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JP2000508031A - バイアス表面特性を有する柔らかい充填ティッシュペーパー - Google Patents

バイアス表面特性を有する柔らかい充填ティッシュペーパー

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JP2000508031A JP9518179A JP51817997A JP2000508031A JP 2000508031 A JP2000508031 A JP 2000508031A JP 9518179 A JP9518179 A JP 9518179A JP 51817997 A JP51817997 A JP 51817997A JP 2000508031 A JP2000508031 A JP 2000508031A
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Abstract

(57)【要約】 浴室ティッシュ、化粧ティッシュ、および吸収性タオルのような柔らかい吸収性衛生用品の製造に有用な、柔らかく、強く、且つ低ダスト性のティッシュペーパーが開示される。このティッシュペーパーは、木材パルプのような繊維と、カオリン粘土のような非セルロース性の水に不溶な粒状充填料とを含んでなり、バイアス表面特性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 バイアス表面特性を有する柔らかい充填ティッシュペーパー 〔技術分野〕 本発明は、一般に、クレープティッシュペーパー製品および方法に関する。よ り詳しくは、本発明は、セルロースパルプと非セルロース性で水に不溶性の粒子 状填料とから製造されるクレープティッシュペーパー製品に関する。 〔発明の背景〕 衛生用ティッシュペーパー製品は、広く使用されている。そのような品目は、 化粧紙、トイレットペーパー、吸収性タオルなどの種々の用途に適合した形態で 商業的に販売されている。これらの製品の形態(すなわち坪量、厚さ、強度、シ ートサイズ、分散媒など)は、しばしば多種多様であるが、それらの製造法(い わゆるクレープ製紙法)が共通している点で互いに関連している。 クレーピング(creping、しわ寄せ)は、紙を縦方向(machine direction)に機 械的に圧縮するための手段である。これにより、坪量(単位面積当たりの質量) が増加し、特に縦方向で測定された場合には、多数の物理的特性が劇的に変化す る。一般に、クレーピングは、機械作業において、柔軟なブレード(いわゆるド クターブレード)をヤンキードライヤーに対して使用することにより達成される 。 ヤンキードライヤーは、製紙工程の終了時に製紙紙匹(papermaking web)の乾 燥を完了させる大口径(一般には8〜20フィート)のドラムであり、これは、蒸 気で加圧されて高温表面を与えるように設計されている。繊維状スラリーの分散 に要する大量の水を除去する有孔の形成担体(forming carrier)(例えば、フォ ドリニエールワイヤ)上で最初に形成される紙匹を、一般に、いわゆるプレス部 分のフェルトまたは布へ移動させ、ここで、紙を機械的に圧縮したり、あるいは 熱風による通気乾燥などの何らかの他の脱水方法により脱水を続けた後、半乾燥 条件中でヤンキー表面へ最終的に移動させて、乾燥を完了する。 種々のクレープティッシュペーパー製品は、一般に相容れない物理的特性に対 する消費者の要求が共通している点でさらに関連している。すなわち、満足しう る触感(すなわち、柔らかさ)を有すると同時に、大きな強度とリント性および ダスト性に対する抵抗性とを有する製品が要求されている。 柔らかさは、消費者が或る特定の製品を手で持ったり、それで皮膚をこすった り、それを手でくしゃくしゃにする際に消費者が感じる触感である。この触感は 、いくつかの物理的特性の組合せから生じる。一般に、柔らかさに関連する最も 重要な物理的特性の1つは、その製品の原料となる紙匹のこわさであると当業者 は考えている。そして、こわさは、通常、紙匹の強度に直接左右されると考えら れている。 強度は、製品およびその構成紙匹が、物理的完全性を維持したり、使用条件下 で生じるちぎれ、破れおよび切断に抵抗する能力である。 リント性およびダスト性は、取り扱い中または使用中に、未結合の又は緩い結 合の繊維または粒子状填料が紙匹から放出される傾向を意味する。 クレープテッィシュペーパーは、一般に、製紙用繊維を実質的に含む。少量の 化学機能剤、例えば、湿潤強さ又は乾燥強さ結合剤、保持助剤、界面活性剤、サ イズ、化学軟化剤、クレープ促進組成物を含むことも多いが、これらは、典型的 には、少量で使用されるにすぎない。クレープティッシュペーパーで最も頻繁に 使用される製紙用繊維は、バージン化学木材パルプである。 天然資源の世界的な供給に対する経済的および環境的監視が強まるにつれて、 衛生用ティッシュなどの製品におけるバージン化学木材パルプなどの森林製品の 消費を削減する圧力が高まっている。製品量を犠牲にすることなく木材パルプの 定められた供給を拡大する1つの方法は、バージン化学パルプ繊維の代わりにメ カニカルパルプ、ケミメカニカルパルプなどの高収率繊維を使用したり、再生繊 維を使用することである。残念なことに、そのような代替を行なうと、通常、性 能がかなり著しく低下してしまう。そのような繊維は著しく粗い傾向にあり、こ のため、軟弱性であるという理由で選択された主繊維(prime fibers)により付 与される柔らかな感触が失わてしまう。メカニカルまたはケミメカニカルに遊離 された繊維の場合に粗くなるのは、もとの木材物質の非セルロース性成分(例え ば、リグニンおよびいわゆるヘミセルロースなどの成分)が保持されていること による。このため、各繊維の長さは増加しないがその重量が増加する。また、再 生紙も、高いメカニカルパルプ含量を有する傾向があるが、これを最小限に抑え るために故紙の等級の選択において当然のあらゆる注意を払ったとしても、依然 として粗いままであることが多い。これは、多数の起源からの紙を混合して再生 パルプを製造した場合に当然生じる繊維モルホロジーの不純混合物によると考え られる。例えば、ある種の故紙は、それが、事実上主として北米産広葉樹である という理由で選択されるだろう。しかしながら、より粗い針葉樹繊維がかなり混 入していることが多く、さらには、それが米国南部産マツの変種などの最も粗悪 な種の繊維であることさえある。参考として本明細書に組入れる1981年11月17日 付け発行のCarstensの米国特許第4,300,981号は、主繊維(prime fibers)によ り付与される触感性および表面特性について記載している。参考として共に本明 細書に組入れる1993年7月20日付け発行のVinsonの米国特許第5,228,954号およ び1995年4月11日付け発行のVinsonの米国特許第5,405,499号は、そのような繊 維源の品質を向上させて悪影響を減少させる方法を開示しているが、依然として 置換の程度は限られており、また、新しい繊維源自体が限定供給にあり、このた め、それらの用途はしばしば限定されてしまう。 出願人らは、衛生用ティッシュペーパーにおける木材パルプの使用量を減らす もう1つの方法として、その一部を、より低コストで容易に入手可能な填料物質 (例えば、カオリン粘土または炭酸カルシウム)で置換することを見出した。こ のような実施は、一部の製紙業では古くから一般的なものであると当業者に認識 されるであろう。しかしながら、それと同時に、このアプローチを衛生用ティッ シュ製品に拡張することは格別の困難性を伴うものであり、それ故に、その実施 がこれまで妨げられてきたのであると当業者に理解されるであろう。 1つの大きな問題点は、製紙工程中の填料の保持である。紙製品のなかで、衛 生用ティッシュは、坪量が極端に低い。ヤンキーマシンからリール上に巻き取ら れた際のティッシュ紙匹の坪量は、典型的には、わずか約15g/m2である。クレー ピングブレードで導入されるクレープまたは縮みのため、この機械の形成部分、 プレス部分および乾燥部分における乾燥繊維の坪量は、実際には、最終乾燥坪量 より約10%〜約20%低い。坪量が低いことから生じる保持の問題を緩和するため に、ティッシュ紙匹の密度が極端に低くなり、リール上に巻き取られる際の見 掛け密度は、しばしば、約0.1g/cm3以下にすぎない。ある程度のこのロフト(lof t)がクレーピングブレードで導入されることは知られているが、当業者であれば 、ティッシュ紙匹は、一般に、比較的遊離状の紙料(これは、その構成繊維が、 コウ解により軟弱になっていないことを意味する)から形成されると認識するで あろう。実用化のためには、ティシュマシンを非常に高速で作動させることが要 求される。したがって、過度な形成圧および乾燥負荷を避けるために遊離状紙料 が必要となる。遊離状紙料を含む比較的堅い繊維は、初期紙匹をその形成と同時 に補強し広げる(prop open)能力を保有する。そのような軽量で低密度の構造 が、紙匹の形成時に微粒子を濾し取る有意な機会を全く与えないことを当業者で あれば直ちに認識するであろう。繊維表面に実質的に固定されていない填料粒子 は、高速アプローチ流動系(high speed approach flow system)の激しい流れ により強引に引き離され、液相中に投げ出され、初期紙匹を通過して、形成紙匹 からの流出水中に追いやられる。紙匹を形成するのに使用する水の循環を繰返す ことによってはじめて、粒子濃度が、填料が紙と共に退去し始める点にまで徐々 に高まる。流出水中のそのような固体濃度は、実用的なものではない。 第2の大きな問題点は、一般に、粒子填料が製紙用繊維に自然に結合すると、 形成紙匹が乾燥するにつれて製紙用繊維が互いに結合しなくなる傾向があるとい うことである。このため、製品の強度が減少する。填料が含まれると強度が減少 し、それを修正しないまま放置すると、既に非常に弱い製品が著しい制限を受け ることになる。強度を回復させるのに必要な工程(例えば、繊維コウ解の増強ま たは化学強化剤の使用)も同様に制限されることが多い。 また、填料がシートの完全性に及ぼす悪影響のため、プレスフェルトが目詰ま りを起こしたり、プレス部分からヤンキードライヤーへの移動が不十分となるこ とにより、衛生上の問題が生じる。 最後に、填料を含有するティッシュ製品は、リントやダストを放出する傾向が ある。この理由は、填料自体が紙匹内に十分に捕捉されていないことだけでなく 、填料が前記の結合抑制効果を有し、構造体内への繊維の固着を局部的に弱める ことにある。この傾向は、紙の取り扱い時に生じる過度なダストのため、クレー プ製紙法およびそれに続く変換操作において作業上の問題を引き起こすことがあ る。 考慮すべきもう1つの点は、填料を含むティッシュから製造された衛生用ティッ シュ製品の使用者は、その製品のリントやダストが比較的少ないことを望むとい うことである。リントまたはダストが出るというこの傾向を、化学結合剤を使用 したり機械的コウ解を行なうことにより克服する試みは、常に、ティッシュ製品 を粗くしてしまう。 その結果、ヤンキーマシン上で製造される紙に填料を使用することは、著しく 制限されている。参考として本明細書に組入れる1940年10月1日付け発行の Thieleの米国特許第2,216,143号は、填料がヤンキーマシンに与える問題点につ いて検討しており、それらの問題点を克服する封入方法を開示している。残念な がら、その方法は、接着的に結合している粒子の層をシートのフェルト側にコー ティングする(それをヤンキードライヤーに接触させながら行なう)ための面倒 な単位操作を必要とする。この操作は、現代の高速ヤンキーマシンには実用的で なく、当業者であれば、Thiele法からは、充填ティッシュ製品ではなくコーテッ ドティッシュ製品が得られると認識するであろう。「充填ティッシュペーパー」 と「コーテッドティッシュペーパー」とは、実質的には、それらを製造するため に実施された方法により区別される。すなわち、「充填ティッシュペーパー」は 、繊維が集合して紙匹となる前に粒子性物質が繊維に添加されたティッシュペー パーであり、一方、「コーテッドティッシュペーパー」は、紙匹が実質的に集合 した後で粒子性物質が添加されたティッシュペーパーである。この相違の結果、 充填ティッシュペーパー製品は、多層ティッシュペーパーの少なくとも1層の厚 みの全体にわたり、あるいは単層ティッシュペーパーの厚みの全体にわたり分散 した填料を含有する、ヤンキーマシン上で製造された比較的に軽量で低密度のク レープティッシュペーパーであると記載されうる。「全体にわたり分散」なる語 は、充填ティッシュペーパー製品のある特定の層の実質的にすべての部分が、填 料粒子を含有することを意味するが、そのような分散がその層内で必ずしも均一 であることを特に暗示するものではない。実際のところ、ティッシュの充填層の 厚さの関数として填料濃度を変化させることにより、何らかの利点が得られると 予想されうる。 したがって、先行技術の前記の問題点を克服する微細粒子状填料を含んでなる ティッシュペーパーを提供することが本発明の目的である。本発明のティッシュ ペーパーは柔らかく、保持された填料を含有し、高レベルの引張強さを有し、ダ ストが少ない。 以下の開示で教示されるとおり、この目的および他の目的は本発明により達成 される。 〔発明の概要〕 本発明は、リントおよびダストが少なく、バイアス表面結合特性(biased surface bonding characteristics)を有する、強く柔らかい充填ティッシュペ ーパーである。バイアス表面結合を有する充填ティッシュペーパーは、製紙用繊 維と非セルロース性粒子状填料とを含み、該填料は、好ましくは、該ティッシュ の約5重量%〜約50重量%を含む。該ティッシュ製品の表面特性は、リント率が 少なくとも約1.2、より好ましくは、少なくとも約1.4となる程度にバイアス (biased)している。バイアス表面特性を有するクレープティッシュペーパーに 、これらのレベルの粒子状填料を充填することにより、柔らかさ、強度、および ダスト性に対する抵抗性の予想外の組合せが得られた。 その好ましい実施態様においては、本発明の充填ティッシュペーパーは、約10 g/m2〜約50g/m2、より好ましくは約10g/m2〜約30g/m2の坪量を有する。それは、 約0.03g/m3〜約0.6g/m3、より好ましくは約0.05g/m3〜約0.2g/m3の密度を有する 。 好ましい実施態様は、さらに、広葉樹および針葉樹の両方の型の製紙用繊維を 含み、製紙用繊維の少なくとも50%は広葉樹であり、少なくとも約10%は針葉樹 である。広葉樹繊維および針葉樹繊維の単離は、最も好ましくは、広葉樹繊維に 対する針葉樹繊維の割合が層によって異なる別々の層を得ることにより行なう。 好ましくは、該ティッシュは、1つの内層および2つの外層を含み、該内層繊維 含有物は主に針葉樹であり、該外層繊維含有物は主に針葉樹である。 本発明の好ましいティッシュペーパーは、比較的に高密度の領域が高バルク領 域(high bulk field)内に分散するようにパターン高密度化(pattern densifi ed)されたものであり、比較的に高密度の領域が連続的であり、高バルク領域が 不連 続的であるパターン高密度化ティッシュを含む。最も好ましくは、該ティッシュ ペーパーは、風乾によるものである。 本発明は、製紙用繊維と粒子状填料とを含んでなるクレープティッシュペーパ ーを提供する。その好ましい実施態様においては、該粒子状填料は、粘土、炭酸 カルシウム、二酸化チタン、タルク、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、 アルミナ三水和物、活性炭、パールデンプン(pearl starch)、硫酸カルシウム、 ガラスミクロスフェア、ケイ藻土、およびそれらの混合物よりなる群から選ばれ る。前記の群から填料を選ぶ場合には、いくつかの因子を評価する必要がある。 これらには、経費、入手可能性、ティッシュペーパー内への保持の容易性、色、 散乱能、屈折率、および選択された製紙環境との化学適合性が含まれる。 特に適した填料は、カオリン粘土である。最も好ましくは、カオリン粘土のい わゆる「含水ケイ酸アルミニウム」形態が、焼成によりさらに加工されたカオリ ントと比べて好ましい。 本発明の実施態様は、結合抑制剤を使用する。好ましい結合抑制剤は、よく知 られているジアルキルジメチルアンモニウム塩、例えば、ジタロー(ditallow) ジメチルアンモニウムクロリド、ジタロージメチルアンモニウムメチルスルファ ート、ジ(水素化)タロージメチルアンモニウムクロリドを含み、ジ(水素化)タロ ージメチルアンモニウムメチルスルファートが特に好ましい。その最も好ましい 態様においては、本発明は、結合抑制剤(好ましくは、ヤンキー側表面に対して バイアスしているもの)を使用する。 カオリンのモルホロジーは、もともとは、平らであるか又は濃淡にむらがある が、機械的な層剥離処理は平均粒径を減少させる傾向があるため、機械的な層剥 離処理に付されていない粘土を使用するのが好ましい。平均粒径は、等価球径 (equivalent spherical diameter)で表すのが一般的である。本発明の実施に おいては、平均等価球径は、約0.2ミクロン以上、より好ましくは約0.5ミクロン 以上が好ましい。最も好ましくは、約1.0ミクロン以上の等価球径が好ましい。 本明細書中で用いるすべてのパーセント、比、および比率は、特に示さない限 り、重量に基づくものである。 〔図面の簡単な説明〕 図1は、製紙用繊維と粒子状填料とを含んでなる強く、柔らかく、低リント性 のクレープティッシュペーパーを製造するための本発明のクレープ製紙法を例示 する略図である。 図2は、カチオン性凝集剤に基づく本発明の1つの実施態様による、クレープ 製紙法のための水性製紙完成紙料を製造する工程を例示する略図である。 図3は、アニオン性凝集剤に基づく本発明のもう1つの実施態様による、クレ ープ製紙法のための水性製紙完成紙料を製造する工程を例示する略図である。 図4は、本発明の三層単プライのクレープティッシュペーパーを例示する断面 図である。 〔発明の詳細な説明〕 発明とみなされる内容を特に示し明瞭に特許請求する請求の範囲は、本明細書 の最後に記載されているが、以下の詳細な説明および実施例を読めば、本発明に 対する理解はより深まると考えられる。 本発明で用いる「含んでなる(含む)」なる語は、本発明の実施において、種々 の成分、含有物質または工程を組合せて使用することができることを意味する。 したがって、「含んでなる(含む)」なる語は、より限定的な用語である「より実 質的になる」および「よりなる」を包含する。 本発明で用いる「主に」なる語は、重量に基づいた場合に2分の1を超えるこ とを意味する。 