 모 롤(13)에 감긴다.
가열된 전달 표면(10), (11)에 적당한 물질의 실례는 금속(예, 강, 스테인레스 강, 및 크롬), 비금속(예, 적당한 중합체, 세라믹, 유리) 및 고무를 포함한다. 본 발명의 연화제 조성물을 가열된 전달 표면에 분무하기 적당한 장비는, 일리노이주 위톤 소재의 스프레잉 시스템스 코포레이션(Spraying Systems Co.)에서 시판중인 SU14 공기 분무 노즐(Air cap #73328 및 Fluid cap #2850)과 같은, 외부 혼합 공기 분무 노즐을 포함한다. 연화제 조성물 함유 액체를 가열된 전달 표면에 인쇄하기 적당한 장비는 로토그라비어(rotogravure) 또는 플렉소그라픽(flexographic) 인쇄기이다.
가열된 전달 표면의 온도는 바람직하게는 연화제 조성물의 비점 이하이다. 따라서, 비히클의 주된 성분이 물인 경우, 가열된 전달 표면의 온도는 100℃ 이하이다. 물이 비히클의 주된 성분으로 사용되는 경우, 바람직하게는 상기 온도는 50 내지 90℃ 사이, 보다 바람직하게는 70 내지 90℃ 사이이다.
이론에 국한되지 않거나 본 발명에 제한되지 않고, 제지 작업도중 일어나는 전형적 공정 조건 및 본 발명에 기술된 공정에서 상기 조건의 충돌이 하기에 기술된다. 양키 건조기는 티슈 시이트의 온도를 증가시키고 수분을 제거한다. 양키에서 증기압은 110PSI(750kPa) 이다. 이 압력은 실린더의 온도를 약 170℃로 증가시키기에 충분하다. 시이트내의 물이 제거됨에 따라 실린더상의 페이퍼 온도가 증가한다. 시이트가 닥터 블레이드에 남아있는 경우 시이트의 온도는 120℃를 초과할 수 있다. 상기 시이트는 칼렌더와 릴에서 이격되어 통과하고 열의 일부를 손실한다. 릴에 감긴 페이퍼의 온도는 60℃로 측정된다. 최종적으로, 페이퍼의 시이트를 실온으로 냉각시킨다. 이는 페이퍼 롤의 크기에 따라 수시간 내지 수일이 걸릴 수 있다. 페이퍼가 냉각하는 경우 주위로부터 수분을 또한 흡수한다.
본 발명의 연화제 조성물이 지나치게 건조된 상태인 페이퍼에 도포되기 때문에, 상기 방법에 의해 연화제 조성물을 갖는 페이퍼에 첨가된 물은 충분하지 못하여, 페이퍼는 상당한 양의 강도 및 두께를 손실한다. 따라서, 추가의 건조는 필요하지 않는다.
다르게는, 본 발명의 연화제 조성물로부터 효과적인 양의 연화제 활성 성분을 초기 건조후 냉각하여 주위와 평형인 수분을 이룬 티슈 웹에 또한 도포할 수 있다. 본 발명의 연화제 조성물을 도포하는 방법은 고온의 지나치게 건조된 티슈 웹에 상기 조성물을 도포하는 전술된 방법과 실질적으로 같다. 즉, 연화제 조성물은 전달 표면에 도포되고 그다음 티슈 웹에 도포될 수 있다. 상기 전달 표면은 가열될 필요가 없는데, 본 발명의 조성물의 바람직한 레올로지적 특성이 티슈 웹의 전체 나비에 걸쳐 고른 도포를 허용하기 때문이다. 또한 바람직하게는, 실질적으로 전체 시이트가 상기 연화제 조성물의 작용으로부터 이익을 얻도록, 상기 연화제 조성물은 거시적으로 균일한 형태로 전달 표면에 도포되고 이어서 티슈 페이퍼 웹에 전달된다. 적당한 전달 표면은, 연화제 조성물을 도포하도록 특별히 고안된 장치의 일부 또는 티슈 웹에 대한 다른 작용을 위해 고안된 장치의 일부일 수 있는, 패턴화된 인쇄 롤, 인쇄된 전달 롤(아닐록스 롤(Anilox roll)) 및 매끄러운 롤을 포함한다. 본 발명의 연화제 조성물을 환경 친화적인 티슈 웹에 도포하기에 적당한 수단의 실례는 본원에 참고로 인용되는, 1996년 12월 31일자로 빈슨 등이 저자인 특허원 제 08/777,829 호에 기술된 그라비어(gravure) 실린더 및 인쇄 방법이다. 또한, 전술된 바와 같이, 본 발명의 연화제 조성물은 다른 기능(예, 상기 티슈 웹을 흡수성 티슈 완제품으로 전환하는 것)을 위해 고안된 장치의 매끄러운 롤(예, 한쌍의 닙중 하나)에 도포(예, 분무)될 수 있다.
이론에 국한됨 없이, 본 출원인은 본 발명의 연화제 조성물이 하기의 이유로 환경 친화적 티슈 웹에 도포하기 특히 적합하다고 생각한다:
1. 상기 연화제 조성물은 높은 수준의 연화제 활성 성분 및 다른 비휘발성 성분을 포함한다. 결과로서, 상기 연화제 조성물에 의해 티슈 웹으로 전달되는 물의 양은 작다. 예컨대, 표 1에 기술된 바람직한 조성물이 0.5%의 연화제 활성을 제공하는 수준으로 티슈 웹에 도포되는 경우, 약 1.25%의 물이 또한 상기 웹에 도포된다. 본 출원인은 상기 웹이 수용할만하게 강성이고 치수상으로도 안정성임을 발견하였다.
2. 바람직한 전해질인 칼슘 클로라이드의 흡습성은, 처리된 웹의 인장 특성을 받아들일 수 없을 정도로 감소시키는데 이용할 수 없도록 조성물내 물의 적어도 일부와 결합한다.
전술된 바와 같이 처리된 웹을 하기 시험 방법절에 기술된 시험 방법에 따라 부드러움을 평가하는 경우, 상기 웹은 약 0.2 패널 스코어 유니트(Panel Score Unit)(PSU) 이상 부드러움이 개선된 것으로 발견된다. 바람직하게는, 이러한 부드러움의 개선은 약 0.3PSU 이상, 보다 바람직하게는 0.5PSU 이상이다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명의 실시 양태를 나타내는 티슈 페이퍼의 제조를 예시한다. 본 실시예는, 전술된 대안적 방법을 사용하여 제조된 본 발명의 연화제 조성물의 대안적 실시 양태가 제공되는 균질의 티슈 페이퍼 웹의 생산을 예증한다. 상기 조성물은 웹의 한 측부에 도포되고 이 웹은 조합되어 2겹 목욕용 티슈 제품이 된다.
