KR102294816B1

KR102294816B1 - 내구성 있는 크레이프 티슈

Info

Publication number: KR102294816B1
Application number: KR1020167014211A
Authority: KR
Inventors: 엘리자베스. 오리엘 브래들리; 크리스토퍼 리 사토리; 존 알렉산더 워너 4세; 케네쓰 존 츠윅
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2021-08-30
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: BR112016009521B1; US20160017542A1; KR20160078456A; WO2015066036A1; US9365982B2; EP3063000A1; CA2929100C; EP3063000A4; AU2014342537B2; EP3063000B1; BR112016009521A2; AU2014342537A1; CA2929100A1

Abstract

이제, 티슈 웹, 더욱 구체적으로는, 크레이프 티슈 웹의 습식 인장 강도 대 건식 인장 강도의 비가, 습식 강도 수지를 과도하게 사용하지 않고서, 만족스러운 수준을 충족하거나 초과할 수 있다는 것이 밝혀져 있다. 예를 들어, 티슈 제조 지료를 지료 톤당 약 3kg 미만의 습식 강도 수지로 처리하고, 티슈 웹을 형성하고, 이어서, 티슈 웹을 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 포함하는 크레이프 조성물로 크레이프 가공하여, 약 0.30보다 큰 CD 습식/건식 비를 갖는 티슈 웹을 제조할 수 있다. 이러한 발견은, 습식 강도의 부가를 감소시키는 한편 습식 강도가 증가된 티슈 제품을 제조하기 위한 유연성을 제공한다.

Description

내구성 있는 크레이프 티슈{DURABLE CREPED TISSUE}

본 발명은 내구성 있는 크레이프 티슈에 관한 것이다.

미용 티슈, 화장지, 종이 타월 등의 티슈 제품에 있어서, 많은 소비자들에게는 강도와 부드러움은 중요한 특성들이다. 제품의 강도 특성은 습식 강도와 건식 강도로 표현될 수 있다. 건식 강도는 제조 관점에서 중요한데, 시트가 지지되지 않고 장력을 받는 제조 공정에서 다양한 단계들을 통과하기에 제품이 충분한 강도를 가져야 하기 때문이다. 예를 들어, 종이 타월의 경우, 건식 강도 또한, 타월 시트가 찢어지지 않고 천공 시트들의 롤로부터 분리될 수 있고 분쇄되지 않고 건조 상태에서 임무를 수행할 정도로 충분해야 한다. 습식 강도는, 타월이 흘린 것을 닦아내는 데 일상적으로 사용되기 때문에 특히 중요하다. 이처럼, 타월은 젖은 후에는 사용 시 유지할 필요가 있다. 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지(즉, 미국 켄터키주 코빙턴에 소재하는 Ashland Inc.에 의한 Kymene® 수지) 등의 종래의 알칼리 경화 습식 강도 수지를 사용하여 개발된 습식 인장 강도의 양은, 실제로 시트의 건식 인장 강도의 함수라는 것을 알게 되었다. 지료(furnish), 수지 첨가 수준 및 물 화학물 상태에 따라, 습식 인장 강도는 일반적으로 시트의 건식 인장 강도의 약 30 내지 40%로 제한된다. 따라서, 고 수준의 습식 인장 강도를 갖는 티슈 또는 종이 제품을 제조하기 위해서는, 고 수준의 건식 인장 강도도 개발해야 한다. 불행하게도, 고 건식 인장 강도를 갖는 티슈 및 타월은, 고 강성도도 나타내며, 따라서, 열악한 촉감 특성을 나타내는데 (저 강성도로 특징화되는 바와 같은) 부드러움 특성과 강도는 반대로 연관되기 때문이다. (습식 강도 및 건식 강도 모두) 강도가 증가함에 따라, 부드러움은 감소된다. 역으로, 부드러움이 증가함에 따라, 강도는 감소된다. 젖은 경우 뛰어난 내구성을 제공하는 한편 동시에 마른 경우 저 강성도와 바람직한 촉감 특성을 나타내도록 고 습식/건식 강도 비가 필요하다. 따라서, 시트의 강성도를 유지하거나 감소시키는 한편 습식 강도/건식 강도 비를 증가 시키는 수단이 필요하다.

이제, 티슈 웹, 더욱 구체적으로는, 크레이프 티슈 웹의 습식 인장 강도 대 건식 인장 강도의 비가, 습식 강도 수지를 과도하게 사용하지 않고서, 만족스러운 수준을 충족하거나 초과할 수 있다는 것이 밝혀져 있다. 예를 들어, 티슈 제조 지료를 지료 미터톤당 약 3kg 미만의 습식 강도 수지로 처리하고, 티슈 웹을 형성하고, 이어서, 티슈 웹을 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 포함하는 크레이프 조성물로 크레이프 가공하여, 약 0.3보다 큰 CD 습식/건식 비를 갖는 티슈 웹을 제조할 수 있다. 이러한 발견은, 습식 강도의 부가(add-on)를 감소시키는 한편 습식 강도가 증가된 티슈 제품을 제조하기 위한 유연성을 제공한다.

따라서, 일 측면에서, 본 발명은, 지료를 분산시켜서 섬유 슬러리를 형성하는 단계; 지료 미터톤당 약 3kg 미만의 양의 습식 강도 수지를 섬유 슬러리에 첨가하는 단계; 습식 티슈 웹을 형성하는 단계; 습식 티슈 웹을 부분적으로 탈수하는 단계; 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 크레이프 가공 실린더에 적용하는 단계; 부분적으로 탈수된 티슈 웹을 크레이프 가공 실린더에 대하여 가압하는 단계; 티슈 웹을 건조시키는 단계; 그리고 건조된 티슈 웹을 크레이프 가공 실린더로부터 크레이프 가공하여 크레이프 티슈 웹을 생산하는 단계; 두 개 이상의 크레이프 티슈 웹을 함께 겹쳐서(ply) 약 25gsm을 초과하는 평량과 약 0.30을 초과하는CD 습식/건식 비를 갖는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 내구성 있는 크레이프 티슈 제품을 제공한다.

다른 측면들에서, 본 발명은, 지료 톤당 약 1 내지 약 3kg의 폴리아미드-에피클로로히드린 습식 강도 수지를 포함하는 내구성 있는 크레이프 티슈 제품을 제공하며, 티슈 웹은 약 0.30 내지 약 0.50와 같이, 약 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비를 갖는다.

또 다른 측면들에서, 본 발명은, 만족스러운 습식 인장 강도와 저 강성도 모두를 갖는 크레이프 티슈 웹을 제공한다. 예를 들어, 일 측면에서, 본 발명은, 지료 톤당 약 1 내지 약 3kg의 폴리아미드-에피클로로히드린 습식 강도 수지를 포함하는 크레이프 티슈 웹을 제공하며, 티슈 웹은, 약 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비 및 약 16 내지 약 20과 같이, 약 20 미만의 강성도 지수를 갖는다.

또 다른 측면들에서, 본 발명은, 적어도 하나의 다층 크레이프 티슈 웹을 포함하는 내구성 있는 크레이프 티슈 제품을 제공하며, 웹은 제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함하고, 여기서 제2 층은 셀룰로오스 섬유 지료 및 지료 톤당 약 1 내지 약 3kg의 습식 강도 수지를 포함하고, 티슈 웹은 약 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비를 갖는다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 다층 티슈 웹의 제1 및 제3 층들에는 실질적으로 습식 강도 수지가 없다.

