KR900006847B1

KR900006847B1 - 압착 피이트 모스 보오드의 제조방법

Info

Publication number: KR900006847B1
Application number: KR1019830004461A
Authority: KR
Inventors: 오반스 케빈제임스
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 인코포레이티드; 앤젤로 피. 루포
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1990-09-22
Also published as: AR240535A1; FI833419A0; ES525916A0; IE55910B1; AU559697B2; JPH089840B2; FI74483B; FI74483C; DE3380871D1; PT77376B; MX157550A; MY100858A; DK436683A; CA1228759A; PH20164A; AU1953883A; ZW20183A1; IN159720B; JPS5977000A; NO160644B

Abstract

내용 없음.

Description

압착 피이트 모스 보오드의 제조방법

제 1 도는 본 발명에 따라 제조된 각종 피이트 모스 농도를 함유하는 보오드의 고유 흡수도를, 압착시키는동안의 보오드의 수분함량에 대한 함수로서 도시한 도면이다.

제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 각종 피이트 모스 농도를 함유하는 보오드의 벌크부피(bulk volume)를, 압착시키는 동안의 보오드의 수분함량에 대한 함수로서 도시한 도면이다.

제 3 도는 본 발명에 따라 제조된 각종 피이트 모스 농도를 함유하는 보오드의 건조밀도(dry density)를, 압착시키는 동안의 보오드의 수분함량에 대한 함수로서 도시한 도면이다.

본 발명은 피이트 모스(peat mos)를 함유하고 있으며, 이러한 피이트 모스 보오드의 특성이 특히 필요한 특정한 산업적 용도뿐만 아니라 다이아퍼(diaper), 위생냅킨, 탐폰 등과 같은 제품에 혼입시키는데 유용한 흡수성 및 유연성 보오드(board)의 제조방법에 관한 것이다.

흡수성 제품으로 제조하기 위하여, 다른 섬유물질과 혼합하는 피이트 모스의 용도는 1979년 10월 9일자로 제이-엠 라랑제트등(J-M Lalancette, et al)에게 허여된 미합중국 특허 제4,170,515호,1980년 10월 7일자로 와이. 레베스끄(Y. Levesque)에게 허여된 미합중국 특허 제4,226,237호 및 1980년 8월 5일자로 와이. 레베스끄(Y. Levesque)에게 허여된 미합중국 특허 제4,2l5,692호에 기술되어 있다.

또한 와이. 레베스끄가 1982년 5월 12일자로 출원한 미합중국 특허원 제377,532호에는 메카니컬 목재 펄프(mechanical wood pulp)와 혼합한 피이트 모스로 저밀도의 보오드를 형성한후, 건조시키고 압축시켜 흡수성 제품으로 직접 사용할 수 있는 두께가 얇고 유연한 흡수성 보오드를 제조하는 방법이 기술되어 있다.

이러한 종래 문헌에는 통상적으로 사용되는 흡수성 물질에 대한 대치제로서의 피이트 모스의 용도를 기술하였으며, 이로 인하여 당해 기술분야에 경제적이고 효과적인 신규의 물질원을 제공하였다. 특히, 피이트모스를 보오드형태로 가공하는 것은 제조업자에게 가공장치내에서 쉽게 취급할 수 있는 형태의 흡수제를 제공하여 주므로 위생냅킨, 다이아퍼 등과 같이 부피가 크면서 가격이 저렴한 제품을 제조하는 제조업자에게 주된 관심사가 되고 있다.

흡수성 피이트 모스 보오드를 제공하는 비교적 신규한 관점에 의하여, 가공된 보오드의 흡수성을 강화시키기 위해 고안된 방법들이 초기 개발단계에서 제시되며, 이들 방법에 의하여, 가공된 보오드의 목적한 성질들이 크게 증가되는 실질적인 개선이 이루어질 것이 기대된다. 따라서, 피이트 모스-함유 보오드의 제조방법을 개선시키는 것이 필요하다.

