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KR20030097894A - 고 습윤：건조 인장 강도비를 갖는 크레이핑되지 않은티슈 시트 - Google Patents

고 습윤：건조 인장 강도비를 갖는 크레이핑되지 않은티슈 시트 Download PDF

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KR20030097894A
KR20030097894A KR10-2003-7015220A KR20037015220A KR20030097894A KR 20030097894 A KR20030097894 A KR 20030097894A KR 20037015220 A KR20037015220 A KR 20037015220A KR 20030097894 A KR20030097894 A KR 20030097894A
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KR
South Korea
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wet
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KR10-2003-7015220A
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KR100965956B1 (ko
Inventor
마이크 토마스 구렛
히쓰 다비드 반위첸
Original Assignee
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Publication date
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Abstract

제지 펄프를 박리제, 습윤 강도제 및 건조 강도제로 처리함으로써 크레이핑되지 않은 완전건조 티슈 및 타월의 습윤 인장 강도 대 건조 인장 강도비를 증가시킬 수 있다. 생성되는 제품의 성질을 조작하여 정상 연도(기계 방향 시트 강성도에 의해 측정함) 및 고 습윤 강도, 또는 정상 습윤 강도 및 고 연도를 갖는 제품을 제공할 수 있다.

Description

고 습윤：건조 인장 강도비를 갖는 크레이핑되지 않은 티슈 시트{UNCREPED TISSUE SHEETS HAVING A HIGH WET：DRY TENSILE STRENGTH RATIO}
미용 및 욕실용 티슈 및 종이 타월과 같은 티슈 제품의 경우, 많은 소비자에게 있어서 강도 및 연도는 중요한 성질이다. 제품의 강도 성질은 습윤 강도 및 건조 강도로 표현될 수 있다. 시트가 지지되지 않고, 인장 하에 있게 되는 제조 중에서 제품은 다양한 단계를 통과할 만한 충분한 강도를 가져야 하기 때문에, 건조 강도는 제조의 관점에서 중요하다. 또한, 종이 타월의 경우, 예를 들면, 타월 시트를 천공 시트 롤로부터 파열없이 떼어내고 찢김 없이 건조 상태에서 작업을 수행할 수 있도록 건조 강도가 충분해야 한다. 타월은 통상 얼룩을 닦아내는 데 사용되기 때문에, 특히 습윤 강도가 중요하다. 이와 같이, 타월은 젖은 후 사용에 견디는 것이 필요하다. 통상적인 알칼리 경화 습윤 강도 수지, 예를 들면 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지(즉, 헤르쿨레스, 인크.(Hercules, Inc.)로부터의 키멘(Kymene)(등록 상표) 수지)를 사용하여 발현된 습윤 인장 강도의 양이 실제로 시트의 건조 인장 강도의 함수가 되는 것을 발견하였다. 완성지료(furnish), 수지 첨가량 및 수질 화학 조건에 따라, 일반적으로, 습윤 인장 강도는 시트의 건조 인장 강도의 약 30-40 %로 제한된다. 따라서, 높은 수준의 습윤 인장 강도를 갖는 티슈 또는 종이 제품을 제조하기 위해서는, 또한, 건조 인장 강도도 높은 수준으로발현시켜야 한다. 불행하게도, 연도(저 강성도로 특성화됨) 및 강도 성질은 반비례하기 때문에, 높은 건조 인장 강도를 갖는 티슈 및 타월은 또한 고 강성도를 나타내므로 열등한 감촉 성질을 나타내게 된다. 강도(습윤 및 건조 강도 모두)가 증가함에 따라, 연도는 감소한다. 반대로, 연도가 증가함에 따라, 강도는 감소한다. 저 강성도 및 건조시 원하는 감촉 성질을 나타내면서 동시에 습윤시 현저한 내구성을 제공하는 데에는 높은 습윤/건조 강도비가 바람직하다.
따라서, 시트의 강성도를 유지하거나 또는 감소시키면서 습윤 강도/건조 강도비를 증가시키기 위한 수단이 요구된다.
도 1은 박리제, 습윤 강도제(키멘(등록 상표)) 및 건조 강도제(CMC)의 화학적 첨가점을 나타내는 연속 공정용 저장액 제조 시스템의 개략도이다.
