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KR20070061849A - 열가소성 수지로 전처리된 섬유를 포함하는 흡수 제품 - Google Patents

열가소성 수지로 전처리된 섬유를 포함하는 흡수 제품 Download PDF

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KR20070061849A
KR20070061849A KR1020077007351A KR20077007351A KR20070061849A KR 20070061849 A KR20070061849 A KR 20070061849A KR 1020077007351 A KR1020077007351 A KR 1020077007351A KR 20077007351 A KR20077007351 A KR 20077007351A KR 20070061849 A KR20070061849 A KR 20070061849A
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KR
South Korea
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pulp fibers
fibrous tissue
cellulosic pulp
thermoplastic resin
tissue web
Prior art date
Application number
KR1020077007351A
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English (en)
Inventor
트로이 마이클 룽게
리사 앤 플루게-베렌데스
마이클 랄프 로스토코
토마스 제라드 샤논
Original Assignee
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of KR20070061849A publication Critical patent/KR20070061849A/ko

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    • D—TEXTILES; PAPER
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Abstract

본 발명의 한 실시양태는 셀룰로스성 펄프 섬유 및 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함할 수 있는 섬유상 구조물이다. 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 갖는 열가소성 수지로 셀룰로스성 펄프 섬유를 전처리함으로써, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 형성한다.
섬유상 구조물, 티슈 제품, 섬유상 티슈 웹, 열가소성 수지, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유

Description

열가소성 수지로 전처리된 섬유를 포함하는 흡수 제품{ABSORBENT ARTICLES COMPRISING THERMOSPLASTIC RESIN PRETREATED FIBERS}
본 발명은 열가소성 수지로 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 티슈 제품에 관한 것이다.
목재 펄프로부터 제조된 셀룰로스성 섬유는 다양한 티슈 제품, 예를 들면 미용 티슈, 목욕용 티슈, 종이 타월, 식탁용 수건, 물티슈 등에서 사용된다. 이러한 티슈 제품에 높은 건조 및 습윤 강도를 부여하는, 천연 목재 펄프 섬유, 합성 중합체성 섬유, 및 천연 목재 펄프 섬유와 합성 중합체성 섬유의 조합을 포함하는 티슈 제품의 제조 방법이 해당 분야에 공지되어 있다.
높은 강도 및 신장성을 갖는 섬유상 티슈 웹은, 티슈 제품이 사용 도중에도 원래 상태를 유지하는 것을 보장해 주므로, 많은 용도에서 유용하다. 전분 또는 폴리아크릴아미드와 같은 건조강도 증강제가 사용될 수 있다. 유감스럽게도, 이러한 첨가제를 사용하면 섬유상 티슈 웹의 강도는 증가하지만 티슈 제품의 신장성은 증가하지 않는다.
증가된 인장강도는 일반적으로 섬유상 티슈 웹의 부드러운 감촉을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 섬유상 티슈 웹의 인지된 강성도는 전형적으 로 섬유상 티슈 웹의 인장파단강도 및 탄성계수에 의존하는데, 섬유상 티슈 웹의 높은 강성도 및 낮은 연성은 높은 탄성계수 및 높은 인장강도로 인한 것이다. 섬유상 티슈 웹의 내구성은 전형적으로 섬유상 티슈 웹의 인장강도 및 신장성에 의존한다. 일반적으로, 인장강도 및 신장성이 높아지면 섬유상 티슈 웹의 내구성은 최고가 된다. 따라서, 섬유상 티슈 웹의 내구성 및 연성을 최대화하기 위해서, 주어진 인장강도에서 최고의 신장성 및 최저의 탄성계수를 갖게 하는 것이 유리하다.
(해당 분야에서 습윤 강도라고 알려져 있는) 습윤시의 강도가 높은 섬유상 티슈 웹은 많은 용도에서 유용하다. 이러한 섬유상 티슈 웹의 한 용도는, 흔히 여행자가 자신의 신체를 세정하거나 표면을 닦을 때에 쓰는, 예비습윤된 티슈 제품, 예를 들면 물티슈이다. 이러한 섬유상 티슈 웹 및 이것으로 제조된 티슈 제품은 오랜 시간 동안 습윤한 조건에서 저장될 때, 닦아내고 문지르는 행위를 견디기에 충분한 강도를 유지해야 한다. 높은 습윤 강도를 갖는 섬유상 티슈 웹의 기타 용도는, 코 분비물, 뇨, 혈액, 점액, 생리혈 및 기타 신체 배출물과 같은 신체 유체로 습윤될 때, 일체성을 유지할 필요가 있는 티슈 제품이다.
제지 분야에서는, 섬유상 티슈 웹 및 궁극적으로는 이러한 섬유상 티슈 웹으로부터 제조된 티슈 제품의 습윤 강도를 개선하기 위한 화학 첨가제가 존재한다. 이러한 물질은 해당 분야에 "습윤 강도 증강제"로서 알려져 있고 다양한 공급처에서 상업적으로 입수가능하다. 예를 들면, 폴리아미드 에피클로로히드린 수지가 섬유상 티슈 웹의 습윤 강도를 증강시키는데 사용될 수 있다. 이러한 양이온성 수지는 전형적으로 제지 펄프 섬유 슬러리에 첨가되는데, 이것은 음이온을 띠는 셀룰로 스성 펄프 섬유 상에 결합한다. 제지 공정 과정에서, 수지는 가교되며 결국은 물에 불용성으로 된다. 따라서 습윤 강도 증강제는 펄프 섬유들을 함께 붙들어매는 "아교"로서 작용하여, 섬유상 티슈 웹의 습윤 강도를 증강시킨다. 그러나, 수지를 제거하고 이러한 수지로 처리된 펄프 섬유를 함유하는 티슈 제품을 재생 또는 재펄프화(repulp)시키기 위해 염소를 사용할 필요가 있는데, 이는 환경적 문제를 일으킨다. "재펄프화"란 섬유상 티슈 웹과 티슈 제품의 제조 과정에서 누적된 자투리(scrap) 섬유상 티슈 웹 및 티슈 제품으로부터 섬유상 티슈 웹 및 티슈 제품을 제조할 때 사용되는 재생 공정을 지칭한다. 자투리 제품은 전형적으로 미사용 원료이기 때문에, 이것을 미래에 사용하기 위해 재생하는 공정은 제지 펄프 섬유의 가치있는 원료를 비효율적으로 폐기하는 일을 없도록 만든다.