또 다른 측면들에서, 본 발명은, 지료 톤당 약 3kg 미만의 폴리아미드-에피클로로히드린 습식 강도 수지 및 티슈 웹의 적어도 첫번째 면에 존재하는 첨가제 조성물을 포함하는 크레이프 티슈 웹을 제공하며, 첨가제 조성물은 비섬유성 올레핀 중합체 및 분산제를 포함하고, 올레핀 중합체는 에틸렌 또는 프로필렌과 적어도 하나의 코모노머의 알파 올레핀 인터중합체를 포함하고, 각 코모노머는 옥텐, 헵텐, 헥센, 데센, 및 도데센으로 이루어지는 군에서 선택되고, 여기서 티슈 웹은 약 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비 및 약 18.0 미만의 강성도 지수를 갖는다.

또 다른 측면들에서, 본 발명은 크레이프 티슈 제품을 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 셀룰로오스 섬유들을 분산시켜 제1 섬유 슬러리, 제2 섬유 슬러리, 및 제3 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 지료 미터톤당 약 3kg 미만의 양의 습식 강도 수지를 제2 섬유 슬러리에 첨가하는 단계, 다층 티슈 웹을 형성하는 단계로서, 여기서 제1 섬유 슬러리가 제1 층을 형성하고, 제2 섬유 슬러리가 제2 층을 형성하고, 제3 섬유 슬러리가 제3 층을 형성하는, 단계, 습식 티슈 웹을 부분적으로 탈수하는 단계, 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 크레이프 가공 실린더에 적용하는 단계, 부분적으로 탈수된 티슈 웹을 크레이프 가공 실린더에 가압하는 단계, 티슈 웹을 건조시키는 단계, 및 건조된 티슈 웹을 크레이프 가공 실린더로부터 크레이핑하는 단계를 포함한다.

도 1은 습식 CD 인장(y-축)에 대한 습식 강도 추가(x-축)의 영향을 도시하는 도이다.
도 2는 CD 습식/건식 비 (y-축)에 대한 습식 강도 추가(x-축)의 영향을 도시하는 도이다.

정의

본원에서 사용되는 "티슈 제품"이라는 용어는, 티슈 웹들로 제조된 제품을 가리키며, 목욕 티슈, 미용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼(wiper), 식품 서비스 티슈, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사 제품들을 포함한다.

본원에서 사용되는 "티슈 웹"과 "티슈 시트"라는 용어들은 티슈 제품으로 사용하는 데 적합한 섬유상 시트 물질을 가리킨다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은, 한 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리제 등의 층을 가리킨다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층상 티슈 웹", "다층 티슈 웹", "다층 웹", 및 "다층 종이 시트"는, 일반적으로, 바람직하게는 서로 다른 섬유 유형들로 이루어진 수성 제지 지료(furnish)의 두 개 이상의 층으로부터 준비된 종이의 시트를 가리킨다. 층들은, 바람직하게는, 하나 이상의 무한한 유공성 스크린(endless foraminous screen) 상에서의 희석 섬유 슬러리의 별도의 스트림의 피착으로부터 형성된다. 개별적인 층들이 초기에 별도의 유공성 스크린들 상에 형성되면, 층들은 후속하여 (습식 상태에서) 결합되어 층상 복합 웹을 형성하게 된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "겹"(ply)이라는 용어는 이산적인 제품 요소를 가리킨다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다. 이 용어는, 여러 겹 미용 티슈, 목욕 티슈, 종이 타월, 물티슈, 또는 냅킨 등에서의 복수의 웹형 구성요소(web-like component)를 가리킬 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "평량"이라는 용어는 이하의 시험 방법 섹션에서 후술하는 바와 같이 측정되는 티슈 웹 또는 제품의 완전 건조 평량을 가리킨다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "CD 습식/건식 비"라는 용어는, 이하의 시험 방법 섹션에서 후술하는 바와 같이 측정되는 습식 CD 인장 강도 대 건식 CD 인장 강도의 비를 가리킨다. CD 습식/건식 비는 가변될 수 있지만, 본 명세서에서 설명하는 바와 같이 제조되는 티슈 제품들은, 일반적으로 약 0.15 내지 약 0.50와 같이, 약 0.15 초과, 더욱 바람직하게는 약 0.20 초과, 더욱 바람직하게는 약 0.25 초과인 CD 습식/건식 비를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "습식 강도 효율"이라는 용어는, 섬유의 미터톤당 킬로그램으로 측정되는) 습식 강도 수지의 추가 양에 의해 나누어지는 CD 습식/건식 비에 100을 곱한 것을 가리키며, 추가되는 습식 강도의 양에 의해 정규화되는 건식 강도에 대하여 발생하는 습식 강도의 양의 척도이다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "습식 파열 지수"(Wet Burst Index)라는 용어는, 그램/제곱미터로서 측정되는) 평량으로 나눈 습식 파열 강도(Wet Burst Strength)의 몫에 10을 곱한 것을 가리킨다.

일반적으로, 본 발명에 따라 제조되는 티슈 제품은 약 l00gf 초과, 더욱 바람직하게는 약 150gf 초과, 더욱 바람직하게는 약 200gf 초과인 파열 강도를 갖는다. 습식 파열 지수는 티슈 웹의 조성 및 웹의 평량에 따라 가변될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되는 웹들은 일반적으로 약 3.0 내지 약 15.0, 더욱 바람직하게는 약 5.0 내지 약 12.0와 같이, 3.0 초과인 습식 파열 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "기하학적 평균 인장", 즉, "GMT"라는 용어는, 제품의 기계 방향 인장 강도와 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 가리키며, 이하의 시험 방법 섹션에서 후술하는 바와 같이 측정되었다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "습식 GMT 지수"는, 제품의 습식 기계 방향 인장 강도와 습식 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 평량으로 나눈 것을 가리키며, 이하의 시험 방법 섹션에서 후술하는 바와 같이 측정된다. 습식 GMT 지수는 티슈 웹의 조성 및 웹의 평량에 따라 가변될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되는 웹들은 일반적으로 약 3.0 내지 약 10.0, 특히 바람직한 실시예들에서는 약 4.5 내지 약 10.0와 같이, 약 3.0 초과인 습식 GMT 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "습식 기하학적 평균 인장 에너지 지수", 즉, "습식 TEA 지수"(Wet TEA Index)는, 그램/제곱미터로서 측정되는) 평량으로 나눈 습식 MD와 CD 인장 에너지 흡수의 곱의 제곱근("습식 MD TEA(Wet MD TEA)" 및 "습식 CD TEA(Wet CD TEA)", 통상적으로 g*cm/cm²로 표현됨)에 100을 곱한 것을 가리킨다.

습식 TEA 지수는 티슈 웹의 조성 및 웹의 평량에 따라 가변될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되는 웹들은, 일반적으로 약 2.5 내지 약 10.0, 특히 바람직하게는 약 5.0 내지 약 10.0와 같이, 약 2.5 초과인 습식 TEA 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "습식 내구성 지수(Wet Durability Index)"라는 용어는, 습식 CD 인장 지수(Wet CD Tensile Index), 습식 파열 지수(Wet Burst Index), 및 습식 TEA 지수(Wet TEA Index)의 합을 가리키며, 소정의 인장 강도에서의 제품의 내구성을 나타낸다.

내구성 지수는 티슈 웹의 조성 및 웹의 평량에 따라 가변될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되는 웹들은, 일반적으로 약 10.0 내지 약 35.0, 특히 바람직한 실시예들에서는 약 15.0 내지 약 35.0와 같이, 약 10.0 초과인 습식 내구성 지수를 갖는다.