本発明で用いる「水溶性」なる語は、25℃で少なくとも3重量%まで水に可溶 性の物質を意味する。 本発明で用いる「ティッシュペーパー紙匹」、「ペーパー紙匹」、「紙匹」、「ぺー パーシート」および「紙製品」なる語はすべて、以下の方法により製造される紙 のシートを意味する。この方法は、水性製紙完成紙料を形成させ、この完成紙料 を、フォドリニエールワイヤなどの有孔表面上で析出させ、加圧するか加圧しな いで重力または真空を用いる排水装置および蒸発により該完成紙料から水を除去 する工程を含み、半乾燥条件中で該シートをヤンキードライヤーの表面に付着さ せ、実質的な乾燥状態まで蒸発させて水の除去を完了し、柔軟なクレーピングブ レードによりヤンキードライヤーから紙匹を取り出し、そして得られたシートを リール上に巻き取る最終工程を含む。 本発明で用いる「充填ティッシュペーパー」なる語は、多層ティッシュペーパ ーの少なくとも1層の厚みの全体に分散した填料を含有する、ヤンキーマシン上 で製造された比較的に軽量で、低密度のクレープティッシュペーパーと記載され うる紙製品を意味する。「全体にわたり分散」なる語は、充填ティッシュ製品の ある特定の層の実質的にすべての部分が、填料粒子を含有することを意味するが 、そのような分散がその層内で必ずしも均一であることを特に暗示するものでは ない。実際のところ、ティッシュの充填層の厚さの関数として填料濃度を変化さ せることにより、何らかの利点が得られると予想されうる。 「多層ティッシュペーパー紙匹」、「多層ペーパー紙匹」、「多層紙匹」、「多層ペ ーパーシート」および「多層紙製品」なる語はすべて、種々の繊維型(該繊維は 、典型的には、ティッシュペーパーの製造に使用される比較的長い針葉樹繊維お よび比較的短い広葉樹繊維である)を好ましくは含む水性製紙完成紙料の2以上 の層から製造される紙のシートを表すのに当該技術分野において互換的に使用さ れる。該層は、好ましくは、希薄な繊維スラリーの別々の流れを1以上のエンド レスな有孔表面上で析出させることにより形成させる。個々の層が別々の有孔表 面上で最初に形成したら、ついでそれらの層を湿潤状態で合体させて、多層ティ ッシュペーパー紙匹を形成させる。 本発明で用いる「単プライティッシュ製品」なる語は、それがクレープティッ シュの1つのプライ(ply)を含むことを意味し、該プライは、事実上実質的に 均一であってもよいし、多層ティッシュペーパー紙匹であってもよい。本発明で 用いる「多プライティッシュ製品」なる語は、それがクレープティッシュの2以 上のプライを含むことを意味する。多プライティッシュ製品のプライは、事実上 実質的に均一であってもよいし、多層ティッシュペーパー紙匹であってもよい。 本発明の最初の工程は、少なくとも1つの「水性製紙完成紙料」の形成である 。本発明で用いる「水性製紙完成紙料」なる語は、通常、木材パルプおよび粒子 状填料、ならびに粒子状填料の保持能および他の任意の機能特性を付与するのに 必 要な添加物(所望により後記の修飾用化学物質を含有させることによる)を含む 製紙用繊維の懸濁液を意味する。製紙完成紙料の代表的な成分のいくつかを、以 下の節に記載する。 製紙完成紙料の成分製紙用繊維 本発明で使用する製紙用繊維は、通常、あらゆる種類の木材パルプに含まれて いると予想される。しかしながら、他のセルロース繊維性パルプ(例えば、リン ター、バガス、レーヨンなど)を使用することも可能であり、請求の範囲から除 外されているものはない。本発明で有用な木材パルプには、亜硫酸パルプおよび 硫酸塩パルプ(クラフトと称されることもある)などのケミカルパルプ、および 砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミ−サーモメカニカルパルプ (CTMP)などのメカニカルパルプが含まれる。落葉樹および針葉樹のいずれに由 来するパルプも使用することができる。 広葉樹パルプおよび針葉樹パルプの両方ならびにそれらの2つの組合せを、本 発明のティッシュペーパー用の製紙用繊維として使用することができる。本発明 で用いる「広葉樹パルプ」なる語は、落葉樹(被子植物)の木材物質に由来する 繊維状パルプを意味し、一方、「針葉樹パルプ」は、針葉樹(裸子植物)の木材 物質に由来する繊維状パルプである。広葉樹クラフトパルプ、特にユーカリ、お よび北部針葉樹(northern softwood)クラフト(NSK)パルプが、本発明のティッ シュ紙匹の製造に特に適している。本発明の好ましい実施態様は、層状ティッシ ュ紙匹を含み、この場合、最も好ましくは、ユーカリなどの広葉樹パルプを外層 に使用し、北部針葉樹クラフトパルプを内層に使用する。また、前記の範疇の繊 維のいずれかまたはすべてを含有していてもよい再生紙に由来する繊維も、本発 明に適用できる。粒子状填料 本発明は、製紙用繊維と粒子状填料とを含んでなるクレープティッシュペーパ ーを提供する。その好ましい実施態様においては、該粒子状填料は、粘土、炭酸 カルシウム、二酸化チタン、タルク、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、 アルミナ三水和物、活性炭、パールデンプン、硫酸カルシウム、ガラスミクロス フェア、ケイ藻土、およびそれらの混合物よりなる群から選ばれる。前記の群か ら填料を選ぶ場合には、いくつかの因子を評価する必要がある。これらには、経 費、入手可能性、ティッシュペーパー内への保持の容易性、色、散乱能、屈折率 、および選択される製紙環境との化学適合性が含まれる。 現在のところ、特に適当な粒子状填料はカオリン粘土であることが判明してい る。カオリン粘土は、粒状物として選鉱された天然に存在するケイ酸アルミニウ ム無機質の一般名である。 専門用語に関しては、カオリンの製品または加工について言う場合、か焼に付 されていないカオリンを表すのに「含水」なる語を使用することが当該技術分野 においても先行特許文献においても一般的であることが注目される。か焼では、 粘土を450℃以上の温度に付すが、この温度はカオリンの基本結晶構造を変化さ せる働きがある。いわゆる「含水」カオリンは、例えばフロス浮選、磁力選鉱、 機械的層剥離、磨砕または同様の粉砕選鉱に付されているが結晶構造を損なうと 考えられる前記の加熱には付されていない粗製カオリンから製造されたかもしれ ない。 技術的な意味で厳密に言えば、これらの物質を「含水」と記載するのは不適切 である。より詳しくは、実際には、カオリナイト構造中に水分子は存在しないの である。したがって、組成が2H2OoAl2O3o2SiO2という形で根拠なく記載されるこ とが多いが、カオリナイトが、この水和された式と同等とみなされるAl2(OH)4Si2 O5という近似的な式を有するアルミニウムヒドロキシドシリカートであること は古くから知られている。カオリンは、一旦、か焼に付されると(本明細書の目 的においては、これは、ヒドロキシル基の除去に十分な時間、450℃以上の温度 にカオリンを付すことを意味する)、カオリナイトの元の結晶構造は破壊される 。したがって、厳密には、該か焼粘土はもはや「カオリン」ではないが、これを 、か焼カオリンと称するのが当該技術分野では一般的であり、本明細書の目的に おいては、物質「カオリン」のクラスを挙げる場合には、か焼物質を含める。し たがって、「含水」ケイ酸アルミニウムは、か焼に付されていない天然カオリン を意味する。 含水ケイ酸アルミニウムは、本発明の実施において最も好ましいカオリンの形 態である。したがって、それは、前記のとおり、450℃以上の温度で水蒸気とし て約13重量%が失われることにより特徴づけられる。 カオリンは薄い小板の形態で天然に存在し、それらが互いに付着して「スタッ ク」または「書冊構造」を形成しているため、カオリンのモルホロジーは、もと もとは、平らであるか又は濃淡にむらがある。スタックは、加工中に或る程度は 個々の小板に分離するが、機械的な層剥離処理に付されていない粘土を使用する のが好ましい。なぜなら、機械的な層剥離処理は、平均粒径を減少させる傾向が あるからである。平均粒径は、等価球径(equivalent spherical diameter)で 表すのが一般的である。本発明の実施においては、平均等価球径は、約0.2ミク ロン以上、より好ましくは約0.5ミクロン以上が好ましい。最も好ましくは、約1 .0ミクロン以上の等価球径が好ましい。 採掘されたほとんどの粘土は、湿式処理に付される。粗製粘土を水性懸濁する と、粗い不純物を遠心分離により除去することが可能になり、化学的漂白のため の媒体が得られる。粘度を減少させ、沈降を遅くするために、そのようなスラリ ーにポリアクリレート重合体またはリン酸塩を加えることがある。得られた粘土 は、通常は、約70%の固体懸濁液として乾燥することなく出荷されるが、噴霧乾 燥されることもある。 空気浮動、フロス浮選、洗浄、漂白、噴霧乾燥、物質(例えば、安定化剤およ び粘度調節剤)の添加などの粘土に対する処理が一般に許容されが、これらの処 理は、ある特定の状況における手近で具体的な商業的考慮に基づいて選択すべき である。 各粘土小板そのものは、ポリケイ酸アルミニウムの多層構造である。酸素原子 の連続的な配列が、各基底層の一方の面を形成する。ポリシリカートのシート構 造の端が、これらの酸素原子により合体される。結合した八面体アルミナ構造の ヒドロキシル基の連続的な配列が他方の面を形成して、二次元ポリアルミニウム オキシド構造を形成する。四面体構造と八面体構造とを共有する酸素原子が、ア ルミニウム原子をケイ素原子に結合させる。 集合が不完全な場合には、主として、懸濁液中でアニオン電荷を有する天然粘 土粒子が生じる。このようなことが起こるのは、他の二価、三価および四価のカ チオンがアルミニウムと置換するためである。その結果、該表面上のいくつかの 酸素原子がアニオン性となり、ヒドロキシル基の解離性が弱くなる。 また、天然粘土は、そのアニオンを他の好ましいものと交換しうるカチオン性 を有する。これが生じる理由は、結合の十分な補完を欠くアルミニウム原子が、 小板の末端付近で或る頻度で存在することにある。そのようなアルミニウム原子 は、アニオンで占められている水性懸濁液からアニオンを誘引することにより、 その残りの原子価を満たすにちがいない。これらのカチオン性部位が溶液からの アニオンで満たされない場合は、粘土がそれ自身を端対面(edge to face)にて 配向させて、濃厚な分散液を形成する「カードハウス(card house)」構造を構成 することにより、粘土がそれ自身の電荷平衡を満足させることがある。ポリアク リレート分散剤は、該カチオン部位とイオン交換して粘土に反発性を付与し、こ れらの集合を妨害し、粘土の製造、出荷および使用を容易にする。 Georgia)から市販されている噴霧乾燥されたカオリンであり、これは、本発明 のクレープティッシュペーパー紙匹の製造に適している。デンプン 本発明のいくつかの態様においては、製紙完成紙料の成分の1つとしてデンプ ンを含めるのが有用である。粒子状填料および繊維の存在下で限られた水溶性を 有するデンプンが、以下に説明する本発明の或る態様において特に有用である。 これを達成するための一般的な手段は、いわゆる「カチオン性デンプン」を使用 することである。 本発明で用いる「カチオン性デンプン」なる語は、天然に由来するデンプンを さらに化学修飾してカチオン性構成部分を付与したデンプンと定義される。好ま しくは、該デンプンは、トウモロコシまたはジャガイモに由来するが、米、小麦 、タピオカなどの他の起源に由来するものであってもよい。アミオカ(amioca) デンプンとしても工業的に知られている蝋質トウモロコシ(waxy maize)からの デンプンが特に好ましい。アミオカデンプンは、一般的なデントコーンスターチ とは異なる。すなわち、アミオカデンプンは完全にアミロペクチンであるが、一 般のコーンスターチはアミロペクチンとアミロースとを共に含有している。ア ミオカデンプンに特有の種々の特性が、"Amioca−The Starch from Waxy Corn", H.H.Schopmeyer,Food Industries,1945年12月,pp.106-108にさらに記載されてい る。該デンプンは、顆粒形態、前ゼラチン化顆粒形態または分散形態であっても よい。分散形態が好ましい。顆粒前ゼラチン形態の場合には、それを、使用前に 冷水に分散しさえすればよく、唯一注意すべきは、分散液の形成においてゲルブ ロック(gel-block)するいずれかの傾向を抑制する装置を使用することである 。エダクターとして公知の適当な分散器が、当該技術分野において一般的である 。デンプンが顆粒形態であり、前ゼラチン化されていない場合には、デンプンを 蒸解して、顆粒の膨潤を誘導することが必要である。好ましくは、そのようなデ ンプン顆粒を、蒸解などにより、デンプン顆粒の分散の直前の点まで膨潤させる 。そのような高度に膨潤したデンプン顆粒は、「完全に蒸解」されたと称される であろう。分散のための条件は、一般には、デンプン顆粒のサイズ、顆粒の結晶 化度、および存在するアミロースの量に応じて様々となりうる。完全に蒸解され たアミオカデンプンは、例えば、デンプン顆粒の約4%コンシステンシーの水性 スラリーを約190°F(約88℃)で約30〜約40分間加熱することにより調製する ことができる。 カチオン性デンプンは、一般には以下のとおり分類することができる:(1) 第三級アミノアルキルエーテル、(2)第四級アミン、ホスホニウムおよびスル ホニウム誘導体を含むオニウムデンプンエーテル、(3)第一級および第二級ア ミノアルキルデンプン、および(4)その他(例えば、イミノデンプン)。新規カ チオン製品の開発が続けられているが、市販されている主な型は、第三級アミノ アルキルエーテルおよび第四級アンモニウムアルキルエーテルである。好ましく は、カチオンデンプンは、デンプンのアンヒドログルコース単位当たり約0.01〜 約0.1カチオン置換の置換度を有し、該置換基は、好ましくは、前記の型から Chemical Company(Bridgewater,New Jersey)により製造されている。カチ 理論に拘泥するものではないが、最初に水に溶解したカチオン性デンプンは、 填料表面上のアニオン部位を誘引するため、填料の存在下で不溶性になると考え られる。これにより、より多数の填料粒子に誘引表面を与える分枝状(bushy) デンプン分子に填料が覆われ、最終的には、填料のアグロメレーションが生じる 。この工程に必須の要素は、デンプンの荷電特性ではなく、デンプン分子のサイ ズおよび形状であると考えられる。例えば、カチオン性デンプンの代わりに合成 線状高分子電解質などの電荷偏倚(biasing)種を使用すると、良くない結果が 予想されるであろう。 本発明の1つの実施態様においては、好ましくは、粒子状填料にカチオン性デ ンプンを加える。この場合、カチオン性デンプンの添加量は、粒子状填料の重量 に基づいた場合、約0.1重量%〜約2重量%であるが、最も好ましくは、約0.25 重量%〜約0.75重量%である。本発明のこの態様においては、保持補助剤として カチオン性凝集剤を使用するのが好ましい。 本発明のもう1つの実施態様においては、好ましくは、ファンポンプにおける 最終希釈の前の時点で、完全な水性製紙完成紙料にカチオン性デンプンを加える のが好ましい。本発明のこの態様は、保持補助剤としてアニオン性凝集剤を使用 する。本発明のこの態様においては、アニオン性凝集剤の比率の約5〜約20倍の 比率でカチオン性デンプンを加えるのが好ましい。 前記のカチオン性凝集剤およびアニオン性凝集剤を、以下の節で詳細に説明す る。保持補助剤 多数の物質が、いわゆる「保持補助剤」として市販されている。本発明で用い る「保持補助剤」なる語は、製紙工程中に、細かい完成紙料固体を紙匹中で保持 するのを増強するために使用する添加物を意味する。その細かい固体が適当に保 持されないと、該固体は、処理流出液中へ失われてしまうか、あるいは再循環し ている白色の水のループ中で非常に高濃度で蓄積し、析出物の蓄積、排水不良な どの製造上の問題を引き起こす。参考として本明細書に組入れるJ.E.Unbehendお よびK.W.Britt,“Pulp and Paper,Chemistry and Chemical Technology”,第3 版,Vol.3,A Wiley Interscience Publicationの第17章,“Retention Chemistry”を読めば、高分子保持補助剤の機能の型およびメカニズムを本質的 に理解することができる。凝集剤は、架橋メカニズムにより、懸濁粒子を塊状化 する。ある種の多価カチオンが一般的な凝集剤であると考えられているが、一般 的に言えば、実際には、それらの代わりに、作用がより優れたポリマーが使用さ れつつあり、このポリマーは、ポリマー鎖に沿って多数の荷電部位を保持してい る。カチオン性凝集剤 本発明のティッシュ製品は、保持補助剤として「カチオン性凝集剤」を使用す ることにより効率的に製造することができる。本発明で用いる「カチオン性凝集 剤」なる語は、高分子電解質の1つのクラスを意味する。これらのポリマーは、 一般には、カチオン性モノマーよりなる又はそれを含むエチレン的に不飽和な1 以上のモノマー(一般には、アクリルモノマー)の共重合に由来する。 適当なカチオン性モノマーは、酸塩または第四級アンモニウム塩のいずれかと してのジアルキルアミノアルキル−(メタ)アクリレートまたは−(メタ)アクリル アミドである。適当なアルキル基には、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレ ート、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリルアミドおよびジアルキルアミノメ チル(メタ)アクリルアミドおよびジアルキルアミノ−1,3−プロピル(メタ)アク リルアミドが含まれる。これらのカチオン性モノマーを、好ましくは、ノニオン 性モノマー、好ましくはアクリルアミドと共重合させる。他の適当なポリマーと しては、ポリエチレンイミン、ポリアミドエピクロロヒドリンポリマー、および ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドなどのモノマーのホモポリマーまたは 該モノマーと一般にはアクリルアミドとのコポリマーが挙げられる。 保持補助剤として紙に使用するのに適した通常の任意のカチオン合成高分子凝 集剤を、本発明の製品の製造に有用に使用することができる。 好ましくは、該ポリマーは、カチオン化デンプンの球状構造と比べて実質的に 線状である。 広い範囲の電荷密度が有用であるが、中等度の密度が好ましい。本発明の製品 の製造に有用なポリマーは、ポリマー1g当たりわずか約0.2ミリ当量から約2.5 ミリ当量にも及ぶ範囲の頻度、好ましくは、ポリマー1g当たり約1〜約1.5ミ リ当量の頻度でカチオン性官能基を含有する。 