(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両対向面を有し、巨視的単一表面で、通過空気乾燥したマルチ密度のセルロース性繊維構造を包含するティッシュのシートであって、該面の一方が８００ミクロン以下の生理学的表面円滑性、好ましくは７５０ミクロン以下の生物学的表面円滑性、より好ましくは７００ミクロン以下の生物学的表面円滑性を有する、ティッシュのシート。
【請求項２】
ティッシュが少なくとも０．１００g/ccの密度を有し、好ましくはティッシュが少なくとも０．１１０g/ccの密度を有することを特徴とする請求項１に記載のティッシュのシート。
【請求項３】
ティッシュの両面が８００ミクロン以下の生物学的表面円滑性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のティッシュのシート。
【請求項４】
ティッシュが１１ミル未満のキャリパ、好ましくはティッシュが１０ミル未満のキャリパを有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のティッシュのシート。
【請求項５】
製紙繊維の水性分散液を準備する工程、
水浸透性フルドリニエワイヤを準備する工程、
該ワイヤ上に該製紙繊維の初期ウエブを形成する工程、
通過空気乾燥ベルトを準備する工程、
該初期ウエブを該通過空気乾燥ベルトに移送する工程、
空気を該ウエブを通して吹込んでウエブの領域をベルト内に偏向させて低密度領域を形成する工程、
ヤンキー乾燥ドラムを準備する工程、
該ウエブを該ヤンキー乾燥ドラム上で湿分水準１．９〜３．５％まで乾燥する工程、
ニップが該初期ウエブをカレンダリングするに適したものであるニップをその間に形成するように並置した２個の軸的に平行なロールを準備する工程、
該ニップにおいて該初期ウエブをカレンダリングする工程、
及び
該初期ウエブを乾燥して、８００ミクロン以下の生物学的表面円滑性を有し、湿分水準が好ましく２．５〜３．０％である、巨視的単一表面でマルチ密度のティッシュを得る工程
を包含する円滑で通過空気乾燥したマルチ密度のティッシュペーパーを製造する方法。
【請求項６】
ニップが該ウエブのカレンダリング中に１１０〜１５０psiの圧力を与えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
両対向面を有し、巨視的単一平面で、マルチ密度の、通過空気乾燥したセルロース性繊維構造を包含するティッシュのシートであって、該シートの該面の一方が９００ミクロン以下の生物学的表面円滑性を有し、ティッシュが少なくとも０．１２０g/ccの密度を有し、好ましくはティッシュが少なくとも０．１３０g/ccの密度を有するティッシュのシート。
【請求項８】
ティッシュの該両面が９００ミクロン未満の生物学的表面円滑性を有することを特徴とする請求項７に記載のティッシュのシート。
【請求項９】
ティッシュの該面の一方が８００ミクロン未満の生物学的表面円滑性を有することを特徴とする請求項７又は８に記載のティッシュのシート。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はティッシュ、特に柔軟な感触を有するティッシュに関する。
発明の背景
ティッシュは当該技術で知られ日常生活の主要商品である。ティッシュは一般に２種の用途に分けられる。即ち化粧ティッシュと美顔ティッシュである。両者共に消費者に受け入れられるための数種の特性が求められる。最も重要な特性の一つは柔軟性である。
柔軟性はティッシュを取扱い又は使用する際に使用者が感じる触感の主観的評価である。柔軟性を直接測定することはできない。然し、相対的柔軟性値は、本出願人の米国特許第5,354,425号(Mackey等、1994年10月11日発行)に示された技術によるパネルスコアユニット（ＰＳＵ）で測定できるが、試料が同様に柔軟であると判断することはできない。この特許は引用して本明細書に一体化する。柔軟性は、1)ティッシュの表面トポグラフィ、2)ティッシュの屈曲性、及び3)ティッシュの表面の摩擦のスリップ−スティック係数(slip-stick coefficient)に関連することが見出だされた。