시험 규모의 포드리니어 제지 기계를 본 발명의 실시에서 사용한다.
약 3%의 농도를 갖는 NSK의 수성 슬러리는 종래의 재펄프기를 사용하여 구성되고, 포드리니어의 헤드박스쪽의 원료 파이프(stock pipe)를 통과시킨다.
최종 생성물에 일시적 습윤 강도를 제공하기 위해, 파레즈 750R의 1% 분산액을 제조하여, NSK 섬유의 건조 중량을 기준으로 0.5%의 파레즈 750R을 전달하기에 충분한 비율로 이 분산액을 NSK 원료 파이프에 첨가한다. 처리된 슬러리를 인-라인(in-line) 혼합기로 관통시킴으로써 일시적 습윤 강도 수지의 흡수성이 증가한다.
약 3 중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리는 종래의 재펄프기를 사용하여 구성된다. 유칼립투스 섬유를 운반하는 원료 파이프를, 전분의 건조 중량 및 생성한 크레이핑된 티슈 제품의 최종 건조 중량을 기준으로 0.2%의 비율로 물중의 2%의 분산액으로서 전달되는 레디본드(RediBOND) 5320R상품명의 양이온성 전분으로 처리한다. 이 양이온성 전분의 흡수성은 인-라인 혼합기를 통해 생성한 혼합물을 통과시킴으로써 개선된다.
팬 펌프의 주입구 전에 단일 원료 파이프에서 NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유의 스트림을 조합한다. 조합된 NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유를 팬 펌프의 주입구에서 백색의 물을 사용하여 NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유의 전체 중량을 기준으로 약 0.2%의 농도로 희석시킨다.
NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유의 균질한 슬러리가 이동하는 포드리니어 와이어로 배출될 때까지 균질한 스트림을 유지하도록 적당히 구비된 다채널의 헤드박스로 향하게 한다. 상기 균질한 슬러리는 이동하는 포드리니어 와이어로 배출되고이를 통해 탈수되며 편향기 및 진공 박스에 의해 보조된다.
초기 습윤 웹은 전달 지점에서 약 15%의 섬유 농도로 포드리니어 와이어로부터 패턴화된 건조 패브릭으로 전달된다. 상기 건조 패브릭은, 연속성 망상조직의 고밀도(너클) 영역내에 배열된 불연속성 저밀도 편향된 영역을 갖는 패턴 조밀화 티슈를 수득하도록 고안된다. 이러한 건조 패브릭은 섬유 망상조직 지지 패브릭상에 불투과성 수지 표면을 주조(cast)함으로써 형성된다. 상기 지지 패브릭은 45×52필라멘트의 이중층 망상조직이다. 상기 수지 주물의 두께는 지지 패브릭보다 큰 약 10mil이다. 너클 영역은 약 40%이고 개방 셀은 약 562/in2의 빈도로 유지한다.
상기 웹이 약 28%의 섬유 농도를 가질때까지 진공 보조된 배수에 의해 추가의 탈수를 수행한다.
패턴화된 성형 패브릭과 접촉을 유지하면서, 패턴화된 웹을 공기 취입 통과 예비건조기에 의해 약 62 중량%의 섬유 농도로 예비 건조시킨다.
그다음, 반-건조 웹은 양키 건조기에 전달되어 0.125%의 폴리비닐 알콜 수용액을 포함하는 분무된 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기 표면에 접착된다. 웹의 건조 중량을 기준으로 0.1%의 접착제 고체 비율로 상기 크레이핑 접착제를 양키 표면으로 전달한다.
웹이 닥터 블레이드를 사용하여 양키로부터 건조 크레이핑되기 전에 상기 섬유 농도는 약 96%로 증가된다.
닥터 블레이드는 약 25도의 베벨각을 갖고 양키 건조기에 대하여 약 81도의 충돌각을 제공하도록 위치한다. 양키 건조기를 약 350℉(177℃)의 온도 및 약 800fpm(ft/min)(약 244m/min)의 속도로 작동시킨다.
그다음, 웹을 2개의 칼렌더 롤 사이로 통과시킨다. 일리노이주 위톤 소재의 스프레잉 시스템 코포레이션에서 시판중인 SU14 공기 분무 노즐(Air cap #73328 및 Fluid cap #2850)를 사용하여, 바닥 칼렌더(전달) 롤이 화학적 연화제 조성물로 분무된다. 2개의 결합 롤을 롤 중량으로 함께 편향시키고 약 18%의 %크레이프를 생성하는 656fpm(약 200m/min)의 표면 속도로 조작한다.
화학적 연화제 혼합물의 제조에 사용되는 작용물은 하기와 같다:
1. 폴리에틸렌 글리콜 400과 예비 혼합된 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물. 상기 예비 혼합물은 74%의 4급 암모늄 화합물이다(윗코 인코포레이티드에서 시판중인 아도겐 SDMC형 및 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이티 베이커 캄파니에서 시판중인 PEG 400 26%).
2. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 캄파니에서 시판중인 칼슘 클로라이드 펠렛(Calcium Chloride Pellets).
3. 뉴욕주 워터포드 소재의 제너럴 일렉트릭 캄파니에서 시판중인 디메틸폴리실록산(SF96-350).
4. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 캄파니에서 시판중인 황산.
요구되는 양의 물에 칼슘 클로라이드를 용해시킴으로써 화학적 연화제 혼합물을 제조한다. 황산을 사용하여 상기 염 용액의 pH를 약 4로 조정한다. 생성한 혼합물을 약 75℃로 가열한다. 그다음, 4급 화합물과 PEG 400의 예비 혼합물을 페이스트(paste)로서 첨가하고 이 혼합물이 전체적으로 균질할 때까지 교반한다. 기포를 조절하기 위해 폴리디메틸실록산을 첨가한다. 냉각 및 보충수 첨가 후, 하기와 유사한 농도를 갖는 조성물을 제공하기에 충분한 비율로 성분을 사용한다:
25% 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물
9% PEG 400
5% CaCl2
59% 물
1.7% 폴리디메틸실록산
직접적인 압력에 의해 하부 칼렌더 롤에서부터 티슈 웹의 한 측부로 상기 화학적 연화제 혼합물을 전달한다. 생성한 티슈 페이퍼는 약 12.8ℓb/3000ft2의 기본 중량을 갖는다.
웹은 균질한, 2겹 크레이핑 패턴화된 조밀화 티슈 페이퍼 제품으로 전환된다. 생성한 티슈 페이퍼는 비처리된 조절에 대해 부드러운 촉감이 개선된다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명에 따른 연화제 첨가물로 처리된 부드러운 티슈 페이퍼를 제조하는데 사용될 수 있는 다른 방법을 예시한다. 본 실시예는, 단일겹의 목욕용 티슈 제품에 적당한 웹의 양측부에 도포되는 본 발명의 연화제 조성물(또한 하기 기술된 바와 같이 다른 방법에 의해 제조됨)을 갖는 층상의 티슈 페이퍼 웹의 생성을 예시한다.
