KR100198370B1 - 펠트층 및 감광성 수지층을 포함하는 웹 패턴화 장치 - Google Patents

펠트층 및 감광성 수지층을 포함하는 웹 패턴화 장치 Download PDF

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딘 반 판
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 제지 섬유 웹의 제조에 사용하기 위한 장치(200)를 포함한다. 상기 장치(200)는 제 1 높이의 제 1 웹 대향 펠트면(230) 및 반대쪽의 제 2 대향 펠트면(232)을 갖는 탈수 펠트층(220) 및 감광성 수지를 포함하는 웹 패턴화층(250)을 포함한다. 패턴화층(250)은 제 1 펠트면(230)을 침투하여 상기 제 1 펠트면으로부터 연장되어 상기 제 1 높이와 상이한 제 2 높이의 웹 접촉 상면(260)을 형성한다. 본 발명은 또한 펠트층 및 웹 패턴화층을 갖는 웹지지 장치의 제조 방법을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
펠트층 및 감광성 수직층을 포함하는 웹 패턴화 장치
[기술분야]
본 발명은 펠트층 및 감광성 수지를 갖는 웹 패턴화 장치, 및 이러한 장치의 제조방법에 관한 것이다.
[배경기술]
화장지, 종이 타월 및 고급 티슈와 같은 종이 구조물은 일반 가정 및 산업분야 전체를 통해 널리 사용되고 있다. 이러한 티슈 제품을 보다 소비자 지향적으로 만들려는 많은 시도가 수행되었다. 벌크하고 유연한 소비자 지향적인 티슈 제품을 제공하려는 하나의 접근 방법이 1976년 11월 30일자로 모간(Morgan) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,994,771 호에 예시되어 있다. 개선된 벌크성 및 유연성이 또한 양측방향으로 엇갈린 압축 및 비압축 대역을 통해 제공될 수도 있다(1980년 3월 4일자로 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호에 개시됨).
티슈 제품을 보다 소비자 지향적으로 만들려는 시도는 종이 구조물을 건조시켜 상기 티슈 제품에 보다 큰 벌크성, 인장 강도 및 인열 강도를 부여하는 것이다. 이러한 방식으로 제조된 종이 구조물의 예가 1987년 1월 20일자로 트로컨에게 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호에 예시되어 있다. 한편으로, 종이 구조물을 보다 많은 셀룰로즈 섬유를 사용하지 않고, 1985년 4월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호에 예시된 바와 같이 가변적인 기본 중량 부분을 갖게함으로써 보다 질기게 만들 수 있다.
티슈 종이 제조자들은 또한 티슈 제품의 심미적인 외관을 개선시킴으로써 상기 제품을 보다 소비자에게 매력적으로 만들려고 하였다. 예를 들어, 티슈 종이 제품을 건조시킨 후에 상기 티슈 종이 제품에 엠보싱된 패턴을 형성시키는 것이 일반적이다. 더 프록터 앤드 갬플 캄파니에 의해 시판된 셀룰로즈성 종이 타월 제품에서 보이는 하나의 엠보싱되니 패턴이 1976년 3월 9일자로 애플맨(Appleman)에게 허여된 미국 특허 제 Des. 239,137 호에 예시되어 있다. 엠보싱은 또한 1971년 1월 19일자로 니스트랜드(Nystrand)에게 허여된 미국 특허 제 3,556,907호 ; 1975년 2월 18일자로 니스트랜드에게 허여된 미국 특허 제 3,867,225호 ; 및 1968년 12월 3일자로 웰스(Wells)에게 허여된 미국 특허 제 3,414,459 호에 예시되어 있다.
그러나, 엠보싱 공정은 전형적으로 종이 구조물의 다른 특성들을 희생한 댓가로 상기 구조물에 특정한 심미적 외관을 부여한다. 특히, 건조된 종이 웹을 엠보싱처리하면 셀룰로즈 구조중의 섬유간의 결합이 파괴된다. 이러한 파괴는 상기 결합이 초기 섬유 슬러리의 건조시에 형성되고 고정되기 때문에 발생한다. 종이 구조물의 건조 후에, 섬유는 엠보싱에 의해 종이 구조물의 면에 대해 수직으로 이동하여 섬유-섬유 결합을 파괴시킨다. 결합의 파괴로 인해 건조된 종이 웹의 인장 강도가 감소된다. 또한, 엠보싱은 전형적으로 건조 드럼으로부터 건조된 종이 웹을 크레이핑시킨 후에 수행된다. 크레이핑 후의 엠보싱은 상기 웹에 부여된 크레이핑 패턴을 분열시킬 수 있다. 예를들어, 엠보싱은 크레이핑 패턴을 압축 또는 신장시킴으로써 상기 웹의 일부분중의 크레이핑 패턴을 제거할 수 있다. 이러한 결과는 크레이핑 패턴이 건조된 웹의 연성 및 유연성을 개선시키기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 종이 구조물의 건조 엠보싱은 엠보싱 구조의 주변 둘레의 종이 구조물을 신장 또는인발시키는 작용을 한다. 그 결과, 상기 엠보싱 구조의 주변 둘레의 종이 구조물은 종이 웹의 비-엠보싱된 부분에 비해 감소된 두께를 가질 것이다.
제지용 펠트가 또한 잘 공지되어 있다. 저스터스(Justus)에게 허여된 미국 특허 제 3,537,954 호에는 펠트의 외면을 따라 횡 기계 방향으로 방사된 야안을 갖는 펠트를 사용하여 웹에 크레이핑 패턴을 부여함이 개시되어 있다. 휼리트(Hulit) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,309,246 호에는 펠트와 날염 직물사이에서 웹을 프레스시킴이 개시되어 있다. 투루넨(Turunen) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,144,124 호에는 한쌍의 순환 직물(펠트일 수 있음)을 갖는 트윈-와이어 성형기를 갖는 제지기가 개시되어 있다. 순환 직물중 하나는 종이 웹을 프레스 섹션으로 운반한다. 상기 프레스 섹션은 종이 웹을 프레스 섹션으로 운반하는 순환 직물, 추가의 순환 직물, 및 상기 웹을 패턴화하는 와이어를 포함할 수 있다. 1993년 12월 20일자로 암펄스키(Ampulski) 등의 이름으로 출원된 미국 특허원 제 08/170,140 호(종이 시이트의 프레스 및 성형 방법)에는 탈수(dewatering) 펠트를 사용하는 종이 웹의 성형 및 탈수 공정이 개시되어 있다.
에클룬드(Eklund)의 미국 특허 제 4,446,187 호에는 성형 직물, 프레스 직물, 및 프레스 펠트 및 건조 펠트를 비롯한 건조 직물 다공성 펠트를 사용할 수 있는 시이트 조립체가 개시되어 있다. 상기 시이트 조립체는 호일 및 함께 결합된 강화재 구조물을 포함한다. 상기 호일은 플라스틱 물질로부터 제조되며, 천공되어 있다. 에클룬드는완성된 종이에 균일한 압력 분포를 제공하고 거친 표면 구조가 형성되지 않도록 가능한한 균일한 표면을 갖는 벨트 직물을 제조하는 것이 바람직하다고 교시한다. 에클룬드는 상기 호일중의 구멍의 직경 및 위치를 적합하게 조절함으로써 매우 균일한 압력 분포를 갖는 탈수 벨트를 수득할 수 있음을 교시한다.
레프코위츠(Lefkowiz)의 미국 특허 제 4,740,409 호에는 평행한 기계 방향 야안을 갖고 상기 기계 방향 야안을 둘러싸는 횡 기계 방향 중합체 물질과 상호연결된 부직포가 개시되어 있다. 상기 횡 기계 방향 중합체 물질은 상기 직물을 관통하여 이격된 천공들을 함유한다.
1992년 10월 15일자로 부캐난(Buchanan) 등의 이름으로 공개되고 더 SCAPA 그룹에 양도된 PCT 공개 번호 제 WO 92/17643 호에는 제지기 직물의 제조에 사용하기 위한 베이스 직물이 개시되어 있다. 상기 베이스 직물은 망 형태의 열가소성 물질들이 겹쳐있는 층들을 포함한다. 부캐난은 베이스 직물을 무늬 펠트에 사용할 수 있음을 교시한다.