本発明のティッシュ製品の製造に有用なポリマーは、少なくとも約500,000の 分子量、好ましくは約1,000,000以上の分子量を有するべきであり、約5,000,000 以上の分子量を有する場合が有利かもしれない。 許容される物質としては、例えば、すべてHercules,Inc.(Wilmington, として配送される)が挙げられる。もう1つの許容されるカチオン性凝集剤とし ては、Cytec,Inc.(Stamford,CT)の製品であるAccurac 91が挙げられる。 当業者であれば、これらのポリマーの所望の使用割合は広範囲の様々な値をと りうると認識するであろう。ポリマーの乾燥重量およびティッシュペーパーの最 終乾燥重量に基づきわずか約0.005重量%のポリマー量でも、有用な結果を与え るであろう。しかしながら、通常は、使用割合は、さらに高くなると予想され、 本発明の目的においては、これらの物質を使用する一般的な実施より、はるかに 高くなると予想される。約0.5%にも及ぶ量であってもよいが、通常は、約0.1% が最適である。アニオン性凝集剤 本発明のもう1つの態様においては、「アニオン性凝集剤」が有用な成分であ る。本発明で用いる「アニオン性凝集剤」は、ぶら下がっているアニオン性基を 有する高分子量のポリマーを意味する。 アニオン性ポリマーは、カルボン酸(−COOH)部分を有することが多い。これ らは、ポリマーバックボーンに直接ぶら下がったり、典型的にはアルカレン基( 特に、数個の炭素のアルカレン基)を介してぶら下がることができる。水性媒体 中では、低pHの場合を除き、そのようなカルボン酸基はイオン化して、該ポリマ ーに負電荷を付与する。 アニオン性凝集剤に適したアニオン性ポリマーは、重合に際してカルボン酸基 を与える傾向があるモノマー単位より完全にまたは実質的になるわけではなく、 ノニオン性官能性およびアニオン性官能性の両方を与えるモノマーの組合せを含 む。ノニオン性官能性を与えるモノマーは、特に極性を有する場合には、イオン 性官能性と同じ凝集傾向を示すことが多い。そのようなモノマーをしばしば加え るのは、この理由による。しばしば使用されるノニオン単位は、(メタ)アクリル アミドである。 比較的に高い分子量を有するアニオン性ポリアクリルアミドが、満足できる凝 集剤である。そのようなアニオン性ポリアクリルアミドは、(メタ)アクリルアミ ドと(メタ)アクリル酸との組合せを含有し、その後者は、重合工程中の(メタ)ア クリル酸モノマーの添加、または重合後のいくつかの(メタ)アクリルアミド単位 の加水分解、またはそれらを組合せた方法に由来するものであってもよい。 好ましくは、該ポリマーは、アニオン性デンプンの球状構造と比べて実質的に 線状である。 広い範囲の電荷密度が有用であるが、中等度の密度が好ましい。本発明の製品 の製造に有用なポリマーは、ポリマー1g当たりわずか約0.2ミリ当量から約7ミ リ当量以上にも及ぶ範囲の頻度、より好ましくは、ポリマー1g当たり約2〜約 4ミリ当量の頻度でカチオン性官能基を含有する。 本発明のティッシュ製品の製造に有用なポリマーは、少なくとも約500,000の 分子量、好ましくは約1,000,000以上の分子量を有するべきであり、約5,000,000 以上の分子量を有する場合が有利かもしれない。 許容される物質としては、例えば、Hercules,Inc.(Wilmington,Delaware) る。もう1つの許容されるカチオン性凝集剤としては、Cytec,Inc.(Stamford, 当業者であれば、これらのポリマーの所望の使用割合は広範囲の様々な値をと りうると認識するであろう。ティッシュペーパーの最終乾燥重量に基づきわずか 約0.005重量%のポリマー量でも、有用な結果を与えるであろう。しかしながら 、通常は、使用割合は、さらに高くなると予想され、本発明の目的においては、 これらの物質を使用する一般的な実施より、はるかに高くなると予想される。約 0.5%にも及ぶ量であってもよいが、通常は、約0.1%が最適である。結合抑制剤 本発明には、結合抑制剤が明示的に含まれる。許容される結合抑制剤は、よく 知られているジアルキルジメチルアンモニウム塩を含み、例えば、ジタロージメ チルアンモニウムクロリド、ジタロージメチルアンモニウムメチルスルファート 、ジ(水素化)タロージメチルアンモニウムクロリド、好ましくは、ジ(水素化)タ ロージメチルアンモニウムメチルスルファートを含む。この個々の物質は、Witc o に入手可能である。結合抑制剤は、製紙工程中に生じる繊維と繊維との自然の結 合を妨害するように作用する。結合抑制剤を使用する場合のその割合は、好まし くは、ティッシュペーパーの乾燥重量に基づき約0.02重量%〜約0.5重量%であ る。最も好ましくは、結合抑制剤は、ヤンキー側層中で使用する。他の添加物 製品に他の特性を付与したり、あるいは製紙法を改良するために、水性製紙完 成紙料または初期紙匹へ他の物質を加えることができる。ただし、これは、その ような他の物質が、選択された粒子状填料の化学に適合し、本発明の柔らかさ、 強度、低ダスト特性に有意な悪影響を及ぼさない場合に限られる。以下の物質が 明示的に含まれるが、これらは包括的に記載されているわけではない。本発明の 利点を損なったり妨げない限り、その他の物質を含めることも可能である。 水性製紙完成紙料の電位を制御するために、それを製紙工程に移す際に、カチ オン電荷偏倚(biasing)種を製紙工程に加えるのが一般的である。これらの物 質を使用するのは、セルロース性繊維および細粉ならびにほとんどの無機填料の 表面を含め、該固体のほとんどが天然で負の表面電荷を有するからである。当業 者の多くは、カチオン性電荷偏倚種が望ましいと考えている。なぜなら、カチオ ン性電荷偏倚種は、これらの固体を部分的に中和し、それらが、前記のカチオン 性デンプン、カチオン性高分子電解質などのカチオン性凝集剤により凝集される のをより容易にするからである。通常使用されるカチオン性偏倚種の1つとして 、ミョウバンが挙げられる。当該技術分野においては最近になって、比較的に低 分子量のカチオン性合成ポリマー(好ましくは、約500,000以下、より好ましく は、約200,000以下、さらに好ましくは、約100,000の分子量を有するもの)を使 用することにより電荷偏倚が行われている。そのような低分子量のカチオン性合 成ポリマーの電荷密度は、比較的高い。これらの電荷密度は、ポリマー1kg 当たりのカチオン性窒素が約4〜約8当量となる範囲である。1つの適当な物質 そのような物質の使用は、本発明の実施において特に許容される。しかしながら 、それらの適用に際して注意すべきことがある。そのような物質は少量であって も、より大きな凝集剤分子に接近しがたいアニオン中心を中和して粒子反発を低 下させることにより、実際に保持を助けることが良く知られている。しかしなが ら、そのような物質は、アニオン性アンカー部位に関してカチオン性凝集剤と競 合しうるため、それらは実際には、アニオン性部位が限定されている場合に保持 に負に作用することにより、意図に反する影響を及ぼすことがあるのである。 形成、排水、強度および保持を向上させるために、大きな表面積で高いアニオ ン性荷電の微粒子を使用することが、当該技術分野でよく知られている。例えば 、参考として本明細書に組入れる1993年6月22日付け発行のSmithの米国特許第5 ,221,435号を参照されたい。この目的のための一般的な物質は、シリカコロイド またはベントナイト粘土である。そのような物質の添加は、本発明の範囲内に明 示的に含まれる。 永久的な湿潤強さを望む場合には、ポリアミド−エピクロロヒドリン、ポリア クリルアミド、スチレン−ブタジエンラテックス;不溶化ポリビニルアルコール ;尿素−ホルムアルデヒド;ポリエチレンイミン;キトサンポリマーおよびそれ らの混合物を含む化学物質の群を、製紙完成紙料または初期紙匹に加えることが できる。ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂は、特に有用であることが判明し ているカチオン性の湿潤強い樹脂である。そのような樹脂の適当な型は、共に参 考として本明細書に組入れる共にKeimの1972年10月24日付け発行の米国特許第3, 700,623号および1973年11月13日付け発行の米国特許第3,772,076号に記載されて いる。有用なポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂の市販元の1つと Inc.(Wilmington,Delaware)が挙げられる。 多数のクレープペーパー製品は、トイレから腐敗系または下水系中へ処分され る必要があるため、湿潤時の強度が限られたものでなければならない。これらの 製品に湿潤強さを付与する場合には、水の存在下で放置した際にその能力の一部 または全部が減弱することにより特徴づけられる一時的な湿潤強さとすることが 好ましい。一時的な湿潤強さが望ましい場合には、結合物質は、ジアルデヒドデ ンプンや、アルデヒド官能性を有する他の樹脂、例えば、National Starch and 月1日付け発行のBjorkquistの米国特許第4,981,557号に記載されている樹脂よ りなる群から選ぶことができる。 吸収力を増強する必要がある場合には、界面活性剤を加えて、本発明のクレー プティッシュペーパー紙匹を処理することができる。使用する界面活性剤の割合 は、好ましくは、ティッシュペーパーの乾燥繊維重量に基づき約0.01重量%〜約 2.0重量%である。界面活性剤は、好ましくは、炭素数8以上のアルキル鎖を有 する。アニオン界面活性剤としては、例えば、線状アルキルスルホナートおよび アルキルベンゼンスルホナートが挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例 えば、アルキルグリコシドエステルなどのアルキルグリコシド、例えば、Croda, 発行のW.K.Langdonらの米国特許第4,011,389号に記載されているアルキルグリコ シドエーテル;およびアルキルポリエトキシル化エステル、例えば、Glyco Chem icals,Inc.(Greenwich,CT)より入手可能なPegosperse 200 MLおよび が挙げられる。 また、本発明は、紙匹の表面上またはヤンキードライヤー上に噴霧するように 設計されている接着剤および塗料(そのような製品は、ヤンキードライヤーに対 する粘着を制御するように設計されている)と組合せて使用することができる。 例えば、参考として本明細書に組入れるBatesの米国特許第3,926,716号は、ヤン キードライヤーに対するペーパー紙匹の粘着を向上させるために、或る加水分解 度および粘度のポリビニルアルコールの水性分散液を使用する方法を開示してい る。そのようなポリビニルアルコールは、Air Products and Chemicals,Inc. て使用することができる。直接ヤンキー上またはシートの表面上での使用に同様 に推奨される他のヤンキー塗料としては、カチオン性ポリアミドまたはポリアミ が挙げられる。これらもまた、本発明と組合せて使用することができる。好まし くは、部分的に加水分解されたポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、ポ リアミン樹脂、鉱油およびそれらの混合物よりなる群から選ばれる接着剤を用い て、紙匹をヤンキードライヤーに固定する。より好ましくは、接着剤は、ポリア ミドエピクロロヒドリン樹脂、鉱油およびそれらの混合物よりなる群から選ばれ る。 前記で挙げた所望により使用する化学接着剤は、単なる例示に過ぎず、本発明 の範囲を限定するものではない。 水性製紙完成紙料の製造 当業者であれば、製紙完成紙料の定性的な化学組成だけでなく、とりわけ、各 成分の相対量ならびに添加の順序および時機も、クレープ製紙法に重要であると 認識するであろう。水性製紙完成紙料の製造において、以下の方法が適している ことが現在判明しているが、その説明は、本明細書の最後に記載する請求の範囲 により定められる本発明の範囲を限定するものではないとみなされるべきである 。 まず、先行技術文献に十分に記載されている一般的な任意のパルプ化方法によ り水性スラリー中に個々の繊維を遊離させることにより、製紙用繊維を製造する 。ついで、必要に応じて、製紙完成紙料の選択部分上で精砕を行なう。粒子状填 料を吸着させるために後で使用する水性スラリーを、カナダ標準形ろ水度の当量 で少なくとも約600ml、好ましくは550ml以下に精砕すると、保持の点で有利であ ることが判明している。一般には、希釈するとポリマーおよび保持補助剤の吸収 に有利であり、したがって、製造のこの時点の製紙用繊維のスラリーは、好まし くは、固体が約3〜5重量%以下である。 まず、選択された粒子状填料を製造するが、これは、それを同様に水性スラリ ーに分散することにより行なう。一般には、希釈すると、固体表面上へのポリマ ーおよび保持補助剤の吸収に有利であり、したがって、製造のこの時点の製紙用 繊維のスラリーは、好ましくは、固体が約1〜5重量%以下である。 本発明の1つの態様は、カチオン性凝集剤による保持の化学に基づく。それは 、まず、粒子状填料の存在下で、水溶性が限られたデンプンを加えることを含む 。好ましくは、該デンプンはカチオン性であり、それを水性分散液として、該デ ンプンの乾燥重量および該粒子状填料の乾燥重量に基づき約0.3重量%〜1.0重量 %の量にて、厳密には粒子状填料の希薄な水性スラリーへ加える。 理論に拘泥するものではないが、該デンプンは、填料にアグロメレーション剤 として作用し、該粒子のアグロメレーションを引き起こすと考えられる。このよ うにして填料がアグロメレーションされると、製紙用繊維表面上に填料が、より 有効に吸着される。凝集粒子のスラリーと製紙用繊維の少なくとも1つのスラリ ーとを合体させ、得られた混合物にカチオン性凝集剤を加えることにより、繊維 表面上への填料の吸着を達成することができる。ここでもまた理論に拘泥するも のではないが、凝集剤の作用は、この時点で、製紙用繊維上のアニオン性部位と 填料凝集粒子上のアニオン性部位とを架橋することにより有効となると考えられ る。 カチオン性凝集剤は、製紙工程の紙料製造系のアプローチフロー(approach flow)における適当な任意の時点で加えることができる。該工程から回収された 機械水(machine water)で最終希釈を行なうファンポンプの後で、カチオン性 凝集剤を加えるのが特に好ましい。凝集剤により生じた架橋が剪断段階で分解さ れることが製紙業の分野では良く知られており、したがって、可能な限り多数の 剪断段階を水性製紙スラリーが経た後で凝集剤を加えるのが一般的な常套手段と なっている。 本発明のもう1つの態様は、アニオン性凝集剤に基づく。この態様においては 、好ましくは、アニオン性凝集剤を、水性製紙完成紙料の残りから実質的に単離 しながら、少なくとも粒子状填料の水性スラリーへ加える。ついで、アニオン性 凝集剤と粒子状填料とを一緒にしたものを、製紙用繊維の少なくとも一部と混合 し、該混合物へカチオン性デンプンを加える。この混合およびデンプンの添加は 、好ましくは、回収された機械水を水性製紙完成紙料と合わせてファンポンプに よりヘッドボックスへ運搬する工程の最終希釈の前に行なう。 デンプンを加えた後に、凝集剤の迫加量を加えるのが有利である。本発明のこ の態様においては、凝集剤の初回量はアニオン型あることが必須であるが、ファ ンポンプの後で加える凝集剤の一部は、アニオン型またはカチオン型のいずれで あってもよい。最も好ましくは、凝集剤のこの追加量を、回収された機械水での 最終希釈の後、すなわちファンポンプの後で加える。凝集剤により生じたフロッ クが剪断段階で分解されることが製紙業の分野では良く知られており、したがっ て、可能な限り多数の剪断段階を水性製紙スラリーが経た後で凝集剤を加えるの が一般的な常套手段となっている。 当業者であれば、前記で推奨されているとおりに凝集剤を粒子状填料に直接加 えることは、最小剪断段階アプローチ(minimum shear stage approach)に対す る例外であると認識するであろう。したがって、本発明のこの態様においては、 アニオン性凝集剤の少なくとも一部を粒子状填料(それは、水性製紙完成紙料の 残りの成分を実質的に含まない)に加え、凝集剤で処理された粒子状填料を、最 終希釈段階の前に製紙用繊維に加える場合に予想外の利点が得られる。アニオン 性凝集剤の添加点に関する適当な比は、約4:1である。すなわち、ファンポン プの後で加える凝集剤の合計量の1部に対して、約4部を粒子状填料に直接加え るのが有利である。この比は非常に様々な値をとることが可能であり、状況の変 化に応じて約0.5:1から10:1の比が適当であると予想される。 本発明のいずれかの態様を代表する製品の製造においては、製紙用繊維の複数 のスラリーを調製する場合には、1以上のスラリーを使用して、本発明に従い粒 子状繊維を吸着させることができる。製紙工程における製紙用繊維の水性スラリ ーの1以上が、そのファンポンプに到達する前に粒子状填料を比較的含まない状 態で維持される場合であっても、そのようなスラリーのファンポンプの後でカチ オン性またはアニオン性凝集剤を加えることが好ましい。その理由は、有孔スク リーンを既に通過した際に保持されなかった填料凝集粒子を、そのファンポンプ で使用する回収水が含有するからである。クレープ製紙法で複数の希薄繊維スラ リーを使用する場合には、カチオン性またはアニオン性凝集剤の流動を、好まし くは、すべての希薄繊維スラリーに加え、また、それを加える際には、それが各 希薄繊維スラリーの水性製紙完成紙料の固体の流動とほぼ釣り合うようにすべき である。 好ましい態様においては、広葉樹パルプを含む比較的短い製紙用繊維のスラリ ーを調製し、微粒子状填料を吸着させるのに使用し、一方、針葉樹パルプを含む 比較的長い製紙用繊維スラリーを調製し、該微粒子を実質的に含まないままで維 持する。得られた短い繊維のスラリーは、最終的には、三層ヘッドボックスの外 側のチャンバへ導かれて三層ティッシュの表面層を形成する。この場合、比較的 に長い製紙用繊維のスラリーは、ヘッドボックスの内側チャンバへ導かれ、そこ から長い繊維の内側の層が形成される。得られた充填ティッシュ紙匹は、単プラ イティッシュ製品に変換するのに特に適している。 もう1つの好ましい態様においては、広葉樹パルプを含む比較的短い製紙用繊 維のスラリーを調製し、微粒子状填料を吸着させるのに使用し、一方、針葉樹パ ルプを含む比較的長い製紙用繊維スラリーを調製し、該微粒子を実質的に含まな いままで維持する。得られた短い繊維のスラリーは、最終的には、二室ヘッドボ ックスの1つのチャンバへ導かれて二層ティッシュの1つの層を形成する。