KR100365396B1 - 보강제가 표면에 침적된 유연성 다겹 티슈 페이퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴지, 화장지 및 흡수 타월과 같은 흡수성 위생 제품으로서 유용한 강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다. 티슈 페이퍼 제품의 하나 이상의 내면은 보강제가 표면에 침적된다.

Description

보강제가 표면에 침적된 유연성 다겹 티슈 페이퍼{SOFT MULTI-PLY TISSUE PAPER HAVING A SURFACE DEPOSITED STRENGTHENING AGENT}

위생 페이퍼 티슈 제품은 광범위하게 사용된다. 이러한 제품은 화장지, 휴지 및 흡수 타월과 같은 다양한 용도에 맞게 제작된 형태로 시판되고 있다.

이러한 위생 제품은 모두 강하고도 유연해야 한다. 유연성은 피부에 문질렀을 때 제품에 의해 유도되는 복합적인 촉감이다. 위생 제품이 유연해야 되는 이유는 이들 제품이 사용될 때 피부를 자극 없이 닦아내야 하기 때문이다.

일반적으로 당 분야의 숙련자들은 유연성과 관련된 가장 중요한 물리적 성질중 하나가 제품의 강도라고 간주한다. 강도는 물리적 일체성을 유지하고 사용 상태에서 인열, 파열 및 찢어짐을 방지하는 제품 및 그 구성 웹의 성능이다. 본 발명의 기술분야에서는 발명자들이 오래전부터 높은 유연성 및 높은 강도를 달성하고자 하였다.

이와 관련하여 개발된 한가지 분야는, 셀룰로즈 섬유의 형태 및 공학적 페이퍼 구조를 선택하고 개질하여 다양한 이용가능한 형태들의 최적 장점을 취하는 것이었다. 이러한 분야에서 이용가능한 기술로는 빈슨(Vinson)에게 1993년 7월 20일자로 허여된 미국 특허 제 5,228,954 호, 빈슨에게 1995년 4월 11자로 허여된 미국 특허 제 5,405,499 호 및 코크래인(Cochrane) 등에게 1989년 10월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,874,465 호(모두 본원에서 참조로서 인용함)가 포함되며, 이 모두에는 섬유 공급원을 선택하거나 품질 개선하여 우수한 성질의 티슈 또는 타월을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이용가능한 기술은 본원에서 참조로서 인용하는 카스텐스(Carstens)에게 1981년 11월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호에 추가로 설명되어 있는데, 여기에는 최대 유연성을 갖기 위해 섬유가 페이퍼 구조에 순응하도록 어떻게 도입되는가에 대해 기술되어 있다. 비록 선행 문헌에서 설명한 기술들을 광범위하게 고려해 볼 수 있지만, 이들은 티슈가 진정으로 효율적이고 편안한 세정 수단이 되도록 하기에는 어느 정도 한정된 가능성만을 제공할 뿐이다.

상당한 주목을 받아 온 또 다른 분야는 화학적 연화제를 티슈 및 타월 제품에 첨가하는 것이다.

본원에서 사용되는, "화학적 연화제"란 용어는 특정 페이퍼 제품을 잡아서 이를 피부에 문지르는 소비자가 인식하는 촉감을 향상시키는 임의의 화학적 성분을 말한다. 유연성은 타월 제품에도 다소 바람직하지만, 화장지 및 휴지를 위해 특히 중요한 성질이다. 이러한 촉감에 의해 인지될 수 있는 유연성은 벨벳, 실크 또는 플란넬의 느낌 같은 주관적인 서술 뿐만 아니라 마찰, 유연성 및 매끄러움을 특징으로 할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 예시적으로 화학적 연화제는 파라핀 및 밀랍과 같은 기본 왁스 및 광유 및 실리콘 오일과 같은 오일, 뿐만 아니라 와셀린 및 더욱 복잡한 윤활유 및 피부 연화제(예: 4급 암모늄 화합물)와 장쇄 알킬, 기능성 실리콘, 지방산, 지방 알콜 및 지방 에스테르를 포함한다.

화학적 연화제에 관한 선행 기술에서의 작업 분야는 두가지 경로를 취하여 왔다. 제 1 경로는, 궁극적으로 티슈 페이퍼 웹으로 형성되는 펄프 용기에 유인 성분을 첨가함으로써 연화제를 티슈 페이퍼 웹에 그 형성중에 첨가하거나, 연화제를 펄프 슬러리에 제지기에 접근시킴에 따라 첨가하거나, 또는 습윤 웹이 제지기상의 푸드리니어(foudrinier) 직물상에 있거나 건조기 직물상에 위치할 때 연화제를 습윤 웹에 첨가함을 특징으로 한다.

제 2 경로는 웹이 건조된 후 티슈 페이퍼 웹에 화학적 연화제를 첨가하는 것이다. 이용가능한 방법은 예를 들면, 페이퍼 롤 안으로 감겨들어가기 전에 건조 웹 상으로 분사함으로써 제지 작업에 도입될 수 있다.

웹으로 조립하기 전에 화학적 연화제를 티슈 페이퍼에 첨가하는 제 1 경로와 관련된 예시적인 기술로는 1993년 11월 23일자로 판(Phan) 및 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 5,264,082 호가 포함된다. 이러한 방법은 산업분야에서 광범위하게 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 특히 페이퍼의 강도를 감소시키는 것이 바람직할 때 및 제지 방법, 특히 크레이핑 작업이 결합 억제제의 도입을 용인하기에 충분히 견고할 때 그러하다. 그러나, 이들 방법에는 이러한 기술분야의 숙련인들에게 잘 공지된 문제점이 있다. 첫째, 화학적 연화제의 위치는 제어되지 않는다. 즉, 화학적 연화제는 이들이 적용되는 섬유 퍼니쉬로서의 페이퍼 구조물을 통해 광범위하게 분산되어 있다. 또한 이러한 첨가제의 사용에 의해 페이퍼 강도가 손실된다. 이론에 구속하려는 것은 아니지만, 첨가제는 섬유 대 섬유 수소 결합이 형성되는 것을 억제하는 경향이 있는 것으로 널리 생각된다. 또한, 시이트가 얀키(Yankee) 건조기로부터 크레이핑될 경우 시이트를 제어하기 어려울 수 있다. 또한, 첨가제가 얀키 건조기상의 피복제를 간섭하여 습윤 웹과 건조기 사이의 결합을 약화시킨다는 이론이 널리 지지된다. 본원에서 참조로서 도입된 1996년 1월 30일자로 빈슨 등에게 허여된 미국 특허 제 5,487,813 호와 같은 선행 문헌에는 상기 언급한 강도 및 접착력상의 영향을 크레이핑 실린더로 이동시키기 위한 화학적 조합이 개시되어 있다; 그러나, 습윤 강도에 미치는 영향 및 생산 공정의 간섭을 최소화하면서 화학적 연화제를 도입시켜야할 필요성이 여전히 남아 있다.

화학적 연화제를 티슈 페이퍼 웹에 그의 형성중에 첨가하는 것과 관련된 예는 본원에서 참조로서 도입된 1991년 10월 22일자로 암풀스키(Ampulski)에게 허여된 미국 특허 제 5,059,282 호에 기술되어 있다. 암풀스키의 특허에는 폴리실록산 화합물을 습윤 티슈 웹에 첨가하기 위한 방법(바람직하게는 약 20 내지 약 35%의 섬유 점조도로)이 개시되어 있다. 이러한 방법은 화학약품을 제지기를 공급하는 슬러리 용기에 첨가하는데 대한 일정한 양상에서의 진보를 나타낸다. 예를 들면, 이러한 수단은 첨가제를 퍼니쉬의 모든 섬유상에 분배하는 것과는 반대로 웹 표면중 하나에 피복함에 초점을 맞춘다. 그러나, 이러한 방법은 화학적 연화제를 제지기의 습윤 말기에 첨가하는 근본적인 단점, 즉 강도 및 얀키 건조기(이러한 건조기를 사용해야 할 경우)의 피복제에 미치는 영향을 해결하지는 못했다.

상기 언급한 제지 방법의 강도 손실에 미치는 영향 때문에, 화학적 연화제를 소위 제지기의 건조 말기에 또는 제지 단계로 이어지는 별도의 전환 작업에서 이미 건조된 페이퍼 웹에 적용하는 많은 기술이 행해졌다. 이러한 분야의 예시적인 기술로는 본원에서 참조로서 인용하는 1993년 6월 1일자로 암풀스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,215,626 호, 1993년 9월 21일자로 암풀스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,246,545 호 및 1996년 6월 11일자로 워너(Warner) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,525,345 호가 포함된다. 미국 특허 제 5,215,626 호에는 폴리실록산을 건조 웹에 도입함으로써 유연한 티슈 페이퍼를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,246,545 호에는 가열된 전달 표면을 사용하는 유사한 방법이 기재되어 있다. 최종적으로, 워너 특허에는 건조 티슈 웹의 표면에 특정 조성물을 피복하기 위한 롤 피복법 및 압출법을 비롯한 피복방법이 개시되어 있다. 이들 참고문헌 각각은 특히 제지 공정상의 열화를 제거한다는 점에서 종전의 소위 습윤 말기 방법보다 우수한 진보성을 나타내지만, 건조 페이퍼 웹으로의 피복에 수반되는 인장 강도의 손실을 완전히 해결하지는 못했다.

강도를 손상시키지 않으면서 높은 유연화 성능을 달성하는 것이 본 발명의 분야의 발명자들의 오래된 목적이었다. 상기 언급한 화학적 연화 기술을 실행할 경우, 일반적으로 화학적 연화제를 사용할 때 발생하는 강도의 불가피한 손실을 상쇄하기 위해 과도한 강도를 구조물에 부여하는 것이 관행이었다. 당해 기술분야의 숙련인들은 이러한 목적을 위해 제지 과정에서 펄프 정제기를 사용하거나 수지를 첨가하는 것이 용이하게 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 이는 연화제의 손실이라는 불가피한 결과를 초래한다. 따라서, 일정한 인장 강도 면에서 봤을 때 유연성에서의 근본적인 향상이 제한된다.

강도와 유연성 사이의 새로운 관계를 비롯한 향상된 성질을 부여하기 위해 티슈 페이퍼 웹에 결합제가 표면 피복될 수 있다는 사실이 오랫동안 인식되어 왔다. 본원에서 참조로서 인용하는 1975년 1월 28일자로 캄덴(Camden)에게 허여된 미국 특허 제 3,862,877 호가 그 예이다. 이 문헌에는, 3층 이상을 포함하는 티슈 적층물이 개시되어 있다. 이 문헌에는 고체 함량이 많은 높은 점성의 라텍스 결합제를 사용하여 중심 티슈층을 함침시키고 중심층을 2개의 외층중 하나 안으로 이동시키지 않고 2개의 외층 각각과 연결시키는 것을 기재하고 있지만, 이 발명의 조건에 의하면, 외부 티슈층이 전체적으로 중심층에 결합되어, 다겹 티슈 페이퍼 제품보다는 다층 티슈 페이퍼 웹 제품을 생성하는 적층물을 제공한다. 다겹 티슈 페이퍼 제품은 유사한 다층 티슈 페이퍼 제품보다 좀더 유연하다.

다겹 티슈 페이퍼 제품의 겹 사이에 불연속 결합을 형성하고 사용시 겹의 분리를 효율적으로 방지하면서 다겹 제품으로서의 구조적 일체성을 유지하기 위해 다겹 티슈 페이퍼 웹의 내면에 결합제를 피복하는 것이 오랜 관행이었다. 이러한 분야의 예시적인 기술은 본원에서 참조로서 인용하는 기븐스(Givens)에게 허여된 미국 특허 제 5,143,776 호이다. 이러한 기술은 겹이 분리되는 경향을 고려함을 제외하고는 다겹 제품을 상당히 보강하기 위한 겹 결합제의 사용에 대해서는 교시하지 않는다. 즉 제품의 건조 인장 강도는 그다지 증가하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 수준의 강도를 달성하는 유연한 다겹 티슈 페이퍼를 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 그 밖의 목적은 이후 설명할 본 발명을 사용하여 수득된다.

발명의 요약

본 발명은 티슈 페이퍼의 하나 이상의 내면의 표면에 보강제가 침적된, 강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다.

보강제 조성물은 용매계 접착제, 수용성 중합체, 수분산성 접착제, 유화 중합체 및 고온 용융 접착제를 비롯한 다양한 중합체상 물질로부터 선택되는 것이 바람직하다. 적절한 중합체상 결합제는 전분, 폴리비닐 알콜, 폴리아미드 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 아크릴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 비닐 클로라이드-비닐리덴 공중합체, 아크릴로니트릴 공중합체, 및 에틸렌-아크릴 공중합체를 포함한다.

탄성중합체상 라텍스 유화액은 바람직하게는 보강제의 유동화된 형태이다. 보강제는 바람직하게는 다소 점착성이고, 가공 유리전이온도는 약 0 ℃ 이하이지만, 예를 들면 약 50 내지 약 -50℃의 유리전이온도가 본 발명에 사용될 수 있다. 가장 바람직한 보강제는 유리전이온도가 약 -30 내지 약 10℃인 아크릴 라텍스이다.

보강제는 바람직하게는 티슈 페이퍼 제품의 건조 중량에 대해 보강제 건조 중량이 약 0.5 내지 약 10%만인 티슈 페이퍼 제품의 부성분이다. 보강제는 티슈 페이퍼의 중량을 기준으로 약 2 내지 약 5%인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시양태는 제품의 모든 내면이 표면 보강제를 함유하는 2겹 티슈 페이퍼 제품이다.

