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KR100342018B1 - 종이 웨브의 형성 방법 및 웨브 지지 장치 - Google Patents

종이 웨브의 형성 방법 및 웨브 지지 장치 Download PDF

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KR100342018B1
KR100342018B1 KR1019997004211A KR19997004211A KR100342018B1 KR 100342018 B1 KR100342018 B1 KR 100342018B1 KR 1019997004211 A KR1019997004211 A KR 1019997004211A KR 19997004211 A KR19997004211 A KR 19997004211A KR 100342018 B1 KR100342018 B1 KR 100342018B1
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판딘반
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 종이 웨브 및 그 제조 방법을 개시한다. 일 실시예에 있어서, 종이 웨브는 연속된 비교적 얇은 영역 및 다수의 별개의 비교적 두꺼운 영역을 포함한다. 비교적 두꺼운 영역은 다수의 비교적 얇은 영역에 배치된다. 종이 웨브는 비교적 패턴화면 및 비교적 평활한 면을 가질 수 있다. 종이 구조체는 비교적 신속하고 능률적으로 건조될 수 있으며, 또 향상된 흡수성 및 밀도를 제공함과 아울러 비교적 평활한 면을 가질 수 있다.

Description

종이 웨브의 형성 방법 및 웨브 지지 장치{METHOD FOR MAKING PAPER WEB HAVING BOTH BULK AND SMOOTHNESS}
두루마리 휴지, 종이 타월, 고급화장지와 같은 종이 구조체는 가정용 및 산업용으로 폭 넓게 사용되고 있다. 소비자가 보다 좋아하는 그러한 티슈 제품을 제조하려는 많은 시도가 있었다.
부피가 크고 가요성이 있는 소비자가 좋아하는 티슈 제품을 제공하는 한가지 방법은 본원에 참고로 인용되는 모건(Morgan) 등의 1976년 11월 30일자 미국 특허 제 3,994,771 호에 개시되어 있다. 또한, 부피 및 가요성의 개선은 본원에 참고로 인용되는 트로칸(Trokhan)의 1980년 3월 4일자 미국 특허 제 4,191,609 호에 도시된 바와 같이, 양측으로 엇갈린 압축 및 비압축 영역을 통해 제공될 수도 있다.
소비자가 보다 좋아하는 티슈 제품의 제조에 대한 다른 방법은 종이 구조체를 건조시켜 티슈 제품에 보다 큰 부피와 인장 강도와 인열 강도를 부여하는 것이다. 이러한 방식으로 제조되는 종이 구조체의 예는 본원에 참고로 인용되는 트로칸의 1987년 1월 20일자 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시되어 있다. 상기 미국 특허 제 4,637,859 호는 연속 망상조직을 통해 확산되는 개별 돔 형상의 돌기를 도시하고 있으며, 이는 본원에 참고로 인용된다. 연속 망상조직은 강도를 제공할 수 있는 반면, 비교적 두꺼운 돔은 유연성 및 흡수성을 제공할 수 있다.
미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 제지 방법의 한가지 단점은 그러한 웨브를 건조시키는데 비교적 에너지가 집중되고 비용이 많이 들며 통상적으로는 관통 공기 건조 설비를 사용한다는 것이다. 또한, 상기 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 제지 방법은 웨브를 양키 건조기 드럼(Yankee dryer drum)상에서 최종적으로 건조시킬 수 있는 속도로 속도가 제한될 수 있다. 이러한 제한은 웨브가 양키 드럼에 운반되기 전에 웨브에 부여되는 패턴에 적어도 부분적으로 기인하는 것으로 간주된다. 특히, 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 개별 돔은 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 연속 망상조직에서와 같이 양키 드럼면상에서 효율적으로 건조되지 않을 수도 있다. 따라서, 소정의 농도(consistency) 레벨 및 기본 중량에 대해서, 양키 드럼이 작동될 수 있는 속도는 제한된다.
다음의 특허 공보는 종이 웨브의 추가의 제조 방법을 도시하는 것으로 본원에 참고로 인용된다. 즉, 암펄스키(Ampulski) 등의 명의로 1995년 6월 29일자 공개되고 미국 출원일이 1993년 12월 20일인 국제 출원 공개 제 WO 95/17548 호; 트로칸 등의 명의로 1996년 1월 11일자 공개되고 미국 출원일이 1994년 6월 29일인 국제 출원 공개 제 WO 96/00812 호; 판(Phan)의 명의로 1996년 1월 11일자 공개되고 미국 우선일이 1994년 6월 29일인 국제 출원 공개 제 WO 96/00814 호; 1996년 9월 17일자 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,556,509 호; 1996년 8월 27일자 판에게 허여된 미국 특허 제 5,549,790 호가 그것이다.
미국 특허 제 4,326,000 호; 제 4,000,237 호; 제 3,903,342 호는 시트의 표면을 한 패턴으로 함께 결합시키는 탄성중합체 접합 재료를 구비한 시트 재료를 개시하고 있다. 그러한 방법의 단점은 접합 재료의 적용이 비교적 고가이고 제조 속도를 제어하기가 어렵다는 것이다. 또한, 탄성중합체 접합 재료는 웨브의 흡수성을 감소시킬 수도 있다.
프레스 닙(press nip)에서 하나 또는 그 이상의 압축 펠트로 웨브를 압축시키는 것에 의해 제조되는 종래의 티슈 종이는 비교적 고속으로 제조될 수 있다. 종래의 압축된 종이는 일단 건조되고 나면 그 다음에 엠보싱 가공되어 웨브에 패턴을 형성할 수 있고 또 웨브의 매크로 캘리퍼를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 티슈 종이 제품이 건조된 후에 티슈 종이 제품에 엠보싱가공된 패턴이 형성되는 것이 통상적이다.
그러나, 엠보싱 가공은 구조체의 다른 특성에 악영향을 끼치면서 종이 구조체에 특수한 미적 외관을 부여하는 것이 통상적이다. 특히, 건조된 종이 웨브를 엠보싱 가공하면 셀룰로스 구조체의 섬유 사이의 접합이 파괴된다. 접합이 미형성 섬유 슬러리의 건조시에 형성되고 설정되기 때문에 이러한 접합의 파괴가 발생된다. 종이 구조체를 건조시킨 후에, 엠보싱 가공에 의해 섬유를 종이 구조체의 평면에 수직으로 이동시키면 섬유간의 접합이 파괴된다. 접합이 파괴되면 건조된 종이 웨브의 인장 강도가 감소되는 결과가 초래된다. 또한, 엠보싱 가공은 건조 드럼으로부터 건조된 종이 웨브를 크레이핑(creping)한 후에 수행되는 것이 통상적이다. 크레이핑 후의 엠보싱 가공은 웨브에 부여된 크레이핑 패턴을 방해할 수 있다. 예를 들면, 엠보싱 가공은 크레이핑 패턴을 압축 또는 신장시키는 것에 의해서 웨브의 일부 위치에서 크레이핑 패턴을 없앨 수 있다. 그러한 결과는 크레이핑 패턴이 건조된 웨브의 유연성(softness) 및 가요성(flexibility)을 개선시키기 때문에 바람직하지 않다.
제지분야의 전문가 및 기술자들은 저렴한 비용으로 효율적으로 건조될 수 있는 유연하고 강한 흡수성 티슈 종이의 개선된 제조 방법의 연구를 계속하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 비교적 적은 에너지 및 비용으로 비교적 신속하게 건조될 수 있는 종이 웨브 및 다중 영역 종이 웨브 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제지 장치의 실질적인 수정을 필요로 함이 없이 기존의 제지 장치에서 형성할 수 있는 다중 영역 종이의 제조 방법(종래의 또는 공기중 건조 능력)을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨브가 두께, 높이, 밀도 및 기본중량중 하나 또는 그 이상의 특성에 의해 구별될 수 있는 적어도 2개의 상이한 비엠보싱 가공영역을 갖는 종이 웨브 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨브가 향상된 부피 캘리퍼와, 밀도와 흡수 용량을 가지며 비교적 패턴화면 및 비교적 평활한 대향면을 구비함으로써, 종이 제품의 소비자가 소망하는 부피 및 유연성 양자의 특성을 제공할 수 있는 종이 웨브 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 흡수성에 악영향을 미치는 탄성중합체 접합재와 같은 접합재가 웨브에 실질적으로 없는 종이 웨브 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 웨트레이드 종이 웨브(wetlaid paper web)의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 다공성 성형 부재상에 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 제지 섬유의 미형성 웨브를 형성하는 단계로서, 상기 웨브가 제 1 및 제 2 면을 구비하는, 상기 형성 단계와; 웨브를 제 1 웨브 접촉면 및 제 2 웨브 접촉면을 포함하는 웨브를 향한 측면을 구비한 웨브 지지 장치로 운반하는 단계로서, 상기 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 미형성 웨브의 두께보다 작은, 상기 운반 단계와; 10% 내지 60%의 웨브 농도로 웨브의 제 1 면에 패턴을 부여하는 단계와; 웨브를 가열된 건조면으로 운반하는 단계로서, 웨브의 제 2 면의 실질적으로 전체가 가열된 건조면에 인접하게 위치되는, 상기 운반 단계와; 웨브를 가열된 건조면으로부터 크레이핑하는 단계를 포함한다.
미형성 웨브의 형성 단계는 섬유 박리제(fiber debonding agent)를 포함하는 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 있어서, 미형성 웨브의 형성 단계는 다층 웨브를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 미형성 웨브의 중간층은 섬유 박리제를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 웨브 지지 장치는 탈수 펠트층을 포함하고, 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 0.15㎜(6.0mil) 미만이고, 보다 바람직하게는 0.05㎜(2.0mil) 미만이다.
명세서는 본 발명을 특별하게 강조하고 명확하게 청구하는 특허 청구범위로 결론을 맺지만, 본 발명은 관련 도면과 더불어 설명하는 하기의 설명으로부터 양호하게 이해될 것이다. 도면에 있어서, 유사한 요소는 동일 참조번호로 표시하였다.
본 발명은 종이 구조체에 관한 것으로, 특히 부피(bulk) 및 평활도(smoothness) 양자를 가진 티슈 종이 웨브 및 그러한 티슈 종이 웨브의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 구조체의 제 1 면의 평면도로서, 종이 구조체는 비교적 얇은 제 1 연속 망상조직 영역과, 이 연속 망상조직 영역에 걸쳐 분산된 다수의 비교적 두꺼운 별개의 영역을 구비함.
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 절단한 도 1의 종이 구조체의 단면도로서, 연속 망상조직 영역의 평면에 배열된 비교적 두꺼운 별개의 영역을 도시하는 도면.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 구조체 단면의 현미경 사진.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 구조체의 제 1 면의 사진.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 구조체의 제 2 면의 사진.
도 6은 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종래의 종이의 단면도.
도 7a는 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종이 웨브 단면의 현미경 사진.
도 7b는 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종이 웨브의 일측면의평면도.
도 7c는 도 7b의 종이 웨브의 다른 측면의 평면도.
도 8a는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 웨브의 제조에 사용되는 장치의 평면도로서, 상기 장치는 탈수 펠트층과 이 탈수 펠트층에 접합된 웨브 패턴화층을 포함하며 연속 망상조직 웨브 접촉 상면을 구비함.
도 8b는 도 8a의 8b-8b 선을 따라 절단한 도 8a의 장치의 단면도.
도 8c는 탈수 펠트층 및 웨브 패턴화층을 포함하며, 웨브 패턴화층은 별개의 웨브 접촉면을 구비한 장치의 평면도.
도 9a는 도 8a 및 도 8b의 장치로 종이 웨브를 제조하기 위한 제지기의 개략도.
도 9b은 도 8b의 장치와 일치하는 제 1 면 및 실질적으로는 평활한 제 2 면을 갖는 종이 웨브를 형성하기 위해 도 8b에 도시된 장치로 전달되는 종이 웨브를 도시하는 도면.
도 9c는 도 8b에 도시된 장치상의 종이 웨브를 도시한 도면으로써, 진공 압력 롤과 양키 건조 드럼 사이로 운반되어 종이 웨브의 제 1 면에 소정 패턴을 부여하고 또 종이 웨브의 제 2 면을 양키 드럼에 고착시키는 것을 도시한 도면.
도 9d는 도 2에 도시된 유형의 2개의 웨브를 포함하는 2층 티슈의 단면도로서, 웨브의 비교적 평활한 제 2 면이 외부로 향한 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 종이 웨브의 단면도로서, 연속 망상조직 영역의 평면에 배열된 별개의 비교적 두꺼운 영역을 도시하며, 각각의 별개의 영역은 하나 또는 그 이상의 별개의 고밀도 영역을 둘러싸는 것을 도시한 도면.
도 11은 도 10에 도시된 유형의 종이 구조체 단면의 현미경 사진.
도 12는 도 10에 도시된 유형의 종이 구조체의 제 1 면의 사진.
도 13은 도 10에 도시된 유형의 종이 구조체의 제 2 면의 사진.
도 14a는 도 10에 도시된 유형의 종이 웨브의 제조에 사용되는 장치의 평면도로서, 상기 장치는 직조 필라멘트로 형성된 다공성 요소에 접합된 웨브 패턴화층을 포함하는 도면.