본 발명에 따라서, 특히 보오드를 형성시킨 후, 압착시켜 흡수성 제품을 위해 유연성 및 적응성을 강화시킨, 피이트 모스-함유 보오드의 흡수성을 크게 증진시켜 주는 방법이 제공된다.

특히, 피이트 모스-함유 보오드는 상기에서 참증인용한 미합중국 특허 명세서와 특허출원서에 기술된 어느 방법에 의해서도 형성된다. 통상적으로 이러한 보오드는 출발 피이트 모스(starting peat mos)를 스크리닝(screening)한후, 이 스크리닝된 피이트 모스를 그의의 섬유상 물질, 즉 목재 펄프와 혼합함으로써 제조한다. 이어서, 수성 슬러리를 이 혼합물로부터 형성하고, 슬러리가 탈수되어 저밀도의 보오드를 형성하는 훠드리니어 와이어(Fourdrinier wire)상으로 흘려보낸다.

본 발명에 따라서 형성된 피이트 모스-함유 보오드는 하기 방정식에 의하여 결정된 범위의 수분함량을 함유하도록 조절한다.

W = 0.10795P +8.048 ± 7.180

상기식에서, W는 보오드의 절대건조중량을 기준으로 하여 중량%로 나타낸, 조절된 보오드의 수분함량이며, P는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 한 피이트 모스의 중량%이다.

이어서, 이렇게 수분이 조절된 보오드를 보오드가 압축되도록 압착하여 흡수성이 강화된 보오드를 제조한다. 본 발명의 교시를 실시한 경우, 최종제품이 높은 수분 흡수성을 갖고 있어 이것을 흡수성 제품으로 사용하기 전에는 유연하면서 여전히 건조된 상태로 있다는 것을 발견하였다. 반면에, 보오드를 압착시켜 너무 건조시킨 경우에, 현재까지 제시된 바와 같이 최종제품은 부서지기 쉬우며 분진이 일어나는 경향이 있으며 또한 이것으로부터 제조된 시이트는 비틀리는 경향이 있다. 보오드를 압착시켜 너무 습하게 한 경우에, 이 보오드는 캘린더 롤에 붙어서 겔과 같이 되거나 유리모양으로 되고 심하게 비틀리게 되어 이것을 건조시키면 부서지게 된다.

압착시키는 동안에 수분함량에 관한 한계는 피이트 모스 100중량% 내지 20중량%의, 피이트 모스 농도범위로 규정된다. 피이트 모스의 중량%가 20% 이하로 감소되면, 이 보오드는 실질적으로 피이트-모스 비함유 보오드와 같이, 압착시키는 동안에 수분함량이 조절되어 흡수성이 향상되는 현상이 더 이상 나타나지 않는다.

본 발명을 첨부한 도면과 함께, 하기에 기술한 설명으로 보다 잘 이해할 수 있을 것이다:

출발 피이트 모스는 물이끼형태인 것이 바람직하며, 물을 중량의 약 15배 이상, 바람직하게는 약 20배 이상 흡수할 수 있다. 이러한 피이트 모스를 일단 스크리닝하여 뿌리 및 줄기 등의 물질들을 제거하여 버린다. 이어서, 바람직하게, 잔류물질들중 유용한 부분을 분리하고 피이트를 분쇄한다. 이러한 유용한 부분은 보통 100메쉬 스크린상에 잔류하는 것이다.