시험 규모의 포드리니어 제지 기계를 본 발명의 실시에서 사용한다.
약 3%의 농도를 갖는 북쪽의 연질목재 크라프트(Nothern Softwood Kraft)(NSK)의 수성 슬러리는 종래의 재펄프기를 사용하여 구성되고 포드리니어의 헤드박스쪽의 원료 파이프로 통과한다.
일시적 습윤 강도를 최종 생성물에 제공하기 위해, 파레즈 750R의 1% 분산액을 제조하여, NSK 섬유의 건조 중량을 기준으로 1.0%의 파레즈 750R을 전달하기에 충분한 비율로 이 분산액을 NSK 원료 파이프에 첨가한다. 처리된 슬러리를 인-라인 혼합기로 통과시킴으로써 일시적 습윤 강도 수지의 흡수성이 증가한다.
약 3%의 농도를 갖는 유칼립투스 경질목재 크라프트의 수성 슬러리는 종래의 재펄프기를 사용하여 구성되고 포드리니어 헤드박스쪽의 원료 파이프로 관통한다.
최종 생성물에 일시적 습윤 강도를 제공하고 티슈 페이퍼 표면의 먼지 및 린트(lint)를 감소시키기 위해, 파레즈 750R의 1% 분산액을 제조하여 유칼립투스 섬유의 건조 중량을 기준으로 0.375%의 파레즈 750R을 전달하기에 충분한 비율로 이 분산액을 유칼립투스 원료 파이프에 첨가한다. 처리된 슬러리를 인-라인 혼합기로 관통시킴으로써 상기 일시적 습윤 강도 수지의 흡수성이 증가한다.
NSK 섬유를, 팬 펌프의 주입에서 백색의 물을 사용하여 NSK 섬유 슬러리의 전체 중량을 기준으로 약 0.15%의 농도로 희석시킨다. 마찬가지로, 유칼립투스 섬유를, 팬 펌프의 주입구에서 백색의 물을 사용하여 유칼립투스 섬유 슬러리의 전체 중량을 기준으로 약 0.15%의 농도로 희석시킨다. 상기 유칼립투스 슬러리와 NSK 슬러리는 둘모두 포드리니어에서 성형 패브릭에 침착될 때까지 별도의 스트림으로써 슬러리를 유지할 수 있는 층상의 헤드박스로 향한다.
페이퍼 기계는 상부 챔버(chamber), 중심 챔버 및 하부 챔버를 갖는 층상의 헤드박스를 갖는다. 유칼립투스 섬유 슬러리를 상부 및 하부 헤드박스 챔버를 통해 주입하고, 동시에 NSK 섬유 슬러리를 중심 헤드박스 챔버를 통해 주입하고 포드리니어 와이어상의 중첩 관계로 이동하여, 약 80%는 유칼립투스 섬유로 20%는 NSK 섬유로 이루어진 3층의 초기 웹을 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나고 편향기와 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치당 87개의 기계방향 및 76개의 횡기계방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드(shed), 공단 직물 배열을 갖는다. 초기 웹은 전달 지점에서 약 22%의 섬유 농도로 포드리니어 와이어로부터 패턴화된 건조 패브릭으로 전달된다.
건조 패브릭은 연속성 망상조직의 고밀도(너클) 영역내에 배열된 불연속성 저밀도 편향된 영역을 갖는 패턴-조밀화 티슈를 수득하도록 고안된다. 상기 건조 패브릭은 섬유 망상조직 지지 패브릭에 불투과성 수지 표면을 주조함으로써 형성된다. 지지 패브릭은 48×52필라멘트의 이중층 망상조직이다. 수지 주물의 두께는 이차적 표면보다 큰 약 15.5mil이다. 너클 영역은 약 39%이고 개방 셀은 약 78/in2의 빈도로 유지한다.
상기 웹을, 양키 건조기로 전달한 후 취입-통과 예비 건조기를 통해 건조 패브릭 통과된 진공 탈수 박스로 전달한다. 섬유 농도는, 진공 탈수 박스후 약 27%이고 양키 건조기상으로 전달되기 전 예비 건조기의 작용에 의해 약 65%이다; 0.25%의 폴리비닐 알콜 수용액을 포함하는 크레이핑 접착제를 도포기에 의해 양키 건조기 표면으로 분무 도포하고; 닥터 블레이드를 사용하여 웹을 크레이핑하기 전섬유 농도는 어림잡아 98%로 증가한다. 닥터 블레이드는 25도의 베벨각을 갖고 약 81도의 충돌각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치하고; 양키 건조기는 약 315℉(157℃)에서 작동하고; 양키 건조기는 약 800fpm(ft/min)(244m/min)으로 작동한다. 그다음, 웹을 2개의 칼렌더 롤 사이로 통과시킨다. 상부 및 하부 칼렌더(전달) 롤은 둘다 추가로 하기 기술된 SU14 공기 분무 노즐(스프레잉 시스템 코포레이션; air cap #73328 및 fluid cap #2850)을 사용하여 화학적 연화제 용액으로 분무된다.
화학적 연화제 혼합물의 성분은 하기와 같다:
1. 폴리에틸렌 글리콜 400과 예비 혼합된 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물. 상기 예비 혼합물은 74%의 4급 암모늄 화합물이다(윗코 인코포레이티드에서 시판중인 아도겐 SDMC형 및 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이티 베이커 캄파니에서 시판중인 PEG 400 26%).
2. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 캄파니에서 시판중인 칼슘 클로라이드 펠렛(Calcium Chloride Pellets).
3. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 캄파니에서 시판중인 황산.
요구되는 양의 물에 칼슘 클로라이드를 용해시킴으로써 화학적 연화제 혼합물을 제조한다. 황산을 사용하여 상기 염 용액의 pH를 약 4로 조정한다. 생성한 혼합물을 약 75℃로 가열한다. 그다음, 4급 화합물과 PEG 400의 예비 혼합물을 페이스트(paste)로서 첨가하고 이 혼합물이 전체적으로 균질할 때까지 교반한다. 냉각 및 보충수 첨가 후, 하기의 대략적 농도를 갖는 조성물을 제공하기에 충분한 비율로 상기 성분을 사용한다:
25% 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물
16% PEG 400
5% CaCl2
54% 물
2개의 칼렌더 롤을 함께 편향시키고 640fpm(약 195m/min)의 표면 속도로 작동시킨다. 직접적인 압력에 의해 하부 칼렌더 롤에서부터 티슈 웹의 한 측부로 상기 화학적 연화제 혼합물을 전달시킨다. 코어상에 페이퍼를 감는 릴은 656fpm(200m/min)으로 작동되고, 약 18%의 %크레이프를 생성한다. 생성한 티슈 페이퍼지는 약 20.9ℓb/3000ft2의 기본 중량을 갖는다.
