KR20190116335A - 비-목재 섬유를 포함하는 층상 티슈 - Google Patents

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KR20190116335A
KR20190116335A KR1020197024935A KR20197024935A KR20190116335A KR 20190116335 A KR20190116335 A KR 20190116335A KR 1020197024935 A KR1020197024935 A KR 1020197024935A KR 20197024935 A KR20197024935 A KR 20197024935A KR 20190116335 A KR20190116335 A KR 20190116335A
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리차드 루이스 언더힐
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은, 다층 티슈 웹, 및 이를 포함하는 티슈 제품을 제공하며, 상기 다층 웹은 목재 섬유 및 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 여기서 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 상기 다층 웹의 하나 이상의 외부층에 선택적으로 피착된다. 놀랍게도, 심지어 비교적 보통 정도의 양으로, 비-목재 셀룰로오스 섬유를 외부층에 배치하면, 생성된 웹의 기계 및/또는 교차 기계 방향 특성을 변경시켜서, MD:CD 인장 비가 감소될 수도 있다.

Description

비-목재 섬유를 포함하는 층상 티슈
본 발명은 비-목재 섬유를 포함하는 층상 티슈에 관한 것이다.
제지업자, 및 특정 티슈 종이 제조업자는 제지 지료를 처리하거나 변경함으로써 종이 제품의 강도 및 부드러움을 균형잡기 위해 오랫동안 노력하였다. 예를 들어, 티슈 제품의 제조에서 한 가지 일반적인 관행은 목재 펄프 섬유의 2개의 지료(또는 공급원)를 제공하는 것이다. 때때로, 제1 지료가 경질목 크라프트 펄프 섬유와 같은 비교적 짧은 섬유 길이를 갖는 목재 펄프 섬유를 포함하고, 제2 지료가 연질목 크라프트 펄프 섬유와 같은 비교적 긴 섬유 길이를 갖는 목재 펄프 섬유로 만들어지는 2-지료 시스템이 사용된다. 짧은 섬유 지료는 완제품에 보다 부드러운 촉감을 제공하는 데 사용될 수 있는 한편, 긴 섬유 지료는 완제품에 강도를 제공하는데 사용될 수 있다.
티슈 제품의 표면 유연도가 중요한 속성이지만, 전체 유연도에 있어서 두 번째 요소는 강성이다. 강성은 응력-변형률 인장 곡선의 인장 기울기로부터 측정될 수 있다. 기울기가 더 낮을수록 강성은 더 낮아지고 제품의 전체 유연도는 더 양호하게 보일 것이다. 그러나, 강성 및 인장 강도는 주어진 인장 강도에서 양의 상관 관계가 있고 짧은 섬유는 긴 섬유보다 더 큰 강성을 나타낼 것이다. 이론에 얽매이려고 하지 않지만, 이러한 거동은 긴 섬유에서보다 짧은 섬유에서 주어진 인장 강도의 제품을 생성하는 데에 요구되는 수소 결합의 수가 더 많은 것에 기인하는 것으로 여겨진다. 따라서, 북부 연질목 크라프트(Northern softwood kraft; NSWK) 섬유에 의해 제공되는 것들과 같은, 쉽게 붕괴될 수 있는, 낮은 조도의 긴 섬유는 통상적으로, 이들 섬유가 유칼립투스 경질목 크라프트(Eucalyptus hardwood kraft) 섬유와 같은 경질목 크라프트 섬유와 조합해서 사용될 때 티슈 제품에서 내구성과 연성의 최선의 조합을 제공한다. 북부 연질목 크라프트 섬유는 유칼립투스 섬유보다 더 높은 조도를 갖지만, 이들의 긴 길이와 조합된 내강 직경에 대한 이들의 작은 세포 벽 두께는 이들을 티슈에서 내구성 및 유연도를 최적화하기 위한 이상적인 후보물로 만든다.
불행하게도, NSWK의 공급은 경제적으로 그리고 환경적으로 모두 상당한 압박 하에 있다. 이와 같이, NSWK 섬유의 가격이 상당히 증가되어 있어, 티슈 제품에서 유연도 및 강도를 최적화하기 위한 대안을 찾을 필요성이 생긴다. 연질목 섬유의 다른 타입은, 기저귀, 여성용 위생 흡수 제품 및 실금 제품과 같은 플러프 펄프 함유 흡수 제품에서 광범위하게 사용되는 남부 연질목 크라프트(Southern softwood kraft; SSWK)이다. 불행하게도, NSWK와 동일한 공급 및 환경적 압박 하에 있지는 않지만, SSWK 섬유는 티슈 제품을 위해서는 너무 거칠고 유연도 티슈 제품 제조에 적합하지 않다. SSWK 섬유는 긴 섬유 길이를 갖지만, 지나치게 넓은 세포 벽 폭 및 지나치게 좁은 내강 직경을 갖고, 따라서 NSWK보다 더 뻣뻣하고 더 거친 촉감의 제품을 만든다.
일반적으로 평균 섬유 특성에 대해 불량한 것으로 간주되는 섬유 블렌드로부터 섬유 길이와 조도의 바람직한 조합을 갖는 섬유를 식별할 수 있는 티슈 제조업자는 상당한 비용 절감 및/또는 제품 개선을 달성할 수 있다. 예를 들면, 티슈 제조업자는, 보다 높은 강도를 수반하는 통상적인 유연도 열화를 초래하지 않으면서도 우수한 강도의 티슈 종이를 제조하기를 원할 수 있다. 대안적으로, 제지업자는, 표면 섬유의 보다 큰 결합을 수반하는 통상적인 유연도 감소를 겪지 않으면서 유리 섬유(free fiber)의 방출을 감소시키는 보다 높은 종이 표면 결합도를 원할 수 있다. 이와 같이, 현재 유연도와 같은 다른 중요한 특성에 부정적 영향을 주지 않으면서 내구성을 향상시키는 섬유로부터 형성된 티슈 제품에 대한 필요성이 존재한다.
놀랍게도, 현재 티슈 제조 지료의 짧고 낮은 조도의 섬유 분획은, 강도(strength)와 강성도(stiffness)와 같은 중요한 티슈 특성에 부정적으로 영향을 미치지 않으면서, 비-목재 섬유, 보다 구체적으로는 약 1.0 내지 약 2.0mm의 평균 섬유 길이를 갖는 비-목재 셀룰로오스 섬유로 치환될 수 있음이 발견되었다. 일부 예에서, 티슈 제품 특성은, 짧고 낮은 조도의 섬유를 비-목재 셀룰로오스 섬유로 대체함으로써 실제로 개선될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 본 발명은 약 10 내지 약 50%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 약 2.0 미만의 기계 방향 인장 강도(MD 인장) 대 교차 기계 방향 인장 강도(CD 인장)의 비 및 약 12.0 N 초과의 기하 평균 인열 강도를 갖는 부드럽고 내구성이 있는 티슈를 제공한다. 놀랍게도, 전술한 특성들은 짧은 목재 펄프 섬유와 길고 낮은 조도의 목재 펄프 섬유로 필수적으로 이루어지는 유사하게 제조된 티슈 제품에서 관찰된 것들과 비슷하거나 더 양호하다.
따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 직물 접촉 섬유층 및 공기-측 층으로도 지칭되는, 비-직물 접촉 섬유층을 포함하는 다층 티슈 웹을 제공하며, 여기서 직물 접촉 섬유층은 목재 펄프 섬유를 포함하고 비-직물 접촉 섬유층은 비-목재 셀룰로오스 섬유와 목재 펄프 섬유의 블렌드를 포함한다. 바람직하게는, 직물 접촉층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없고, 티슈 웹은 약 5 내지 약 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 특히 바람직한 실시예에서, 직물 접촉 섬유층은 연질목 크라프트 섬유를 포함하고, 비-직물 접촉 섬유층은 비-목재 셀룰로오스 섬유 및 경질목 크라프트 섬유를 포함한다.