1991년 10월 3일자로 세이어(Sayer) 등의 이름으로 공개되고 더 SCAPA 그룹에 양도된 PCT 공개 번호 WO 91/14558 호에는 조사 경화성 중합체 물질을 경화시킴으로써 제지 공정에 사용되는 천공된 중합체 수지 물질을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 세이어 등은 상기 천공된 구조물을 직물 배트와조합하여 제지기 탈수 펠트를 제조할 수도 있음을 교시한다. 1985년 4월 30일자로 존슨(Johnson) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호에는 감광성 수지를 사용하여 소공성 부재를 제조하는 방법이 교시되어 있다.
1991년 6월 19일자로 래쉬(Rasch) 등의 이름으로 출원된 미국 특허원 제 07/718,452 호(큰 규모의 심미적으로 식별가능한 패턴을 갖는 티슈 종이, 및 그의 제조 방법)에는 3 개 이상의 가시적으로 식별가능한 부분을 갖는 단일 라미나 구조의 종이 구조물이 개시되어 있다. 래쉬 등은 상기 3개 부분이 크레이프 빈도수, 높이 또는 불투명도와 같은 광학 강도에 의해 가시적으로 분별가능함을 교시한다. 래쉬 등은 불투명도를 상기 부분의 밀도를 증가시킴으로써 증가시킬 수 있음을 교시한다. 래쉬 등은 또한 인접 부분들간의 높이차가 인접한 유동 요소들의 원위 단부들의 높이차에 의해 종이 구조물에 부여될 수 있음을 교시한다. 래쉬 등의 구조물이 엠보싱된 종이 구조물에 대해 개선점을 제공하지만, 래쉬 등이 교시 한 것들에 비해 개선된 가시적인 식별 패턴을 갖는 티슈 제품을 제공할 필요가 있다. 따라서, 제지 분야에 종사하는 사람들은 바람직한 종이 웹 성질을 희생시키지 않으면서 대단히 눈에 띠게 심미적인 패턴을 갖는 종이 구조물을 제조하기 위한 방법을 계속해서 찾고 있다.
[발명의 상세한 설명]
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 가시적으로 식별가능한 패턴을 갖는 종이의 제조에 적합한 웹 패턴화 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 탈수 펠트층 및 감광성 수지 웹 패턴화층을 갖는 웹 패턴화 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 이러한 웹 패턴화 장치의제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 제지 섬유 웹의 제조에 사용하기 위한 장치를 포함한다. 상기 장치는 제 1 높이의 제 1 웹 대향 펠트면 및 반대쪽의 제 2 대향 펠트면을 갖는 탈수 펠트층, 및 감광성 수지를 포함하는 웹 패턴화층을 포함한다. 패턴화층은 제 1 펠트면을 침투하고, 상기 제 1 펠트면으로부터 연장되어 상기 제 1 펠트면의 제 1 높이와 상이한 제 2 높이에서 웹 접촉 상면을 형성한다.
본 발명은 또한 펠트층 및 웹 패턴화층을 갖는 웹지지 장치의 제조 방법을 포함한다. 상기 방법은 제 1 면 및 반대쪽의 제 2 대향면을 갖는 탈수 펠트를 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지를 제공하는 단계 ; 화학선 공급원을 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지를 상기 탈수 펠트의 제 1 면에 적용시키는 단계 ; 상기 액체 감광성 수지의 적어도 일부를 상기 탈수 펠트의 제 1 면상에서 상기 화학선에 노출시키는 단계 ; 및 상기 감광성 수지의 적어도 일부를 경화시켜, 소정의 패턴을 갖고 상기 탈수 펠트의 제 1 면으로부터 연장된 수지층을 제공하는 단계를 포함한다.
명세서가 본 발명을 특별히 지적하고 분명히 청구하는 청구의 범위로 결론지어지는 반면, 본 발명은 하기 관련 도면과 함께 나타낸 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이며, 도면에서 같은 요소는 동일한 도면 번호로 표시한다.
제1도 내지 제4도 및 제14도는 탈수 펠트층(220) 및 웹 패턴화층(250)을 포함하는 웹지지 장치(200)의 실시태양을 예시한다. 제5도 내지 제9도 및 제15도는 본 발명에 따른 종이 구조물(20)을 예시하며, 상기 종이 구조물은 상이한 높이로 배치된 제 1 및 제 2 부분을 상호 연결하는 전환부분을 가지며, 이때 상기 전환 부분의 두께는 제 2 부분의 두께보다 두껍고, 제 1 부분의 두께와 같거나 이보다 두껍다. 제10도 내지 제12도는 종이 구조물(20)의 제조를 위해 제4도에 도시된 것과 같은 장치(200)를 사용하는 방법을 예시한다. 제13도는 탈수 펠트층(220) 상에서 경화된 감광성 수지로 형성된 웹 패턴화층(250)을 갖는 웹지지 장치(200)의 제조 방법을 예시한다.
[웹지지 장치]
제1도, 제2도, 제3도 및 제4도는 웹지지 장치(200)의 상이한 실시태양들을 나타내는 것으로, 상기 장치는 건조, 및 종이 웹에 패턴을 부여하기 위한 연속적인 건조 벨트(제10도)를 포함할 수 있다. 웹지지 장치(200)는 제 1 웹 대향면(202) 및 반대쪽의 제 2 대향면(204)을 갖는다. 제1도, 제3도 및 제4도에서 웹지지 장치(200)를 제 1 웹 대향면(202)이 관찰자를 향하도록 나타내었다.
웹지지 장치(200)는 제 1 높이(231)로 배치된 제 1 웹 대향 펠트면(230) 및 반대쪽의 제 2 대향 펠트면(232)을 갖는 탈수 펠트층(220)을 포함한다. 웹지지 장치(200)는 또한 제 1 웹 대향면(230)에 결합된 웹 패턴화층(250)을 포함한다. 웹 패턴화층(250)은 제2도에 도시된 바와 같이 제 1 펠트면(230)으로부터 연장되어 제 1 높이(231)와 상이한 제 2 높이(261)에서 웹 접촉 상면(260)을 갖는다. 제 1 높이(231)와 제 2 높이(261) 간의 차이(262)는 약 0.05㎜이상, 바람직하게 약 0.1㎜ 내지 약 2.0㎜이다.
탈수 펠트층(220)은 수 투과성이며, 제지 섬유의 습윤 웹으로부터 압착된 물을 수용할 수 있다. 웹 패턴화층(250)은 수 불투과성으로, 제지 섬유의 웹으로부터 압착된 물을 수용하거나 함유하지 않는다. 웹 패턴화층(250)은 제1도에 도시된 바와 같이 연속성이거나, 또는 제3 및 4도에 도시된 바와 같이 불연속성일 수 있다.
웹 패턴화층(250)은 바람직하게, 상기 웹 패턴화층(250)의 일부에 침투되도록 액체로서 제 1 면(230) 상에 침착되어 조사에 의해 후속적으로 경화될 수 있는 감광성 수지를 포함하고, 이에 의해 상기 제 1 펠트면(230)에 단단히 결합된다. 웹 패턴화층(250)은 바람직하게 펠트층(220)의 전체 두께에 걸쳐 연장되지 않으며, 대신 상기 펠트층(220) 두께의 약 절반 미만에 걸쳐 연장되어 웹지지 장치(220)의 유연성 및 압축성, 및, 특히 펠트층(220)의 유연성 및 압축성을 유지한다. 경화 깊이는 다수의 상이한 방법들을 단독적으로 또는 함께 사용하여, 예를들어 화학선 조사의 강도 및 지속기간을 변화시키거나 ; 펠트층(220)의 두께를 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 이어서 제 1 펠트면(230) 아래의 감광성 수지를, 웹 패턴화층(250)이 제 1 펠트면은 침투하나 상기 펠트층의 전체 두께에 걸쳐 연장되지 못하도록 경화시킬 수 있다. 이에 의해 웹 패턴화층(250)은 펠트층(220) 및 웹지지 장치(200)의 유연성을 유지시키면서 상기 펠트층(220)에 단단히 결합된다.
적합한 탈수 펠트층(220)은 예를 들어 바느질에 의해 직조 필라멘트(244)로 형성된 지지 구조물에 결합된 천연 또는 합성 섬유의 배트(240)를 포함한다. 배트(240)를 형성하는 적합한 물질에는 모와 같은 천연 섬유 및 폴리에스테르 및 나일론과 같은 합성 성유가 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 배트(240)를 형성하는 섬유는 9000m의 필라멘트 길이당 약 3 내지 20g의 데니어를 가질 수 있다.