습윤 강도 증강제로서의 양이온성 수지는, 섬유상 티슈 웹에 첨가될 수 있는 기타 음이온성 첨가제와 반응한다든지, 많은 경우에 섬유상 티슈 웹의 건조강도를 증강시켜 보다 덜 부드러운 티슈 제품을 제조하게 한다든지 하는 기타 단점을 가질 수 있다. 더욱이, 양이온성 습윤 강도 증강제의 효과는 셀룰로스성 펄프 섬유 상에서의 습윤 강도 증강제의 낮은 보지력(retention)에 의해 제한될 수 있다.
C2 내지 C8 디알데히드로 이루어진 군으로부터 선택된 가교제(글루타르알데히드가 가장 전형적임)에 의해 가교된, 개별화된 펄프 섬유를 함유하는 섬유상 티슈 웹이 개시되었다. 글루타르알데히드 같은 디알데히드 가교제에 의해 가교된 펄프 섬유를 제조하는 것과 관련된 비용은 상업적으로 실효성 있는 티슈 제품을 제조하기에는 너무 높을 수 있다.
주로 섬유간 가교(단일 펄프 섬유 내의 셀룰로스 단위들간의 가교)를 갖는, 그리고 흡수성이 증가되었다는, 개별화되고 가교된 셀룰로스성 펄프 섬유를 제조하는데에 C2 내지 C9 단량체성 폴리카르복실산을 사용하는 것이 교시되었다. 또한, 다양한 수지성 말레산 무수물 조성물이 섬유상 티슈 웹 및 티슈 제품과 관련하여 사용되어 왔다. 예를 들면, 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 중아황산염과 조합을 이룬 저분자량 C6 내지 C24 올레핀/말레산 무수물 공중합체의 아민염을 포함하는 조성물로 코팅될 수 있다. 이러한 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 방출성을 나타낸다. 중합체성 폴리산, 인-함유 가속제 및 활성 수소 화합물을 섬유상 티슈 웹에 도포한 후 120 내지 400 ℃에서 3초 내지 15분 동안 경화시키는 것이 개시되었다.
본원에서 사용된 "전처리" 및 "전처리된"이라는 용어는, 마감 작업을 하기 전에 펄프밀에서 펄프 섬유 및/또는 섬유상 시트를 화학 첨가제로 처리하고, 마감 작업을 완결하고, 페이퍼밀에서 마감된 전처리된 펄프 섬유를 재분산시키고, 마감된 전처리된 펄프 섬유를 사용하여 티슈 웹 및/또는 티슈 제품을 제조함을 의미한다.
본원에서 사용된 "수-분산성"이라는 용어는, 본 발명의 열가소성 수지와 같은 합성 공중합체가, 수용성이거나, 유화제의 존재 하에서 안정한 콜로이드성, 자체-유화성 또는 기타 유형의 수중 분산액으로서 존재할 수 있음을 의미한다. 열가소성 수지의 중합을 돕거나 제지 공정에서 사용되는 기타 화학 첨가제와 열가소성 수지의 상용화를 돕도록 유화제가 본 발명의 범주 내에서 첨가될 수 있지만, 유화 제는 열가소성 수지의 안정한 수중 분산액 또는 용액을 형성하는데 필수적이지는 않다.
본 발명의 열가소성 수지의 수용성 및/또는 수-분산성은 열가소성 수지 및/또는 기타 화학 첨가제를 함유하는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품을 재펄프화될 수 있게 한다. 본 발명의 놀라운 점은, 열가소성 수지가 수-분산성 또는 수용성이면서도 제지 공정의 습부(wet end)에서 보지될 수 있다는 점이다.
습윤 강도 증강제와 같은 제지 화학 첨가제를 사용하는 것의 추가의 단점은, 화학 첨가제의 적어도 일부가 펄프화 및/또는 재펄프화 공정에서 손실된다는 점이다. 따라서, 원래의 티슈 제품이 친수성이라 할지라도, 높은 수준의 화학 첨가제를 함유하는 열가소성 수지의 유화액을 사용하면, 화학 첨가제의 손실로 인해, 허용될 수 없을 정도의 소수성을 갖는 마감된 티슈 제품이 초래될 수 있다. 화학 첨가제는 열가소성 수지의 분산성에 매우 중요할 수 있기 때문에, 수-불용성 또는 수-비분산성인 열가소성 수지로 제조된 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 후술되는 바와 같이 니트(nit)라고 불리는 펄프 섬유 다발을 함유하기가 보다 쉽다.
이러한 니트는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품에 백색 반점의 출현을 초래하는 섬유/중합체 다발이다. 이러한 백색 반점은 일반적으로 크기가 1 제곱밀리미터 이상일 것이다. 니트 카운트란, 전처리된 펄프 섬유로부터 제조된, 7.5 인치 × 7.5 인치의 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 샘플에서 계수된 니트의 개수를 지칭한다. 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 약 10 이하, 더욱 특히는 약 5 이하, 더욱 더 특히는 약 3 이하의 니트 카운트를 가져야 한다.
따라서, 원하는 건조 및 습윤 강도, 신장성 및 탄성계수를 갖는 티슈 제품이 필요하다. 재펄프화를 허용하도록 용이하게 분산될 수 있는 티슈 제품을 제조하는 것이 바람직할 수도 있다.
발명의 요약
본원에서는 수-분산성, 수용성 또는 그의 조합인 성질을 갖는 열가소성 수지로 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품 및 이러한 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 한 실시양태에서, 섬유상 구조물은, 섬유상 티슈 웹의 총중량을 기준으로 약 90 중량% 이상의 셀룰로스성 펄프 섬유, 및 이러한 셀룰로스성 펄프 섬유의 적어도 일부들 사이에 배치된 열가소성 수지를 포함하는 한 쌍의 외부 표면을 갖는 섬유상 티슈 웹을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 가질 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 섬유상 구조물은, 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 가질 수 있는 열가소성 수지 및 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하는 한 쌍의 외부 표면을 갖는 섬유상 티슈 웹을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 셀룰로스성 펄프 섬유를 적어도 부분적으로 코팅할 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유는 셀룰로스성 펄프 섬유에 부착된 열가소성 수지 및 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함할 수 있는데, 열가소성 수지 대 셀룰로스성 펄프 섬유의 중량비는 약 1:5 내지 약 1:1000일 수 있다. 열가소성 수지는 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 가질 수 있다.