또 다른 실시예들에서 본 발명은 직물 접촉 섬유층 및 비-직물 접촉 섬유층을 포함하는 다층 티슈 웹을 제공하고, 여기서 직물 접촉 섬유층은 필수적으로 목재 펄프 섬유로 이루어지고, 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없고 비-직물 접촉 섬유층은 약 5 내지 약 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 티슈 웹은 약 20gsm 초과의 평량 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비 및 약 12.0 N 초과의 기하 평균 인열 강도를 갖는다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 제1 및 제2 외부층 및 그 사이에 배치된 중간층을 갖는 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 상기 웹은 약 1.0 내지 약 2.0mm의 평균 섬유 길이를 갖는 약 5 내지 약 30중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 제품은 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비, 약 700g/3" 초과의 기하 평균 인장(GMT) 및 약 10.0kg 미만의 MD 기울기를 갖는다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 티슈 웹을 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 목재 펄프 섬유와 비-목재 셀룰로오스 섬유를 수중 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 목재 펄프 섬유를 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제2 섬유 슬러리를 성형 직물 상에 피착하는 단계, 제2 섬유 슬러리에 인접하게 제1 섬유 슬러리를 피착하여 습식 웹을 형성하는 단계, 습식 웹을 약 20 내지 약 30%의 점조도(consistency)로 탈수시키는 단계, 및 습식 웹을 약 90% 초과의 점조도로 건조시켜 건식 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하되, 건식 티슈 웹은 약 5 내지 약 30중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 티슈 웹의 적어도 하나의 교차 기계 방향 특성을 변형시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 경질목 크라프트 펄프 및 헤스페라로에 푸니페라(Hesperaloe funifera), 헤스페라로에 녹투르나(Hesperaloe nocturna), 헤스페라로에 파르비플로바(Hesperaloe parviflova), 헤스페라로에 치안기(Hesperaloe chiangii), 아가베 데킬라나(Agave tequilana), 아가베 시살라나(Agave sisalana), 아가베 포르크로이데스(Agave fourcroydes), 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비-목재 셀룰로오스 섬유를 수중 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 목재 펄프 섬유를 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제2 섬유 슬러리를 성형 직물 상에 피착하는 단계, 제2 섬유 슬러리에 인접하게 제1 섬유 슬러리를 피착하여 습식 웹을 형성하는 단계, 습식 웹을 약 20 내지 약 30%의 점조도(consistency)로 탈수시키는 단계, 및 습식 웹을 약 90% 초과의 점조도로 건조시켜 건식 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하되, 건식 티슈 웹은 약 5 내지 약 30중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없는 유사하게 제조된 티슈 웹과 상이한 CD 인장, CD 기울기, CD 인열 또는 CD 인장 에너지 흡수를 갖는다. 소정의 실시예들에서 제1 섬유 슬러리는 정제 대상이 아니며 제2 섬유 슬러리는 선택적으로 정제된다.
도 1은 3개의 상이한 기하 평균 인장 강도로 제조된 3개의 상이한 티슈 제품에 대한 기하 평균 인장(GMT, x 축) 대비 CD 기울기(y 축)의 그래프이며, -●-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK 및 60% EHWK를 포함하는 티슈 제품이고, -▲-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 45% EHWK 및 15% 대나무를 포함하는 티슈 제품이고; 및 -■-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 30% EHWK 및 30% 대나무를 포함하는 티슈 제품이다;
도 2는 3개의 상이한 기하 평균 인장 강도로 제조된 3개의 상이한 티슈 제품에 대한 기하 평균 인장(GMT, x 축) 대비 MD 기울기(y 축)의 그래프이며, -●-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK 및 60% EHWK를 포함하는 티슈 제품이고, -▲-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 45% EHWK 및 15% 대나무를 포함하는 티슈 제품이고; 및 -■-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 30% EHWK 및 30% 대나무를 포함하는 티슈 제품이다; 그리고
도 3은 3개의 상이한 기하 평균 인장 강도로 제조된 3개의 상이한 티슈 제품에 대한 기하 평균 인장(GMT, x 축) 대비 GM 인열(y 축)의 그래프이며, -●-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK 및 60% EHWK를 포함하는 티슈 제품이고, -▲-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 45% EHWK 및 15% 대나무를 포함하는 티슈 제품이고; 및 -■-는 3개의 층을 가지고 40% NSWK, 30% EHWK 및 30% 대나무를 포함하는 티슈 제품이다.
정의
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평균 섬유 길이"는 OpTest Fiber Quality Analyzer, 모델 FQA-360(OpTest Equipment, Inc., 캐나다 온타리오주 혹스베리)을 이용하여 결정된 섬유의 길이 가중 평균 섬유 길이(length weighted average fiber length, LWAFL)를 의미한다. 시험 절차에 따라, 펄프 샘플은 냉침액으로 처리해서 아무런 섬유 다발 또는 조각(shive)이 존재하지 않도록 보장한다. 각 펄프 샘플은 뜨거운 물에 붕해시키고 대략 0.001% 용액에 희석한다. 표준 OpTest Fiber Quality Analyzer 섬유 분석 시험 절차를 이용하여 시험할 때 개별적인 시험 샘플들을 희석 용액에서 약 50 내지 100ml 부분으로 뽑아낸다. 가중 평균 섬유 길이는 하기 식으로 표현될 수도 있다:
Figure pct00001
여기서 k = 최대 섬유 길이
xi = 섬유 길이
ni = 길이 xi인 섬유의 수
n = 측정한 섬유의 총 수.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "조도(coarseness)"는, 전술한 OpTest Fiber Quality Analyzer와 같은 적합한 섬유 조도 측정 장치를 사용하여 측정되는 비가중 섬유 길이(mg/100m)의 백미터 당 밀리그램 단위로 보고된 비가중 섬유 길이의 단위당 섬유 질량을 지칭한다. 펄프의 조도는 펄프로부터 채취된 3개의 섬유 시편의 3 개의 조도 측정의 평균이다. 조도 측정을 위한 분석기의 작동은 전술한 섬유 길이 측정 작동과 유사하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "섬유"는 겉보기 폭을 크게 초과하는 겉보기 길이를 갖는 세장형 미립자를 의미한다. 보다 구체적으로, 그리고 본원에서 사용되는 바와 같이, 섬유는 제지 공정 및 보다 구체적으로는 티슈 제지 공정에 적합한 그러한 섬유를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "셀룰로오스 섬유"는 셀룰로오스로 구성되거나 이로부터 유도된 섬유를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "긴 셀룰로오스 섬유"는 1.2mm 초과, 더욱 바람직하게는 약 1.5mm 초과, 더욱더 바람직하게 약 1.8mm 초과, 예컨대 약 1.2 내지 약 3.0mm, 더욱 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2.5mm의 평균 섬유 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "짧은 셀룰로오스 섬유"는 약 1.2mm 미만, 예컨대 약 0.4 내지 약 1.2mm, 예컨대 약 0.5 내지 약 0.75mm, 더욱 바람직하게는 약 0.6 내지 약 0.7mm의 평균 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유를 지칭한다. 짧은 셀룰로오스 섬유의 일례는, 아카시아, 유칼립투스, 단풍나무, 오크, 아스펜, 자작나무, 목화나무, 오리나무, 물푸레나무, 체리나무, 느릅나무, 히코리, 포플러, 검, 호두나무, 로커스트, 플라타너스 및 너도밤나무로 이루어지는 군에서 선택되는 경질목으로부터 유래될 수 있는, 경질목 펄프 섬유이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "비-목재 셀룰로오스 섬유(Non-Wood Cellulosic Fiber)"는, 예를 들어, H. 푸니페라(H. funifera), H. 녹투르나(H. nocturna), H. 파르비플로바(H. parviflova), 및 H. 치안기(H. changii)와 같은 것을 비롯한 용설란(Agavaceae) 과의 헤스페라로에(Hesperaloe) 속의 비-목재 식물, 예를 들어, A. 데킬라나(A. tequilana), A. 시살라나(A. sisalana) 및 A. 포르크로이데스(A. fourcroydes)와 같은 것을 비롯한 아스파라거스(Asparagaceae) 과의 아가베(Agave) 속의 비-목재 식물, 및 예를 들어, 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris) 및 필로스타키스 니그라 배리언트 헤논(Phyllostachys nigra variant Henon)과 같은 것을 비롯한 화본(Poaceae) 과의 필로스타키스(Phyllostachys) 또는 뱀부사(Bambusa) 속의 비-목재 식물을 포함하는 비-목재 식물로부터 유도된 섬유를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 제품"은 티슈 웹들로 제조된 제품을 의미하며, 목욕 티슈, 미용 티슈, 종이 타월, 산업용 와이퍼(wiper), 식품 서비스 와이퍼, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사 제품을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "티슈 웹"은 티슈 제품으로 사용하는 데 적합한 섬유상 시트 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "겹(ply)"은 이산적인 제품 요소를 의미한다. 