도 14b는 도 14의 장치의 단면도.
도 15a는 도 14a 및 도 14b의 장치로 종이 웨브를 제조하기 위한 제지기의 개략도.
도 15b는 도 14b의 장치와 일치하는 제 1 면 및 실질적으로 평활한 제 2 면을 갖는 종이 웨브를 형성하기 위해 도 14b에 도시된 장치로 전달되는 종이 웨브를 도시하는 개략도.
도 15c는 도 14b에 도시된 장치상의 종이 웨브를 도시한 도면으로, 압력 롤과 양키 건조기 드럼 사이로 운반되어 종이 웨브의 제 1 면에 소정 패턴을 부여하고 또 종이 웨브의 제 2 면을 양키 드럼에 고착시키는 것을 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박리제를 구비한 다중 섬유층을 포함하는 종이 웨브의 단면도.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 종이 웨브(20)를 도시한 것이며, 도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 구조체의 사진이다. 비교를 위해서, 도 6 및 도 7a 내지 도 7c는 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 유형의 종이 웨브를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 종이 웨브는 비교적 얇은 영역 및 비교적 두꺼운 영역을 포함하며, 비교적 두꺼운 영역은 비교적 얇은 영역의 평면에 배열된다. 종이 웨브는 웨트레이드이며, 건조 양각부가 실질적으로 없을 수 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 종이 웨브(20)는 제 1 면(22) 및 대향된 제 2 면(24)을 각각 포함한다. 종이 웨브 또는 종이 구조체(20)는 두께(K)를 갖는 비교적 얇은 연속 망상조직 영역(30)을 포함한다. 이 영역(30)에 접경하는 면(22)의 일부분은 참조부호(32)로 표시되어 있고, 이 영역(30)에 접경하는 면(24)의 일부분은 참조부호(34)로 표시되어 있다.
또한, 웨브(20)는 연속 망상조직 영역(30)에 걸쳐 분산된 다수의 비교적 두꺼운 영역(50)을 구비한다. 비교적 두꺼운 영역(50)은 두께(P)를 가지며, 연속 망상조직 영역(30)의 면(32)으로부터 연장된다. 두꺼운 영역(50)에 접경하는 면(22)의 일부분은 참조부호(52)로 표시하며 이 영역(50)에 접경하는 면(24)의 일부분은 (54)로 표시한다. 두께(P)는 두께(K) 보다 두껍다. 바람직하게는, P/K 비는 적어도 1.5이다. 도 3을 참조하면, P는 적어도 0.3㎜일 수 있고, 바람직하게는 적어도 0.40㎜일 수 있다. K는 0.25㎜ 미만일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.20㎜ 미만일 수 있다.
연속 망상조직 영역(30) 및 별개의 비교적 두꺼운 영역(50) 양자는 크레이핑 등에 의해서 단축될 수 있다. 도 1 및 도 2에 있어서, 연속 망상조직 영역의 크레이프 릿지(crepe ridge)는 참조부호(35)로 표시하며, 대체로 가공 방향으로 연장된다. 마찬가지로, 별개의 비교적 두꺼운 영역(50) 또한 크레이프 릿지(55)를 갖는 형태로 단축될 수 있다.
연속 망상조직 영역(30)은 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 비교적 고밀도의 거시적 단평면 연속 망상조직일 수 있다. 비교적 두꺼운 영역(50)은 비교적 저밀도일 수 있고, 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 바와 같이 양측면으로 엇갈리게될 수 있다. 그러나, 비교적 두꺼운 영역(50)은 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 돔은 아니다.
비교적 두꺼운 영역(50)은 연속 망상조직(30)의 면에 배열되어 있다. 망상조직 영역(30)의 평면의 높이는 면(23)으로 개략적으로 도시되어 있다(도 2에 선으로 도시함). 면(23)은 면(32, 34)의 중앙에 위치되어 있다. 망상조직(30)의 면은 도 2에서 평탄하게 도시하였지만, '망상조직(30)의 면'이 곡률을 갖는 면(23)을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
'연속 망상조직 영역(30)의 평면에 배열된'이라는 문장이 의미하는 것은, 비교적 두꺼운 영역(50)이 면(23)의 위 아래로 연장된 부분을 포함한다는 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 두꺼운 영역(50)의 일부분은 가상선(25)을 따라 연장된다. 가상선(25)을 따라 연장된 영역(50)의 일부분이 면(23)의 위 아래로 배열되는 바, 가상선(25)과 면(54)의 교차부는 면(23) 위에 있고, 가상선(25)과 면(24)의 교차부는 면(23) 아래에 있게 된다.
두께(P, K)를 측정하는 과정 및 면(23)의 위치를 결정하여 영역(50)이 영역(30)의 면에 배열되어 있는지를 결정하는 과정은 하기의 '두께 및 높이의 측정'에서 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 종이 웨브와 대조적으로, 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 도 6에 도시된 종이 웨브(80)는 연속 망상조직의 면에 배열된 비교적 두꺼운 영역을 갖지 않는다. 미국 특허 제 4,637,859 호는 연속 망상조직(83)에 분산된 돔(84)을 개시하고 있다. 도 6에 있어서, 돔(84)은 망상조직(83)의 면에 배열되어 있지 않다. 그대신, 도 6에 도시된 바와 같이, 돔(84)의 하측면은 도 6에 도시된 면(23) 위에 배열되어 있다. 상기 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 유형의 종이 웨브의 현미경 사진은 도 7a에 도시하였고, 그러한 종이 웨브의 대향면은 도 7b 및 도 7c에 도시하였다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 종이 웨브(20)는 연속 망상조직 영역(30)의 강도 이점과, 비교적 두꺼운 영역(50)으로부터 유도된 밀도, 매크로 캘리퍼, 흡수성 및 유연성의 이점을 가질 수 있으면서도, 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종이에 비해 비교적 평활한 면(24)을 가질 수 있다.
특히, 종이 웨브(20)는 면 평활도(smoothness) 비가 1.15 이상, 바람직하게는 1.20 이상, 보다 바람직하게는 1.25 이상, 보다 더 바람직하게는 1.30 이상, 가장 바람직하게는 1.40 이상일 수 있으며, 이러한 면 평활도 비는 면(22)의 평활도 값을 면(24)의 평활도 값으로 나눈 것이다.
일 실시예에 있어서, 웨브(20)의 면(24)은 900 미만, 보다 바람직하게는 850 미만의 면 평활도 값을 가질 수 있다. 대향면(22)은 적어도 900, 보다 바람직하게는 적어도 1,000의 면 평활도 값을 가질 수 있다.
면의 평활도 값을 측정하는 방법은 하기의 '면 평활도'에서 설명한다. 면의 평활도 값은 면이 보다 조직화되고 덜 평활해질 수록 증가한다. 따라서, 비교적 낮은 면 평활도 값은 비교적 평활한 면을 나타낸다.
본 발명의 종이 웨브(20)와 대조적으로, 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 유형의 종이 표본은 1.07의 면 평활도 비와, 대향면상에서 993 및 1,065의 면 평활도 값을 나타낼 수 있다.
종이 웨브(20)의 한가지 이점은 유연성을 제공하기 위한 비교적 평활한 면(24)과, 비교적 큰 부피 및 흡수성을 제공하기 위한 비교적 두꺼운 영역(50)과, 강도를 제공하기 위한 압축되고 비교적 얇은 비교적 고밀도의 망상조직 영역(30)을 조합한 것이다. 부가하여, 종이 웨브(20)는 후술하는 바와 같이 비교적 신속하고 능률적으로 형성되고 건조될 수 있다.
비교적 평활한 면(24)을 갖는 종이 웨브(20)는 외부로 향한 평활한 면을 갖는 다층 티슈의 제조에 유용할 수 있다. 예를 들면, 2개 또는 그 이상의 웨브(20)를 조합하여 다층 티슈를 형성할 수 있고, 그에 따라, 다층 티슈의 2개의 외향면이 웨브(20)의 면(24)을 포함하며, 외부층의 면(22)이 내측을 향하도록 한다. 그러한 다층 티슈는 연속 망상조직 영역에 걸쳐 분산된 비교적 두꺼운 영역과 관련된 강도 및 부피 이점을 가질 수 있으면서도, 소비자가 느끼기에 비교적 평활하고 유연한 외측면 촉감을 제공한다.
그러한 2겹 티슈의 일예는 도 9d에 도시되어 있다. 2개의 웨브(20)는 제한적이지는 않지만, 접착제 접합, 기계식 접합, 초음파 접합 방법 및 그들의 조합을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 마주한 관계로 함께 결합시킬 수 있다.
종이 웨브(20)는 7그램/㎡ 내지 70그램/㎡의 기본 중량을 갖는다. 종이 웨브(20)는 적어도 0.1mm, 보다 바람직하게는 적어도 0.2mm의 매크로 캘리퍼를 가지며, 0.12그램/㎤(매크로 캘리퍼로 나눈 기본 중량)의 부피 밀도를 가질 수 있다. 기본 중량, 매크로 캘리퍼 및 웨브의 전체 밀도를 측정하는 과정은 하기에 설명한다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 웨브(20)는 적어도 20그램/그램의 흡수 용량을 가질 수 있다. 흡수 용량의 측정 방법은 하기에 설명하기로 한다. 따라서, 종이 웨브(20)는 높은 전체 종이 웨브의 흡수성 이점과 함께, 종래의 펠트 압축 티슈 웨브와 주로 연관된 비교적 평활한 면의 이점을 갖는다.
웨브 지지 장치
도 8a 및 도 8b는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 웨브의 제조에 사용되는 웨브 지지 장치(200)를 도시한 것이다. 웨브 지지 장치(200)는 탈수 펠트층(220) 및 웨브 패턴화층(web patterning layer)(250)을 포함한다. 웨브 지지 장치(200)는 제지기상의 종이 웨브를 건조시키고 그 종이 웨브에 패턴을 부여하기 위해 연속 벨트의 형태일 수 있다. 웨브 지지 장치(200)는 웨브를 향한 제 1 측면(202) 및 대향 제 2 측면(204)을 갖는다. 웨브 지지 장치(200)는 웨브를 향한 제 1 측면(202)이 도 8a에서 관찰자를 향하도록 도시하였다. 웨브를 향한 제 1 측면(202)은 제 1 웨브 접촉면 및 제 2 웨브 접촉면을 포함한다.
도 8a 및 도 8b에 있어서, 제 1 웨브 접촉면은 펠트층(220)의 제 1 펠트면(230)이다. 제 1 펠트면(230)은 제 1 높이(231)에 배치되어 있다. 제 1 펠트면(230)은 웨브에 접촉하는 펠트면이다. 펠트층(220)은 또한 대향된 제 2 펠트 면(232)을 구비한다.
도 8a 및 도 8b에 있어서, 제 2 웨브 접촉면은 웨브 패턴화층(250)에 의해 제공된다. 펠트층(220)에 결합된 웨브 패턴화층(250)은 제 2 높이(261)에서 웨브 접촉 상면(260)을 갖는다. 제 1 높이(231)와 제 2 높이(261)사이의 차이는 종이 웨브가 웨브 지지 장치(200)로 이송될 때의 종이 웨브의 두께보다 작다. 면(260, 230)은 동일 높이에 배치되며, 그에 따라 높이(231, 261)는 동일하다. 변형예로, 면(260)은 면(230)의 약간 위에 위치하거나 또는 면(230)은 면(260)의 약간 위에 위치할 수 있다.
높이 차이는 0.00㎜(0.0mil)보다 크거나 동일하며 0.20㎜(8.0mil) 미만이다. 일 실시예에 있어서, 하기에 설명하는 바와 같이 비교적 평활한 면(24)을 유지하기 위해서, 높이 차이는 0.15㎜(6.0mil) 이하이며, 보다 바람직하게는 0.10㎜(4.0mil) 이하이고, 가장 바람직하게는 0.05㎜(2.0mil)이다. 탈수 펠트층(220)은 투수성이며, 제지 섬유의 습윤 웨브로부터 압축된 물을 수용하고 저장할 수 있다. 웨브 패턴화층(250)은 도 8a에 도시된 바와 같이, 연속 웨브 접촉 상면(260)을 구비할 수 있다. 변형예로, 웨브 패턴화층은 비연속적이거나 반연속적일 수 있다. 연속 상면(260)은 도 8c에 도시하였다.
웨브 패턴화층(250)은 감광성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 감광성 수지는 제 1 면(230)상에 액체로서 배치되고 이어서 복사에 의해 경화되는바, 웨브 패턴화층(250)중 일부가 제 1 펠트면(230)을 관통함으로써 제 1 펠트면(230)에 고정 접합된다. 웨브 패턴화층(250)은 펠트층(220)의 전체 두께를 통해 연장되지 않는 대신, 펠트층(220)의 두께중 대략 절반 미만을 통해 연장되어, 웨브 지지 장치(200)의 가요성 및 압축성, 특히 펠트층(220)의 가요성 및 압축성을 유지시킨다.