ティッシュの屈曲性を増大させて柔軟性を改善する試みが当業界で行われた。例えば、本出願人の米国特許第4,191,609号(Trokhan)は、低密度領域の双方千鳥足配置によって屈曲性を増大させることが市場で成功する方法であることを示した。然し、極めて高く市場で成功する屈曲性及び柔軟性を有するマルチ密度ティッシュは固有の特異的トポグラフィを有することが当業界では充分に認識されている。
然し、円滑な表面トポグラフィを提供することで柔軟性を改良及び維持することは判りにくいことが見出だされた。この判りにくいことの理由は、円滑な表面トポグラフィと密度の増大との間は相殺関係にあることでである。典型的には密度化は繊維と繊維との接触を増加し、接触点で結合を生じる可能性がある。これは屈曲性、従って柔軟性を損なう影響がある。この相互依存密度／柔軟性関係は事実上の公理として本出願人の米国特許第4,300,981号(Carstens、1994年11月17日発行)に述べられている。この特許ではＰＳＵ柔軟性測定についても論じられており、ここに引用して本明細書に一体化する。この関係は、競合欧州特許出願0 613 979 A1（1994年9月7日発行）においても、空容積の増大（即ち、密度の減少）は柔軟性の改良と関連するとして述べられている。残念ながらこの相殺関係は消費者が求めるティッシュ製品に不利な影響を有している。
予想されなかったのであるが、出願人は密度と柔軟性との先行技術の関係を切り離す方法を見出だした。従って、先行技術で生じた柔軟性の付随的損失に遭遇することなしにティッシュの表面トポグラフィを改良することが可能になったのである。そのため、相対的に高密度では従来は到達できなかった柔軟性のレベルが本発明によって可能になった。また、予想されなかったのであるが、吸収度が高密度で維持される。これは、より嵩高で吸収性シートで低密度結果を保持する欧州特許出願0 616 074 A1に示された先行技術の確信に反するものである。
更に、予想されなかったことであるが、本発明によるティッシュを作るのにマルチ密度基質を用いることが必要であることが見出だされた。これが予想されなかったのは、マルチ密度ティッシュ、特に通過空気乾燥(through air dried)ティッシュは、一般に至るところが均一の密度を有する従来の乾燥ティッシュより低い密度を一般的に有するからである。従って、カレンダー法における出発点として高密度ティッシュを用いるよりは、出発点として相対的に低い密度のティッシュを用いる。
【図面の簡単な説明】
図１は、後述する例１〜５に示すティッシュの円滑性及び密度の関係をグラフに示すものである。
図２は、後述する例１〜５に示すティッシュの柔軟性及びキャリパ(caliper)の関係をグラフに示すものである。
発明の概要
本発明はティッシュのシートを包含する。このティッシュは、約８００ミクロン以下、好ましくは約７５０ミクロン以下、更に好ましくは約７００ミクロン以下、特に好ましくは約６５０ミクロン以下の生物学的表面円滑性の円滑性を有する。
ティッシュは通過空気乾燥基質からつくることができる。基質は約１．９〜約３．５％の湿分水準まで乾燥することができる。次いで、ティッシュはニップにおける約９０〜約１８０psi及び１３０〜３００psiの圧力下でカレンダリングすることができる。
発明の具体的な説明
本発明によるティッシュは、巨視的単一平面セルロース性繊維状構造を包含する。このティッシュは平らである必要はないが、二次元である。「巨視的単一平面(macroscopically monoplaner)」は、ミクロン規模では表面トポグラフィの起伏が存在することは認められるが、ティッシュが主として単一平面にあることを意味する。従って、このティッシュは２個の対抗面を有する。「セルロース性」の語は、ティッシュが少なくとも５０％セルロース性繊維を包含することを意味する。セルロース性繊維は、硬木でも軟木でもよく、クラフト、サーモメカニカル、石砕等として処理されたものでもよく、これらは全て当該技術で公知であり、本発明の部分を包含しない。「繊維状(fibrous)」の語は、それに直交する他の２つの寸法より極めて大きい寸法を有する１個の主軸を有する繊維−様の要素に関する。シートの語は、単一層として形成ワイヤからとられ、繊維を加えたり除いたりしない限り基礎重量が変化しないセルロース性繊維の巨視的に単一平面形成に関する。一方が両者が本発明によるものである２以上のシートを一緒にすることができることを認識すべきである。