この 場合、比較的に長い製紙用繊維のスラリーは、ヘッドボックスの第2チャンバへ 導かれ、そこから長い繊維のもう1つの層が形成される。得られた充填ティッシ ュ紙匹は、多プライティッシュ製品(これは、比較的に短い製紙用繊維を含む層 が2−プライティッシュ製品の表面上に来るように各プライが配向している2つ のプライを含む)に変換するのに特に適している。 もう1つの好ましい態様においては、広葉樹パルプを含む比較的短い製紙用繊 維のスラリーを調製し、微粒子状填料を吸着させるのに使用し、一方、広葉樹パ ルプを含む比較的短い製紙用繊維スラリーを調製し、微粒子を比較的に含まない ままで維持し、針葉樹パルプを含む比較的長い製紙用繊維スラリーを調製し、該 微粒子を実質的に含まないままで維持する。微粒子状填料を含有する得られた短 い繊維のスラリーは、最終的には、多室ヘッドボックスの1つのチャンバへ導か れる。一方、粒子を比較的に含まないままで維持した得られた短い繊維のスラリ ーは、もう1つのチャンバへ導かれ、得られた長い繊維のスラリーは、さらにも う1つのチャンバへ導かれる。好ましくは、比較的長い繊維のスラリーを導くチ ャンバを、残りの2つのチャンバの間に配置し、微粒子状填料を含有する比較的 短い繊維のスラリーを収容するチャンバが、有孔表面の反対側にそのスラリーを 堆積するように、これらのチャンバを配置する。 また、当業者であれば、ヘッドボックスのチャンバの見掛け上の数は、同じ型 の水性製紙完成紙料を隣接チャンバに導くことにより減少させることができると 認識するであろう。例えば、前記の三室ヘッドボックスは、実質的に同じ水性製 紙完成紙料を2つの隣接チャンバのいずれかに単に導くことにより、二室ヘッド ボックスとして使用することができるであろう。 すべての態様においては、本発明により定められるリント率を与えるように各 層へ導く完成紙料を構成することが必要である。これは、反ヤンキー側層の起源 となる完成紙料にデンプンを優先的に加え、それにより、ヤンキー側層の起源と なる完成紙料に加えるデンプンを減少させることにより達成される。また、結合 抑制剤をヤンキー側層へ優先的に加えることにより、リント率を増加させる。 理論に拘泥するものではないが、バイアス表面特性を有さない充填ティッシュ ペーパーのヤンキー側表面は、填料を含有しない同様に製造されたティッシュ紙 匹ほど平滑ではないと考えられている。これは、繊維が微粒子で置換されること に伴う強度の喪失に打ち勝つために繊維をより強固に結合させる必要があること から生じると考えられる。反ヤンキー側ではこの相違が顕著でないが、これは、 この側の表面が、もともと、より変化に富むためである。そのため、ワイヤー側 の結合を減少させることは、反ヤンキー側層上の結合をさらに増加させることに 伴う欠点を補って余りある正の効果を与える。 水性製紙完成紙料の製造法は、図2(これは、カチオン性凝集剤に基づく本発 明の態様による製品を与えるクレープ製紙操作のための水性製紙完成紙料の製造 を例示する略図である)および図3(アニオン性凝集剤に基づく本発明のもう1 つの態様による製品を与えるクレープ製紙操作のための水性製紙完成紙料の製造 を例示する略図である)を参照することにより、より直感的に理解することがで きる。以下、図2について検討する。 貯蔵槽1は、比較的長い製紙用繊維の水性スラリーをステージする(staging )ために設けられている。該スラリーはポンプ2により運ばれるが、長い製紙用 繊維の潜在強度性を完全に引き出すために所望によりリファイナー3を通過させ て もよい。追加的パイプ4は、最終製品に必要な湿潤および乾燥強さを付与する樹 脂を運ぶ。ついで、該樹脂の吸収を助けるために該スラリーをミキサー5中でさ らに調整する。ついで、適切に調整されたスラリーをファンポンプ6中で白水7 で希釈して、希薄な長い製紙用繊維スラリー15を形成させる。パイプ20は、スラ リー15にカチオン性凝集剤を加えて、凝集した長い繊維のスラリー22を与える。 さらに図2を参照すると、貯蔵槽8は、微粒子状填料スラリーの収納場所であ る。追加的パイプ9は、カチオン性デンプン添加物の水性分散液を運ぶ。ポンプ 10は、該微粒子状スラリーを運ぶと共に、該デンプンの分散液を与えるように機 能する。該添加物の吸収を助けるためにミキサー12中で該スラリーを調整する。 得られたスラリー13は、それが、精砕された短い製紙用繊維の水性分散液と混合 される地点まで運ばれる。 さらに図2を参照すると、短い製紙用繊維スラリーが、収納場所11から出て、 ポンプ14により、パイプ49を通りリファイナー15を介して運ばれる。リファイナ ー15において、該スラリーは短い製紙用繊維の精砕化スラリー16となる。微粒子 填料13の調整スラリー13と混合された後、それは、短い繊維に基づく水性製紙用 スラリー17となる。スラリー17と白水7とをファンポンプ18中で混合し、この地 点で、該スラリーは、希薄な水性製紙用スラリー19となる。パイプ21は、カチオ ン性凝集剤をスラリー19中に導き、ついで、該スラリーは、凝集した水性製紙用 スラリー23となる。 好ましくは、凝集した短い繊維に基づく水性製紙用スラリー23は、図1に例示 するクレープ製紙法に導かれ、2つのほぼ等しい流れに分割され、ついでそれら は、ヘッドボックスチャンバ82および83に導かれ、最終的にはそれぞれ、強く、 柔らかく、低ダスト性の充填クレープティッシュペーパーの反ヤンキー側層75お よびヤンキー側層71となる。同様に、図2の凝集した長い水性製紙用繊維スラリ ー22は、好ましくは、ヘッドボックスチャンバ82bに導かれ、最終的には、強く 、柔らかく、低ダスト性の充填クレープティッシュペーパーの中央層73となる。 以下、図3について検討する。 貯蔵槽24は、比較的長い製紙用繊維の水性スラリーをステージする(staging )ために設けられている。該スラリーはポンプ25により運ばれるが、長い製紙用 繊維の潜在強度性を完全に引き出すために所望によりリファイナー26を通過させ てもよい。追加的パイプ27は、最終製品に必要な湿潤および乾燥強さを付与する 樹脂を運ぶ。ついで、該樹脂の吸収を助けるために該スラリーをミキサー28中で さらに調整する。ついで、適切に調整されたスラリーをファンポンプ30中で白水 29で希釈して、希薄な長い製紙用繊維スラリー31を形成させる。所望により、パ イプ32は、スラリー31と混合する凝集剤を運び、凝集した長い水性繊維製紙用ス ラリー33を与える。 さらに図3を参照すると、貯蔵槽34は、微粒子状填料スラリーの収納場所であ る。追加的パイプ35は、アニオン性凝集剤の水性分散液を運ぶ。ポンプ36は、該 微粒子状スラリーを運ぶと共に、該凝集剤の分散液を与えるように機能する。該 添加物の吸収を助けるためにミキサー37中で該スラリーを調整する。得られたス ラリー38は、それが、精砕された短い製紙用繊維の水性分散液と混合される地点 まで運ばれる。 さらに図3を参照すると、短い製紙用繊維スラリーが、収納場所39から出て、 ポンプ40により、パイプ48を通り、それが、調整された微粒子状填料スラリー38 と混合される地点まで運ばれて、短い繊維に基づく水性製紙用スラリー41となる 。パイプ46は、スラリー41と混合されるカチオン性デンプンの水性分散液を運び 、インラインミキサー50の助けにより、凝集されたスラリー47が形成される。白 水29は、凝集されたスラリー中に導かれ、該スラリーはファンポンプ42中で混合 されて、希薄な凝集した短い繊維に基づく水性製紙用スラリー43となる。所望に より、パイプ44は、希薄スラリー43の凝集レベルを上昇させる追加的な凝集剤を 運び、スラリー45が形成される。 好ましくは、図3からの短い製紙用繊維スラリー45は、図1に例示される好ま しい製紙工程に導かれ、2つのほぼ等しい流れに分割され、ついでそれらは、ヘ ッドボックスチャンバ82および83に導かれ、最終的にはそれぞれ、強く、柔らか く、低ダスト性の充填クレープティッシュペーパーの反ヤンキー側層75およびヤ ンキー側層71となる。同様に、図3の長い製紙用繊維スラリー33は、 好ましくは、ヘッドボックスチャンバ82bに導かれ、最終的には、強く、柔らか く、低ダスト性の充填クレープティッシュペーパーの中央層73となる。 クレープ製紙法 図1は、バイアス表面結合特性を有する強く、柔らかく、低ダスト性の充填ク レープティッシュペーパーを製造するためのクレープ製紙法を例示する略図であ る。以下、図1を参照して、これらの好ましい実施態様を説明する。 図1は、本発明の紙を製造するための好ましい抄紙機80の側面図である。図1 を参照すると、製紙機80は、上部チャンバ82、中央チャンバ82bおよび下部チャ ンバ83を有する層状ヘッドボックス81、スライスルーフ(slice roof) 84、およ びフォドリニエールワイヤ85を含む。フォドリニエールワイヤ85は、ブレストロ ール86、デフレクタ90、真空サクションボックス91、クーチロール92および複数 のターニングロール(turning roll)94上を環状に取り囲む。稼動時に、1つの 製紙完成紙料を上部チャンバ82を経由して、もう1つの製紙完成紙料を中央チャ ンバ82bを経由して、一方、さらにもう1つの完成紙料を下部チャンバ83を経由 して、スライスルーフ84から上下の関係でフォドリニエールワイヤ85上に送り出 して、層88、88bおよび88cを含む初期紙匹88をフォドリニエールワイヤ85上で形 成させる。脱水が、フォドリニエールワイヤ85を通過中に生じ、デフラクター90 および真空ボックス91により支援される。フォドリニエールワイヤが、矢印で示 されている方向に折返し走行しながら、ブレストロール86を通る新たな周回が始 まる前に、シャワー95がそれを清浄化する。紙匹移動領域93において、初期紙匹 88は、真空トランスファボックス97の作用により有孔担体布96に移る。担体布96 は、移動領域93から、真空脱水ボックス98、ブロースルー(blow-through)予備 乾燥機100、および2つのターニングロール101を経由して該紙匹を運び、ついで 、該紙匹は、プレスロール102の作用によりヤンキードライヤー108に移される。 ついで担体布96は、追加的なターニングロール101、シャワー103、および真空脱 水ボックス105を取り囲むように周回する間に、清浄化され、脱水される。予備 乾燥されたペーパー紙匹は、スプレーアプリケーター109により塗布される接着 剤の助けをかりて、ヤンキードライヤー108の円筒表面に接着的に固定される。 乾燥は、蒸気 加熱されたヤンキドライヤー108上で、および示されていない手段により乾燥フ ード110を介して加熱され循環される熱風により完了する。ついで該紙匹は、ヤ ンキードライヤー108から、ドクターブレード111により乾燥クレープ(dry creped)され、それは、ヤンキー側層71、中央層73および反ヤンキー側層75を含 むペーパーシート70と称される。ついで、ペーパーシート70は、カレンダーロー ル112と113との間、およびリール115の円周部の周囲を通り、そこで、軸118上に 配置されている巻心117上のロール116中に巻き取られる。 さらに図1を参照すると、ペーパーシート70のヤンキー側層71の起源は、ヘッ ドボックス81の下部チャンバ83を経由して送り出され、フォドリニエールワイヤ 85に直接適用され、そこで、初期紙匹88の層88cとなった完成紙料である。ペー パーシート70の中央層73の起源は、ヘッドボックス81のチャンバ82.5を経由して 運ばれ、層88cの上に層88bを形成した完成紙料である。ペーパーシート70の反ヤ ンキー側層75は、ヘッドボックス81の上部チャンバ82を経由して運ばれ、初期紙 匹88の層88bの上に層88aを形成した完成紙料である。図1は、三層紙匹を製造す るように適合されたヘッドボックス80を有する抄紙機80を示しているが、ヘッド ボックス81は、異なる層数の他の多層ティッシュ紙匹を製造するよう適合させる こともできる。本発明の1つの実施態様は、層88bを与える完成紙料に微粒子状 填料を追いやり、それにより製紙工程の保持効率を増加させることにより達成さ れる。 さらに、本発明を例示するペーパーシート70を図1の抄紙機80上で製造するこ とに関しては、形成が良好に生じるよう、フォドリニエールワイヤ85は、短い繊 維完成紙料を構成する繊維の平均の長さに関して比較的小さなスパンを有する微 細メッシュのものでなければならず、また、布96のフィラメント間間隙中に初期 紙匹の布側がバルキング(bulking)するのを実質的に回避するために、有孔担 体布96は、長い繊維完成紙料を構成する繊維の平均の長さに関して比較的小さな 開口スパン(opening span)を有する微細メッシュを有するべきである。また、 典型的なペーパーシート70を製造するための工程条件に関しては、クレーピング の前に、ペーパー紙匹を、好ましくは約80%繊維コンシステンシー、より好まし くは約95%繊維コンシステンシーまで乾燥する。 本発明は、通常のフェルトプレス(felt−pressed)クレープティッシュペー パー、高バルクパターン高密度化(high bulk pattern densified)クレープテ ィッシュペーパー、高バルク非圧縮(high bulk,uncompacted)クレープティッ シュペーパーなど(これらに限定されるものではない)のクレープティッシュペ ーパーに一般に適用することができる。 本発明の充填クレープティッシュペーパー紙匹は、10g/m2〜約100g/m2の坪量 を有する。その好ましい実施態様においては、本発明の充填ティッシュペーパー は、約10g/m2〜約50g/m2、最も好ましくは約10g/m2〜約30g/m2の坪量を有する。 本発明に適したクレープティッシュペーパー紙匹は、約0.60g/cm3以下の密度を 有する。その好ましい実施態様においては、本発明の充填ティッシュペーパーは 、約0.03g/m3〜約0.6g/m3、最も好ましくは、約0.05g/m3〜約0.2g/m3の密度を有 する。 さらに、本発明は、多層ティッシュペーパー紙匹に適用することができる。層 状ペーパー紙匹から形成されるティッシュの構造は、1976年11月30日付け発行の Morgan,Jrらの米国特許第3,994,771号、1981年11月17日付け発行のCarstensの米 国特許第4,300,981号、1979年8月28日付け発行のDunningらの米国特許第4,166, 001号、および1994年9月7日公開のEdwardsらの欧州特許公開第0 613 979 A1号 (それらをすべて、参考として本明細書に組入れるものとする)に記載されてい る。それらの層は、好ましくは、異なる繊維型を含み、該繊維は、典型的には、 多層ティッシュペーパーの製造に使用される比較的長い針葉樹繊維および比較的 短い広葉樹繊維である。本発明に適した多層ティッシュペーパー紙匹は、少なく とも2つの重ね合わせ層(内層、および該内層に隣接した少なくとも1つの外層 )を含む。好ましくは、多層ティッシュペーパーは、3つの重ね合わせ層(内層 または中央層および2つの外層、例えば、ヤンキー側外層および反ヤンキー側外 層の2つの外層の間に内層が位置する)を含む。ヤンキー外層は、ヤンキードラ イヤー表面に接する表面を形成するため、そのように称されている。好ましくは 、その2つの外層は、約0.5〜約1.5mm、好ましくは約1.0mm未満の平均繊維長を 有する比較的短い製紙用繊維の主要フィラメント構成成分を含む。これらの短い 製紙用繊維は、典型的には、広葉樹繊維、好 ましくは、広葉樹クラフト繊維(最も好ましくは、ユーカリに由来するもの)を 含む。内層は、好ましくは、少なくとも約2.0mmの平均繊維長を有する比較的長 い製紙用繊維の主要フィラメント構成成分を含む。これらの長い製紙用繊維は、 典型的には、針葉樹繊維、好ましくは、北部(northern)針葉樹クラフト繊維であ る。好ましくは、本発明の粒子状填料の大部分は、本発明の多層ティッシュペー パー紙匹の外層の少なくとも1つに含有される。本発明の1つの実施態様におい ては、本発明の粒子状填料の大部分は、両方の外層に含有されている。本発明の もう1つの実施態様においては、粒子状填料の大部分は、外層の1つ(特に、有 孔表面から最大距離の地点に形成される外層、すなわち、反ヤンキー側層)に含 有されている。 多層クレープティッシュペーパー紙匹から製造されるクレープティッシュペー パー製品は、単プライティッシュ製品であっても、あるいは多プラィティッシュ 製品であってもよい。 装置および方法は、当業者によく知られている。典型的な方法においては、低 コンシステンシーのパルプ完成紙料を、加圧ヘッドボックス内に供給する。ヘッ ドボックスは、パルプ完成紙料の薄い析出物をフォドリニエールワイヤ上へ運び 湿った紙匹を形成させるための開口を有する。ついで該紙匹を、典型的には、真 空脱水により、約7%〜約25%(紙匹の全重量に基づく)の繊維コンシステンシ ーまで脱水する。 本発明で開示する充填ティッシュペーパー製品を製造するために、水性製紙完 成紙料を有孔表面上に析出させて、初期紙匹を形成させる。本発明の範囲には、 複数の紙層が形成することにより得られるティッシュペーパー製品が含まれ、こ の場合、好ましくは、例えば多チャンネルヘッドボックス内で、希薄繊維スラリ ーの別々の流れの析出から完成紙料の2以上の層が形成される。それらの層は、 好ましくは、異なる繊維型を含み、該繊維は、典型的には、比較的長い針葉樹繊 維および比較的短い広葉樹繊維(多層ティッシュペーパーの製造で使用されるも の)である。まず、個々の層が、別々のワイヤ上で形成すると、ついでそれらの 層を湿潤時に合体させて、多層ティッシュペーパー紙匹を形成させる。製紙用繊 維は、好ましくは、異なる繊維型を含み、該繊維は、典型的には、比較的長い針 葉樹繊維および比較的短い広葉樹繊維である。より好ましくは、広葉樹繊維は、 前記製紙用繊維の少なくとも約50%を、また、針葉樹繊維は、前記製紙用繊維の 少なくとも約10%を含む。 本発明の充填ティッシュ製品の製造に用いる製紙法においては、紙匹をフェル トまたは布に移動させることを含む工程(例えば、当該技術分野でよく知られて いる、通常のフェルトプレス(felt pressing)ティッシューペーパーの場合)は 、本発明の範囲内に明示的に含まれる。この製造工程においては、紙匹を脱水用 フェルトに移動させ、紙匹をプレスして、プレス操作により紙匹からフェルト中 に水を除去することにより、紙匹を脱水する。この場合、対向する機械的部材( 例えば、円筒状ロール)により発生した加圧に紙匹を付す。このようにして紙匹 を脱水するには実質的な加圧を要するため、通常のフェルトプレスにより得られ る紙匹は、密度が比較的高く、紙匹の構造の全体にわたり均一な密度を有するこ とにより特徴づけられる。 本発明の充填ティッシュ製品の製造に用いる製紙法には、当該技術分野におい てヤンキードライヤーとして公知の円筒状蒸気ドラム装置に半乾燥紙匹を移動さ せる間に紙匹をプレスする工程が含まれる。