본원에서 사용되는 용어 "기울기"는 인장 대 신축성을 구성해서 얻어지는 기울기 선을 의미하고, 시험 방법 섹션에서 기술된 바와 같이 인장 강도를 결정하는 과정에서 MTS TestWorks™의 산출물이다. 기울기는 샘플 폭(인치) 단위 당 킬로그램 힘(kgf)의 단위로 기록되며, 70 내지 157g(0.687N 내지 1.540N)의 시편이 생성한 힘 사이로 떨어지는 하중 보정 변형 지점에 근사한 최소 제곱 선의 구배로 측정된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하학적 평균 기울기"(GM Slope)는 일반적으로 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 지칭한다.

본원에서 사용된 용어 "강성도 지수"는 기하학적 평균 기울기(kgf의 단위로 표현)를 기하학적 평균 인장 강도(g/3"의 단위로 표현)로 나누고 1,000을 곱한 몫을 의미하며, 아래와 같다:

강성도 지수는 단위 없이 본원에서 표현된다. 강성도 지수는 티슈 웹의 조성 및 웹의 평량에 따라 가변될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되는 웹들은, 일반적으로 약 15 내지 약 20, 특히 바람직한 실시예들에서는 약 16 내지 약 18와 같이, 약 20 미만인 강성도 지수 값을 갖는다.

본원에서 사용된 용어 "지료 톤"은 약 10% 미만의 수분 함량을 갖는 1,000kg의 공기 건조 제지 지료를 지칭한다.

설명

일반적으로, 본 발명은, 습식 강도 수지의 과도한 사용 없이 만족스러운 수준을 충족하거나 초과하는 CD 습식/건식 비를 갖는 크레이프 티슈 웹을 제공한다. CD 습식/건식 비의 만족스러운 수준은, 약 0.30 내지 약 0.50와 같이, 일반적으로 약 0.30보다 크고, 더욱 바람직하게는 약 0.35보다 크고, 더욱 바람직하게는 약 0.40보다 크다. CD 습식/건식 비의 만족스러운 수준은, 약 1 내지 약 5kg, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3kg와 같이, 지료 미터톤당 약 5kg 미만의 습식 강도 수지에 의해 티슈 제조 지료를 처리함으로써 놀랄 만큼 달성된다. 또한, 지료 미터톤당 약 5kg 미만의 습식 강도 수지에 의해 티슈 웹을 형성한 후에, 티슈 웹을 크레이핑할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 웹은, 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 포함하는 크레이프 조성물을 사용하여 크레이프 가공된다. 비섬유성 올레핀 중합체 조성물과 습식 강도 수지 간에는 놀라운 시너지 효과가 존재하며, 이는 습식 강도에 대한 악영향 없이 습식 강도 수지의 적은 추가를 가능하게 한다.

게다가, 고 수준의 습식 강도는, 일반적으로, 티슈 웹의 제조 동안 또는 후 처리에 의해 오일, 왁스, 실리콘, 라텍스, 지방산 알코올, 또는 하나 이상의 연화제를 포함하는 로션의 첨가 없이 달성된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 티슈 웹과 이로부터 제조되는 제품은, 오일, 왁스, 실리콘, 라텍스, 지방산 알코올, 또는 하나 이상의 연화제를 포함하는 로션을 첨가하지 않고서 형성된다. 유사하게, 티슈 웹은, 후 처리되지 않는 것, 즉, 티슈 웹의 형성과 건조 후에 오일, 왁스, 실리콘, 라텍스, 지방산 알코올, 또는 하나 이상의 연화제를 포함하는 로션에 의한 인쇄, 분사, 코팅 등의 처리를 받지 않는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 티슈는, 티슈 제조 공정 동안 또는 티슈 웹의 형성과 건조 후에 알킬 케텐 이합체(AKD) 또는 알케닐 무수 숙신산(ASA) 등의 사이즈제(sizing agent)로 처리되지 않는다. 오히려, 티슈 웹은 웹의 형성 전에 바람직하게 제지 지료에 습식 강도 수지를 첨가해서 마무리 가공된 웹의 습식 강도 특성을 향상시켜서 제조된다. 시트 내로의 물 흡수율을 감소시키는 종래의 사이즈제와는 달리, 습식 강도 수지는, 시트가 최종 사용 동안 의도한 바와 같이 물을 흡수할 수 있게 하지만 젖는 경우 시트 무결성과 강도를 유지할 수 있게 한다.

유용한 습식 강도 수지로는 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 에피클로로히드린 수지(들), 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE), 또는 그들의 임의의 조합, 또는 이들 군(family)들의 수지들에서 인정되는 임의의 수지들을 포함한다. 특히 바람직한 습식 강도 수지들은 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE) 수지들이다. 일반적으로 PAE 수지들은 폴리알킬렌 폴리아민 및 지방족 디카르복실산 또는 디카르복실산 유도체를 처음에 반응시킴으로써 형성된다. 디에틸렌트리아민 및 아디프산 또는 디카르복실산 유도체들의 에스테르들로 이루어진 폴리아미노아미드가 가장 일반적이다. 그런 다음, 생성된 폴리아미노아미드가 에피클로로히드린과 반응한다. 유용한 PAE 수지들은 상표명 Kymene(캔터키주 코빙턴의 Ashland, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능함)로 판매되고 있다.

일반적으로, 습식 강도 수지는 티슈 웹의 형성 전에 섬유 지료에 첨가된다. 습식 강도 수지의 양은, 지료 톤당 약 5kg 미만, 더욱 바람직하게는 지료 톤당 약 4kg 미만, 더욱 바람직하게는 지료 톤당 약 3kg 미만일 수 있다. 일반적으로, 습식 강도 수지의 첨가 수준은, 지료 톤당 약 1 내지 약 5kg, 더욱 바람직하게는 지료 톤당 약 2 내지 약 4kg, 더욱 바람직하게는 지료 톤당 약 2 내지 약 3kg이다.

다른 실시예들에서, 습식 강도 수지의 양은 중량 기준으로 티슈 샘플에 존재하는 습식 강도의 양으로서 표현될 수 있다. 예를 들어, 티슈 제품의 습식 강도 수지의 양은, 티슈 샘플의 산 가수분해와 이어서 아디프산의 농도를 측정하기 위한 HPLC 분석에 의해 측정될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 티슈 제품의 습식 강도 수지의 양은, 티슈 제품의 약 0.5mg/g 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.4mg/g 미만, 다른 실시예들에서는 약 0.2mg/g 미만이다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 습식 강도 수지의 양은, 원하는 습식 강도와 내구성 특징을 여전히 유지하면서 약 0.1 내지 약 0.3mg/g 범위에 있다.

이러한 습식 강도의 저 부가 수준은, 일반적으로, 약 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비 등의 만족스러운 습식 강도를 달성하는 데 적절한 것으로 여겨지지 않지만, 이제, 저 수준의 습식 강도를 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 포함하는 크레이프 가공 첨가제와 조합함으로써, 약 0.30 내지 약 0.50와 같이, 약 0.30을 초과하고 소정의 실시예들에서는 약 0.35를 초과하는 CD 습식/건식 비를 갖는 티슈 웹을 얻는 것으로 밝혀졌다. 습식 강도 수지, 더욱 구체적으로는 PAE 수지를 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 포함하는 크레이프 가공 첨가제와 조합하는 것은 시너지 효과를 갖는다. 이에 따라, CD 습식/건식 비와 습식 강도 효율을 고려하는 경우, 본 발명에 따른 습식 강도 수지 첨가와 크레이프 가공 첨가제의 조합은 이전에서는 개시되지 않은 매우 큰 시너지 효과를 제공한다. 이러한 시너지 효과는, 과도한 습식 강도 수지 없이 더욱 높은 습식 강도 수준을 달성할 수 있게 하므로, 가치 있는 것이며, 이는 비용을 감소시키고, 습식 강도 수지가 대량으로 웹에 첨가되는 경우 열화되는 티슈 특성을 유지 또는 개선한다.