本発明のティッシュは通過空気乾燥であり、本出願人の米国特許第4,191,609号(Trokhan; 1980年3月4日発行)、米国特許第4,637,859号(Trokhan et al,;1987年1月20日発行)又は米国特許第5,334,289号(Trokhan et al,;1994年8月2日発行)に従ってつくることができる。これらの特許は全て引用してここに挿入する。上記特許による通過空気乾燥はマルチ密度のティッシュを生産する。マルチ密度で通過空気乾燥のティッシュは、プレスフェルトを用い、１の密度の単一領域を包含する従来の乾燥ティッシュより低い密度を一般に有する。特に上述した３件の特許によって作られるマルチ密度ティッシュは高密度領域及び不連続隆起の２種の領域を包含する。この隆起は、ティッシュの残りの部分に対して特に低密度である。高密度領域は低密度領域を並置した連続領域を包含するか又は本質的に連続ネットワークを包含することができる。
ティッシュは、必ずしも必要ではないが、本出願人の米国特許第3,994,771号(Morgan et al.)に従って層化することができる。この特許は引用してここに挿入する。
本発明によるティッシュは、約８００ミクロン以下、好ましくは約７５０ミクロン以下、更に好ましくは約７００ミクロン以下、一層好ましくは約６５０ミクロン以下の生物学的表面円滑性(physiological surface smoothness: PSS)の円滑性を有している。
生物学的表面円滑性は、文献[1991 International Paper Physics Conference,TAPPI Book 1,特に論文"Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" by Ampulski et al.及び19頁]に従って測定される。使用した特定の方法はその22頁["Physiological Surface Smoothness"]に示されている。然し、この論文に示された方法によって得られたＰＳＳ値はミリメータをミクロンに換算するために１，０００倍する。本発明によってつくられたティッシュの円滑性をどのように測定するかを示すために、ここに引用して本文に挿入する。生物学的表面円滑性は、本出願人の米国特許第4,959,125号(Spendel;1990年9月25日発行)及び米国特許第5,059,282号(Ampulski; 1991年10月22日発行)にも記載されている。これらの特許は引用してここに挿入する。
円滑性測定のために、ティッシュの試料を選択する。試料は、しわ、裂け、穿孔、又は巨視的単一平面からの大きな逸脱を避けるために選択する。試料は７１〜７５°Ｆ、４８〜５２％相対湿度で少なくとも２時間調整する。試料をモーター付きテーブル上におき、磁気的にその場に確保する。上述した方法と唯一の異なる点は、上記文献に示された２０トレースの代わりに試料当り１６トレース（８前進、８逆転）を用いたことである。前進及び逆転トレースのそれぞれは約１ミリメータで隣接する前進及び逆転から横断的にオフセットする。１６トレースを全て同一試料から平均してその試料の円滑性値を得る。
ティッシュのいずれの面も円滑性測定に選定できるが、全てのトレースを同一面からとる。ティッシュのいずれかの面がここに示した円滑性基準を満たす場合には、ティッシュの全体試料がこの基準内にあるとみなす。ティッシュの両面が上記基準を満たすことが好ましい。
本発明のティッシュは相対的に低いキャリパを有することが好ましい。キャリパは次の方法に従って測定するが、上記の挿入した特許に従ってつくったマルチ密度ティッシュに固有の絶対平面性からのミクロンの逸脱は考慮しない。
ティッシュペーパーはキャリパ測定の前に、７１°〜７５°Ｆ及び４８〜５２％相対湿度で２時間予調整する。トイレットティッシュのキャリパを測定する場合には、ロールの外側から先ず１５〜２０枚を除いて捨てる。フェイスティッシュのキャリパを測定する場合には、試料を包装の中心近くからとる。試料を選択した後、更に１５分間調整する。