바람직하게는, 보강제는 티슈 페이퍼 웹의 본질적으로 전체 내면상에 분배되어 그 위에 남는다. 가장 바람직하게는, 비교적 확산된 패턴으로 침적된 보강제 농축 필드(field) 내에 보강제의 비교적 농축된 영역이 성긴 불연속 패턴으로 추가로 제공된다. 성긴 패턴의 농축된 보강제 영역은 충분한 농도의 보강제를 제공하여 인접한 티슈 페이퍼 웹과의 간헐적인 겹 결합을 수행한다. 확산된 패턴의 보강제 농축부는 이러한 영역에서의 겹 결합을 수행하지 않으면서 티슈 페이퍼 제품을 보강하는 것이다.

본 발명은 또한 유연하고 강한 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법의 각 단계는 다음과 같다:

(a) 유동화된 보강제를 표면 침적에 의해 티슈 페이퍼 웹의 표면상에 피복함으로써 보강제를 약 0.5 내지 약 10%로 포함하는 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 형성하는 단계; 및

(b) 상기 단계 (a)에서 형성된 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 하나 이상의 추가의 티슈 페이퍼 웹과 결합하여 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 단계(이때, 상기 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹은, 보강제를 포함하는 표면이 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내면을 형성하도록 배향된다).

본 발명의 방법중 결합 단계는 2개 이상의 티슈 페이퍼 웹 사이에 결합을 형성하지만, 이러한 결합이 형성되더라도, 본 발명의 다겹 티슈 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹 사이의 슬립-면(slip-plane)을 유지하기 위해 웹 표면상의 대부분에 이러한 결합이 형성되어서는 안된다.

유동화된 보강제는, 바람직하게는 비교적 확산된 패턴으로 균일하게 피복된 보강제 필드내에 유동화된 보강제의 비교적 농축된 영역이 성긴 불연속 패턴으로 추가로 불균일하게 침적되는 것이 바람직하다. 이 경우, 균일하고 비교적 확산된 필드를 이루는 보강제에 의해서 결합을 수행하기에는 불충분하지만, 성긴 패턴의 농축된 보강제 영역을 통해 이러한 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 추가의 티슈 페이퍼 웹에 실질적으로 연결하기에 충분한 압력하에 결합시킴으로써 단계(b)를 수행하는 것이 바람직하다.

보강제의 침적을 위한 바람직한 방법은 인쇄이다.

유동화된 보강제는 바람직하게는 라텍스 유화액이다. 아크릴 라텍스가 특히 적절하다. 더욱 바람직하게는, 라텍스 유화액은 약 10 내지 약 50%의 고체 함량을 갖고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 30%의 고체 함량을 갖는다.

본 발명의 강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품은 바람직하게는 약 20 내지 약 70 g/㎡, 및 더욱 바람직하게는 약 25 내지 약 50g/㎡의 기본 중량을 갖는다. 이는 약 0.03 내지 약 0.6 g/㎤, 및 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 0.2 g/㎤의 기본 중량을 갖는다.

본 발명의 유연한 티슈 페이퍼는 경질 목재 및 연질 목재형의 제지 섬유를 포함하고, 이때 제지 섬유의 약 50% 이상은 바람직하게는 경질 목재 유형이고 약 10% 이상은 바람직하게는 연질 목재 유형이다. 경질 목재 및 연질 목재 섬유는 균일하게 분배될 수 있지만 유리하게는 층을 분리하기 위해 각각을 분류함으로써 단리될 수 있고, 이때 다겹 티슈 페이퍼 제품을 구성하는 하나 이상의 티슈 페이퍼 웹은 내층 및 하나 이상의 외층을 포함한다. 이 경우, 바람직한 층 배열은 연질 목재형 섬유를 내면과 일치하는 층으로 분류하고 경질 목재형 섬유를 외면과 일치하는 층으로 분류하는 것이다.

본 발명의 티슈 페이퍼 웹은 바람직하게는 크레이핑된다. 즉 얀키 건조기로 완결되는 제지기상에서 생산되는데, 이 건조기에 부분적으로 건조된 제지 웹이 고착되어 여기서 건조되고 이로부터 가요성 크레이핑 블레이드의 작용에 의해 제거된다.

특히 크레이핑 방법이 패턴 밀집화 방법에 의해 선행될 때, 크레이핑된 페이퍼 웹의 특징은 본 발명의 실행을 위해 바람직하지만, 비크레이핑된 티슈 페이퍼가 또한 만족스러운 대체물이고 비크레이핑된 티슈 페이퍼를 사용하는 본 발명의 실행은 구체적으로 본 발명의 범위 안에 도입된다. 본원에서 사용된 용어로 비크레이핑된 티슈 페이퍼는 비압축성으로 건조된, 바람직하게는 통기 건조(through-air dry)에 의해 건조된 티슈 페이퍼이다. 생성된 통기 건조된 웹은 비교적 높은 밀도 대역이 높은 벌크 필드 안에 분산되도록 밀집된 패턴으로서, 이때 비교적 높은 밀도의 대역이 연속적이고 높은 벌크 필드는 불연속적인 패턴 밀집화 티슈를 포함한다.

비크레이핑된 티슈 페이퍼 웹을 형성하기 위해, 미성숙 웹은 이것이 놓여 있는 다공성 성형 케리어로부터 서행성 섬유 고함량 지지체 수송 패브릭 케리어로 수송된다. 이어서 웹을 건조 직물로 수송하고, 여기서 최종 건조도까지 건조시킨다. 이러한 웹은 크레이핑된 페이퍼 웹과 비교하여 표면 유연성에서 상당한 장점을 제공한다.

이러한 방식으로 비크레이핑된 티슈를 제조하기 위한 기술이 선행 기술에 교시되어 있다. 본원에서 참조로서 언급하는 예를 들면 1995년 10월 18일자로 공개된 유럽 특허 공개공보 제 0 677 612A2 호에 크레이핑없이 유연한 티슈 제품을 제조하는 방법이 교시되어 있다. 또 다른 경우, 본원에서 참조로서 인용하는 하이랜드(Hyland) 등의 1994년 9월 28일자로 공개된 유럽 특허원 제 0 617 164 호에는 유연한 비크레이핑된 통기 건조 시이트의 제조방법이 교시되어 있다.

티슈 페이퍼 웹은 일반적으로 제지 섬유로 본질적으로 구성된다. 소량의 화학적 작용제(예: 습윤 강도 또는 건조 강도 결합제, 보유 보조제, 계면활성제, 사이징제, 화학적 연화제, 크레이핑 촉진 조성물, 및 충전제)가 소량으로만 사용된다. 티슈 페이퍼에 가장 빈번하게 사용되는 제지 섬유는 비가공 화학적 목재 펄프이다.

본 발명은 일반적으로 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 발명은 보강제가 표면에 피복된 티슈 페이퍼 제품에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 표면 침적된 보강제를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 방법을 설명하는 그라비어(gravure) 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 1에 묘사된 방법은 보강제를 옵셋 그라비어 인쇄법에 의해 티슈 페이퍼 웹의 한 표면에 피복한다.

도 2는 본 발명의 표면 침적된 보강제를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 방법을 설명하는 그라비어 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 2에 묘사된 방법은 보강제를 직접 그라비어 인쇄법에 의해 티슈 페이퍼 웹의 하나의 표면에 피복한다.

도 3은 본 발명의 표면 침적된 보강제를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 방법을 설명하는 그라비어 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 3에 묘사된 방법은 보강제를 두개의 티슈 페이퍼 웹의 하나의 표면에 직접 그라비어 인쇄 방법에 의해 적용하고, 이어서 결합하여 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성한다.

도 4는 보강제가 존재하는 대역을 설명하는 본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품을 도식적으로 나타내는 단면도이다.

도 5는 도 1, 2 및 3에 설명된 인압 롤, 즉 도 1의 그라비어 롤(4), 도 2의 그라비어 롤(26), 도 3의 그라비어 롤(64)상에 사용하기 위한 오목한 영역을 상세히 설명하는 도식이다.

도 6은 장섬유, 단섬유, 및 보강제가 도포된 표면을 포함하는 페이퍼 티슈 웹의 펠트면의 주사 전자 현미경사진이다.

도 7은 장섬유, 단섬유 및 보강제가 피복된 표면을 포함하는 페이퍼 티슈 웹의 단면의 주사 전자 현미경사진이다.

본 명세서가 발명에 관한 세부적인 사항을 직접적으로 청구하고 특별하게 지적하고 있지만, 본 발명은 하기의 상세한 설명과 부가적인 실시예를 참조로 보다 잘 이해할 수 있을 것이라고 생각한다.

본원에서 사용되는 '포함하는'이란 용어는 다양한 구성요소, 성분 또는 단계가 본 발명을 실행하는데 있어서 공동으로 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, '포함하는'이란 용어는 더욱 한정적인 용어 '필수적으로 이루어진' 및 '이루어진'을 포함한다.

본원에서 사용되는 '수용성'이란 용어는 25℃에서 적어도 3중량%까지 물에 수용성인 물질을 말한다.

본원에서 사용되는 "티슈 페이퍼 웹, 페이퍼 웹, 및 티슈 웹"이란 용어는 모두 수성 제지용 퍼니쉬를 제조하는 단계, 이러한 퍼니쉬를 다공성 표면(예: 푸드리니어 와이어)상에 침적시키는 단계 및 물을 중력- 또는 진공-보조된 배수액에 의해 퍼니쉬로부터 제거하는 단계, 미성숙 웹을 형성하는 단계, 미성숙 웹을 펠트 또는 패브릭(이러한 펠트 또는 패브릭상에서 미성숙 웹은 릴(reel)상에서 권취되기 전 하나 이상의 원통 드럼으로 선택적으로 수송되기 전에 부분적으로 또는 완전히 건조된다)으로 수송하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 페이퍼 시이트를 말한다.

"다층 티슈 페이퍼 웹, 다층 페이퍼 웹, 다층 웹, 다층 티슈"란 용어는 바람직하게는 상이한 유형의 섬유(여기서, 섬유는 일반적으로 티슈 페이퍼 제조에 사용되는 비교적 긴 연질 목재 및 비교적 짧은 경질 목재 섬유이다)로 구성된 수성 제지용 퍼니쉬의 2개 이상의 층으로 제조된 페이퍼 시이트를 말하는 것으로, 모두 당 분야에서 호환적으로 사용된다. 층들은 바람직하게는 하나 이상의 무한 다공성 표면상에의 묽은 섬유 슬러리의 별도의 스트림 침적으로부터 제조된다. 개별적인 층이 각각의 다공성 표면상에 초기에 형성되면, 다층 티슈 페이퍼 웹을 형성하기 위해 층들이 후속적으로 결합할 수 있다. 다층 티슈 페이퍼 웹의 한정적인 특성은 별도의 층들이 본질적으로 그들에 전면에 걸쳐 서로 결합된다는 것이다.

본원에서 사용되는, "단겹 티슈 제품"은 한겹 티슈로 구성된다는 의미로, 이 겹은 실질적으로 원래 균질하거나 다층 티슈 페이퍼 웹일 수 있다.

본원에서 사용되는 "다겹 티슈 제품"이란 용어는 한겹 이상의 티슈로 구성됨을 의미한다. 다겹 티슈 제품의 겹들은 실질적으로 원래 균질하거나 다층 티슈 페이퍼 웹일 수 있다. 다겹 티슈 페이퍼 제품의 한정적인 특징은 겹들이 인접한 겹에 지배적으로 결합하지 않는다는 것으로, 즉 다겹 티슈 페이퍼 제품의 겹들이 연결될 경우, 이들은 이들 표면의 적은 부분상에서만 연결됨을 의미한다.

본 발명은 강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품이고, 이때 티슈 페이퍼의 하나 이상의 내면은 보강제가 표면에 침적된다.

본원에서 사용되는, "내면"이란 용어는 제품이 사용될 때 본질적으로 비노출된 상태로 남아 있는 다겹 티슈 페이퍼 제품의 임의의 표면을 말한다. 내면은 제품의 외부로부터, 예를 들면 구성 티슈 페이퍼 웹의 제한된 불투명도에 의해 부분적으로 볼 수 있지만, 내면의 한정적인 특징은 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹을 구성하는 제지 섬유의 존재에 의해 사용중에 실질적으로 차폐됨을 특징으로 한다.

본원에서 사용되는, "외면"이란 다겹 티슈 페이퍼 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹의 지배적으로 노출된 표면을 말한다.

보강제 조성물은 용매계 접착제, 수용성 중합체, 수분산성 접착제, 유화 중합체 및 고온 용융 접착제를 비롯한 다양한 중합체상 물질로부터 선택되는 것이 바람직하다. 보강제는 건조 강도에 덧붙여 습윤 강도에 영향을 줄 수 있다. 적절한 중합체상 결합제는 전분, 폴리비닐 알콜, 폴리아미드 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 아크릴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 비닐 클로라이드-비닐리덴 공중합체, 아크릴로니트릴 공중합체, 및 에틸렌-아크릴 공중합체를 포함한다.

피복중에, 보강제는 티슈 페이퍼 웹의 표면상에 침적될 수 있도록 유체로 되야 한다. 본원에서 "유동화된 보강제" 또는 "보강제의 유동화된 형태"란 용어는 보강제를 본 발명의 티슈 페이퍼 웹의 표면상에 피복한 후의 그 형태와 피복시의 형태 사이를 구별하는 용어이다. 당해 기술분야의 숙련인들은 유동화를 달성하기 위한 다양한 수단이 있음을 인정할 것이다. 중합체가 물 또는 용매중에서 가용성이거나 분산성이면, 물 또는 상용가능한 용매에 용해되거나 분산될 수 있다. 중합체가 열가소성이면, 중합체를 유연화시키거나 용융시켜서 이를 유체로 만들기 위해 온도를 충분히 올릴 수 있다. 미분된 고체라면, 공기 스트림중에 현탁될 수 있다.

유동화된 보강제의 가장 바람직한 형태는 수성 유화액이다. 물은 안전하고비싸지 않은 비히클이고 유화액은 높은 점도를 갖지 않으면서 비교적 높은 고체 활성을 가짐을 특징으로 한다.