크레이프 가공 첨가제	습식 강도 (kg/MT)	습식 강도 첨가층	CD 습식/건식 비	델타 CD 습식/건식 비(%)
비섬유성 올레핀 중합체	0	없음	0.12	-
비섬유성 올레핀 중합체	2	전부	0.325	171%
비섬유성 올레핀 중합체	1.5	중간	0.485	304%
종래의 것	0	없음	0.132	-
종래의 것	2	전부	0.249	89%

더욱 놀라운 점은, 지료 톤당 약 1 내지 약 3kg와 같이, 비교적 소량으로 습식 강도를 다층 웹의 중간 층 내에 선택적으로 포함시킴으로써, CD 습식/건식 비의 상대적 증가로서 측정되는 최고 장점을 달성할 수 있다는 점이다. 동시에, 다른 특성들의 열화 없이 웹의 강성도가 개선될 수 있다.

크레이프 가공 첨가제	습식 강도 (kg/MT)	습식 강도 첨가층	델타 CD 습식/건식 비(%)	강성도 지수	델타 강성도 지수	내구성 지수	델타 내구성 지수
비섬유성 올레핀 중합체	-	-		19.87	-	6.92	-
비섬유성 올레핀 중합체	2	전부	171%	17.9	-10%	17.82	158%
비섬유성 올레핀 중합체	1.5	중간	304%	16.7	-16%	21.96	217%

이에 따라, 바람직한 일 실시예에서, 티슈 제품은 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함한다. 바람직하게, 웹은 3개의 층을 포함하며, 습식 강도 수지가 중간 층에 선택적으로 배치된다. 일 실시예에서는, 티슈 웹이 중간 층에 선택적으로 포함된 습식 강도를 갖는 3층 티슈를 포함하는 것이 바람직하지만, 전술한 다층 웹으로 제조되는 티슈 제품은 임의의 개수의 겹을 포함할 수 있고, 겹들은 단층 및 다층 티슈 웹들의 다양한 조합으로부터 제조될 수 있음을 이해하도록 한다. 또한, 본 발명에 따라 제조되는 티슈 웹은, 한 겹 또는 여러 겹일 수 있는 티슈 제품 내에 포함될 수 있으며, 이러한 겹들 중 하나 이상은, 티슈 웹의 층들 중 하나의 층에 선택적으로 포함되는 습식 강도를 갖는 다층 티슈 웹에 의해 형성될 수 있다.

다층 티슈 웹 중 임의의 소정의 층 내에 존재하는 습식 강도의 양은 일반적으로 티슈 제품의 원하는 특성에 따라 가변될 수 있다. 일반적으로, 임의의 단일 층 또는 층들의 조합에 첨가되는 습식 강도의 양은, 습식 강도의 총 첨가가 지료 톤당 약 1 내지 약 3kg와 같이, 웹을 형성하는 데 사용되는 지료 톤당 약 5kg 미만, 더욱 바람직하게는 지료 톤당 약 3kg 미만이 되도록 충분해야 한다.

형성되는 티슈 웹의 특성들은, 또한, 습식 강도의 포함을 위한 특정한 층(들)을 선택함으로써 가변될 수 있다. 이제, 강성도 또는 다른 시트 특성에 악영향을 끼치지 않는 CD 습식/건식 비의 최대 증가는 습식 강도를 3층 웹의 중간 층에, 더욱 구체적으로는 본질적으로 연목재 펄프 섬유들로 이루어지는 중간 층에 포함시킴으로써 달성된다는 점을 발견하게 되었다. 이러한 실시예들에서, 2개의 외층에는 실질적으로 습식 강도가 없는 것이 바람직하다. 실질적으로 습식 강도가 없는 층을 언급하는 경우, 최소 허용량의 습식 강도가 존재할 수도 있음을 이해하기 바란다. 그러나, 이러한 소량은, 인접하는 층에서 사용되는 습식 강도 처리된 지료로부터 종종 발생하며, 통상적으로는 티슈 웹의 습식 강도 또는 다른 물리적 특징들에 실질적으로 영향을 끼치지 않는다.

습식 강도를 감소시키고 비섬유성 올레핀 중합체를 포함하는 크레이프 가공 첨가제를 사용하여 웹을 크레이프 가공함으로써, 본 발명은 뛰어난 특징들을 갖는 웹을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 티슈 웹은, 예를 들어, 강성도 면에서 현재 이용가능한 웹들에 비해 장점을 제공할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 지료 톤당 약 3kg 미만의 습식 강도 수지를 포함하는 웹들은, 약 15 내지 약 20, 더욱 바람직하게는 약 16 내지 약 18와 같이, 약 20 미만인 강성도 지수를 갖는다. 다른 실시예들에서, 티슈 제품은, 약 20 미만인 강성도 지수를 가져서 부드러울 뿐만 아니라, 내구성 지수가 약 10.0 내지 약 25.0와 같이, 10.0 이상이어서 내구성도 높다. 또한, 전술한 강성도 및 내구성 수준에서, 티슈 제품들은 일반적으로 약 0.3 내지 약 0.5와 같이, 약 0.3 초과인 CD 습식/건식 비를 갖는다.

본 발명의 티슈 제품은, 바람직하게, 셀룰로오스 섬유, 더욱 바람직하게는 목재 섬유, 더욱 바람직하게는, 북부 연목재, 남부 연목재, 적목, 적삼목, 솔송나무, 소나무(예를 들어, 남부 소나무) 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무), 이들의 조합 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 목재 펄프 섬유들로부터 형성된다. 또한, 필요하다면, 재활용 재료들로부터 얻어지는 이차 섬유, 예를 들어, 신문인쇄용지, 재생 판지, 사무실 폐기물 등의 소스들로부터의 섬유 펄프를 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 특히 바람직한 일 실시예에서, 습식 강도 수지는, 목재 섬유들과 배합되며, 다층 티슈 웹의 하나 이상의 층에 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예는, 3개 층을 갖는 한 겹 티슈 제품의 형성을 포함하며, 습식 강도 수지가 중심 층에 선택적으로 포함된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 내층은 연목재 섬유들과 습식 강도 수지의 배합물을 포함하고, 이때, 그 층에서의 연목재 섬유들의 총 중량은 약 20 내지 약 40 %이고, 외층은 견목재 섬유들을 포함하고, 그 웹의 약 60 중량% 내지 약 80 중량%을 나타낸다. 티슈 제품이 적어도 하나의 다층 웹을 포함하는 한 섬유들의 다른 구성과 조합을 고려할 수 있으며, 여기서, 다층 웹의 적어도 하나의 층은 습식 강도 수지와 셀룰로오스 섬유들을 포함한다.

섬유성 티슈 웹은, 일반적으로, 당해 기술에 알려져 있는 다양한 제지 공정들에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 습식 가압 티슈 웹은, 당해 기술에 공지되어 있으며 두 개의 습식 웹 층들이 독립적으로 형성된 후 단일 웹으로 결합되는 카우치 포밍(couch forming)이라고 흔히 칭하는 방법들을 사용하여 준비될 수 있다. 제1 웹 층을 형성하도록, 섬유들을 제지 분야에 공지되어 있는 방식으로 준비하고, 섬유가 수성 현탁액에 보관되는 제1 스톡 체스트(stock chest)에 전달한다. 스톡 펌프는 현탁액의 요구량을 팬 펌프의 흡입측에 공급한다. 추가 희석수도 섬유 현탁액과 혼합한다.