전술된 특징 및 기타 특징이 하기 "발명의 상세한 설명"에서 설명된다.
본원에서는 셀룰로스성 펄프 섬유, 티슈 제품, 및 수-분산성, 수용성 또는 그의 조합인 성질을 갖는 열가소성 수지로 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 티슈 제품의 제조 방법이 개시된다. 셀룰로스성 펄프 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 티슈 제품은 높은 습윤 강도 및 높은 습윤/건조비를 가질 수 있고 재펄프화될 수 있다. 본원에서 개시된 모든 범위는 포함적이며 통합적이다(예를 들면 "약 25 중량% 이하, 더욱 특히는 약 5 내지 약 20 중량%"의 범위는 "약 5 내지 약 25 중량%"의 범위의 종말값과 모든 중간 값들을 포함함). 본원에서 "제 1" 및 "제 2"라는 용어는 임의의 순서, 양 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라 오히려 하나의 요소를 또다른 요소로부터 구별하는데 사용되며, 본원에서 "하나"라는 용어는 양을 한정지으려는 것이 아니라 오히려 지적된 하나 이상의 항목이 존재함을 나타내는 것이다. 양과 관련하여 사용된 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하며, 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다(예를 들면 특정 양의 측정과 관련된 오차를 포함함).
전처리된 펄프 섬유는 셀룰로스성 펄프 섬유, 더욱 특히는 천연 펄프 섬유, 더욱 더 특히는 화학 펄프 섬유일 수 있다. 전처리된 펄프 섬유는 티슈 제품의 총중량을 기준으로 셀룰로스성 펄프 섬유의 약 80 중량% 이상, 더욱 특히는 약 90 중량% 이상, 더욱 더 특히는 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있다. 티슈 제품 내 펄프 섬유의 나머지는 예를 들면 표백되거나 표백되지 않은 펄프 섬유, 천연 및 합성 펄프 섬유(예를 들면 레이온, 리오셀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 등 뿐만 아니라, 전술된 하나 이상의 펄프 섬유를 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
펄프 섬유의 구체적인 크기 및 기하구조, 예를 들면 종횡비 등은 펄프 섬유를 포함하는 티슈 제품에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 셀룰로스성 펄프 섬유는 경질목재 및 연질목재를 포함하는 목재 펄프 섬유; 비-목재 제지 펄프 섬유(예를 들면 목화, 짚, 목초(예를 들면 벼 및 에스파르토), 등나무, 갈대(예를 들면 버개스), 대나무, 인피 섬유(예를 들면 황마, 아마, 양마, 대마, 린넨 및 라미), 잎맥 섬유 등) 등 뿐만 아니라, 전술된 하나 이상의 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하는 조합을 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 한 실시양태에서, 셀룰로스성 펄프 섬유는 목재 펄프 섬유일 수 있다. 목재 펄프 섬유를 위해 적합한 목재 원료는 연질목재 원료, 예를 들면 소나무, 가문비나무, 북미산송솔나무 및 전나무, 및 경질목재 원료, 예를 들면 유칼립투스, 포플러, 너도밤나무, 오리나무, 떡갈나무 및 사시나무를 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다. 가능한 목재 종류는 남부 경질목재 크라프트, 유칼립투스 목재 크라프트, 북부 목재 크라프트 등 뿐만 아니라, 전술된 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다. 화학적 방법, 예를 들면 크라프트 및 아황산염 공정, 열기계적 방법, 화학열기계적 방법 및 전술된 하나 이상의 방법을 포함하는 조합을 포함하지만 여기에만 국한되지는 않는 다양한 방법을 사용하여, 적합한 목재 펄프 섬유를 제조할 수 있다. 펄프 섬유의 유용한 제조 방법은, 미국특허 제 5,348,620 호(Hermans 등); 미국특허 제 5,501,768 호(Hermans 등); 및 미국특허 제 5,656,132 호(Farrington, Jr. 등)에 개시된 바와 같이, 컬을 부여하고 건조성을 개선시키기 위해 분산시킴을 포함한다.
셀룰로스성 펄프 섬유 중 일부 또는 전부를, 펄프 섬유 가공 공정의 건조 단계를 수행하기 전, 동안 또는 후에, 열가소성 수지(예를 들면 수용성, 수-분산성 또는 그의 조합인 성질을 갖는 열가소성 수지)로 전처리할 수 있다. 본원에서 사용된 "열가소성 수지"라는 용어는 열에 노출시 연화되고 상온으로 냉각시 원래 상태로 되돌아가는 결정질 또는 비결정질 중합체를 지칭한다. 본원에서 사용된 "수용성"이라는 용어는, 열가소성 수지가 총 용액의 1 중량% 이상의 농도로 존재할 때, 약 100 ℃ 이하, 더욱 특히는 약 70 내지 약 100 ℃의 온도에서 균질한 수용액을 형성하는 고체 또는 액체를 지칭한다.
열가소성 수지가 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 가공 및 형성에서 사용될 수 있기 위해서는, 열가소성 수지가 약 50 ℃ 이하, 더욱 특히는 약 25 ℃ 이하, 더욱 더 특히는 약 -5 ℃ 이하의 유리전이온도를 가질 수 있다. 열가소성 수지는 임의적으로, 열가소성 수지가 셀룰로스성 펄프 섬유의 외부 표면 상에 침착되게 하기에 충분히 높은 분자량을 가질 수 있거나, 더욱 특히는 열가소성 수지의 총중량을 기준으로 약 5 중량% 이하의 열가소성 수지가 셀룰로스성 펄프 섬유의 공극 내에 침착할 수 있게 할 정도로 충분히 높은 분자량을 가질 수 있다. 예를 들면, 열가소성 수지는 약 1,000 원자질량단위(amu) 이상, 더욱 특히는 약 10,000 amu 이상, 더욱 더 특히는 약 100,000 amu 이상의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다.
예시적인 열가소성 수지는 수용성, 수-분산성 및 그의 조합인 성질을 갖는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트-코-비닐 알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 폴리아미드 등 뿐만 아니라 전술된 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 조합물을 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다.