생성한 1겹의 티슈 웹은, 비처리된 대조군에 대해 개선된 부드러운 촉감을 갖는, 층상의 단일겹 크레이핑된 패턴 조밀화 티슈 페이퍼로 전환된다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명에 따른 연화제 첨가물로 처리된 부드러운 티슈 페이퍼를 제조하는데 사용되는 다른 방법을 예시한다. 본 실시예는, 하나의 측부에 도포된 본 발명의 연화제 조성물(전술된 바와 같은 바람직한 방법에 의해 제조됨)을 갖는 층상의 티슈 페이퍼 웹의 생산을 예증하며, 이때 티슈 페이퍼 웹을 조합하여 2겹 티슈 페이퍼 제품을 형성한다.
시험 규모의 포드리니어 제지 기계를 본 발명의 실시에서 사용한다.
약 3%의 농도를 갖는 NSK 수성 용액은 종래의 재펄프기를 사용하여 구성되고 포드리니어의 헤드박스쪽의 원료 파이프를 통과한다.
최종 제품에 일시적 습윤 강도를 제공하기 위해, 파레즈 750R의 1%분산액을 제조하여, NSK 섬유의 건조 중량을 기준으로 0.5%의 파레즈 750R을 전달하기에 충분한 비율로 이 분산액을 NSK 원료 파이프에 첨가한다. 처리된 슬러리를 인-라인 혼합기에 통과시킴으로써 일시적 습윤 강도 수지의 흡수성이 증가한다.
약 3% 농도의 유칼립투스 경질목재 크라프트 섬유의 수성 슬러리는 종래의 재펄프기를 사용하여 구성되고 포드리니어의 과드박스쪽의 원료 파이프를 통과한다.
최종 생성물에 일시적 습윤 강도를 제공하고 티슈 페이퍼 표면의 먼지 또는 린트를 감소시키기 위해, 1%의 파레즈 750R분산액을 제조하고 유칼립투스 섬유의 건조 중량을 기준으로 0.375%의 파레즈 750R을 전달하기에 충분한 비율로 이 분산액을 유칼립투스 원료 파이프에 첨가한다. 처리된 슬러리를 인-라인 혼합기에 통과시킴으로써 일시적 습윤 강도 수지의 흡수성은 증가한다.
NSK 섬유를, 팬 펌프의 주입구에서 백색의 물을 사용하여 NSK 섬유 슬러리의 전체 중량을 기준으로, 약 0.15%의 농도로 희석시킨다. 마찬가지로, 유칼립투스 섬유를, 팬 펌프의 주입구에서 백색의 물을 사용하여 유칼립투스 섬유 슬러리의 전체 중량을 기준으로, 약 0.15%의 농도로 희석시킨다. 유칼립투스 슬러리 및 NSK 슬러리 둘모두를 포드리니어의 성형 패브릭상에 침착될 때까지 개별적 스트림으로써 슬러리를 유지할 수 있는 층상의 헤드박스로 향하게 한다.
페이퍼 기계는 상부 챔버, 중심 챔버 및 하부 챔버를 갖는 층상의 헤드박스를 갖는다. 유칼립투스 섬유 슬러리는 상부 및 중심 헤드박스 챔버를 통해 주입되고, 동시에 NSK 섬유 슬러리는 하부 헤드박스 챔버를 통해 주입하고 포드리니어 와이어에 중첩 관계로 이동하여, 약 80%는 유칼립투스 섬유로 20%는 NSK 섬유로 이루어진 2층의 초기 웹을 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 일어나고 편향기와 진공 박스에 의해 보조된다. 포드리니어 와이어는 인치당 87개의 기계방향 및 76개 횡기계방향 모노필라멘트를 갖는 5-쉐드(shed), 공단 직물 배열을 갖는다.
초기 습윤 웹을 전달 지점에서 약 15%의 섬유 농도로, 포드리니어 와이어로부터 패턴화된 건조 패브릭으로 전달한다. 건조 패브릭은 연속성 망상조직의 고밀도(너클) 영역내에 배열된 불연속성 저밀도 편향된 영역을 갖는 패턴-조밀화 티슈를 수득하도록 고안된다. 상기 건조 패브릭은 섬유 망상조직 지지 패브릭에 불투과성 수지 표면을 주조함으로써 형성된다. 상기 지지 패브릭은 45×52필라멘트의이중층 망상조직이다. 상기 수지 주물의 두께는 지지 패브릭보다 큰 약 10mil이다. 너클영역은 약 40%이고 개방 셀은 약 78/in2의 빈도로 유지한다.
상기 웹이 약 28%의 섬유 농도를 가질때까지 진공 보조된 배수에 의해 추가의 탈수를 실행한다.
패턴 성형 패브릭과 접촉을 유지하면서, 공기 취입-통과 예비 건조기에 의해 패턴화된 웹을 약 62 중량%의 섬유 농도로 예비 건조시킨다.
그다음, 반-건조 웹을 양키 건조기로 전달하고 0.125%의 폴리비닐 알콜 수용액을 포함하는 분무 크레이핑 접착제를 갖는 양키 건조기의 표면에 이를 접착한다. 웹의 건조 중량을 기준으로 0.1%의 접착제 고체의 비율로 크레이핑 접착제를 양키 표면에 전달한다.
닥터 블레이드를 사용하여 웹을 양키로부터 건조 크레이핑시키기 전에 섬유 농도는 약 96%로 증가한다.
닥터 블레이드는 약 25도의 베벨각을 갖고 약 81도의 충돌각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치한다. 양키 건조기는 약 350℉(177℃)의 온도 및 약 800fpm(ft/min)(약 244m/min)의 속도로 작동한다.
그다음 웹을 2개의 칼렌더 롤 사이로 통과시킨다. 하부 칼렌더(전달) 롤을 하기 기술된 일리노이주 위톤 소재의 스프레잉 시스템 코포레이션에서 시판중인 SU14 공기 분무 노즐(Air cap #73328 및 Fluid cap #2850)을 사용하여 화학적 연화제 조성물로 분무한다. 2개의 결합 롤은 롤 중량에 함께 편향되고 약 18%의 %크레이프를 생성하는 656fpm(약 200m/min)의 표면 속도로 작동한다.
화학적 유연제 혼합물 제조에 사용되는 작용물은 하기와 같다:
1. 폴리에틸렌 글리콜 400과 예비 혼합된 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물. 상기 예비 혼합물은 오하이오주 드블린 소재의 윗코 케미칼 캄파니에서 시판중인 66.2%의 4급 암모늄 화합물이다.