이 스크리닝한 피이트 모스 부분은 기타 흡수성 물질, 바람직하게 천연 섬유 및 셀룰로오스와 혼합할 수있으며, 이 흡수성 물질에는 크래프트 목재 펄프 및 메카니컬 목재 펄프등의 물질들이 포함된다. 본원에서 사용하는 바와 같은, "메카니컬 목재 펄프"라는 용어는 쇄목펄프, 터모메카니컬 펄프(thermomechanical pulp) 및 리파이너 목재 펄프(refiner wood pulp)등이 포함되는 의미로 사용한다. 쇄목펄프는 양륙하여 세척한 다음 부유성고형물(particulate matter)로 분쇄된 나무 및 가지들로 필수적으로 이루어진 것이며, 리파이너 목재 펄프는 분쇄단계에서 리파이너, 즉 본 기술분야에서 널리 공지되어 있으며 일반적으로 펄프입자들과 마지막에 접촉되어 이들을 과도하게 손상시키지 않고 펄프섬유를 분리하는데 도옹이 되는 이의 주변부에 금속 립(metalic rib)을 함유한 디스크형 장치를 이용하는 것만이 쇄목펄프와 다르다. 터모메카니컬목재 펄프는 목질입자들을 리파이너 내에서 보통 스팀으로 가열(이 가열은 목질섬유의 분리를 도와 준다)하는 것을 제외하고는 리파이너 펄프와 유사하다. 이러한 메카니컬 펄프의 통상적인 특징은, 비록 이들을 미세한 부유성 고형물로 분리한 후에 화학 처리, 즉, 표백을 하기도 하지만, 이들을 화학적 방법으로 분리하지는 않는다는 것이다.

바람직하게, 메카니컬 목재 펄프를 본 발명의 보오드에 사용할 경우, 이러한 메카니컬 목재 펄프는 캐나다 표준여수도(TAPPI TEST METHOD T-227)가 약 60 내지 500, 바람직하게는 약 150 내지 300이다.

또한 피이트 모스 및 메카니컬 목재 펄프와의 혼합에 유용한 크래프트 목재 펄프는 원래 화학적으로 처리된 긴 섬유질 펄프(예, 설파이트 및 설페이트 목재펄프)이다. 본 발명의 보오드를 형성하는 성분들의 적절한 혼합물은 5 내지 약 20중량%의 메카니컬 목재 펄프,5 내지 약 20중량96의 크래프트 목재 펄프 및 그나머지는 필수적으로 피이트 모스로 이루어져 있다. 상기에서 기술한 비율이 흡수성 제품용으로 사용되는 보오드에 대해 특히 유용하다면, 본 발명에도 넓은 농도범위의 피이트 모스를 사용할 수 있으며, 사실 20중량% 내지 100중량% 범위의 피이트 모스 농도를 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

스크리닝된 피이트 모스의 혼합물 및 본원에서 사용한 셀룰로오스 섬유를 함께 슬러리화시켜 수성 슬러리를 형성한 다음, 이것을 훠드리니어 와이어 상으로 흘려보내어 탈수시켜서 출발 보오드를 형성한다. 이 슬러리는 약 0.1 내지 약 1.0%의 고형물을 함유하고 있으며, 기타 성분(예, 착색제, 습윤제, 접착제등)을 이 슬러리에 첨가할 수도 있다. 슬러리를 훠드리니어 와이어상으로 흘려보낸후, 진공하에서 처음 탈수시켜 수분함량을 고형물의 중량부당 약 5중량부로 감소시킨다.

보오드의 밀도는 진공 탈수시키는 동안의 압력차 및 훠드리니어 와이어의 속도등의 요인을 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 일반적으로, 감소된 진공압력 및 증가된 속도로 저밀도의 제품을 제조한다. 적절한 저밀도의 피이트 모스 보오드는 약 10 내지 15inch Hg의 진공압력하에서 보오드 ft²당 고형물 약 15 내지 35g을 함유하고 있는 보오드로 제조할 수 있다. 보오드가 상이한 진공압력하에 노출될 경우, 훠드리니어 와이어의 속도 및 진공슬롯(vaccum slot)의 폭을 진공슬롯 상에 있는 보오드의 체재시간이 약 1 내지 약 5초정도로 되도록 변화시켜야만 한다. 예를 들면, 2개의 슬롯의 폭을 각각 3/8인치, 훠드리니어 와이어의 속도를 약 2.5ft/분으로 한 결과, 체재시간이 약 1.5초로 되며, 20g/ft²로 배출시키므로 저밀도의 보오드가 제조된다. 이와 유사하게 4개의 슬롯의 폭을 각각 3/8인치, 훠드리니어 속도를 1 7ft/분으로 한 결과, 체재시간은 4.4초로 되어 저밀도의 피이트 모스 보오드가 또한 제조된다. 상기 각각의 예에서 진공압력을 약 12inch·Hg로 유지시킨다.