열가소성 수지로 전처리된 펄프 섬유의 양은, 제조될 티슈 제품의 유형, 티슈 제품의 원하는 구조적 일체성 및 티슈 제품 내 전처리된 펄프 섬유의 위치에 따라 달라진다. 본 발명의 한 실시양태에서, 티슈 제품은 열가소성 수지로 선택적으로 전처리된 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 "전처리된"이라는 용어는 열가소성 수지가 펄프 제조 과정에서 펄프 섬유에 도포됨을 의미한다. 본 발명에 적합한 예는 펄프 시트 제조 과정에서 첨가제를 도포함을 기술하는 미국특허 제 6,582,560 호(Runge 등)에 기술되어 있다. 이어서 전처리된 펄프 섬유를 상이한 제조 공정으로 옮겨서, 여기서 이것을 희석시키고 재슬러리화하고 섬유상 구조물로 만든다. 수용성 또는 수-분산성 열가소성 플라스틱을 사용하면 재슬러리화 공정이 용이해진다.
펄프 섬유를 이러한 열가소성 수지로 전처리하면, 전통적으로 화학 첨가제를 제지 수상에 첨가하는 경우와는 대조적으로, 결과물인 섬유상 구조물이 독특한 성질을 갖게 된다. 이론적으로 뒷받침된 것은 아니지만, 전처리로 인해, 섬유가 열가소성 플라스틱에 의해 부분적으로 코팅됨으로 물질이 더 잘 보지됨으로써, 열가소성 수지의 보지력이 개선된 것이라고 생각된다. 코팅은 건조 과정에서 셀룰로스성 섬유의 자연적 결합을 방해하며 이러한 결합을 보다 덜 강한 열가소성 결합으로 바꾼다.
전처리된 펄프 섬유를 포함하는 티슈 제품(예를 들면 섬유상 티슈 웹 등)은 약 1:5 내지 약 1:1,000, 더욱 특히는 약 1:10 내지 약 1:500, 더욱 더 특히는 약 1:25 내지 약 1:200의 열가소성 수지 대 셀룰로스성 펄프 섬유의 중량비를 포함할 수 있다.
펄프 섬유를, 다양한 방식, 예를 들면 습식 레이드(wet laid) 공정으로, 열가소성 수지로 전처리할 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 이 공정은 펄프 섬유와 물을 혼합하여 펄프 섬유 슬러리를 형성함을 포함한다. 펄프 섬유 슬러리를 제지기의 웹-형성 장치로 옮겨 습윤 섬유상 티슈 웹을 형성할 수 있다. 이 습윤 섬유상 티슈 웹을 예정된 점조도로 탈수시켜, 탈수된 섬유상 티슈 웹을 형성한다. 열가소성 수지를 액체 형태(예를 들면 가열되거나 물에 분산 및/또는 용해된 형태 등)로 전환시키고, 탈수된 섬유상 티슈 웹에 첨가함으로써, 화학적으로 전처리된 펄프 섬유를 함유하는, 화학적으로 전처리되고 탈수된 섬유상 티슈 웹을 형성한다. 이러한 화학적으로 전처리된 펄프 섬유는 제지 공정 전체에 걸쳐 증가 또는 개선된 수-불용성 화학 첨가제의 보지력을 가질 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 공정은, 추가로 또는 대안적으로, 펄프 가공 단계에서, 펄프 섬유에 열가소성 수지를 첨가함을 포함할 수 있다.
전처리된 펄프 섬유를 포함하는 가능한 티슈 제품은 목욕용 티슈, 미용 티슈, 타월, 물티슈, 식탁용 수건 등을 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 한 실시양태에서, 섬유상 티슈 웹을 티슈 제품으로 만든다. 티슈 제품은 일겹 또는 다겹 티슈 제품일 수 있는데, 예를 들면 티슈 제품은 삼겹 미용 티슈 제품일 수 있다. 본원에서 사용되는 미용 티슈, 목욕용 티슈 및 타월 제품은 벌크(bulk)에 있어서 기타 종이 제품과는 차별화된다. 티슈 제품의 벌크는, (나중에 정의될) 캘리퍼(마이크로미터)를 기본중량(그램/제곱미터, g/㎡)으로 나눈 몫으로서 계산될 수 있다. 이렇게 계산된 벌크를 세제곱센티미터/그램(㎤/g)으로 표현할 수 있다. 고급편지지, 신문용지 및 기타 이러한 종이 제품은 전형적으로, 주어진 기본중량에 대해 훨씬 더 높은 캘리퍼를 갖는 경향이 있는 티슈 제품에 비해, 보다 높은 강도, 강성도 및 밀도(낮은 벌크)를 갖는다. 티슈 제품은 약 2 ㎤/g 이상, 더욱 특히는 약 2.5 ㎤/g 이상, 더욱 더 특히는 약 3 ㎤/g 이상의 벌크를 가질 수 있다. 티슈 제품의 기본 중량은 약 5 내지 약 200 g/㎡, 더욱 특히는 약 7 내지 약 150 g/㎡, 더욱 더 특히는 약 10 내지 약 100 g/㎡ 일 수 있다.
티슈 제품은 층진 및/또는 블렌딩된 섬유상 티슈 웹을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 "블렌딩된 섬유상 티슈 웹"은 섬유상 티슈 웹을 형성하기 전에 다양한 유형의 펄프 섬유들을 블렌딩하는 공정을 지칭한다. 본 발명의 몇몇 실시양태에 따르면, 섬유상 티슈 웹을 형성하기 전에, 전처리된 펄프 섬유를 전처리되지 않은 펄프 섬유와 블렌딩할 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 섬유상 티슈 웹은 열가소성 수지로 선택적으로 전처리된 펄프 섬유를 갖는 셀룰로스성 펄프 섬유층을 포함할 수 있는데, 예를 들면 섬유상 티슈 웹의 중심부는 한 쪽 면 상에 열가소성 수지로 코팅될 수 있다. 이러한 구조는 일반적으로 보다 높은 응력을 받는 영역에서 섬유상 티슈 웹의 구조적 일체성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 섬유상 티슈 웹의 전체 영역, 예를 들면 섬유상 티슈 웹의 중심부는 전처리된 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 달리 말하자면, 섬유상 티슈 웹의 전체 또는 일부는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹을 전처리되지 않은 펄프 섬유의 섬유상 티슈 웹들에 인접하게 및/또는 그들 사이에 배치할 수 있다. 예를 들면, (섬유상 티슈 웹의 총중량을 기준으로) 약 25 내지 약 100 중량%의 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹이, 특정 섬유상 티슈 웹의 총중량을 기준으로, 약 25 중량% 이하, 더욱 특히는 약 10 중량% 이하, 더욱 더 특히는 약 5 중량% 이하의 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹들 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 섬유상 티슈 웹 내 전처리된 펄프 섬유의 농도 구배가 섬유상 티슈 웹의 층을 가로질러 형성되는데, 보다 높은 응력을 받는 영역은 보다 높은 농도를 갖는다. 예를 들면, 농도 구배는 섬유상 티슈 웹의 가장자리로부터 섬유상 티슈 웹의 중심을 향해 증가할 수 있다.