도 2는 건조 섬유의 톤 당 20 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 7.3 파운드의 CMC 건조 강도제를 갖는 크레이핑되지 않은 완전건조 타월에 대한 이미다졸린 4차 암모늄 박리제 첨가의 함수로 된 건조 CD 인장 강도의 도표이다.
도 3은 건조 섬유의 톤 당 20 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 7.3 파운드의 CMC 건조 강도제를 갖는 크레이핑되지 않은 완전건조 타월에 대한 이미다졸린 4차 암모늄 박리제 첨가의 함수로 된 습윤/건조비의 도표이다.
도 4는 실시예 1-10에 기재된 견본들에 대한 습윤/건조비의 막대 그래프가다.
도면의 상세한 설명
다양한 도면들이 하기 실시예의 설명과 관련하여 보다 상세히 논해질 것이다.
발명이 요약
지금 본 발명자들은 적절한 양의 박리제, 습윤 강도제 및 건조 강도제의 첨가를 포함하여, 적절하게 완성지료를 처리함으로써 크레이핑되지 않은 티슈 또는 타월 시트와 같은 종이 시트의 습윤 인장 강도 대 건조 인장 강도비가 실질적으로 증가될 수 있다는 것을 발견하였다. 이 발견은 강성도의 현 수준을 유지하면서 증가된 습윤 강도를 갖거나, 또는 별법으로는, 강성도를 감소시키면서 습윤 강도의 현 수준을 유지하는 티슈 또는 타월 제품을 제조하기 위한 가요성을 제공한다.
따라서, 한 측면에서, 본 발명은
(a) 4차 암모늄 박리제를 펄프에 시트의 건조 횡-기계 방향(CD) 인장 강도를 현저하게 감소시키기에 충분한 양으로 첨가하고;
(b) 그 후, 습윤 강도제를 펄프에 습윤 CD 인장 강도 대 건조 CD 인장 강도비(이하 "습윤/건조비"라 함)가 0.50 이상인 시트를 제공하기에 충분한 양으로 첨가하고;
(c) 그 후, 건조 강도제를 펄프에 시트의 건조 CD 인장 강도를 증가시키기에 충분한 양으로 첨가하는
것을 포함하는, 종이 시트의 제조에 유용한 제지 펄프의 처리 방법에 관한 것이다.
또다른 측면에서, 본 발명은
(a) 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 4차 박리제를 제지 펄프의 수성 분산물에 첨가하고;
(b) 그 후, 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 습윤 강도제를 펄프에 첨가하고;
(c) 그 후, 톤 당 약 5 내지 약 20 파운드의 건조 강도제를 펄프에 첨가하는 것을 포함하는, 크레이핑되지 않은 완전건조(throughdried) 종이 시트를 제조하는 데 유용한 제지 펄프의 수성 분산물의 처리 방법에 관한 것이다.
또다른 측면에서, 본 발명은 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 4차 아민 박리제, 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 건조 강도제를 포함하고, 0.50 이상의 습윤/건조비 및 폭 3 인치 당 약 30 kg 이하의 기계 방향 강성도를 갖는 티슈 또는 타월 시트와 같은 크레이핑되지 않은 종이 시트에 관한 것이다.
또다른 측면에서, 본 발명은 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 4차 암모늄 박리제, 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 건조 강도제를 포함하고, 습윤/건조비 대 기계 방향 강성도의 비가 약 1.5 이상인 티슈 또는 타월 시트와 같은 크레이핑되지 않은 종이 시트에 관한 것이다.
4차 암모늄 박리제의 양은 건조 섬유의 톤 당 약 5 파운드 이상, 보다 구체적으로는 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드, 더욱 더 구체적으로는 건조 섬유의 톤 당 약 10 내지 약 25 파운드일 수 있다. 적절한 4차 암모늄 박리제는 목재 섬유로부터 제조된 종이, 티슈 또는 타월 제품 중에서 수소 결합을 분해하도록 디자인된 하나 이상의 지방족 탄화수소기를 포함하는 화합물들을 포함한다. 특히 적절한 4차 암모늄 박리제는 이미다졸린 4차 암모늄 박리제, 예를 들면 올레일-이미다졸린 4차물, 디알킬 디메틸 4차 박리제, 에스테르 4차 박리제, 디아미도아민 4차 박리제 등을 포함한다. 특히 적절한 이미다졸린 4차물은 명칭 C-6027의 골드슈미트 코퍼레이션(Goldschmidt Corp.)으로부터 입수가능한 1-메틸-2-노롤레일-3-올레일 아미도에틸 이미다졸리늄 메틸술페이트이다.