개별적인 겹들은 서로 병치 관계로 배열될 수 있다. 이 용어는, 여러 겹 미용 티슈, 욕실용 티슈, 종이 타월, 물티슈, 또는 냅킨 등에서의 복수의 웹형 구성요소(web-like component)를 가리킬 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 한 겹 내의 복수의 섬유, 화학적 처리물 등의 층을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층상(Layered)", "다층(Multi-Layered)" 등은, 바람직하게는 서로 다른 섬유 유형들로 이루어진 수성 제지 지료(furnish)의 두 개 이상의 층으로부터 준비된 섬유상 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, 용어 "평량"은 티슈의 단위 면적 당 완전 건조 중량(bone dry weight)을 의미하며 일반적으로 gsm(제곱미터 당 그램)으로 표현된다. 평량은 TAPPI 시험 방법 T-220을 사용하여 측정된다. 평량은 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조되며 1개, 2개 또는 3개 겹을 포함하는 티슈 제품은 일반적으로 약 30gsm 초과, 예컨대 약 30 내지 약 60gsm, 더욱 바람직하게 약 35 내지 약 45gsm인 평량을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "캘리퍼(caliper)"는 EMVECO 200-A Microgage 자동화 마이크로미터(오리건주 뉴버그의 EMVECO, Inc.)를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T402에 따라 측정된 단일 시트의 대표 두께이다(2겹 이상을 포함하는 티슈 제품들의 캘리퍼가 모든 겹을 포함하는 티슈 제품의 단일 시트의 두께임). 상기 마이크로미터는 2.22인치(56.4mm)의 모루(anvil) 직경 및 제곱인치 당(6.45 cm2 당) 132그램(2.0kPa)의 모루 압력을 갖는다. 티슈 제품의 캘리퍼는 다양한 제조 공정에 따라 달라질 수 있고, 제품, 그러나, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품들에서 다수의 겹들은 일반적으로 약 500μm 초과, 보다 바람직하게 약 575μm 초과, 더욱 더 바람직하게 약 600μm 초과, 예로 약 500 내지 약 800μm, 더욱 바람직하게 약 600 내지 약 750μm의 캘리퍼를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "시트 벌크(sheet bulk)"는 캘리퍼(일반적으로 μm 단위를 가짐)를 완전 건조 평량(bone dry basis weight)(일반적으로 gsm 단위를 가짐)으로 나눈 것의 몫을 지칭한다. 얻어진 시트 벌크는 그램당 세제곱 센티미터로 표현된다(cc/g). 본 발명에 따라 제조된 통기 건조 티슈 제품은 일반적으로 약 8cc/g 초과, 더욱 바람직하게 약 10cc/g 초과, 더욱 더 바람직하게 약 12cc/g 초과, 예컨대 약 8 내지 약 20cc/g, 보다 바람직하게 약 12 내지 약 18cc/g의 시트 벌크를 갖는다. 본 발명에 따라 제조된 크레이프 가공된 습식 가압 티슈 제품은 일반적으로 약 7cc/g 초과, 더욱 바람직하게 약 9cc/g 초과, 예컨대 약 7 내지 약 10cc/g의 시트 벌크를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하 평균 인장" (GMT)은 티슈 제품의 기계 방향 인장 강도와 교차 기계 방향 인장 강도의 곱의 제곱근을 지칭한다. GMT는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 일반적으로 약 500g/3" 초과, 더욱 바람직하게 약 600g/3" 초과, 더욱 더 바람직하게 약 800g/3" 초과, 예컨대 약 500 내지 약 1,200g/3"의 GMT를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "기울기"라는 용어는, 인장 대 신장을 구성함으로써 발생하는 선의 기울기를 가리키며, 본원에서 시험 방법에서 설명하는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 도중의 MTS TestWorks™의 출력이다. 기울기는, 샘플 폭(인치)의 단위당 그램(g)의 단위로 보고되며, 시험편 폭에 의해 나누어진 70 내지 157grams의 시험편 발생력(0.687 내지 1.540N)에 속하는 부하 보정된 변형점들(load-corrected strain points)에 맞춰진 최소 자승 선의 구배로서 측정된다. 기울기는, 일반적으로, 본원에서 그램(g) 또는 킬로그램(kg)의 단위를 갖는 것으로서 보고된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하 평균 기울기" (GM Slope)는 기계 방향 기울기와 교차 기계 방향 기울기의 곱의 제곱근을 지칭한다. GM 기울기는 일반적으로 킬로그램(kg)의 단위로 표현된다. GM 기울기는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 일반적으로 약 10.0kg 미만, 더욱 바람직하게 약 8.0kg 미만, 더욱 더 바람직하게 약 6.0kg 미만의 GM 기울기를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "강성도 지수"는 GM 기울기(kg의 단위를 가짐)를 GMT(g/3"의 단위를 가짐)로 나누고 1,000을 곱한 값을 지칭한다. 강성도 지수는 달라질 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 티슈 제품은 일반적으로 약 10.0 미만, 더욱 바람직하게 약 8.0 미만, 예컨대 약 6.0 내지 약 10.0의 강성도 지수를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기하 평균 인장 에너지 흡수" (GM TEA)는 MD TEA 및 CD TEA 곱의 제곱근을 지칭하는데, 후술하는 바와 같이 인장 강도를 결정하는 과정에서 측정된다. GM TEA는 gm*cm/cm2의 단위를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 없는"은 다층 섬유상 웹의 주어진 층을 참고하여 사용될 때, 층의 중량을 기준으로, 약 0.25% 미만의 대상 섬유를 포함하는 주어진 층을 지칭한다. 전술한 섬유의 양은 일반적으로 무시해도 될 정도로 간주되고 층의 물리적 특성에 영향을 미치지 않는다. 또한, 주어진 층에서 무시해도 될 정도 양의 대상 섬유의 존재는 일반적으로 인접한 층에 배치된 층으로부터 발생하고 주어진 층에 의도적으로 배치되지 않았다. 예를 들어, 다층 티슈 웹의 주어진 층을 목재 펄프 섬유가 실질적으로 없는 것으로 언급하는 경우, 주어진 층은 일반적으로 층의 중량을 기준으로, 약 0.25% 미만의 목재 펄프 섬유를 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은, 다층 티슈 웹, 및 이를 포함하는 티슈 제품을 제공하며, 상기 다층 웹은 목재 섬유 및 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 여기서 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 상기 다층 웹의 하나 이상의 외부층에 선택적으로 피착된다. 놀랍게도, 심지어 비교적 보통 정도의 양으로, 비-목재 셀룰로오스 섬유를 외부층에 배치하면, 생성된 웹의 기계 및/또는 교차 기계 방향 특성을 변경시켜서, MD:CD 인장 비가 감소될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 발명은 티슈 웹을 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 경질목 크라프트 펄프와 비-목재 셀룰로오스 섬유를 수중 분산시켜서 제1 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 연질목 크라프트 펄프 섬유를 분산시켜서 제2 섬유 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제2 섬유 슬러리를 성형 직물 상에 피착하는 단계, 제2 섬유 슬러리에 인접하게 제1 섬유 슬러리를 피착하여 습식 웹을 형성하는 단계, 습식 웹을 약 20 내지 약 30%의 점조도(consistency)로 탈수시키는 단계, 및 습식 웹을 약 90% 초과의 점조도로 건조시켜 건식 티슈 웹을 형성하는 단계를 포함하되, 건식 티슈 웹은 약 5 내지 약 30중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 갖는다. 특히 바람직한 실시예들에서, 제1 섬유 슬러리는 정제되지 않고, 즉 경질목 크라프트 펄프도 비-목재 셀룰로오스 섬유도 정제되지 않는다. 제2 섬유 슬러리는 최종 티슈 웹의 강도를 변형하도록 선택적으로 정제될 수 있다.
본 발명의 티슈 웹 및 제품은 일반적으로 적어도 약 5.0 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유, 더욱 바람직하게는 적어도 약 10 중량%, 예컨대 약 5.0 내지 약 30 중량%, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량%를 포함한다. 특히 바람직한 실시예들에서, 본 발명의 티슈 제품은 제1 층, 예컨대 직물 접촉층, 및 제2 층, 예컨대 공기층을 포함하는 다층 웹을 포함하고, 여기서 제1 층은 비-목재 셀룰로오스 섬유 및 목재 펄프 섬유, 바람직하게는 짧은 목재 섬유를 포함하고, 제2 층은 목재 펄프 섬유를 포함하고 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없다.
본 발명에 유용한 비-목재 셀룰로오스 섬유는 예를 들어, H. 푸니페라(H. funifera), H. 녹투르나(H. nocturna), H. 파르비플로바(H. parviflova), 및 H. 치안기(H. changii)을 비롯한 용설란(Agavaceae) 과의 헤스페라로에(Hesperaloe) 속의 비-목재 식물, 예를 들어, A. 데킬라나(A. tequilana), A. 시살라나(A. sisalana) 및 A. 포르크로이데스(A. fourcroydes)을 비롯한 아스파라거스(Asparagaceae) 과의 아가베(Agave) 속의 비-목재 식물, 및 예를 들어, 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris) 및 필로스타키스 니그라 배리언트 헤논(Phyllostachys nigra variant Henon)을 비롯한 화본(Poaceae) 과의 필로스타키스(Phyllostachys) 또는 뱀부사(Bambusa) 속의 비-목재 식물로부터 유래한다. 바람직하게는, 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.0mm 초과, 더욱 바람직하게는 약 1.2mm 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 1.4mm 초과, 예컨대 약 1.0 내지 약 3.0mm, 더욱 바람직하게는 약 1.2 내지 약 2.8mm의 평균 섬유 길이를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 티슈 웹 및 제품은 둘 이상의 상이한 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함할 수도 있다.