펠트층(220)은 층상화된 구조를 가질 수 있으며,, 여려 유형 및 크기의 섬유 혼합물을 포함할 수 있다. 펠트층(220)을 형성시켜 웹으로부터 수용된 물이 제 1 펠트면(230)으로부터 제 2 펠트면(232)을 향해 운반되는 것을 촉진시킨다. 펠트층(220)은 제 1 펠트면(230)에 인접 배치된 보다 섬세하고 비교적 치밀하게 채워진 섬유를 가질 수 있다. 펠트층(220)은 바람직하게 제 2 펠트면(232)에 인접한 펠트층(220)의 밀도 및 기공 크기에 비해 제 1 펠트면(230)에 인접하여 비교적 큰 밀도 및 비교적 작은 기공 크기를 가져, 제 1 면(230)으로 유입되는 물을 상기 제 1 면(230)으로부터 멀리 운반한다.
탈수 펠트층(220)은 약 2 내지 5㎜의 두께, 약 800 내지 약 2000g/㎡의 기본 중량, 약 0.35 내지 약 0.45g/㎤의 평균 밀도(기본 중량/두께), 및 약 5 내지 50 표준 ft3/분(scfm)의 공기 투과성(scfm 단위의 공기 투과성은 펠트층(220)의 두께를 가로질러 물 약 0.5in에 해당하는 압력 강하하에서 강기 펠트층(220)의 1 ft2면적을 통과하는 분당 공기의 ft3수의 크기이다)을 가질 수 있다. 공기 투과성은 발멧 코포레이션(Valmet Corp.)으로부터 입수할 수 있는 발멧 투과성 측정 장치(Model Wigo Taifun Type 1000)를 사용하여 측정한다. 웹지지 장치(200)의 투과성은 펠트층(220)의 투과성과 같거나 이보다 작고, 대략 웹 패턴화층(250)에 의해 커버되지 않는 장치(200)의 돌출된 면적 분율을 펠트층(220)의 투과성에 곱한 것과 같다.
적합한 펠트층(220)은 애플튼 밀스 캄파니(Appleton Mills Company, Appleton, Wisconsin)에서 제조되는 암플렉스(Amflex) 2 프레스 펠트이다. 이러한 펠트층(220)은 약 3㎜의 두께, 약 1400g/㎡의 기본 중량, 약 30 scfm의 공기 투과성을 가질 수 있으며, 3겹의 멀티필라멘트 상부 및 기부 랩, 및 4 겹의 케이블로 된 모노필라멘트 횡 기계 방향직을 갖는 이층 지지 구조물을 가질 수 있다. 배트(240)는 제 1 면(230)에서 약 3의 데니어, 및 상기 제 1 면(230)의 아래에 있는 배트 기재에서 약 10 내지 15 데니어를 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있다.
웹 패턴화층(250)은 바람직하게 약체 감광성 수지층을 제 1 펠트면(230)에 적용시키고, 상기 액체 감광성 수지의 적어도 일부를 화학선원에 노출시키고, 상기 수지의 일부를 경화시켜 소정의 패턴을 갖는 고체의 수지 웹 패턴화층(250)을 제공하고, 탈수 펠트층(220)으로부터 비경화된 수지를 제거함으로써 제조된다. 감광성 수지는 화학선, 대개 UV광하에서 경화 또는 가교결합되는 중합체와 같은 물질이다. 적합한 수지가 1985년 4월 30일자로 존슨(Johnson) 등이 미국 특허 제 4,514,345 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.
수지는 경화시 약 60 이하의 쇼어 D 경도를 가져야 한다.경도는 웹 패턴화층(250)과 동일한 조건하에서 경화되는 약 1 in × 2in × 0.025in 두께 크기의 패턴화되지 않은 광중합체 수지 쿠폰상에서 측정한다. 경도 측정은 85℃에서 수행하며, 수지와 쇼어 D 경도계 탐침을 초기에 맞물린 후에 10초간 판독한다. 경화시 웹 패턴화층(250)이 다소 유연성이고 변형성이도록 하는 경도를 갖는 수지가 바람직하다. 웹 패턴화층(250)의 유연성 및 변형성은 하기 기술하는 종이 구조물(20)의 제조에 바람직할 수 있다.
수지는 바람직하게 산화에 내성이며, 70℉에서 약 5000 내지 약 15000 센티포이즈의 점도를 가져 수지가 경화전에 펠트층(220)을 침투하기 용이하게 할 수 있다. 적합한 액체 감광성 수지에는 헤르큘레스 인코포레이티드(Wilmington, Delaware)에서 제조된 메리그래프(Merigraph) 시리즈 수지가 있으며, 이는 산화방지제를 포함하여 웹 패턴화층(250)의 수명을 연장시킨다.
웹지지 장치(200)를 제13도에 개략적으로 도시된 공정을 사용하여 제조할 수 있다. 제13도에서, 작업면(1512)을 갖는 드럼 형태의 성형 유니트(1513)를 제공한다. 성형 유니트(1513)는 구동 수단(도시 안됨)에 의해 회전한다. 배면 필름(1503)이 롤(1531)로부터 제공되어 롤(1532)에 의해 감긴다. 롤(1531)과 (1532)의 중간에서, 배면 필름(1503)이 성형 유니트(1513)의 작업면(1512)에 적용된다. 상기 배면 필름의 기능은 성형 유니트(1513)의 작업면을 보호하고 부분적으로 완성된 웹지지 장치(200)를 성형 유니트(1513)로부터 용이하게 회수할 수 있게 하는 것이다. 배면 필름(1503)은 비제한적으로, 폴리프로필렌을 포함한 임의의 적합한 물질로부터 제조될 수 있으며 약 0.01 내지 약 0.1㎜의 두께를 갖는다.
펠트 탈수층(220)(제13도에서 연속적인 펠트의 형태로 도시됨)이 제 1 펠트면(230)에 대향 배치된 예비코팅 노즐(1420)을 가로질러 운반된다. 노즐(1420)은 액체 감광성 수지 필름(1402)을 제 1 펠트면(230) 상에 압출시켜 상기 제 1 펠트면을 균일하게 덮는다. 압출된 필름(1402)은 표면(230)을 적시며, 추가의 수지가 후속적으로 상기 제 1 펠트면(230)에 적용될 때 상기 제 1 펠트면(230) 상에 기포가 형성되는 것을 방지한다.
이어서 펠트 탈수층(220)을, 배면 필름(1503)이 펠트 탈수층(220)과 성형 유니트(1513) 사이에 삽입되고 펠트 탈수층(220)의 제 2 펠트면(232)이 상기 배면 필름(1503)에 인접 배치되도록 배면 필름(1503)에 인접 배치시킨다. 제13도에 도시된 바와 같이, 연속적인 벨트의 형태인 펠트 탈수층(220)은 복귀롤(1511), 성형 유니트(1513), 및 복귀롤(1514) 및 (1515)의 둘레를 따라 운반된다.
액체 감광성 수지의 코팅층(1502)을 필름(1402)위에 적용시킨다. 액체 감광성 수지 코팅층(1502)을 임의의 적합한 방식으로 제 1 펠트면에 적용시킬 수 있다. 제13도에서, 수지 코팅층(1502)을 노즐(1520)에 의해 적용시킨다. 수지 코팅층(1502)의 두께를 제 1 펠트면(230)의 높이(231)와, 웹 패턴화층(250)의 웹 접촉 상면(260)의 높이(261)간의 목적하는 높이차(262)에 상응하는 예정치로 조절한다. 제13도에서, 수지 코팅층(1502)의 두께를 닙롤(1541)과 성형 유니트(1513) 사이의 공간을 기계적으로 조절함으로써 조절한다. 닙롤(1541)은 마스크(1504) 및 마스크 안내롤(1542)과 함께 수지(1502)의 표면을 매끄럽게 만들고 그의 두께를 조절하는 경향이 있으며, 상기 액체 수지를 펠트층(220)의 전체 두께를 통해 분포시킨다.