습윤 강도제의 양은 건조 섬유의 톤 당 약 5 파운드 이상, 보다 구체적으로는 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드, 더욱 더 구체적으로는 건조 섬유의 톤 당 약 10 내지 약 25 파운드일 수 있다. 적절한 습윤 강도제는 셀룰로오스 섬유와 공유 결합을 형성할 수 있는 모든 화합물을 포함한다. 알칼리-경화 중합체 아민-에피클로로히드린 수지, 예를 들면 폴리아미드 에피클로로히드린 수지, 폴리(디알릴아민) 에피클로로히드린 수지 및 4차 암모늄 에폭시드 수지가 특히 유리하다. 특히 적절한 습윤 강도제는 상표 키멘(Kymene)(등록 상표) 6500으로 헤르쿨레스, 인크.에 의해 시판되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다.
건조 강도제의 양은 건조 섬유의 톤 당 약 5 파운드 이상, 보다 구체적으로는 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 20 파운드일 수 있다. 적절한 건조 강도제는 셀룰로오스와 수소 결합을 형성할 수 있는 모든 화합물을 포함한다. 이 강도 수지는 개질된 녹말 및 검, 개질된 폴리아크릴아미드 중합체를 포함하는 개질된 합성 중합체 및 셀룰로오스 중합체를 포함할 수 있다. 특히 적절한 건조 강도제는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 예를 들면 아쿠아론(Aqualon)(등록 상표) CMC 7MCT의 헤르쿨레스, 인크.로부터 입수가능한 것이다.
본 명세서에 사용된 건조 CD 인장 강도는 샘플을 횡-기계 방향으로 당겨서 파열시킬 때의 샘플 폭 당 최고 하중을 나타낸다. 샘플은 건조해야 하고, 시험 전 4 시간 이상 동안 73 ℉, 50% 상대 습도에서 상태조절되었어야 한다. 샘플은 횡-기계 방향(CD) 배향으로 3 인치 폭 ×5 인치 길이의 스트립을 절단함으로써 제조한다. 인장 강도를 측정하는 데 사용되는 장치는 MTS 시스템즈 시너지(MTS Systems Synergie) 100이다. 데이타 획득 소프트웨어는 MTS 테스트워크스 (TestWorks)(등록 상표) 3.10(노쓰 케롤라이나 리서치 트라이앵글 파크 소재의 MTS 시스템 코퍼레이션(MTS Systems Corp.))이었다. 대다수의 최고 하중값이 하중 셀(cell)의 전체 눈금값의 10-90%에 속하도록 하중 셀을 시험할 샘플의 강도에 따라 최대 50 뉴톤 또는 100 뉴톤으로부터 선택한다. 조오(jaw) 사이의 게이지 길이는 4 +/- 0.04 인치이다. 조오는 공기 작용을 사용하여 작동되고, 고무 코팅된다. 최소 그립면 폭은 3 인치이고, 대략의 조오 높이는 0.5 인치이다. 크로스헤드(crosshead) 속도는 10 +/- 0.4 인치/분이다. 샘플을 수직 및 수평으로 중심에 위치하도록 장치의 조오에 놓는다. 그 다음, 시험을 시작하고 견본 파단시에 끝낸다. 최고 하중을 견본의 "CD 건조 인장 강도"로 기록한다. 각 제품에 대해 열(10) 개의 대표적인 견본들을 시험하고, 10 개 모두의 각 견본 시험들의 산술 평균은 제품의 CD 인장 강도이다.