제2 웹 층을 형성하도록, 제지 분야에 공지되어 있는 방식으로 섬유들을 준비하고, 섬유가 수성 현탁액에 보관되는 제2 스톡 체스트에 전달한다. 스톡 펌프는 현탁액의 요구량을 팬 펌프의 흡입측에 공급한다. 추가 희석수도 섬유 현탁액과 혼합한다. 이어서, 전체 혼합물을 가압하여 헤드박스에 전달한다. 수성 현탁액을 헤드박스로부터 분리한 후 흡입 박스 위의 무한한 제지 직물 상에 피착한다. 흡입 박스는 현탁액에서 물을 도출하는 진공 상태에 있으며, 이에 따라 제2 습식 웹을 형성한다. 이 예에서, 헤드 박스로부터 발생하는 스톡을 "건조기 측" 층이라 칭하며, 이는 그 층이 결국 건조기 표면과 접하기 때문이다. 일부 실시예들에서는, 합성 및 펄프 섬유 혼화물을 함유하는 층을 "건조기 측" 층으로서 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

제1 습식 웹 층과 제2 습식 웹 층의 초기 형성 후, 약 10 내지 약 30%의 농도에서 두 개의 습식 층을 서로 접촉(카우칭)시킨다. 어떠한 농도가 선택되는지 간에, 통상적으로는, 두 개의 습식 웹의 농도가 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 롤에서 제1 습식 웹 층을 제2 습식 웹 층과 접촉시킴으로써 카우칭을 달성한다.

통합된 웹을 진공 박스에서 펠트(felt)에 전달한 후, 종래의 방식으로 통합된 웹의 탈수, 건조, 및 크레이핑을 달성한다. 더욱 구체적으로, 펠트에 의해 흡수되는 물을 웹으로부터 짜내도록 기능하고 웹이 건조기의 표면에 부착되게 하는 압력 롤을 사용하여, 카우칭된 웹을 추가로 탈수하고 건조기(예를 들어, 양키 건조기)에 전달한다.

일 실시예에서, 제곱 인치당 약 200파운드의 인가력(psi)을 갖는 가압 롤에 의해 습식 웹을 건조기의 표면에 적용한다. 가압 또는 탈수 단계에 이어서, 웹의 농도는 통상적으로 약 30% 또는 그 이상에 있다. 충분한 양키 건조기 스팀 파워 및 후드 건조 능력을 이 웹에 가하여 약 95% 이상, 구체적으로는 97% 이상의 최종 농도에 도달한다. 예를 들어, 적외선 온도 센서에 의해 측정되는 바와 같은, 크레이프 가공 블레이드에 바로 선행하는 시트 또는 웹 온도는, 통상적으로 약 250℉ 이상이다. 양키 건조기의 사용 외에도, 본 발명에서 마이크로파 또는 적외선 가열 방법 등의 다른 건조 방법들을 단독으로 또는 양키 건조기와 함께 이용할 수도 있다는 점을 이해하기 바란다.

양키 건조기에서, 크레이프 가공 화학물을 수용액의 형태로 된 기존의 접착제 상에 연속적으로 적용한다. 수용액은, 건조기의 표면을 크레이프 가공 접착 용액으로 균일하게 적용하는 스프레이 붐을 사용하는 등의 종래의 임의의 수단에 의해 적용된다. 건조기의 표면 상의 적용 지점은 크레이프 가공 닥터 블레이드를 즉시 뒤따르며, 새로운 접착제의 필름의 확산과 건조에 충분한 시간을 허용한다.

크레이프 조성물은, 본 발명과 부합되는 방식으로 본 명세서에 그 내용이 참고 문헌으로서 인용되는 미국 특허 제7,883,604호에 개시되어 있는 바와 같이, 비섬유성 올레핀 중합체를 포함할 수 있으며, 이는 티슈 웹의 표면을 얇고 불연속적인 폴리올레핀 필름으로 변형하는 불용성 분산액으로서 양키 건조기의 표면에 적용될 수 있다. 특히 바람직한 실시예들에서, 크레이프 조성물은, 피착 조성물, 및 1-옥텐 등의 알켄을 포함하는 적어도 하나의 코모노머(comonomer)와 에틸렌의 인터중합체(interpolymer)를 포함하는 올레핀 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 크레이프 조성물은 카르복실산 등의 분산제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 구체적인 분산제의 예는, 올레산 또는 스테아르산 등의 지방산을 포함한다.

구체적인 일 실시예에서, 크레이프 조성물은, 에틸렌-아크릴산 공중합체와 함께 에틸렌과 옥텐 공중합체를 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는, 열가소성 수지일 뿐만 아니라 분산제로도 기능한다. 에틸렌과 옥텐 공중합체는, 약 1:10 내지 약 10:1, 예컨대, 약 2:3 내지 약 3:2의 중량비로 에틸렌-아크릴산 공중합체와 함께 존재할 수 있다.

올레핀 중합체 조성물은, 약 50% 미만, 예컨대, 약 20% 미만의 결정도를 나타낼 수 있다. 또한, 올레핀 중합체는, 약 1000g/10min 미만, 예컨대, 약 700g/10min 미만의 용융 지수를 가질 수 있다. 또한, 올레핀 중합체는, 수성 분산액에 함유되는 경우 약 0.1μm 내지 약 5μm 등의 비교적 작은 입자 크기를 가질 수 있다.

대체 실시예에서, 크레이프 조성물은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 함유할 수 있다. 에틸렌-아크릴산 공중합체는, 분산제와 함께 크레이프 조성물에 존재할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 티슈 웹의 평량은 완제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 공정은 목욕 티슈, 미용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼, 기타 등등을 제조하는 데 사용될 수도 있다. 일반적으로, 티슈 제품의 평량은 약 10 내지 약 110gsm, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 60gsm, 보다 더욱 바람직하게는 약 18 내지 약 35gsm로 다양할 수도 있다. 여러 겹 제품에서는, 상기 제품에 있는 각각의 티슈 웹의 평량 또한 다양할 수 있다. 일반적으로, 여러 겹 제품의 총 평량은 일반적으로 상기에서 나타낸 바와 동일할 것이며, 예컨대 약 10 내지 약 110gsm, 더욱 바람직하게는 약 25 내지 약 40gsm, 보다 더욱 바람직하게는 약 28 내지 약 34gsm일 것이다.

본 발명의 크레이프 웹의 기하학적 평균 건식 인장 강도는 일반적으로 약 500 g/3"초과, 예컨대 약 500 내지 약 1200 g/3", 더욱 구체적으로 약 700 내지 약 1100 g/3", 보다 더욱 구체적으로 약 800 내지 약 1000 g/3"이다. 본 발명의 크레이프 웹의 건식 CD 인장 강도는 일반적으로 약 500 g/3"초과, 예컨대 약 500 내지 약 800 g/3", 더욱 구체적으로 약 550 내지 약 750 g/3", 보다 더욱 구체적으로 약 600 내지 약 700 g/3"이다. 본 발명의 크레이프 웹의 습식 CD 인장 강도는 일반적으로 약 100 g/3"초과, 예컨대 약 100 내지 약 400 g/3", 더욱 구체적으로 약 150 내지 약 375 g/3"이다. 전술한 건식 및 습식 CD 인장 강도에서, 본 발명의 티슈 웹 및 제품은 일반적으로 약 0.30을 초과, 예컨대 약 0.30 내지 약 0.50인 CD 습식/건식 비를 갖는다.