ヤンキードライヤーに対してプレス される紙匹の側を、本発明ではヤンキー側外層と称することにし、一方、ヤンキ ードライヤーから離れた面側を、本発明では反ヤンキー側外層と称することとす る。そのような移動は、紙匹をプレスする対向円筒状ドラムなどの機械的手段に より行なう。また、紙匹をヤンキー表面にプレスする際には、紙匹に真空を適用 することもできる。複数のヤンキードライヤードラムを使用することができる。 充填ティッシュペーパーを製造するための製紙法のより好ましい変法は、いわ ゆるパターン高密度化(pattern densified)法を含み、この方法においては、 得られる構造は、比較的低い繊維密度の比較的高いバルク領域(bulk field)、お よび該高バルク領域内に散在する比較的高い繊維密度の高密度化領域の配列を有 することにより特徴づけられる。あるいは、該高バルク領域は、枕状領域(pill ow region)として特徴づけられる。また、高密度化領域は、ナックル領域(knu ckle region)とも称される。該高密度化領域は、該高バルク領域内で間隔をお いて分離して存在していてもよいし、あるいは、該高バルク領域内で完全にまた は部分 的に互いに連結していてもよい。好ましくは、比較的高密度の領域は連続的であ り、該高バルク領域は不連続的である。パターン高密度化ティッシュ紙匹を製造 するための好ましい方法は、1967年1月31日付け発行のSanfordおよびSissonの 米国特許第3,301,746号、1976年8月10日付け発行のPeter G.Ayersの米国特許 第3,974,025号、1980年3月4日付け発行のPaul D.Trokhanの米国特許第4,191, 609号、1987年1月20日付け発行のPaul D.Trokhanの米国特許第4,637,859号、1 990年7月17日付け発行のWendtらの米国特許第4,942,077号、1994年9月28日付 け公開のHylandらの欧州特許公開第0 617 164 A1号、1994年9月21日付け公開の Hermansらの欧州特許公開第0 616 074 A1号(これらはすべて、参考として本明 細書に組入れることとする)に記載されている。 パターン高密度化紙匹を形成するためには、紙匹の形成直後の紙匹を、フェル トではなく形成用布(forming farbric)へ移動させる。形成用布を含む一連の 支持体に対して、紙匹を並列させる。一連の支持体に対して紙匹をプレスするこ とにより、一連の支持体と湿潤紙匹との接触点と位置的に対応する部位で紙匹内 の高密度化領域を減少させる。この操作中に圧縮されない紙匹の残りの部分を、 高バルク領域と称することとする。さらに、この高バルク領域は、例えば真空型 装置またはブロースルー(blow-through)ドライヤーを用いて流体圧をかけるこ とにより脱高密度化(dedensify)することができる。紙匹を脱水し、所望によ り予備乾燥する(これは、高バルク領域の圧縮を実質的に避けるように行なう)。 これは、好ましくは、真空型装置またはブロースルー(blow-through)ドライヤ ーを用いて流体圧により、あるいは、高バルク領域を圧縮しないで一連の支持体 に対して紙匹を機械的にプレスすることにより達成される。行なう工程総数を減 少させるために、脱水、所望により行なう予備乾燥、および高密度化領域の形成 の操作をひとまとめに、あるいは部分的にまとめて行なってもよい。ヤンキー表 面への移動の時点での半乾燥紙匹の含水率は約40%未満である。半乾燥紙匹を前 記の形成用布上に置いて低密度構造を形成させながら、前記の半乾燥紙匹に熱風 を吹き付ける。 パターン高密度化紙匹をヤンキードライヤーに移動させ、完全に乾燥する(好 ましくは、なおも機械的プレスを避ける)。本発明においては、好ましくは、ク レープティッシュペーパー表面の約8%〜約55%が、高バルク領域の密度の少な くとも125%の相対密度を有する高密度化ナックル(densified knuckle)を含む 。 一連の支持体は、好ましくは、加圧に際して高密度化領域の形成を促進する一 連の支持体として作動するナックルのパターン化された置換(patterned displa cement)を有するインプリンティング(imprinting)担体布である。ナックルの パターンは、既に言及されている一連の支持体を構成する。インプリンティング (imprinting)担体布は、1967年1月31日付け発行のSanfordおよびSissonの米 国特許第3,301,746号、1974年5月21日付け発行のSalvucci,Jr.らの米国特許第3 ,821,068号、1976年8月10日付け発行のAyersの米国特許第3,974,025号、1971年 3月30日付け発行のFriedbergらの米国特許第3,573,164号、1969年10月21日付け 発行のAmneusの米国特許第3,473,576号、1980年12月16日付け発行のTrokhanの米 国特許第4,239,065号、および1985年7月9日付け発行のTrokhanの米国特許第4, 528,239号(これらはすべて、参考として本明細書に組入れることとする)に記 載されている。 最も好ましくは、紙匹に流体力をかけることにより、開いたメッシュ乾燥/イ ンプリンティング(imprinting)布に初期紙匹を適合させ、ついで低密度製紙法 の一部として、前記布上で熱的に予備乾燥する。 本発明に包含される製造工程のもう1つの変法は、いわゆる非圧縮非パターン 高密度化(uncompacted,non pattern-densified)多層ティッシュペーパー構造 (例えば、共に参考として本明細書に組入れる1974年5月21日付け発行のJoseph L.Salvucci,Jr.およびPeter N.Yiannosの米国特許第3,812,000号、および1980 年7月17日付け発行のHenry E.Becker、Albert L.McConnellおよびRichard Schu tteの米国特許第4,208,459号に記載されているもの)の形成を含む。一般に、非 圧縮非パターン高密度化多層ティッシュペーパー構造は、有孔形成ワイヤ(例え ば、フォドリニエールワイヤ)上で製紙完成紙料を析出させて湿潤紙匹を形成さ せ、紙匹から水を抜き、機械的に圧縮しないで追加的な水を除去して紙匹が少な くとも80%の繊維コンシステンシーを有するようにし、そして紙匹をクレーピン グすることにより調製する。水は、真空脱水および熱乾燥に より紙匹から除去する。得られた構造は、比較的圧縮されていない繊維の、柔ら かいが弱く高バルクのシートである。好ましくは、結合物質を、クレーピングの 前に紙匹の一部に適用する。 本発明の実施に関連した利点の1つとして、一定量のティッシュペーパー製品 を製造するのに必要な製紙用繊維の量を減少させることが可能なことが挙げられ る。さらに、ティッシュ製品の光学的性質、特に不透明度が改善される。これら の利点は、高い強度および低ダスト性を有するティッシュペーパー紙匹において 実現される。 本発明で用いる「不透明度」なる語は、電磁スペクトルの可視部に対応する波 長の光の透過に対するティッシュペーパーの抵抗性を意味する。「比不透明度」 は、ティッシュペーパー紙匹の坪量の1g/m2単位当たりに与えられる不透明度の 尺度である。不透明度を測定し、比不透明度を計算する方法については、本明細 書の後記の節で詳細に説明する。本発明のティッシュペーパー紙匹は、好ましく は約5%以上、より好ましくは約5.5%以上、最も好ましくは約6%以上の比不 透明度を有する。 本発明で用いる「強度(強さ)」なる語は、比全強度を意味し、この尺度の測定 方法については、本明細書の後記の節で説明する。本発明のティッシュペーパー 紙匹は強い。これは、一般に、その比全強度が、少なくとも約0.25メートル、よ り好ましくは約0.40メートル以上であることを意味する。 「リント」および「ダスト」なる語は、本発明で互換的に使用され、制御され た(controlled)摩耗試験で測定された場合に繊維または粒子状填料を放出する 傾向を意味し、その試験の方法論は、本明細書の後記の節で詳細に説明する。繊 維または粒子を放出する傾向は、そのような繊維または粒子が該構造体に固定さ れている度合と直接関連するため、リントおよびダストは強度と関連している。 固定の全体のレベルが上昇するにつれて、強度は上昇する。しかしながら、許容 されると考えられる強度レベルを有していても、許容されないレベルのリント性 (linting)またはダスト性(dusting)を有している可能性がある。これは、リ ント性またはダスト性が局在化していることがあるからである。例えば、ティッ シュペーパー紙匹の表面は、リント性またはダスト性の傾向を有するが、表面下 では、結合度が、強度の全体のレベルを完全に許容レベルまで上昇させるのに十 分なものである場合がある。また、強度が、比較的長い製紙用繊維の骨格に由来 しており、繊維粉末または粒子状填料が、該構造体内に十分に結合していない場 合もある。本発明の充填ティッシュペーパー紙匹は、リントが比較的低い。ヤン キー側および反ヤンキー側のリント値の平均を表す最終的なリント値は、好まし くは約12未満、より好ましくは約10未満、最も好ましくは8未満である。 本発明の多層ティッシュペーパー紙匹は、柔らかく吸収性の多層ティッシュペ ーパー紙匹が必要とされる任意の用途に使用することができる。本発明の多層テ ィッシュペーパー紙匹の特に有利な用途は、トイレットペーパー製品および化粧 紙製品である。単プライおよび多プライの両方のティッシュペーパー製品を、本 発明の紙匹から製造することができる。 バイアス表面特性を有する柔らかい充填ティッシュペーパー 図4は、本発明の柔かいティッシュペーパーの1つの実施態様の略図であり、 クレープティッシュペーパーの種々の層の構造を表している。 図4に関して、内層120は、ヤンキー側層121と反ヤンキー側層122との間に位 置する。内層120は主に針葉樹繊維123を含有し、外層121および122のそれぞれは 主に広葉樹繊維125を含有する。 微粒子状填料粒子124は、好ましくは、外層121および122内に位置し、特に、 本発明の1つの態様においては、実用的である限り、層122に限局している。 層121内の結合度を、層122内より低くなるよう制御して、層121について測定 したリント値が、層122について測定した場合より高くなるようにする。これは 、層122と比べて層121内での結合が弱くなるように促すことにより達成される。 当業者であれば、これを達成する具体的な手段がわかるであろう。具体的な手段 としては、より弱い結合剤(例えば、デンプン)を層121内で使用するか、ある いは層121に結合抑制剤を加えることにより、層121の完成紙料組成物を、より低 度に精砕することなどが挙げられる。 分析および試験方法 A.密度 多層ティッシュペーパーの密度なる語は、本発明で用いる場合には、その紙の 坪量を厚さで割ることにより算出した平均密度(適当な単位変換をそれに含める )を意味する。多層ティッシュペーパーの厚さは、本発明で用いる場合には、95 g/in2(15.5g/cm2)の圧縮荷重に付された場合の紙の厚さである。 B.分子量の測定 高分子物質の基本的な識別特性は、その分子のサイズである。ポリマーを多様 な用途に使用することができるようになったのは、ほとんどすべて、巨大分子の 性質に由来する特性によるものである。こららの物質を完全に特徴づけるために は、それらの分子量および分子量分布を定義し測定するいくつかの手段を有する 必要がある。分子量よりも相対分子質量という用語を使用するのがより正確であ るが、高分子技術においては前者の方が一般的に使用されている。分子量分布を 求めるのが常に実用的とは限らない。しかしながら、これは、クロマトグラフィ ー法を用いることで、より日常的になりつつある。むしろ、分子サイズを分子量 平均で表すことが求められている。 分子量平均 相対分子質量(Mi)を有する分子の重量割合(Wi)を表す単純な分子量分布を 考える場合には、いくつかの有用な平均値を定義することが可能である。ある特 定のサイズ(Mi)の分子数(Ni)に基づく平均から、数平均分子量が得られる。 この定義の重要な結論は、グラム単位の数平均分子量は、アボガドロ数の分子 を含むというものである。分子量のこの定義は、単分散分子種(すなわち、同じ 分子量を有する分子)の定義と一致する。より重要な認識は、多分散ポリマーの 与えられた質量中の分子数を何らかの方法で求めることができるなら、nは容易 に計算することができるということである。これは、束一性の測定に基づく。 与えられた質量(Mi)の分子の重量割合(Wi)に基づく平均から、重量平均 分子量の定義が得られる。 wは、ポリマーの溶融粘度および機械的特性のような特性をより正確に反映す るため、ポリマーの分子量を表す手段として、wはnより有用であり、本発明で はその手段としてwを使用する。 C.填料粒子サイズの測定 粒子サイズは、填料の性質の重要な決定因子であり、ペーパーシート内で填料 を保持する能力に関する場合は、特にそうである。特に、粘土粒子は、平らであ るか又は濃淡にむらがあり、球状ではないが、等価球径(equivalent spherical diameter)と称される尺度を、雑多な形状の粒子の相対尺度として使用するこ とができ、これは、粘土および他の粒子状填料の粒径を測定するために当該技術 分野で用いられている主要な方法の1つである。填料の等価球径の測定は、 Micromeritics Instrument Corporation(Norcross,Georgia)から入手可能なそ のような型の装置により行なうことができる。その装置は、軟X線を使用して粒 子状填料の分散スラリーの自然沈降速度を測定し、ストークスの法則を用いて等 価球径を計算する。 D.紙中の填料の定量分析 当業者であれば、紙中の非セルロース性填料物質の定量分析のための方法は多 数存在することを認識するであろう。本発明の実施の助けとなるよう、最も好ま しい無機タイプの填料に適用できる2つの方法を詳細に説明する。第1の方法( 灰化法)は、無機填料に一般に適用することができる。第2の方法(XRFによるカ オリンの測定)は、本発明の実施に特に適していることが判明している填料(す なわち、カオリン)に特に適応したものである。 灰化法 灰化法は、マッフル炉を使用することにより行なう。この方法では、まず、四 桁天秤(four place balance)をきれいにし、校正し、タールを塗る。つぎに、 きれいな空の白金皿を、その四桁天秤のはかり皿上で秤量する。空の白金皿の重 量をグラム単位で1000分の10桁まで記録する。天秤に再びタールを塗ることなく 、約10グラムの充填ティッシュペーパーのサンプルを、白金皿中に注意深く折り たたむ。白金ボートおよび紙の重量を、グラム単位で1000分の10桁まで記録する 。 ついで白金皿中の紙を、ブンゼンバーナーの炎で低温で予備灰化する。空気由 来灰分(air-borne ash)の形成を避けるために、これをゆっくり行なうことに 注意しなければならない。空気由来灰分が観察されたら、新たなサンプルを調製 しなければならない。この予備灰化工程からの炎が鎮まった後、サンプルをマッ フル炉に入れる。マッフル炉は、575℃の温度にすべきである。マッフル炉内で 約4時間、サンプルを完全灰化させる。この時間の経過後、ひもを用いてサンプ ルを取り出し、きれいな難燃性表面上に載せる。サンプルを30分間冷却する。冷 却後、白金皿/灰分の組合せをグラム単位で1000分の10桁まで秤量する。この重 量を記録する。 白金皿/灰分の組合せの重量から、きれいな空の白金皿の重量を差し引くこと により、充填ティッシュペーパー中の灰分を計算する。この灰分重量をグラム単 位で1000分の10桁まで記録する。 灰分重量は、灰化時の填料喪失量(例えば、カオリン中の水蒸気の喪失による )がわかれば、填料重量に変換することができる。これを測定するために、まず 、四桁天秤のはかり皿上で、きれいな空の白金皿を秤量する。空の白金皿の重量 をグラム単位で1000分の10桁まで記録する。天秤に再びタールを塗ることなく、 約3グラムの填料を白金皿中に注意深く注ぐ。白金皿/填料の組合せの重量をグ ラム単位で1000分の10桁まで記録する。 ついで、このサンプルを575℃のマッフル炉内に注意深く入れる。マッフル炉 内で約4時間、サンプルを完全灰化させる。この時間の経過後、ひもを用いてサ ンプルを取り出し、きれいな難燃性表面上に載せる。サンプルを30分間冷却する 。冷却後、白金皿/灰分の組合せをグラム単位で1000分の10桁まで秤量する。こ の重量を記録する。 もとの填料サンプルにおける灰化時の喪失割合(%)を、以下の式を用いて計 算する。 灰化時の喪失割合(%)=[(もとの填料サンプル及び白金皿の重量)−(填料灰分及 び白金皿の重量)]×100/[(もとの填料サンプル及び白金皿の重量)−(白金皿の 重量)] カオリンにおける灰化時の喪失割合は、10〜15%である。ついで、以下の式を 用いて、グラム単位のもとの灰分重量を、グラム単位の填料の重量に変換するこ とができる。 填料の重量(g)=灰分の重量(g)/[1−(灰化時の喪失割合(%)/100)] ついで、もとの充填ティッシュペーパー中の填料の割合(%)を、以下のとお り計算することができる。 ティッシュペーパー中の填料の割合(%)=[填料の重量(g)×100]/[(白金皿及び 紙の重量)−(白金皿の重量)] XRFによるカオリン粘土の測定 マッフル炉灰化法よりXRF法の方が優れている主な点として、速さが挙げられ るが、それは、普遍的に適用可能なわけではない。紙サンプル中のカオリン粘土 のレベルを定量するのに、マッフル炉灰化法では数時間を要するのに対して、XR F分光計では5分以内に行なうことができる。 X線蛍光法は、X線管源からのX線光子を関心のあるサンプルに衝撃させるこ とに基づく。高エネルギー光子によるこの衝撃により、サンプル中に存在する元 素の内殻準位電子の光電子放出が生じる。ついで、これらの空位内殻準位が外殻 電子で満たされる。このように外殻電子で満たされることにより、蛍光過程が生 じ、サンプル中に存在する元素により追加的なX線光子が放出される。各元素は 、これらX線蛍光転移のための固有の「指紋」エネルギーを有する。これら放出 されたX線蛍光光子の関心のある元素のエネルギーを、リチウムドープ化シリコ ン半導体検出計で測定し、それにより該元素を同定する。この検出計を使用すれ ば、衝突光子のエネルギーの測定およびサンプル中に存在する元素の同定が可能 となる。ナトリウムからウランまでの元素を、ほとんどのサンプルマトリックス において同定することができる。 粘土填料の場合、検出される元素は、ケイ素およびアルミニウムの両方である 。この粘土分析で使用する特定のX線蛍光装置は、Baker-Hughes Inc.