습윤 인장 강도 측정은 견본을 인장 시험 장치에 부하하기 직전에 미리 상태조절된 샘플 스트립의 중심부를 증류수로 포화시킨 후에 동일한 방식으로 측정하였다. 보다 구체적으로는, 습윤 CD 인장 시험을 수행하기 전에 샘플을 노화시켜서 습윤 강도 수지가 경화되도록 해야 한다. 천연 및 인공의 두 유형의 노화를 수행하였다. 천연 노화는 이미 노화된 보다 오래된 샘플에 사용하였다. 인공 노화는 제조일 내 또는 직후에 시험할 샘플에 사용하였다. 천연 노화의 경우, 샘플을 시험 전 12일 동안 73 ℉, 50% 상대 습도에서 유지시켰다. 그 다음, 이 천연 노화 단계 후에, 스트립을 각각 습윤시키고 시험하였다. 인공적으로 노화된 샘플의 경우, 3 인치-폭 샘플 스트립을 6 분 동안 105 +/- 2 ℃에서 가열하였다. 그 다음, 이 인공 노화 단계 후에, 스트립을 각각 습윤시키고 시험하였다. 우선, 샘플 습윤화는 1 개의 시험 스트립을 한 개의 압지(화이버 마크(Fiber Mark), 릴라이언스 베이시스(Reliance Basis) 120)에 놓음으로써 수행한다. 그 다음, 시험 전에, 패드를 사용하여 샘플 스트립을 습윤시킨다. 패드는 녹색, 스카치-브라이트(Scotch-Brite) 상표(3M)의 일반용으로 시판되는 스크러빙(scrubbing) 패드이다. 시험용패드를 제조하기 위해, 전체 크기의 패드를 4 인치 폭 × 대략 2.5 인치 길이로 절단한다. 하나의 마스킹 테이프(masking tape)로 4 인치 길이 연부들 중 하나 둘레를 싼다. 그러면, 테이프로 싼 면은 습윤 패드의 "상부" 연부가 된다. 인장 스트립을 습윤시키기 위해, 시험기를 패드의 상부 연부에 고정시키고, 바닥 연부를 습윤 팬(wetting pan)에 위치한 대략 0.25 인치의 증류수에 침지시킨다. 그 다음, 패드의 말단이 물로 포화되면, 패드를 습윤 팬으로부터 떼어내고, 와이어 메쉬 스크린(wire mesh screen)을 가로질러 습윤 연부를 가볍게 세 번 탭핑(tapping)함으로써 과량의 물을 패드로부터 제거한다. 그 다음, 샘플을 가로질러, 샘플의 폭과 평행하게, 샘플 스트립의 거의 중심에 패드의 습윤 연부를 온화하게 놓는다. 패드를 그 자리에 대략 1 초 동안 둔 다음 제거하고, 습윤 팬에 다시 놓는다. 그 다음, 습윤된 영역이 대략 상부 및 하부 그립 사이의 중심이 되도록 습윤 샘플을 즉시 인장 그립에 삽입시킨다. 시험 스트립은 그립 사이에서 수평 및 수직으로 중심이 되어야 한다. (임의의 습윤된 부분이 그립 면과 접촉하게 되는 경우, 견본을 폐기하고 조오를 시험 재개 전에 건조시켜야 한다는 것을 주의해야 한다.) 그 다음, 인장 시험을 수행하고, 최고 하중을 견본의 CD 습윤 인장 강도로 기록한다. 건조 CD 인장 시험의 경우와 마찬가지로, 10개의 대표적 샘플 측정치들의 평균에 의하여 제품의 특성이 결정된다.
본 명세서에 사용된, "기계 방향 강성도"는 기계 방향의 건조 인장 측정으로부터 얻은 응력 대 변형률 곡선으로부터 측정한 기울기와 같다. 각각의 인장 측정을 마친 후에, MTS 테스트워크스(등록 상표) 3.10 데이타 획득 시스템은 "기울기"를 견본 폭으로 나눈 70 내지 157 그램(0.687 내지 1.540 N)의 견본-생성된 힘 사이의 하중-보정된 변형률 점에 피팅된 최소제곱선의 구배를 사용하여 계산한다. 기록한 샘플 강성도는 10 개의 대표적 샘플 측정치의 산술 평균이다.
본 발명에 따른 티슈 및 타월 시트를 제조하는 데 유용한, 적절한 크레이핑되지 않은 완전건조 방법은 티슈 및 타월 제지 업계에 공지되어 있다. 이러한 방법은 1997년 3월 4일자로 특허된 페링톤(Farrington) 등의 미국 특허 제 5,607,551호, 1997년 10월 30일자로 특허된 웬트(Wendt) 등의 미국 특허 제 5,672,248호 및 1997년 1월 14일자로 특허된 루고브스키(Rugowski) 등의 미국 특허 제 5,593,545호에 기재되어 있고, 상기 모두는 본 명세서에 참조문헌으로 인용된다.