특히 바람직한 실시예들에서, 비-목재 셀룰로오스 섬유는 애시도사사종(Acidosasa sp.), 앰플레오칼라무스종(Ampleocalamus sp.), 애런디나리아종(Arundinaria sp.), 뱀부사종(Bambusa sp.), 배샤니아종(Bashania sp.), 보린다종(Borinda sp.), 브라키스타키움종(Brachystachyum sp.), 세팔로스타키움종(Cephalostachyum sp.), 키모노뱀부사종(Chimonobambusa sp.), 쿠스퀘아종(Chusquea sp.), 덴드로칼라무스종(Dendrocalamus sp.), 디노클로아종(Dinochloa sp.), 드레파노스타키움종(Drepanostachyum sp.), 에레미티스종(Eremitis sp.), 파르제시아종(Fargesia sp.), 가올리공샤니아종(Gaoligongshania sp.), 겔리도칼라무스종(Gelidocalamus sp.), 기간토클로아종(Gigantocloa sp.), 구아두아종(Guadua sp.), 히바노뱀부사종(Hibanobambusa sp.), 히말레이아칼라무스종(Himalayacalamus sp.), 인도칼라무스종(Indocalamus sp.), 인도사사종(Indosasa sp.), 리타크네종(Lithachne sp.), 멜로카나종(Melocanna sp.), 멘스트루오칼라무스종(Menstruocalamus sp.), 나스투스종(Nastus sp.), 네오호우제아우아종(Neohouzeaua sp.), 네오미크로칼라무스종(Neomicrocalamus sp.), 오클란드라종(Ochlandra sp.), 올리고스타키움종(Oligostachyum sp.), 올메카종(Olmeca sp.), 오타테아종(Otatea sp.), 옥시테난테라종(Oxytenanthera sp.), 필로스타키스종(Phyllostachys sp.), 플레이오블라스투스종(Pleioblastus sp.), 슈도사사종(Pseudosasa sp.), 래디아종(Raddia sp.), 리피도클라둠종(Rhipidocladum sp.), 사사종(Sasa sp.), 사사엘라종(Sasaella sp.), 사사모르파종(Sasamorpha sp.), 쉬조스타키움종(Schizostachyum sp.), 세미애런디나리아종(Semiarundinaria sp.), 쉬바테아종(Shibatea sp.), 시노뱀부사종(Sinobambusa sp.), 탐노칼라무스종(Thamnocalamus sp.), 티르소스타키스종(Thyrsostachys sp.), 및 유샤니아종(Yushania sp.)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 대나무 섬유 종으로부터 유래한 대나무 섬유이다.
본 발명에 따라 제조된 티슈 웹과 제품은 웹 또는 제품 내에 층들을 생성하는 층상 섬유 지료로 형성된다. 층상 베이스 시트들은 다층 헤드박스(multi-layered headbox)와 같은 당 기술분야에서 알려진 장비를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 티슈 제품은 제1 외부층, 중간층 및 제2 외부층을 갖는 다층 웹으로부터 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 외부층은 비-목재 셀룰로오스 섬유 및 경질목 펄프 섬유와 같은 짧은 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다. 짧은 셀룰로오스 섬유들은, 원하는 경우, 약 10중량%까지의 양의 파지 및/또는 약 10중량%까지의 양의 긴 셀룰로오스 섬유들과 혼합될 수 있다. 일반적으로 제1 외부층과 제2 외부층 사이에 위치하는 중간층은 목재 섬유, 더욱 바람직하게는 북부 연질목 크라프트 펄프 섬유(NSWK)와 같은, 길고 낮은 조도의 목재 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 중간층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없다.
다른 실시예들에서, 비-목재 셀룰로오스 섬유들은, 경질목 크라프트 펄프 섬유, 더욱 구체적으로는 유칼립투스 크라프트 섬유와 같은 짧은 목재 섬유들에 대한 대체물로서 티슈 웹에 사용된다. 특정한 일 실시예에서, 비-목재 셀룰로오스 섬유는 공기 접촉층(비-직물 접촉층)과 직물 접촉층을 갖는 다층 웹에 포함되며, 이때 공기 접촉층은 경질목 섬유와 비-목재 셀룰로오스 섬유의 블렌드를 포함하고, 직물 접촉층은 긴 목재 섬유를 포함한다. 전술한 실시예에서, 비-목재 셀룰로오스 섬유는, 총 웹이 웹의 총 중량 기준 약 5.0 내지 약 30%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하도록 공기 접촉층에 첨가될 수 있다. 또한, 직물 접촉층이 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없도록 공기층에 비-목재 셀룰로오스 섬유를 선택적으로 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명은, 변형된 기계 및/또는 교차 기계 방향 물성 및 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 갖는 티슈 웹을 제공한다. 예를 들면, 본 발명은 약 500g/3" 초과, 예컨대 약 500 내지 약 1,200g/3", 더욱 바람직하게는 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT, 약 2.0 미만, 예컨대 약 1.5 내지 약 2.0, 및 더욱 바람직하게는 약 1.6 내지 약 1.80의 MD:CD 인장 비, 및 감소된 MD 기울기, 예컨대 약 10.0kg 미만, 더욱 바람직하게는 약 8.0kg 미만, 예컨대 약 6.0 내지 약 10.0kg 및 더욱 바람직하게는 약 6.0 내지 약 8.0kg의 MD 기울기를 가지는 티슈 제품을 제공한다.
다른 실시예들에서, 다층 티슈 웹의 하나 이상의 외부층에 비-목재 섬유를 첨가하는 것은 CD 기울기를 변경할 수 있고, 일부 경우에는 비-목재 섬유가 실질적으로 없는 유사하게 제조된 티슈 웹에 비해 CD 기울기를 증가시킬 수도 있다. 예를 들어, 비-목재 섬유가 하나 이상의 외부층에 선택적으로 포함되는, 약 10 내지 약 50%의 비목재 섬유를 포함하는 티슈 다층 웹은 약 4.5 내지 약 6.0kg의 CD 기울기를 가질 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 개선된 인열 강도와 같은, 향상된 내구성을 갖는 티슈 제품을 제공한다. 예를 들어, 본원에서 설명하는 바와 같이 제조된 티슈 제품은 약 700 내지 약 1,200g/3"의 기하 평균 인장 강도에서 약 12.0N 초과, 더욱 바람직하게는 약 14.0N 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 16.0N 초과, 예컨대 약 12.0 내지 약 20.0의 기하 평균 인열(GM 인열)을 가질 수 있다.
내구성 증가는 일반적으로 대응하는 강성의 증가 없이 달성되어서, 본 티슈 제품은 내구성이 있지만, 유연하고 부드럽다. 예를 들면, 본원에서 설명된 바와 같이 제조된 티슈 제품은 약 8.0 미만 및 더욱 바람직하게는 약 7.0 미만, 예컨대 약 5.0 내지 약 8.0의 GM 기울기를 가질 수 있다. 전술한 GM 기울기는 일반적으로 약 700 내지 약 1,200g/3", 더욱 바람직하게는 약 750 내지 약 1,000g/3"의 GMT에서 달성되어서, 약 9.0 미만, 더욱 바람직하게는 약 8.0 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 7.0 미만, 예컨대 약 6.0 내지 약 9.0의 강성도를 생성한다.
본원에서 설명되는 바와 같이 제조된 웹들은 선행기술 이상의 개선된 특성들을 갖는 한 겹 또는 여러 겹 롤형 티슈 제품들로 변환될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명은 적어도 2층을 갖는 나선형으로 감긴 티슈 웹을 포함하는 롤형 티슈 제품을 제공하고, 여기서 공기 접촉층은 웹 중량 기준 적어도 약 5%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 여기서 티슈 웹은 약 35gsm 초과의 완전 건조 평량, 약 10cc/g 초과의 시트 벌크 및 약 9.0 미만의 강성 지수를 갖는다.
또한 티슈 웹은 한 겹이거나 여러 겹일 수 있는 티슈 제품 내에 포함될 수 있고, 겹들 중 하나 이상은, 다층 티슈 웹의 층들 중 하나의 층에 비-목재 셀룰로오스 섬유가 선택적으로 포함되어 있는 다층 티슈 웹에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서 티슈 제품은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 사용시 사용자의 피부와 접촉하게 되도록 구성된다. 예를 들면, 티슈 제품은 2개의 다층 통기 건조 웹을 포함할 수도 있으며 여기서 각각의 웹은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없는 직물 접촉 섬유층과 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하는 비-직물 접촉 섬유층을 포함한다. 상기 웹들은 티슈 제품의 외부 표면이 각각의 웹의 직물 접촉 섬유층으로 형성되도록 함께 겹쳐져서, 사용시 사용자의 피부와 접촉하게 된 표면이 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하게 된다.
원하는 경우, 다양한 화학 조성물이 다층 티슈 웹의 하나 이상의 층에 적용되어서 연성을 강화하고 그리고/또는 보풀 또는 슬라우(slough) 생성을 더욱 감소할 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 습식 조강제가 사용되어서 습윤시 티슈 제품의 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 본원에서 사용되는, "습식 조강제"는 펄프 섬유에 첨가되는 경우 약 0.1을 초과하는, 습식 기하 인장 강도 대 건식 기하 인장 강도의 비율을 생성된 웹 또는 시트에 제공할 수 있는 임의의 물질이다. 일반적으로 이 물질들은 "영구" 습식 조강제 또는 "임시" 습식 조강제라고 명명된다. 본 기술분야에서 주지된 것과 같이, 임시 및 영구 습식 조강제는 또한 때때로 건식 조강제로서 작용해서 건조시 티슈 제품의 강도를 강화시킬 수도 있다.