마스크(1504)는 불투명 및 투명한 부분으로 제공될 수 있는 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 투명한 부분을 웹 패턴화층(250)의 목적하는 패턴에 상응하는 패턴으로 배열한다. 가요성 사진 필름 성질의 물질이 적합하다. 불투명 부분은 임으로 적합한 방식, 예를들어 사진술, 그라비야, 플렉소인쇄, 또는 회전스크린 인쇄에 의해 마스크(1504)에 적용시킬 수 있다. 마스크(1504)는 순환 벨트이거나, 또는 한편으로 하나의 공극롤로부터 공급하여 회수롤에 의해 잡아당길 수 있다. 제13도에 도시된 바와 같이, 마스크(1504)는 롤(1541)과 (1542)의 둘레를 돌아 운반되며, 롤(1541)과(1542)의 중간에서 수지(1502)의 표면과 접촉하게 된다.
감광성 수지(1502)를 마스크(1504)를 통해 활성 파장의 화학선에 노출시키고, 이에 의해 마스크(1504)의 투명한 부분과 일치된 수지(1502)층의 부분에 수지(1502)의 부분 경화를 유발시켜 부분적으로 경화된 수지층(1521)을 형성한다. 제13도에서, 활성 파장을 갖는 화학선을 제 1 노출 램프(1505)에 의해 공급한다. 상기 활성 파장은 수지(1502)의 특징이며, 수은 아크, 펄스화된 크세논, 일렉트로드레스 및 형광램프와 같은 임의의 적합한 조명원에 의해 공급할 수 있다. 수지의 부분 경화는 마스크(1504)의 투명한 부분과 일치된 수지의 고형화에 의해 나타나는 반면, 마스크(1504)의 불투명 부분과 일치된 수지(1502)의 노출되지 않은 부분은 액체로 남아있는다.
장치(200)의 제조에 있어서 후속적인 단계는 펠트 탈수층(220)으로부터 실질적으로 모든 비경화된 액체 수지를 제거함을 포함한다. 비경화된 액체 수지는 펠트층(220)을 계면활성제와 물의 합물로 세척함으로써 상기 펠트층(220)으로부터 제거될 수 있다. 롤(1542)과 인접한 지점에서, 마스크(1504) 및 배면 필름(1503)은 펠트층(220) 및 부분 경화된 수지층(1521)으로부터 분리된다. 복합 펠트층(220) 및 부분 경화된 수지층(1521)은 제 1 수지 제거 진공 슈(1523)로 이동하며, 여기서 진공이 제 2 펠트면(232)에 적용되어 비경화된 수지를 제거한다. 이어서 복합 펠트층(220) 및 부분 경화된 수지층(1521)이 상부 세척 샤워기(1524A) 및 하부 세척 샤워기(1542B)를 지나 이동한다. 샤워기(1524A,B)는 물과 약 0.01 내지 약 0.1 부피% 농도의 계면활성제의 세척 혼합물을 전달한다. 적합한 계면활성제는 더 프록터 앤드 갬블 캄파니(Cincinnati, Ohio)에 의해 제조되는 TOP JOB브랜드 세제이다. 샤워기(1542A,B)는 세척 혼합물을 약 0.062in 직경의 오리피스를 갖는 스프레이 시스템스 노즐 번호 SS2506과 같은 팬 제트 노즐을 사용하여 약 160℃의 온도에서 전달한다. 샤워 전달 압력은 상부 샤워기(1524A)에서 약 140psi 이고, 하부 샤워기(1542B)에서 약 100psi이다. 샤워기(1524A,B) 및 펠트층(220)은 서로에 대해 측방향으로 이동하여 스트리킹을 배제시킬 수 있으며 펠트층(220)의 폭을 가로질러 액체 수지의 균일한 제거를 제공한다.
이어서 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)은 진공 슈(1600)(여기에서 진공이 제 2 펠트면(232)에 적용되어 비경화된 액체 수지 및 세척 혼합물이 제거된다)위로 이동한다. 이어서 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)은 수욕(1620)을 통과하여 운반된다. 욕(1600)위에 배치된 후 경화 램프(1605)는 상기 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)이 상기 욕(1600)을 통과하여 운반되는 동안 전원이 꺼진다. 욕(1600)을 나온 후에, 진공을 진공 슈(1626)에 의해 제 2 펠트면(232)에 적용시켜 상기 펠트층(220)으로부터 비경화된 액체 수지 및 물을 제거한다.
펠트층(220)을 진공 슈(1523)를 지나 운반하고 ; 상기 펠트층을 샤워기(1524A,B)에서 세척 혼합물로 세척하고 ; 상기 펠트층(220)을 진공 슈(1600)를 지나 운반하고 ; 상기 펠트층(220)을 물을 포함하는 욕(1600)을 통과시켜 운반하고 ; 상기 펠트층(220)을 진공 슈(1626)를 지나 운반하는 세척 과정을 실질적으로 모든 비경화된 액체 수지가 펠트층(220)으로 부터 제거될때까지 적어도 약 4 내지 6회 반복한다. 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 롤러(1514),(1515),(1511) 및 (1513)에 의해 제공된 회로를 따라 4 내지 6 회 운반함으로써 상기 세척 과정을 반복할 수 있다. 제 1 경화 램프(1505) 및 후 경화 램프(1605)는 상기 세척 과정의 각 반복과정동안 전원을 끈다.
일단 비경화된 액체 수지가 펠트층(220)으로부터 제거되면, 상기 펠트층(220)을 물로 세정하여 상기 층(220)으로부터 세척 혼합물을 제거한다. 잔류 세척 혼합물을 펠트층으로부터 제거한 후에, 부분 경화된 수지층(1521)의 경화를 후경화 램프(1605)를 사용하여 완료시킨다.
세척 혼합물을 펠트층(220)으로부터 제거하기 위해서, 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 먼저 진공 슈(1523)를 지나 운반하여 세척 혼합물을 제거한다. 이어서 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 샤워기(1524A,B) 및 제 2 세정 샤워기(1525)(임의의 과잉의 세척 혼합물을 제거하기 위해서 단지 물만으로 펠트층(220)을 세정한다)를 통과하여 운반한다. 수지층(1521)의 경화를 완료시키기 위해서, 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 미리 비워놓은 욕(1620)에 담고 오직 물만으로 재충전시킨다. 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 후 경화 램프(1605)의 전원을 켠채로 욕(1620)에 통과시킨다. 욕(1620)중의 물은 유리 라디칼 중합 반응을 정지시킬 수 있는 산소를 제거시키면서 후 경화 램프(1605)로부터 화학선을 수지층(1521)으로 통과시킨다. 후 경화 공정 직전 및 공정 동안 물을 샤워기(1524A,B) 및 (1525)로부터 분무시키며, 욕(1620)중의 물은 계면활성제를 포함해서는 안되는데, 그 이유는 계면활성제의 존재로 인해 상기 욕(1620) 및 수지층(1521)으로의 화학선의 통과가 제한될 수 있기 때문이다. 욕(1620)을 나온 후에, 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 진공 슈(1526)위로 운반하여 펠트층(220)으로부터 물을 제거한다.
복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)을 진공 슈(1523) 위를 지나 ; 샤워기(1524A,B) 및 (1525)를 통과하여 ; 후 경화 램프(1605)의 전원을 켜 놓고 욕(600)을 통과시키고 ; 진공 슈(1626)위로 통과시키는 후 경화 과정을 수지층(1521)이 더 이상 점착성이지 않을때까지 약 1 내지 3 회 반복할 수 있다. 이 시점에서, 펠트층(220) 및 경화된 수지는 함께 상기 경화된 수지로부터 형성된 웹 패턴화층(250)을 갖는 웹지지 장치(200)를 형성한다. 후 경화 과정을 복합 펠트층(220) 및 수지층(1521)를 롤러(1514),(1515),(1511) 및 (1513)에 의해 제공된 회로를 따라 램프(1505)를 켠 상태로 1 회 내지 3회 운반함으로써 반복할 수 있다.
하나의 실시태양으로, 연속적인 망상형태의 투명한 부분을 갖는 마스크(1504)를 제공할 수 있다. 이러한 마스크를 사용하여 제1도에 도시된 바와 같이, 다수개의 분리된 개구(270)를 갖는 연속적인 망상 형태의 웹 접촉 상면(260)을 갖는 웹 패턴화층(250)을 갖는 웹지지 장치(200)를 제공할 수 있다. 각각의 분리된 개구(270)는 웹 패턴화층(250)에 형성된 도관을 통해 제 1 펠트면(230)과 연통한다. 적합한 개구(270) 형상으로는 원, 기계 방향(제1도에서 MD)으로 연신된 타원, 다각형, 불규칙 형상 또는 이들의 혼합 형상이 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 연속적인 망상 형태의 상면(260)의 돌출된 표면적은 제1도에 도시된 바와 같이 웹지지 장치(200)의 돌출된 면적의 약 5 내지 약 75%, 바람직하게는 약 20 내지 약 60%일 수 있다.