탄성중합체상 합성 라텍스 유화액은 보강제의 특히 바람직한 유동화된 형태이다.

보강제는 바람직하게는 다소 점착성이고, 가공 유리전이온도는 약 0 ℃ 이하이지만, 예를 들면 50 내지 -50℃의 유리전이온도가 본 발명에 사용될 수 있다. 가장 바람직한 보강제는 유리전이온도가 약 -30 내지 약 10℃인 아크릴 라텍스이다.

보강제는 효율적인 양으로 사용되는데, 즉 바람직한 정도의 바람직한 강도 증가를 제공하는 양으로 사용된다. 첨가된 양이 너무 적으면, 강도 증가가 관찰되지 않을 것이다. 첨가된 양이 너무 많으면, 피복이 두께 및 흡수성과 같은 성질에 대해 티슈 페이퍼 제품의 성능을 손상시킬 것이다. 바람직하게는, 보강제는 티슈 페이퍼 제품의 부성분이고, 바람직하게는 티슈 페이퍼 제품의 건조 중량에 대해 보강제의 건조 중량이 티슈 페이퍼 제품의 약 0.5 내지 약 10중량%이다. 보강제는 상기 티슈 페이퍼 제품의 약 2 내지 약 5중량%인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 다겹 티슈 페이퍼를 포함하는 바람직한 겹의 수는 2이며, 3개 이상의 겹이 사용될 수도 있다. 2겹 제품은 2개의 내면을 갖는다. 내면중 하나 또는 모두는 본 발명의 보강제가 표면에 침적되어 있다.

바람직하게는, 보강제는 티슈 페이퍼 웹의 거의 전체 내면에 분배된다. 가장 바람직하게는, 비교적 확산된 패턴으로 침적된 보강제 농축 필드 내에 보강제의 비교적 농축된 영역의 성긴 불연속 패턴으로 분산되어 있다. 성긴 패턴의 농축된 보강제 영역은 충분한 농도의 보강제를 제공하여 인접한 티슈 페이퍼 웹과의 간헐적인 겹 결합을 수행한다. 확산된 패턴의 보강제 농축부는 이들 영역 안에서는 겹 결합을 수행하지 않으면서 티슈 페이퍼 제품을 보강시킨다.

티슈 페이퍼 웹은 하나의 표면과 다른 표면이 전혀 다른 성질을 가짐을 특징으로 한다. 이는 제조 방법의 속성으로부터 발생한다. 예를 들면, 티슈 웹이 얀키 건조기를 사용하는 제지기상에서 제조될 경우, 상기 차이는 일차적으로 비교적 평활한 얀키 표면에 접착성으로 고정된 표면들중 하나를 가지나 소위 "펠트면(flet side)" 면으로 칭하는 나머지 표면은 펠트 또는 패브릭으로 압축되거나 편향되는 구조에 의한 것으로 생각된다. 유사한 방식으로 비크레이핑 티슈는 얀키 건조기에 고정되지 않고, 다공성 성형 캐리어로부터 서행성 섬유 고함량 지지체 수송 패브릭 캐리어로 이동될 때 편향되는 표면중 하나를 갖는다는 본성에 의해 "펠트면"으로서 칭하는 하나의 비교적 텍스튜어링된(textured) 표면을 가질 것이다. 각 경우, 펠트면에 대향하는 표면은 본원에서 "와이어면(wire side)"으로서 칭한다.

본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹은 바람직한 배향이 있다. 웹의 바람직한 배향은 내면이 펠트면과 일치하고 외면이 와이어면과 일치하도록 하는 것이다. 이론에 의해 구속되지는 않지만, 본 발명의 발명자들은 와이어면의 평활성이 더 크면 외면으로서 유리하게 사용되는 반면 펠트면의 텍스튜어가 더 크면 본원에 교시된 바와 같이 보강제를 훨씬 용이하게 침적시킬 수 있다고 생각한다.

본 발명은 또한, 유연하고 강한 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제공하기 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 다음 단계를 포함한다:

(a) 유동화된 보강제를 티슈 페이퍼 웹의 표면상에 표면 침적에 의해 피복하여 보강제를 약 0.5 내지 약 10%로 포함하는 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 형성하는 단계; 및

(b) 상기 단계 (a)에서 형성된 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 하나 이상의 추가의 티슈 페이퍼 웹과 결합하여 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 단계(이때, 상기 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹은, 보강제를 포함하는 표면이 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내면을 형성하도록 배향된다).

유동화된 보강제는, 바람직하게는 비교적 확산된 패턴으로 균일하게 피복된 유동화된 보강제 필드내에 유동화된 보강제의 비교적 농축된 영역이 균일하고 성긴 비연속적인 패턴으로 침적되도록 한다. 이러한 경우, 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹이 보강제의 농축된 영역을 통한 결합에 의해 추가의 티슈 페이퍼 웹에 실질적으로 연결되기에는 충분하지만, 균일하고 비교적 확산된 패턴의 필드에 있는 보강제에 의해 연결되기에는 불충분한 압력하에 결합시킴으로써 단계(b)를 수행하는 것이 바람직하다.

보강제의 침적을 위한 바람직한 방법은 인쇄이다. 가장 바람직한 인쇄 방법은 직접 그라비어법이다.

유동화된 보강제는 바람직하게는 수성 라텍스 유화액이다. 아크릴 라텍스가 특히 적절하다. 더욱 바람직하게는, 라텍스 유화액은 약 10 내지 약 50%, 및 가장바람직하게는 약 20 내지 약 30%의 고체 함량을 가진다.

본 발명의 바람직한 실시양태는 본질적으로 내면 전체를 피복하도록 보강제가 침적된 표면을 가짐을 특징으로 한다. 이를 달성하기 위해 유동화된 보강제의 균일한 침적물 빈도는 1인치당 약 100개 이상의 침적물인 것이 충분하다. 더욱 바람직하게는, 1인치당 약 200 내지 약 1000개의 침적물의 빈도가 바람직하다.

본원에서 사용하는 화학적 연화제의 침적물의 간격을 말하는 "빈도"란 용어는 가장 가까운 간격의 방향에서 측정될 경우 선형 인치당 침적물의 수로서 정의된다. 침적물의 많은 패턴 또는 배열은 균일하고 불연속적인 것으로 정성화되고, 간격은 몇가지 방향으로 측정될 수 있는 것으로 인식된다. 예를 들면, 침적물의 직사각형 배열은 수평 및 수직으로보다 대각선으로 인치당 더 적은 침적물을 갖는 것으로 측정될 것이다. 본 발명의 발명자들은 최소 이격 방향이 가장 중요하고 따라서 그 방향으로 빈도를 한정하는 것으로 생각된다. 통상적인 도안 패턴은 소위 "6각형" 패턴이고, 오목한 영역은 6각형의 중심에 추가의 오목한 영역을 가지면서, 등변 6각형의 모서리상에 그 중심이 오도록 도안된다. 이러한 배열의 최소 간격은 서로 60。를 이루고 수직선과 60。를 이루는 한쌍의 교차선을 따라 놓여 있다. 따라서, 6각형 배열의 영역 제곱당 셀의 수는 빈도의 제곱 곱하기 1.15이다.

유동화된 보강제의 균일한 표면 침적물은 바람직하게는 직경이 약 250 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 직경이 약 150 ㎛ 미만이고, 가장 바람직하게는 직경이 약 50 ㎛ 미만이다. 상기 언급한 침적물의 크기는 티슈 페이퍼 웹과 접촉하는 순간의 유동화된 보강제의 크기를 말한다. 바람직한 유동화된 보강제는 일단 기재에 적용되면 흡상을 촉진시키는 점성 및 표면장력을 가져야 하는 것으로 인식된다. 따라서, 보강제의 의해 피복된 면적은 본원에서 구체화된 침적물 빈도 및 침적물 크기 범위에 의해 예측되는 것보다 큰 것으로 생각된다. 사실상, 실질적으로 전체 표면은 본 발명의 바람직한 실시양태에서 보강제에 의해 피복될 것이다.

본 발명은 또한 2겹 또는 다겹 티슈 페이퍼 제품의 2개의 내면중 하나 이상, 더욱 바람직하게는 양쪽 모두상에 지배적으로 위치하는 균일한 표면 침적물을 가짐을 특징으로 한다.

본 발명의 티슈 페이퍼 웹은 보강제에 의해 또는 다른 수단에 의해 서로에 결합될 수 있다. 이러한 결합이 존재하더라도, 본 발명의 다겹 티슈 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹 사이에 슬립-면을 유지하기 위해 웹 표면상의 대부분에 형성되어서는 안된다.

이를 수행하기 위한 하나의 특히 효과적인 수단은 유동화된 보강제를 불균일하게 침적하는 것이다. 특히 바람직한 불균일 피복은, 비교적 확산된 패턴으로 균일하게 피복된 유동화된 보강제 필드내에 유동화된 보강제의 비교적 농축된 영역이 균일하고 성긴 패턴으로 침적되도록 침적된 제제를 가짐을 특징으로 하고, 본 발명의 방법의 결합 단계는 보강제의 농축된 영역을 통해 추가의 티슈 페이퍼 웹에 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 실질적으로 결합시키기에 충분한 결합 압력을 인가함으로써 수행된다. 결합 압력은 균일하고 비교적 확산된 필드에 있는 보강제에 의해 결합시키기에는 불충분하도록 선택된다.

유동화된 보강제의 비교적 확산된 패턴은 전체 내면을 본질적으로 피복함을 특징으로 한다. 이를 성취하기 위해, 본원에서 미리 언급한 바와 같이, 유동화된 보강제의 균일한 침적물의 간격은 1인치당 약 100개의 침적물인 것이 충분하다. 더욱 바람직하게는, 1인치당 약 200 내지 1000개의 침적물의 간격이 바람직하다. 또한, 상기 언급한 바와 같이, 유동화된 보강제의 균일한 표면 침적물은 바람직하게는 약 250 ㎛ 미만의 직경이고, 더욱 바람직하게는 약 150 ㎛ 미만의 직경이고, 가장 바람직하게는 약 50 ㎛ 미만의 직경인데, 이때 직경이란 티슈 페이퍼 웹과 접촉하는 순간의 유동화된 보강제의 침적물의 크기를 말한다.

대조적으로, 유동화된 보강제의 비교적 농축된 영역의 비교적 균일하고 성긴 패턴은 내면의 단지 적은 부분만을 피복함을 특징으로 한다. 이를 달성하기 위해, 성긴 패턴의 유동화된 보강제의 균일한 침적물의 빈도는 1인치당 약 2개 미만의 침적물인 것이 충분하다. 더욱 바람직하게는, 1인치당 약 0.2 내지 약 1개의 침적물 빈도가 바람직하다. 성긴 패턴의 유동화된 보강제의 균일한 표면 침적물은 바람직하게는 약 1000 ㎛ 이상의 직경, 더욱 바람직하게는 약 2500 ㎛ 이상의 직경, 및 가장 바람직하게는 약 5000 ㎛ 이상의 직경을 갖는다. 상기 언급한 침적물의 크기는 티슈 페이퍼 웹과 접촉하는 순간의 유동화된 보강제의 크기를 말한다. 바람직한 유동화된 보강제가 일단 기재에 적용되면 흡상을 촉진하는 점도 및 표면장력을 갖는다는 것을 인정해야 한다. 따라서 보강제에 의해 피복된 면적은 상기 특정화된 침적물 빈도 및 침적물 크기에 의해 예측된 것보다 높은 것으로 기대된다. 그러나, 성긴 패턴의 침적물의 빈도 및 침적물 크기는, 이러한 침적물이 겹들을 전체적으로 함께 고정시키기 보다는 인접한 티슈 페이퍼 웹에 간헐적인 겹 결합을 엄격하게 촉진시키기 때문에, 침적물 크기의 "성장"을 최소화하도록 선택되어야 한다.

본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품은 바람직하게는 약 20 내지 약 70 g/㎡, 더욱 바람직하게는 약 25 내지 약 50 g/㎡의 기본 중량을 갖는다. 약 0.03 내지 약 0.6 g/㎤, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 0.2 g/㎤인 것이 바람직하다.

본 발명의 유연한 티슈 페이퍼는 경질 목재 및 연질 목재 모두의 제지 섬유를 추가로 포함하고, 이때 제지 섬유의 약 50% 이상은 경질 목재이고 약 10% 이상은 연질 목재이다. 경질 목재 및 연질 목재 섬유는 가장 바람직하게는 별도의 층으로 각각 분류됨으로써 단리되고, 이때 다겹 티슈 페이퍼 제품을 구성하는 티슈 페이퍼 웹은 내층 및 하나 이상의 외층을 갖는다.

본 발명의 티슈 페이퍼 웹은 바람직하게는 크레이핑되고, 즉 얀키 건조기로 완결되는 제지기상에서 생산되는데, 얀키 건조기에는 부분적으로 건조된 제지 웹이 부착되고 여기서 웹이 건조되고 이로부터 가요성 크레이핑 블레이드의 작용에 의해 제거된다.

크레이핑은 기계 방향으로 페이퍼를 기계적으로 압축하는 수단이다. 결과적으로 기본 중량(단위면적당 질량)이 증가할 뿐만 아니라 특히 기계방향으로 측정하였을 때 많은 물성면에서도 극적인 변화가 발생한다. 크레이핑은 일반적으로 가요성 블레이드, 소위 닥터 블레이드(doctor blade)를 얀키 건조기와 반대 방향으로 기계방향으로 사용하여 수행된다.