2. 뉴저지주 깁스타운 소재의 EM 사이언스(EM Science)에서 시판중인 칼슘 클로라이드 펠렛.
3. 미시건주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션에서 시판중인 실리콘 유화제(다우 코닝 2310).
4. 뉴저지주 필립스버그 소재의 제이. 티. 베이커 캄파니에서 시판중인 염산.
5. 북캐롤리나주 샬로테 소재의 클라리언트 코포레이션에서 시판중인 에톡시화 폴리에스테르(HOE S 4060).
6. 북캐롤리나주 그린스보로 소재의 시바-게이지 코포레이션에서 시판중인 형광 광택제(티노팔(Tinopal) CBS-X).
요구되는 양의 물에 소포제, 염산 및 형광성 광택제를 조합시킴으로써 화학적 연화제 혼합물을 제조한다. 그다음, 이를 약 75℃로 가열한다. 4급 화합물과 PEG 400의 예비 혼합물을 용융된 액체로서 첨가하고 이 혼합물이 전체적으로 균질할 때까지 교반한다. 2.5%의 칼슘 클로라이드 용액을 첨가 혼합시켜 상기 용액을 묽게한다. 울트라-투락스(Ultra-Turrax) 모델 T45 S4 균질기를 40-45갤런 배치로 4시간 동안 이용한다. 일단 용액이 실온으로 냉각되면, 폴리에스테르를 첨가 혼합시킨다. 최종적으로, 25% 칼슘 클로라이드 용액을 첨가한다. 하기와 유사한 농도를 갖는 조성물을 제공하기에 충분한 비율로 상기 성분을 사용한다:
24% 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물
12% PEG 400
0.5% CaCl2
63% 물
0.15% 실리콘 유화액
13ppm 염산
0.5% 폴리에스테르
89ppm 티노팔 CBS-X
직접적인 압력에 의해 하부 칼렌더 롤에서부터 티슈 웹의 한 측부로 상기 화학적 연화제 혼합물을 전달한다. 생성한 티슈 페이퍼는 약 12.8ℓb/3000ft2의 기본 중량을 갖는다.
웹은 균질한, 2겹 크레이핑 패턴화된 조밀화 티슈 페이퍼 제품으로 전환된다. 생성한 티슈 페이퍼는 비처리된 대조군에 대해 부드러운 촉감이 개선된다.
실시예 4
본 실시예는 본 발명에 따른 조성물로 처리된 티슈 웹의 개선된 부드러움을 예증하기 위한 것이다.
실시예 1, 2 및 3으로부터 처리된 웹의 패널 부드러움을 하기 시험 방법에서 기술된 방법을 사용하여 측정하였다. 상기 평가의 결과(처리된 웹의 다른 특성과 함께)가 표 1에 기술된다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 기본중량(ℓb/3000ft2) | 25.2 | 20.5 | 24.3 |
| 제품 | 2겹 목욕용 | 1겹 목욕용 | 2겹 목욕용 |
| 연화제 함량(%)1 | 1.1 | 1.3 | 1.7 |
| 캘리퍼(mil) | 13.8 | 15.2 | 19.4 |
| 인장강도(g/in) | 455 | 393 | 472 |
| 부드러움 점수(PSU) | +0.84 | +0.93 | +1.1 |
| 1. 연화제 함량은 티슈 완제품의 전체 중량과 비교하여, 부분적으로 수소화된 탈로우 디에스테르 클로라이드 4급 암모늄 화합물의 중량%로 표현된다. |
전술된 바와 같이, 처리된 웹을 포함하는 3개의 티슈 페이퍼 제품은 모두 비처리된 대조군보다 실질적으로 더욱 부드럽다(부드러움 평가를 참고).
시험방법
티슈에서 연화 활성 성분의 수준
티슈 페이퍼 웹에 보유된, 연화 활성 성분의 양은 적용가능한 기술 분야에서 허용되는 방법에 의해 분석할 수 있다. 이 방법들은 예시적인 것으로, 이는 티슈 페이퍼에 의해 보유된 특정 성분의 수준을 결정하기에 유용할 수 있는 다른 방법을 배제하지 않음을 의미한다.
하기 방법은 본 발명의 방법에 의해 침착될 수 있는 바람직한 4급 암모늄 화합물(QAC)의 양을 결정하기에 적합하다. 디미듐 브로마이드 지시약을 사용하여QAC를 적정하기 위해 표준 음이온성 계면활성제(나트륨 도데실설페이트-NaDDS)용액을 사용한다.
표준 용액의 제조
하기 방법은 상기 적정 방법에서 사용되는 표준 용액의 제조에 적용가능하다.
디미듐 브로마이드 지시약의 제조
1ℓ부피 측정용 플라스크에:
A) 500㎖ 의 증류수를 첨가한다.
B) 뉴욕주 카를 플레이스 소재의 갤러드-쉴레싱거 인더스트리즈(Gallard-Schlesinger Industries, Inc)에서 시판중인 디미듐 브로마이드-디설핀 블루 지시약 원료 용액을 40㎖ 첨가한다.
C) 40㎖의 5N H2SO4를 첨가한다.
D) 표시선까지 증류수로 플라스크를 채워 혼합한다.
1ℓ 부피 측정용 플라스크에서 NaDDS 용액을 제조:
A) 쇼듐 도데실설페이트(초순도)로서 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 캄파니(Aldrich Chemical Co.)에서 시판중인 NaDDS를 0.1154g 칭량한다.
B) 표시선까지 증류수로 플라스크를 채우고 혼합하여 0.0004N 용액을 형성한다.
방법
1. 대략 0.5g의 티슈를 분석저울로 재고, 샘플 중량을 0.1㎎까지 기록한다.
2. 자기 교반 바아를 함유한 약 150㎖의 부피를 갖는 유리 실린더에 상기 샘플을 놓는다. 눈금 실린더를 사용하여 메틸렌 클로라이드를 20㎖ 첨가한다.
3. 후드에서, 약하게 가열되는 가열판에 실린더를 놓는다. 교반하면서, 용매를 충분히 비등시키고, 눈금 실린더를 사용하여 디미듐 브로마이드 지시약 용액을 35㎖ 첨가한다.
4. 고속으로 교반하면서, 다시 메틸렌 클로라이드를 충분히 비등시킨다. 가열을 멈추고, 샘플을 계속 교반시킨다. QAC는 지시약과 착체를 이루어 메틸렌 클로라이드층에서 청색의 화합물을 형성할 것이다.