변수의 선택에 관계없이, 압착시키기전의 수득한 보오드는 일반적으로 약 0.03 내지 약 0.09g/cc의 저밀도를 갖는다. 메카니컬 목재 펄프를 첨가함으로써 이 메카니컬 목재펄프를 사용하지 않고 제조한 보오드에 비해 습윤성이 더 크고 모세흡입력이 더 크며 분진이 일어나거나 찢어지거나 또는 그외의 공정시에 역효과를 나타내는 경향이 적어지도록 보오드의 다공성이 유리하게 증가된다.

본 발명의 구체적인 양태에서, 적층품을 보오드 및 크래프트 목재 펄프층으로 부터 제조한다. 바람직하게, 크래프트 목재 펄프를 먼저 약 0.1%의 고형물을 함유할 수 있는 슬러리로부터 훠드리니어 와이어 상에 놓아둔다. 이 크래프트 슬러리를 탈수시킨 다음, 두번째 단계로 보내어, 슬러리중에서 본 발명의 피이트 모스 및 메카니컬 목재 펄프가 상기한 비율인 혼합물을 크래프트 층의 상단부에 직접 도포시킨다. 이 복합층을 탈수시켜 표면에 크래프트 펄프 층이 정착된 상기한 저밀도의 피이트 모스 보오드의 적층품을 제조할 수있다. 사용한 크래프트는 표백되며 캐나다 표준 여수도가 비교적 높은 수치, 즉 약 500 내지 1000인 것이 바람직하다. 피이트 모스 보오드에 대한 크래프트 층의 비율은 중요하지 않지만, 알맞은 제품은 약 0.5 내지 5g/ft²의 크래프트 펄프층을 사용할 경우 제조된다. 또한 적층품의 강도는 피이트 보오드만을 사용하는 경우보다 더 크다.

본 발명의 교시에 따라서, 탈수된 저밀도의 보오드는 압착시키기전에 조절하여 본원에서 기술한 수분함량을 함유하도록 한다. 이 수분함량의 조절은 저밀도의 보오드를 상기한 수분함량으로 건조시킨 다음 압착함으로써 이루어진다. 이어서, 제조된 생성물을 두번째 단계의 건조기에 넣고, 더 건조시키거나 단순히 정상주위 수분함량으로 평형화시킬 수 있다. 또한 탈수된 보오드를 첫번째 단계의 건조기에 넣고 주위 수분함량으로 건조시킨 다음, 조절챔버(conditioning chamber)내에서 물을 첨가하여 수분함량을 더 높은 목적한 수준으로 증가시킬 수도 있다.

상기에서 기술한 두가지 방법에 의하여 수분이 조절된 목적한 흡수성을 가진 보오드가 제조될 것이며, 이들 각각의 방법에는 특정한 장점이 있는데, 이들 방법의 선택은 제조법자들이 이들 장점중 어느 것에 중점을 두느냐에 따라 결정될 것이다. 예를 들면, 첫번째 단계에서 탈수된 보오드를 상기에 기술한 수준으로 건조시키고, 압착시킨 다음, 최종 건조시킴으로써 최소량의 물을 보오드로부터 제거하는 건조공정에서 에너지가 절약된다. 반면에, 저수준으로 건조시킨 다음, 조절챔버내에서 물을 첨가시킴으로써 이 공정을 더 조절할 수 있으며, 더 정밀한 수분함량 허용오차를 유지시킬 수 있다.

탈수된 보오드를 조절하는 방법에 관계없이, 압착하기 전의 수분함량은 하기 방정식에 의해 결정된 범위의 값이어야만 한다.

W=0.10795P+8.048±7.180

상기식에서, W는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 하여 중량%로 나타낸, 조절된 보오드의 수분함량이며, P는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 한 보오드대에 있는 피이트 모스의 중량%이다. 수분함량은하기 방정식에 의하여 주어지는 더 좁은 범위내에 있는 것이 바람직하다.