습식 조강제는 원하는 웹 특징에 따라 다양한 양으로 적용될 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 첨가된 습식 조강제의 총량은 섬유상 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 60lb/T(파운드/톤), 일부 실시예에서 약 5 내지 약 30lb/T, 일부 실시예에서 약 7 내지 약 13lb/T일 수 있다. 습식 조강제는 다층 티슈 웹의 임의의 층 속에 포함될 수 있다.
또한 화학적 탈결합제가 첨가되어서 상기 웹을 연화시킬 수 있다. 구체적으로, 화학적 탈결합제는 웹의 하나 이상의 층 속의 수소결합의 양을 감소시켜서, 더욱 연성인 제품을 생성할 수 있다. 생성된 티슈 제품의 원하는 특징에 따라서, 탈결합제는 다양한 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 탈결합제는 섬유상 물질의 건조 중량의 약 1 내지 약 30lb/T, 일부 실시예에서 약 3 내지 약 20lb/T, 일부 실시예에서 약 6 내지 약 15lb/T의 양으로 적용될 수 있다. 탈결합제는 다층 티슈 웹의 임의의 층 속에 포함될 수 있다.
수소결합을 파괴함으로써 웹의 부드러운 느낌을 강화시킬 수 있는 임의의 물질은 일반적으로 본 발명에서 탈결합제로서 사용될 수 있다. 특히, 상기 언급한 바와 같이, 탈결합제는 통상적으로 펄프에 존재하는 음이온기와 정전 결합을 형성하기 위한 양이온 전하를 보유하는 것이 바람직하다. 적합한 양이온성 탈결합제의 몇몇 예는 사차 암모늄 화합물, 이미다졸리늄 화합물, 비스-이미다졸리늄 화합물, 이중 사차 암모늄 화합물, 다중 사차 암모늄 화합물, 에스테르기 사차 암모늄 화합물(예, 사차화된 지방산 트리알카놀아민 에스테르염), 인지질 유도체, 폴리디메틸실록산 및 관련 양이온 및 비이온성 실리콘 화합물, 지방산 및 카르복실산 유도체, 모노 및 폴리사카라이드 유도체, 폴리하이드록시 탄화수소 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 적절한 탈결합제는 미국 특허번호 5,716,498, 5,730,839, 6,211,139, 5,543,067, 및 WO/0021918에 기재되어 있으며, 이들 모두 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다.
다른 적절한 탈결합제는, 미국 특허번호 5,529,665 및 5,558,873에 개시되어 있으며, 양자 모두 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다. 특히, 미국 특허번호 5,529,665는 연화제로서 다양한 양이온 실리콘 조성물의 용도를 개시하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 티슈 제품들은 일반적으로 당 기술분야에서 알려진 다양한 제지 공정 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 티슈 웹은 통기 건조에 의해 형성되고 크레이프될 수도 있고 또는 언크레이프될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 제지 공정은, 접착 크레이프, 습식 크레이프, 이중 크레이프, 엠보싱, 습윤 가압(wet pressing), 공기 가압(air pressing), 통기성 건조, 크레이프 가공된 통기 건조, 크레이프 가공되지 않은 통기 건조, 및 종이 웹 형성의 기타 단계들을 이용할 수 있다. 이러한 기술의 일부 예는 미국 특허번호 5,048,589, 5,399,412, 5,129,988 및 5,494,554에 개시되어 있으며, 이들 모두 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 원용된다. 여러 겹 티슈 제품들을 형성할 때, 개별 겹들이 동일한 공정 또는 원하는 대로 상이한 공정들로 만들어질 수 있다.
예를 들면, 일 실시예에서, 티슈 웹은 당 업계에 공지된 공정을 사용하여 형성된 크레이프된 통기 건조 웹일 수도 있다. 이러한 웹을 형성하기 위해, 롤에 의해 적절하게 지지되고 구동되는, 무한 주행하는 성형 직물은, 상기 헤드박스에서 발행중인 다층 제지 원료를 수신한다. 진공 박스는 상기 성형 직물 아래에 배치되고 섬유 지료로부터 물을 제거해서 웹 형성을 원조하는 데에 적합하다. 상기 성형 직물로부터, 형성된 웹은 와이어 혹은 펠트 중 하나일 수 있는 제2 직물에 이송된다. 상기 직물은 복수의 가이드 롤에 의한 연속식 경로 주위로 움직이기 위해 지지된다. 직물 간 웹의 전달을 촉진하기 위해 고안된 픽업 롤이 웹을 전달하는 데에 포함될 수도 있다.
바람직하게 상기 형성된 웹은 양키 건조기 같은 회전 가능한 가열식 건조기 드럼의 표면에 전달되어 건조된다. 상기 웹은 통기 건조 직물로부터 직접 상기 양키로 전달될 수도 있고, 또는 바람직하게는 이어서 상기 웹을 상기 양키 건조기로 전달하는 데 사용되는 인상 직물(impression fabric)로 전달될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 크레이프 조성물은 상기 웹이 상기 직물에 주행하는 동안 상기 티슈 웹에 국소적으로 적용될 수도 있고, 혹은 상기 티슈 웹의 일측 상에 전달하기 위한 상기 건조기 드럼의 표면에 적용될 수도 있다. 이와 같이, 상기 크레이핑 조성물은 상기 건조기 드럼에 상기 티슈 웹을 부착하기 위해 사용된다. 본 실시예에서는, 상기 웹이 상기 건조기 표면의 회전 경로의 일부분을 통해 운반될 때, 상기 웹 속에 함유된 대부분의 수분이 증발되게 하는 열이 웹에 부여된다. 그런 다음 상기 웹은 크레이핑 블레이드에 의해 상기 건조기 드럼으로부터 제거된다. 상기 크레이프 웹은, 그것이 형성됨에 따라, 상기 웹 내의 내부 결합을 더욱 감소시키고 연성을 증가시킨다. 한편, 크레이핑 중에 상기 웹에 상기 크레이핑 조성물을 적용해서, 상기 웹의 강도를 증가시킬 수도 있다.
다른 실시예들에서, 베이스 웹은, 예를 들어, 미국 특허번호 5,656,132 및 6,017,417에 기재된 바와 같은 언크레이프 통기 건조 공정에 의해 형성되며, 양자 모두 본 발명과 일치하는 방식으로 본원에서 참고로 원용된다. 언크레이프 통기 건조 공정은, 예컨대 외부 성형 직물 및 내부 성형 직물과 같은 복수의 성형 직물 상에 목재 섬유들의 수용성 현탁액(aqueous suspension)의 지료를 주입 또는 피착하는 제지 헤드박스를 갖는 트윈 와이어 성형기를 포함할 수도 있다. 상기 형성 공정은 제지 산업 분야에서 알려진 임의의 통상적인 형성 공정일 수 있다. 이러한 성형 공정들은, 초지기(Fourdrinier), 흡입 브레스트 롤 성형기(suction breast roll former)와 같은 루프 성형기, 및 트윈 와이어 성형기 및 크레센트 성형기(crescent former)와 같은 갭 성형기를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
습식 티슈 웹은 내부 성형 직물이 형성 롤에 대하여 회전함에 따라 내부 성형 직물 상에 형성된다. 내부 성형 직물은 습식 티슈 웹이 섬유들의 건조 중량에 기초한 약 10%의 점조도로 부분적으로 탈수됨에 따라 공정 하류에 있는 새롭게 형성된 습식 티슈 웹을 지지하고 운반하도록 기능한다. 내부 성형 직물이 습식 티슈 웹을 지지하면서, 습식 티슈 웹의 추가 탈수가 진공 흡입 박스들과 같은 알려진 제지 기술들에 의해 수행될 수 있다. 습식 티슈 웹은 적어도 약 20%, 보다 구체적으로 약 20 내지 약 40% 사이, 및 보다 구체적으로 약 20 내지 약 30%의 점조도로 추가로 탈수될 수 있다.
성형 직물은 일반적으로 금속 와이어 또는 고분자 필라멘트와 같은 임의의 적합한 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 몇몇 적합한 직물은, Albany International(뉴욕주 올버니)로부터 입수 가능한 Albany 84M 및 94M, Asten 856, 866, 867, 892, 934, 939, 959, 또는 937; Asten Forming Fabrics, Inc.(위스콘신주 애플턴)로부터 모두 입수 가능한 Asten Synweve Design 274; 및 Voith Fabrics(위스콘신주 애플턴)로부터 입수 가능한 Voith 2164를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 그런 다음, 습식 웹은 약 10 내지 약 35% 사이, 및 특히 약 20 내지 약 30% 사이의 고체 점조도에서 성형 직물에서 전사 직물(transfer fabric)으로 전달된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전사 직물"은 웹 제조 공정의 성형부와 건조부 사이에 위치되는 직물이다.