(예를 들면 임프린팅(imprinting) 직물에 의해 드럼 건조기에 반해 임프린팅된 조밀한 영역과 상대적으로 덜 조밀한 영역의 망상조직을 가질 수 있는) 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 임프린팅 방법, 주름가공 및 비-주름가공 방법 등을 포함하는 다양한 티슈 제조 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 건조된 전처리된 펄프 섬유와 물을 혼합하여 전처리된 펄프 섬유 슬러리를 형성함으로써, 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 제조를 제지기에서 수행할 수 있다. 전처리되지 않은 펄프 섬유를 임의적으로 전처리된 펄프 섬유 슬러리에 첨가하여, 블렌딩된 펄프 섬유 슬러리를 형성할 수 있다. 이어서 전처리된 펄프 섬유 슬러리 또는 블렌딩된 펄프 섬유 슬러리를 헤드박스로 옮기고, 움직이는 와이어 또는 벨트(이하 벨트) 상에 침착시키고, 탈수시키고, 건조시키고, 가공하여 섬유상 티슈 웹을 형성할 수 있다.
임의적으로, 전처리되지 않은 펄프 섬유를 포함하는 추가의 펄프 섬유 슬러리를, 전처리된 펄프 섬유 슬러리와 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 이어서 펄프 슬러리를 별도로 또는 개별적으로 다층 헤드박스로 옮기고, 여기서 이것을 움직이는 벨트 상에 침착시켜, 섬유상 타슈웹을 형성할 수 있다. 섬유상 티슈 웹을 탈수시키고, 건조시키고, 가공하여, 층진 건조된 섬유상 티슈 웹을 형성할 수 있다. 예를 들면, 습식 레이드 제지 공정에서와 같이, (헤드박스로부터 나온 수성 펄프 섬유 슬러리를 움직이는 벨트 상에 침착시켜 펄프 섬유를 여과하고 초기 섬유상 티슈 웹을 형성하는 방법에 의해 제조된) 습윤 섬유상 티슈 웹을, 감압 박스, 습식 프레스, 건조 장치 등 뿐만 아니라 전술된 하나 이상의 공정을 포함하는 조합을 사용하여 탈수시킬 수 있다. 알려져 있는 제지 공정의 탈수 및 기타 작업의 예가, 미국특허 제 5,656,132 호(Farrington, Jr. 등), 미국특허 제 5,598,643 호(Chuang 등) 및 미국특허 제 4,556,450 호(Chuang 등)에 기술되어 있다. 가능한 건조 방법의 기타 예는, 드럼 건조, 통기 건조, 증기 건조(예를 들면 과열 증기 건조), 변위 탈수(displacement dewatering), 양키(Yankee) 건조, 적외선 건조, 극초단파 건조, 라디오파 건조, 차등 기체압 건조, 임펄스 건조 등 뿐만 아니라 전술된 하나 이상의 건조 방법을 포함하는 조합을 포함하지만 여기에만 국한되는 것은 아니다. 몇몇 예시적인 제지기는 미국특허 제 5,230,776 호(Andersson 등)에 개시되어 있다.
임의적으로 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 디자인을 가질 수 있는데, 예를 들면 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은 디자인을 갖도록 엠보싱될 수 있고/있거나 디자인이 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품에 적용될 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 전처리된 펄프 섬유는, (예를 들면 이러한 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹에) 외래 응력(예를 들면 열, 압력 등)이 가해지면, 자기들끼리 결합할 수 있다.
본 발명은 하기 비-제한적 실시예에 의해 추가로 설명된다. 하기 시험 방법이 실시예에서 사용되었다.
실시예에서 설명된 수초지 스트립 샘플의 건조인장지수 또는 인장지수를, 너비 1인치의 수초지 스트립 상에서 건조인장시험을 수행함으로써, 결정하였다. 수초지 스트립 샘플을 게이지 길이 5인치의 인장 프레임에 넣었다. 이어서 수초지 스트립 샘플에 0.5 인치/분의 인장력을 가하고, 그 결과의 응력을 적당한 로드셀을 사용하여 기록하였다. 최대 하중힘을 수초지 스트립 샘플의 너비로 나눈 것을 수초지 스트립 샘플의 기본중량에 대한 정규화 후의 인장지수로서 기록하였다. 인장지수를 뉴튼 미터/그램(Nm/g)으로서 표현한다. 수초지 스트립 샘플이 최대 하중을 얻기까지의 받은 인장력을 수초지 스트립 샘플의 신장성으로서 기록하였다. 신장성을 시험 길이의 백분율(%)로서 표현한다. 기울기(킬로그램힘 ㎏f)는 인장력의 최초 5%를 가하는 동안 시험에 의해 기록된 최대 응력-인장력 기울기를 나타낸다. 흡수된 인장에너지(TEA, 주울/제곱미터, J/㎡)는 응력-인장력 곡선의 적분된 면적을 시험된 수초지 스트립 샘플의 면적으로 나눈 것이다.
1인치의 수초지 스트립 샘플 상에서 건조인장시험과 유사한 습윤인장시험을 수행함으로써 습윤인장지수를 결정하였는데, 이 시험에서는 수초지 스트립 샘플을 고리 모양으로 만들고 이러한 수초지 스트립 샘플의 고리 저부를 상온에서 탈이온수에 접촉시킴으로써, 수초지 스트립 샘플을 잘 습윤시켰다. 수초지 스트립 샘플의 고리를, 습윤된 영역이 종방향으로 1 내지 1.5 인치로 확대되어 수초지 스트립 샘플의 너비 전체에 걸쳐 균일해질 때까지, 그대로 두었다. 수초지 스트립 샘플의 습윤된 영역을 압지에 한 번 살짝 접촉시킴으로써 수초지 스트립 샘플로부터 과량의 물기를 제거하였다. 최대 하중힘을 습윤 수초지 스트립 샘플의 너비로 나눈 것인 습윤인장지수(Nm/g)를 기록하였다. 습윤인장지수를 건조인장지수로 나눔으로써 습윤/건조비를 수득하였다.