キャリパはスイング社(Thwing-Albert Instrument Company of Philadelphia,Pennsylvania)から入手できる低荷重スイング−アルバートマクロメータモデル８９−１１を用いて測定する。マイクロメータは２．０インチ直径の押え金及び２．５インチ直径の支持金敷を用いて９５グラム／平方インチの圧力の荷重を試料にかける。マイクロメータは０〜０．０４００インチの測定能力範囲を有する。ティッシュの装飾領域、穿孔、端効果等はできれば避けるべきである。
本発明によるティッシュのキャリパは好ましくは約１１ミル以下、更に好ましくは約１０ミル以下、一層好ましくは約９．５ミル以下である。当業者は、ミルは０．００１インチであることを理解できるであろう。
本発明のティッシュは３，０００平方フィート当り約７〜約３５ポンドの基礎重量を有することが好ましい。基礎重量は次の方法で測定する。
ティッシュ試料は、上述したように選択し、７１°〜７５°Ｆ及び４８〜５２％相対湿度で最小限２時間調整する。６枚のティッシュのスタックを切断ダイの頂部におく。ダイは方形で、３．５インチ×３．５インチの大きさを有し、切断後にダイから試料を取除き易くするために方形内に軟質ポリウレタンゴムを有する。６個の試料をダイ及びThwing-Albert Alfa Hydraulic Pressure Sample Cutter, Model 240-10のような適当な圧力板カッターを用いて切断する。第２セットの６個の試料もこの様に切断する。次に２個の６試料スタックを一緒にして１２プライのスタックとし、７１°〜７５°Ｆ及び４８〜５２％湿度で更に少なくとも１５分間調整する。
次に１２プライ試料を、少なくとも０．０００１gの解像力を有する較正化学天秤で秤量する。天秤は試料を調整した同一室内に保持する。適当な天秤はSartorius Instrument Companyの製造したモデルＡ２００Ｓである。
基礎重量部[basis weight]は、３，０００平方フィート当りポンドの単位で、次の式によって計算する。
0003902649.tif 000002
この１２プライ試料の３，０００平方フィート当りポンドの単位の基礎重量は、次の換算式を用いてより簡単に計算される。
基礎重量(1b/3,00ft2)＝１２プライパッドの重量(g)×６．４８
ここに用いた密度の単位は立方センチメートル当りグラム数（ｇ／ｃｃ）である。このｇ／ｃｃの密度単位で、平方センチメートル当りグラム数での基礎重量を示すことも便利である。この変換には次の式を用いることができる。
0003902649.tif 000003
本発明によるティッシュは相対的に高密度を有する。ティッシュの密度は基礎重量をキャリパで割って計算する。即ち、密度は、ティッシュ試料を全体として考慮し紙の個々の領域の間の密度の差異を無視して、マクロスケールで測定される。
本発明によるティッシュは、好ましくは少なくとも約０．１００g/cc、更に好ましくは少なくとも約０．１１０g/cc、更に一層好ましくは少なくとも約０．１２０g/ccの密度を有する。
本発明によるティッシュを製造する方法は、次の工程を包含する。第１に製紙繊維の水性分散液及びフルドリニエ(Fourdrinier)ワイヤーのような有孔性形成表面を準備する。初期ウエブ(embryonic web)をフルドリニエワイヤーと接触させてワイヤー上に製紙繊維の初期ウエブを形成する。また、上述したような通過空気乾燥ベルトを準備する。次いでフルドリニエワイヤーと初期ウエブを通過空気乾燥ベルトに移送する。移送中に、通過空気乾燥ベルトに差圧を適用する。この差圧はティッシュの領域をベルトに偏向させる。この偏向領域は上述した低密度領域であり、この低密度領域は後にカレンダリングされて高密度となるけれども、本発明のティッシュの製造に臨界的であると考えられる。
ヤンキー乾燥ドラムのような加熱接触乾燥表面も準備する。次いでセルロース性繊維のウエブをヤンキー乾燥ドラムと接触させ、好ましくは押付ける。この押付けはティッシュの高密度及び低密度領域の間の密度の局部的差異を更に増大させる。次いでティッシュを後述するような所望の湿分水準にヤンキー乾燥ドラム上で乾燥する。適当な湿分水準は、通常のカレンダー操作の湿分水準より約０．３〜０．４％高くすることができる。