적절한 탈수 펠트층(220)은 직조 필라멘트(244)로 형성된 지지 구조체에 바느질 등에 의해 접합된 천연 또는 합성 섬유의 부직 솜(240)을 포함한다. 부직 솜을 형성할 수 있는 적절한 재료는 한정적인 것은 아니지만 양모와 같은 천연 섬유와 폴리에스터 및 나일론과 같은 합성 섬유를 포함한다. 솜(240)을 형성할 수 있는 섬유는 9,000미터의 필라멘트 길이당 3그램 내지 20그램의 데니어(denier)를 가질 수 있다.
펠트층(220)은 층상화된 구조를 가질 수 있고, 섬유 유형 및 크기의 혼합물을 포함할 수 있다. 펠트층(220)은 웨브로부터 수용된 물을 제 1 펠트면(230)으로부터 멀리, 또 제 2 펠트면(232)을 향하여 운반하는 것을 촉진시킬 수 있도록 형성되어 있다. 펠트층(220)은 제 1 펠트면(230)에 인접 배치된 미세하고 비교적 고밀도로 되게 적층된 섬유를 구비할 수 있다. 펠트층(220)은 제 2 펠트면(232)에 인접한 펠트층(220)의 밀도 및 구멍 크기에 비해서 제 1 펠트면(230)에 인접한 비교적 고밀도 및 비교적 작은 구멍 크기를 가짐에 따라, 제 1 면(230)에 유입되는 물이 제 1 면(230)으로부터 멀리 운반된다.
탈수 펠트층(220)은 2㎜ 이상의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 탈수 펠트층(220)은 2㎜ 내지 5㎜의 두께를 가질 수 있다.
트로칸의 명의로 된 1996년 1월 11일자 공개된 국제 출원 공개 제 WO 96/00812 호, 1996년 8월 22일자 공개된 국제 출원 공개 제 WO 96/25555 호 및 1996년 8월 22일자 공개된 국제 출원 공개 제 WO 96/25547 호; 1996년 8월 22일자 출원된 '제지에 사용하기 위해 기재에 수지를 도포하는 방법'이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/701,600 호; 1996년 4월 30일자로 출원된 '패턴층을 갖는 고흡수/저반사 펠트'라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/640,452 호; 1996년 6월 28일자 출원된 '선택된 투과성이 있는 펠트를 갖는 습윤 압축된 티슈 종이의 제조 방법'이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/672,293 호를 감광성 수지를 탈수 펠트에 도포하고 또 적절한 탈수 펠트를 폐쇄시키기기 위한 목적으로 본원에 참고로 인용한다.
탈수 펠트층(220)은 200 표준 ft3/분(standard cubic feet per minute)(scfm) 미만의 공기 투과율을 가질 수 있고, scfm 단위의 공기 투과율은 1.27㎝(0.5인치)의 물의 탈수 펠트 두께를 가로지르는 압력차에서 펠트층의 929㎠(1ft2)의 면적을 통과하는 공기의 분당 공기 ft3수를 측정한 것이다. 일 실시예에 있어서, 탈수 펠트층(220)은 5 내지 200scfm, 보다 바람직하게는 100scfm 미만의 공기 투과율을 가질 수 있다.
탈수 펠트층(220)은 800그램/㎡ 내지 2,000그램/㎡의 기본 중량과, 0.35그램/㎤ 내지 0.45그램/㎤의 평균 밀도(기본 중량을 두께로 나눈 값)를 가질 수 있다. 웨브 지지 장치(200)의 공기 투과율은 펠트층(220)의 투과율보다 작거나 동일하다.
하나의 적절한 펠트층(220)은 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 애플톤 밀스 캄파니(Appleton Mills Company)에 의해 제조되는 상표명 Amflex 2 Press Felt 이다. 펠트층(220)은 3㎜의 두께와, 1,400그램/㎡의 기본 중량과, 30scfm의 공기 투과율을 가질 수 있고, 또 3층 멀티필라멘트의 상부 및 하부 랩과 4층 케이블식 모노필라멘트의 가공방향 위브(weave)를 갖는 이층 지지 구조체를 가질 수 있다. 솜(240)은 제 1 면(230)에 3 데니어와 제 1 면(230) 하부의 솜 기재에 10 내지 15 데니어를 갖는 폴리에스터 섬유를 포함할 수 있다.
도 8a에 도시된 웨브 지지 장치(200)는 다수의 별개의 개구부(270)가 내부에 형성된 연속 망상조직 웨브 접촉 상면(260)을 갖는 웨브 패턴화층(250)을 구비한다. 개구부(270)의 적절한 형상은 제한적인 것은 아니지만, 원형, 가공방향(도 8의 MD)으로 기다란 타원형, 다각형, 불규칙 형상 또는 이들의 혼합 형상을 포함한다. 연속 망상조직 상면(260)의 돌출면 영역은 도 8a에서 볼 때 웨브 지지 장치(200)의 돌출 영역의 5% 내지 75% 일 수 있고, 바람직하게는 웨브 지지 장치(200)의 돌출 영역의 25% 내지 50%이다.
도 8a에 도시된 실시예에 있어서, 연속 망상조직 상면(260)은 장치(200)의 돌출 영역의 6.54㎠(1평방인치)당 700 개 미만의 별개의 개구부(270)를 가질 수 있으며, 바람직하게는 도 8a에 도시된 바와 같이 장치의 돌출 영역의 6.54㎠(1평방인치)당 10 개 내지 400 개의 별개의 개구부(270)를 갖는다. 별개의 개구부(270)는 1987년 1월 20일자 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 바와 같이 가공방향(MD) 및 횡가공방향(CD)으로 양측면으로 엇갈리게 배열될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 개구부(270)는 중첩되고 또 양측면으로 엇갈릴 수 있으며, 개구부의 크기 및 간격은 가공방향 및 횡가공방향 양자에 있어서 개구부(270)의 가장자리가 서로를 지나 연장되고 또한 가공방향 또는 횡가공방향에 평행하게 작도된 임의의 선이 적어도 몇몇 개구부(270)를 통과하도록 설정된다.
제지 방법의 설명
본 발명에 따른 종이 구조체(20)는 도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 제지 장치로 제조할 수 있다. 도 9a를 참조하면, 본 발명의 종이 구조체(20)의 제조 방법은 슬러리 형태로 제지 섬유의 수성 현탁액을 제공하고, 헤드박스(500)로부터 제지 섬유의 슬러리를 성형 벨트(542)와 같은 다공성의 액체 투과성 성형 부재상에 배치시키는 것으로 개시되고, 다음에 성형 벨트(542)에 의해 지지된 제지 섬유(543)의 미형성 웨브를 형성한다. 간단히 설명하기 위해, 성형 벨트(542)를 단일의 연속 포드리니어 와이어(Fourdrinier wire)로 도시하였다. 본 기술 분야에 공지된 다양한 이중 와이어 성형기중 어떤 것이라도 사용할 수 있다는 점을 이해하게 될 것이다.
다양한 목재 펄프는 본 발명에 사용되는 섬유를 제지하는 종이를 통상적으로 포함할 것으로 예상된다. 그러나, 면 라이너, 바가스, 레이온 등과 같은 기타 셀룰로스 섬유 펄프를 사용할 수도 있고, 그중 어떠한 것도 배제되지 않는다. 본원에 유용한 목재 펄프는 예를 들면 연마 목재, 열기계적 펄프 및 화학적 열기계적 펄프(CTMP)를 포함하는 기계적 펄프 뿐만 아니라 크라프트(Kraft), 아황산염 및 황산염 펄프와 같은 화학적 펄프를 포함한다. 낙엽수 및 침엽수로 제조된 펄프가 이용될 수 있다.
활엽수 펄프(hardwood pulp) 및 침엽수 펄프(softwood pulp) 뿐만 아니라 두가지 펄프의 혼합재를 사용할 수도 있다. 본 명세서에 사용한 활엽수 펄프라는 용어는 낙엽수(피자식물)의 목재 성분으로부터 파생된 섬유질 펄프를 의미하며, 침엽수 펄프는 침엽수(나자식물)의 목재 성분으로부터 파생된 섬유질 펄프이다. 평균 섬유 길이가 1.00㎜인 유칼립투스(eucalyptus)와 같은 활엽수 펄프가 연성이 중요한 하기에 설명하는 티슈 웨브에 특히 적합한 반면, 평균 섬유 길이가 2.5㎜인 북부 침엽수 목재 크라프트 펄프는 강도가 필요한 경우에 바람직하다. 또한, 재생지로부터 파생된 섬유를 본 발명에 적용할 수 있는데, 이러한 섬유는 최초의 제지를 용이하게 하기 위해 사용되는 충전재 및 접착제와 같은 기타 비섬유질 재료 뿐만 아니라 임의의 또는 전체의 전술한 범주의 재료를 포함할 수도 있다.
종이 공급물은 습윤 강도 고착제, 건조 강도 고착제 및 화학적 연화 조성물과 같은 섬유 고착제를 포함하지만 여기에 한정되지는 않는 다양한 첨가물을 포함할 수 있다. 적절한 습윤 강도 고착제는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Hercules Inc.에 의해 KYMENE 557H의 상표명으로 판매되는 폴리아미드 에피클로로히드린 수지와 같은 재료를 포함하지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 적절한 일시적 습윤 강도 고착제는 한정적인 것은 아니지만 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 National Starch Chemical Corporation에 의해 제조되는 NATIONAL STARCH 78-0080과 같은 수정된 전분 고착제를 포함한다. 적절한 건조 강도 고착제는 카르복실메틸 셀룰로스와 같은 재료 및 ACCO 711과 같은 양이온 중합체를 포함한다. 건조 강도 재료의 ACCO 711 계는 미국 뉴저지주 웨인 소재의 American Cyanamid Company로부터 구입할 수 있다.
바람직하게는, 성형 와이어상에 배치되는 종이 공급물은 와이어의 건조시에 소정의 섬유간의 접합의 형성을 억제시키기 위해 박리제를 포함한다. 이러한 박리제는 건조 크레이핑 가공에 의해 웨브에 제공되는 에너지와 조합하여 웨브의 일부분의 부피를 감소시키는 결과를 초래한다. 일 실시예에 있어서, 둘 또는 그 이상의 층 사이에 위치된 중간 섬유층을 형성하는 섬유에 박리제를 가할 수 있다. 중간층은 섬유의 외부층 사이의 박리층으로 작용한다. 따라서, 크레이핑 에너지는 박리제를 따라 웨브의 일부분의 부피를 감소시킬 수 있다. 웨브의 부피감소에 의해 공간부(310)(도 16 참조)가 발생될 수 있다.
그 결과, 웨브는 양키 드럼상에서 효과적으로 건조시키기 위한 비교적 평활한 면을 갖도록 형성될 수 있다. 그러나, 크레이핑 블레이드에서 부피 감소로 인해, 건조 웨브는 또한 연속 망상조직의 비교적 고밀도 영역을 포함하는 밀도가 상이한 영역과, 크레이핑 가공에 의해 형성되는 별개의 비교적 저밀도 영역을 가질 수 있다.
적절한 박리제는 판(Phan) 등의 1994년 1월 18일자 미국 특허 제 5,279,767 호에 개시된 것과 같은 화학적 연화 조성물을 포함한다. 적절한 생물적분해가능한 화학적 연화 조성물은 판 등의 1994년 5월 14일자 허여된 미국 특허 제 5,312,522 호에 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,279,767 호 및 제 5,312,522 호는 본원에 참고로 인용된다. 그러한 화학적 연화 조성물은 웨브를 구성하는 섬유의 하나 또는 그 이상의 층에 섬유간의 접합을 억제시키기 위한 박리제로서 사용될 수 있다.
웨브(20)를 형성하는 섬유의 하나 또는 그 이상의 층에 섬유의 박리를 제공하는 하나의 적절한 연화제는 DiEster Di(촉감이 굳은) 탈로우 디메틸 염화 암모늄(Tallow Dimethyl Ammonium Chloride)을 포함하는 제지 첨가제이다. 적절한 연화제는 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 Witco Company로부터 구입가능한 상표명 ADOGEN 제지 첨가제이다.
미형성 웨브(543)는 물 이외의 액체에 현탁액을 사용할 수 있다 하더라도, 제지 섬유의 수성 현탁액으로부터 제조되는 것이 바람직하다. 섬유는 0.1% 내지 0.3%의 농도를 갖도록 담체 액체내에 현탁된다. 현탁액, 슬러리, 웨브 또는 기타 시스템의 %농도는 고려대상인 시스템내의 건조 섬유의 중량을 시스템의 총 중량으로 나눌 때 얻는 몫의 100배로 규정된다. 섬유 중량은 항상 매우 건조한 섬유를 기초로 표현된다.
미형성 웨브(543)는 도 9a에 도시된 바와 같이 연속 제지 공정에서 형성될 수 있거나, 또는 변형예로 핸드시트 제조 공정과 같은 일괄 공정을 사용할 수 있다. 제지 섬유의 현탁액이 성형 벨트(542)상에 배치된 후에, 미형성 웨브(543)는 당업계에 공지된 기법에 의해 수성 현탁 매체의 일부분의 제거에 의해서 형성된다. 미형성 웨브는 대체로 단평면이고, 또 모든 적절한 성형 벨트(542)를 사용하여 실질적으로 평활한 거시적 단평면의 제 1 면 및 제 2 면을 갖도록 형성된다.