시험 방법

평량

평량은 완전 건조 평량(bone dry basis weight)으로 측정하였다. 티슈 시트 시편의 평량은 TAPPI T410 절차 또는 다음과 같은 변형된 등가물을 사용하여 결정할 수도 있다: 최소한 4 시간 동안 티슈 샘플을 23±1℃에서 50±2 % 상대 습도로 컨디셔닝한다. 컨디셔닝 후 16 - 3인치 x 3인치 샘플을 다이 프레스 및 관련 다이를 사용하여 절단한다. 이것은 144in²또는 929cm²의 티슈 시트 샘플 면적을 나타낸다. 적합한 다이 프레스의 예는 뉴욕주 아이슬란디아 소재의 Testing Machines, Inc.에서 제조한 TMI DGD 다이 프레스 또는 매사추세츠주 윌밍턴 소재의 USM Corporation에서 제조한 Swing Beam 시험 기기이다. 다이 크기 허용 오차는 양 방향으로 ±0.008 인치이다. 이어서, 시편 스택을 분석 저울을 이용해서 최근접 0.001 그램까지 계량하였다. 그램/제곱미터의 평량(gsm)은 이하의 방정식을 사용하여 계산된다: 평량 = 스택 중량 g/0.0929.

인장

인장 강도 시험을 위한 샘플은 JDC 정밀 샘플 절단기(모델 번호 JDC 3-10, 시리얼 번호 No. 37333)를 사용하여, 기계방향(MD) 또는 교차 기계방향(CD)으로 3인치(76.2 mm) x 5인치(127 mm)의 긴 스트립을 절단함으로써 준비하였다. 인장 강도를 측정하기 위해 사용된 기구는 MTS Systems Sintech 11S, Serial No. 6233이다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 버전 4용 MTS TestWorks^TM (노스캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크의 MTS Systems Corp.)이다. 하중 셀은 최대 하중 값의 대부분이 하중 셀의 풀 스케일 값의 10 내지 90 %의 범위 내로 되도록, 시험되는 샘플의 강도에 따라, 최대 50N 또는 100N 중 하나로부터 선택한다. 조(jaw)들 사이의 게이지 길이는 4±0.04 인치이다. 조들은 공압 작용(pneumatic-action)을 이용해서 동작되고 코팅된 고무이다. 최소 그립 이폭(face width)은 3 인치 (76.2 mm)이고, 조의 대략적인 높이는 0.5 인치 (12.7 mm)이다. 크로스헤드 속도는 10±0.4 인치/분 (254±1 mm/분)이며, 파단 감도는 65%로 설정한다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치한다. 그런 다음, 시험을 시작해서 시편이 파단될 때에 종료한다. 시험될 샘플에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 최대 하중을 기록한다. 적어도 6개의 대표적인 시편을 "있는 그대로" 취한 각 제품마다 시험하였고, 모든 개개의 시편 시험의 산술 평균은 제품의 MD 또는 CD 인장 강도이다.

습식 인장 강도 측정은, 시편을 인장 시험 장비에 탑재하기 직전에 이전에 조절된 샘플 스트립의 중심 부분이 증류수로 포화된 후에, 동일한 방식으로 행한다. 더욱 구체적으로, 습식 CD 인장 시험을 수행하기 전에, 습식 강도 수지가 경화되었는지 보장하도록 샘플을 숙성(aged) 처리해야 한다. 자연적 및 인공적인 두 가지 유형의 숙성을 실시하였다. 자연적 숙성은 미리 숙성된 오래된 샘플들에 사용하였다. 인공적 숙성은 제조일 후에 또는 제조일 내에 즉시 시험 받아야 하는 샘플들에 사용하였다. 자연적 숙성에 있어서, 샘플들을 시험 전에 12일 동안 73℉, 50% 상대 습도에서 유지하였다. 이러한 자연적 숙성 단계에 이어서, 스트립들을 개별적으로 젖게 하고 시험하였다. 인공적으로 숙성된 샘플들에 있어서, 3인치 폭의 샘플 스트립들을 105±2℃에서 4분 동안 가열하였다. 이러한 인공적 숙성 단계에 이어서, 스트립들을 개별적으로 젖게 하고 시험하였다. 우선 단일 시험 스트립을 블로터 종이 (blotter paper)(섬유 마크, Reliance Basis 120) 상에 둠으로써 샘플 습식화를 수행한다. 이어서, 시험 전에 패드를 사용하여 샘플 스트립을 젖게 한다. 패드는 녹색 스코치-브라이트 브랜드(3M) 범용 상업용 스크러빙 패드이다. 시험을 위해 패드를 준비하도록, 풀 사이즈 패드를 약 2.5인치 길이 및 4인치 폭으로 절단한다. 마스킹 테이프를 4인치 길이 에지들 중 하나 주위로 권선한다. 이어서, 테이핑된 측면이 습식 패드의 "상부" 에지로 된다. 인장 스트립을 젖게 하도록, 테스터는, 패드의 상부 에지를 유지하고, 습식 팬 내에 위치하는 약 0.25인치의 증류수에 하부 에지를 담근다. 패드의 말단이 물로 포화 완료된 후에, 패드를 습식 패드로부터 꺼내고, 젖은 에지를 와이어 메시 스크린에 걸쳐 가볍게 세 번 탭핑함으로써 과도한 물을 패드로부터 제거한다. 이어서, 패드의 젖은 에지를 샘플에 걸쳐 샘플 스트립의 대략 중심에서 샘플의 폭에 평행하게 천천히 둔다. 패드를 약 1초 동안 제 위치에서 유지한 후 제거하여 습식 팬 내에 다시 둔다. 이어서, 젖은 샘플을 인장 그립 내에 즉시 삽입하여 젖은 영역들이 상부 그립과 하부 그립 사이의 대략 중심에 오도록 한다. 시험 스트립은 그립들 사이에서 수평 및 수직 모두에 있어서 중심에 있어야 한다 (젖은 부분 중 임의의 부분이 그립 면들과 접촉하는 경우, 시험을 재개하기 전에 시편을 폐기해야 하며 조들(jaws)을 건조시켜야 한다는 점에 주목하기 바란다). 이어서, 인장 시험을 수행하고, 피크 부하를 이 시편의 CD 습식 인장 강도로서 기록한다. 건식 CD 인장 시험에서처럼, 평균적으로 적어도 6개, 그러나 개시한 예들의 경우에서는, 20개의 대표적인 샘플 측정에 의해 제품의 특징화를 결정한다.

습식 파열 강도

습식 파열 강도는, EJA 파열 테스터(시리즈# 50360, 미국 펜실베니아주 필라델피아에 소재하는 Thwing-Albert Instrument Company에 의해 시판되고 있음)를 사용하여 측정된다. 시험 절차는 시험 속도를 제외하고는 TAPPI T570pm-00에 따른 것이다. 내경이 시험 받는 원형 영역을 정의하는 두 개의 동심 링 사이에 시험 시편을 클램핑한다. 상부가 매끄러운 구형 강철 볼인 통과 조립체가, 시험 시편을 유지하고 있는 링들에 수직으로 배치되며 그 링들 아래에서 중심에 위치한다. 강철 볼이 시험 시편과 접촉하여 결국 시편 파괴점까지 시험 시편을 통과하도록 통과 조립체를 분당 6인치 상승시킨다. 시편 파괴의 순간 통과 조립체에 의해 가해지는 최대 힘을 그 시편의 그램 힘(gf)으로 된 파열 강도로서 보고한다.