제1도에 도시된 실시태양에서, 연속적인 망상 형태의 상면(260)은 웹지지 장치(200)의 돌출된 면적의 in2당 약 700 개 미만의 분리된 개구(270), 바람직하게는 약 70 내지 약 700 개의 분리된 개구(270)를 가질 수 있다. 연속적인 망상형태의 상면에서 각각의 분리된 개구(270)는 약 0.5 내지 약 3.5㎜의 유효 자유 거리를 가질 수 있으며, 이때 상기 유효 자유 거리는 개구(270)의 면적을 개구(270) 둘레의 1/4로 나눈것으로 정의된다. 유효 자유 거리는 높이차(262)의 약 0.6 내지 약 6.6 배일 수 있다. 상기와 같은 개구(270) 패턴을 갖는 장치를 웹 접촉면(260)에 상응하는 밀집된 비교적 고밀도의 부분일 수 있는 연속적인 망상 부분, 및 상기 연속적인 망상 부분 전체를 통해 분산된 일반적으로 밀집되지 않은 다수개의 돔(이들 돔은 표면(260)의 개구(270) 위치에 상응한다)을 갖는 패턴화된 종이 구조물의 제조를 위한 제지기상에서 건조 벨트 또는 프레스 직물로서 사용할 수 있다. 분리된 개구(270)는 바람직하게 1987년 1월 20일자로 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 개시된 바와 같이 기계 방향(MD) 및 횡 기계 방향(CD)의 양쪽 측방향으로 엇갈려 있다. 제1도에 도시된 실시태양에서, 개구(270)들은 겹쳐져 양쪽 측방향으로 엇갈려 있으며, 이때 개구의 크기 및 간격은 개구(270)의 테두리가 기계 방향 및 횡 기계방향 모두에서 서로 스쳐지나 연장되고, 기계 방향 또는 횡 기계 방향에 평행하게 그려져 있는 임의의 라인이 상기 개구(270)의 적어도 일부를 통과하도록 되어 있다.
제3도에 도시된 실시태양에서, 웹 패턴화층(250)은 불연속적인 웹 접촉 상면(260)을 갖는다. 웹 패턴화층(250)은 다수개의 분리된 돌출구(275)를 포함한다. 돌출부(275)는 원, 타원, 다각형, 불규칙적인 형상 및 이들의 혼합 영상을 포함한 임의의 적합한 형상일 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 장치(200)는 상기 장치(200)의 돌출된 면적 in2당 약 50 내지 500 개의 돌출부(275)(각각은 제 1 펠트면(230)에 의해 둘러싸여있다)를 가질 수 있다. 상면(260)의 표면적은 제3도에 도시된 바와 같이 장치(200)의 돌출된 면적의 약 20 내지 60%일 수 있으며, 각 돌출부(275)는 약 0.6 내지 약 3.0㎜의 최대 폭을 가질 수 있고, 돌출부(275)간의 최대 이격 거리는 약 2.0㎜ 이하이다. 이러한 돌출부(275) 배열을 갖는 장치(200)를 각 돌출부(275)의 분리된 표면(260)에 상응하는 분리된 치밀한 부분을 갖는 패턴화된 종이 구조물의 제조를 위한 제지기상에서 건조 벨트 또는 프레스 직물로서 사용할 수 있다. 이러한 구조물에서, 분리된 치밀한 부분(비교적 고밀도 부분일 수 있다)이 연속적인 비교적 치밀하지 않은 망상 구조 전체를 통해 분산되어 있으며, 이 망상 구조는 비교적 저 밀도 망상 구조 부분일 수 있다. 임의로, 각각의 분리된 돌출부(275)는 상기 돌출부(275)를 관통하여 연장되어 있는 도관(277)을 포함할 수 있으며, 이 도관은 제 1 펠트면(230)과 경계를 이루고 있다.
또 다른 실시태양으로, 웹 접촉 상면(260)은 웹지지 장치(200)의 돌출된 면적의 약 5 내지 20%, 보다 바람직하게 약 5 내지 약 14%의 돌출 표면적을 갖는다. 웹 패턴화층(250)은 제 1 펠트면(230)에 다수개의 원형 부분을 새겨 넣으며, 이때 각각의 새겨진 원형 부분은 약 10, 바람직하게는 약 20, 보다 바람직하게는 약 100㎟이상의 돌출된 면적을 갖는다.
상술한 바와 같이, 상기 범위의 돌출된 면적을 갖는 웹 접촉 상면(260)을 갖고 제 1 펠트면(230)의 비교적 큰 부분을 새겨넣는 웹지지 장치(200)를 사용하여 상이한 높이로 배치된 제 1 및 제 2 부분을 상호 연결하는 전환 부분을 갖는 종이 구조물(20)을 제조할 수 있으며, 이때 상기 전환 부분의 두께는 제 2 부분의 두께 보다 크고, 제 1 부분의 두께와 같거나 이보다 크다.
제4도에 도시된 실시태양에서, 웹 패턴화층(250)은 펠트층(220)에 연결된 다수개의 분리된 웹 패턴화 요소(280)를 포함한다. 각각의 분리된 웹 패턴화 요소(280)는 제 1 펠트면으로부터 연장되어 분리된 웹 접촉 상면(260)을 갖는다. 적어도 일부의 인접한 요소들(280)간의 거리(제4도에서 DA)는 약 8㎜이상, 바람직하게 제 1 펠트면(230)의 제 1 높이(231)와 웹 접촉 상면(260)의 제 2 높이(261)간의 차이의 약 10 배 이상일수 있다. 요소(280)를 2개의 요소 사이에 그려질 수 있는 최단 직선 거리가 제 3 요소를 분할하지 않는다면 인접된 것으로 간주한다.
제4도에 대해서, 적어도 일부의 인접한 웹 패턴화 요소(280)는 약 10 이상, 바람직하게는 약 20, 보다 바람직하게는 약 100㎟의 돌출된 표면적을 갖는 제 1 펠트면(230)에 다수개의 원형 부분(CA)을 새겨 넣는 것이 바람직하다. 제4도에 도시된 실시태양에서, 다수개의 분리된 웹 패턴화 요소(280)는 제 1 펠트면(230)에 의해 둘러싸여 있다. 다수개의 웹 패턴화 요소(280)는 각각 분리된 개구(285)를 둘러싼다. 각각의 분리된 둘러싸인 개구(285)는 표면(260)과 상이한 높이를 갖는 표면과 연통한다. 바람직하게, 각각의 둘러싸인 개구(285)는 제 1 펠트면(230)과 연통하고 있다. 제4도에 도시된 분리된 웹 패턴화 요소(280)의 일부는 꽃 형상의 패턴화 요소를 포함한다.
상기 돌출된 면적을 갖고 상기 면적을 갖는 제 1 펠트면(230)의 부분을 새겨 넣도록 배치된 웹 패턴화층(250)을 갖는 벨트 장치(200)는 하부에 놓인, 동일하지만 상기 웹 패턴화층에 의해 덮인 표면적의 %가 보다 큰 펠트층으로부터 제조된 벨트에 비해 비교적 유연하다. 이러한 유연성은 제 1 펠트면(230)을 하기 기술하는 바와 같이 상이한 높이에서 단축된 부분을 갖는 종이 구조물(20)의 형성을 위한 웹 패턴화층(250)의 웹 접촉 상면(260)에 편향시키는 하나의 인자이다.