진공 박스, 성형 보드, 하이드로포일 등은 현탁액으로부터 탈수를 수행하는데 유용하다. 미형성 웨브(543)는 리턴 롤(502) 둘레의 성형 벨트(542)와 함께 이동하며, 웨브 지지 장치(200)에 근접하게 된다.
종이 구조체(20)의 제조에 있어서 다음 단계는 미형성 웨브(543)를 성형 벨트(542)로부터 지지 장치(200)로 이동시키고 운반 웨브[도 9b에 참조부호(545)로 표시됨]를 지지 장치(200)의 제 1 측면(202)상에 지지하는 것을 포함한다. 미형성 웨브는 지지 장치(200)로 운반되는 시점에 5% 내지 20%의 농도를 갖는 것이 바람직하다.
웨브는 운반 지지 장치(200)로 운반되는 바, 웨브(545)의 제 1 면(547)이 지지 장치(200)의 면(202)상에 지지되어 그것에 일치하며 웨브(545)의 일부는 면(260)상에 지지되고 또 웨브의 다른 일부는 펠트면(230)상에 지지되도록 운반된다. 웨브의 제 2 면(549)은 실질적으로 평활한 거시적 단평면 형태로 유지된다. 도 9b를 참조하면, 웨브 지지 장치(200)의 면(260)과 면(230)사이의 높이 차이는 충분히 작아서 웨브가 지지 장치(200)로 운반될 때 미형성 웨브의 제 2 면이 실질적으로 평활한 거시적 단평면으로 남아 있다. 특히, 면(260)과 면(230)사이의 높이 차이는 운반 시점에서 미형성 웨브의 두께보다 작아야 한다.
미형성 웨브(543)에 상이한 유체 압력을 인가하는 것에 의해서 적어도 부분적으로 미형성 웨브(543)를 지지 장치(200)로 운반하는 단계를 제공할 수 있다. 예를 들면, 미형성 웨브(543)는 진공 슈 또는 진공 롤과 같은 도 9a에 도시된 진공원(600)에 의해서 성형 벨트(542)로부터 지지 장치(200)로 진공으로 운반될 수 있다. 또한 하나 또는 그 이상의 추가적인 진공원(620)을 미형성 웨브 전달 시점의 하류에 제공하여 추가의 탈수를 제공할 수 있다.
웨브(545)는 장치에서 가공방향(도 9a의 MD)으로 운반되어 진공 압력 롤(900) 및 가열된 양키 건조기 드럼(880)의 단단한 면(875) 사이에 제공된 닙(800)으로 운반된다. 도 9c를 참조하면, 스팀 후드(steam hood)(2800)는 닙(800)의 직상류에 위치되어 있다. 웨브(545)의 면(547)이 진공 압력 롤(900)의 진공 제공부(920) 위로 운반될 때 스팀 후드(2800)는 웨브(545)의 면(549) 위로 증기를 배향시킨다.
스팀 후드(2800)는 진공 제공부(920)의 섹션에 대향되게 장착된다. 진공 제공부(920)는 증기를 웨브(545)와 펠트층(220)으로 끌어당긴다. 스팀 후드(2800)에 의해 제공된 증기는 종이 웨브(545) 및 펠트층(220)에서 물을 가열하여 웨브 및 펠트층(220)의 물의 점도를 감소시킨다. 따라서, 웨브 및 펠트층(220)의 물은 롤(900)에 의해 제공되는 진공에 의해 보다 용이하게 제거될 수 있다.
스팀 후드(2800)는 15psi 이하의 압력에서 건조 섬유의 454그램(1파운드)당 136그램(0.3파운드)의 포화 증기를 제공할 수 있다. 진공 제공부(920)는 2.54㎝ 내지 38.1㎝(1인치 내지 15인치)의 수소의 진공을 제공하고, 바람직하게는 면(240)에서 7.72㎝ 내지 30.48㎝(3인치 내지 12인치)의 수소의 진공을 제공한다. 적절한 진공 압력 롤(900)은 Winchester Roll Products에 의해 제조되는 흡입 압축 롤이다. 적절한 스팀 후드(2800)는 캐나다 브리티쉬 콜럼비아 노오스 밴쿠버 소재의 Measurex-Devron Company에 의해 제조되는 모델명 D5A 이다.
진공 제공부(920)는 진공원(도시 않됨)과 소통되어 있다. 진공 제공부(920)는 롤(900)의 회전면(910)에 대해 정지되어 있다. 회전면(910)은 드릴가공되거나 홈이 형성될 수 있으며, 이 면을 통해 진공이 면(240)에 제공된다. 면(910)은 도 9c에 도시된 방향으로 회전한다. 웨브 및 지지 장치(200)가 스팀 후드(2800)를 통해 그리고 닙(800)을 통해 운반될 때 진공 제공부(920)는 웨브 지지 장치(200)의 면(204)에 진공을 제공한다. 하나의 진공 제공부(920)를 도시하였지만, 다른 실시예에 있어서는 개별 진공 제공부를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 개별 진공부는 지지 장치(200)가 롤(900) 둘레를 이동할 때 면(204)에 상이한 진공을 각각 제공한다.
양키 건조기는 증기 가열식 강 또는 아이언 드럼을 포함하는 것이 통상적이다. 도 9c를 참조하면, 웨브(545)는 지지 장치(200)상에 지지된 닙(800)으로 운반되어, 웨브의 실질적으로 평활한 제 2 면(549)이 면(875)으로 운반될 수 있도록 한다. 웨브가 면(875)에 운반되는 지점 이전의 닙의 상류에서, 노즐(890)은 면(875)에 접착제를 도포한다.
이 접착제는 폴리비닐 알콜계 접착제일 수 있다. 변형예로, 이 접착제는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Hercules Company에 의해 제조되는 CREPTROL 브랜드 접착제 일 수 있다. 그밖의 다른 접착제도 사용할 수 있다. 일반적으로, 웨브가 양키 드럼(880)에 45% 이상의 농도로 운반되는 실시예의 경우에, 폴리비닐 알콜계 크레이핑 접착제를 사용할 수 있다. 40% 이하의 농도에서, CREPTROL 접착제와 같은 접착제를 사용할 수 있다.
이 접착제는 여러가지 방식으로 웨브에 직접 또는 간접[양키 드럼면(875)에 도포하는 것에 의해] 도포될 수 있다. 예를 들면, 접착제는 미세 방울 형태로 웨브상에 또는 양키 드럼면(875)상에 분무될 수 있다. 변형예로, 반송 롤러 또는 브러시에 의해 면(875)에 도포될 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 헤드박스(500)내의 종이 공급물에 접착제를 도포하는 것 등에 의해 제지기의 습윤 단부에 있는 종이 공급물에 크레이핑 접착제를 도포할 수 있다. 양키 드럼(880)상에 건조된 종이 섬유의 매 톤마다 0.91㎏ 내지 1.8㎏(2파운드 내지 4파운드)의 접착제를 도포할 수 있다.
웨브가 닙(800)을 통해 지지 장치(200)상에 운반될 때, 롤(900)의 진공 제공부(920)는 웨브 지지 장치(200)의 면(240)에 진공을 제공한다. 또한, 웨브가 진공 압력 롤(900)과 건조기면(875) 사이에서 닙(800)을 통해 지지 장치(200)상에 운반됨에 따라, 웨브 지지 장치(200)의 웨브 패턴화층(250)은 면(260)에 대응하는 패턴을 웨브(545)의 제 1 면(547)에 부여한다. 제 2 면(549)은 실질적으로는 평활한 거시적 단평면 면이기 때문에, 제 2 면(549)의 실질적으로 전체는 웨브가 닙(800)을 통해 운반됨에 따라 건조기 면(875)에 대해 위치되고 이 면에 고착된다. 웨브가 닙을 통해 운반됨에 따라, 제 2 면(549)은 실질적으로 평활한 거시적 단평면 형태이기 때문에, 실질적으로 모든 제 2 면(549)은 웨브가 닙(800)을 통해 운반될 때 건조기 표면(875)에 대해 위치되고 이에 접착된다. 웨브가 닙을 통해 운반될 대, 제 2 면(549)은 평활한 표면(875)에 대해 지지되어 실질적으로 평활한 거시적 단평면 형태로 유지된다. 따라서, 사전설정된 패턴을 웨브(545)의 제 1 면(547)에 부여할 수 있음과 아울러, 제 2 면(549)은 실질적으로 평활하게 유지된다. 웨브(545)가 면(875)으로 운반되고 또 면(260)의 패턴이 웨브에 부여될 때 웨브(545)는 20% 내지 60%의 농도를 갖는 것이 바람직하다.
웨브가 닙(800)을 통해 운반됨에 따라, 가열된 면(875)은 웨브(545)내의 물을 가열시킬 수 있을 것으로 여겨진다. 진공 압력 롤(900)에 의해 제공되는 진공은 웨브 인쇄층(web imprinting layer)(250)으로 덮혀있지 않은 펠트층(220)의 일부분을 통해 웨브로부터 비등수(boiling water)를 흡수한다.
이론적으로 제한됨이 없이, 제 2 면(549)의 실질적으로 전체가 양키 드럼면(875)에 대해 위치되는 결과, 양키 드럼면상에서의 웨브(545)의 건조는 양키 드럼면에 대해 제 2 면의 선택된 부분만을 갖는 웨브에 의해서 이루어지는 것 보다 더 효과적으로 수행된다. 특히, 실질적으로 전체의 제 2 면(549)을 양키 드럼면(875)에 대향하여 위치시키는 것에 의해, 부피 및 평활도 양자를 가지며 또 적어도 3.63㎏/278.7㎡(8파운드/3000ft2), 바람직하게는 적어도 4.536㎏/278.7㎡(10 파운드/3000ft2)의 기본 중량을 갖는 전술한 패턴화된 종이를 50% 미만, 보다 바람직하게는 30% 미만의 농도로부터 적어도 90%, 보다 바람직하게는 적어도 95%의 농도까지 양키 드럼(880)상에서 건조시킬 수 있음과 아울러, 적어도 1371.6m/분(4,500ft/분), 보다 바람직하게는 적어도 1524m/분(5,000ft/분)의 웨브 속도에서 시간당 적어도 11톤의 탈수 속도로 탈수시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 적어도 3.63㎏/278.7㎡(8파운드/3000ft2), 보다 바람직하게는 적어도 4.536㎏/278.7㎡(10 파운드/3000ft2)의 기본 중량을 갖는 웨브(545)를 적어도 1371.6m/분(4,500ft/분)의 양키 드럼 속도로 양키 드럼상에서 비교적 낮은 농도로부터 비교적 높은 농도로 건조시킬 수 있는 것으로 생각된다. 특히, 본 발명은 상기 기본 중량 특성을 갖는 웨브(545)를 양키 드럼상에서 적어도 1371.6m/분(4,500ft/분), 보다 바람직하게는 적어도 1524m/분(5,000ft/분), 가장 바람직하게는 적어도 1828.8m/분(6,000ft/분)의 웨브 속도로, 30% 미만, 보다 바람직하게는 25% 미만의 농도[웨브가 드럼(880)에 운반될 때]로부터 적어도 90%, 보다 바람직하게는 적어도 95%[웨브가 크레이핑에 의해서 드럼으로부터 제거될 때]의 농도로 건조시킬 수 있는 것으로 생각된다.
대조적으로, 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시된 연속 망상조직 및 별개의 돔과 4.536㎏/278.7㎡(10파운드/3,000ft2)의 기본 중량을 갖는 건조지의 양키 건조기 속도는 종이가 양키 드럼상에 존재하는 30% 내지 90%의 농도로부터 건조되는 경우 1066.8m/분(3,500ft/분) 만큼 높을 수 없는 것으로 생각된다. 전형적으로, 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종이는 양키 드럼으로의 운반시에 60% 내지 70%의 농도를 갖도록 양키 드럼의 상류에서 예비건조된다. 이론적으로 한정됨이 없이, 미국 특허 제 4,637,859 호에 도시된 유형의 종이를 예비건조기를 사용하지 않고 건조시킨다면, 양키 건조기 속도는 914.4m/분(3,000ft/분) 미만으로 제한되는 것으로 생각된다.
종이 구조체(20)의 형성에 있어서 최종 단계는, 도 9a에 도시된 바와 같이 웨브(545)를 닥터 블레이드(1000)에 의해서 면(875)으로부터 크레이핑 가공하는 것을 포함한다. 이론적으로 제한됨이 없이, 닥터 블레이드(1000)에 의해서 웨브(545)에 부여되는 에너지는 웨브의 적어도 소정 부분, 특히 웨브 패턴화면(250)에 의해 부여되지 않는 웨브 부분의 부피를 증가시키거나 또는 밀도를 감소시킨다. 따라서, 웨브를 닥터 블레이드(1000)에 의해 면(875)으로부터 크레이핑하는 단계는 웨브의 제 1 면에 부여된 패턴에 대응하는 조밀하고 비교적 얇은 제 1 영역과, 비교적 두꺼운 제 2 영역을 갖는 웨브를 제공한다. 일반적으로, 닥터 블레이드는 25°의 경사각을 가지며, 81°의 충돌각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치설정된다.