본 발명의 목적에 유용한 적절한 제지 섬유는 표백된 및 표백되지 않은 활엽수 섬유, 표백된 또는 표백되지 않은 침엽수 섬유, 표백된 또는 표백되지 않은 재생 섬유, 합성 섬유, 비목질 섬유 및 이들 섬유 유형의 블랜드를 포함한다. 타월 적용분야의 경우, 표백된 침엽수 크라프트(kraft) 섬유 또는 표백된 침엽수 크라프트 및 표백된 침엽수 화학열기계적(chemithermomechanical) 펄프 (BCTMP) 섬유의 혼합물이 특히 적절하다.
박리제, 습윤 강도제 및 건조 강도제가 펄프에 첨가되는 경우, 수성 제지 펄프 현탁액의 컨시스턴시(consistency)는 제지 방법에 적절한 임의의 컨시스턴시일 수 있다. 특히, 컨시스턴시는 약 5 % 이하, 보다 구체적으로는 약 1 % 내지 약 5 %, 더욱 더 구체적으로는 약 2 % 내지 약 4 %일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 기본 중량은 제곱 미터당 약 10 그램이상, 보다 구체적으로는 제곱 미터당 약 25 내지 약 60 그램(gsm), 더욱 더 구체적으로는 약 30 내지 약 50 gsm일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 건조 인장 강도의 기하 평균은 샘플 폭 3 인치 당 약 500 내지 약 7000 그램, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1000 내지 약 4000 그램, 더욱 더 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1500 내지 약 3500 그램일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 건조 CD 인장 강도는 샘플 폭 3 인치 당 약 3500 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 3000 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 2500 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 2000 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1500 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1000 그램 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 500 그램 이하일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 습윤 CD 인장 강도는 샘플 폭 3 인치 당 약 400 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 600 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 900 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1200 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1600 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 1800 그램 이상, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 400 내지 약 2000 그램, 더욱 더 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 800 내지 약 1800 그램일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 습윤/건조비는 0.50 이상, 보다 구체적으로는 0.60 이상, 보다 구체적으로는 0.50 내지 약 1.00, 더욱 더 구체적으로는 0.55 내지 약 0.80, 더욱 더 구체적으로는 0.55 내지 약 0.75일 수 있다.
본 발명의 크레이핑되지 않은 시트의 기계 방향(MD) 강성도는 샘플 폭 3 인치 당 약 30 kg 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 25 kg 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 20 kg 이하, 보다 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 15 kg 이하, 더욱 더 구체적으로는 샘플 폭 3 인치 당 약 5 내지 약 30 kg일 수 있다.
습윤/건조비 대 기계 방향 강성도의 비는 약 1.5 이상, 보다 구체적으로는 약 1.5 내지 약 4, 더욱 더 구체적으로는 약 2 내지 약 4일 수 있다.
실시예 1(대조군-4차 박리제 없음)
상기 루고브스키 등의 특허에 설명된 것과 유사하게 배열한 크레이핑되지 않은 완전건조 티슈 파일럿 기계를 사용하여 외겹의, 층이 없는, 크레이핑되지 않은 완전건조 타월 베이스시트를 제조하였다. 보다 구체적으로는, 100 파운드의 표백된 북쪽 침엽수 크라프트 섬유를 펄퍼에 30 분 동안 3 %의 컨시스턴시에서 분산시켰다. 그 다음, 농축 저장 슬러리를 정련기에 통과시키고, 정련하여 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)가 622 ml로 되었다. 그 다음, 농축 저장액을 기계 체스트에 보내고, 컨시스턴시 1 %로 희석하였다.