얀키 건조기는, 증기로 가압되어 제지 공정 말기에 제지용 웹의 건조를 완결시키기 위한 고온 표면을 제공하도록 설계된 직경이 큰, 일반적으로 8 내지 20ft의 드럼이다. 섬유상 슬러리를 분산시키는데 필요한 다량의 물을 제거하는 다공성 성형 캐리어(예: 푸드리니어 와이어) 상에서 처음 형성된 페이퍼 웹은, 일반적으로 소위 가압 부분중의 펠트 또는 패브릭으로 옮겨진다[여기서, 건조를 완료시키기 위해 얀키의 표면으로 반-건조 상태로 최종적으로 이동되기 전에, 이러한 가압 부분에서 기계적으로 페이퍼를 압축하거나 또는 고온 공기로 통기 건조시키는 것과 같은 다른 탈수 방법에 의해 계속해서 탈수된다].

본 발명의 티슈 페이퍼를 제조하는 제지 공정의 보다 바람직한 변형으로는 생성된 구조물이 비교적 낮은 섬유 밀도의 비교적 고벌크 필드 및 비교적 높은 섬유 밀도의 일련의 밀집화된 대역을 가짐을 특징으로 하는 소위 패턴 밀집화 방법을 들 수 있다. 고벌크 필드는 또 다르게는 필로우 영역(pillow region)을 특징으로 한다. 밀집화된 대역은 또 다르게는 너클 영역(knuckle region)으로 지칭된다. 밀집화된 대역은 고벌크 필드내에서 이격되거나 또는 고벌크 필드내에서 전체적으로 또는 부분적으로 상호 연결될 수도 있다. 비교적 높은 밀도 대역이 연속적이고, 고벌크 필드는 독립적으로 되어 있는 경우가 바람직하다. 패턴 밀집화된 티슈 웹을 형성하기 위한 바람직한 방법은 1967년 1월 31일자로 샌포드(Sanfold) 및 시손(Sisson)에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스(Peter G. Ayers)에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1980년 3월 4일자로 트로칸(Paul D. Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호, 1987년 1월 20일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호, 1990년 7월 17일자로 웬트(Wendt) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,942,077 호에 개시되어 있고, 상기 특허들은 본원에서 참조로 인용하였다.

패턴 밀집화된 크레이핑된 티슈 웹을 형성하기 위해서, 웹을 형성한 직후 웹 이동 단계를 펠트 보다는 성형 패브릭에 대해 수행한다. 웹은 성형 패브릭을 포함하는 일련의 지지체에 대해 병렬된다. 웹을 일련의 지지체에 대해 압축시킴으로써, 일련의 지지체와 습윤 웹 사이의 접촉 지점에 지리적으로 상응하는 위치에서 웹내에 밀집화된 대역을 형성시킨다. 이러한 공정중에 압축되지 않은 상기 웹의 나머지를 고벌크 필드로 지칭한다. 이러한 고벌크 필드는 유압(예: 진공 장치 또는 취입 건조기를 사용)을 가하여 추가로 밀집화될 수 있다. 고벌크 필드가 압축되는 것을 실질적으로 피할 수 있는 방법으로 웹을 탈수시키고 선택적으로 예비건조시킨다. 이는 바람직하게는 진공 장치 또는 취입 건조기를 사용하여 생성된 유압에 의해서, 또는 선택적으로 고벌크 필드가 압축되지 않은 일련의 지지체에 대해 웹을 기계적으로 가압함으로써 이루어진다. 밀집화된 대역의 탈수, 선택적인 예비건조 및 제조 공정은 수행하는 공정 단계의 총 수를 감소시키기 위해서 통합 또는 부분 통합될 수도 있다. 반-건조 웹을 얀키 표면으로 이동시키는 시점에서 반-건조 웹의 수분 함량은 약 40% 미만이고, 반-건조 웹이 상기 성형 직물상에 있는 동안 고온 공기를 상기 반-건조 웹에 강제로 통풍시켜 저밀도의 구조물을 형성한다.

패턴 밀집화된 웹을 얀키 건조기로 이동시키고, 바람직하게 여전히 기계적인 가압을 피하면서 건조를 완료한다. 본 발명에서, 바람직하게 크레이핑된 티슈 페이퍼 표면의 약 8% 내지 약 55%는 고벌크 필드 밀도의 125% 이상의 상대 밀도를 갖는 밀집화된 너클을 포함한다.

일련의 지지체는 바람직하게는 가압시 밀집화된 대역의 형성을 용이하게 하는, 일련의 지지체로 작용하는 너클의 패턴화된 이동을 갖는 임프린팅(imprinting) 캐리어 패브릭이다. 너클의 패턴은 이미 언급한 일련의 지지체를 구성한다. 임프린팅 캐리어 패브릭은 1967년 1월 31일자로 샌포드 및 시손에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호, 1974년 5월 21일자로 살부치(Salvucci, Jr)에게 허여된 미국 특허 제 3,821,068 호, 1976년 8월 10일자로 에이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호, 1971년 3월 30일 프리드버그(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 4,239,065 호 및 1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호에 개시되어 있고, 본 특허들은 본원에서 참조로 인용되고 있다.

가장 바람직하게는, 웹에 유압을 적용시켜, 개방 메쉬 건조/임프린팅 패브릭의 표면에 미성숙 웹을 일치시킨 후, 저밀도 제지 공정의 일부로서 상기 패브릭상에서 열에 의해 예비건조시킨다. 열에 의한 예비건조가 미성숙 웹을 통해 고온 공기를 통과시켜 수행될 때, 공정은 당해 기술분야에서 통기 건조로 칭한다. 특히 통기 건조된 웹은 본 발명에서 사용하기에 바람직하다.

상기 설명한 건조 또는 임프린팅 패브릭이 고벌크 필드 안에 분산된 연속 고밀도('너클') 영역을 가짐을 특징으로 하는 것일 때, 본 발명의 장점이 최대로 발휘된다. 바람직하게는, 상이한 밀도 구조물의 비교적 고밀도 영역을 본원에서 '필로우'로 칭한다. 건조 또는 임프린팅 패브릭이 연속상 고밀도 또는 너클 영역을 포함하면, 필로우 영역은 반드시 불연속성이다. 티슈 페이퍼의 소정의 영역 안의 필로우의 빈도는 상당하다. 임프린팅 패브릭 패턴의 최대 벌크 및 최대 가시도를 위해 가능한 한 높은 양의 필로우를 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 과도한 크기는 더욱 광택나는 텍스튜어링된 표면의 단점 때문에 유연성과 거리가 멀다.

본 발명에 포함되는 공정 단계의 또다른 변형법은 소위 비조밀화되고, 패턴이 밀집화되지 않은 다층 티슈 페이퍼 구조물의 형성을 포함한다(1974년 5월 21일자로 살부치 및 이안노스(Peter N. Yiannos)에게 허여된 미국 특허 제 3,812,000 호 및 1980년 6월 17일자로 벡커(Henry E. Becker), 맥코넬(Albert L. McConnell) 및 리차드 슈트(Richard Schutte)에게 허여된 미국 특허 제 4,208,459 호에 개시되어 있고, 이들 모두 본원에서 참조로 인용됨). 일반적으로, 비조밀화되고, 패턴이 밀집화되지 않은 다층 티슈 페이퍼 구조물은 제지용 퍼니쉬를 푸드리니어 와이어와 같은 다공성 성형 와이어상에 침적시켜 습윤 웹을 형성하고, 이 웹이 약 80% 이상의 섬유 점조도를 가질 때까지 기계적인 압축없이 웹을 탈수시켜 추가적인 물을 제거하고, 웹을 크레이핑하여 제조한다. 물은 진공 탈수 및 열 건조를 통해 웹으로부터 제거한다. 생성된 구조물은 비교적 조밀화되지 않은 섬유의 유연하지만 약한 고벌크의 섬유 시이트이다. 결합 물질은 바람직하게는 크레이핑 단계 전에 상기 웹의 일부에 피복된다.

특히 크레이핑 공정이 패턴 밀집화 공정에 의해 선행될 때 크레이핑된 페이퍼 웹의 특징이 본 발명의 실행을 위해 바람직하지만, 비크레이핑된 티슈 페이퍼 역시 만족스러운 대체물이고 비크레이핑된 티슈 페이퍼를 사용하는 본 발명의 실행은 본 발명의 범주 안에 구체적으로 도입된다.

본원에서 사용하는 비크레이핑된 티슈 페이퍼란 비압축성으로 건조되고, 가장 바람직하게는 통기 건조된 티슈 페이퍼를 말한다. 생성된 통기 건조된 웹은 패턴 밀집화되고, 비교적 고밀도인 대역은 패턴 밀집화 티슈를 포함하는 고벌크 필드 안에서 분산되고, 비교적 고밀도인 대역은 연속성이고 고벌크 필드는 불연속성이다.

비크레이핑된 티슈 페이퍼 웹을 형성하기 위해, 미성숙 웹을 다공성 성형 캐리어로부터 서행성 섬유 고함량 지지체 수송 패브릭 캐리어로 수송한다. 이어서 웹을 건조 패브릭으로 옮기고 여기서 최종 건조도가 될 때까지 건조시킨다. 이러한 웹은 크레이핑된 페이퍼 웹과 비교하여 표면 유연성에서 상당한 장점을 제공한다.

이러한 방식으로 비크레이핑된 티슈를 제조하기 위한 기술이 선행 기술분야에 교시되어 있다. 예를 들면, 크레핑하지 않고 유연한 티슈 제품을 제조하는 방법이 1995년 10월 18일자로 공개된 유럽 특허원 제 0 677 612 A2 호에 기재되어 있고 이는 본원에서 참조로서 인용한다. 또 다른 경우, 본원에서 참조로서 인용하는 하이랜드 등의 1994년 9월 28일자로 공개된 유럽 특허원 제 0 617 164 호에는 유연한 비크레이핑된 통기 건조 시이트의 제조방법이 교시되어 있다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 이해를 돕는다.

도 1은 본 발명의 표면 침적된 보강제를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 방법을 설명하는 그라비어 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 1에 묘사된 방법은 보강제를 옵셋 그라비어 인쇄 방법에 의해 티슈 페이퍼 웹의 하나의 표면에 피복한다.

도 1에 있어서, 유동화된 보강제(6)는 팬(5) 안에 있고, 회전 그라비어 롤(4)은 유동화된 보강제(6) 안에 부분적으로 침지된다. 그라비어 롤(4)은 팬(5) 안에 들어갈 때 실질적으로 내용물이 없는 다수의 오목한 영역을 갖지만, 그라비어 롤(4)이 롤 회전중에 팬(5) 안에 유동화된 보강제 안에 부분적으로 침지됨에 따라 유동화된 보강제(6)로 충진된다.

또한 도 1에 있어서, 오목한 영역 안에서 유지되지 않고 팬(5)으로부터 뽑혀 올라간 과량의 유동화된 보강제(6)는, 외면상에서 그라비어 롤(4)과 접촉하는 가요성 닥터 블레이드(7)에 의해 제거되며, 오목한 영역으로 다시 들어가는 것은 상당히 불가능하다. 따라서, 그라비어 롤(4)상에 남아 있는 유동화된 보강제는 그라비어 롤(4)의 오목한 영역 안에만 유일하게 존재한다. 이러한 남아 있는 유동화된 보강제는 피복 롤(3)에 침적물 형태로 수송된다. 피복 롤(3)은 본 발명의 목적에 적합한 한 임의의 다양한 표면 피복물을 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 이러한 인쇄 배열에서 피복 롤(3)은 천연 고무 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복물로 피복될 것이다. 그라비어 롤(4) 및 피복 롤(3)은 통상 간섭하여 작동되는데, 이들은 하중 압력을 받으면 그라비어 롤(4)과 피복 롤(3)의 간섭에 의해 형성된 영역(8)을 연속적으로 통과하면서 그라비어 롤(4)의 오목한 영역으로부터 유동화된 보강제가 적출될 수 있다. 영역(8)에서 롤 표면 사이의 간섭 또는 실제 접촉이 통상적으로 바람직하지만, 오목한 영역의 크기 및 모양과 보강제의 유동화된 특성을 특정하게 조합하면 단지 밀접부 안에 2개의 롤 통로를 가지고도 만족스러운 수송을 허용할 수 있음을 고려할 수 있다. 영역(8)에서 그라비어 롤(4)로부터 피복 롤(3)로 적출된 유동화된 보강제는 그라비어 롤(4)의 오목한 영역의 패턴에 대해 크기 및 간격면에서 상응하는 표면 침적물의 형태를 취한다. 피복 롤(3)상에 놓인 유동화된 보강제 침적물은 티슈 페이퍼 웹(1)으로 이동하고, 이는 영역(9), 즉 피복 롤(3), 티슈 페이퍼 웹(1), 및 인압 롤(2)이 서로 인접한 지점으로 한정된 영역을 향한다. 인압 롤(2)은 본 발명의 방법의 목적에 적합하다면 임의의 다양한 표면 피복물을 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 이러한 구성에서 인압 롤(2)은 금속성 피복물을 가질 것이다. 인압 롤(2) 및 피복 롤(3)은 통상적으로 간섭없이 작동할 것이다. 티슈 페이퍼 웹(1)이 영역(9)에 놓일 경우, 유동화된 보강제가 피복 롤(3)로부터 티슈 페이퍼 웹(1)까지 적어도 부분적으로 수송되도록, 티슈 페이퍼 웹(1)은 피복 롤(3)상에서 유동화된 보강제의 침적물과 충분히 접촉한다. 피복 롤(3)과 인압 롤(2) 사이의 하중 압력은 티슈 웹(1)을 압축하는 경향이 있기 때문에, 티슈 웹(1)의 두께 또는 벌크성을 보전하기 위해 2개의 롤 사이의 지나치게 작은 갭은 기피되어야 한다. 롤 표면 사이의 간섭 또는 실제 접촉(티슈 페이퍼 웹(1)을 통한)은 영역(9)에서는 통상적으로 필요하지 않지만, 패턴과 유동화된 보강제의 특정한 조합 특성을 위해 2개의 롤이 서로 접촉 작동될 필요가 있는 경우를 고려해 볼 수 있다. 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(11)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(1)은 영역(9)로부터 빠져나온다. 티슈 페이퍼 웹(10)은 영역(9)로부터 빠져나온 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(11)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(1)이다.