제14도는 웹지지 장치(200)의 또다른 실시태양을 도시한다. 제14도는 웹 패턴화층(250)이 격자 망상(290), 및 상기 격자 망상(290)에 의해 형성된 다수개의 쎌(292)의 적어도 일부내에 배치된 대수개의 분리된 웹 패턴화 요소(280)를 포함한다. 제14도의 격자(290)는 이격되어 분리된 밴드(296)를 분할하여 쎌(292)를 형성하는 이격되어 분리된 밴드(294)를 포함한다. 밴드(294) 및/또는 밴드(296)은 절단되지 않거나, 또한 한편으로 다수개의 짧은 이격 분리된 분절들에 의해 형성될 수 있다. 제14도에서, 밴드(294)는 절단되지 않았고, 일반적으로 횡 기계 방향으로 연장되어 있으며, 밴드(296)은 절단되지 않았고 일반적으로 횡 기계 방향으로 연장되어 있다. 웹 패턴화층(250)은 분할 밴드(294) 및 (296)에 의해 형성된 연속적인 망상 웹 접촉 상면, 및 분리된 요소(280)에 의해 형성된 불연속적인 웹 접촉 상면을 포함하는 웹 접촉 상면(260)을 갖는다.
[종이 구조물]
본 발명에 따른 종이 구조물을 하나이상의 섬유 구성층을 갖는 단일 플라이로서 웹지지 장치(200)로부터 제조한다. 필요한 것은 아니지만, 본 발명의 2 개 이상의 종이 구조물을 건조시킨 후에 함께 결합시켜 멀티 플라이 종이 구조물을 제조할 수 있다. 본 발명에 사용된 대역은 종이 구조물의 연속된 부분을 지칭한다. 본 발명에 사용된 종이 구조물을 부분은 공통적인 성질 또는 특성, 예를 들어 밀도, 두께, 높이 또는 크레이핑 패턴을 갖는 종이 구조물의 부분 또는 부분들을 지칭한다.
제5도 내지 제9도에 대해서, 본 발명에 따른 종이 구조물(20)은 제 1 높이(32)로 배치되고 제 1 두께(31)를 갖는 비엠보싱된 제 1 부분(30) ; 상기 제 1 높이(32)와 상이한 제 2 높이(52)로 배치되고 제 2 두께(51)를 갖는 비엠보싱 패턴화된 제 2 부분(50) ; 및 상기 제 1 및 제 2의 비엠보싱된 부분(30)과 (50)을 상호연결시키는 제 3의 전환 부분(70)을 포함한다. 전환 부분(70)은 두께(71)을 갖는다. 두께(71)은 제 2 두께(51)보다 두껍고, 두께(71)은 상기 제 1 두께(31)와 같거나 이보다 두껍다. 제5,6 및 7도에 도시된 실시태양에서, 두께(71)는 두께(31) 및 (51) 각각보다 두껍다. 두께(71)은 바람직하게 두께(31) 및 (51) 각각보다 1.5 배 이상 두껍다.
제 1 및 제 2 높이(32) 및 (52)간의 차이를제5도에서 (62)로 나타낸다. 차이(62)를 바람직하게 약 0.05㎜ 이상이다. 이러한 높이차는 제 1 및 제 2 부분(30) 및(50)의 가시적인 식별의 향상에 바람직하다. 두께(31), (51) 및 (71), 및 높이차(62)를 하기 제6 및 7도를 참고로 개시하는 공정을 사용하여 측정할 수 있다.
제 1 및 제 2 부분(30) 및 (50)을 하기 개시하는 바와 같이 제지 섬유의 습윤 웹을 선택적으로 편향시키고 치밀화시킴으로써 형성시킬 수 있다. 일반적으로 두께(71)보다 작은 두께(31) 및 (51)을 갖는 일정한 기본 중량을 갖는 웹에 대해서, 제 1 및 제 2 부분(30) 및 (50)은 비교적 고밀도 부분을 특징으로 할 수 있는 반면, 전환 부분(70)은 비교적 저 밀도 부분일 수 있다.
제 1 및 제 2 부분(30) 및 (50)을 단축시킨다. 단축화는 하기 개시하는 바와 같이 종이 웹을 닥터 블레이드로 크레이핑시킴으로써 제공될 수 있다. 종이 구조물(20)의 단축된 부분은 크레이핑 빈도수를 갖는 크레이핑 패턴을 가짐을 특징으로 한다. 제 1 부분(30)의 크레이핑 패턴(35)로 나타내며, 일반적으로 횡 기계 방향으로 연장된 일련의 마루 및 골을 특징으로 한다. 기계 방향 및 횡 기계 방향은 도면에서 각각 MD 및 CD로 나타낸다. 제 2 부분(50)의 크레이핑 패턴은 (55)로 나타내며, 일련의 마루 및 골을 특징으로 한다. 크레이핑 패턴의 크레이핑 빈도수는 기계 방향으로 측정된 주어진 선 거리에 대해서 종이 구조물의 표면상에서 발생하는 마루의 발생 횟수로서 정의된다.
제 1 및 제 2 부분(30) 및 (50)은 상이한 높이로 배치된 단축된 부분을 가지며, 따라서, 크레이핑 패턴(35)의 적어도 일부가 크레이핑 패턴(55)이 배치된 높이와 다른 높이로 배치된다. 패턴화된 제 2 부분(50)의 적어도 일부는 크레이핑되지 않은 대역, 또는 제 2 부분(50)과 상이한 크레이핑 빈도수를 갖는 대역과 경계를 이룰 수 있다. 제5도에서, 제 2 부분(50)을 제 1 부분(30)과 상호연결시키는 전환 부분(70)은 크레이핑되지 않거나, 또는 제 2 부분(50)과 다른 크레이핑 빈도수를 가질 수 있다.
제8 및 9도에서, 패턴화된 제 2 부분(50)의 적어도 일부는 가변적인 빈도수의 크레이핑 부분과 경계를 이룰 수 있다. 가변적인 빈도수의 크레이핑 부분은 크레이핑 패턴(35) 및 (55)의 적어도 하나의 크레이핑 빈도수에 비해 감소된 크레이핑 빈도수를 갖는다. 가변적인 빈도수의 크레이핑 부분은 제8 및 9도에서 횡 기계 방향으로 연장된 주름(92)으로서 볼 수 있다. 가변적인 빈도수의 크레이핑 부분의 주름(92)은 제 2 부분(50)과의 경계의 일부로부터 연장되어 제 1 부분(30)에서 종결된다. 크레이핑 패턴(35) 및 (55)는 주름(92) 빈도수의 약 1.5 배 이상의 빈도수를 가질 수 있다.
주름(92) 및 전환 부분(70)은 제 2 부분(50)의 일부와 경계를 접하고 있으며, 이에 의해 제 1 부분(30)으로부터 제 2 부분(50)을 가시적으로 나란히 놓을 수 있다.
제8 및 9도에 대해서, 제 2 부분(50)은 다수개의 분리된 대역(54)(하나의 분리된 대역(54)을 제9도에 도시함)을 포함할 수 있으며, 이때 각각의 분리된 대역(54)은 제4도에 도시된 것과 같은 웹 패턴화 요소(280)에 상응한다. 제 1 부분(30)은 연속적인 망상 구조를 포함할 수 있으며, 이때 다수개의 분리된 대역(54)은 제 1 부분(30)에 의해 둘러싸여 있다. 각각의 분리된 대역(54)은 전환 부분(70)에 의해 제 1 부분(30)과 상호연결되며, 그의 분리된 부분은 대역(54)의 원안에 있을 수 있다.
인접한 분리된 대역(54)들은 제 1 부분(30)에 다수개의 원형 대역(C)을 새겨 넣을 수 있다. 하나의 새겨진 대역(C)을 제8도에 도시한다. 일부 새겨진 원형 대역(C)의 돌출된 면적은 약 10 이상, 바람직하게는 약 20 이상, 보다 바람직하게 약 100㎟ 이상이다. 제 2 부분(50)의 적어도 일부의 인접한 분리된 대역(54)간의 거리(D)는 약 8㎜ 이상이며, 바람직하게 제 1 높이(32)와 제 2 높이(52)간의 차이(62)보다 약 10 배 이상 크다.
제8 및 9도에 대해서, 다수개의 분리된 대역(54)은 웹 패턴화 요소(280)의 개구(285)에 상응하는 하나이상의 분리된 대역(130)을 포함할 수 있다. 각각의 분리된, 둘러싸인 대역(130)은 제 2 부분(50)의 제 2 높이(51)와 상이한 높이(131)를 가질 수 있다. 둘러싸인 대역(130)은 각각 제5 및 9도에 도시된 바와 같이 크레이핑 패턴(135)을 가질 수 있다.