통과 조립체는, 0.00004인치(0.001mm)로 구형 마무리 가공된, 0.625±0.002 인치(15.88±0.05mm) 직경의 스테인리스 강철 볼인 구형 통과 부재로 이루어진다. 구형 통과 부재는, 0.375±0.010 인치(9.525±0.254mm) 솔리드 강철 막대의 단부에 영구적으로 고정된다. 2000g 하중 셀을 사용하고, 하중 범위의 50%, 즉, 0 내지 1000g을 선택한다. 프로브의 이동 거리는, 구형 볼의 최상위면이 시험 중인 클램핑된 샘플의 평면 위로 1.375인치(34.9mm) 거리에 도달하게 되는 거리이다. 공압 클램프에 의해 샘플이 사이에서 단단히 유지되게 하는 약 0.25인치(6.4mm) 두께 알루미늄의 상부 및 하부 동심 링들로 이루어지는 시험용 시험 시편을 고정하기 위한 수단을 60psi에서 여과된 공기 소스 하에서 작동시켰다. 클램핑 링들은 내경이 3.50±0.01 인치(88.9±0.3mm)이고 외경이 약 6.5인치(165mm)이다. 클램핑 링들의 클램핑 면들은, 쇼어 경도(Shore hardness)가 70 내지 85(A 스케일)인 약 0.0625(1.6mm) 두께의 상업용 네오프렌으로 코팅된다. 네오프렌은, 클램핑 링의 전체 면을 커버할 필요가 없지만 내경과 일치하며, 따라서 내경이 3.50±0.01 인치(88.9±0.3 mm)이고, 폭이 0.5 인치(12.7mm)이고, 따라서, 외경이 4.5±0.01 인치(114±0.3 mm)이다. 각 시험마다, 제품의 총 3개 시트를 결합한다.

시트들의 기계 방향이 정렬되는 방식으로 시트들을 서로 쌓는다. 샘플들이 다수의 겹들을 포함하는 경우, 그 겹들은 시험을 위해 분리하지 않는다. 각각의 경우에, 시험 샘플은 제품의 3개 시트를 포함한다. 예를 들어, 제품이 2겹 티슈 제품이면, 제품 시트 3개, 즉 총 6겹을 시험한다. 제품이 한 겹 티슈 제품이면, 제품 시트 3개, 즉 총 3겹을 시험한다.

샘플들을 TAPPI 조건들에 따라 조절하고 127 x 127mm ±5mm 정사각형으로 절단한다. 이어서, 샘플들을 시험을 위해 자동화 피펫으로 분배되는 0.5mL의 탈이온수로 젖게 한다. 젖은 샘플을 배설 후에 즉시 시험한다.

피크 하중(gf)과 에너지 대 피크(g-cm)를 기록하고, 남아 있는 모든 시편들에 대하여 공정을 반복하였다. 샘플마다 최소 5개의 시편을 시험하고, 5개 시험의 피크 하중 평균을 보고한다.

실시예

샘플은 파일럿 규모의 티슈 기계에서 종래의 습식 가압 티슈 제조 공정을 사용하여 제조하였다. 처음에, 북부 연목재 크라프트(NSWK) 펄프를 펄프화기에서 30분 동안 약 100℉에서 4%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 옮기고 이어서 대략 2%의 점조도로 희석시켰다. 이어서, 연목재 섬유들을 기계 체스트에 펌핑하였다. 일부 경우에는, 습식 강도 수지(켄터키주 코빙턴 소재 Kymene™ 920A, Ashland, Inc.)를, 기계 체스트로부터 티슈 기계로 계량함에 따라, NSWK 펄프에 첨가하였다. NSWK 지료에 첨가된 습식 강도의 양은 샘플에 따라 가변된다(자세한 사항은 표 3 참조).

일반적으로 연목재 섬유를 3 층 티슈 구조의 중간층에 첨가하였다. NSWK 함량은 최종 시트 중량의 약 25 내지 35%로 부여하였다. 상기 특정한 층 분할(건조기 층 / 중간층 / 펠트 층)은 표 3에서와 같이 나타낸다.

약 100℉ 및 약 4% 점조도에서 30분 동안 유칼립투스 견목재 크라프트(EHWK) 펄프를 펄프화기에 분산시켰다. 이어서, EHWK 펄프를 덤프 체스트에 옮기고 약 2% 점조도로 희석하였다. 이어서, EHWK 펄프를 기계 체스트에 펌핑하였다. 일부 경우에는, 습식 강도 수지(켄터키주 코빙턴에 소재하는 Ashland, Inc.의 Kymene^TM 920A)를, 기계 체스트로부터 티슈 기계로 계량함에 따라, EHWK 펄프에 첨가하였다. EHWK 지료에 첨가된 습식 강도의 양은 샘플에 따라 가변된다(자세한 사항은 표 3 참조).

일반적으로 EHWK 섬유는 3층 시트 구조 중 건조기 층과 펠트 층에 첨가되었고 최종 시트 중량의 약 65 내지 75%로 부여하였다. 상기 특정한 층 분할(건조기 층 / 중간층 / 펠트 층)은 표 3에서와 같이 나타낸다.

기계 체스트로부터의 펄프 섬유들을 약 0.1%의 점조도에서 헤드박스에 펌핑하였다. 각 기계 체스트로부터의 펄프 섬유들 헤드박스의 별도의 매니폴드를 통해 전달하여 3층 티슈 구조를 생성하였다. 크레센트 제지기(Crescent Former)를 사용하여 섬유들을 펠트(felt) 상에 피착하였다.

약 10 내지 20% 점조도인, 습식 시트를 가압 롤 닙을 경유하여 양키 건조기에 부착시켰다. 가압 롤 닙 후의 습식 시트의 점조도(가압후 롤 점조도(post-pressure roll consistency) 즉 PPRC)는 약 40%이었다. 습식 시트는 건조기 표면에 적용되는 첨가제 조성물로 인해 양키 건조기에 부착된다. 양키 건조기의 아래에 위치한 스프레이 붐은 본 명세서에서 설명된 크레이핑/첨가제 조성물을 건조기 표면 상에, HYPOD™ 8510 (비섬유성 폴리올레핀)의 경우 약 150mg/m² 그리고 이하, "ACC"이라 부르는 (모두 켄터키주 코빙턴에 소재하는 Ashland, Inc.에서 입수가능한) 71% Crepetrol A9915와 29% Rezosol 6601를 포함하는 통상의 크레이프 조성물을 10mg/m²의 첨가 수준으로 분사하였다.

샘플	습식 강도 수지 (kg/MT)	습식 강도 층	NSWK (wt %)	EHWK (wt %)	층 분할 펠트 층/중간층/건조기 층 (wt %)	크레이프 조성물
1	0	-	32%	68%	44/32/24	HYPOD™ 8510
2	1	전부	32%	68%	44/32/24	HYPOD™ 8510
3	2	전부	30%	70%	44/30/26	HYPOD™ 8510
4	5	전부	30%	70%	44/30/26	HYPOD™ 8510
5	0.64	중간	32%	68%	44/32/24	HYPOD™ 8510
6	1.5	중간	30%	70%	44/30/26	HYPOD™ 8510
7	0	-	34%	66%	43/34/23	ACC
8	1	전부	30%	70%	44/30/26	ACC
9	2	전부	30%	70%	44/30/26	ACC
10	5	전부	30%	70%	44/30/26	ACC

용액이 균질해질 때까지 교반한 후 물에 고체 중합체들을 용해시켜 크레이프 조성물을 제조하였다. 개별 중합체들을 양키 건조기에서 원하는 분무 범위에 따라 희석하였다. 시트가 양키 건조기와 크레이프 블레이드에서 진행할 때 그것을 약 98 내지 99 % 농도로 건조시켰다. 양키 건조기를 105psi의 증기 압력으로 가열하고 양키 후드를 650 내지 750℉의 공급 온도로 설정해서 크레이프 블레이드 전에 상기 시트를 250℉의 목표 시트 온도까지 건조시켰다. 크레이프 블레이드인, 75Proto-HY03 Durablade®(BTG,

, 스위스)를 15도 연마각으로, 60psi의 압력에서 로딩했다. 크레이프 블레이드는 이어서 양키 건조기의 티슈 시트를 벗겨냈다. 이어서, 크레이프 티슈 베이스시트를 변환을 위해 소프트 롤로 코어 상에 권취하였다.