도 1에서, 티슈 페이퍼 웹(10)과 티슈 페이퍼 웹(13)은, 영역(12), 즉 2개의 결합 롤(14), 티슈 페이퍼 웹(10), 및 티슈 페이퍼 웹(13)이 서로 인접해 있는 지점에 의해 한정된 영역을 향하고 거기서 결합된다. 결합 롤(14)은 본 발명의 방법의 목적에 적합하다면 임의의 다양한 표면 피복물을 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 결합 롤(14)중 하나는 천연 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복물로 피복되는 동시에, 다른 결합 롤은 금속성 피복물을 가질 것이다. 겹 결합이 영역(12)을 빠져나오는 다겹 티슈 페이퍼 제품(15)으로서 달성되도록, 영역(12)에서의 결합 롤(14) 사이의 티슈 페이퍼 웹(10)과 티슈 페이퍼 웹(13)의 두께의 합계보다 적은 고정된 갭이 바람직하다. 티슈 페이퍼 웹 특성과 결합 롤 표면 특성의 특정한 조합이 결합 롤(14) 사이의 간섭에 의해 만족스러운 겹 결합 및 만족스러운 다겹 티슈 페이퍼 제품(15) 두께를 허용할 수 있음을 고려해 볼 수 있다.

도 2는 본 발명의 표면 침적된 보강제를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 방법을 설명하는 그라비어 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 2에 묘사된 방법은 보강제를 직접 그라비어 인쇄 방법에 의해 티슈 페이퍼 웹의 하나의 표면에 피복한다.

도 2에 있어서, 유동화된 보강제(25)가 팬(24) 안에 있고, 회전 그라비어 롤(26)은 유동화된 보강제(25) 안에 부분적으로 침지된다. 그라비어 롤(26)은 팬(24) 안에 들어갈 때 실질적으로 내용물이 없는 다수의 오목한 영역을 갖지만, 그라비어 롤(26)이 롤 회전중에 팬(24) 안에 유동화된 보강제 안에 부분적으로 침지됨에 따라 유동화된 보강제(25)로 충진된다.

또한 도 2에 있어서, 오목한 영역 안에서 유지되지 않고 팬(24)으로부터 뽑혀 올라간 과량의 유동화된 보강제(25)는, 외면상에서 그라비어 롤(25)과 접촉하는 가요성 닥터 블레이드(23)에 의해 제거되며, 오목한 영역으로 다시 들어가는 것은 상당히 불가능하다. 따라서, 그라비어 롤(26)상의 남아 있는 유동화된 보강제는 그라비어 롤(26)의 오목한 영역에만 유일하게 존재한다. 이러한 남아 있는 유동화된 보강제는 침적물 형태로 티슈 페이퍼 웹으로 수송되어 영역(22)으로 향한다. 이러한 수송은 티슈 페이퍼 웹(20)이 영역(22)에서의 그라비어 롤(26)에 대한 인압 롤(21)의 구속에 기인하여 오목한 영역에 존재하는 유동화된 보강제에 근접하게 인도되기 때문이다. 가장 통상적으로, 인압 롤(21)은 천연 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복제로 피복된다. 그라비어 롤(26)과 인압 롤(21)은 통상적으로 간섭하여 작동되는데, 즉 티슈 페이퍼 웹(20)을 통해 접촉하면서 작동하는데, 이들은 하중 압력을 받으면 그라비어 롤(26), 티슈 페이퍼 웹(20), 및 인압 롤(21)의 간섭에 의해 형성된 영역(22)을 연속적으로 통과함에 따라 그라비어 롤(26)의 오목한 영역으로부터 유동화된 보강제가 추출된다. 영역(22)에서 티슈 페이퍼 웹(20)을 통해 수송된 롤 표면 사이의 간섭 또는 실제 접촉이 통상적으로 바람직하지만, 특정 유동화된 특성이 단지 밀접부 안에 2개의 롤 및 한정 티슈 페이퍼 웹 통로를 가지고도 만족스러운 이동을 허용할 수 있다는 것을 고려할 수 있다. 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(27)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(20)은 영역(22)을 빠져나온다. 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(27)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(28)은 영역(22)을 빠져나온 티슈 페이퍼 웹(20)이다.

또한 도 2에 있어서, 티슈 페이퍼 웹(28)과 티슈 페이퍼 웹(30)은 영역(29), 즉 2개의 결합 롤(31), 티슈 페이퍼 웹(28) 및 티슈 페이퍼 웹(30)이 서로 인접해 있는 지점에 의해 한정된 영역을 향하고 거기서 결합된다. 결합 롤(31)은 본 발명의 방법의 목적에 적합하다면 임의의 다양한 표면 피복제를 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 결합제 롤(31)중 하나는 천연 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복물로 피복되는 동시에, 다른 결합 롤은 금속성 피복물을 가질 것이다. 겹 결합이 영역(29)로부터 빠져나오는 다겹 티슈 페이퍼 제품(32)으로서 달성되도록, 영역(29)에서의 결합 롤(31) 사이의 티슈 페이퍼 웹(28)과 티슈 페이퍼 웹(30)의 두께의 합계보다 적은 고정된 갭이 바람직하다. 그러나, 티슈 페이퍼 웹 특성과 결합 롤 표면 특성의 특정한 조합이 결합 롤(31) 사이의 간섭에 의해 만족스러운 겹 결합 및 만족스러운 다겹 티슈 페이퍼 제품(32) 두께를 허용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 보강제가 침적된 표면을 포함하는 다결 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 방법을 설명하는 그라비어 인쇄 및 결합 배열의 측면 입면도이다. 도 3에 묘사된 방법은 보강제를 2개의 티슈 페이퍼 웹의 하나의 표면상에 직접 그라비어 인쇄 방법에 의해 피복하고, 이어서 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하기 위해 결합된다.

도 3에 있어서, 유동화된 보강제(66)는 팬(65) 안에 있고, 회전 그라비어 롤(64)은 유동화된 보강제(66) 안에 부분적으로 침지된다. 그라비어 롤(64)은 팬(65) 안에 도입될 때 실질적으로 내용물이 없는 다수의 오목한 영역을 갖지만, 그라비어 롤(64)이 롤 회전중에 팬(65) 안의 유동화된 보강제 안에 부분적으로 침지됨에 따라 유동화된 보강제(66)로 충진된다.

도 3에 있어서, 오목한 영역 안에서 유지되지 않고 팬(65)으로부터 뽑혀 올라온 과잉의 유동화된 보강제(66)는, 외면상에서 그라비어 롤(64)과 접촉하는 가요성 닥터 블레이드(67)에 의해 제거되며, 오목한 영역으로 다시 들어가는 것은 상당히 불가능하다. 따라서, 그라비어 롤(64)상에 있는 남아 있는 유동화된 보강제는 그라비어 롤(64)상의 오목한 영역 안에만 유일하게 존재한다. 이러한 남아 있는 유동화된 보강제는 침적물 형태로 티슈 페어퍼 웹(61)에 수송되고, 이러한 웹(61)은 영역(69)을 향한다. 이러한 수송은 티슈 페이퍼 웹(61)이 영역(69)에서의 그라비어 롤(67)에 대한 인압 롤(62)의 구속에 기인하여 오목한 영역 안에 존재하는 유동화된 보강제에 근접하게 인도되기 때문이다. 인압 롤(62)은 본 발명의 방법의 목적에 적합하다면 임의의 표면 피복물을 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 인압 롤(62)은 천연 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복물로 피복될 수 있다. 그라비어 롤(67) 및 인압 롤(62)은 통상적으로 간섭하여 작동되는데, 즉 티슈 페이퍼 웹(61)을 통해 접촉하면서 작동하는데, 하중이 적용되면 그라비어 롤(67), 티슈 페이퍼 웹(61) 및 인압 롤(62)의 간섭에 의해 형성된 영역(69)을 통해 연속적으로 통과함에 따라 그라비어 롤(67)의 오목한 영역으로부터 유동화된 보강제가 적출될 수 있다. 영역(69)에서 티슈 페이퍼 웹(61)을 통한 롤 표면 사이의 간섭 또는 실제 접촉이 통상적으로 바람직하지만, 단지 인압 롤(62), 그라비어 롤(64) 및 밀접부 안의 한정된 티슈 페이퍼 웹 경로를 가짐으로써 만족스럽게 수송될 수 있다. 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(71)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(61)은 영역(69)으로부터 빠져나온다. 보강제의 표면 침적물을 함유하는 면(71)을 갖는 티슈 페이퍼 웹(70)은 영역(69)으로부터 빠져나온 티슈 페이퍼 웹(61)이다.

도 3에 있어서, 티슈 페이퍼 웹(70)은, 영역(72), 즉 2개의 결합 롤(74) 및 티슈 페이퍼 웹(70)이 서로 인접해 있는 지점에 의해 한정되는 영역을 향하고, 거기서 결합된다. 결합 롤(74)은 본 발명의 방법의 목적에 적합하다면 임의의 다양한 표면 피복제를 가질 수 있다. 가장 통상적으로, 결합 롤(74)중 하나는 천연 고무 또는 합성 고무와 같은 탄성중합체상 중합체와 같은 압축가능한 피복물로 피복되고, 다른 결합 롤은 금속성 피복물을 가질 것이다. 겹 결합이 다겹 티슈 페이퍼 제품(73)이 영역(72)로부터 빠져나옴에 따라 달성되도록, 고정된 갭, 즉 영역(72) 안의 결합 롤(74) 사이의 티슈 페이퍼 웹(70)의 두께의 합계보다 적은 고정된 갭이 바람직하다. 그러나, 티슈 페이퍼 웹 특성과 결합 롤 표면 특성의 특정한 조합이 결합 롤(74) 사이의 간섭에 의해 만족스러운 겹 결합 및 만족스러운 다겹 티슈 페이퍼 제품(72) 두께를 허용할 수 있음을 고려해 볼 수 있다.

도 4는 표면에 보강제가 침적되어 있는 대역을 설명하는 본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품의 도식적인 단면도이다.

도 4에 있어서, 다겹 티슈는 장섬유(82) 및 단섬유(83)를 포함한다. 바람직한 장섬유(82)는 북부 연질 목재 크라프트(Northern Softwood Kraft)이다. 바람직한 단섬유(83)는 유칼립투스(Eucalyptus)이다. 내부 티슈 페이퍼 웹 대역(84)은 장섬유(82), 단섬유(83) 및 보강제(81)를 포함한다. 내부 티슈 페이퍼 웹 대역(84)의 바람직한 면은 펠트면이다. 외부 티슈 페이퍼 웹 대역(85)은 장섬유(82), 단섬유(83)를 포함하지만, 실질적으로 보강제는 포함하지 않는다. 외부 티슈 페이퍼 웹(85)의 바람직한 면은 와이어면이다. 다겹 티슈 페이퍼 제품의 겹은 농축된 불연속 배열(86)로 보강제에 의해 함께 결합되지만 이들 영역의 외부에서 실질적으로 비결합된다.

도 5는 도 1, 2 및 3에 설명된 인압 롤, 즉 도 1의 그라비어 롤(4), 도 2의 그라비어 롤(26), 도 3의 그라비어 롤(64)상에 사용하기 위한 오목한 영역을 상세히 나타낸다.

도 5에 있어서, 그라비어 롤(75)은 종종 셀(cell)로서 언급되는 다수의 오목한 영역을 갖는다. 오목한 영역(76) 및 (77)은 다르게는 평활한 롤 표면상에 존재한다.

또한 도 5에 있어서, 롤(75)은 다수의 물질로 구성된다. 일반적으로, 이는 금속성 또는 세라믹 롤과 같이 원래 비교적 비압출성이지만, 또한 탄성중합체상 롤 피복제가 가능하다.

도 5에 있어서, 가장 바람직하게는 롤(75)의 표면은 알루미늄 산화물과 같은 세라믹이다. 이는 프로세스 인쇄 산업에서 공지된 바와 같이 표면에 강도 있는 레이져 빔을 쪼임으로서 이를 조각하여 다수의 오목한 영역을 생성할 수 있다.

도 5에 있어서, 롤(75)상의 오목한 영역을 생성하는 다른 수단은 끝에 다이아몬드가 달린 절단 도구의 전기적으로 제어된 진동을 사용하여 전기기계적으로 조각하는 것이다. 이러한 방법이 선택되면, 조각될 때까지 구리로 롤을 표면처리한 후 얇은 크롬 마감재를 도금하여 유연한 구리 층을 보호하는 것이 가장 통상적이다.

도 5에 있어서, 롤(75)상의 오목한 영역을 생성하는 다른 수단은 오목한 영역(76 및 77)이 되도록 의도되지 않은 영역에서 에칭을 방지하기 위해 롤 표면상에 고정된 화학적으로 저항성인 마스크에 의해 보호된 불안정한 롤 표면을 사용하여 화학적으로 에칭하는 것이다. 이러한 방법이 선택되면, 조각될 때까지 구리로 롤을 표면처리한 후 얇은 크롬 마감재를 도금하여 유연한 구리 층을 보호하는 것이 가장 통상적이다.

도 5에 있어서, 롤(75)상에서 오목한 영역을 생성하는 다른 수단은 울퉁불퉁한 절단 수단을 사용하여 이를 기계적으로 조각하는 것이다. 이러한 방법은 롤에 대하여 가장 광범위하게 다양한 구성 물질을 허용하지만 달성할 수 있는 패턴이 거의 변형될 수 없다.

도 5에 있어서, 더 작지만 더욱 빈도높은 오목한 영역(76)은 비교적 확산된 패턴으로 본 발명의 보강제를 피복하는데 유용하다. 더 크지만 더욱 빈도가 낮은 오목한 영역(77)은 인접한 티슈 페이퍼 웹에 대한 티슈 페이퍼 웹의 접착력을 촉진시키기 위해 성긴 불연속 패턴으로 본 발명의 보강제를 피복하는데 유용하다.