제15도는 본 발명에 따른 종이 구조물(20)의 또다른 실시태양을 예시한다. 제15도에 도시된 바와 같이, 제 2 부분(50)은 ㅆ(1052)을 한정하는 격자 망상 구조(1050) 및 다수개의 분리된 대역(54)을 포함한다. 분리된 대역(54)을 격자 망상 구조(1050) 쎌(1052)의 적어도 일부내에 배치시킬 수 있다.
제15도에 도시된 격자 망상 구조(1050)는 이격되어 분리된 밴드(1056)를 분할하여 쎌(1052)을 형성하는 이격되어 분리된 밴드(1054)를 포함한다. 밴드(1054) 및/또는 밴드(1056)은 절단되지 않거나, 또는 한편으로 다수개의 짧은, 이격되어 분리된 분절에 의해 형성될 수 있다. 제15도에서, 밴드(1054) 및 (1056)은 절단되지 않았다/ 밴드(1054)는 일반적으로 기계 방향으로 연장되며, 밴드(1056)은 일반적으로 횡 기계 방향으로 연장된다. 이에 의해 분할된 절단되지 않은 밴드(1054) 및 (1056)은 연속적인 망상 격자(1050)를 형성한다.
본 발명에 따른 종이 구조물(20)은 바람직하게 약 7 내지 약 35lb/3000ft2(약 11 내지 57g/㎡)의 기본 중량을 가지며, 이 기본 중량 범위는 화장지 및 고급 티슈 제품에 사용하기에 적합한 종이 구조물(20)을 제공하는데 바람직하다. 종이 구조물(20)의 기본 중량은 73℉ 및 50% 상대 습도에서 콘디셔닝된 종이 구조물(20)의 8 개의 단일 플라이 샘플을 절단하여 측정하며, 이 각 샘플의 크기는 4in ×4in(0.0103㎡)이다. 8 개의 4in × 4in 샘플을 서로의 상단에 하나씩 놓고 0.0001g에 가장 가깝게 계량한다. 8 개의 샘플의 기본중량(g/㎡)은 8 개 샘플의 합한 중량(g)을 0.0103㎡의 샘플 면적으로 나눈 것이다. 종이 구조물(20)의 기본 중량은 8 개 샘플의 합한 기본 중량을 8로 나누어 얻는다.
[제지 방법 설명]
본 발명에 따른 종이 구조물(20)을 제10도 내지 제12도에 도시된 제지 장치를 사용하여 제조할 수 있다. 제10도에 대해, 본 발명의 종이 구조물(20)의 제조 방법을 헤드박스(500)로부터 소공성의 액체 투과성 성형 부재, 예를들어 성형 벨트(542) 상으로 제지 섬유 슬러리를 침착시킨 다음, 성형 벨트(542)에 의해 지지된 제지 섬유(543)의 초기 웹을 성형시킴으로써 출발한다. 성형 벨트(542)는 연속적인 포드리니어 와이어를 포함하거나, 또는 한편으로 당해분야에 공지된 임의의 각종 트윈 와이어 성형기의 형태일 수 있다.
목재 펄프는 그의 모든 변종들이 통상적으로 본 발명에 사용되는 종이 제조 섬유를 포함할 것으로 예상된다. 그러나, 다른 셀룰로즈 섬유 펄프, 예를들어 면린네르, 버개스, 레이온 등을 사용할 수 있으며, 이들중 어느 것도 거절되지 않는다. 본 발명에 유용한 목재 펄프로는 화학 펄프, 예를들어 크라프트, 설파이트 및 설페이트 펄프 뿐아니라, 예를들어 분쇄된 목재, 열역학적 펄프 및 화학-열역학적 펄프(CTMP)를 비롯한 기계적 펄프가 있다. 낙엽수 및 침엽수 모두로부터 유도된 펄프가 사용될 수 있다.
경재 펄프 및 연재 펄프뿐아니라, 이둘의 블렌드도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용된 경재 펄프는 활엽수(피자식물)의 목질 물질로부터 유도된 섬유성 펄프를 지칭하며 ; 연재 펄프는 침엽수(나자식물)의 목질 물질로부터 유도된 섬유성 펄프이다. 평균 섬유 길이 약 1.00㎜의 유칼립투스와 같은 경재 펄프는 이후에 기술하는 바와 같이 유연성이 중요한 티슈 웹에 특히 적합한 반면, 평균 섬유 길이 약 2.5㎜의 북부 연재 크라프트 펄프는 강도가 요구되는 경우에 바람직하다. 또한 재생지로부터 유도된 섬유(상기 범주중 임의의 범주 또는 모든 범주 뿐아니라 다른 비 섬유성 물질, 예를들어 원래의 제지를 용이하게 하는데 사용되는 충전제 및 접착제를 함유할 수도 있다)를 본 발명에 적용시킬 수 있다.
종이 원료물은 각종 첨가제, 예를들어 섬유 결합제 물질, 예를들어 습윤 강도 결합제 물질, 건조 강도 결합제 물질 및 화학적 유연 조성물을 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 적합한 습윤 강도 결합제에는 헤르큘레스 인코포레이트(Wilmington, Delaware)에서 Kymene557H란 상표명으로 시판되는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 같은 물질이 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 적합한 일시적인 습윤 강도 결합제에는 네쇼날 스타치 케미칼 코포레이션(National Starch Chemical Corporation, New York, New York)에서 시판되는 내쇼날 스타치 78-0080과 같은 개질된 전분 결합제가 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 적합한 건조 강도 결합제로는 ACCO711과 같은 양이온성 중합체 및 카복시메틸 셀룰로즈와같은 물질이 있다. ACCO711 계열의 건조 강도 물질은 아메리칸 사이아나미드 캄파티(Wayne, New Jersey)에서 입수할 수 있다. 적합한 화학적 유연 조성물은 1994년 1월 18일자로 판(Phan) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,279,767 호에 개시되어 있다. 적합한 생분해성 화학적 유연 조성물은 1994년 5월 17일자로 판 등에게 허여된 미국 특허 제 5,312,522 호에 개시되어 있다.
초기 웹(543)은 바람직하게 제지 섬유의 수성 분산액으로부터 제조할 수 있지만, 물 이외의 다른 액체중의 분산액도 사용할 수 있다. 섬유를 약 0.1 내지 약 0.3%의 점조도를 갖는 담체액에 분산시킨다. 분산액, 슬러리, 웹 또는 다른 시스템의 점조도%를, 고려하의 시스템의 건조 섬유의 중량을 상기 시스템의 전체 중량으로 나누어 수득한 지수의 100 배로 정의한다. 섬유 중량은 항상 골격 건조 섬유를 기본으로 나타낸다.
초기 웹(543)을 제10도에 도시된 바와 같은 연속 제지 공정으로 제조하거나, 또는 한편으로 핸드시이트 제조 공정과 같은 배치 공정을 사용할 수 있다. 제지 섬유의 분산액을 성형 벨트(542) 상에 침착시킨 후에, 초기 웹(543)을 당해분야에 잘 공지된 기법에 의해 수성 분산 매질의 일부를 제거함으로써 제조한다. 초기 웹은 일반적으로 단평면일 수 있다. 진공 상자, 성형 판지, 하이드로호일 등이 상기 분산액으로부터 물을 제거하는데 유용하다. 초기 웹(543)은 복귀롤(502)을 돌아 성형 벨트(542)와 함께 이동하여 웹지지 장치(200)와 접하게 된다.
종이 구조물(20) 제조의 다음 단계는 초기 웹(543)을 성형 벨트(542)로부터 웹지지 장치(200)로 이동시키고, 상기 초기 웹(543)을 웹지지 장치의 제 1 면(202) 상에 지지시킴을 포함한다. 초기 웹은 바람직하게 웹지지 장치(200)로의 이동 시점에서 8% 이상의 점조도를 갖는다. 초기 웹(543)의 이동 단계는 동시에 상기 웹(543)의 일부를 편향시키는 단계를 포함할 수 있다. 한편으로, 웹(543)의 일부를 편향시키는 단계에 있어서 상기 웹을 이동시키는 단계가 있을 수 있다.
초기 웹(543)을 웹지지 장치(200)로 이동시키고 상기 초기 웹(543)의 일부를 편향시키는 단계를, 상기 초기 웹(543)에 차등적인 유체압을 적용시킴으로써 적어도 부분적으로 제공할 수 있다. 예를들어, 초기 웹(543)을 성형 벨트(542)로부터 제10도에 도시된 진공원(600), 예를들어 진공 슈 또는 진공 롤에 의해 웹지지 장치(200)로 진공 이동시킬 수 있다. 하나이상의 추가적인 진공원(620)을 또한 초기 웹의 이동 지점의 하부에 제공할 수 있다.