전사 직물로의 전달은 정압 및/또는 부압의 도움으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 진공 슈(vacuum shoe)는 성형 직물 및 전사 직물이 진공 슬롯의 선단 에지에서 동시에 모이고 나눠지도록 부압을 인가할 수 있다. 통상적으로, 진공 슈는 수은(mercury)의 약 10 내지 약 25인치 사이의 레벨로 압력을 공급한다. 상기한 바와 같이, 진공 전사 슈(부압)는 웹의 대향 측면으로부터 정압의 사용으로 보충되거나 대체될 수 있어 웹을 다음 직물 상에 분출한다. 일부 실시예에서, 다른 진공 슈들이 또한 사용될 수 있어 섬유성 웹을 전사 직물의 표면 상에 분출하는 것을 돕는다. 그런 다음, 습식 티슈 웹이 전사 직물로부터 통기 건조 직물로 전달된다.
통기 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 습식 티슈 웹이 통기 건조기에 의해 약 94% 이상의 최종 점조도로 건조된다. 건조 공정은 제한, 통기 건조, 적외선 방사, 마이크로파 건조 등을 포함하지만, 이에 한정하지 않고 습식 웹의 두께 또는 벌크를 보존하려는 경향이 있는 비압축식 건조 방법일 수 있다. 상업적 가용성 및 실용성 때문에, 통기 건조가 본 발명의 목적을 위해 웹을 비압축식으로 건조하기 위한 하나의 일반적으로 사용되는 수단이며, 주지되어 있다. 적절한 통기건조 직물은, 제한 없이, 실질적으로 연속하는 기계 방향 융기부를 갖는 직물을 포함하고, 융기부는 미국 특허번호 6,998,024에 개시된 바와 같은, 함께 그룹화된 다수의 랩 가닥(wrap strand)으로 구성된다. 다른 적절한 통기건조 직물은 본 발명과 일치하는 방식으로 본 명세서에 포함되는, 미국 특허번호 7,611,607에 개시되어 있는 것, 특히 Fred (t1207-77), Jetson (t1207-6) 및 Jack (t1207-12)로 표기된 직물을 포함한다. 상기 웹은 바람직하게는 양키 건조기의 표면에 대해 가압되지 않고, 후속 크레이프 없이, 통기 건조 직물에 최종적으로 건조된다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 웹에는 인쇄, 엠보싱, 캘린더가공, 슬릿팅, 접철, 권취, 다른 티슈 웹과의 조합 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 후가공이 실시될 수도 있다. 웹의 후 가공은 일반적으로 소비자에 의해 사용되도록 의도된 티슈 제품을 초래한다.
시험 방법
시트 벌크
시트 벌크는 평량(gsm)으로 나눈 건조 시트 캘리퍼(μm)의 몫으로 계산된다. 건조 시트 캘리퍼는 TAPPI 시험 방법 T402 및 T411 om-89에 따라 측정된 단일 티슈 시트의 두께 측정치이다. T411 om-89을 수행하기 위해 사용되는 마이크로미터는 Emveco 200-A 티슈 캘리퍼 시험기(Emveco, Inc., 오리건주 뉴버그 소재)이다. 이 μm는, 2kPa의 부하, 2500mm2의 압력 풋(pressure foot) 면적, 56.42mm의 압력 풋 직경, 3초의 지속 시간, 및 0.8mm/s의 하강율을 갖는다.
인열
인열 시험은 Lorentzen & Wettre Model SE 009 등의 낙하 진자 기구를 사용하여 TAPPI 시험 방법 T-414 "Internal Tearing Resistance of Paper (Elmendorf-type method)"에 따라 수행되었다. 인열 강도는 방향성이며, MD 및 CD 인열은 독립적으로 측정된다.
보다 구체적으로, 시험할 샘플의 직사각형 시편을, 시편이 (MD 또는 CD 방향 등의) 시험할 방향으로 63mm±0.15mm(2.5인치±0.006인치)로 측정되고 다른 방향으로는 73 내지 114mm(2.9 내지 4.6인치)로 측정되도록 티슈 제품 또는 티슈 베이스시트로부터 절단한다. 시편 에지들을 (비뚤어지지 않은) 시험 방향에 대해 평행하고 수직으로 절단해야 한다. 규정된 정밀도와 정확성을 가질 수 있는 적절한 임의의 절단 장치를 사용할 수 있다. 시편은, 접힘, 주름, 크림프 라인, 천공, 또는 시편을 나머지 재료와는 다르게 비정상적으로 만드는 다른 임의의 왜곡이 없는 샘플 영역들로부터 취해야 한다.
시험할 겹들 또는 시트들의 수는, 시험 결과가 인열 시험기의 선형 범위 스케일로 20 내지 80%, 더욱 바람직하게는 인열 시험기의 선형 범위 스케일로 20 내지 60%에 속하는 데 필요한 겹들 또는 시트들의 수에 기초하여 결정된다. 샘플은, 바람직하게, 시편이 절단될 재료의 에지로부터 6mm(0.25인치) 이상 떨어져 절단되어야 한다. 시험에 하나보다 많은 시트 또는 겹이 필요할 때, 시트들은 동일한 방향을 향하여 배치된다.
이어서, 시편을 낙하 진자 장치의 클램프들 사이에 두고 시편의 에지를 클램프의 전방 에지와 정렬한다. 클램프들을 폐쇄하고 20mm 슬릿을 일반적으로 기기에 부착된 커팅 나이프에 의해 시편의 선단으로 절단한다. 예를 들어 Lorentzen & Wettre Model SE 009에서, 슬릿은, 정지부에 도달할 때까지 커팅 나이프 레버를 아래로 밀어서 생성된다. 슬릿은, 이 슬릿이 후속 시험 동안 인열을 시작하도록 기능하므로 인열이나 흠이 없이 깨끗해야 한다.
진자가 해제되고, 시편을 완전히 찢는 데 필요한 힘인 인열 값이 기록된다. 시험은 각 샘플마다 총 10회 반복하고, 10회 판독 값들의 평균을 인열 강도로서 기록한다. 인열 강도는 힘의 g 단위(gf)로 기록된다. 평균 인열 값은 시험한 방향(MD 또는 CD)에 대한 인열 강도이다. "기하 평균 인열 강도"는 평균 MD 인열 강도와 평균 CD 인열 강도의 곱의 제곱근이다. Lorentzen & Wettre Model SE 009에는 시험한 겹들의 수에 대한 설정이 있다. 일부 시험기에서는, 겹당 인열 강도를 제공하도록 인자를 보고된 인열 강도와 곱할 필요가 있을 수도 있다. 다중겹 제품으로 의도된 베이스시트의 경우, 인열 결과는 한 겹 베이스시트가 아닌 다중겹 제품의 인열로서 보고된다. 이것은 한 겹 베이스시트 인열 값을 완제품에서 겹의 수를 곱함으로써 수행된다. 유사하게, 인열에 대한 여러 겹의 완제품 데이터는 개별적인 겹이 아니라 완제품 시트에 대한 인열 강도로서 제시된다. 다양한 수단을 사용하여 계산할 수 있지만, 일반적으로, 측정 장치에 시험할 겹의 수보다는 시험할 시트의 수를 입력하여 행한다. 예를 들어, 2개 시트는, 1겹 제품의 경우에는 2개의 1겹 시트이고, 2겹 제품의 경우에는 2개의 2겹(4겹) 시트이다.