도 2에 도시된 종이 구조체(20)는 연속 영역(30) 및 별개의 영역(50)에서 크레이핑 가공으로 인해 단축되어 있다. 영역(30)에서의 크레이핑 빈도는 영역(50)에서의 크레이핑 빈도와는 상이하다. 일반적으로, 영역(50)에서의 크레이핑 빈도는 연속 망상조직 영역(30)에서의 크레이핑 빈도보다 낮다.
변형 실시예에 있어서, 웨브 인쇄장치(즉, 웨브 지지 장치)(200)는 도 8c에 평면도로 도시된 바와 같이 탈수 펠트층(220)에 접합된 다수의 별개의 웨브 접촉 상면(260)을 규정하는 수지 패턴화층(250)을 포함할 수 있다. 도 8c에 있어서, 웨브에 접촉하는 펠트면(230)은 별개의 면(260)을 둘러싸는 연속 망상조직의 형태로 되어 있다. 그러한 장치는 본 발명에 따른 종이 웨브의 형태로 사용될 수 있고, 종이 구조체는 비교적 얇은 연속 망상조직 영역에 걸쳐 분산된 다수의 비교적 얇은 별개의 영역을 포함한다.
본 발명의 다른 변형 실시예에 있어서, 웨브 지지 장치(200)는 직조 필라멘트의 직물을 포함하는 다공성 바탕 요소(foraminous background element)상에 배치된 수지층을 포함할 수 있다. 도 14a 내지 도 15c를 참조하면, 지지 장치(200)는 직조 직물(1220)상에 배치된 수지층(250)을 포함할 수 있다. 수지층(250)은 도 14a에 도시된 바와 같이 별개의 개구부(270)를 형성하는 연속 망상조직 웨브 접촉면(260)을 갖는다. 직조 직물(1220)은 가공방향 필라멘트(1242) 및 횡가공방향 필라멘트(1241)를 포함한다.
도 14a 및 도 14b에 있어서, 제 1 높이(1231)의 제 1 웨브 접촉면은 필라멘트(1241, 1242)의 교차점에 배치된 별개의 너클면(knuckle surface)(1230)에 의해 제공된다. 필라멘트(1241, 1242)의 상면은 비교적 평탄한 대체로 타원형 형상(타원 형상의 세부는 도 14a에 도시하지 않음)의 너클면(1230)을 제공하도록 사포로 닦거나 연마할 수 있다. 제 2 웨브 접촉면은 웨브 패턴화층(250)에 의해 제공된다. 직조 직물(1220)에 결합된 웨브 패턴화층(250)은 제 2 높이(261)에 웨브 접촉 상면(260)을 구비한다.
제 1 높이(1231)와 제 2 높이(261)사이의 차이는 종이 웨브가 웨브 지지 장치(200)로 운반될 때 종이 웨브의 대략적 두께보다 작다. 연속 웨브(260) 및 별개의 면(1230)은 동일 높이로 배치될 수 있으므로, 높이(1231, 261)는 동일하다. 변형예로, 면(260)은 면(1230)의 약간 위에 있거나, 면(1230)은 면(260)의 약간 위에 위치할 수 있다.
높이 차이는 0.00㎜(0.0mil) 보다 크거나 동일하고 0.125㎜(5.0mil) 미만이다. 일 실시예에 있어서, 후술하는 바와 같이 비교적 평활한 면(24)을 제공하기 위해서, 높이 차이는 0.10㎜(4.0mil) 미만, 보다 바람직하게는 0.05㎜(2.0mil) 미만, 가장 바람직하게는 0.025㎜(1.0mil) 미만이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 웨브 지지 장치(200)는 도 10 내지 도 13에 도시된 종이 웨브를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 도 10을 참조하면, 종이 웨브(20)는 면(260)에 대응하는 연속 망상조직의 비교적 얇은 영역(30)과, 연속 망상조직 영역(30)에 걸쳐 분산된 다수의 비교적 두꺼운 별개의 영역(50)을 포함한다. 두꺼운 영역(50)은 면(260)에 있는 개구부(270)에 대응한다. 각각의 비교적 두꺼운 영역(50)은 적어도 하나의 고밀도 영역(70)을 둘러싼다. 고밀도 영역(70)은 직조 직물(1230)의 면(1230)에 대응한다.
도 11을 참조하면, P는 적어도 0.35㎜일 수 있고, 바람직하게는 적어도 0.44㎜일 수 있다. K는 0.20㎜ 미만, 보다 바람직하게는 0.10㎜ 미만일 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 웨브 지지 장치(200)를 사용하여 도 10에 도시된 웨브(20)를 형성하는 것을 도시한 것이다. 도 9a 내지 도 9c에 대해 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 평활한 면을 갖는 미형성 웨브(543)는 성형 와이어(542)상에 형성되고 웨브 지지 장치(200)로 운반된다. 웨브(543)는 지지 장치(200)에 진공으로 운반되어 지지 장치(200)상에 지지된 웨브(545)를 제공한다. 도 15b에 도시한 바와 같이, 제 1 면(547)은 면(260) 및 면(1230)에 대응하고, 제 2 면(549)은 실질적으로 평활한 거시적 단평면으로 유지된다.
도 9a 내지 도 9c와는 대조적으로, 웨브(545) 및 웨브 지지 장치(200)는 공기중 건조장치(650)를 통해 운반되며, 상기 공기중 건조장치에서는 웨브(545)가 지지 장치(200)상에 지지되는 동안 가열된 공기가 웨브(545)를 통과한다. 가열된 공기는 면(549)에 유입되어 웨브(545)를 통과한 다음 지지 장치(200)를 통과하도록 배향된다.
공기중 건조장치(650)를 사용하여 웨브(545)를 30% 내지 70%의 농도로 건조시킬 수 있다. 본 발명의 실행에 사용하기 위한 공기 건조기를 통해 적절히 도시하기 위하여, 시슨(Sisson)의 미국 특허 제 3,303,576 호 및 엔사인(Ensign) 등의 미국 특허 제 5,247,930 호를 본원에 참고로 인용한다.
부분적으로 건조된 웨브(545) 및 지지 장치(200)는 압력 롤(900)과 양키 드럼(880) 사이에 형성된 닙(800)을 통과하도록 배향된다. 연속 망상조직 면(260) 및 별개의 면(1230)은 웨브가 닙(800)을 통해 운반될 때 웨브(545)내로 인쇄된다. 노즐(890)에 의해 공급되는 접착제는 실질적으로 평활한 면(549)의 실질적으로 전체를 가열된 양키 드럼(880)의 면(875)에 고착시키기 위해 사용된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 웨브를 도시하는 종이 웨브(20)의 단면도로서, 종이 웨브는 3개의 섬유층(301, 302, 303)을 갖는다. 층상화 구조체를 갖는 종이 웨브는 도 8a, 도 8b 및 도 9a 내지 도 9c에 도시되거나 또는 변형예로는 도 14a, 도 14b 및 도 15a 내지 도 15c에 도시된 제지 설비 및 방법을 사용하여 제조할 수 있다.
하나의 성형 와이어(542)를 도 9a에 도시하였으나, 기타의 성형 와이어 형태를 하나 또는 그 이상의 헤드박스와 조합하여 사용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 각각의 헤드박스는 다층 웨브를 제공하기 위해 섬유 공급물의 하나 또는 그 이상의 층을 제공할 수 있는 능력을 갖는다. 모건 등에게 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호, 카스텐스 등에게 허여된 미국 특허 제 4,300,981 호 및 판과 트로칸의 명의로 1996년 10월 24일자 출원된 '개선된 기능적 특성을 갖는 층상화된 티슈'라는 명칭의 공동 양도된 미국 특허 출원이 본원에 참고로 인용된다. 이중 와이어를 포함하는 다양한 유형의 성형 와이어 형상을 사용할 수 있다. 부가하여, 다양한 유형의 헤드박스 설계를 사용하여 하나 또는 그 이상의 섬유층을 갖는 웨브를 제공할 수 있다.
도 16을 참조하면, 하나 또는 그 이상의 헤드박스를 사용하여 층(301, 302, 303)에 대응하는 3개의 공급 층을 성형 와이어(542)로 운반하여, 미형성 웨브가 층(301, 302, 303)을 포함하도록 할 수 있다. 제 1 층(301)은 웨브의 제 1 면(22)에 인접 배치된 비교적 긴 제지 섬유를 포함할 수 있다. 제 1 층(301)내의 비교적 긴 제지 섬유는 3㎜ 또는 그 이상의 평균 섬유 길이를 갖는 북부 침엽수 섬유와 같은 침엽수를 포함할 수 있다. 제 2 층(302)은 웨브의 제 2 면(24)에 인접 배치된 비교적 짧은 제지 섬유를 포함할 수 있다. 제 2 층(302)내의 비교적 짧은 제지 섬유는 1.5㎜ 또는 그 이하의 평균 섬유 길이를 갖는 유칼립투스 섬유와 같은 활엽수 섬유를 포함할 수 있다.
제 3 층(303)은 제 1 층(301) 및 제 2 층(302) 사이에 배치되어 있다. 이러한 제 3 층은 실질적으로는 섬유가 없는 공간부(310)를 갖는 것을 특징으로 하는 박리층일 수 있다. 그러한 공간부는 도 3 및 도 11의 현미경 사진에 도시하였다.
특히, 이 공간부는 비교적 두꺼운 영역(50)에 배치될 수 있다. 제 3 층은 그내부의 섬유간 접합을 감소시키기 위해 ADOGEN 브랜드 첨가제와 같은 박리제를 포함함으로써, 제 3 층(303)내의 섬유 구조체의 개방을 용이하게 하여 공간부(310)를 제공한다. 제 3 층(303)은 칩엽수 섬유, 활엽수 섬유 및 활엽수 섬유와 침엽수 섬유의 조합체를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 층(301, 302)은 비교적 짧은 활엽수 섬유를 각각 포함할 수 있고, 제 3 층(303)은 비교적 긴 침엽수 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들면, 층(301, 302)은 주로 유칼립투스 섬유로 각각 형성될 수 있고, 제 3 층(303)은 비교적 긴 북부 침엽수 섬유로 주로 형성될 수 있다.
변형예로, 웨브의 다른 층들 사이에서 웨브의 부피 감소 또는 섬유의 박리를 용이하게 하기 위해 다른 방법을 사용할 수 있다. 내부층에 의해 분리된 양호하게 접합된 층으로 이루어진 다층 웨브를 폐쇄시키기 위해 커니(Kearney) 등의 미국 특허 제 4,225,382 호가 본원에 구체화된다.
실시예
하기의 전체의 백분율은 달리 표시하지 않는 한 건조 섬유 중량을 기초로 한 중량%이다.
실시예 1:
본 실시예는 도 14a, 도 14b 및 도 15a 내지 도 15c에 도시한 제지 장치로 제조되는 3층 티슈 웨브를 제공한다.
NSK의 3중량%의 수성 슬러리가 종래의 리펄퍼(repulper)에서 준비된다. 2중량%의 수성 용액의 일시적 습윤 강도 수지(즉, 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 National Starch and Chemical Corporation에 의해 판매되는 National starch 78-0080)가 0.2중량%의 건조 섬유의 비율로 NSK 스톡 파이프에 첨가된다[습윤 강도 수지의 중량대 건조 섬유 중량의 비율은 0.002이다]. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다. 둘째, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리가 종래의 리펄퍼에서 준비된다. 박리제(즉, ADOGEN 442) 2중량%의 수성 용액이 건조 섬유의 0.1중량% 비율로 유칼립투스 스톡 섬유에 첨가된다. 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다.
3개의 개별 처리된 공급 스트림(스트림 1=100% NSK; 스트림 2=100% 유칼립투스; 스트림 3=100% 유칼립투스)이 헤드박스를 통해 별도로 유지되고 포드리니어 와이어상에 배치되어 2개의 외측 유칼립투스 층 및 중앙의 NSK 층을 수용한 3층 미형성 웨브를 형성한다.
탈수는 포드리니어 와이어를 통해 이루어지고 반사기 및 진공 박스에 의해 지원된다. 포드리니어 와이어는 2.54㎝(인치)당 110개의 가공방향 및 95개의 횡가공방향 모노필라멘트를 각각 구비한 5 셰드 새틴 위브(5-shed, satin weave) 형상으로 되어 있다.
미형성 습윤 웨브는 전달점에서 8%의 섬유 농도에서 포드리니어 와이어로부터 다공성 바탕 요소를 구비한 웨브 지지 장치(200)로 진공상태로 운반된다. 다공성 바탕 요소는 직조 직물(1220)과 감광성 수지로 제조된 웨브 패턴화층(250)을 포함한다. 웨브를 웨브 지지 장치(200)로 운반하기 위해 40.64㎝(16인치)의 압력 차이를 사용한다. 다공성 바탕 요소는 2.54㎝(인치)당 68개의 가공방향 모노필라멘트와 51개의 횡가공방향 모노필라멘트를 갖는 5 셰드 새틴 위브 형상으로 되어 있고, 가공방향 필라멘트의 직경은 0.22㎜이고, 횡가공방향 필라멘트의 직경은 0.29㎜이다. 그러한 다공성 바탕 요소는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 Appleton Wire Company에 의해 제조된다.