실시예 1
본 실시예는 수초지 스트립 샘플의 제조 방법을 기술한다. 펄프 섬유 샘플을 (미국 조지아주 애틀란타 소재의 로렌첸 앤드 웨트레(Lorentzen and Wettre)에서 상업적으로 입수가능한) 브리티쉬 펄프 디스인테그레이터(British Pulp Disintegrator)에서 물로 1.2 중량%의 점조도로 희석시킴으로써, 60 그램/제곱미터(g/㎡)의 기본중량을 갖는 수초지 스트립 샘플을 제조하였다. 펄프 섬유 샘플을 5분 동안 침지시킨 후, 상온(즉 약 25℃)에서 5분 동안 펄프화시키고, 0.3 중량%의 점조도로 희석시키고, (미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰 인코포레이티드(Voith Inc.)에서 상업적으로 입수가능한) 9인치 × 9인치 밸리 핸드시트 몰드(Valley Handsheet Mold)에서 수초지로 만들었다. 몰드로부터 수초지를 압지를 사용하여 손으로 떼어내고 100 psi에서 1분 동안 와이어면이 위로 향하도록 하며 눌렀다. 수초지를, (미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰 인코포레이티드에서 상업적으로 입수가능한) 밸리 스팀 핫플레이트(Valley Steam Hotplate) 및 한 쪽 말단에 일정 인장력을 유지하도록 부하된 관(4.75 파운드)을 갖는 표준 부하 캔버스 커버를 사용하여, 와이어면이 위로 향하게 하여, 2분 동안, 절대건조 수준으로 건조시켰다. 이어서 이렇게 수득된 수초지를, 수초지 스트립 샘플로 만들고 시험하기 전에, 습도가 조절되는 방(23도(℃) 및 50% 상대습도)에서 컨디셔닝시켰다.
실시예 2
1,000 그램/제곱미터(g/㎡)의 건조 펄프 섬유 시트를 포함하는 표백된 북부 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 제 1 세트를 물에 침지시키고 건조시켜, 수초지 스트립 샘플 실험을 위한 대조물(이하 대조물 1이라고 지칭됨)을 제조하였다. 이러한 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플인 대조물 1을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 3
표백된 북부 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 제 2 세트를, (미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼즈(Eastman Chemicals)에서 상업적으로 입수가능 한) 이스트만 AQ 38D 코폴리에스테르(Eastman AQ 38D Copolyester)라는 상표명의 분산된 술폰화 폴리에스테르 중합체로 전처리하였다. 이러한 처리는 1,000 g/㎡의 건조 펄프 섬유 시트를 용액에 침지시키고 펄프 섬유를 건조시킴을 포함하였다. 분산액의 고형분을, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 1%의 처리율을 제공하도록, 조절하였다. 이러한 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 1로서 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 4
추가로 실시예 3에 기술된 샘플 1의 수초지 스트립 샘플의 서브세트를, 100℃, 120 파운드/선형 인치의 압력 및 약 25 피트/분(ft/min)의 선속에서, 스틸-투-스틸(steel-to-steel) 캘린더를 사용하여 핫-캘린더링하였다. 핫-캘린더링된 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 2라고 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 5
표백된 북부 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 제 3 세트를, 이스트만 AQ 38D 코폴리에스테르라는 상표명의 분산된 술폰화 폴리에스테르 중합체로 전처리하였다. 이러한 처리는 1,000 g/㎡의 건조 펄프 섬유 시트를 묽은 분산액에 침지시키고 펄프 섬유를 건조시킴을 포함하였다. 분산액의 고형분을, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 2%의 처리율을 제공하도록, 조절하였다. 이러한 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 3으로서 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 6
추가로 실시예 5에서 수득된 수초지 스트립 샘플의 서브세트를, 100℃, 120 파운드/선형 인치의 압력 및 약 25 ft/min의 선속에서, 스틸-투-스틸 캘린더를 사용하여 핫-캘린더링하였다. 핫-캘린더링된 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 4라고 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
대조물 1 뿐만 아니라 샘플 1 내지 4의 성질이 표 1에 명시되어 있다.
전처리된 펄프의 성질
성질 대조물 1 샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4
건조인장지수(Nm/g) 21.38 20.93 26.56 23.45 38.45
신장성(%) 1.56 2.35 2.17 2.88 3.13
TEA(J/㎡) 15.02 21.42 23.17 24.68 35.67
기울기(㎏f) 456 386 274 322 254
습윤인장지수(Nm/g) 1.23 1.84 2.54 1.95 8.32
습윤/건조비(%) 5.8 8.8 9.6 8.3 21.6
표 1에 명시된 결과는, 수초지 스트립 샘플인 샘플 1 내지 4의 강도 및 신장성이 증가하고, 코폴리에스테르의 첨가시, 특히 핫-캘린더링 후에 기울기가 감소함을 보여준다. 샘플 1 내지 4를 보고 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수용성 및/또는 수-분산성 열가소성 수지 및 셀룰로스성 펄프 섬유를 사용하여, 하기 성질을 갖는 티슈 제품 및/또는 섬유상 티슈 웹을 제조할 수 있다:
(i) 약 2 % 이상, 더욱 특히는 약 2.25 % 이상, 더욱 더 특히는 약 2.5 % 이상의 신장성;
(ii) 약 1.5 Nm/g 이상, 더욱 특히는 약 1.8 Nm/g 이상의, 핫-캘린더링 전의 습윤인장지수, 및 약 2.5 Nm/g 이상, 더욱 특히는 약 5 Nm/g 이상의, 핫-캘린더링 후의 습윤인장지수;
(iii) 약 8 % 이상, 더욱 특히는 약 9 % 이상, 더욱 더 특히는 약 15 % 이상의 습윤/건조비;
(iv) 약 21 J/㎡ 이상, 더욱 특히는 약 23 J/㎡ 이상, 더욱 더 특히는 약 30 J/㎡ 이상의 TEA; 및/또는
(v) 약 400 ㎏f 이하, 더욱 특히는 약 350 ㎏f 이하, 더욱 더 특히는 약 300 ㎏f 이하의 기울기.