5. 10㎖ 뷰렛을 사용하여 샘플을 음이온성 계면활성제 용액으로 적정한다. 적정제의 일정부분을 첨가하고 30sec 동안 신속히 교반한다. 교반판을 정지시키고 층이 분리되게 두고 청색의 강도를 확인한다. 색깔이 암청색이 되면 적정제를 약 0.3㎖ 첨가하고 30sec 동안 신속히 교반하고 교반기를 끈다. 다시 청색의 강도를 확인한다. 필요하다면 0.3㎖를 추가하여 이를 반복한다. 청색이 매우 옅어지기 시작하면 교반 사이에 적정제를 적가한다. 종점(endpoint)은 메틸렌 클로라이드층에 연한 핑크색이 처음 나타날 때이다.
6. 사용되는 적정제의 부피를 0.05㎖까지 기록한다.
7. 하기 방정식을 사용하여 생성물의 QAC 양을 계산한다:
[(NaDDS(㎖) - X)×Y×2]/(샘플 중량(g))=#/QAC(t)
상기식에서, X는 본 발명의 QAC없이 샘플을 적정함으로써 수득되는 바탕시험 교정이다. Y는 1.00㎖의 NaDDS가 적정하는 QAC(mg)이다. (예를들어, 특히 바람직한 1QAC, 즉 디에스테르디(터치-수소화된)탈로우 디메틸 클로라이드에 대한 Y는 0.254이다.)
티슈 밀도
본원에서 사용되는 티슈 페이퍼의 밀도는 혼입된 적당한 단위 변환을 사용하여 상기 페이퍼의 기본 중량을 캘리퍼로 나누어 계산한 평균 밀도이다. 본원에서 사용되는 티슈 페이퍼의 캘리퍼는 95g/in2(15.5g/㎠)의 압축성 하중이 있는 경우의 페이퍼의 두께이다.
티슈 페이퍼의 패널 부드러움
이상적으로, 부드러움 시험 전에, 시험되는 페이퍼 샘플을 태피(TAPPI)법 #T4020M-88에 따라 컨디셔닝시켜야 한다. 바람직하게는, 샘플을 10 내지 35%의 상대 습도 및 22 내지 40℃의 온도 범위내에서 24시간 동안 예비 컨디셔닝시킨다. 상기 예비 컨디셔닝 단계후, 샘플을 48 내지 52%의 상대 습도 및 22 내지 24℃의 온도 범위내에서 24 시간동안 컨디셔닝시켜야 한다.
이상적으로, 부드러움 패널 시험은 일정한 온도 및 습도 환경 영역내에서 행해져야 한다. 이것이 가능하지 않는 경우, 대조군을 포함하는 모든 샘플은 동일한 환경 조건에 노출되어야 한다.
부드러움 시험은 본원에 참고로 인용되는, [American Society For Testing and Material 1968]에 공개된 ASTM 특별 기술 출판번호 434[ASTM Special Technical Publication 434]의 "감각 시험 방법에 대한 지침서"("Manual on Sensory Testing Methods")에 기술된 바와 유사한 형태로 쌍의 비교로 행해진다. 부드러움은, 쌍을 이룬 편차 시험(Paired Difference Test)이라고 지칭되는 것을 사용하는 주관적 시험에 의해 평가된다. 상기 방법은 시험 물질 자체에 대한 표준 형식을 사용한다. 촉감으로 인지되는 부드러움의 경우, 2개의 샘플은 피실험자가 샘플을 볼수 없도록 제공되고, 피실험자는 부드러운 촉감을 기준으로 그들 중 하나를 선택해야 한다. 시험 결과는 패널 점수 단위(PSU)라 지칭되는 것으로 기록된다. PSU로 기록된 부드러운 자료를 수득하기 위한 부드러움 시험에 대해, 다수의 부드러움 패널 시험을 수행한다. 각각의 실험에서, 10명의 부드러움 감식자들은 쌍을 이룬 3세트의 샘플을 상대적인 부드러움에 대해 등급을 매겨야 한다. 샘플쌍들은 각각의 감식자에 의해 한번에 한 쌍씩 측정된다: 각각의 쌍에서 하나는 X로, 나머지는 Y로 한다. 간단히, X샘플은 각각 그것의 짝인 Y샘플에 대해 다음과 같이 등급을 매긴다:
1. X가 Y보다 약간 부드러운것 같다면 (+1)의 등급이 주어지고, Y가 X보다 약간 부드러운것 같다면 (-1)의 등급이 주어진다;
2. 확실히 X가 Y보다 약간 부드럽다고 판단되면 (+2)의 등급이 주어지고, 확실히 Y가 X보다 약간 부드럽다고 판단되면 (-2)의 등급이 주어진다;
3. X가 Y보다 더욱 부드럽다고 판단되면 (+3)의 등급이 주어지고, Y가 X보다 더욱 부드럽다고 판단되면 (-3)의 등급이 주어지고, 최종적으로;
4. X가 Y보다 완전히 더 부드럽다고 판단되면 (+4)의 등급이 주어지고, Y가 X보다 완전히 더 부드럽다고 판단되면 (-4)의 등급이 주어진다.
상기 등급을 평균하고 그 값은 PSU단위로 나타낸다. 생성한 자료는 하나의 패널 시험에 대한 결과로 간주한다. 하나 이상의 샘플쌍을 평가하는 경우에는 모든 샘플쌍을 쌍을 이룬 통계적 분석에 의해 그들의 등급에 따라 순위를 가린다. 그다음 0점 기준 표준이 되도록 선택된 샘플에 0의 PSU값이 주어지도록 순위의 값을 상하로 조정한다. 그런 다른 다른 샘플은 0점 기준 표준에 대한 상대적 등급에 의해 결정된 (+) 또는 (-) 값을 갖는다. 다수의 패널 시험을 수행하여, 약 0.2PSU가 주관적으로 인지된 부드러움에서 상당한 편차를 의미하도록 평균한다.
티슈 페이퍼의 강도
건조 인장 강도
본 방법은 페이퍼 완제품, 릴 샘플 및 비전환 원료에 대해 사용하고자 한다. 트윙-알버트 인텔렉트Ⅱ 표준 인장 시험기(Thwing-Albert Intelect Ⅱ Standard Tensile Tester)(펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Co))를 사용하여 1in 폭의 스트립(strip)의 샘플에 대한 상기 제품의 인장 강도를 결정할 수 있다.
샘플 컨디셔닝 및 제조
인장 시험 전에, 시험할 페이퍼 샘플을 태피법 #T4020M-88에 따라 컨디셔닝시켜야 한다. 시험전에 모든 플라스틱 및 페이퍼 보드 포장 물질을 페이퍼 샘플로부터 조심스럽게 제거해야 한다. 페이퍼 샘플을 48 내지 52%의 상대 습도 및 22 내지 24℃의 온도 범위내에서 2시간 이상 컨디셔닝시켜야 한다. 또한 샘플 제조 및 인장 시험에 대한 모든 상황이 일정한 온도 및 습도 환경 영역내에서 일어나야 한다.