웨브 패턴화층(250)은 돌출 영역을 갖는 연속 망상조직 접촉면(260)을 구비한다. 이 돌출 영역은 장치(200)의 돌출 영역의 30% 내지 40%이다. 다공성 바탕 요소의 웨브 접촉 요소의 높이(1231)와 연속 망상조직 웨브 접촉면(260)의 높이(261)사이의 차이는 0.0254㎜(0.001인치)이다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 평활한 제 2 면(549)을 가지며 지지 장치(200)상에 지지되는 웨브(545)를 제공하기 위해 웨브를 지지 장치(200)로 운반한다. 웨브가 65%의 섬유 농도를 가질 때까지 장치(600, 620, 650)에 의해 각각 표시한 바와 같이 진공 지원 배수 및 공기중 건조에 의해서 추가의 탈수가 수행된다.
닙(800)에서 양키 건조기로의 운반은 압력 롤(900)에 의해 수행된다. 면(250) 및 면(1230)은 웨브(545)의 제 1 면(547)상에 인쇄되어 패턴화면(547)을 제공한다. 폴리비닐 알콜계 크레이핑 접착제를 사용하여 실질적으로는 전체의 제 2 면(549)이 양키 건조기 드럼(880)의 면(875)에 고착된다. 닙(800)의 닙 압력은 적어도 400psi이다.
웨브의 농도는 면(875)을 닥터 블레이드(1000)로 건조 크레이핑하기 전에 90% 내지 100%로 증가된다. 닥터 블레이드는 25°의 경사각을 가지며, 양키 건조기에 대해 위치되어 81°의 충돌각을 제공하며; 양키 건조기는 244m/분(800ft/분)의 속도로 작동된다. 건조 웨브는 200m/분(650ft/분)의 속도로 롤로 형성된다.
전술한 과정에 따라 제조된 웨브는 3층의 한겹으로 된 화장실용 티슈 종이로 전환된다. 한 겹의 화장실용 티슈 종이는 28.5그램/㎡(17.5파운드/3000ft2)의 기본 중량을 가지며, 0.02중량%의 일시적 습윤 강도 수지와, 0.01중량%의 박리제를 함유한다.
결과적인 한 겹의 티슈 종이는 유연하며 흡수성이 있고 화장실용 티슈로 사용하기에 적합한 것이 중요하다. 한겹의 티슈 웨브는 다음과 같은 특성을 갖는다.
기본 중량: 28.5그램/m2(17.5파운드/3000ft2)
매크로 캘리퍼: 0.0136인치(13.6mil)
밀도: 0.08그램/㎤
면(22)의 표면 평활도: 890
면(24)의 표면 평활도 : 1070
평활도 비: 1.20
실시예 2:
본 실시예는 도 14a, 도 14b 및 도 15c 내지 도 15c에 도시된 제지 장치로 제조된 2층 티슈 웨브를 제공한다.
NSK의 3중량%의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 일시적 습윤 강도 수지의 2% 용액(예를 들면, 미국 코넥티컷주 스탠포드 소재의 American Cyanamid Company에 의해 판매되는 상표명 PAREZ 750)을 0.2중량%의 건조 섬유의 비율로 NSK 스톡 파이프에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다. 그다음, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 2%의 박리제 용액(즉, 미국 오하이오주 더블린 소재의 Witco Corporation에 의해 판매되는 상표명 ADOGEN 442)을 0.1중량%의 건조 섬유의 비율로 유칼립투스 스톡 파이프에 첨가한다. 이러한 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다.
2개의 공급 스트림(스트림 1=100% NSK/ 스트림 2= 100% 유칼립투스)을 헤드박스에 혼합하고 포드리니어 와이어(542)상에 배치하여 NSK 및 유칼립투스 섬유를 함유한 미형성 웨브를 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 수행되며 편향기 및 진공 박스에 의해 지원된다. 포드리니어 와이어는 5셰드 새틴 위브 형상이며 2.54㎝(인치)당 100개의 가공방향 모노필라멘트와 95개의 횡가공방향 모노필라멘트를 각각 구비한다.
미형성 습윤 웨브는 운반점에서 8%의 섬유 농도에서 포드리니어 와이어로부터 직조 직물(1220) 및 연속 망상조직 면(260)을 갖는 웨브 패턴화층(250)을 포함하는 웨브 지지 장치(200)로 운반된다.
미형성 습윤 웨브는 운반점에서 8%의 섬유 농도에서 포드리니어 와이어로부터 지지 장치(200)로 운반되어 실질적으로 평활한 거시적 단평면(549) 및 면(547)을 갖는 웨브(545)를 제공한다. 이 면(549) 및 면(547)은 면(1230) 및 면(260)과 일치한다. 40.65㎝(16인치)의 수은의 압력차를 사용하여 웨브를 지지 장치(200)로 운반한다. 직조 직물(1220)은 2.54㎝(인치)당 79개의 가공방향 모노필라멘트 및 67개의 횡가공방향 모노필라멘트를 갖는 3 셰드 새틴 위브 형상으로 되어 있고, 가공방향 필라멘트의 직경은 0.18㎜이고, 황가공방향 필라멘트의 직경은 0.21㎜이다. 그러한 다공성 바탕 요소는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 Appleton Wire Company에 의해 제조된다.
웨브 패턴화층(250)은 지지 장치(200)의 돌출 영역의 30% 내지 40%인 돌출 영역을 갖는 웨브 접촉 상면(260)을 구비한다. 웨브 접촉면(1230)의 높이(1231)와 면(260)의 높이(261)사이의 차이는 0.0254㎜(1mil 또는 0.001인치)이다.
웨브(545)의 추가의 탈수는 웨브가 65%의 섬유 농도를 가질 때까지 진공 지원 배수에 의해, 또 장치(600, 620, 650)에 의해 표시된 바와 같이 공기중 건조에 의해 달성된다. 양키 건조기로의 운반은 압력 롤(800)과 양키 건조 드럼(880) 사이에 형성된 닙(800)에서 수행된다.
면(260) 및 면(1230)은 웨브(545)의 제 1 면(547)상에 인쇄되어 패턴화면(547)을 제공한다. 실질적으로 전체의 제 2 면(549)이 폴리비닐 알콜계 크레이핑 접착제를 사용하여 양키 건조기 드럼(880)의 면(875)에 고착된다. 닙(800)의 닙 압력은 적어도 400psi이다.
웨브의 농도는 웨브를 닥터 블레이드(1000)로 크레이핑하기 전에 90% 내지 100%로 증가된다. 닥터 블레이드는 25°의 경사 각도를 가지며 양키 드럼에 대해 81°의 충돌 각도를 제공하도록 위치설정된다. 양키 건조기는 244m/분(800ft/분)의 속도로 작동된다. 건조 웨브는 200m/분(650ft/분)의 속도로 롤로 형성된다.
웨브는 2겹의 욕실용 티슈 종이를 제공하도록 전환된다. 각각의 겹은 20.8그램/㎡(12.8파운드/3000ft2)의 기본 중량을 가지며, 0.02%의 일시적 습윤 강도 수지와 0.01%의 박리제를 함유한다.
결과적인 2겹 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이 있고, 욕실용 티슈로 사용하기에 적합하다. 각각의 겹은 다음과 같은 특성을 갖는다.
기본 중량: 20.8그램/m2(12.8파운드/3000ft2)
매크로 캘리퍼: 11.4mil
밀도: 0.07그램/㎤
면(22)의 표면 평활도: 850
면(24)의 표면 평활도 : 1006
평활도 비: 1.18
실시예 3 :
본 실시예는 2겹의 티슈 종이를 제공하는 바, 각 겹은 3층을 구비하고 또 각 겹은 도 8a, 도 8b 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 유형의 제지기로 제조된다.
북부 침엽수 크라프트(NSK) 섬유의 3중량%의 수성 슬러리가 종래의 리펄퍼를 사용하여 준비된다. 일시적 습윤 강도 수지의 2% 용액(즉, 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 National Starch and Chemical Corporation에 의해 판매되는 National Starch 78-0080)를 건조 섬유의 0.2중량%의 비율에서 NSK 스톡 파이프에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다. 그다음, 유칼립투스 섬유의 3중량%의 수성 슬러리가 종래의 리펄퍼에서 준비된다. 2%의 박리제 용액(즉, 미국 오하이오주 더블린 소재의 Witco Corporation에 의해 제조되는 ADOGEN 442)을 건조 섬유의 0.1중량% 비로 유칼립투스 스톡 파이프중 하나에 첨가한다. 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다.
3개의 개별 처리된 공급 스트림(스트림 1=100% NSK; 스트림 2=100% 박리제로 피복된 유칼립투스; 스트림 3=100% 유칼립투스)이 헤드박스를 통해 별도로 유지되고 포드리니어 와이어상에 배치되어 외측 유칼립투스 층과 박리된 유칼립투스 층 및 NSK 층을 수용한 3층의 미형성 웨브를 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 이루어지고 반사기 및 진공 박스에 의해 지원된다. 포드리니어 와이어는 2.54㎝(인치)당 110개의 가공방향 및 95개의 횡가공방향 모노필라멘트를 각각 구비한 5 셰드 새틴 위브 형상으로 되어 있다.
미형성 습윤 웨브는 전달점에서 8%의 섬유 농도로 포드리니어 와이어로부터 탈수 펠트층(220) 및 감광성 수지 웨브 패턴화층(250)을 구비한 웨브 지지 장치(200)로 운반된다.
탈수 펠트(220)는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 Appleton Mills로부터 제조되는 상표명 Amflex 2 Press Felt 이다. 이 펠트(220)는 폴리에스터 섬유의 솜을 포함한다. 솜은 3의 표면 데니어 및 10 내지 15의 기재 데니어를 갖는다. 펠트층(220)은 1,436그램/㎡의 기본 중량과, 3㎜의 캘리퍼와, 30 내지 40scfm의 공기 투과율을 갖는다.
웨브 패턴화층(250)은 웨브 지지 장치(200)의 돌출 영역의 30% 내지 40%의 돌출 영역을 갖는 연속 망상조직 접촉면(260)을 구비한다. 면(260)의 높이(2610)와 펠트면(230)의 높이(231)사이의 차이는 0.127㎜(0.005인치)이다.
미형성 웨브는 지지 장치(200)로 운반되어 거시적 단평면의 실질적으로 평활한 면(549)을 가지며 지지 장치(200)상에 지지된 웨브(545)를 제공한다. 운반은 50.8㎝(20인치)의 수은의 압력차로 진공 전달점에서 제공된다.
추가의 탈수는 웨브가 25%의 섬유 농도를 가질 때까지 장치(620)에 의해서와 같은 진공 지원 배수에 의해 달성된다. 그 후, 웨브(545)는 스팀 후드(2800)에 인접하게 그리고 진공 압력 롤(900)과 양키 건조기 드럼(880) 사이에 형성된 닙(800)으로 운반된다.
웨브(545) 및 웨브 지지 장치(200)를 진공 압력 롤(900) 및 양키 건조기 드럼(880) 사이에서 400psi의 닙 압력으로 압축시키는 것에 의해 닙(800)에서 웨브(545)의 면(547)으로 면(260)이 인쇄된다. 크레이핑 접착제를 사용하여 웨브를 양키 건조기에 고착시킨다. 섬유의 농도는 웨브를 닥터 블레이드로 크레이핑 하기 전에 적어도 90%로 증가된다. 닥터 블레이드는 25°의 경사 각도를 가지며 양키 드럼에 대해 81°의 충돌 각도를 제공하도록 위치설정된다. 양키 건조기는 244m/분(800ft/분)의 속도로 작동된다. 건조 웨브는 200m/분(650ft/분)의 속도로 롤로 형성된다.
웨브는 3개의 섬유 층을 각각 갖는 2겹의 욕실용 고급화장지를 제공하도록 전환된다. 2겹의 화장실용 티슈 종이는 1.0%의 일시적 습윤 강도 수지와 0.1%의 박리제를 함유한다. 각각의 겹은 다음과 같은 특성을 갖는다.
기본 중량: 15.9그램/m2(9.8파운드/3000 ft2)
매크로 캘리퍼: 6mil
밀도: 0.10그램/㎤
면(22)의 표면 평활도: 740
면(24)의 표면 평활도 : 960
평활도 비: 1.30
실시예 4 :
본 실시예는 도 8a, 도 8b 및 도 9c 내지 도 9c에 도시된 제지 장치로 제조된 티슈 웨브를 제공한다.
북부 침엽수 크라프트의 3중량%의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 2%의 일시적 습윤 강도 수지의 용액(상표명 PAREZ 750)을 0.1중량%의 건조 섬유의 비율로 유칼립투스 스톡 파이프에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다. 그다음, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 2%의 박리제 용액(ADOGEN 442)을 0.1중량%의 건조 섬유의 비율로 유칼립투스 스톡 섬유에 첨가한다. 이러한 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다.
2개의 개별적으로 처리된 공급 스트림(스트림 1=100% NSK/ 스트림 2= 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 혼합하고 포드리니어 와이어상에 배치하여 NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유의 단일층 웨브를 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 수행되며 편향기 및 진공 박스에 의해 지원된다. 포드리니어 와이어는 5셰드 새틴 위브 형상이며 2.54㎝(인치)당 100개의 가공방향 모노필라멘트와 95개의 횡가공방향 모노필라멘트를 각각 구비한다.