(Mountain View,California)により製造されたSpectrace 5000である。粘土の定量分析の 最初の工程は、例えば8%〜20%の範囲の粘土包有物を用いて公知の粘土充填テ ィッシュ標準セットで装置を校正することである。 これらの標準紙サンプル中の厳密な粘土レベルは、前記のマッフル炉灰化法に より測定する。また、ブランクの紙サンプルを、標準の1つに含める。所望の標 的粘土レベルを含む少なくとも5つの標準を使用して、装置を校正すべきである 。 実際の校正工程の前に、X線管を13キロボルトおよび0.20ミリアンペアの設定 値まで作動させる。また、その装置を、粘土に含まれるアルミニウムおよびケイ 素についての検出シグナルを積分するように設定する。まず、2"×4"の細片を 切断することにより、紙サンプルを調製する。ついで、この細片を折りたたんで 2"×2"とし、この時、反ヤンキー側が外を向くようにする。このサンプルをサ ンプルカップ上に載せ、止め論で適所に保持する。サンプル調製中には、サンプ ルカップ上でサンプルを水平に保持するように注意しなければならない。ついで 、この公知標準セットを用いて、その装置を校正する。 公知の標準セットで装置を校正した後、直線の校正曲線をコンピューターシス テムのメモリーに記憶させる。この直線の校正曲線を使用して、未知サンプル中 の粘土レベルを計算する。X線蛍光系の安定性および適切な作動性を確認するた めに、粘土含量が判明しているチェックサンプルを、各組の未知サンプルと共に 測定する。チェックサンプルの分析が誤った結果(その判明している粘土含量か ら10〜15%の違い)を与えたら、その装置をトラブルシューティングおよび/ま たは再校正に付す。 それぞれの製紙条件に関して、少なくとも3つの未知サンプル中の粘土含量を 測定する。これらの3つのサンプルから、平均および標準偏差を取る。粘土の適 用方法において、紙の横方向(CD)または縦方向(MD)のいずれかで粘土含量が 変化する疑いがあるか、またはそのように意図的に設定されている場合には、こ れらのCDおよびMD方向において、より多数のサンプルを測定すべきである。 E.ティッシュペーパーリントの測定 ティッシュ製品から発生したリントの量は、サザランド式ラボテスターで測定 する。このテスターは電動機を使用して、加重フェルトで衛生用トイレットペー パーを5回摩擦する。この摩擦試験の前および後に、ハンター色L値(Hunter Color L value)を測定する。これらの2つのハンター色L値の差を、リントと して算出する。サンプルの調製: リント摩擦試験の前に、被検紙サンプルを、Tappi法#T4020M-88で調整すべき である。ここでは、サンプルを10〜35%の相対湿度および22〜40℃の温度範囲内 で24時間予備調整する。この予備調整工程の後、サンプルを48〜52%の相対湿度 および22〜24℃の温度範囲内で24時間調整すべきである。また、この摩擦試験は 、一定の温度および湿度の部屋の境界内で行なうべきである。 サザランド式ラボテスターは、Testing Machines,Inc.(Amityville,NY,1170 1)から入手可能である。まず、取り扱い中(例えば、ロールの外側で)に擦り減 った可能性があるいずれかの製品を取り出し廃棄することにより、ティッシュを 調製する。多プライの最終製品の場合には、多プライ製品の2つのシートをそれ ぞれが含有する3個の切片を取り出し、作業台上にセットする。単プライ製品の 場合には、単プライ製品の2個のシートをそれぞれが含有する6個の切片を取り 出し、作業台上にセットする。ついで、折れしわがティッシュサンプルの横方向 (CD)に沿って走るように、各サンプルを半分に折りたたむ。多プライ製品の場 合には、サンプルが折りたたまれた後、外を向く側の1つが、外を向く同じ側に なることを確認する。すなわち、プライをお互いから引き剥がさずに、製品の内 部で互いに向かい合う側を摩擦試験する。単プライ製品の場合には、3個のサン プルを反ヤンキー側を外に、そして3個をヤンキー側を外にする。どのサンプル のヤンキー側が外に、また、反ヤンキー側が外に来るかの経過を追う。 Cordage Inc.(800 E.Ross Road,Cincinnati,Ohio,45217)から、Crescent #300 ボール紙の30"×40"の小片を得る。紙切りナイフを使用して、2.5"×6"の寸法 のボール紙の6個の小片を切り出す。サザランド式ラボテスターの締めピン上に ボール紙を押し付けることにより、6個のカードのそれぞれに2個の穴をあ ける。 単プライの最終製品を用いる場合には、2.5"×6"のボール紙小片のそれぞれ を、既に折りたたまれている6個のサンプル上の中央に注意深く載せる。ボール 紙の6"の寸法方向が、各ティッシュ製品の縦方向(MD)と平行に走ることを確 認する。多プライの最終製品を用いる場合には、2.5"×6"のボール紙の3個の 小片のみが必要となるであろう。その各ボール紙小片を、既に折りたたまれてい る3個のサンプル上の中央に注意深く載せる。ここでもまた、ボール紙の6"の 寸法方向が、各ティッシュ製品の縦方向(MD)と平行に走ることを確認する。 ティッシュサンプルの露出部の一方の端を、ボール紙の裏面上に折りたたむ。 3M Inc.(3/4"wide Scotch Brand,St.Paul,MN)から入手した接着テープで、この 端をボール紙に固定する。もう一方の突出しているティッシュの端を注意深くつ かみ、それをボール紙の裏面上にぴったりと折りたたむ。ボール紙への該紙のぴ ったりとした嵌合を維持しながら、この第2の端をボール紙の裏面にテープで固 定する。各サンプルについて、この操作を繰り返す。 各サンプルの向きを変え、ティッシュペーパーの横方向の端をボール紙にテー プで固定する。接着テープの半分がティッシュペーパーに接触し、残りの半分が ボール紙に接着するようにすべきである。各サンプルについて、この操作を繰り 返す。このサンプル調製操作の経過中のいずれかの時点で、ティッシュサンプル が破れたり、裂けたり、擦り切れたら、それを捨て、新しいティッシュサンプル 小片で新しいサンプルを作る。 多プライの加工製品を用いる場合には、ボール紙上に3個のサンプルを載せる こととなる。単プライの最終製品の場合には、3個の反ヤンキー側外サンプルを ボール紙上に、3個のヤンキー側外サンプルをボール紙上に載せることとなる。フェルトの調製: Cordage Inc.(800 E.Ross Road,Cincinnati,Ohio,45217)から、Crescent#30 0ボール紙の30"×40"の小片を得る。紙切りナイフを使用して、2.25"×7.25"の 寸法のボール紙の6個の小片を切り出す。ボール紙の白い側の上部および底部の ほとんどの端から1.125"だけ下に、短い寸法方向と平行に2つの線を引く。直線 の端を目印として用いて、レーザーブレードで、注意深く、その線の長さの スコア(score)を入れる。それに、シートの厚みの約半分の深さのスコアを入 れる。このようにスコアを入れることにより、サザランド式ラボテスターの重錘 の周囲にボール紙/フェルトの組合せがぴったりと嵌まることが可能になる。ボ ール紙のこのスコアの入った側にボール紙の長い寸法方向と平行に走る矢印を入 れる。 黒いフェルト(New England Gasket,550 Broad Street,Bristol,CT 06010から のF.55または同等のもの)の6個の小片を、2.25"×8.5"×0.0625"の寸法に切る 。該フェルトを、ボール紙のスコアのついていない緑面上に載せて、フェルトお よびボール紙の両方の長い端が平行に一列となるようにする。フェルトの綿毛状 面が上向きになっていることを確認する。また、約0.5"を、ボール紙の上部およ び底部のほとんどの端から突出させる。Scotchのブランドのテープを用いて、両 方の突出したフェルト端を、ボール紙の裏面上にぴったりと折りたたむ。これら のフェルト/ボール紙の組合せを合計6個調製する。 再現性が最大になるためには、すべてのサンプルを、同じロットのフェルトと 共に用いるべきである。新しいロットのフェルトを得なければならない場合は、 その新しいロットのフェルトについての補正係数を測定すべきである。補正係数 を測定するためには、関心のある代表的な単一のティッシュサンプルと、新旧両 方のロットについて24個のボール紙/フェルトサンプルを作るのに十分なフェル トとを得る。 後記および前記のとおり、何らかの摩擦が生じたら、新旧両方のロットの24個 のボール紙/フェルトサンプルのそれぞれについて、ハンターL値を得る。旧い ロットの24個のボール紙/フェルトサンプルと新しいロットの24個のボール紙/ フェルトサンプルの両方について平均を計算する。 つぎに、後記のとおり、新しいロットの24個のボール紙/フェルトサンプルと 旧いロットの24個のボール紙/フェルトサンプル24個を摩擦試験に付す。新旧両 方のロットの24個のサンプルのそれぞれについて、同じティッシュロット数を使 用することを確認する。さらに、ボール紙/ティッシュサンプルの調製における 紙のサンプリングは、新しいロットのフェルトおよび旧いロットのフェルトが、 可能な限り代表的なティッシュサンプルにさらされるように行なわなけ ればならない。1プライティッシュ製品の場合には、損傷していたり擦り減って いる可能性のある製品はいずれも廃棄する。つぎに、ティッシュの48個の細片( それぞれ2個の使用可能な単位(シートとも称される)は長い)を得る。最初の 2つの使用可能な単位細片を、実験台の左側に置き、最後の48個のサンプルを台 の右側に置く。左側のサンプルの角の1cm×1cmの領域に、数字の「1」の印を 付ける。右側の最後のサンプルの番号が48となるように、サンプルに48まで印を 付け続ける。 新しいフェルトには24個の奇数番号のサンプルを、旧いフェルトには24個の偶 数番号のサンプルを使用する。奇数番号のサンプルを小さいものから大きいもの への順序で並べる。今度は、各組の最小の番号のものに「Y」の文字で印を付け る。2番目に大きな番号のものに「O」の文字で印を付ける。このように「Y」 /「O」の交互のパターンでサンプルに印を付け続ける。ヤンキー側外リント分 析には「Y」のサンプルを、反ヤンキー側リント分析には「O」のサンプルを使 用する。1プライ製品の場合に、新しいロットのフェルトおよび旧いロットのフ ェルトについて合計24個のサンプルがある。この24個のうち、12個はヤンキー側 外リント分析用であり、12個は反ヤンキー側リント分析用である。 後記のとおり、旧いフェルトの全24個のサンプルに関して、摩擦し、ハンター 色L値を測定する。旧いフェルトについての12個のヤンキー側のハンター色L値 を記録する。その12個の値を平均する。旧いフェルトについての12個の反ヤンキ ー側のハンター色L値を記録する。その12個の値を平均する。ヤンキー側摩擦サ ンプルについての平均ハンター色L値から、平均初期非摩擦ハンター色Lフェル ト値を差し引く。これが、ヤンキー側サンプルについてのデルタ平均差(delta average difference)である。反ヤンキー側摩擦サンプルについての平均ハンタ ー色L値から、平均初期非摩擦ハンター色Lフェルト値を差し引く。これが、反 ヤンキー側サンプルについてのデルタ平均差である。ヤンキー側のデルタ平均差 および反ヤンキー側のデルタ平均差の合計を計算し、この合計を2で割る。これ が、旧いフェルトについての未補正リント値である。旧い4フェルトについての 現在のフェルト補正係数がある場合には、旧いフェルトについての未補正リント 値にそれを加える。これが、旧いフェルトについての補正リ ント値である。 後記のとおり、新しいフェルトの全24個のサンプルに関して、摩擦し、ハンタ ー色L値を測定する。新しいフェルトについての12個のヤンキー側のハンター色 L値を記録する。その12個の値を平均する。新しいフェルトについての12個の反 ヤンキー側のハンター色L値を記録する。その12個の値を平均する。ヤンキー側 摩擦サンプルについての平均ハンター色L値から、平均初期非摩擦ハンター色L フェルト値を差し引く。これが、ヤンキー側サンプルについてのデルタ平均差で ある。反ヤンキー側摩擦サンプルについての平均ハンター色L値から、平均初期 非摩擦ハンター色Lフェルト値を差し引く。これが、反ヤンキー側サンプルにつ いてのデルタ平均差である。ヤンキー側のデルタ平均差および反ヤンキー側のデ ルタ平均差の合計を計算し、この合計を2で割る。これが、新しいフェルトにつ いての未補正リント値である。 旧いフェルトからの補正リント値と新しいフェルトの未補正リント値との差を 取る。この差が、新しいロットのフェルトについてのフェルト補正係数である。 このフェルト補正係数を新しいフェルトについての未補正リント値に加えるの は、旧いフェルトについての補正リント値の場合と同じにすべきである。 旧いフェルトについての24個のサンプル試行および新しいフェルトについての 24個の試行により、2プライティッシュ製品に、同じタイプの方法が適用される 。しかし、消費者が使用するプライの外層のみを、摩擦試験に付す。前記のとお り、新旧両方のフェルトについて代表的なサンプルが得られるようにサンプルが 調製されていることを確認する。4ポンドの重錘についての注意: 4ポンドの重錘は、4平方インチの有効接触面積を有し、1平方インチ当たり 1ポンドの接触圧を与える。接触圧は、加重面上に置かれているゴムパッドが変 われば変化しうるため、製造業者(Brown Inc.,Mechanical Services Department ,Kalamazoo,MI)から供給されたゴムパッドのみを使用することが重要である。こ れらのパッドは、硬くなったり、擦り減ったり、あるいは削り取れたりしたら、 交換しなければならない。 使用時以外は、パッドが重錘の全重量を支持しないように重錘を配置しなけれ ばならない。重錘をその面上に保存するのが最も良い。ラボテスター装置の校正: サザランド式ラボテスターは、使用前にまず校正しなければならない。まず、 テスターのスイッチを「接触(cont)」の位置へ動かすことにより、サザランド 式ラボテスターを作動させる。テスターのアームが、使用者に最も近い位置にあ る場合には、テスターのスイッチを「自動」の位置に入れる。大きなダイアル上 の指針アームを「5」の設定位置まで動かすことにより、5往復動くようにテス ターを設定する。1往復は、重錘の1回の完全な前方および後方の動きである。 摩擦ブロックの末端は、各試験の開始時および終了時にオペレーターに最も近い 位置に来るようにすべきである。 前記のとおり、ボール紙サンプル上でティッシュペーパーを調製する。さらに 、前記のとおり、ボール紙上でフェルトを調製する。これらのサンプルは共に、 該装置の校正のために使用し、実際のサンプルのデータの取得のためには使用し ない。 ボール紙中の穴を締めピン上に滑り込ませることにより、この校正ティッシュ サンプルをテスターの台板上に載せる。締めピンは、試験中にサンプルが移動す るのを防ぐ。校正フェルト/ボール紙サンプルを4ポンドの重錘上に留めるが、 この時、ボール紙面が重錘のパッドと接触するようにする。ボール紙/フェルト の組合せが、重錘に対して水平に位置していることを確認する。この重錘をテス ターアーム上に留め、ティッシュサンプルを重錘/フェルトの組合せの下に穏や かに配置する。オペレーターに最も近い重錘の末端は、ティッシュサンプルのボ ール紙の上になければならず、ティッシュサンプル自体の上にあってはならない 。フェルトは、ティッシュサンプル上に水平に位置していなければならず、ティ ッシュ表面と100%接触していなければならない。「押す」のボタンを押し下げる ことにより、テスターを作動させる。 往復数を数え続け、フェルトに覆われた重錘の出発および停止位置をサンプル との関係において観察し、覚えておく。往復総数が5になり、オペレーターに最 も近い、フェルトに覆われた重錘の末端が、この試験の開始時および終了時にテ ィッシュサンプルのボール紙の上に来たら、テスターは校正され、使用準備が整 う。往復総数が5でなかったり、オペレーターに最も近い、フェルトで覆われた 重錘の末端が、試験の開始時または終了時のいずれかに、実際のティッシュペー パーサンプルの上に来る場合は、この校正操作を繰返して、5往復が計数され、 オペレーターに最も近い、フェルトに覆われた重錘の末端が、試験の開始時およ び終了時の両方に、ボール紙の上に位置するようにする。 サンプルの実際の試験中は、往復数、およびフェルトで覆われた重錘の出発点 および停止点を監視し、観察する。必要に応じて、再校正する。ハンター色度計の校正: 該装置の操作マニュアルに大まかに記載されている手順に従い、黒色および白 色の標準プレートに関してハンター色差計を調整する。標準化のための安定性の 確認、および毎日の色彩安定性の確認を行なう(過去8時間の間に、これが行わ れていない場合)。さらに、セロ反射率を確認し、必要に応じて再調整しなけれ ばならない。 白色標準プレートを、装置口の下のサンプルステージ上に載せる。サンプルス テージを外し、サンプルプレートがサンプル口の下に上がるようにする。 「L-Y」、「a-X」および「b-Z」の標準化ノブを使用して、「L」、「a」および「b」の 押しボタンを順に押し下げた場合に「L」、「a」および「b」の標準白色プレート値 (Standard White Plate Values)が読み取れるように装置を調整する。サンプルの測定: リントの測定の最初の工程は、トイレットペーパー上の摩擦前に黒色フェルト /ボール紙サンプルのハンター色値を測定することである。この測定の最初の工 程は、ハンター色装置(Hunter color instrument)の装置口の下から標準白色 プレートを下げることである。フェルトに覆われたボール紙を中央にし、色度計 の背面を示す矢印を標準プレートの上にする。サンプルステージを外し、フェル トに覆われたボール紙が、サンプル口の下に上がるようにする。 フェルトの幅は、視野径(viewing area diameter)より若干大きいだけなの で、フェルトが完全に視野を覆っていることを確認する。完全に覆っていること を確認した後、Lの押しボタンを押し下げ、読み取りが安定化するのを待つ。こ のL値を、最も近い0.1単位まで読み取り、記録する。 D25D2Aヘッドが使用中の場合には、フェルトで覆われたボール紙およびプレー トを下げ、フェルトで覆われたボール紙を90°回転させて、矢印が該計器の右側 を指すようにする。つぎに、サンプルステージを外し、視野がフェルトで完全に 覆われていることをもう1度確認する。Lの押しボタンを押し下げる。この値を 、最も近い0.1単位まで読み取り、記録する。D25D2M単位の場合、記録された値 がハンター色L値である。回転されたサンプルの値も記録されたD25D2Aヘッドの 場合は、ハンター色L値は、その2つの記録値の平均である。 