펄프에 대한 화학적 첨가점을 도 1에 도시하였다. 습윤 강도제를 우선 첨가하고(키멘(등록 상표) 6500, 헤르쿨레스 인크.), 이어서 건조 강도제, CMC(아쿠아론 CMC 7MT, 헤르쿨레스 인크.)를 첨가하였다. 대략 0.56%의 활성 고형물로 희석시킨 키멘(등록 상표) 6500을 500 mL/분에서 화학적 첨가 펌프로 원료박스로부터 저장액 출구로 펌핑하였다. 이는 건조 섬유의 톤 당 20 lbs.의 키멘(등록 상표) 6500의 습윤 강도 화학물질의 첨가량과 같다. 키멘(등록 상표) 첨가 후 불과 몇초 후에, 가온한 물로 0.71%로 희석시키고, 교반한 CMC를 화학적 첨가 펌프에 의하여 원료박스 및 팬(fan) 펌프 사이의 저장류 파이프로 펌핑하였다. 건조 섬유의 톤 당 7.3 lbs.의 CMC와 동일한 145 mL/분의 유량으로 CMC를 공급하였다.
초지기를 크레이핑되지 않는 완전건조 모드로 배열하여 외겹의 타월 베이스시트를 제조하였다. 화학적 첨가제를 포함하는 기계 체스트 완성지료를 대략 0.1% 컨시스턴시가 되도록 희석하고, 흐름 확산 헤드박스(flow spreading headbox)를 사용하여 성형 직물로 옮겼다. 성형 직물 속도는 대략 62 fpm이었다. 그 다음, 운반을 돕기 위해 진공 슈(shoe)를 사용하여 베이스시트를 성형 직물보다 25% 느리게 이동하는 직물에 급송하였다. 잠시 동안, 진공 슈가 운반을 도와 직물을 완전건조시키는 t1203-2(보이스 파브릭스(Voith Fabrics))로 베이스시트를 옮겼다. 시트를 375℃에서 작동하는 완전건조기로 건조시켰다. 타월 베이스시트를 40.4 gsm의 오븐 건조 기본 중량을 갖게 제조하였다. 생성되는 제품을 인공 경화 없이 12 일 동안 노화시키고, 시험 전에 TAPPI 표준 조건(73 ℉, 50% 상대 습도)에서 4 시간 이상 동안 평형화시켰다. 모든 시험을 추가 가공 없이 파일럿 기계로 베이스시트 상에서 수행하였다.
생성되는 베이스시트의 물리적 성질을 하기 표 1에 나타낸다:
실시예 2-4(본 발명)
실시예 2-4에서는, 건조 인장 강도를 제어하기 위해 실시예 2-4의 완성지료에 박리제를 첨가하는 것만이 상이한, 실시예 1에 기재된 바와 같은 동일한 기계 및 조건을 사용하여, 크레이핑되지 않은 완전건조 타월 베이스시트를 제조하는 데에 본 발명의 방법을 사용하였다. 박리제 코드를 상업적으로 입수가능한 올레일 이미다졸린 4차 암모늄 화합물(골드슈미트 케미칼 코퍼레이션(Goldschmidt Chemical Corp.)에 의해 제조되고 시판되는 C-6027)을 사용하여 제조하였다. 박리제 첨가를 기계 체스트 내 펄프의 건조 중량에 기준하여 계산하였다. 박리제를 1% 에멀션으로서 기계 체스트 내 섬유에 직접 첨가하였다. 박리제 분산 및 체류에 허용된 시간은 제조 시작 전 5 분 내지 10분이었다. 시행을 위한 키멘(등록 상표) 6500 및 CMC 첨가량을 20 파운드의 키멘(등록 상표) 6500/톤 및 7.3 파운드의 CMC/톤으로 일정하게 유지시켰다. 생성되는 제품을 인공 경화 없이 12 일 동안 노화시키고, 시험 전 TAPPI 표준 조건 (73 ℉, 50% 상대 습도)에서 4 시간 이상 동안 평형화시켰다. 모든 시험을 추가 가공 없이 베이스시트 상에서 파일럿 기계로 수행하였다.
실시예 1-4에 대한 파일럿 기계 데이타 결과를 하기 표 2에 요약하였다:
CD 인장 강도 대 박리제 첨가량의 도표를 도 2에 나타낸다.