도 6은 장섬유, 단섬유 및 표면 피복된 보강제를 포함하는 페이퍼 티슈 웹의 펠트면의 주사 전자 현미경사진이다. 보강제는 섬유상에 피복제로서 나타나고, 섬유를 캡슐화한다. 도 6에서 섬유는 페이퍼 티슈 웹의 펠트면을 포함한다. 도 6에서 페이퍼 티슈 웹의 펠트면은 보강제로 피복된 표면이다.

도 7은 장섬유, 단섬유 및 표면 피복된 보강제를 포함하는 페이퍼 티슈 웹의 단면의 주사 전자 현미경사진이다. 보강제는 도 7의 상부에서 섬유상에 피복제로서 나타나고, 섬유를 함께 융착시킨다. 도 7의 상부에서 섬유는 페이퍼 티슈 웹의 펠트면을 포함한다. 도 7에서 페이퍼 티슈 웹의 펠트면은 보강제로 피복된 표면이다. 보강제는 도 7의 바닥에 있는 섬유로부터 실질적으로 없는 상태로 남아 있다. 도 7의 바닥에 있는 섬유는 페이퍼 티슈 웹의 와이어면을 포함한다. 도 7에서 페이퍼 티슈 웹의 와이어면은 보강제로 피복된 표면이 아니다.

모든 변형양태에서 목재펄프는 본 발명에 사용하는 티슈 페이퍼를 통상적으로 포함하는 것으로 기대된다. 그러나, 다른 셀룰로즈 섬유성 펄프(예: 면 린터, 사탕수수 찌끼(bagasse), 레이온 등)을 사용할 수 있으며, 이 모두를 청구한다. 본원에서 유용한 목재 펄프로는 설파이트 및 설페이트와 같은 화학적 펄프(종종 크라프트로 칭함) 뿐만 아니라 예를 들어 분쇄목, 열기계적 펄프(ThermoMechanical Pulp, TMP) 및 화학-열기계적 펄프(Chemi-ThermoMechanical Pulp, CTMP)를 포함하는 기계적 펄프를 들 수 있다. 낙엽수 및 침엽수로부터 유도된 펄프를 사용할 수 있다.

경질 목재 펄프 및 연질 목재 펄프 뿐만 아니라 이 두가지의 블렌드를 본 발명의 티슈 페이퍼를 위한 제지 섬유로서 사용할 수도 있다. 본원에서 사용되는 "경질 목재 펄프"라는 용어는 낙엽수(피자 식물)의 목질 물질로부터 유도된 섬유성 펄프를 지칭하고, "연질 목재 펄프"는 침엽수(나자 식물)의 목질 물질로부터 유도된 섬유성 펄프이다. 경질 목재 크라프트 펄프, 특히 유칼립투스, 및 북부 연질 목재 크라프트(Northern Softwood Kraft, NSK) 펄프의 블렌드가 특히 본 발명의 티슈 웹을 형성하는데 유용하다. 또한 본 발명을 구성하는, 층상의 티슈 웹은 가장 바람직하게는 유칼립투스와 같은 경질 목재 펄프를 외층(들)으로 사용하고, 북부 연질 목재 크라프트 펄프를 내층(들)으로 사용한다. 또한 상기 범주의 임의의 또는 모든 섬유를 함유할 수도 있는, 재생지로부터 유도된 섬유를 본 발명에 적용할 수 있다.

선택적 화학 첨가제

기타 물질들이 보강제의 화학성과 상용가능하고 본 발명의 유연성 및 강도 특성에 역효과를 미치지 않는 한, 이들 기타 물질을 수성 제지 퍼니쉬 또는 미성숙 웹에 첨가하여 다른 특징을 생성물에 부여하거나 제지 공정을 개선시킬 수 있다. 특별히, 하기 물질들이 포함되지만, 이들이 모두 독점적으로 제공되는 것은 아니다. 본 발명의 장점을 간섭하거나 방해하지 않는한 다른 물질들이 포함될 수 있다.

양이온 전하 편향된 종을 제지 공정에 첨가하여 이것이 제지 공정에 전달됨에 따라 수성 제지 퍼니쉬의 제타 포텐셜(zeta potential)을 조절하는 것은 통상적인 것이다. 이들 물질은, 본질상 대부분의 고체가 음의 표면 전하를 갖는다는 이유로 사용되고, 셀룰로즈 섬유 및 미립자 및 대부분의 무기 충전제의 표면이 포함된다. 전통적으로 사용되는 양이온 전하 편향된 종중 하나는 알룸이다. 당 분야에서 보다 최근에, 전하 편향은 비교적 낮은 분자량, 바람직하게는 약 500,000 이하, 더 바람직하게는 약 200,000 이하, 또는 약 100,000 이하의 분자량을 갖는 양이온성 합성 중합체를 사용하여 수행된다. 상기 저분자량의 양이온성 합성 중합체의 전하 밀도는 비교적 높다. 이들 전하 밀도는 중합체 1㎏ 당 양이온성 질소 약 4 내지 약 8당량의 범위이다. 한가지 적합한 물질은 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍 인코포레이티드(Cytec, Inc.)의 제품인 사이프로 514(Cypro 514, 등록상표)이다. 상기 물질을 사용하는 것은 명백히 본 발명의 실행범위 안에서 허용된다.

성형, 배수, 강도 및 보유력을 개선할 목적으로 큰 표면적, 높은 음이온 전하의 미립자를 사용하는 것은 당 분야에 교시되어 있다. 예를 들면 스미쓰(Smith)에게 1993년 6월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,221,435호(본원에 참고로 인용됨)를 참조한다. 상기 목적을 위한 통상적인 물질로는 실리카 콜로이드 또는 벤토나이트 점토가 있다. 상기 물질을 혼입하는 것은 명백히 본 발명의 범주내에 속한다.본 발명의 본질은 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내면상에 바람직하게는 가깝게 이격된 별개의 침적물의 형태로 보강제 조성물이 침적되어 있는 것이지만, 본 발명은 화학 보강제가 제지 공정의 일부로서 첨가되는 변형을 또한 포함함이 명백하다.

영구 습윤 강도가 요구될 경우, 폴리아미드-에피클로로하이드린, 폴리아크릴아미드, 스티렌-부타디엔 라텍스; 불용화된 폴리비닐 알콜; 우레아-포름알데하이드; 폴리에틸렌이민; 키토산 중합체 및 이들의 혼합물을 포함하는 화학물질 그룹은제지 퍼니쉬 또는 미성숙 웹에 첨가할 수 있다. 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지는 특별한 용도를 갖는 것으로 밝혀진 양이온 습윤 강성 수지이다. 적합한 종류의 상기 수지들은 1972년 10월 24일자로 허여된 미국 특허 제 3,700,623 호, 1973년 11월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,772,076 호(이들 모두는 카임(Keim)에게 허여되었고, 본원에 참고로 인용되어 있다)에 기술되어 있다. 유용한 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지를 상업적으로 제공하는 곳으로는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드이고, 상품명 키멘 557H(Kymene 557H, 등록상표)로 상기 수지를 시판한다.

많은 크레이핑된 페이퍼 제품은 젖을 때 제한된 강도를 가져야만 하는데, 이는 이들이 화장실을 통해 부패 또는 하수 시스템내에 들어가야 하기 때문이다. 습윤 강도가 이들 제품에 부여될 경우, 물의 존재하에 정치시켜 놓을 때 그의 효능의 일부 또는 전체가 소멸됨을 특징으로 하는 일시 습윤 강도가 바람직하다. 일시 습윤 강도가 요구될 경우, 결합제 물질을 디알데하이드 전분, 또는 내쇼날 스타치 앤드 케미칼 캄파니 제공의 코-본드 1000(Co-Bond 1000, 등록상표), 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 사이텍 제공의 파레즈 750(Parez 750, 등록상표)와 같이 알데하이드 작용기를 갖는 다른 수지, 및 브조르퀴스트(Bjorkquist)에게 1991년 1월 1일자로 허여된 미국 특허 제 4,981,557호(본원에 참고로 인용됨)에 기술된 수지로 구성된 그룹으로부터 선택할 수 있다.

향상된 흡수성이 필요할 경우, 계면활성제를 사용하여 본 발명의 크레이핑된 티슈 페이퍼 웹을 처리할 수 있다. 사용할 경우, 계면활성제의 농도는 티슈 페이퍼의 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.01중량% 내지 약 2.0중량%가 바람직하다. 계면활성제는 바람직하게 8개 이상의 탄소 원자로 이루어진 알킬쇄를 갖는다. 음이온 계면활성제의 예로는 선형 알킬 설포네이트 및 알킬벤젠 설포네이트가 있다. 비이온성 계면활성제의 예로는 크로다 인코포레이티드(Croda Inc., 미국 뉴욕주 뉴욕 소재)에서 시판하는 크로데스타 SL-40(Cordesta SL-40, 등록상표) 등과 같은 알킬글리코사이드 에스테르; 랑돈(W. K. Langdon) 등에게 1977년 3월 8일자로 허여된 미국 특허 제 4,011,389 호에 기술된 바와 같은 알킬 글리코사이드 에테르; 및 글리코 케미칼즈 인코포레이티드(Glyco Chemicals, Inc., 미국 코넥티컷주 그린위치 소재)에서 시판하는 페고스퍼스 200ML(Pegosperse 200ML) 및 론 풀랑 코포레이션(Rhone Poulenc Corporation, 미국 뉴저지주 캔버리 소재)에서 시판하는 이게팔 RC-520(IGEPAL RC-520, 등록상표)과 같은 알킬폴리에톡실화 에스테르를 비롯한 알킬글리코사이드류가 있다.

화학적 연화제는 또한 습윤 말기 첨가에 의해 미성숙 웹에 또는 건조된 후 티슈 페이퍼 웹에 첨가방법에 의해 포함될 수 있다. 바람직한 화학적 연화제는 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸암모늄 메틸설페이트, 디(수소화)탈로우디메틸암모늄 클로라이드 등의 공지된 디알킬디메틸암모늄 염과 같은 4급 암모늄 화합물을 포함하되, 여기에 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 이들 연화제의 변형은 상기 언급한 디알킬디메틸암모늄 염의 모노 또는 디에스테르 변형으로서 간주되는 것이다. 이는 소위 디에스테르 디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디에스테르디스테아릴 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노에스테르 디탈로우 디메틸암모늄 클로라이드, 디에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디에스테르 디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 모노에스테르디(수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 및 이들의 혼합물을 포함하고, 디(비수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드, 디(터치 수소화)탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(Di(Touch Hydrogenated)Tallow DiMethyl Ammonium Chloride; DEDTHTDMAC) 및 디(수소화)탈로우디메틸 암모늄 클로라이드(DEDHTDMAC), 및 이들의 혼합물의 디에스테르 변형이 특히 바람직하다. 제품 특성 요구치에 따라, 디탈로우의 포화량은 비수소화(유연한)로부터 부분적으로 또는 완전히 터치 수소화(경질)까지 제조될 수 있다.

상기 언급한 바와 같은 4급 암모늄 성분의 사용은 적절한 가소에 의해 달성될 때, 가장 효율적으로 달성된다. 가소제는 4급 암모늄 성분의 제조시 4급화 단계중에 첨가되거나 후속적으로 첨가될 수 있다. 가소제는 화학적 합성중에 실질적으로 불활성이지만 합성 및 후속적인 처리, 즉 4급 암모늄 화합물을 티슈 페이퍼 제품에 피복하는 처리를 보조하기 위한 점도 감소제로서 작용한다. 바람직한 가소제는 비휘발성 다가 화합물 및 지방산의 조합으로 구성된다. 바람직한 다가 화합물은 글리세롤 및 분자량 약 200 내지 약 2000의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 폴리에틸렌 글리콜은 약 200 내지 약 600의 분자량을 갖는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 지방산은 C6 내지 C23 선형 또는 분지형 및 포화된 또는 불포화된 유사체를 포함하고, 이소스테아르산이 가장 바람직하다.

또 다른 부류의 바람직한 화학적 연화제는 잘 공지된 유기-반응성 폴리디메틸 실록산 성분을 포함하고, 가장 바람직하게는 아미노 작용성 폴리디메틸 실록산을 포함한다.

특히 바람직한 실리콘 연화제의 형태는 유기-반응성 실리콘과 적절한 4급 암모늄 화합물의 결합된 형태이다. 이러한 실시양태에서, 유기-작용성 실리콘은 아미노 폴리디메틸 실록산인 것이 바람직하고 0 내지 약 50%의 양으로 사용되고, 바람직한 사용량은 약 5 내지 약 15%이다. 선행 백분율은 실질적으로 고착된 연화제의 총량에 대한 폴리실록산의 중량을 나타낸다.

충진 물질은 또한 본 발명의 티슈 페이퍼 안으로 도입된다. 1997년 3월 18일자로 빈슨 등에게 허여된 본원에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 5,611,890 호에는 본 발명의 기재로서 허용가능한 충진된 티슈 페이퍼 제품이 기재되어 있다.

선택적 화학적 첨가제의 상기 내용은 단지 예시적인 것이지 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다.