인장
시험 중인 각 시편의 폭이 3인치이고 연신의 일정한 속도를 유지하는 인장시험 기계로 시험을 행하는 TAPPI 시험 방법 T-576 "타올 및 티슈 제품의 인장 특성(Tensile properties of towel and tissue products) (일정한 신장율을 이용함)"에 따라 인장 시험을 행하였다. 더욱 구체적으로, JDC Precision Sample Cutter(펜실베니아주 필라델피아 소재 Thwing-Albert Instrument Company의 모델 No. JDC 3-10, 시리얼 No. 37333) 또는 등가물을 사용하여 기계 방향(MD) 또는 교차 기계 방향(CD) 배향으로 3±0.05인치(76.2±1.3mm) 폭의 스트립을 절단함으로써 건조 인장 강도 테스트를 위한 샘플들을 준비하였다. 인장 강도를 측정하는 데 사용한 기구는 MTS Systems Sintech 11S, 시리얼 No. 6233이었다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 3.10 버전용 MTS Testworks® (MTS Systems Corp., 노스캐롤라이나주 리서치 프라이앵글 파크)이었다. 시험 중인 샘플의 강도에 따라, 50N 또는 최대 100N 중에서 부하 셀을 선택하였으며, 이때, 피크 하중 간들 대부분은 부하 셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90%에 속하였다. 조(jaw)들 간의 게이지 길이는 미용 티슈 및 타올의 경우 4±0.04 인치(101.6±1mm), 욕실용 티슈의 경우 2±0.02 인치(50.8±0.5mm)이었다. 크로스헤드 속도는 10±0.4 인치/분 (254±1mm/분)이었고, 파단 감도는 65%로 설정하였다. 수직 및 수평 양쪽으로 중심이 맞춰진 기구의 조들에 샘플들을 배치했다. 이어서, 시험을 개시하고 시편이 파단되었을 때 시험을 종료하였다. 피크 하중을, 시험 중인 샘플의 방향에 따라 시편의 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도"로서 기록하였다. 각 산물이나 시트마다 10개의 대표적인 시편들을 시험하였으며, 모든 개별적인 시편 시험들의 산술 평균을, 샘플의 3인치당 힘의 그램 단위로 산물 또는 시트의 적절한 MD 또는 CD 인장 강도로서 기록하였다. 기하 평균 인장(GMT) 강도를 산출하였으며, 샘플 폭의 3인치당 그램-힘으로서 표현한다. 인장 테스터에 의해 인장 에너지 흡수(Tensile energy absorbed, TEA) 및 기울기를 산출한다. TEA는 gm*cm/cm2 단위로 기록된다. 기울기는 kg 단위로 기록된다. TEA와 기울기 모드는 방향에 의존하며, 따라서, MD 방향과 CD 방향을 독립적으로 측정한다. 기하 평균 TEA와 기하 평균 기울기는, 소정의 특성에 대한 대표적인 MD 값과 CD 값의 곱의 제곱근으로서 정의된다.
여러 겹의 제품이 여러 겹의 제품으로서 시험되었고 결과는 전체 제품의 인장 강도를 나타낸다. 예를 들어, 2겹 제품이 2겹 제품으로서 시험되었고 이와 같이 기록되었다. 2겹 제품에 사용되도록 의도된 베이스시트는 2개의 겹으로서 시험되었고 인장은 이와 같이 기록되었다. 대안적으로, 한 겹을 시험하고 그 결과에 최종 제품에서 겹의 수를 곱하여 인장 강도를 얻을 수 있다.
실시예
일반적으로 "언크레이프 통기 건조(uncreped through-air dried)"("UCTAD")라 불리며 본 발명과 일치하는 방식으로 본 명세서에 그 내용이 포함되는, 미국 특허번호 5,607,551에 일반적으로 설명되어 있는 통기 건조 제지 공정을 사용하여 베이스시트들을 만들었다. 처음에, 북부 연질목 크라프트(NSWK) 펄프를 펄프화기에서 30분 동안 약 100°F에서 4%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, NSWK 펄프를 덤프 체스트로 옮기고 이어서 대략 3%의 점조도로 희석시켰다. NSWK 펄프를 하기 표 2에 기재된 바와 같이 약 1HP-일/MT로 정제하였다. 연질목 섬유를 3 층 티슈 구조의 중간측 층에 첨가하였다. 버진 NSWK 섬유 함량은 최종 시트 중량의 약 40 %에 기여하였다.
유칼립투스 경질목 크라프트(EHWK) 펄프를 30분 동안 약 100°F 및 약 4% 점조도에서 펄프화기에 분산시켰다. 그런 다음, EHWK 펄프를 덤프 체스트로 옮기고 이어서 약 3% 점조도로 희석시켰다. EHWK는 정제되지 않았다.
비-목재 셀룰로오스 섬유들은 대나무 크라프트 펄프였으며, 다음의 특성을 가졌다:
비-목재 셀룰로오스 섬유 평균 섬유 길이 (mm) 조도
(mg/100 m)
대나무 크라프트 펄프 1.30 9.17
대나무 펄프 섬유를 펄프화기에서 30분 동안 약 100°F에서 4%의 점조도로 분산시켰다. 그런 다음, 대나무 펄프를 덤프 체스트로 옮기고 이어서 대략 3%의 점조도로 희석시켰다. 대나무 펄프는 정제되지 않았다.
특정한 경우에 전분 (Redibond 2038A, Ingredion Incorporated, 콜로라도주 엥글우드) 을 웹 형성 전에 각각의 지료 층에 첨가하였다. 전분을 헤드박스 전에 혼합된 기계 체스트에 첨가하였다. 전분 첨가 수준이 표 2에 기재되어 있다.
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. 구체적인 지료 층 분할은 표 2에 기재되어 있다.
샘플 중간층
(중량%)		 외부층
(중량%)		 Redibond 2038A 전분 (kg/MT) 정제
(분)
대조예 1 NSWK (40%) EHWK (60%) - - 3
대조예 2 NSWK (40%) EHWK (60%) - 1 3
대조예 3 NSWK (40%) EHWK (60%) - 2 3
발명예 1 NSWK (40%) EHWK (45%) 대나무(15%) - 0
발명예 2 NSWK (40%) EHWK (45%) 대나무(15%) 2 0
발명예 3 NSWK (40%) EHWK (45%) 대나무(15%) 4 0
발명예 4 NSWK (40%) EHWK (30%) 대나무(30%) - 0
발명예 5 NSWK (40%) EHWK (30%) 대나무(30%) 2 0
발명예 6 NSWK (40%) EHWK (30%) 대나무(30%) 4 0
대략 25% 점조도로 진공 탈수된, 직물을 형성하는 Voith Fabrics TissueForm V 상에 티슈 웹을 형성하였고, 그런 다음 전사 직물로 전사되었을 때에 급속 전사를 실시하였다. 층 분할이 웹의 중량을 기준으로, 상기 표 2에 설명되어 있다. 전사 직물은 t1207-11로서 설명된 직물(위스콘신주 애플턴의 Voith Fabrics로부터 시판중임)이었다. 그런 다음 웹은 통기 건조 직물에 전사시켰다. 전사에서 10인치 초과의 수은의 진공 레벨을 사용하여 통기 직물로의 전사를 행하였다. 그런 다음, 감기 전에 웹을 대략 98% 고체로 건조하였다. 시트의 공기 측 상에 4 P&J 폴리우레탄 롤 및 직물 측 상에 표준 스틸 롤을 포함하는 종래의 폴리우레탄/스틸 캘린더를 사용하여 캘린더링함으로써 베이스 시트 웹을 롤형 욕실 타월 제품으로 변환하였다. 완제품은 한 겹의 베이스 시트를 포함하였다. 완제품은 물리적 테스트를 거쳤고, 그 결과가 하기 표 3 및 표 4에 요약되어 있다.
코드 평량 (gsm) 캘리퍼 (μm) 시트 벌크 (cc/g) MD:CD
인장　
비		 MD:CD 기울기 비 GMT GM
기울기		 강성도 지수
대조예 1 36.5 476 13.1 2.07 2.22 989 6.80 6.88
대조예 2 36.3 499 13.8 1.98 2.19 1108 7.27 6.57
대조예 3 37.1 534 14.4 1.98 2.11 1245 7.61 6.11
발명예 1 36.7 506 13.8 1.83 1.57 741 6.19 8.36
발명예 2 37.1 492 13.3 1.78 1.82 968 6.82 7.04
발명예 3 36.7 525 14.3 1.78 1.86 1128 7.15 6.34
발명예 4 36.3 455 12.5 1.72 1.28 742 6.17 8.31
발명예 5 36.3 498 13.7 1.80 1.69 975 6.88 7.05
발명예 6 36.2 489 13.5 1.65 1.66 1094 7.37 6.74
코드 CD 인장 (g/3") CD 기울기 (kg) MD 인장 (g/3") MD 기울기 (kg) GM TEA (g*cm/cm2) GM 인열 (N)
대조예 1 690 4.60 1421 10.10 10.67 14.22
대조예 2 790 4.93 1556 10.74 12.11 16.28
대조예 3 885 5.25 1753 11.03 13.97 17.71
발명예 1 549 4.95 1002 7.76 7.74 12.17
발명예 2 727 5.10 1292 9.16 10.72 15.30
발명예 3 846 5.26 1503 9.76 13.25 17.17
발명예 4 567 5.49 972 6.95 7.84 11.76
발명예 5 729 5.30 1305 8.93 11.06 15.95
발명예 6 853 5.75 1404 9.46 12.92 18.31
전술한 바는 본 발명에 따라 제조된 본 발명의 티슈 제품의 여러가지 예를 대표한다. 제1 실시예와 같은 다른 실시예들에서, 본 발명은 제1 공기 접촉층 및 제2 직물 접촉층을 포함하는 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 제1 공기 접촉층은 상기 웹의 중량 기준, 약 5 내지 약 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 티슈 제품은 약 500 내지 약 1,200 g/3"의 기하 평균 인장 및 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 갖는다.
제2 실시예에서, 본 발명은 제1 실시예의 티슈 제품을 제공하고 여기서 상기 직물 접촉층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없다.