박리제가 첨가됨에 따라, 건조 CD 인장 강도는 초기에 습윤 CD 인장 강도보다 빠른 속도로 감소하였다. 이론으로 성립될 것이라는 기대 없이, 박리제는 낮은 첨가 수준에서 습윤 강도제에 의한 공유 결합에 영향을 미치지 않으면서 대다수의 건조 CD 인장 강도 발현을 담당하는 수소 결합을 유효하게 분해하였다. 박리제가 10 파운드/톤을 초과하는 경우, 건조 및 습윤 CD 인장 강도 모두가 대략 동일한 속도로 감소하였다.
도 3은 박리제 첨가가 습윤/건조비에 미치는 효과를 나타낸다. 키멘(등록 상표) 및 CMC를 포함하는 시트에 박리제를 첨가한 결과 습윤/건조비를 증가시켰다.
실시예 5-10(시판되는 크레이프 타월)
흰색 바운티(Bounty)(등록 상표) 타월(프록터 앤드 갬블 코퍼레이션(The Proctor & Gamble Corporation)) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.42의 습윤/건조비를 가졌다.
흰색 히-드리(Hi-Dri)(등록 상표) 타월(킴벌리-클락 코퍼레이션(Kimberly-Clark Corporation)) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.35의 습윤/건조비를 가졌다.
흰색 스코트(SCOTT)(등록 상표) 타월(킴벌리-클락 코퍼레이션) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.42의 습윤/건조비를 가졌다.
흰색 스파클(Sparkle)(등록 상표) 타월(조지아-파시픽 코퍼레이션(Georgia-Pacific Corporation)) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.33의 습윤/건조비를 가졌다.
흰색 코로네트(Coronet)(등록 상표) 타월(조지아-파시픽 코퍼레이션) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.36의 습윤/건조비를 가졌다.
브라우니(Brawny)(등록 상표) 타월 (조지아-파시픽 코퍼레이션) 샘플에 대해 상기한 바와 같이 건조 및 습윤 CD 인장 강도 시험을 하였다. 타월은 0.32의 습윤/건조비를 가졌다.
도 4는 상기 시판용 타월과 비교한 본 발명의 종이 타월의 습윤/건조비를 나타내는 막대 그래프가다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 크레이핑되지 않은 시트를 포함하는 종이 타월이 상당히 높은 습윤/건조비를 나타낸다.
실시예 11-12 (파일럿 기계 크레이프 타월)
얀키(Yankee) 건조기에서 기계를 크레이프 모드로 배열한 것을 제외하고, 실시예 1-4에 사용된 파일럿 기계와 유사하게 파일럿 티슈 기계를 사용하여 외겹의 타월 크레이프 베이스시트를 제조하였다. 보다 구체적으로, 100 파운드의 표백된북쪽 침엽수 크래프트 섬유를 펄퍼에서 30 분 동안 3 %의 컨시스턴시로 분산시켰다. 그 다음, 농축 저장 슬러리를 정련기에 통과시키고, 정련하여 캐나다 표준 여수도가 622 ml가 되었다. 그 다음, 농축 저장액을 기계 체스트로 보내고, 1 %의 컨시스턴시로 희석하였다. 화학적 첨가점을 도 1에 나타내었다. 박리제 C-6027을 1 % 에멀션으로서 기계 체스트 중의 섬유에 직접 첨가하였다. 박리제 분산 및 체류에 허용된 시간은 제조 시작 전 5 분 내지 10분이었다. 시행을 위한 습윤 강도제(키멘(등록 상표) 6500) 및 건조 강도제(아쿠아론 CMC 7MT) 첨가량을 25 파운드의 키멘(등록 상표) 6500/톤 및 9.1 파운드의 CMC/톤으로 일정하게 유지시켰다.
화학적 첨가제를 포함하는 기계 체스트 완성지료를 대략 0.1% 컨시스턴시로 희석시키고, 흐름 확산 헤드박스를 사용하여 성형 직물로 옮겼다. 성형 직물 속도는 대략 60 fpm이었다. 그 다음, 웨브를 성형 직물과 동일한 속도로 이동하는 펠트로 옮겼다. 그 다음, 웨브를 200 ℉ 초과의 표면 온도에서 작동하는 얀키 건조기로 옮겼다. 접착성을 제어하기 위해 키멘(등록 상표) 6500 및 폴리비닐 알콜을 포함하는 크레이프 접착제 혼합물을 건조기에 분사하였다. 웨브를 얀키 실린더로부터 크레이프 블레이드를 사용하여 크레이핑시키고, 얀키 건조기보다 20% 느리게 이동하는 릴(reel)에 감았다. 크레이프 타월 베이스시트를 37 g/㎡의 오븐 건조 기본 중량을 갖게 제조하였다.