본 발명은 또한 다층 티슈 페이퍼 웹에 적용할 수 있다. 다층 티슈 구조물 및 다층 티슈 구조물의 형성방법은, 본원에서 참조로 인용하고 있는, 1976년 11월 30일자로 모건(Morgan, Jr.) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호, 1981년 11월 17일자로 카스텐스(Carstens)에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호, 1979년 8월 28일자로 더닝(Dunning) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,166,001 호 및 1994년 9월 7일자로 공개된 에드워즈(Edwards) 등의 유럽 특허 공보 제 0 613 979 A1 호에 개시되어 있다. 층들은 바람직하게는 상이한 섬유 유형으로 구성되며, 이 섬유는 전형적으로다층 티슈 페이퍼 제조에 사용되는 비교적 긴 연질 목재 및 비교적 짧은경질 목재 섬유들이다. 본 발명에 적합한 다층 티슈 페이퍼 웹은 두개 이상의 포개진 층, 즉 하나의 내층 및 내층에 인접한 하나 이상의 외층을 포함한다. 바람직하게는 다층 티슈 페이퍼는 2개의 포개진 층, 즉 하나의 내층 및 하나의 외층을 포함한다. 외층은 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.5mm, 바람직하게는 약 1.0 mm의 평균 섬유 길이를 갖는 비교적 짧은 제지 섬유로 구성된 제 1 필라멘트 성분을 포함한다. 이러한 짧은 제지 섬유는 전형적으로 경질 목재 섬유이고, 바람직하게는 경질 목재 크라프트 섬유이고, 가장 바람직하게는 유칼립투스로부터 유도된다. 바람직하게는 내층은 평균 섬유 길이가 약 2.0mm 이상인 비교적 긴 제지 섬유로 구성된 제 1 필라멘트 성분을 포함한다. 이러한 긴 제지 섬유는 전형적으로 연질 목재 섬유, 바람직하게는 북부 연질 목재 크라프트 섬유이다.

단일층 또는 다층의 티슈 페이퍼 웹은 본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 전형적인 실행에서, 낮은 점조도의 펄프 퍼니쉬를 가압된 헤드박스(headbox)에 제공한다. 헤드박스는 펄프 퍼니쉬의 얇은 침적물을 푸드리니어 와이어로 전달하여 습윤 웹을 형성시키는 개구를 갖는다. 그 다음, 웹을 진공 탈수에 의해 전형적으로는 점조도가 약 7% 내지 약 25%(전체 웹 중량을 기준)가 될 때까지 탈수시킨다.

본 발명에 사용한 티슈 페이퍼 제품을 제조하기 위해, 수성 제지 퍼니쉬를 다공성 표면상에 침적하여 미성숙 웹을 형성한다. 본 발명의 범주는 또한 다중 페이퍼 층의 형성에 의해 티슈 페이퍼 제품을 제조하기 위한 방법을 포함하고, 이때 2층 이상의 퍼니쉬는 예를 들면 다중 채널 헤드박스에서 묽은 섬유 슬러리의 별도의 스트림의 침적으로부터 바람직하게 형성된다. 층은 바람직하게는 상이한 섬유 유형으로 구성되고, 섬유는 일반적으로 다층 티슈 페이퍼 제조에 사용되는 바와 같이 비교적 긴 연질 목재 및 비교적 짧은 경질 목재 섬유이다. 개별적인 층이 별도의 와이어상에 초기에 형성되면, 층은 습윤시 연속적으로 결합되어 다층 티슈 페이퍼 웹을 형성한다. 제지 섬유는 바람직하게는 상이한 섬유 유형으로 구성되고, 섬유는 일반적으로 비교적 긴 연질 목재 및 비교적 짧은 경질 목재 섬유이다. 더욱 바람직하게는, 경질 목재 섬유는 약 50% 이상을 포함하고, 상기 연질 목재 섬유는 상기 제지 섬유의 약 10% 이상을 포함한다.

본 발명에 사용된 '강도'란 용어는 특정한 전체 인장 강도를 지칭하며, 그의 측정 방법은 본 명세서의 후반부에 포함되어 있다. 본 발명에 따른 티슈 페이퍼 웹은 강하다. 이는 일반적으로 그의 전체 인장 강도가 약 200 g/인치 이상, 보다 바람직하게 약 400 g/인치 이상임을 의미한다.

본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품은 유연한 흡수성 다겹 페이퍼 제품이 사용되는 임의의 분야에 사용될 수 있다. 본 발명의 다겹 티슈 페이퍼 제품의 특히 바람직한 용도는 휴지 및 화장지이다.

분석 및 시험 절차

A. 밀도

본원에서 사용된 바와 같은 다층 티슈 페이퍼의 밀도는 페이퍼의 기본 중량을 두께로 나눔으로써 계산된 평균 밀도로서, 본원에서 적절한 단위 전환이 도입되어 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 다층 티슈 페이퍼의 두께는 95 g/인치²(15.5 g/㎠)의 압축 하중에 도입될 때 페이퍼의 두께이다.

B. 티슈 페이퍼의 패널 유연성의 측정

이론적으로는, 유연성을 시험하기 전에, 시험할 페이퍼 샘플을 타피 방법(Tappi Method) #T4020M-88에 따라 조절해야만 한다. 본 시험에서는, 샘플을 24시간동안 상대 습도 10 내지 35%, 및 22 내지 40℃에서 예비조건화하였다. 이 예비조건화 단계 후에, 샘플을 상대 습도 48 내지 52%, 및 22 내지 24℃에서 24시간 동안 조절해야 한다.

이론적으로는, 유연성 패널 시험은 일정한 온도와 습도가 유지되는 방에 밀폐된 채 수행해야만 한다. 만약 이것이 가능하지 않다면, 대조용 샘플을 포함한 모든 샘플을 동일한 환경 노출 조건에 적용시켜야 한다.

유연성 시험은 본원에 인용된 문헌["Manual on Sensory Testing Methods", The American Society For Testing and Materials 발행, ASTM Special Technical Publication 434, 1968년]에 기술된 것과 유사한 형태의 1쌍의 비교로서 수행하였다. 유연성은 페어드 디퍼런스 테스트(Paired Difference Test)로 불리는 주관적인 시험으로 평가된다. 본 방법은 시험 물질 자체에 외부의 표준물질을 사용한다. 촉감으로 유연성을 감지하는 경우, 두개의 샘플을 마련하고(이때, 피실험자는 이 샘플을 볼 수 없다), 피실험자에게 유연한 촉감을 기준으로 그 중 하나를 선택하도록 한다. 시험 결과는 패널 스코아 유니트(Panel Score Unit, PSU)로 불리는 방법으로 기록된다. 본원에서 PSU로 기록된 유연성 자료를 얻기 위한 유연성 시험에 있어서, 다수의 유연성 패널 시험을 수행한다. 각 시험에서, 10명의 유연성 판단 실시자에게 샘플쌍 3개 조에 대한 상대적인 유연성 정도를 평가하도록 한다. 각 심판자는 샘플쌍을 한번에 한 쌍만 평가한다: 각 쌍중 한 샘플은 X로 명명하고 다른 샘플은 Y로 명명한다. 간단하게, 각 X 샘플은 하기와 같이 이것의 쌍인 Y 샘플에 대하여 등급을 매긴다.

1. 만약 X가 Y에 비해 약간 더 유연하다면 +1 등급이고, Y가 X에 비해 더 유연하다면 -1 등급이다.

2. X가 Y에 비해서 확실히 약간 더 유연하다면 +2 등급이고, Y가 X에 비해 확실히 약간 더 유연하다면 -2 등급이다.

3. X가 Y에 비해서 훨씬 더 유연하다면 +3 등급이고, Y가 X에 비해 훨씬 더 유연하다면 -3 등급이다.

4. X가 Y에 비해서 완전히 더 유연하다면 +4 등급이고, Y가 X에 비해 완전히 더 유연하다면 -4등급이다.

등급을 평균하여 결과값을 PSU 단위로 나타낸다. 결과값은 한개 패널 시험의 결과로 여겨진다. 만약 하나보다 많은 샘플쌍을 평가한다면, 모든 샘플쌍을, 각 쌍의 통계 분석으로 매긴 점수에 따라 등급을 매긴다. 이때, 등급은 0점 기준 물질로 선택된 임의의 샘플값을 0 PSU로 하고 이 값을 중심으로 상향 또는 하향 조정한다. 그 다음, 다른 샘플들은 0점 기준 물질에 대해 상대적 등급으로 결정하면 양 또는 음의 값을 갖게 된다. 수행하고 평균을 낸 패널 시험의 수는, 약 0.2 PSU가 주관적으로 감지된 유연성에서 상당한 차이를 나타내는 것이도록 한다.

C. 티슈 페이퍼의 강도 측정

건조 인장 강도

인장 강도는 트윙-알버트 인텔렉트 II 스탠다드 텐실 테스터[Thwing-Albert Intelect II Standard Tensile Tester, 미국 펜실바니아주 19154 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재의 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Co.)]의 1인치 폭의 스트립의 샘플상에서 측정한다. 이러한 방법은 마무리된 페이퍼 제품, 릴 샘플 및 비전환된 원료상에 사용하고자 하는 것이다.

샘플 조건화 및 제조방법

인장 시험전에, 시험할 페이퍼 샘플을 타피 방법 #T4020M-88에 따라 조건화해야 한다. 모든 플라스틱과 판지 포장재를 페이퍼 샘플로부터 조심스럽게 제거시킨 후에 시험해야 한다. 페이퍼 샘플을 2시간 이상동안 48 내지 52%의 상대 습도 및 22 내지 24℃의 온도에서 조건화해야 한다. 샘플 조제물과 인장 시험의 모든 양상은 일정한 온도 및 습도를 갖는 방 안에서 행해져야 한다.

완성 제품에 대해, 손상된 모든 제품을 폐기시킨다. 그 다음에, 4개의 사용가능한 단위들(시이트로도 지칭됨)중 5개 스트립을 취하고, 하나를 다른 하나의 상층에 적재시켜서 부합하는 시이트들 사이에 천공된 긴 적층물을 형성시킨다. 기계방향 인장 측정용 시이트(1,3)와 횡방향 인장 측정용 시이트(2,4)를 구별한다. 그 다음, 페이퍼 절단기(안전 차단물이 있는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12, 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니, 미국 펜실베니아주 19154 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재)를 사용하여 천공선을 뚫고 지나가서 4개의 별도의 원료를 제조한다. 적층물(1,3)은 기계방향 시험에 대해 사용되며 적층물(2,4)은 횡방향 시험에 대해 사용된다.

적층물(1,3)로부터 2개의 1인치 폭의 스트립을 기계방향으로 절단한다. 적층물(2,4)로부터 1인치 폭의 스트립을 횡방향으로 절단한다. 현재, 기계방향 인장 시험에 대한 4개의 1인치 폭의 스트립 및 횡방향 인장 시험에 대한 4개의 1인치 폭의 스트립이 있다. 이러한 완성 제품 샘플의 경우, 전체 8개의 1인치 폭의 스트립은 5개의 사용가능한 단위(또한 시이트로 명명됨) 두께이다.

비전환된 원료 및/또는 릴 샘플의 경우, 페이퍼 절단기(안전 차단물이 있는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12, 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니, 미국 펜실베니아주 19154 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재)를 사용하여 샘플의 관심있는 영역으로부터 8겹 두께인 15인치×15인치의 샘플을 절단한다. 한쪽의 15인치는 기계방향과 평행한 방향으로 놓여 있으며, 다른쪽은 횡방향과 평행하게 놓여 있어야 한다. 샘플을 48 내지 52%의 상대습도 및 22 내지 24℃의 온도에서 2시간 이상동안 조건화시켜야 한다. 또한, 샘플 조제물 및 인장 시험의 모든 양상은 일정한 온도 및 습도를 갖는 방 안에서 수행한다.

이러한 예비-조건화된 8층 두께인 15인치×15인치의 샘플로부터 1인치×7인치의 스트립을 4개 절단하며, 이때 길이방향 7인치의 치수가 기계방향과 평행하게 있다. 이러한 샘플을 기계방향 릴 또는 비전환된 원료 샘플로 간주한다. 또 다른 4개의 1인치×7인치의 스트립을 절단하고, 이 때 길이방향 7인치의 치수가 횡방향과 평행하게 있다. 이러한 샘플을 횡방향 릴 또는 비전환된 원료 샘플로 간주한다. 상기한 모든 절단은 페이퍼 절단기(안전 차단물이 있는 JDC-1-10 또는 JDC-1-12, 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니, 미국 펜실베니아주 19154 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재)를 사용하여 절단되어야 한다. 현재, 총 8개의 샘플이 있다. 8겹 두께인 4개의 1인치×7인치의 스트립에서는 7인치 치수가 기계방향과 평행하며, 8겹 두께인 4개의 1인치×7인치의 스트립에서는 7인치 치수가 횡방향과 평행하다.

인장 시험기의 조작

인장 강도의 실제 측정을 위하여, 트윙-알버트 인텔렉트 II 스텐다드 텐실 테스터(트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니, 미국 펜실베니아주 19154 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재)를 사용한다. 편평한 면의 클램프를 장치에 넣고, 트윙-알버트 인텔렉트 II의 작동 설명서에 제공된 지시에 따라 시험기를 보정한다. 장치의 크로스헤드 속도를 4.00인치/분으로 설정하고, 제 1 및 제 2 게이지 길이를 2.00인치로 설정한다. 파손에 대한 감도는 20.0g으로, 샘플 폭은 1.00인치로, 샘플 두께는 0.025인치로 설정해야 한다.

하중 셀은 시험될 샘플에 대해 예견된 인장 결과가 사용시에 25 내지 75% 범위내에 있도록 선별된다. 예를 들면, 5000g의 하중 셀은 1250g(5000g의 25%) 내지 3750g(5000g의 75%)의 예견된 인장 범위를 갖는 샘플에 대해 사용될 수 있다. 또한, 인장 시험기는 125 내지 375g의 예견된 인장 강도를 갖는 샘플이 시험될 수 있도록 5000g의 하중 셀을 사용하여 10% 범위에서 설정될 수 있어야 한다.

하나의 인장 스트립을 취하고, 인장 시험기의 한 클램프내에 스트립의 한 말단을 놓는다. 다른 클램프내에 페이퍼 스트립의 다른 말단을 놓는다. 스트립의 긴 치수가 인장 시험기의 측면과 평행하여야 한다. 또한, 스트립은 두 클램프 중 한 측면에 대해 돌출되지 않아야 한다. 또한, 각 클램프의 압력은 페이퍼 샘플과 완전히 접해야 한다.