완제품의 경우, 손상된 제품은 버린다. 그런다음, 4개의 사용가능한 유니트(이는 또한 사이트로 언급된다)의 5개의 스트립을 제거하여, 시이트 사이의 천공이 일치하도록 하나를 다른 하나위에 쌓아서 긴 더미를 형성한다. 기계 방향 인장도 측정을 위해 시이트 1과 3 을, 그리고, 횡방향 인장 측정을 위해 시이트 2와 4를 확인한다. 다음으로, 페이퍼 절단기(펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스투르먼트 캄파니에서 시판중인 안전 차단 장치를 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 천공 라인을 따라 절단한 4개의 개별적 더미를 제조한다. 여전히 더미 1 및 3이 기계방향 시험용이고, 더미 2 및 4가 횡방향 시험용인지를 확인한다.
2개의 1" 폭의 스트립을 더미 1 및 3으로부터 기계방향으로 절단한다. 2개의 1" 폭의 스트립을 적재물 2 및 4로부터 횡방향으로 절단한다. 이제, 기계방향 인장 시험을 위한 4개의 1" 폭의 스트립, 및 횡방향 인장 시험을 위한 4개의 1" 폭의 스트립이 있다. 상기 완제품 샘플을 위해 모두 8개의 1" 폭의 스트립은 5개의 사용가능한 단위(또한 시이트라 지칭됨) 두께이다.
비전환 원료 및/또는 릴 샘플의 경우, 페이퍼 절단기(펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니에서 시판중인 안전성 차폐물을 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 샘플의 대상 영역으로부터 8겹 두께인 15"×15"샘플을 절단한다. 하나의 15in절단은 기계방향에 평행한 방향으로 수행되고, 다른 15in 절단은 횡방향에 평행한 방향으로 수행되어야 한다는 것을 주지한다. 48 내지 52%의 상대습도 및 22 내지 24℃의 온도 범위내로 상기 샘플을 2시간 이상 확실히 컨디셔닝시킨다. 또한 샘플 제조 및 모든 인장 시험 상황은 또한 일정한 온도 및 습도 환경의 영역내에서 일어나야 한다.
상기 8겹 두께의 컨디셔닝된 15"×15" 샘플로부터 7" 치수가 기계방향에 평행하게 진행하는 1"×7"짜리 스트립을 4개 절단한다. 이 샘플을 기계방향 릴 또는 비전환 원료 샘플로서 명명한다. 긴 7" 치수가 횡방향에 대해 평행하게 진행하는 1"×7"짜리 스트림을 추가로 4개 절단한다. 이 샘플을 횡기계 방향 릴 또는 비전환 원료 샘플로 명명한다. 모든 투과성 절단물은 페이퍼 절단기(펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니에서 시판중인 안전성 차폐물을 갖는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12)를 사용하여 절단됨을 확인한다. 이제, 총 8개의 샘플이 있다: 7" 치수가 기계방향에 대해 평행으로 진행하는, 8겹 두께의 1"×7"스트립 4개; 및 7" 치수가 횡방향에 대해 평행으로 진행하는, 8겹 두께의 1"×7" 스트립 4개.
인장 시험기 작동
인장 강도의 실제 측정을 위해, 트윙-알버트 인텔렉트Ⅱ 표준 인장 시험기(펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니에서 시판중)를 사용한다. 평평한 표면의 클램프(clamps)를 단위로 삽입하고 트윙-알버트 인텔렉트Ⅱ의 작동 메뉴얼에 주어진 지시대로 시험기를 보정한다. 기구의 크로스헤드 속도를 4.00in/min으로, 제 1 및 제 2 게이지 길이를 2.00in로 조작한다. 파손 감도는 20.0g, 샘플 나비는 1.00", 샘플 두께는 0.025"으로 세팅해야 한다.
시험된 샘플에 대한 예상 인장 결과가 사용 범위의 25% 내지 75% 사이가 되도록 부하 셀(load cell)을 선택한다. 예컨대, 1250g(5000g의 25%) 내지 3750g(5000g의 75%) 범위의 예상 인장 범위를 갖는 샘플의 경우 5000g의 부하 셀을 사용할 수 있다. 5000g의 부하 셀을 사용하여 125g 내지 375g의 예상 인장을 갖는 샘플을 시험할 수 있도록 인장 시험기를 또한 10% 범위로 설정할 수 있다.
인장 스트립중 하나를 가져와 이의 말단 하나를 인장 시험기의 클랩프에 놓는다. 페이퍼 스트립의 나머지 말단을 다른 클랩프에 놓는다. 스트립의 긴 치수가 인장 시험기의 측부와 평행인 확인한다. 또한 스트립이 2개의 클랩프 중 한쪽 측부에 매달려 있지 않는지 확인한다. 추가로, 클랩프 각각의 압력이 페이퍼 샘플과 완전히 접촉해야한다.
2개의 클랩프내로 페이퍼 시험 스트립을 삽입한 후, 기구의 인장을 모니터할 수 있다. 5g 이상의 값을 나타내는 경우, 샘플은 너무 팽팽하다. 반대로, 시험을 시작한 후 특정 값을 기록하기 전에 2-3sec의 기간이 지나는 경우, 인장 스트립은 너무 느슨하다.
인장 시험기구 메뉴얼에 기술된 바와 같이 인장 시험기를 시작한다. 크로스헤드가 자동적으로 초기 시작 위치로 돌아가면 시험이 완료된다. 기구 눈금 또는 디지털 패널 미터로부터 인장 부하를 가장 가까운 단위로 읽고 기록한다(g단위로).
재시동(reset) 조건이 기구에 의해 자동적으로 수행되지 않는 경우, 초기 시작 위치로 기구 클랩프를 세팅하기 위해 필요한 조정을 수행한다. 전술된 바와 같이 다음의 페이퍼 스트립을 2개의 클랩프에 삽입하고 g단위의 인장수치를 수득한다. 모든 페이퍼 시험 스트립으로부터 인장 수치를 수득한다. 시험을 수행하면서 스트립이 클랩프의 가장자리 또는 내부에서 헐거워지거나 파손하는 경우 판독을 중단해야 한다.
계산
4개의 기계방향 1" 폭의 완제품 스트립에 대해, 4개의 각각 기록된 인장 수치를 더한다. 상기 합을 시험된 스트립의 수로 나눈다. 상기 수는 정상적으로는 4이어야 한다. 또한 기록된 인장값의 합을 인장 스트립당 사용가능한 단위의 수로 나눈다. 이것은 정상적으로 1겹 및 2겹 제품 둘다에 대해 5이다.
횡방향 완제품 스트립에 대해 상기 계산을 반복한다.