乾燥後、ティッシュを約１．９及び３．５の間、好ましくは約２．５及び３．０の間の平均湿分水準でカレンダー処理する。相対的に高い湿分水準は、一般に低いキャリパ圧力下で大きい密度化をもたらす。然し、湿分水準が増大すると、製紙機の湿分プロファイルは一般に誇張される。更に、湿分水準が増大すると、シートが硬くなり、多分水素結合、接着剤のヤンキー乾燥ドラムからの移行のために、柔軟性が少なくなる。
密度増加１５〜２５％が本発明のカレンダリングにおいて典型的である。カレンダリングは全体としてティッシュの密度を増加させるが、マルチ密度ティッシュの全ての領域の均一なパーセント密度増加をもたらすこともあるし、もたらさないこともあることを理解すべきである。
カレンダリングはロールの間にニップを形成する並置された２つのロールを用いて行う。当業者には理解できるように、カレンダリングは、ロールが複数のニップを形成するようにペアになって配列された２以上のロールを用いて行うこともできる。更に、同一ロールが１つのペア以上でも用いられることは当業者には明らかである。
ロールは軸的に平行であることができる。然し、本発明に望ましいカレンダー圧力に適応させるためにロールの１つを中高にすることができる。他のロールの軸を曲げて第１ロールの中高面に適合させることができる。或いは、ロールの軸を若干斜めにすることもできる。
ニップを形成するロールの一方又は両者は、スチール、ゴム被覆、織物被覆、紙被覆等であり得る。ロールの一方又は両者は、例えばロールの過熱を避けるためにロール寿命に最適の温度、又は基質を加熱する温度に維持することができる。一方のロールは外部的に駆動し、他方は第１ロールによって摩擦駆動しスリップを最小にすることができる。
対のロールは、約９０〜１８０psiのニップ圧力、好ましくは約１１０〜１５０psiのニップ圧力と共に荷重を受ける。この荷重は約１３０〜３００pli、好ましくは約１７５〜２５０pliの線状ニップ圧力を与える。当業者は、ニップ幅がpliによる線状ニップ圧力をpsiによるニップ圧力で割ること（pli／psi）によって得ることができることは理解できるであろう。
本発明の特徴及び製造技術は、限定的ではない具体例を次に挙げることよって説明する。
次にあげる例はそれぞれ単一プライ、通過空気乾燥ティッシュを表わす。最初の３例は先行技術によるものである。第４番目から第６番目までは本発明によるものであり、低湿分水準でも実行できることを示すために選んだ。整合性のために、円滑性測定は各試料のヤンキーサイドで報告する。プロトコルでは必要とされていないが、特記した例６を除いて、各円滑性測定は当該例の４試料（試料当り１６トレース）の平均を示す。例１〜５で試験した試料は異なるロールから取った。柔軟性測定（ＰＳＵによる）は、標準として、プロクター＆ギャンブル社(The Procter & Gamble Company of Cincinnati, Ohio)が市販しているチャーミン(Charmin)ブランド  トイレットペーパーを用いて行った。
例１
キンバリー社(Kimberly-Clark Corporation of Dallas, Texas)が製造したクリネックス  ダブルロール  ブランド  トイレットティッシュを例１に用いた。例１のクリネックス  ダブルロール  ティッシュは、９．７milのキャリパ、１０１１ミクロンの円滑性及び−０．９３ＰＳＵの柔軟性を有した。
例２
本出願人(The Procter & Gamble Company of Cincinnati, Ohio)が販売するチャーミン  ブランド  トイレットペーパーはアルバニ(Albany, Georgia)で製造された。このティッシュを、本出願人の米国特許第4,239,065号(Trokhan)に従って製造された５シェド(shed)、アトラスウイーブ織物(Atlas weave fabric)上で乾燥した。該織物は、４４繊維／インチの縦糸数(warp count)及び３３繊維／インチの横糸数(weft count)を有した。このティッシュを約２．５％の平均湿分水準で約２０〜４０psi及び約１１〜３２pliの圧力でゴムからスチールニップでカレンダー処理した。例２のチャーミンティッシュは、１１．２milのキャリパ、９９５ミクロンの円滑性及び０．０８ＰＳＵの柔軟性を有した。
例３