미형성 습윤 웨브는 운반점에서 8%의 섬유 농도에서 포드리니어 와이어로부터 탈수 펠트층(220) 및 감광성 수지 웨브 패턴화층(250)을 갖는 웨브 지지 장치(200)로 운반된다.
탈수 펠트(220)는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 Appleton Mills에 의해 제조되는 Amflex 2 Press Felt이다. 웨브 패턴화층(250)은 연속 웨브 접촉면(260)을 포함한다. 웨브 패턴화층(250)은 웨브 지지 장치(200)의 돌출 영역과 동일하거나 그의 35%인 돌출 영역을 갖는다. 상부 웨브 접촉면(260)과 제 1 펠트면(230)사이의 높이 차이는 0.127㎜(0.005인치)이다.
미형성 웨브는 웨브 지지 장치(200)로 운반되고 제 1 편향 단계에서 편향되어 대체로 단평면 웨브(545)를 형성한다. 50.8㎝(20인치) 수은의 압력차에 의해 진공 운반점에서 운반이 제공된다. 웨브가 25%의 섬유 농도를 가질 때까지 진공 지원 배수에 의해서 추가의 탈수가 달성된다. 웨브(545)는 웨브 지지 장치(200)에 의해 스팀 후드(2800)에 인접하게 운반되고 진공 압력 롤(900)과 양키 드럼(880) 사이에 형성된 닙(800)안으로 운반된다. 그 후 웨브(545)는 적어도 400psi의 압축력으로 양키 건조기 드럼(880)의 압축면(875)에 접해 압축된다. 폴리비닐 알콜계 크레이핑 접착제를 사용하여 고밀도로 된 웨브를 양키 건조기에 고착시킨다. 건조기 드럼(880)의 면으로부터 웨브를 닥터 블레이드로 크레이핑 가공하기 전에, 섬유 농도는 적어도 90%로 증가된다. 닥터 블레이드는 25°의 경사각을 가지며 81°의 충돌각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되며; 양키 건조기는 244m/분(800ft/분)으로 작동된다. 건조 웨브는 200m/분(650ft/분)의 속도로 롤로 형성된다.
웨브는 단일층의 2겹 욕실용 티슈 종이를 제공하도록 전환된다. 각각의 겹은 20.5그램/㎡(12.6파운드/3000ft2)의 기본 중량을 가지며, 0.2중량%의 일시적 습윤 강도 수지와 0.1중량%의 박리제를 함유한다.
결과적인 2겹 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이 있고, 욕실용 티슈로 사용하기에 적합하다. 각각의 겹은 다음과 같은 특성을 갖는다.
기본 중량: 20.5그램/m2(12.6파운드/3000 ft2)
매크로 캘리퍼: 8.8mil
밀도: 0.092그램/㎤
면(22)의 표면 평활도: 890
면(24)의 표면 평활도 : 1050평활도 비: 1.18
예상 실시예:
하기의 예시적 실시예는 도 8a, 도 8b 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 유형의 경제적 크기의 제지 설비를 사용하는 2겹 티슈 종이의 제조 방법을 도시한 것이다.
북부 침엽수 크라프트의 3중량%의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 2%의 일시적 습윤 강도 수지의 용액(즉, 미국 코넥티컷주 스탠포드 소재의 American Cyanamid Coporation에 의해 판매되는 상표명 PAREZ 750)을 0.2중량%의 건조 섬유의 비율로 NSK 스톡 파이프에 첨가한다. NSK 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다. 그다음, 3중량%의 유칼립투스 섬유의 수성 슬러리를 종래의 리펄퍼에서 준비한다. 2%의 박리제 용액(즉, 미국 오하이오주 더블린 소재의 Witco Corporation에 의해 판매되는 상표명 ADOGEN 442)을 0.1중량%의 건조 섬유의 비율로 유칼립투스 스톡 파이프에 첨가한다. 이러한 유칼립투스 슬러리는 팬 펌프에서 0.2%의 농도로 희석된다.
2개의 개별적으로 처리된 공급 스트림(스트림 1=100% NSK; 스트림 2= 100% 유칼립투스)을 헤드박스를 통해 혼합하고 포드리니어 와이어상에 배치하여 NSK 섬유 및 유칼립투스 섬유의 단일층 웨브를 형성한다. 탈수는 포드리니어 와이어를 통해 수행되며 편향기 및 진공 박스에 의해 지원된다. 포드리니어 와이어는 5셰드 새틴 위브 형상이며 2.54㎝(인치)당 100개의 가공방향 모노필라멘트와 95개의 횡가공방향 모노필라멘트를 각각 구비한다.
미형성 습윤 웨브는 운반점에서 8%의 섬유 농도로 포드리니어 와이어로부터 탈수 펠트층(220) 및 감광성 수지 웨브 패턴화층(250)을 갖는 웨브 지지 장치(200)로 운반된다.
탈수 펠트(220)는 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 Appleton Mills에 의해 제조되는 Amflex 2 Press Felt이다. 웨브 패턴화층(250)은 웨브 접촉면(220)의 6.45㎠(평방 인치)당 69개의 양측방향으로 엇갈린 타원형상 개구부(270)를 갖는 연속 웨브 접촉면(260)을 포함한다. 웨브 패턴화층(250)은 웨브 지지 장치(200)의 돌출 영역과 동일하거나 그의 35%인 돌출 영역을 갖는다. 상부 웨브 접촉면(260)과 제 1 펠트면(230)사이의 높이 차이는 0.127㎜(0.005인치)이다.
미형성 웨브는 웨브 지지 장치(200)로 운반되어 대체로 단평면 웨브(545)를 형성한다. 50.8㎝(20인치) 수은의 압력차에 의해 진공 운반점에서 운반이 제공된다. 웨브가 30%의 섬유 농도를 가질 때까지 진공 지원 배수에 의해서 추가의 탈수가 달성된다. 웨브(545)는 웨브 지지 장치(200)에 의해 닙(800)으로 운반된다. 진공 압력 롤(900)은 60 P&J의 경도를 갖는 압축면(910)을 구비한다. 그 후 웨브(545)는 적어도 400psi의 압축력으로 양키 건조기 드럼(880)의 압축면(875)에 접해 압축된다. 폴리비닐 알콜계 크레이핑 접착제를 사용하여 고밀도로 된 웨브를 양키 건조기에 고착시킨다. 건조기 드럼(880)의 면으로부터 웨브를 닥터 블레이드로 크레이핑 가공하기 전에, 섬유 농도는 적어도 90%로 증가된다. 닥터 블레이드는 20°의 경사각을 가지며 76°의 충돌각을 제공하도록 양키 건조기에 대해 위치되며; 양키 건조기는 1372m/분(4500ft/분)으로 작동된다. 건조 웨브는 1125m/분(3690ft/분)의 속도로 롤로 형성된다.
웨브는 2겹 욕실용 티슈 종이를 제공하도록 전환된다. 각각의 겹은 20.3그램/㎡(12.5파운드/3000ft2)의 기본 중량을 가지며, 0.2중량%의 일시적 습윤 강도 수지와 0.1중량%의 박리제를 함유한다. 결과적인 2겹 티슈 종이는 유연하고, 흡수성이 있으며 욕실용 티슈로 사용하기에 적합하다.
분석 과정
종이 형상부의 두께 및 높이의 측정:
영역(30)의 평면(23)의 위치, 영역(30)의 두께 및 영역(50)의 두께는 종이 웨브의 마이크로톰 단면(microtomed cross-section)의 현미경 사진을 사용하여 결정된다. 그러한 현미경 사진의 일예는 도 3에 도시하였으며, 상기 도면에 있어서 평면(23)의 위치는 영역(50)의 두께(P) 및 영역(30)의 두께(K)와 함께 표시하였다.
25.4㎝ x 5.1㎝(1인치 x 2인치)로 각각 측정되는 10개의 표본을 티슈 종이의 시트 또는 롤로부터 무작위로 선택한다. 10개의 표본을 하나의 시트로부터 얻을 수 없다면, 동일 조건(바람직하게는 동일한 계의 롤)으로 제조된 추가 시트를 사용할 수 있다.
각 표본의 마이크로톰은 각 표본을 강성의 판지 홀더상에 스테플링(stapling)하는 것에 의해 제조된다. 판지 홀더는 실리콘 주형에 설치된다. 종이 표본을 Hercules, Inc.에 의해 제조된 Merigraph photopolymer와 같은 수지내에 담근다.
표본은 경화되어 수지 혼합물을 강화시킨다. 표본을 실리콘 주형으로부터제거한다. 광중합체에 담그기 전에, 표본에 기준점을 표시하여 마이크로톰 슬라이스가 형성되는 장소를 정확히 결정한다. 바람직하게는, 동일 기준점을 웨브(20)의 표본의 평면도(예를 들면, 도 4) 및 다양한 단면도(예를 들면, 도 3) 양자에 이용한다.
표본을 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 American Optical Company에 의해 판매되는 모델명 860 마이크로톰에 설치하고 수평으로 한다. 평활한 면이 나타날 때까지 표본의 가장자리를 표본으로부터 슬라이스로 제거한다.
충분한 개수의 슬라이스를 표본으로부터 제거하여, 종이 웨브의 여러 영역(예를 들면, 30 및 50)을 정확히 재구성할 수도 있다. 전술한 실시예에 대하여, 슬라이스당 60미크론의 두께를 갖는 슬라이스를 평활한 면으로부터 취한다. 다수의 슬라이스는 두께(P, K)를 확인할 수 있도록 할 필요가 있다.
표본 슬라이스를 오일 및 커버 슬립을 사용하여 현미경 슬라이스상에 장착한다. 슬라이스 및 표본을 투광 현미경(light transmission microscope)상에 장착하고 40배 확대하여 관찰한다. 현미경 사진을 슬라이스를 따라 촬영하고 개별 현미경사진을 일열로 배열하여 슬라이스의 윤곽을 재구성한다. 두께 및 높이를 도 3에 도시된 바와 같이 재구성된 윤곽으로부터 확인할 수 있다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 종이 구조체의 단면에 대한 현미경사진이다.Hewlett Packard ScanJet IIC 칼라 플랫 스캐너를 사용하여 두께를 설정함으로써 개인용 컴퓨터상의 그림 파일 포맷으로 현미경사진을 주사하고 그 현미경사진을 저장한다. 휴랫 팩카드의 스캐닝 소프트웨어는 Deskjet II 버전 1.6이다. 스캐너 설정 유형은 흑백 사진이다. 경로는 Laser Writer NT, NTX이다. 명암 및 대비 설정치는 125이다. 스케일링은 100%이다. 파일을 스캐닝하여 Macintosh IICi 컴퓨터상에 그림 파일 포맷으로 저장한다. 그림 파일은 미국 캐롤라이나주 소재의 Engineered Software로부터 구입할 수 있는 PowerDraw 버전 6.0과 같은 적절한 사진상 소프트웨어 패키지 또는 CAD 프로그램으로 연다.
도 3을 참조하면, 영역(30, 50)의 두께는 참조부호(K, P)로 각각 직경을 표시한 원으로 나타나 있다. 먼저, 조사할 영역(50)에 기록할 수 있는 가장 큰 원을 Power Draw 소프트웨어를 사용하여 작도한다. 이 원의 직경은 P로 표시한다. 영역(50)의 두께(P)는 이 원의 직경을 적절한 스케일 인자에 곱한 값이다(스케일 인자는 현미경사진의 크기를 스캐닝된 상의 크기에 곱한 값이다).
그다음, 영역(50)의 다른 측면상의 영역(30)의 일부분에 기록할 수 있는 가장 큰 원을 작도한다. 이 원의 직경은 K로 표시한다. 영역(50)에 인접한 영역(30)의 두께(K)는 2개의 직경을 전술한 스케일 인자에 곱한 평균치이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 직경(K)을 갖는 2개의 원의 중심을 연결하는 선을 작도하는 것에 의해 영역(50)에 인접한 영역(30)의 평면을 배치한다.
10개 표본 각각에 대해, 영역(30)의 비교적 얇은 부분 사이에 비교적 두꺼운 영역(50)이 배치된 것을 조사한다. 비교적 얇은 영역(30)이 비교적 두꺼운 영역(50)의 각 측면상에 확인되는 각 경우마다, 면(23)을 나타내는 선을 작도한다. 이 선이 발생된 지점의 적어도 25%에서 영역(50)과 교차한다면, 본 발명에 따라, 표본을 취하는 종이는 비교적 두꺼운 영역의 면에 배열된 비교적 두꺼운 영역을 갖는다. 예를 들면, 10개의 표본이 비교적 두꺼운 영역(50)의 다른 측면상에 비교적 얇은 영역(30)을 50개 발생시킨다면, 선 작도를 나타내는 평면(23)이 50회의 발생중 적어도 13회에서 두꺼운 영역(50)과 교차하더라도, 비교적 두꺼운 영역(50)은 비교적 얇은 영역(30)의 평면에 배열된다고 할 수 있다.