W = 0.11993P +8.5106 ± 2.85

(여기에서 W와 P는 상기에서 정의한 바와 같다)

조절된 보오드를 캘린더 로울러 사이에서 압착시킨다. 압착 압력은 150 내지 5000파운드/인치(선), 바람직하게 500 내지 1500파운드/인치(선)이다. 만일 너무 낮은 압력에서 압착시킨다면, 수득한 보오드는 흡수성 제품에 직접 사용하기에는 너무 크며 부적당하다. 반면에, 너무 높은 압력에서 압착시킨다면, 비교적 비흡수성인 보오드가 제조된다.

본 발명의 장점들을 설명하기 위하여, 하기 실시예들을 기술하였다.

[실시예 1]

물이끼 피이트 모스(원료)를 쉐이코 분류기(sweco clasifier)를 사용하여 10 내지 48메쉬에서 걸러지는 입자크기를 가지고 있는 피이트 부분을 분류한다. 이 분류된 피이트를 캐나다 표준 여수도가 750인 크래프트 목재 펄프 및 200의 캐나다 표준 여수도가 200인 쇄목펄프와 하기 비율로 혼합한다.

보오드는 물에 상기 고형혼합물을 분산시켜 1.2중량%의 고형밀도를 가지고 있는 슬러리를 수득한다. 이 슬러리를 1l를 12인치 ×12인치의 핸드시이트 주형 (handsheet mold: Williams Apparatus Company of Water town, New York제품)에 넣는다. 이 슬러리를 태피포준법 T-2050 S 71(TAPPI Standard Method T-2050 S 71)에 기술되어 있는 방법에 따라 0.15중량%의 고형밀도를 갖도록 희석한다. 완전히 혼합한후, 물이 빠져나가도록 방치한 다음, 남은 약 10.0중량%(고형물)의 습식보오드를 건조시켜 밀도가 약 0.05g/cc인 보오드를 형성한다. 이 보오드에는 또한 0.5중량%의 습윤제 건성물질이 함유되어 있다. 사용한 습윤제는 나트륨 디옥틸 술포-숙시네이트를 함유하고 있는 습윤제(이 약제는 Rohm ＆ Haas Company에 의해 제조되어 Triton GR-5라는 상표명으로 시판되고 있다)이다.

상기 보오드를 각종 상대습도로 유지되는 비교적 습한 챔버내에서 각종 수분함량을 갖도록 조절한 다음, 6000파운드/인치(선)의 압력하에 압착시킨다. 하기 표 1에 보오드의 고유흡수도 뿐만 아니라 가시적으로 관찰되는 특성등도 기술하였다. 고유 흡수도를 30°플레이트 시험에 의해 측정한다. 이 시험은 먼저 4인치×4인치의 보오드 샘플을 두개의 투명 판사이에 넣음으로써 수행한다. 상부판은 액체 공급원 (1%의 염화나트륨 수용액)과 서로 유동 전달하는 개구를 갖고 있다.

샘플을 샘플이 0.06psi의 제한압력하에서 포화될때까지 10분동안 액체가 흡수되도록 한다. 그런다음, 2개의 판 및 제한된 포화 샘플을 수평면에 대해 30°각도로 경사지게 하여 샘플에서 3분 동안 액체가 유출되도록 한다. 흡수된 유체의 중량을 계산한다. 고유 흡수도는 흡수된 유체의 중량을 건조된 기본 샘플의 중량으로 나누어 계산한다.

[표 1]

표준 비숍 적층품 샘플이 가시적인 특성

상기표에서 알수 있는 바와 같이, 중간범위의 수분함량을 가지고 있는 보오드만을 흡수성 제품으로 제조하기 위한 추가 공정에 용이하게 사용할 수 있다. 흡수도는 수분함량이 증가함에 따라 매우 급격하게 증가하지만 수분함량이 높은 수준에서는 약간 덜 급격하게 증가한다는 것이 밝혀졌다.