실시예 7
1,000 g/㎡의 건조 펄프 시트를 포함하는 표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 1 세트를 물에 침지시키고 건조시켜, 수초지 스트립 샘플 실험을 위한 대조물(이하 대조물 2라고 지칭됨)을 제조하였다. 이러한 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플인 대조물 2를 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 8
표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 2 세트를, 분산된 술폰화 폴리에스테르 중합체(이스트만 AQ 38D 코폴리에스테르)로 전처리하였다. 이러한 처리는 1,000 g/㎡의 건조 펄프 섬유 시트를 묽은 분산액에 침지시키고 펄프 섬유를 건조시킴을 포함하였다. 분산액의 고형분 및 첨가 부피를, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 5%의 처리율을 제공하도록, 조절하였다. 전처리된 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 5로서 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 9
표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 3 세트를, (미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 노베온(Noveon)에서 상업적으로 입수가능한) 퍼막스(Permax) 120이라는 상표명의 폴리우레탄 중합체로 전처리하였다. 이러한 처리는 1,000 g/㎡의 건조 펄프 섬유 시트를 묽은 분산액에 침지시키고 펄프 섬유를 건조시킴을 포함하였다. 분산액의 고형분 및 첨가 부피를, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 5%의 처리율을 제공하도록, 조절하였다. 전처리된 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 6으로서 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 10
표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 4 세트를, (미국 팬실바니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠(Air Products)에서 상업적으로 입수가능한) 비낙(Vinac) 911이라는 상표명의 비닐 아세테이트 중합체로 전처리하였다. 이러한 처리는 1,000 g/㎡의 건조 펄프 섬유 시트를 묽은 분산액에 침지시키고 펄프 섬유를 건조시킴을 포함하였다. 분산액의 고형분 및 첨가 부피를, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 5%의 처리율을 제공하도록, 조절하였다. 전처리된 펄프 섬유를 슬러리화하고, 실시예 1에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 7로서 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
대조물 2 및 샘플 5 내지 7의 성질이 표 2에 명시되어 있다.
수초지의 성질
성질 대조물 2 샘플 5 샘플 6 샘플 7
건조인장지수(Nm/g) 13.5 19.5 13.0 16.9
신장성(%) 1.3 2.5 3.0 2.9
TEA(J/㎡) 3.5 9.5 5.9 7.9
기울기(㎏f) 375 254 284 301
습윤인장지수(Nm/g) 1.1 3.5 2.9 3.6
습윤/건조비(%) 8.1 18.0 22.3 21.3
표 2에 명시된 결과는, 본 발명의 열가소성 수지로 전처리된 펄프 섬유를 포함하는 수초지 스트립 샘플인 샘플 5 내지 7은 보다 높은 신장성(약 2.00 % 이상, 더욱 특히는 약 2.50 % 이상인데 반해, 대조물 2는 약 1.35 % 미만임), 보다 높은 습윤인장지수(약 2.00 Nm/g 이상, 더욱 특히는 약 2.50 Nm/g 이상, 더욱 더 특히는 약 3.25 Nm/g 이상인데 반해, 대조물 2는 약 1.15 Nm/g 미만임), 보다 높은 습윤/건조비(예를 들면 약 12 % 이상, 더욱 특히는 약 15 % 이상, 더욱 더 특히는 약 20 % 이상인데 반해, 대조물 2는 약 9 % 미만임)를 가지면서도, 보다 낮은 기울기(예를 들면 약 325 ㎏f 이하, 더욱 특히는 약 300 ㎏f 이하, 더욱 더 특히는 약 290 ㎏f 이하인데 반해, 대조물 2는 약 370 ㎏f 초과임)를 유지하였다. 이론적으로 뒷받침된 것은 아니지만, 기울기가 감소되면, 정련(refining)과 같은 방법에 비해, 보다 낮은 강성도에서 보다 높은 강도를 갖는 티슈 제품 및/또는 섬유상 티슈 웹이 형성됨이 밝혀졌다. 이로써, 연질 티슈 제품에 특히 유리한 성질인, 덜 취약하면서도 보다 높은 내구성을 갖는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품이 형성된다.
제 3 세트의 수초지 실험을, 중합체의 전형적인 습부 첨가를 통한, 열가소성 플라스틱 첨가의 효과의 예를 제공하기 위해, 수행하였다. 대조물 2에 대한 제 2 수초지 실험에 대한 데이타를 이러한 세트의 실험에 사용하였다.
실시예 11
이스트만 AQ 중합체의 습부 첨가를 통해, 표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 5 세트를, 수초지 스트립 샘플 실험을 위한 샘플(이하 샘플 8이라고 지칭됨)로서 제조하였다. 펄프 섬유 샘플을 (미국 조지아주 애틀란타 소재의 로렌첸 앤드 웨트레에서 상업적으로 입수가능한) 브리티쉬 펄프 디스인테그레이터에서 물로 1.2 중량%의 점조도로 희석시킴으로써, 60 그램/제곱미터(g/㎡)의 기본중량을 갖는 수초지 스트립 샘플을 제조하였다. 펄프 섬유 샘플을 5분 동안 침지시킨 후, 상온(즉 약 25℃)에서 5분 동안 펄프화시키고, 0.3 중량%의 점조도로 희석시켰다. 이스트만 AQ 38D 코폴리에스테르의 묽은 분산액을, 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 약 5%의 처리율을 제공하도록, 펄프 현탁액에 첨가하고, 5분 동안 혼합하였다. 이러한 현탁액을 (미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰 인코포레이티드에서 상업적으로 입수가능한) 9인치 × 9인치 밸리 핸드시트 몰드에서 수초지로 만들었다. 몰드로부터 수초지를 압지를 사용하여 손으로 떼어내고 100 psi에서 1분 동안 와이어면이 위로 향하도록 하며 눌렀다. 수초지를, (미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰 인코포레이티드에서 상업적으로 입수가능한) 밸리 스팀 핫플레이트 및 한 쪽 말단에 일정 인장력을 유지하도록 부하된 관(4.75 파운드)을 갖는 표준 부하 캔버스 커버를 사용하여, 와이어면이 위로 향하게 하여, 2분 동안, 절대건조 수준으로 건조시켰다. 이러한 수초지 스트립 샘플인 샘플 8을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 12
(미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 노베온에서 상업적으로 입수가능한) 퍼막스 120이라는 상표명의 폴리우레탄 중합체의 습부 첨가를 통해, 표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 6 세트를 제조하였다. 이러한 처리는, 이스트만 AQ 38D 대신에, 퍼막스 120 중합체의 분산액을 사용하여 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 약 5%의 처리율을 제공한다는 것만 제외하고는 실시예 11의 방법과 동일하였다. 펄프 섬유와 중합체를 혼합하고, 실시예 11에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 이 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 9라고 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
실시예 13
(미국 팬실바니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠에서 상업적으로 입수가능한) 비낙 911이라는 상표명의 폴리우레탄 중합체의 습부 첨가를 통해, 표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유의 제 7 세트를 제조하였다. 이러한 처리는, 이스트만 AQ 38D 대신에, 퍼막스 120 중합체의 분산액을 사용하여 펄프 섬유의 건조 중량을 기준으로 약 5%의 처리율을 제공한다는 것만 제외하고는 실시예 11의 방법과 동일하였다. 펄프 섬유와 중합체를 혼합하고, 실시예 11에 기술된 바와 같이, 표준 수초지 및 궁극적으로는 수초지 스트립 샘플로 만들었다. 이 수초지 스트립 샘플(이하 샘플 10이라고 지칭됨)을 전술된 바와 같은 절차에 따라 인장성에 대해 시험하였다.