습윤 강도제의 경화를 용이하게 하기 위해 시험 전에 생성되는 생성물을 6 분 동안 105 ℃에서 인공적으로 노화시켰다. 생성되는 베이스시트의 물리적 성질을 하기 표 3에 나타내었다:
실시예 11 및 12에서 제조된 크레이프 타월의 경우, 0.50 정도로 높은 습윤/건조비를 얻는 것이 불가능하였다. 또한, 높은 수준의 박리제의 존재는 크레이프 공정의 제어를, 심지어는 느린 파일럿 기계 속도에서도 어렵게 하였다.
설명을 위한 상기 실시예가 하기 청구항 및 이의 모든 등가물에 의해 정의되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것이 자명할 것이다.

Claims (24)

  1. (a) 4차 박리제를 펄프에 시트의 건조 횡-기계 방향(CD) 인장 강도를 현저하게 감소시키기에 충분한 양으로 첨가하고;
    (b) 그 후, 습윤 강도제를 펄프에 습윤 CD 인장 강도 대 건조 CD 인장 강도비(습윤/건조비)가 0.50 이상인 시트를 제공하기에 충분한 양으로 첨가하고;
    (c) 그 후, 건조 강도제를 펄프에 시트의 건조 CD 인장 강도를 증가시키기에 충분한 양으로 첨가하는
    것을 포함하는, 종이 시트의 제조에 유용한 제지 펄프의 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 4차 박리제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 습윤 강도제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 건조 강도제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 20 파운드인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 박리제가 이미다졸린 4차 암모늄 염인 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 습윤 강도제가 폴리아미드-에피클로로히드린 수지인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 건조 강도제가 카르복시메틸셀룰로오스인 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제지 펄프가 정련되는 것인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 처리된 펄프의 캐나다 표준 여수도가 약 600 밀리리터 이상인 방법.
  10. (a) 건조 섬유의 톤 당 약 5 파운드 이상의 4차 박리제를 제지 펄프의 수성 분산물에 첨가하고;
    (b) 그 후, 건조 섬유의 톤 당 약 5 파운드 이상의 습윤 강도제를 펄프에 첨가하고;
    (c) 그 후, 톤 당 약 5 파운드 이상의 건조 강도제를 펄프에 첨가하는
    것을 포함하는, 크레이핑되지 않은 완전건조 종이 시트를 제조하는 데 유용한 제지 펄프의 수성 분산물의 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 박리제가 이미다졸린 4차 암모늄 염인 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 습윤 강도제가 폴리아미드-에피클로로히드린 수지인 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 건조 강도제가 카르복시메틸셀룰로오스인 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 4차 박리제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드인 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 습윤 강도제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드인 방법.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 건조 강도제의 양이 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 20 파운드인 방법.
  17. 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 4차 아민 박리제, 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 건조 강도제를 포함하고, 0.50 이상의 습윤/건조비 및 폭 3 인치 당 약 30 kg 이하의 기계 방향 강성도를 갖는 크레이핑되지 않은 종이 시트.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 습윤/건조비가 0.50 내지 약 0.80인 종이 시트.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 습윤/건조비가 약 0.50 내지 약 0.70인 종이 시트.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 기계 방향 강성도가 폭 3 인치 당 약 25 kg 이하인 종이 시트.
  21. 제 17 항에 있어서, 기계 방향 강성도가 폭 3 인치 당 약 5 내지 약 30 kg인 종이 시트.
  22. 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 4차 암모늄 박리제, 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 폴리아미드-에피클로로히드린 습윤 강도 수지 및 건조 섬유의 톤 당 약 5 내지 약 30 파운드의 건조 강도제를 포함하고, 습윤/건조비 대 기계 방향 강성도의 비가 약 1.5 이상인 크레이핑되지 않은 종이 시트.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 습윤/건조비 대 기계 방향 강성도가 약 1.5 내지 약 4인 종이 시트.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 습윤/건조비 대 기계 방향 강성도가 약 2 내지 약4인 종이 시트.
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