기계방향으로 절단된 비전환 원료 또는 릴 샘플에 대해, 4개 각각의 기록된 인장 수치를 합한다. 상기 합을 시험된 스트립의 수로 나눈다. 이 수는 정상적으로 4이어야 한다. 또한 기록된 인장의 합을 인장 스트립당 사용가능한 단위의 수로 나눈다. 이는 정상적으로 8이다.
횡방향의 비전환 또는 릴 샘플 페이퍼 스트립에 대해 상기 계산을 반복한다.
모든 결과의 단위는 g/in이다.
본 명세서에서, 인장강도는 기본 중량으로 나누고, 단위를 미터값으로 수정한, 기계 및 횡기계 방향에서 측정된 인장 강도의 합으로 정의되는 "특정한 전체 인장 강도"로 전환되어야한다.
점도
개요
회전식 점도계를 사용하여 100(sec-1)의 전단 속도로 점도를 측정한다. 상기 샘플은 일정한 진폭에서 일정 범위의 압력이 가해지는, 선형 응력 스윙(sweep)에 가해진다.
장치
점도계: 뉴저지주 피스카타위 소재의 레오메트릭스 사이언티픽 인코포레이티드(Rheometrics Scientific, Inc.)에서 시판중인 다이나믹 스트레스 레오메터(Dynamic Stress Rheometer) 모델 SR500.
샘플판 25㎜ 평행한 절연된 판이 사용된다.
설정
간격: 0.5㎜
샘플온도: 20℃
샘플부피: 0.2455㎤ 이상
초기전단압력: 10dynes/㎠
최종전단압력: 1,000dynes/㎠
압력증가분: 20sec 마다 25dynes/㎠
방법
간격이 벌어져 있는 샘플판에 샘플을 놓는다. 간격을 닫고 제조업자의 지시에 따라 레오미터를 작동하여 상기 정의된 압력 증가분을 사용하여 초기 전단 압력과 최종 전단 압력 사이의 전단 압력의 함수로서 점도를 측정한다.
결과 및 계산
생성된 그래프는 x-축에는 로그 전단 속도(sec-1), y-축의 왼쪽에는 로그 점도(포이즈(poise)(p)) 및 y-축의 오른쪽에는 응력(dynes/㎠)을 도시한다. 점도값을 100(sec-1)의 전단 속도에서 읽는다. 상기 점도값을 100을 곱하여 P에서 센티포이즈(cP)로 전환시킨다.
모든 특허, 특허 출원(및 상응하는 공개된 외국 특허 출원에 허여된 임의의 특허), 및 본 명세서 전체에 기술된 공개 문헌을 본원에 참고로 인용한다. 그러나, 명백히 본원에 참고로 인용된 임의의 문헌은 본 발명을 교시하거나 개시하지 않는다.
본 발명은 특정한 실시양태를 예시하고 기술하지만, 본 발명의 진의 및 범주에서 벗어남이 없이 다양한 다른 변화 및 개질이 일어날 수 있음은 당해분야의 숙련자들에게 명백하다. 따라서, 본 발명의 범주내의 모든 상기 변화 및 개질은 첨부된 청구의 범위에 포함되고자 한다.
Claims (44)
- 한겹 이상의 티슈 페이퍼, 및 상기 티슈 페이퍼의 외부 표면의 한 면 이상에 침착된 화학적 연화제 조성물을 포함하는 부드러운 티슈 페이퍼 제품으로서,상기 연화제 조성물이 4급 암모늄 화합물을 포함하는 연화제 활성 성분 및알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 할라이드, 니트레이트, 니트라이트 및 설페이트염; 암모니아의 할라이드, 니트레이트, 니트라이트 및 설페이트염; 포름산 및 아세트산의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속염; 및 포름산 및 아세트산의 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택된 염을 포함하는 전해질을 포함하는 부드러운 티슈 페이퍼 제품.
- 제 1 항에 있어서,화학적 연화제 조성물이 1 in당 약 5 내지 약 100 개 영역의 빈도로 이격된, 균일한 불연속 표면 침착물로서 침착된 티슈 페이퍼.
- 제 1 항에 있어서,4급 암모늄 화합물이 하기 화학식 1의 화합물인 티슈 페이퍼:화학식 1(R1)4-m- N+- [R2]mX_상기 식에서,m은 1 내지 3이고;R1은 각각 C1- C6알킬 또는 알케닐 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;R2는 각각 C14- C22알킬 또는 알케닐 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;X_는 임의의 연화제-혼화가능한 음이온이다.
- 제 3 항에 있어서,m이 2이고, R1이 메틸이고, R2가 C16- C18알킬 또는 알케닐인 티슈 페이퍼.
- 제 4 항에 있어서,X_가 클로라이드 또는 메틸 설페이트인 티슈 페이퍼.
- 제 3 항에 있어서,화학적 연화제 조성물 성분이 폴리하이드록시 화합물을 추가로 포함하는 티슈 페이퍼.
- 제 6 항에 있어서,폴리하이드록시 화합물이 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 티슈 페이퍼.
- 제 1 항에 있어서,4급 암모늄 화합물이 하기 화학식 2의 화합물인 티슈 페이퍼:화학식 2(R1)4-m- N+- [(CH2)n- Y -R3]mX_상기 식에서,Y 는 -O-(O)C- , -C(O)-O- , -NH-C(O)- 또는 -C(O)-NH-이고;m은 1 내지 3이고;n은 0 내지 4이고;R1은 각각 C1- C6알킬 또는 알케닐 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;R3는 각각 C13- C21알킬 또는 알케닐 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 하이드로카빌 또는 치환된 하이드로카빌 그룹, 알콕시화 그룹, 벤질 그룹 또는 이들의 혼합물이고;X_는 임의의 연화제-혼화가능한 음이온이다.
- 제 8 항에 있어서,m이 2이고, n이 2이고, R1이 메틸이고, R3이 C15- C17알킬 또는 알케닐이며, Y가 -O-(O)C- 또는 -C(O)-O-인 티슈 페이퍼.
- 제 9 항에 있어서,X_가 클로라이드 또는 메틸 설페이트인 티슈 페이퍼.
- 제 8 항에 있어서,화학적 연화제 조성물이 폴먕하이드록시 화합물을 추가로 포함하는 티슈 페이퍼.
- 제 11 항에 있어서,폴먕하이드록시 화합물이 폴먕에틸렌 글먕콜, 폴먕프로필렌 글먕콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 티슈 페이퍼.
- 제 12 항에 있어서,폴먕하이드록시 화합물이 폴먕에틸렌 글먕콜을 포함하는 티슈 페이퍼.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,전해질이 나트륨, 칼슘 및 마그네슘의 클로라이드염으로 이루어진 군으로부터 선택된 염을 포함하는 티슈 페이퍼.
- 제 15 항에 있어서,전해질이 칼슘 클로라이드를 포함하는 티슈 페이퍼.
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