제3 실시예에서, 본 발명은 제1 또는 제2 실시예의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 헤스페라로에 푸니페라(Hesperaloe funifera), 헤스페라로에 녹투르나(Hesperaloe nocturna), 헤스페라로에 파르비플로바(Hesperaloe parviflova), 헤스페라로에 치안기(Hesperaloe chiangii), 아가베 데킬라나(Agave tequilana), 아가베 시살라나(Agave sisalana), 아가베 포르크로이데스(Agave fourcroydes), 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비-목재 식물로부터 유래한다.
제4 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.0 내지 약 3.0mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.
제6 실시예에서 본 발명은 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 10.0kg의 MD 기울기를 가지는 제1 내지 제5 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공한다.
제7 실시예에서 본 발명은 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 9.0의 강성도 지수를 가지는 제1 내지 제6 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공한다.
제8 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제7 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 제품은 2.0 미만, 예컨대 약 1.5 내지 약 2.0, 더욱 바람직하게 약 1.5 내지 약 1.75의 MD:CD 기울기 비를 갖는다.
제9 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제8 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 제품은 약 12 내지 약 20N의 GM 인열을 갖는다.
제10 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제9 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 제품은 약 7.0 g*cm/cm2 초과, 예컨대 약 7.0 내지 약 14.0 g*cm/cm2, 더욱 바람직하게는 약 9.0 내지 약 12.0 g*cm/cm2의 GM TEA를 갖는다.
제11 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제10 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 제품은 약 1.50 내지 약 1.80의 MD:CD 인장 비를 갖는다.
제12 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제11 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 제품은 약 6.0 내지 약 10.0kg의 GM 기울기를 갖는다.
제13 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제12 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 비-목재 셀룰로오스 섬유는 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로부터 선택된 비-목재 식물로부터 유래하며 약 1.2 내지 약 1.6mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.
제14 실시예에서, 본 발명은 제1 및 제2 외부층 및 그 사이에 배치된 중간층을 포함하는 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 외부층은 상기 웹의 중량 기준, 약 5 내지 약 30%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 티슈 제품은 약 500 내지 약 1,200 g/3"의 기하 평균 인장 및 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 갖는다.
제15 실시예에서, 본 발명은 제14 실시예의 티슈 제품을 제공하고 여기서 상기 중간층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없다.
제16 실시예에서, 본 발명은 제14 또는 제15 실시예의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.0 내지 약 3.0mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.
제17 실시예에서, 본 발명은 제14 내지 제16 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 상기 티슈 제품은 2.0 미만, 예컨대 약 1.5 내지 약 2.0, 더욱 바람직하게 약 1.5 내지 약 1.75의 MD:CD 기울기 비를 갖는다.
제18 실시예에서, 본 발명은 제14 내지 제17 실시예 중 어느 하나의 티슈 제품을 제공하고, 여기서 티슈 제품은 약 12N 초과, 예컨대 약 12 내지 약 20N의 GM 인열을 갖는다.
제19 실시예에서, 본 발명은, 부드럽고 내구성이 있는 습식 레이드 티슈 제품을 형성하는 방법을 제공하되, 상기 방법은 (a) 짧은 목재 펄프 섬유와 비-목재 셀룰로오스 섬유로 본질적으로 이루어지는 제1 섬유 지료를 제공하는 단계; (b) 긴 목재 펄프 섬유로 본질적으로 이루어지는 제2 섬유 지료를 제공하는 단계; (c) 상기 제1 및 제2 섬유 지료를 성형 직물 상에 피착해서 습식 티슈 웹을 형성하는 단계; (d) 상기 습식 티슈 웹을 부분적으로 탈수시키는 단계; (e) 상기 티슈 웹을 건조시키는 단계; 및 (f) 상기 티슈 웹을 티슈 제품으로 변환하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제품은 5 내지 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 약 500 내지 약 1,200g/3"의 기하 평균 인장 및 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 갖는다.
제20 실시예에서, 본 발명은 제19 실시예의 방법을 제공하고 여기서 상기 변환하는 단계는 캘린더링, 엠보싱, 인쇄, 또는 이들의 조합을 포함한다.
제21 실시예에서, 본 발명은 상기 제2 섬유 지료를 정제하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 제1 섬유 지료는 정제되지 않는, 제19 또는 제20 실시예의 방법을 제공한다.

Claims (22)

  1. 제1 공기 접촉층 및 제2 직물 접촉층을 포함하는 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품으로, 여기서 상기 제1 공기 접촉층은 상기 웹의 중량 기준, 약 5 내지 약 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 티슈 제품은 약 500 내지 약 1,200 g/3"의 기하 평균 인장 및 약 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 가지는, 티슈 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직물 접촉층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없는, 티슈 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 헤스페라로에 푸니페라(Hesperaloe funifera), 헤스페라로에 녹투르나(Hesperaloe nocturna), 헤스페라로에 파르비플로바(Hesperaloe parviflova), 헤스페라로에 치안기(Hesperaloe chiangii), 아가베 데킬라나(Agave tequilana), 아가베 시살라나(Agave sisalana), 아가베 포르크로이데스(Agave fourcroydes), 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비-목재 식물로부터 유래하는, 티슈 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스는 약 1.0 내지 약 3.0mm의 평균 섬유 길이를 가지는, 티슈 제품.
  5. 제1항에 있어서, 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 10.0kg의 MD 기울기를 가지는, 티슈 제품.
  6. 제1항에 있어서, 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 9.0의 강성도 지수를 가지는, 티슈 제품.
  7. 제1항에 있어서, 2.0 미만의 MD:CD 기울기 비를 가지는, 티슈 제품.
  8. 제1항에 있어서, 약 12 내지 약 20N의 GM 인열을 가지는, 티슈 제품.
  9. 제1항에 있어서, 약 9.0 내지 약 12.0 g*cm/cm2의 GM TEA를 가지는, 티슈 제품.
  10. 제1항에 있어서, 약 1.5 내지 약 1.80의 MD:CD 인장 비를 가지는, 티슈 제품.
  11. 제1항에 있어서, 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 10.0kg의 GM 기울기를 가지는, 티슈 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로부터 선택된 비-목재 식물로부터 유래하며 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.2 내지 약 1.6mm의 평균 섬유 길이를 갖는, 티슈 제품.
  13. 제1 및 제2 외부층 및 그 사이에 배치된 중간층을 포함하는 적어도 하나의 다층 티슈 웹을 포함하는 티슈 제품으로, 여기서 상기 외부층은 상기 웹의 중량 기준, 약 5 내지 약 30%의 비-셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 티슈 제품은 약 500 내지 약 1,200 g/3"의 기하 평균 인장 및 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 가지는, 티슈 제품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중간층은 비-목재 셀룰로오스 섬유가 실질적으로 없는, 티슈 제품.
  15. 제13항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.0 내지 약 3.0mm의 평균 섬유 길이를 가지는, 티슈 제품.
  16. 제13항에 있어서, 약 1.5 내지 약 1.75의 MD:CD 기울기 비를 가지는, 티슈 제품.
  17. 제13항에 있어서, 약 12N 초과의 GM 인열을 가지는 티슈 제품.
  18. 제13항에 있어서, 약 700 내지 약 1,000g/3"의 GMT 및 약 6.0 내지 약 10.0kg의 MD 기울기를 가지는, 티슈 제품.
  19. 부드럽고 내구성이 있는 습식 레이드 티슈 제품을 형성하는 방법으로,
    a. 짧은 목재 펄프 섬유와 비-목재 셀룰로오스 섬유로 본질적으로 이루어지는 제1 섬유 지료를 제공하는 단계;
    b. 긴 목재 펄프 섬유로 본질적으로 이루어지는 제2 섬유 지료를 제공하는 단계;
    c. 상기 제1 및 제2 섬유 지료를 성형 직물 상에 피착해서 습식 티슈 웹을 형성하는 단계;
    d. 상기 습식 티슈 웹을 부분적으로 탈수시키는 단계;
    e. 상기 티슈 웹을 건조시키는 단계; 및
    f. 상기 티슈 웹을 티슈 제품으로 변환하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제품은 5 내지 30 중량%의 비-목재 셀룰로오스 섬유를 포함하고 약 500 내지 약 1,200g/3"의 기하 평균 인장 및 2.0 미만의 MD:CD 인장 비를 가지는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 변환하는 단계는 캘린더링, 엠보싱, 인쇄, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 헤스페라로에 푸니페라(Hesperaloe funifera), 헤스페라로에 녹투르나(Hesperaloe nocturna), 헤스페라로에 파르비플로바(Hesperaloe parviflova), 헤스페라로에 치안기(Hesperaloe chiangii), 아가베 데킬라나(Agave tequilana), 아가베 시살라나(Agave sisalana), 아가베 포르크로이데스(Agave fourcroydes), 필로스타키스 에둘리스(Phyllostachys edulis), 뱀부사 불가리스(Bambusa vulgaris), 필로스타키스 니그라(Phyllostachys nigra) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비-목재 식물로부터 유래하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 비-목재 셀룰로오스 섬유는 약 1.0 내지 약 3.0mm의 평균 섬유 길이를 가지는, 방법.
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