2겹 미용 티슈 제품을 제조하도록, 크레이프 티슈의 2개의 소프트 롤을 다시 권취하고, 2개의 스틸 롤 사이에서 대략 200μm의 2겹 캘리퍼로 캘린더링하고, 크레이프 면 모두가 2겹 구조의 외측에 있도록 함께 겹쳐지게 하였다. 구조의 에지 상에서의 기계적 크레이프 가공에 의해 겹들을 함께 유지하였다. 이어서, 겹쳐진 시트를 에지들 상에서 약 8.5인치의 표준 폭으로 가르고(slit), 접고, 미용 티슈 길이로 절단하였다. 티슈 샘플들을 컨디셔닝하고 시험하였다. 시험 결과를 하기 표에 요약한다.

샘플	BW (gsm)	건식 CD 인장 (g/3")	건식 MD 인장 (g/3")	건식 GMT (g/3")	GM 기울기 (kgf)	강성도 지수
1	29.3	595	1411	916	18.2	19.9
2	29.3	627	1468	960	18.0	18.8
3	29.3	574	1289	860	15.4	17.9
4	30.0	703	1583	1055	18.0	17.0
5	30.7	611	1351	909	16.2	17.8
6	30.1	578	1267	855	14.3	16.7
7	28.5	553	1328	857	13.3	15.5
8	28.7	644	1467	972	15.3	15.7
9	28.4	611	1407	927	13.6	14.7
10	28.7	627	1484	965	12.1	12.6

샘플	습식 CD 인장 (g/3")	습식 CD TEA (gf*cm/cm²)	습식 MD 인장 (g/3")	습식 GMT (g/3")	습식 GM TEA (gf*cm/cm²)	습식 파열 (gf)
1	71.4	0.433	102.6	85.6	0.513	80.4
2	114.1	0.577	225.0	160.2	0.845	108.7
3	187.0	1.069	278.7	228.3	1.402	194.8
4	361.9	2.165	414.1	387.1	2.611	346.8
5	117.3	0.622	157.2	135.8	0.749	96.7
6	280.0	1.686	314.1	296.6	1.760	203.7
7	73.0	0.312	113.4	91.0	0.480	102.4
8	110.9	0.418	201.1	149.3	0.697	104.1
9	152.3	0.614	331.6	224.7	1.099	160.5
10	204.9	0.984	488.2	316.3	1.840	269.9

샘플	CD 인장 습식/건식	습식 GMT 지수	습식 TEA 지수	GMT 습식/건식	습식 내구성 지수	습식 파열 지수	내구성 지수
1	0.120	2.92	1.75	0.09	4.18	2.74	6.92
2	0.182	5.47	2.88	0.17	6.77	3.71	10.48
3	0.325	7.79	4.79	0.27	11.17	6.65	17.82
4	0.514	12.92	8.72	0.37	20.80	11.58	32.37
5	0.192	4.42	2.44	0.15	6.26	3.15	9.41
6	0.485	9.87	5.86	0.35	15.18	6.78	21.96
7	0.132	3.20	1.69	0.11	4.25	3.60	7.85
8	0.172	5.21	2.43	0.15	6.30	3.63	9.92
9	0.249	7.91	3.87	0.24	9.23	5.65	14.88
10	0.327	11.01	6.41	0.33	13.54	9.40	22.95

Claims

a. 지료를 분산시켜서 섬유 슬러리를 형성하는 단계;
b. 지료 미터톤당 3.0kg 미만의 양의 습식 강도 수지를 상기 섬유 슬러리에 첨가하는 단계;
c. 습식 티슈 웹을 형성하는 단계;
d. 상기 습식 티슈 웹을 부분적으로 탈수하는 단계;
e. 비섬유성 올레핀 중합체와 분산제를 크레이프 가공 실린더에 적용하는 단계;
f. 상기 부분적으로 탈수된 티슈 웹을 상기 크레이프 가공 실린더에 대하여 가압하는 단계;
g. 상기 티슈 웹을 건조시키는 단계;
h. 상기 건조된 티슈 웹을 상기 크레이프 가공 실린더로부터 크레이프 가공하여 크레이프 티슈 웹을 생산하는 단계; 그리고
i. 두 개 이상의 크레이프 티슈 웹을 함께 겹쳐서(ply) 25gsm을 초과하는 평량과 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비를 갖는 티슈 제품을 형성하는 단계를 포함하는 내구성 크레이프 티슈 제품을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 25 내지 35gsm의 평량 및 20 미만의 강성도 지수를 가지는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 150 내지 400 g/7.62cm (g/3")의 습식 CD 인장 강도를 가지는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 5.0 내지 12.0의 습식 파열 지수를 가지는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 15 내지 35의 습식 내구성 지수를 가지는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 0.30 내지 0.50의 CD 습식/건식 비를 가지는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 티슈 제품은 오일, 왁스, 실리콘, 라텍스, 지방산 알코올, 하나 이상의 연화제를 포함하는 로션, 알킬 케텐 이합체(AKD) 또는 알케닐 무수 숙신산(ASA)의 첨가 없이 제조된, 방법.
제1항에 있어서, 상기 비섬유성 올레핀 중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체와 함께 에틸렌과 옥텐 공중합체를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 습식 강도 수지는 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 에피클로로히드린 수지(들), 및 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE)으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
제1 층, 제2 층, 및 제3 층을 포함하는 적어도 하나의 다층 크레이프 티슈 웹, 및 상기 제2 층에 포함된 습식 강도 수지를 포함하는 내구성 크레이프 티슈 제품으로, 상기 티슈 제품은 25gsm 초과 평량, 0.30 초과 CD 습식/건식 비 및 20 미만의 강성도 지수를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제10항에 있어서, 상기 티슈 제품은 150 내지 400 g/7.62cm (g/3")의 습식 CD 인장 강도를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제10항에 있어서, 상기 티슈 제품은 5.0 내지 12.0의 습식 파열 지수를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제10항에 있어서, 상기 티슈 제품은 15 내지 35의 습식 내구성 지수를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제10항에 있어서, 상기 습식 강도 수지는 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 에피클로로히드린 수지(들), 및 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE)으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
티슈 그램당 0.05 내지 0.2mg의 폴리아미드-에피클로로히드린 습식 강도 수지 및 티슈 웹의 적어도 첫번째 면에 존재하는 첨가제 조성물을 포함하는 내구성 크레이프 티슈 제품으로, 상기 첨가제 조성물은 비섬유성 올레핀 중합체 및 분산제를 포함하되, 상기 올레핀 중합체는 에틸렌 또는 프로필렌과 적어도 하나의 코모노머의 알파 올레핀 인터중합체를 포함하고, 각 코모노머는 옥텐, 헵텐, 헥센, 데센, 및 도데센으로 이루어지는 군에서 선택되고, 여기서 상기 티슈 제품은 0.30을 초과하는 CD 습식/건식 비를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 제품은 25 내지 35gsm의 평량 및 20 미만의 강성도 지수를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 제품은 150 내지 400 g/7.62cm (g/3")의 습식 CD 인장 강도를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 티슈 제품은 15 내지 35의 습식 내구성 지수를 가지는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
제15항에 있어서, 상기 습식 강도 수지는 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 에피클로로히드린 수지(들), 및 폴리아미드-에피클로로히드린(PAE)으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 내구성 크레이프 티슈 제품.
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