この方法を用いて、フェルトで覆われたボール紙のすべてについてハンター色 L値を測定する。ハンター色L値がすべて互いに0.3単位内にある場合は、平均 を取って初期L値を得る。ハンター色値が0.3単位内にない場合は、それらのフ ェルト/ボール紙の組合せは範囲外に除く。新しいサンプルを調製し、すべての サンプルが互いに0.3単位内となるまでハンター色Lの測定を繰り返す。 実際のティッシュペーパー/ボール紙の組合せの測定の場合には、ボール紙中 の穴を締めピン上に滑り込ませることにより、ティッシュサンプル/ボール紙の 組合せをテスターの台板上に載せる。締めピンは、試験中にサンプルが移動する のを防ぐ。校正フェルト/ボール紙サンプルを4ポンドの重錘上に留めるが、こ の時、ボール紙面が重錘のパッドと接触するようにする。ボール紙/フェルトの 組合せが、重錘に対して水平に位置していることを確認する。この重錘をテスタ ーアーム上に留め、ティッシュサンプルを重錘/フェルトの組合せの下に穏やか に配置する。オペレーターに最も近い重錘の末端は、ティッシュサンプルのボー ル紙の上になければならず、ティッシュサンプル自体の上にあってはならない。 フェルトは、ティッシュサンプル上に水平に位置していなければならず、ティッ シュ表面と100%接触していなければならない。 つぎに、「押す」のボタンを押し下げることにより、テスターを作動させる。テ スターは、5往復の終了時に自動的に停止するだろう。フェルトに覆われた重錘 の停止位置をサンプルとの関係で注目する。オペレーターに向かう、フェルトで 覆われた重錘の末端が、ボール紙の上にあれば、テスターは適切に作動している 。オペレーターに向かう、フェルトで覆われた重錘の末端が、サンプルの上にあ れば、この測定値を無視し、サザランド式ラボテスターの校正の節で前記した のと同様に再校正する。 フェルトで覆われたボール紙と共に重錘を取り除く。ティッシュサンプルを検 査する。破れていれば、該フェルトおよびティッシュを廃棄し、やり直す。ティ ッシュサンプルが完全にもとのままであれば、フェルトで覆われたボール紙を重 錘から取り出す。ブランクのフェルトに関して前記したとおりに、フェルトで覆 われたボール紙上でハンター色L値を測定する。摩擦した後、そのフェルトにつ いてのハンター色L値を記録する。残りのすべてのサンプルについて、摩擦し、 ハンター色L値を測定し、記録する。 すべてのティッシュの測定が完了した後、すべてのフェルトを取り除き棄てる 。フェルト片は再度使用しない。ボール紙は、曲がったり、破れたり、あるいは もはや平滑な表面を有さなくなるまで使用する。計算: 未使用フェルトで見出された平均初期L値を反ヤンキーおよびヤンキー側のサ ンプルについての各測定値から差し引くことにより、デルタL値を求める。多プ ライ−プライ(multi-ply-ply)製品では、紙の一方の面だけを摩擦することを 思い出していただきたい。したがって、多プライ製品の場合には3個のデルタL 値が得られることになる。その3個のデルタL値を平均し、この最終平均からフ ェルト係数を差し引く。この最終的な結果は、2プライ製品の布面についてのリ ントと称される。 ヤンキー側および反ヤンキー側の両方の測定値が得られる単プライティッシュ 紙匹の場合には、未使用フェルトについて見出される平均初期L値を、その3個 のヤンキー側L値のそれぞれおよびその3個の反ヤンキー側L値のそれぞれから 差し引く。その3個のヤンキー側の値について、平均デルタを計算する。その3 個の反ヤンキー側の値について、平均デルタを計算する。これらの各平均値から フェルト係数を差し引く。この最終的な結果は、ティッシュ紙匹の反ヤンキー側 のリントおよびヤンキー側のリントと称される。反ヤンキー側の値に対するヤン キー側のリント値の比率を取ることにより、「リント率」が得られる。すなわち、 リント率を計算するためには、以下の式を用いる。 リント率=(リント値、ヤンキー側)/(リント値、反ヤンキー側) ヤンキー側および反ヤンキー側のリント値の平均を取ることにより、完全な単 プライティッシュ紙匹についての最終的なリントが得られる。すなわち、最終的 なリントを計算するためには、以下の式を用いる。 最終的なリント=[(リント値、ヤンキー側)+(リント値、反ヤンキー側)]/2 F.ティッシュペーパーのパネル柔らかさの測定 理想的には、柔らかさの試験の前に、Tappi法#T4020M-88に従い、被検紙サン プルを調整すべきである。ここでは、サンプルを、10〜35%の相対湿度および22 〜40℃の温度範囲内で24時間予備調整する。この予備調整工程の後で、サンプル を、48〜52%の相対湿度および22〜24℃の温度範囲内で24時間調整すべきである 。 理想的には、柔らかさのパネル試験は、一定の温度および湿度の部屋の境界内 で行なうべきである。これが可能でない場合には、対照を含むすべてのサンプル を、同じ環境曝露条件に付すべきである。 柔らかさの試験は、参考として本明細書に組入れる“Manual on Sensory Test ing Methods”(ASTM Special Technical Publication 434,the American Socie ty For Tsting and Materials 1968発行)に記載されているのと同様の形態で一 対の比較として行なう。柔らかさは、一対差異試験(Paired Difference Test) と称される方法を用いる主観的な試験により評価する。この方法では、試験物質 自体に外因的な標準を用いる。触感的な柔らかさの場合には、2個のサンプルを 用い、この場合、被験者にサンプルが見えないようにし、また、触感的な柔らか さに基づいてそれらのうちの1個を選択することを被験者に求める。試験の結果 は、パネルスコア単位(Panel Score Unit(PSU))と称されるものにより報告さ れる。本明細書中に報告するPSUで表される柔らかさのデータを得るための柔ら かさの試験に関して、多数の柔らかさのパネル試験を行なう。各試験では、10人 の熟練した柔らかさの鑑定士に、それぞれ対になっている3組のサン プルの相対的な柔らかさを評価することを求める。サンプル対の判断においては 、1対が同時に各鑑定士により評価され、各対の一方のサンプルはXと称され、 他方はYと称される。簡単に言えば、各Xサンプルは、その対相手のYサンプル に対して以下のように評価される。 1.XがYより少し柔らかいであろうと判断される場合は、+1の等級を与え 、YがXより少し柔らかいであろうと判断される場合には−1の等級を与える。 2.XがYより少し柔らかいと明確に判断される場合は、+2の等級を与え、 YがXより少し柔らかいと明確に判断される場合には−2の等級を与える。 3.XがYより著しく柔らかいと判断される場合は、Xに+3の等級を与え、 YがXより著しく柔らかいと判断される場合には−3の等級を与える。 4.XがYより一層著しく柔らかいと判断される場合は、Xに+4の等級を与 え、YがXより一層著しく柔らかいと判断される場合には−4の等級を与える。 等級を平均し、得られた値をPSU単位で表す。得られたデータは、1パネル試 験の結果とみなされる。2以上のサンプル対を評価する場合には、すべてのサン プル対を、それらの等級に従い対統計分析(paired statistical analysis)に よりランク付けする。ついで、必要に応じてランク値を上下させて、全サンプル がゼロベース標準(zero-base standard)と選択されるゼロPSU値を得る。した がって、残りのサンプルは、ゼロベース標準に対するそれらの相対等級により表 される場合には、プラスまたはマイナスの値を有する。実施し平均するパネル試 験の数は、主観的に知覚される柔らかさにおける有意差が約0.2PSUで表されるよ うな数とする。 G.ティッシュペーパーの不透明度の測定 不透明度(%)は、Colorquest DP-9000分光測色計を用いて測定する。プロセ ッサーの背部にあるオン/オフのスイッチを捜して、スイッチを入れる。装置を 2時間暖機運転する。システムが待機モードになったら、キーパッド上の任意の キーを押し、装置をさらに30分間暖気運転する。 黒色ガラスおよび白色タイルを使用して、装置を標準化する。DP9000装置マ ニュアルの標準化の節の記載に従い読取りモードで標準化が行われることを確認 する。DP9000を標準化するために、プロセッサー上のCALキーを押し、スクリー ン上に示される指示メッセージに従う。ついで、指示メッセージに従い、黒色ガ ラスおよび白色タイルを読み取る。 また、DP-9000装置マニュアルに従い、DP-9000のゼロ合わせを行なわなければ ならない。セットアップキーを押して、セットアップモードに入る。以下のパラ メーターを定義する。 UFフィルター:OUT ディスプレイ:ABSOLUTE 読取り間隔:SINGLE サンプルID:ONまたはOFF 平均:OFF 統計:SKIP 色スケール(Color Scale):XYZ 色指数:SKIP 色差スケール:SKIP 色差指数:SKIP CMC比:SKIP CMCコマーシャルファクター(Commercial Factor):SKIP 観測者:10度 光源:D M1第2光源:SKIP 標準:WORKING 標的値:SKIP 許容差:SKIP 色スケールがXYZに、観測者が10度に、光源がDにそれぞれ設定されているこ とを確認する。1プライサンプルを白色未校正タイル上に載せる。白色校正タイ ルも使用する。サンプルおよびタイルを上げてサンプル口の下の適所に配置、Y 値を測定する。 サンプルおよびタイルを下げる。サンプル自体を回転させることなく、白色タ イルを取り除き、黒色ガラスと交換する。再度、サンプルおよび黒色ガラスを上 げ、Y値を測定する。白色タイルと黒色ガラスとの読取りの間に、1層ティッシ ュサンプルが回転しないことを確認する。 白色タイル上のY値に対する黒色ガラス上のY値の比を取ることにより、不透 明度(%)を計算する。ついでこの値に100を掛けて、不透明度(%)の値を得 る。 本明細書の目的においては、不透明度の測定値を「比不透明度」に変換する。 これにより、不透明度が、坪量のばらつきに関して事実上補正される。不透明度 (%)を比不透明度(%)に変換するための式は、以下のとおりである。 比不透明度=(1−(不透明度/100)(1/ 坪量))×100 (式中、比不透明度の単位は1g/m2当たりのパーセントであり、透明度の単位 はパーセントであり、坪量の単位はg/m2である) 比不透明度は、0.01%まで記録すべきである。 G.ティッシュペーパーの強度の測定乾燥引張強さ: Thwing-Albert Intelect II標準引張試験機(Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154)を使用して、1インチ幅のサンプル 片上で引張強さを測定する。この方法は、最終紙製品、リールサンプル、および 未加工紙料上で用いることが意図される。サンプル調整および調製: 引張試験の前に、被検紙サンプルを、Tappi法#T4020M-88により調整すべきで ある。試験の前に、プラスチックおよびボール紙の全包装材を紙サンプルから注 意深く取り除かなければならない。紙サンプルは、48〜52%の相対湿度および22 〜24℃の温度範囲内で少なくとも2時間調整すべきである。また、サンプルの調 製および引張試験の全態様は、一定の温度および湿度の部屋の境界内で行なうべ きである。 最終製品の場合、損傷されている製品はすべて廃棄する。つぎに、4個の使用 可能な単位(シートとも称される)の5個の細片を取り出し、一方の上に他方を 積み重ねて、シート間の穴が一致するように長い積み上げ(スタック)を作る。 縦方向の引張測定用のものをシート1および3と、横方向の引張測定用のものを シート2および4として識別する。つぎに、紙切りナイフ(Thwing-Albert Inst rument Co.,10960 Dutton Road.,Philadelphia,PA,19154からの安全シールド付 きのJDC-1-10またはJDC-1-12)を使用して穴線に沿って切り、4個の分離した紙 料を得る。依然として縦方向試験用のものがスタック1および3として、横方向 試験用のものがスタック2および4として識別されることを確認する。 スタック1および3から、幅1"の2個の細片を縦方向に切る。スタック2お よび4から、幅1"の2個の細片を横方向に切る。これで、縦方向引張試験用の 幅1"の4個の細片、および横方向引張試験用の幅1"の4個の細片が得られた。 これらの最終製品サンプルの場合、全8個の幅1"の細片は、5個の使用可能な 単位(シートとも称される)の厚さである。 未加工紙料および/またはリールサンプルの場合には、紙切りナイフ(Thwing -Albert Instrument Co.,10960 Dutton Road.,Philadelphia,PA,19154からの 安全シールド付きのJDC-1-10またはJDC-1-12)を使用して、関心のあるサンプル 領域から8枚重ねの厚さ(8piles thick)の15"×15"のサンプルを切る。一方の 15"の切断線が縦方向と平行に走り、もう一方が横方向と平行に走っていること を確認する。サンプルが48〜52%の相対湿度および22〜24℃の温度範囲内で少な くとも2時間調整されていることを確認する。サンプルの調製および引張試験の 全態様は、一定の温度および湿度の部屋の境界内で行なうべきである。 8枚重ねの厚さのこの予備調整された15"×15"のサンプルから1"×7"の4個 の細片を切るが、この時、長い7"の寸法方向が縦方向と平行に走るようにする 。これらのサンプルが、縦方向のリールまたは未加工紙料サンプルとなることに 注目する。さらに、1"×7"の4個の細片を切るが、この時、長い7"の寸法方 向が横方向と平行に走るようにする。これらのサンプルが、横方向のリールまた は未加工紙料サンプルとなることに注目する。これまでのすべての切断は、必ず 、紙切りナイフ(Thwing-Albert Instrument Co.,10960 Dutton Road.,Philadel phia,PA,19154からの安全シールド付きのJDC-1-10またはJDC-1-12)を使用して 行なう。これで、合計8個のサンプルが得られた。そのうちの4個は、8枚重ね の厚さの1"×7"の細片であり、その長い7"の寸法方向は縦方向と平行に走っ ている。残りの4個は、8枚重ねの厚さの1"×7"の細片であり、その長い7" の寸法方向は横方向と平行に走っている。引張試験機の操作: 引張り強さの実際の測定には、Thwing-Albert Intelect II標準引張試験機(T hwing-Albert Instrument Co.,10960 Dutton Rd.,Philadelphia,PA,19154) を使用する。Thwing-Albert Intelect llの操作マニュアルに記載されている指 示に従い、平面状のクランプをユニット内に挿入し、試験機を校正する。装置の クロスヘッド速度を4.00in/分に、第1および第2ゲージ長を2.00インチに設定 する。破壊感度(break sensitivity)は20.0グラムに設定すべきであり、サン プルの幅は1.00"に、サンプルの厚さは0.025"に設定すべきである。 ロードセルは、被検サンプルについて予想される引張結果が使用レンジの25% 〜75%に収まるように選択する。例えば、1250グラム(5000グラムの25%)およ び3750グラム(5000グラムの75%)の予想引張レンジを有するサンプルには、50 00グラムのロードセルを使用することができる。また、125グラム〜375グラムの 予想引張を有するサンプルが試験できるように、引張試験機を、5000グラムのロ ードセルの10%レンジに設定することができる。 引張細片の1つを取り、その一方の端を引張試験機の一方のクランプ内に配置 する。該紙細片のもう一方の端をもう一方のクランプ内に配置する。該細片の長 い寸法方向が、引張試験機の側面と平行に走っていることを確認する。また、該 細片が、その2個のクランプのいずれかの側に突出していないことを確認する。 さらに、各クランプの圧力は、紙サンプルと完全に接触しなければならない。 その2つのクランプ内に紙試験細片を挿入した後、装置の引張をモニターする ことができる。それが5グラム以上の値を示す場合、そのサンプルは引張りすぎ である。逆に、試験開始から2〜3秒経過しても値が全く記録されない場合は、 その引張細片は緩すぎる。 引張試験機装置マニュアルに記載されているとおりに、引張試験機を始動させ る。クロスヘッドが自動的にその初期出発位置に戻ったら、試験は終了である。 装置の目盛りまたはパネル用デジタル計器から、引張荷重をグラム単位で最も近 い単位まで読取り、記録する。 該装置がリセット条件を自動的に実行しない場合は、装置クランプを初期出発 位置にセットするための必要な調節を行なう。前記のとおり、2つのクランプ内 に次の紙細片を挿入し、引張値をグラム単位で得る。すべての紙試験細片から引 張値を得る。試験の実施中にクランプの中または端で細片が外れたり破れたりし た場合は、その測定値を排除すべきことに注意すべきである。計算: 縦方向の幅1"の4個の最終製品細片の場合には、その4個の個々の記録され た引張値を合計する。この合計を被検細片数で割る。この数字は、通常、4とな るべきである。また、記録された引張値の合計を、1引張細片当たりの使用可能 な単位(usable units)の数で割る。これは、1プライおよび2プライの両製品 の場合、通常、5である。 横方向の最終製品細片について、この計算を繰返す。 縦方向に切断された未加工紙料またはリールサンプルの場合には、4個の個々 の記録された引張値を合計する。この合計を被検細片数で割る。この数字は、通 常、4となるべきである。また、記録された引張値の合計を、1引張細片当たり の使用可能な単位数で割る。これは、通常、8である。 横方向の未加工またはリールサンプル紙細片について、この計算を繰返す。 すべての結果は、グラム/インチの単位で表す。 本明細書の目的においては、引張強さは、「比全引張強さ」に変換すべきである 。「比全引張強さ」は、縦および横縦(cross machine)方向で測定された引張強 さの合計を坪量で割り、メートルの値に単位を補正することにより得られる値と 定義される。 実施例 以下の実施例は、本発明の実施を例示するために記載されている。これらの実 施例は、本発明の説明の助けとなるように意図されており、本発明の範囲を限定 するものと解釈されるべきではない。本発明は、添付の請求の範囲に拘束される にすぎない。 実施例1 この比較例は、本発明の特徴には含まれない参考方法を例示する。この方法は 、以下の工程で例示される。 まず、通常のパルパーを使用して約3%のコンシステンシーのNSKの水性スラ リーを調製し、それを紙料パイプを経由してフォドリニエールのヘッドボックス まで移動させる。 