대조물 2 및 샘플 8 내지 10의 성질이 표 3에 명시되어 있다.
수초지의 성질
성질 대조물 2 샘플 8 샘플 9 샘플 10
건조인장지수(Nm/g) 13.5 14.1 13.8 12.5
신장성(%) 1.3 1.4 1.1 1.3
TEA(J/㎡) 3.5 4.1 3.6 3.1
기울기(㎏f) 375 386 412 391
습윤인장지수(Nm/g) 1.1 1.0 1.1 1.0
습윤/건조비(%) 8.1 7.1 8.0 8.0
표 3에 명시된 결과는, 습부에서 열가소성 수지로 처리된 펄프 섬유를 포함하는 수초지 스트립 샘플인 샘플 8 내지 10은 대조물과 매우 유사한 성질을 가짐을 보여준다. 이러한 실시예는 독특한 인장성, 신장성 및 탄성계수를 제공하는 본 발명의 전처리 단계의 유용성을 보여준다.
셀룰로스성 펄프 섬유, 티슈 제품, 및 셀룰로스성 섬유 및 수용성 및/또는 수-분산성 열가소성 수지를 사용하는 방법은, 전처리되지 않거나 전형적인 습부 첨가를 통해 처리된 셀룰로스성 펄프 섬유에 비해, 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 성질을 향상시킨다. 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유 및/또는 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 층을 포함하는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품은, 이러한 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품에 내구성을 부여하는 건조 및 습윤 강도를 갖는다. 또한, 본 발명의 공정으로 인해, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유는 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품 내에 선택적으로 존재하게 됨으로써, 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품의 원하는 구조적 일체성을 달성하면서 원하는 질감(예를 들면 연성)을 유지할 수 있다. 또한 본 발명의 열가소성 수지는 수용성 및/또는 수-분산성이기 때문에, 섬유상 티슈 웹 및/또는 티슈 제품을 용이하게 재생, 특히 재펄프화할 수 있다.
본 발명의 개시 내용은 본 발명의 예시적인 실시양태를 참고로 기술되었는데, 해당 분야의 숙련자라면, 개시 내용의 범주로부터 벗어나지 않게 다양한 변경이 가능하며 동등양태가 그의 요소를 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 개시 내용의 필수적인 범주에서 벗어나지 않게, 특정 상황 또는 물질을 개시 내용의 교시에 맞추기 위해, 많은 개조양태를 만들 수 있다. 따라서 본 발명의 특정 실시양태에만 국한되지는 않는 본 개시 내용은 이러한 개시 내용을 실행하도록 고안된 최상의 방식으로서 개시되었지만, 본 개시 내용은 첨부된 "청구의 범위"에 속하는 본 발명의 모든 실시양태를 포함할 것이다.

Claims (22)

  1. 셀룰로스성 펄프 섬유; 및
    수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 갖는 열가소성 수지로 셀룰로스성 펄프 섬유를 전처리하여 형성시킨 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유
    를 포함하는 섬유상 티슈 웹.
  2. 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 갖는 열가소성 수지로 셀룰로스성 펄프 섬유를 전처리하여 형성시킨 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하는 섬유상 티슈 웹.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지가 섬유상 티슈 웹의 총중량 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는 것인 섬유상 티슈 웹.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지가 섬유상 티슈 웹의 총중량 기준으로 약 0.5 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것인 섬유상 티슈 웹.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 셀룰로스성 펄프 섬유가 목재 펄프 섬유를 포함하는 것인 섬유상 티슈 웹.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리우레탄, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트-코-비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 폴리아미드, 및 전술된 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 조합물로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택되는 섬유상 티슈 웹.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 섬유상 티슈 웹이 습식 레이드 섬유상 구조물인 섬유상 티슈 웹.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 섬유상 티슈 웹이 핫-캘린더링된 것인 섬유상 티슈 웹.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지가 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 실질적으로 완전히 코팅하는 것인 섬유상 티슈 웹.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지가 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 적어도 부분적으로 코팅하는 것인 섬유상 티슈 웹.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성 수지 대 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 중량비가 약 1:5 내지 약 1:1,000인 섬유상 티슈 웹.
  12. 셀룰로스성 펄프 섬유를 포함하며,
    수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 갖는 열가소성 수지로 셀룰로스성 펄프 섬유를 전처리하여 형성시킨 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  13. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지가, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 총중량 기준으로, 약 0.1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는 것인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  14. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지가, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 총중량을 기준으로, 약 0.5 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  15. 제 12 항에 있어서, 목재 펄프 섬유를 포함하는 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  16. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리우레탄, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트-코-비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 폴리아미드, 및 전술된 하나 이상의 열가소성 수지를 포함하는 조 합물로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  17. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지가 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 실질적으로 완전히 코팅하는 것인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  18. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지가 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 적어도 부분적으로 코팅하는 것인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  19. 제 12 항에 있어서, 열가소성 수지 대 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유의 중량비가 약 1:5 내지 약 1:1,000인 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유.
  20. 수용성, 수-분산성 및 그의 조합으로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택된 성질을 갖는 열가소성 수지로 셀룰로스성 펄프 섬유를 처리하여, 전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유를 형성하고;
    전처리된 셀룰로스성 펄프 섬유로 이루어진 섬유상 티슈 웹을 형성하고;
    섬유상 티슈 웹을 건조시켜, 티슈 제품을 제조하는 것
    을 포함하는, 티슈 제품의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 열가소성 수지가 섬유상 티슈 웹의 총중량 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 열가소성 수지가 섬유상 티슈 웹의 총중량 기준으로 약 0.5 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
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