本出願人(The Procter & Gamble Company of Cincinnati, Ohio)が販売するチャーミン  ブランド  トイレットペーパーはメホパニ(Mehoopany, Pennsylvania)で製造された。このティッシュを、本出願人の米国特許第4,239,065号(Trokhan)に従って製造された５シェド、アトラスウイーブ織物上で乾燥した。該織物は、４４繊維／インチの縦糸数及び３３繊維／インチの横糸数を有した。このティッシュを約２．７％の平均湿分水準で約５３〜８９psi及び約５３〜７７pliの圧力でゴムからスチールニップでカレンダー処理した。例３のチャーミンティッシュは、１３．２milのキャリパ、９９７ミクロンの円滑性及び−０．２８ＰＳＵの柔軟性を有した。
例４
本発明による単一プライ、通過空気乾燥トイレットペーパーはアルバニ(Albany, Georgia)で製造された。このティッシュを、本出願人の米国特許第4,239,065号(Trokhan)に従って製造された５シェド、アトラスウイーブ織物上で乾燥した。該織物は、４４繊維／インチの縦糸数及び３３繊維／インチの横糸数を有した。このティッシュを２．１％の平均湿分水準で１１０psi及び１４３pliの圧力でゴムからスチールニップでカレンダー処理した。例４のティッシュは、９．４milのキャリパ、８０５ミクロンの円滑性及び０．２６ＰＳＵの柔軟性を有した。
例５
本発明による単一プライ、通過空気乾燥トイレットペーパーはアルバニ(Albany, Georgia)で製造された。このティッシュを、本出願人の米国特許第4,239,065号(Trokhan)に従って製造された５シェド、アトラスウイーブ織物上で乾燥した。該織物は、５９繊維／インチの縦糸数及び４４繊維／インチの横糸数を有した。このティッシュを１．９％の平均湿分水準で１１０psi及び１４３pliの圧力でゴムからスチールニップでカレンダー処理した。例５のティッシュは、８．９milのキャリパ、７９３ミクロンの円滑性及び０．３０ＰＳＵの柔軟性を有した。
例６
本発明による単一プライ、通過空気乾燥トイレットペーパーはアルバニ(Albany, Georgia)で製造された。このティッシュを、本出願人の米国特許第4,239,065号(Trokhan)に従って製造された５シェド、アトラスウイーブ織物上で乾燥した。該織物は、４４繊維／インチの縦糸数及び３３繊維／インチの横糸数を有した。このティッシュを２．１％の平均湿分水準で１７５psi及び２８５pliの圧力でゴムからスチールニップでカレンダー処理した。例６のティッシュの１個の最終製品ロールのみを円滑性について試験した。例６のティッシュは、８．５milのキャリパ、ティッシュのヤンキー面で６９６ミクロンの円滑性及びティッシュの反対面で７２０ミクロンの円滑性を有した。両値を次の表に示す。
例１〜６の結果を表１に示す。完全を期するため、表１は各試料の基礎重量及び密度をも示す。
0003902649.tif 000004
表１から明らかなように、本発明による３例は、クリネックス例とほぼ同一の密度を有している。然し、円滑性は、図１にグラフで示すようにかなり改良された。同様に、本発明による２つの例の柔軟性は、図２にグラフで示すように本発明で達成できる低いキャリパ水準でも先行技術より非常に改良された。
上記のパラメータは必要に応じて最適化できることは当業者に明らかであろう。例えば、適当な密度を有することを条件として一層低い円滑性のティッシュを有することは実現可能性があり得る。特に、少なくとも約０．１２０g/ccの密度を有し、約９００ミクロン以下の円滑性のティッシュは実現可能性があり得る。いずれかの面がこの基準を満たす場合であってもティッシュは本発明によってつくられるが、このティッシュの両面が約９００ミクロン以下の円滑性を有することは好ましい。このティッシュの密度は少なくとも約０．１３０g/ccに選択的に増大できる。
ティッシュの１面の柔軟性は約９００ミクロン以下であることができ、他面の柔軟性は約８００ミクロン以下であることができる。一層好ましくは、ティッシュの１面の柔軟性は約８００ミクロン以下であり、他面の柔軟性は７５０ミクロン以下である。
これらの変形は全て本発明の特許請求の範囲の範囲内である。
【図１】
0003902649.tif 000005
【図２】
0003902649.tif 000006