運搬するのに十分な比率でNSK紙料パイプに加える。該処理スラリーをインライ ンミキサー中に通すことにより、一時的に湿潤強い樹脂の吸収を増強する。 該NSKスラリーを、ファンポンプの位置で約0.2%のコンシステンシーまで白水 で希釈する。 通常のパルパーを使用して、約3重量%のユーカリ繊維の水性スラリーを調製 する。 該ユーカリを紙料パイプに通して別のファンポンプまで移動させ、その位置で それを約0.2%のコンシステンシーまで白水で希釈する。 移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出されるまで別々の層として流れを 維持するための層化葉状物(layering leaves)を適切に備えた多チャンネルヘ ッドボックス中へ、NSKおよびユーカリのスラリーを導く。三室ヘッドボックス を使用する。最終的な紙の乾燥重量の80%を含有するユーカリスラリーを、2つ の外層のそれぞれを与えるチャンバーへ導き、一方、最終的な紙の乾燥重量の20 %を含むNSKスラリーを、その2つのユーカリ層の間の層を与えるチャンバーへ 導く。NSKおよびユーカリのスラリーを、ヘッドボックスの吐き出し位置で合体 させて、複合スラリーを得る。 該複合スラリーを、移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出させ、デフレ クターおよび真空ボックスの助けをかりて脱水する。 該初期湿潤紙匹をフォドリニエールワイヤから、それぞれ1インチ当たり84個 の縦方向モノフィラメントおよび76個の横縦方向モノフィラメントならびに約36 %のナックル領域(knuckle area)を有する5杼口(5.shed)のサテン織 物形態のパターン化形成用布(patterned forming fabric)に移動させる(移動 時の繊維コンシステンシーは約15%)。 該紙匹が約28%の繊維コンシステンシーを有するようになるまで、真空支援排 水(vaccum assisted drainage)によりさらに脱水を行なう。 パターン化形成用布と接触させたまま、該パターン化紙匹を、約62重量%の繊 維コンシステンシーまで空気のブロースルー(blow-through)により予備乾燥す る。 ついで、半乾燥紙匹を、0.125%ポリビニルアルコール水溶液を含む噴霧クレ ーピング接着剤でヤンキードライヤーの表面に接着する。該クレーピング接着剤 は、該紙匹の乾燥重量に対して接着固体0.1%の比率でヤンキー表面に運搬する 。 該紙匹がドクターブレードでヤンキーから乾燥クレープされる前に、繊維コン システンシーを約96%まで増加させる。 ドクターブレードは約25度のベベル角を有し、ヤンキードライヤーに関して約 81度の衝撃角(impact angle)を与えるように位置している。 ヤンキードライヤーを約800fpm(フィート/分)(約244メートル/分)で作動さ せることにより、クレープ率(percent crepe)を約18%に調節し、一方、乾燥 紙匹を656fpm(201メートル/分)の速度で形成させ巻き取る。 該紙匹を、3000ft2の坪量当たり約18Ibの三層単プライクレープパターン高密 度化ティッシュペーパー製品に加工する。 実施例2 本実施例は、本発明の1つの実施態様を表す充填ティッシュペーパーの製造を 例示する。 通常のパルパーを使用して、約3重量%のユーカリ繊維の水性スラリーを調製 0.02%(Cypro 514の乾燥重量に基づく)の比率で該スラリーに加える。ついで 該処理スラリーを、紙料パイプを経由して抄紙機まで運搬する。 粒子状填料は、Dry Branch Kaolin(Dry Branch,GA)製のカオリン粘土(等 を経由して運搬する。水中の0.3%分散液として運搬されるアニオン性凝集剤 は、約0.015%(該凝集剤の固体重量および得られるクレープティッシュ製品の 最終乾燥重量に基づく)と同等な比率で運搬する。該混合物をインラインミキサ ー中に通すことにより、該凝集剤の吸着を促進する。これは、填料粒子の調整ス ラリーを形成する。 ついで、填料粒子の凝集スラリーを、精砕されたユーカリ繊維を運搬する紙料 パイプ中に混合する。 そのユーカリ繊維と粒子状填料との混合物を、ほぼ等量の別々の2つの流れに 分割し、抄紙機へ導く。ついで、水中の1%分散液として運搬されるカチオン性 する流れを、0.1%(デンプンの乾燥重量および得られるクレープティッシュ製 品の最終乾燥重量に基づく)の比率の該デンプンで処理する。最終的に反ヤンキ 一側層を形成する流れを、0.5%(デンプンの乾燥重量および得られるクレープ ティッシュ製品の最終乾燥重量に基づく)の比率の該デンプンで処理する。得ら れた混合物をインラインミキサーに通すことにより、該カチオン性デンプンの吸 収を改善させる。ついで、得られたスラリーをそれぞれ、それらの各ファンポン プの入口で、約0.2%(固体填料粒子およびユーカリ繊維の重量に基づく)のコ ンシステンシーになるまで白水で希釈する。凝集填料粒子とユーカリ繊維との混 の濃度まで希釈されている)を、0.065%(填料およびユーカリ繊維の固体重量 に基づく)に相当する比率で各混合物に加える。 で共に溶融することにより、結合抑制組成物を調製する。ついで該溶融混合物を 、約2%(Varisoft含量に基づく)の濃度になるまで、約66℃の温度の攪拌水流 中に供給する。該結合抑制組成物を、ユーカリおよび粒子状填料スラリーの流れ の1つ、すなわち、ヤンキー表面と接する層を最終的に形成する流れに加える。 加える結合抑制組成物の量は、最終ティッシュの乾燥重量に対して約0.15% 通常のパルパーを使用して約3%のコンシステンシーのNSKの水性スラリー を調製し、それを紙料パイプを経由してフォドリニエールのヘッドボックスまで 移動させる。 運搬するのに十分な比率でNSK紙料パイプに加える。該処理スラリーをインライ ンミキサー中に通すことにより、一時的に湿潤強い樹脂の吸収を増強する。 該NSKスラリーを、ファンポンプの位置で約0.2%のコンシステンシーまで 固体の濃度まで希釈されている)を、0.065%(填料およびユーカリ繊維の固体 重量に基づく)に相当する比率で該混合物に加える。 移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出されるまで別々の層として流れを 維持するための層化葉状物(layering leaves)を適切に備えた多チャンネルヘ ッドボックス中へ、NSKおよびユーカリのスラリーを導く。三室ヘッドボックス を使用する。最終的な紙の乾燥重量の80%を与えるのに十分な固体流量を含有す るユーカリ・粒子状填料混合物を、2つの外層のそれぞれを与えるチャンバーへ 導き、一方、最終的な紙の乾燥重量の20%を与えるのに十分な固体流量を含むNS Kスラリーを、その2つのユーカリ層の間の層を与えるチャンバーへ導く。NSKお よびユーカリのスラリーを、ヘッドボックスの吐き出し位置で合体させて、複合 スラリーを得る。 該複合スラリーを、移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出させ、デフレ クターおよび真空ボックスの助けをかりて脱水する。 該初期湿潤紙匹をフォドリニエールワイヤから、それぞれ1インチ当たり84個 の縦方向モノフィラメントおよび76個の横縦方向モノフィラメントならびに約36 %のナックル領域(knuckle area)を有する5杼口(5-shed)のサテン織物形態 のパターン化形成用布(patterned forming fabric)に移動させる(移動時の繊 維コンシステンシーは約15%)。 該紙匹が約28%の繊維コンシステンシーを有するようになるまで、真空支援排 水(vaccum assisted drainage)によりさらに脱水を行なう。 パターン化形成用布と接触させたまま、該パターン化紙匹を、約62重量%の 繊維コンシステンシーまで空気のブロースルー(blow-through)により予備乾燥 する。 ついで、半乾燥紙匹を、0.125%ポリビニルアルコール水溶液を含む噴霧クレ ーピング接着剤でヤンキードライヤーの表面に接着する。該クレーピング接着剤 は、該紙匹の乾燥重量に対して接着固体0.1%の比率でヤンキー表面に運搬する 。 該紙匹がドクターブレードでヤンキーから乾燥クレープされる前に、繊維コン システンシーを約96%まで増加させる。 ドクターブレードは約25度のベベル角を有し、ヤンキードライヤーに関して約 81度の衝撃角(impact angle)を与えるように位置している。 ヤンキードライヤーを約800fpm(フィート/分)(約244メートル/分)で作動さ せることにより、クレープ率(percent crepe)を約18%に調節し、一方、乾燥 紙匹を656fpm(200メートル/分)の速度で形成させ巻き取る。 該紙匹を、3000ft2の坪量当たり約18Ibの三層単プライクレープパターン高密 度化ティッシュペーパー製品に加工する。 実施例3 本実施例は、本発明の1つの実施態様を表す充填ティッシュペーパーの製造を 例示する。 通常のパルパーを使用して、約3重量%のユーカリ繊維の水性スラリーを調製 0.02%(Cypro 514の乾燥重量に基づく)の比率で該スラリーに加える。ついで 該処理スラリーを、2つの等しい流れに分割する。その各流れは、それ自身の紙 料パイプを経由して抄紙機まで運搬される。 粒子状填料は、Dry Branch Kaolin(Dry Branch,GA)製のカオリン粘土(等 を経由して運搬する。水中の0.3%分散液として運搬されるアニオン性凝集剤 は、約0.015%(該凝集剤の固体重量および得られるクレープティッシュ製品の 最終乾燥重量に基づく)と同等な比率で運搬する。該混合物をインラインミキサ ー中に通すことにより、該凝集剤の吸着を促進する。これは、填料粒子の調整ス ラリーを形成する。 ついで、填料粒子の凝集スラリーを、精砕されたユーカリ繊維を運搬する紙料 パイプの1つの中へ混合し、最終混合物を、水中の1%分散液として運搬される 得られるクレープティッシュ製品の最終乾燥重量に基づく)の比率で処理する。 得られた混合物をインラインミキサーに通すことにより、該カチオン性デンプン の吸収を改善させる。ついで、得られたスラリーを、ファンポンプの入口で、約 0.2%(固体填料粒子およびユーカリ繊維の重量に基づく)のコンシステンシー になるまで白水で希釈する。凝集填料粒子とユーカリ繊維との混合物を運搬する されている)を、0.065%(填料およびユーカリ繊維の固体重量に基づく)に相 当する比率で該混合物に加える。 ユーカリ繊維を運搬するもう一方の紙料パイプを、ファンポンプの入口で、約 0.2%(固体填料粒子およびユーカリ繊維の重量に基づく)のコンシステンシー になるまで白水で希釈する。凝集填料粒子とユーカリ繊維との混合物を運搬する されている)を、0.065%(ユーカリ繊維の固体重量に基づく)に相当する比率 で該混合物に加える。 で共に溶融することにより、結合抑制組成物を調製する。ついで該溶融混合物を 、約2%(Varisoft含量に基づく)の濃度になるまで、約66℃の温度の攪拌され た水流中に供給する。該結合抑制組成物を、ユーカリスラリーの流れ、すなわち 、ヤンキー表面と接する層を最終的に形成する流れに加える。加える結合抑制組 成 に基づく)に相当する量を含む。 通常のパルパーを使用して約3%のコンシステンシーのNSKの水性スラリーを 調製し、それを紙料パイプを経由してフォドリニエールのヘッドボックスまで移 動させる。 運搬するのに十分な比率でNSK紙料パイプに加える。該処理スラリーをインライ ンミキサー中に通すことにより、一時的に湿潤強い樹脂の吸収を増強する。 該NSKスラリーを、ファンポンプの位置で約0.2%のコンシステンシーまで 固体の濃度まで希釈されている)を、0.065%(填料およびNSK繊維の固体重量に 基づく)に相当する比率で該混合物に加える。 移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出されるまで別々の層として流れを 維持するための層化葉状物(layering leaves)を適切に備えた多チャンネルヘ ッドボックス中へ、その3つのスラリー(NSK、填料と混合したユーカリ、およ び填料を含まないユーカリ)を導く。三室ヘッドボックスを使用する。粒子状填 料を含まないユーカリのスラリーを、形成ワイヤ表面上へ直接吐き出すチャンバ ーへ導く。NSKを含有するスラリーを中央チャンバーに導き、ユーカリと粒子状 填料との混合スラリーを、形成表面から離れた外層チャンバーに導く。NSKスラ リーは、最終的な紙の乾燥重量の約20%を与えるのに十分な固体流量を含む。ユ ーカリだけのスラリーは、最終的な紙の乾燥重量の約36%を与えるのに十分な固 体流量を含む。ユーカリと粒子状填料との混合スラリーは、最終的な紙の乾燥重 量の約44%を与えるのに十分な固体を含む。それらのスラリーを、ヘッドボック スの吐き出し位置で合体させて、複合スラリーを得る。 該複合スラリーを、移動中のフォドリニエールワイヤ上へ吐き出させ、デフレ クターおよび真空ボックスの助けをかりて脱水する。 該初期湿潤紙匹をフォドリニエールワイヤから、それぞれ1インチ当たり84個 の縦方向モノフィラメントおよび76個の横縦方向モノフィラメントならびに約36 %のナックル領域(knuckle area)を有する5杼口(5-shed)のサテン織物形態 のパターン化形成用布(patterned forming fabric)に移動させる(移動時の繊 維コンシステンシーは約15%)。 該紙匹が約28%の繊維コンシステンシーを有するようになるまで、真空支援排 水(vaccum assisted drainage)によりさらに脱水を行なう。 パターン化形成用布と接触させたまま、該パターン化紙匹を、約62重量%の 繊維コンシステンシーまで空気のブロースルー(blow-through)により予備乾燥 する。 ついで、半乾燥紙匹を、0.125%ポリビニルアルコール水溶液を含む噴霧クレ ーピング接着剤でヤンキードライヤーの表面に接着する。該クレーピング接着剤 は、該紙匹の乾燥重量に対して接着固体0.1%の比率でヤンキー表面に運搬する 。 該紙匹がドクターブレードでヤンキーから乾燥クレープされる前に、繊維コン システンシーを約96%まで増加させる。 ドクターブレードは約25度のベベル角を有し、ヤンキードライヤーに関して約 81度の衝撃角(impact angie)を与えるように位置している。 ヤンキードライヤーを約800fpm(フィート/分)(約244メートル/分)で作動さ せることにより、クレープ率(percent crepe)を約18%に調節し、一方、乾燥 紙匹を656fpm(200メートル/分)の速度で形成させ巻き取る。 該紙匹を、3000ft2の坪量当たり約18Ibの三層単プライクレープパターン高密 度化ティッシュペーパー製品に加工する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 ボードン、ロバート・マイケル アメリカ合衆国、オハイオ州 45215、ワ イオミング、イー・ミルズ・アベニュー 1222 (72)発明者 ディーソン、ハワード・トーマス アメリカ合衆国、オハイオ州 45011、ハ ミルトン、デューベリー・コート 6273 (72)発明者 ロレンツ、デイビッド・ヨヘン アメリカ合衆国、オハイオ州 45208、シ ンシナチ、グリースト・アベニュー・ナン バー2 3237 (72)発明者 ニール、チャールズ・ウイリアム アメリカ合衆国、オハイオ州 45240、シ ンシナチ、フォレスター・ドライブ 1826 (72)発明者 ワイスマン、ポール・トーマス アメリカ合衆国、オハイオ州 45241、シ ンシナチ、インディアン・スプリングス・ ドライブ 9967

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.製紙用繊維と非セルロース性粒子状填料とを含んでなる、強く、柔らかく 、低ダスト性の充填層状クレープティッシュペーパーであって、該ティッシュペ ーパーがバイアス表面結合特性を有していて、リント率が少なくとも1.2、より 好ましくは少なくとも1.4であることを特徴とするティッシュペーパー。 2.該粒子状填料が、粘土、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、ケイ酸 アルミニウム、ケイ酸カルシウム、アルミナ三水和物、活性炭、パールデンプン 、硫酸カルシウム、ガラスミクロスフェア、ケイ藻土、およびそれらの混合物か ら選ばれ、好ましくは、該粒子状填料が粘土であり、より好ましくは、該粒子状 填料がカオリン粘土である、請求項1に記載のティッシュペーパー。 3.10g/m2〜50g/m2、より好ましくは10g/m2〜30g/m2の坪量を有し、0.03g/cm3 〜0.6g/cm3、より好ましくは0.05g/cm3〜0.2g/cm3の密度を有する、請求項1ま たは2に記載のティッシュペーパー。 4.該粒子状填料が、該ティッシュペーパーの5重量%〜50重量%、より好ま しくは、該ティッシュペーパーの8重量%〜20重量%を含む、請求項1〜3のい ずれか1項に記載のティッシュペーパー。 5.該製紙用繊維が広葉樹繊維と針葉樹繊維との混合物を含み、該広葉樹繊維 が該製紙用繊維の少なくとも50%を含み、該針葉樹繊維が該製紙用繊維の少なく とも10%を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のティッシュペーパー。 6.該ティッシュペーパーが、内層、ヤンキー側外層および反ヤンキー側外層 の3つの重ね合わせ層を含み、該内層が前記の2つの外層の間に位置する、請求 項1〜5のいずれか1項に記載のティッシュペーパー。 7.該内層が、少なくとも2.0mmを超える平均長を有する針葉樹繊維を含み、 該外層が、1.0mm未満の平均長を有する広葉樹繊維を含み、該針葉樹繊維が、好 ましくは、北部針葉樹クラフト繊維を含み、該広葉樹繊維が、好ましくは、ユー カリクラフト繊維を含む、請求項6に記載のティッシュペーパー。 8.該微粒子状填料が、主に反ヤンキー側外層中に位置する、請求項6または 7に記載のティッシュペーパー。 9.結合抑制剤をヤンキー側層に加え、好ましくは、該結合抑制剤がジ(水素 化)タロージメチルアンモニウムメチルスルファートである、請求項6〜8のい ずれか1項に記載のティッシュペーパー。 10.該ティッシュペーパーが、比較的に高密度の領域が高バルク領域内に分散 するようにパターン高密度化された紙であり、好ましくは、前記の比較的に高密 度の領域が連続的であり、該高バルク領域が不連続的である、請求項1〜9のい ずれか1項に記載のティッシュペーパー。
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