면 평활도:
종이 웨브의 면 평활도(surface smoothness)는 본원에 참고로 인용된 암펄스키(Ampulsky) 등의 '티슈 종이의 기계적 특성의 측정방법'이라는 명칭의 1991년 국제 종이 물리학 협의회 TAPPI Book 제 1 권 19 페이지에 설정된 생리학적 면 평활도(physiological surface smoothness : PSS)의 측정 방법을 기초로 측정된다. 본원에 사용되는 PSS 측정치는 전술한 논문에 개시된 바와 같은 크기 값의 포인트 합계이다. 상기 논문에 개시된 측정 과정은 스펜델(Spendel)에게 허여된 미국 특허 제 4,959,125 호와, 암펄스키(Ampulski) 등의 미국 특허 제 5,059,282 호에도 대체적으로 개시되어 있다. 상기 특허들은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 종이 표본의 실험을 위해, 전술한 논문에서 PSS 측정 방법을 사용하여 다음과 같은 과정 수정에 의거 면 평활도를 측정한다.
전술한 논문에 개시된 바와 같이, 디지탈화된 데이타 쌍(진폭 및 시간)을 10개의 표본에 대해 SAS 소프트웨어에 임포팅(importing)하는 대신에, 미국 텍사스주 오스틴 소재의 National Instruments로부터 구입가능한 LABVIEW 브랜드 소프트웨어를 사용하여 10개의 표본에 대한 데이타를 취득하고 디지탈화하며 실질적으로 처리하는 것에 의해 면 평활도를 측정한다. 각각의 진폭 스펙트럼은 출력 스펙트럼으로 선택된 'Amp Spectrum Mag Vrms'를 갖는 LABVIEW 소프트에어 패키지의 '진폭 및 상 스펙트럼 vi' 모듈을 사용하여 발생된다. 출력 스펙트럼을 10개의 표본 마다 구한다.
그 후, 각각의 출력 스펙트럼은 LABVIEW에서 0.000246, 0.000485, 0.00756, 0.062997의 중량 인자를 사용하여 평활하게 된다. 이러한 중량 인자들은 SAS 프로그램용으로 상기 논문에 명시된 인자 0.0039, 0.0077, 0.120, 1.0에 의해 제공되는 평활도를 모방하기 위해 선택된다.
평활하게된 후에, 각 스펙트럼은 상기 논문에 명시된 주파수 필터를 사용하여 여과된다. 그 후, 미크론 단위의 PSS 값을 상술한 논문에 명시된 바와 같이 각각의 개별 여과된 스펙트럼에 대해 계산한다.
종이 웨브의 일측면의 면 평활도는 종이 웨브의 동일 측면으로부터 취한 10개 표본으로부터 측정한 10 PSS 값의 평균치이다. 마찬가지로, 종이 웨브의 대향 측면의 면 평활도를 측정할 수 있다. 평활도 비는 종이 웨브의 보다 촘촘한 측면의 대응하는 면 평활도의 높은 값을 종이 웨브의 보다 평활한 측면에 대응하는 면 평활도의 낮은 값으로 나누는 것에 의해 구한다.
기본 중량:
기본 중량은 다음의 과정에 따라 측정한다.
측정할 종이는 최소 2시간동안 48% 내지 52%의 상대 습도에서 21.7℃ 내지 23.9℃(71℉ 내지 75℉)로 조절된다. 조절된 종이를 절단하여 12개의 표본 측정치 8.9㎝ ×8.9㎝(3.5인치 x 3.5인치)를 제공한다. 표본을 모델명 241-10의 Thwing-Albert Alfa Hydraulic Pressure Sample Cutter와 같은 적절한 압력 플레이트 커터에 의해 한번에 6개의 표본으로 절단한다. 그 후, 2개의 6개 단위 표본을 12겹의 적층체로 조합하고 적어도 추가로 15분간 21.7℃ 내지 23.9℃(71℉ 내지 75℉) 및 48% 내지 52%의 상대 습도로 조절한다.
그 후, 12겹의 적층체를 측정된 분석 균형추상에서 중량을 측정한다. 균형추는 표본이 조절된 동일 실내에 유지된다. 적절한 균형추는 Sartorius Instrument Company에 의해 모델명 A200S으로 제조된다. 이러한 중량은 79.04㎠(12.25평방인치)의 직경을 각각 갖는 종이의 1겹 적층체의 그램 중량이다.
종이 웨브의 기본 중량(한겹의 단위 면적당 중량)을 다음의 식을 이용하여 27.9㎡(3,000ft2)당 그램(파운드)의 단위로 계산한다.
12겹 적층체의 중량(그램) x 3,000 x 144 in 2 /ft 2
(453.6그램/파운드) x (12 겹) x (겹당 12.25 in2)
또는 단순하게: 기본 중량(파운드/3,000ft2) = 12겹 적층체의 중량(그램) x 6.48
매크로 캘리퍼 또는 건조 캘리퍼:
매크로 캘리퍼 또는 건조 캘리퍼는 본원에 참고로 인용되는 트로칸의 1984년 9월 4일자 미국 특허 제 4,469,735 호에 개시된 건조 캘리퍼를 측정하기 위한 과정을 이용하여 측정한다.
밀도(bulk density):
밀도는 웨브의 기본 중량을 웨브의 매크로 캘리퍼로 나눈 값이다.
흡수 용량(absorbent capacity):
웨브의 흡수 용량은 상기 참고자료 미국 특허 제 4,469,735 호에 개시된 수평 흡수 용량을 사용하여 측정한다.
웨브 지지 장치 높이의 측정:
제 1 펠트면의 높이(231)와 웨브 접촉면(260)의 높이(261)사이의 높이 차이는 다음의 과정을 이용하여 측정한다. 웨브 지지 장치는 상향의 웨브 패턴화층에 의해 평탄한 수평면상에 지지된다. 1.3㎟의 원형 접촉면과 3㎜의 수직 길이를 갖는 스타일러스(stylus)를 로드 아일랜드 프로비던스 소재의 Federal Products Company에 의해 제조되는 Federal Products 치수측정 게이지(EMD-4320 W1 분리 프로브와 함께 사용하기 위해 수정된 432B-81 증폭기)상에 장착한다. 이 기구는 공지된 높이 차이를 제공하는 공지된 두께의 2개의 정밀 끼움쇠(shim)사이의 전압 차이를 결정하는 것에 의해 조절된다. 이 기구는 스타일러스의 비구속적 이동을 보장하기 위해 제 1 펠트면(230) 보다 약간 낮은 높이에서 영점 조정된다. 스타일러스를 당해 높이 위에 배치한 후 하강시켜 측정 작업을 수행한다. 스타일러스는 측정점에 0.24 그램/㎟의 압력을 가한다. 각 높이에서 적어도 3개의 측정을 수행한다. 각 높이의 측정치를 평균화한다. 평균값간의 차이를 계산하여 높이 차이를 제공한다.
동일 과정을 사용하여 도 14b에 도시한 높이(1231, 261)사이의 차이를 측정한다.

Claims (19)

  1. 종이 웨브의 형성 방법에 있어서,
    제지 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재를 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재상에 상기 제지 섬유의 미형성 웨브를 형성하는 단계로서, 상기 미형성 웨브는 제 1 면 및 제 2 면을 구비하는, 상기 미형성 웨브의 형성 단계와;
    제 1 웨브 접촉면 및 제 2 웨브 접촉면을 포함하는 웨브를 향한 측면을 구비한 웨브 지지 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 웨브 접촉면과 상기 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 상기 미형성 웨브의 두께보다 작은, 상기 웨브 지지 장치의 제공 단계와;
    가열된 건조면을 제공하는 단계와;
    상기 미형성 웨브를 상기 다공성 성형 부재로부터 상기 웨브 지지 장치로 운반하는 단계로서, 상기 웨브의 제 1 면이 상기 웨브 지지 장치의 제 1 및 제 2 웨브 접촉면상에 지지되는, 상기 운반 단계와;
    상기 웨브의 제 1 면에 10% 내지 60%의 웨브 농도로 사전설정된 패턴을 부여하여 상기 종이 웨브의 표면 평활도 비(surface smoothness ratio)가 1.15보다 크게 되게 하는 단계와;
    상기 웨브를 20% 내지 60%의 웨브 농도로 가열된 건조면으로 운반시키는 단계로서, 상기 웨브의 제 2 면의 전체가 가열된 건조면에 인접하게 위치되는, 상기 운반 단계와;
    상기 웨브를 가열된 건조면으로부터 크레이핑 가공하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미형성 웨브의 형성 단계가 섬유 박리제를 포함하는 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미형성 성형 웨브의 형성 단계가 다층 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 미형성 웨브의 중간층은 섬유 박리제를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  4. 종이 웨브의 형성 방법에 있어서,
    제지 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재를 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재상에 상기 제지 섬유의 미형성 웨브를 형성하는 단계로서, 상기 미형성 웨브는 제 1 면 및 평활한 거시적 단평면의 제 2 면을 구비하는, 상기 미형성 웨브의 형성 단계와;
    제 1 웨브 접촉면 및 제 2 웨브 접촉면을 포함하는 웨브를 향한 측면을 구비한 웨브 지지 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 상기 미형성 웨브의 두께보다 작은, 상기 웨브 지지 장치의 제공 단계와;
    가열된 건조면을 제공하는 단계와;
    상기 미형성 웨브를 상기 다공성 성형 부재로부터 상기 웨브 지지 장치로 운반하는 단계로서, 상기 웨브의 제 1 면이 상기 웨브 지지 장치의 제 1 및 제 2 웨브 접촉면상에 지지되는, 상기 운반 단계와;
    상기 웨브의 제 2 면을 평활한 거시적 단평면 형태로 유지하면서 상기 웨브의 제 1 면에 사전설정된 패턴을 부여하여 상기 종이 웨브의 표면 평활도 비가 1.15보다 크게 되게 하는 단계와;
    상기 웨브의 평활한 거시적 단평면의 제 2 면을 상기 가열된 건조면에 인접하게 위치시키는 단계와;
    상기 가열된 건조면상의 웨브를 건조시키는 단계와;
    상기 웨브를 상기 건조면으로부터 크레이핑 가공하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 미형성 웨브의 형성 단계가 섬유 박리제를 포함하는 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 미형성 성형 웨브의 형성 단계가 다층 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 미형성 웨브의 중간층은 섬유 박리제를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  12. 종이 웨브의 형성 방법에 있어서,
    제지 섬유의 수성 현탁액을 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재를 제공하는 단계와;
    다공성 성형 부재상에 상기 제지 섬유의 미형성 웨브를 형성하는 단계로서, 상기 미형성 웨브는 제 1 면 및 평활한 거시적 단평면의 제 2 면을 구비하는, 상기 미형성 웨브의 형성 단계와;
    제 1 웨브 접촉면 및 제 2 웨브 접촉면을 포함하는 웨브를 향한 측면을 구비한 웨브 지지 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 웨브 접촉면과 상기 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 상기 미형성 웨브의 두께보다 작은, 상기 웨브 지지 장치의 제공 단계와;
    진공 압력 롤을 제공하는 단계와;
    가열된 건조면을 제공하는 단계와;
    상기 미형성 웨브를 상기 다공성 성형 부재로부터 상기 웨브 지지 장치로 운반하는 단계와;
    상기 웨브 및 상기 웨브 지지 장치를 상기 진공 압력 롤과 상기 가열된 건조면 사이로 배향하는 단계로서, 상기 웨브의 제 1 면이 상기 웨브 지지 장치에 대해 위치되고, 그리고 상기 웨브의 평활한 거시적 단평면의 제 2 면이 가열된 건조면에 대해 위치되며, 상기 웨브 지지 장치는 상기 진공 압력 롤에 인접해 위치되는, 상기 배향 단계와;
    상기 웨브의 제 2 면을 건조면에 고착시키는 단계와;
    상기 가열된 건조면상의 웨브를 건조시키는 단계와;
    상기 웨브를 건조면으로부터 크레이핑 가공하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    증기 공급원을 제공하는 단계와;
    상기 웨브를 진공 압력 롤과 상기 가열된 건조면 사이에 배향하는 단계 이전에 증기를 웨브내로 배향하는 단계를 더 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 웨브 지지 장치는 탈수 펠트층을 포함하며, 상기 웨브 지지 장치의 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이가 0.015㎜(6.0mil) 미만인
    종이 웨브의 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 0.05㎜(2.0mil) 미만인
    종이 웨브의 형성 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 미형성 웨브의 형성 단계가 섬유 박리제를 포함하는 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 미형성 성형 웨브의 형성 단계가 다층 미형성 웨브를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 미형성 웨브의 중간층은 섬유 박리제를 포함하는
    종이 웨브의 형성 방법.
  18. 종이 웨브의 제조에 사용하기 위한 웨브 지지 장치에 있어서,
    탈수 펠트층 및 상기 탈수 펠트층상에 배열된 감광성 수지층을 포함하고,
    상기 탈수 펠트층은 제 1 웨브 접촉면을 포함하며,
    상기 감광성 수지층은 제 2 웨브 접촉면을 포함하고,
    상기 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이가 0.15㎜(6.0mil) 미만인
    웨브 지지 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 웨브 접촉면과 제 2 웨브 접촉면 사이의 높이 차이는 0.05㎜(2.0mil) 미만인
    웨브 지지 장치.
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