[실시예 2]

실시예 1의 방법을 실시하여 각종 수분함량에서 압착된 일련의 보오드를 제조하는데, 이 보오드는 피이트모스를 각종의 중량%로 함유하고 있다. 이들 각각의 경우에 보오드는 피이트 모스 및 크래프트 목재 펄프만으로 이루어져 있다. 이러한 보오드는 모두 1250파운드/인치(선)의 압착 압력하에서 압착된다. 피이트 모스를 함유하지 않은 샘플을 또한 대조 실시예로서 포함한다. 수득한 보오드로 고유 흡수도에 대한 시험을 하며, 이들의 건조밀도, 즉 주위조건에서 압착 보오드의 밀도 뿐만아니라 물이 충분히 포화된 경우에도 이들의 단위 그램당의 벌크부피를 측정한다.

제 1 도는 각종 피이트 모스 농도에 대한 압착시 수분함량의 함수로서 보오드의 고유 흡수도를 도시한 것이다. 도면에서 알수 있는 바와 같이, 높은 피이트 모스 농도에서는 상대적으로 일정한 고유 흡수도에 도달할때까지 수분함량이 증가할수록 고유 흡수도가 실질적으로 증가한다는 것을 알수 있다. 이러한 현상은 피이트 모스-함유 보오드의 경우에만 독특하게 나타나며, 피이트 모스 함량이 0%에 도달하면 이러한 현상은 완전히 소멸된다.

제 2 도는 제 1 도에 대해 상기한 관계에 대한 벌크부피의 변화량을 도시한 도면이다.

제 3 도는 피이트 모스의 함량 및 수분 함량에 대한 함수로서 압착 보오드의 건조밀도의 변화량을 도시한 도면이다. 저밀도에서 바람직한 보오드의 유연성을 나타내고, 도면에서 알수 있는 바와같이, 피이트 모스의 고함량에서 건조밀도는 압착시키는 동안의 수분함량과는 거의 무관하다. 반면에, 0%의 피이트 모스를 함유하는 경우, 수분함량이 증가항에 따라 상대밀도도 증가하므로 이 경우의 보오드는 경질의 보오드이다.

Claims

피이트 모스를 함유하는 모오드를 형성시킨 다음, 이 보오드를 하기 방정식에 의해 결정되는 범위의 수분함량을 갖도록 조절한후, 조절된 보오드를 압착시켜 흡수성이 향상된 압착 보오드를 형성시킴을 특징으로 하여, 흡수성이 향상된 압착 피이트 모스 보오드(calendered peat mos board)를 제조하는 방법.

W = 0.10795P + 8.048 ± 7.180

상기식에서, W는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 하여 중량%로 나타낸, 조절된 보오드의 수분함량이며, P는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 한 피이트 모스의 중량%이다.
제1항에 있어서, 보오드를 조절하여 하기 방정식에 따라 결정된 범위의 수분함량을 갖도록 하는 방법.

W=0.11993P+8.5106±2.85

상기식에서, W는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 하여 중량%로 나타낸, 조절된 보오드의 수분함량이며, P는 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 한 피이트 모스의 중량%이다.
제 1 항에 있어서, 피이트 모스 보오드가 보오드의 절대건조 중량을 기준으로 하여 20중량% 이상의 피이트 모스를 함유하는 방법.
제 1 항에 있어서, 조절된 보오드를 약 150내지 약 5000파운드/인치(선)의 압력하에서 압착시키는 방법.
제 4 항에 있어서, 조절된 보오드를 약 500내지 약 1500파운드/인치(선)의 압력하에서 압착시키는 방법.
제 1 항에 있어서, 보오드를 수성 슬러리로부터 형성시킨 다음, 이 보오드에 서로 다른 압력을 가하여 탈수시킨 후, 상기 범위의 수분함량으로 건조시킴으로써 조절하는 방법.
제 6 항에 있어서, 압착 보오드를 주위 수분함량으로 건조시키는 방법.
제 1 항에 있어서, 보오드를 수성 슬러리로부터 형성시키고, 탈수시킨후, 상기 범위이하의 수분함량으로 건조시킨 다음, 건조된 보오드를 압착시키기 전에 조절챔버 내에서 상기 범위의 수분함량으로 조절하는방법.