두 클램프에 페이퍼 시험 스트립을 삽입시킨 후에, 장비상의 인장력을 모니터할 수 있다. 5g 이상의 수치를 나타내는 경우, 샘플은 지나치게 팽팽하다. 역으로, 시험을 시작한 후 임의의 수치가 기록되기 전에 2 내지 3초가 흐르면 인장 스트립은 지나치게 느슨한 것이다.

인장 시험기 장비 설명서에 기재된 바와 같이 인장 시험기를 작동시킨다. 크로스헤드가 그 초기 시작점으로 자동 복귀된 후에 시험이 완결된다. 장비 저울의 g 단위 또는 디지탈 패널 측정계의 가장 근사한 단위까지 인장 하중을 읽고 기록한다.

초기화 조건이 장비에 의해 자동적으로 실시되지 않는 경우, 장비 클램프를 그 초기 위치에 설정시키기 위하여 필요한 조정을 실시한다. 상기한 바와 같이 다음 페이퍼 스트립을 두 클램프에 삽입시키고, g 단위로 인장 눈금을 얻는다. 모든 페이퍼 시험 스트립으로부터 인장 눈금을 얻는다. 시험을 실시하는 동안, 스트립이 미끄러지거나 클램프의 가장자리에서 파손된다면, 이 값은 제외되어야 함에 주의한다.

계산

기계방향의 1인치 폭을 갖는 4개의 완성된 제품 스트립의 경우, 4개의 개별 기록된 인장 강도 값을 합한다. 이 합을 시험한 스트립의 수로 나눈다. 이 수는 일반적으로 4이어야 한다. 또한, 기록된 인장 강도의 합을 인장 스트립당 사용가능한 단위의 수로 나눈다. 이것은 일반적으로 1겹 및 2겹 제품 둘다에 대해 5이다.

횡방향의 완성된 제품 스트립에 대해 이 계산을 반복한다.

비전환된 원료 또는 릴 샘플에 대해 기계방향으로 절단하고, 4개의 개별 기록된 인장 강도 값을 합한다. 이 합을 시험한 스트립의 수로 나눈다. 이 수는 일반적으로 4이어야 한다. 또한, 기록된 인장 강도의 합을 인장 스트립당 사용가능한 단위의 수로 나눈다. 이는 일반적으로 8이다.

횡방향의 비전환된 또는 릴 샘플 페이퍼 스트립에 대해 이러한 계산을 반복한다.

모든 결과는 g/인치 단위이다.

본 발명의 실행을 설명하기 위해 하기 실시예가 제공된다. 이러한 실시예는 본 발명의 설명을 보조하기 위함이지 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니다. 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해 한정된다.

실시예 1

실시예 1은 한겹의 내면상에 보강제를 갖는 2겹 욕실 티슈를 제조하기 위해 직접 로토-그라비어 인쇄기(roto-gravure printer)를 사용하는 것을 설명하는 것이다.

유동화된 보강제의 제조시 사용되는 제제는 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니(Rohm and Haas Company)로부터 시판중인 고체 함량이 45%인 아크릴릭 라텍스(Acrylic Latex, Rhoplex NW-2744F 유화액)를 포함한다.

유동화된 보강제는 50% 아크릴릭 라텍스를 50% 수도물과 혼합하여 제조되고, 결과적으로 라텍스 고체 농도는 23%이다. 이어서 유동화된 보강제를 그라비어 팬으로 공급하여 유동화된 보강제를 회전 그라비어 롤의 오목한 영역을 충진시킨다.

그라비어 롤의 표면은 알루미늄 산화물 세라믹으로 도금되고 여기에 오목한 영역이 레이저 기술에 의해 조각된다. 오목한 영역은 반구형이고, 각각은 약 55 ㎛의 직경과 약 28 ㎛의 깊이를 갖는다. 오목한 영역의 패턴은 육각형이고 오목한 영역의 빈도는 선형 1인치당 약 350개 영역이어서 1인치 제곱당 약 140,000개의 오목한 영역이 있다. 오목한 영역이 차지하는 총 면적당 백분율은 약 53%이다.

과량의 유동화된 보강제는 가요성 PTFE 닥터 블레이드에 의해 그라비어 롤의 표면으로부터 긁어낸다.

직접 인쇄기는 그 롤의 표면 속도 및 따라서 티슈 페이퍼 웹 속도가 분당 약 100 피트가 되도록 작동된다.

그라비어 롤은, 인압 롤과 접촉하는 티슈 페이퍼 웹과 접촉되어 작동한다. 인압 롤은 약 50 PJ 경도의 고무 피복제를 갖고, 이는 1/2 인치 두께이고 외경은 4인치이다. 2개의 롤은, 티슈 페이퍼 웹이 존재하지 않을 때 인압 롤상의 고무 피복제를 변형시켜 2개의 롤의 접촉 면적 폭가 5/32 인치가 되도록 적재된다.

약 10 밀 두께의 한겹 욕실 티슈 페이퍼 웹을 그라비어 롤과 인압 롤 사이에 형성된 닙을 통해 통과시키고, 이때 유동화된 보강제를 그라비어 롤로부터 티슈 페이퍼 웹으로 이동시킨다. 그라비어 롤과 인압 롤에 의해 형성된 닙으로부터 빠져나오는 티슈 페이퍼 웹은 보강제 약 3중량%(약 14% 보강 혼합물)를 함유한다.

생성된 한겹 티슈 페이퍼 웹을 본 발명의 로토-그라비어 인쇄 방법에 의해 개질되지 않은 동일한 유형의 또 다른 한겹 티슈 페이퍼 웹과 결합한다. 생성된 2겹 티슈 웹을 욕실 티슈로 전환시킨다.

생성된 티슈의 본질적인 성질을 측정하고, 하기 표에 실시예 1의 강도 및 유연성을 비교실시예 1과 비교하여 나타내는데, 비교실시예 1의 2겹 티슈 제품은 표면에 침적된 보강제가 없다는 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 1과 동일하다.

	실시예 1:표면에 침적된 보강제를 갖는 2겹 티슈	비교실시예 1:표면에 침적된 보강제가 없는 2겹 티슈
보강제	1.5%	0.0%
두께(밀)	16	15
인장 강도(g/인치)	515	360
유연성 스코어(psu)	-0.3	0.0

실시예 1의 결과적인 성질은 본 발명의 장점을 도입하지 않은 비교실시예 1 제품과 비교했을 때 유연성이 단지 비교적 소량 감소하면서 강도가 증가함을 나타낸다.

실시예 2

실시예 2는 2겹의 내면상에 보강제를 갖는 2겹 욕실 티슈를 제조하기 위해 직접 로토-그라비어 인쇄기를 사용하는 것을 설명한다.

유동화된 보강제의 제조시 사용되는 제제는 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니로부터 고체 함량이 44%인 아크릴릭 라텍스(Rhoplex NW-1845 유화액)를 포함한다.

유동화된 보강제는 아크릴릭 라텍스 50%와 수도물 50%를 혼합함으로써 제조되고, 결과적으로 라텍스 고체 농도는 22%이다. 이어서 유동화된 보강제를 그라비어 팬으로 공급하여 유동화된 보강제를 회전 그라비어 롤의 오목한 영역을 충진시킨다.

그라비어 롤의 표면은 알루미늄 산화물 세라믹으로 도금되고, 여기에 오목한 영역이 레이저 기술에 의해 조각된다. 오목한 영역은 반구형이고, 각각은 약 55 ㎛의 직경을 갖고 따라서 약 28 ㎛의 깊이를 갖는다. 오목한 영역의 패턴은 육각형이고 오목한 영역의 빈도는 선형 인치당 약 350개 영역이어서 인치 제곱당 약 140,000개의 오목한 영역이 있다. 오목한 영역이 차지하는 총 면적당 백분율은 약 53%이다.

과량의 유동화된 보강제는 가요성 PTFE 닥터 블레이드에 의해 그라비어 롤의 표면으로부터 긁어낸다.

직접 인쇄기는 그 롤의 표면 속도 및 따라서 티슈 페이퍼 웹 속도가 분당 약 100 피트가 되도록 작동된다.

그라비어 롤은, 인압 롤과 접촉하는 티슈 페이퍼 웹과 접촉되어 작동한다. 인압 롤은 약 50 PJ 경도의 고무 피복제를 갖고, 이는 1/2 인치 두께이고 외경은 4인치이다. 2개의 롤은, 티슈 페이퍼 웹이 존재하지 않을 때 인압 롤상의 고무 피복제를 변형시켜 2개의 롤의 접촉 면적 폭가 5/32인치가 되도록 적재된다.

약 10 밀 두께의 한겹 욕실 티슈 페이퍼 웹을 그라비어 롤과 인압 롤 사이에 형성된 닙을 통해 통과시키고, 이때 유동화된 보강제를 그라비어 롤로부터 티슈 페이퍼 웹으로 이동시킨다. 그라비어 롤과 인압 롤에 의해 형성된 닙으로부터 빠져나오는 티슈 페이퍼 웹은 보강제 약 4중량%(약 18% 유동화된 보강제)를 함유한다.

생성된 한겹 티슈 페이퍼 웹을 본 발명의 로토-그라비어 인쇄 방법에 의해 유사하게 개질된 동일한 유형의 또 다른 한겹 티슈 페이퍼 웹과 결합한다. 생성된 2겹 티슈 웹을 욕실 티슈로 전환시킨다.

생성된 티슈의 본질적인 성질을 측정하고, 하기 표에 실시예 2의 강도 및 유연성을 비교실시예 2과 비교하여 나타내는데, 비교실시예 2의 2겹 티슈 제품은 표면에 침적된 보강제가 없다는 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 2와 동일하다. 실시예 2는 또한 표면에 침적된 보강제가 없고, 정제를 강화하고 습윤 말기 건조 강도를 추가함으로써 제지과정중 통상적인 방식에 의해 보강된 비교실시예 2A와 비교된다.

	실시예 2:표면에 침적된 보강제를 갖는 2겹 티슈	비교실시예 2:표면에 침적된 보강제가 없는 2겹 티슈	비교실시예 2A:표면에 침적된 보강제가 없는 2겹 티슈
보강제	4%	0.0%	0.0%
두께(밀)	16	16	20
인장 강도(g/인치)	725	515	700
유연성 스코어(psu)	-0.2	0.0	-0.6

실시예 2의 성질은 본 발명의 장점을 도입하지 않은 비교실시예 2와 비교하여 유연성이 비교적 약간만 감소하면서 강도가 증가함을 나타낸다. 비교실시예 2A의 성질은 제지과정중 통상적인 수단에 의해 보강된 제품이 실시예 2의 제품의 강도와 거의 유사하지만 유연성은 그 과정중에 상당히 열화된 상태로 제조된다는 것을 설명한다.

Claims (10)

1. 2겹 이상을 서로 대면되도록 포함하는 강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품으로서,

   각각의 겹이 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내측을 향해 배향된 내면을 갖고,

   상기 겹들의 내면중 하나 이상이 보강제가 침적된 표면을 가지며, 이때 보강제가

   표면 전체를 덮는 비교적 확산된 제 1 패턴 및 1인치당 약 0.2 내지 약 2개의 침적물 빈도를 갖는 비교적 균일한 성긴 제 2 패턴(이러한 제 2 패턴으로 생성된 제 2 침적물은 1000㎛ 이상의 직경을 갖는다)으로 침적되고,

   다겹 티슈 페이퍼 제품의 건조 중량에 대해 보강제의 건조 중량이 약 0.5 내지 약 10%인

   다겹 티슈 페이퍼 제품.
2. 제 1 항에 있어서,

   보강제가 전분, 폴리비닐 알콜, 폴리아미드 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 아크릴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 비닐 클로라이드-비닐리덴 공중합체, 아크릴로니트릴 공중합체, 에틸렌-아크릴 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 다겹 티슈 페이퍼 제품.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   2겹을 갖는 다겹 티슈 페이퍼 제품.
5. 제 4 항에 있어서,

   겹들이 와이어면(wire side) 및 펠트면(felt side)을 포함하고, 이러한 두겹의 펠트면이 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내면을 구성하도록 배향되는 다겹 티슈 페이퍼 제품.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   보강제가 약 -30 내지 약 10℃의 유리전이온도를 갖는 탄성중합체상 중합체를 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   겹들이 통기 건조된(through-air dried) 티슈 페이퍼 웹을 포함하는 다겹 티슈 페이퍼 제품.
8. (a) 유동화된 보강제를 표면 침적에 의해 티슈 페이퍼 웹의 표면상에 표면 전체를 덮는 비교적 확산된 제 1 패턴 및 1인치당 약 0.2 내지 약 2개의 침적물 빈도를 갖는 비교적 균일한 성긴 제 2 패턴(이러한 제 2 패턴으로 생성된 제 2 침적물은 1000㎛ 이상의 직경을 갖는다)으로 피복함으로써 보강제를 약 0.5 내지 약 10%로 포함하는 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 형성하는 단계; 및

   (b) 상기 단계 (a)에서 형성된 표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을, 보강제를 포함하는 표면이 다겹 티슈 페이퍼 제품의 내면을 형성하도록 배향시켜 하나 이상의 추가의 티슈 페이퍼 웹과 결합시킴으로써, 티슈 페이퍼 웹의 표면이 대부분 비결합된 상태로 남아 있는 다겹 티슈 페이퍼 제품을 형성하는 단계를 포함하는,

   강하고 유연한 다겹 티슈 페이퍼 제품을 제조하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   유동화된 보강제가 라텍스 유화액인 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    표면 보강된 티슈 페이퍼 웹을 고형 라텍스의 농축된 영역을 통한 결합에 의해 추가의 티슈 페이퍼 웹에 연결시키기에는 충분하지만 고형 라텍스의 균일하고 비교적 확산된 영역을 통해 결합시키기에는 불충분한 압력하에 결합시킴으로써 단계 (b)를 수행하는 방법.