제10도 및 제11도에 대해서, 웹(543)을 편향시키는 단계는 첫번째 편향 단계에서 제 1 펠트면(230)위에 놓인 웹(543)의 일부를 편향시켜 제 1 웹 접촉면(230) 상에 지지된 치밀화되지 않은 제 1 웹 부분(547), 및 웹 접촉면(260) 상에 지지된 치밀화 되지 않은 제 2 웹 부분(549)을 갖는 비-단평면상의 웹(545)을 제조함을 포함한다. 상기 첫번째 편향 단계는 바람직하게 약 8 내지 약 30%, 보다 바람직하게 약 8 내지 약 20%의 웹 점조도로 수행하여, 상기 웹(543)의 섬유가 비교적 이동성일 때 웹의 편향이 일어나고 상기 편향으로 상당수의 섬유-섬유 결합이 파괴되지 않도록 한다. 진공원(600)에 의해 차등 제공되는 압력은 약 10 내지 25 in Hg 일 수 있다. 1985년 7월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,529,480 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에는 차등적인 유체압을 적용시켜 초기 웹을 이동 및 편향시킴이 교시되어 있다.
초기 웹(543)을 이동 및 편향시켜 비-단평면상 웹(545)을 형성시킨 후에, 웹(545)을 제12도에 도시된 압착 부재의 압착면(875)과 변형성 압착면(910) 사이에 제공된 닙(800)을 통해 웹지지 장치(200) 상으로 운반한다. 압착 부재는 롤러(900)를 포함할 수 있다. 웹(545)을 압착면(875)에 인접한 웹(545)의 배치, 및 변형성 압착면(910)에 인접한 웹지지 장치(200)의 제 2 면(202)의 배치를 위해 닙(800)을 통해 운반한다. 웹(545)은 바람직하게 약 20 내지 약 50%의 점조도로 닙(800)내로 들어간다.
압착면(875)은 바람직하게 변형성 압착면(910)에 비해 비교적 높은 경도를 갖고 비교적 비압축성인 것을 특징으로 한다. 적합한 표면(875)은 강 또는 철 가열된 건조기 드럼(880)의 표면이다. 표면(875)를 닙(800)의 상부에 배치된 분무 노즐(890), 또는 한편으로 압인롤(도시 안됨)로부터 분배된 크레이핑 접착제로 코팅시킬 수 있다. 한편으로, 크레이핑 접착제를 임의의 접합한 아교 적용 수단에 의해 프레스된 웹(546)에 적용시킬 수 있다. 적합한 크레이핑 접착제가 1975년 12월 16일자로 베이츠(Bates)에게 허여된 미국 특허 제 3,926,716 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에 개시되어 있다.
제12도에 대해서, 롤러(900)는 내부 코어(902) 및 외부층(906)을 가질 수 있다. 롤러(900)는 약 1 내지 3 ft의 직경을 가질 수 있으며, 건조기 드럼(880)은 약 12 내지 18ft의 직경을 가질 수 있다. 변형성 압착면(910)은 약 120PJ 미만, 바람직하게는 약 30 내지 약 100 PJ의 PJ 경도를 갖는 물질로부터 제조된 층(906) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 하나의 실시태양으로, 내부 코어(902)를 강과 같은 물질로부터 형성시킬 수 있으며, 표면(910)을 포함하는 외부층(906)은 천연 고무 또는 다른 일반적인 탄성중합체성인 물질로부터 형성시킬 수 있다.
롤러(900)는 진공 압력롤을 구성할 수 있다. 적합한 진공 압력롤은 천공되거나 홈진 표면(910)을 가지며, 이를 통해 진공이 웹지지 장치(200)의 배면(202)에 적용되어 닙(800)에서 종이 웹을 탈수시킨다. 적용된 진공은 약 0 내지 15 in Hg, 바람직하게는 3 내지 12 in Hg의 범위이다.
종이 구조물(20)을 형성하는 다음 단계는 웹지지 장치(200), 및 압착면(910)과 압착면(875) 사이의 비-단평면상 웹(545)을 프레스하여 약 100psi 이상, 바람직하게 약 200 psi 이상의 평균 닙 압착 압력을 제공함을 포함한다. 닙 압력은 닙에 적용된 전체 힘을 닙 면적으로 나눈 것이다. 닙에 가해진 전체 힘은 장치 기하학을 기본으로 힘 균형 분석과 커플링된 수력 게이지 판독으로부터 측정할 수 있다. 닙 너비는 탄소 송이가 백색 종이상의 닙 너비를 각인시키도록 닙(900)에 백색 종이 시이트, 및 장치(200)과 표면(875) 사이에 배치된 탄소 종이 시이트를 적재함으로써 측정한다.
닙(800)에서 웹지지 장치(200) 및 웹(545)을 프레스하여 제 2 편향 단계를 제공한다. 제 2 편향 단계는 제 1 펠트면(230)을 웹 접촉 상면(260)에 편향시킴을 포함한다. 특히, 제 1 웹 접촉면(230)을 제12도에 도시된 바와 같이 변형성 압착면(910)에 의해 압착면(875)에 편향시켜, 제 1 펠트면(230)의 일부와 표면(260) 사이의 높이차(262)를 일시적으로 감소시키고, 바람직하게 일시적으로 거의 제거한다.
제 1 웹 접촉면(230)을 제 2 웹 접촉면(260)에 편향시켜 제 1 의 치밀화되지 않은 웹 부분(547)을 제 2의 치밀화되지 않은 웹 부분(549)에 편향시킴으로써, 제 1 및 제 2 웹 부분(547)과 (549)간의 높이차를 일시적으로 감소시킨다. 특히, 제 1 웹 부분(547)의 일부를 제 1 펠트면(230)에 의해 압착면(875)에 편향시킴으로써 제 1 및 제 2의 치밀화되지 않은 웹 부분(547)과 (549)간의 높이차를 일시적으로 거의 제거시킨다. 제 2 편향 단계는 바람직하게 약 20 내지 약 80%, 보다 바람직하게 약 30 내지 약 70%의 웹 점조도로 수행한다.
닙(800)에서 웹지지 장치(200) 및 웹(545)를 프레스하는 것은 또한 웹 치밀화 단계를 제공한다. 웹 부분을 치밀화시키면 상기 웹 부분의 두께가 감소된다. 웹 치밀화 단계는 일반적으로 치밀화되지 않는 제 1 웹 부분(547)의 일부를 압착면(875)에 대해 치밀화시켜 제 1의 치밀화된 웹 부분(530)을 형성시키고, 제 2의 치밀화되지 않은 웹 부분(549)의 적어도 일부를 압착면(875)에 대해 치밀화시켜 제2의 치밀화된 웹 부분(550)을 형성시킨다. 특히, 웹 부분(547)을 제 1 펠트면(230)과 치밀화면(875) 사이에서 치밀화시키고, 웹 부분(549)를 패턴화층(250)의 웹 접촉 상면(260)과 치밀화면(875) 사이에서 치밀화시킨다. 제 1 및 제 2의 치밀화된 웹 부분(530)과 (550)간의 높이차는, 이들 부분(530) 및 (550) 모두가 제12도에 도시된 바와 같이 건조기 드럼(880)의 치밀화면(875)과 맞물려 프레스됨에 따라 치밀화 단계의 끝에서 필수적으로 0이다.
제 2 편향 단계에서 제 1 펠트면(230) 및 웹 접촉 상면(260)의 상대적인 편향은 목적하는 특징들이 조합된 압착면(910) 및 웹지지 장치(200)를 사용하여 수행된다. 이러한 상대적인 편향을 가능하게 하는 하나의 특징은 웹지지 장치(200)의 굽힘 유연성이다.
웹지지 장치(200)의 굽힘 유연성은 탈수 펠트층(220)의 유연성과 웹 패턴화층(250)에 의해 장치(200)에 부여되는 경도의 함수이다. 상면(260)이 상술한 돌출된 영역을 갖고 펠트면(230)의 큰 부분을 새기도록 배치된 웹 패턴화층(250)을 갖는 웹지지 장치(200)는 표면이 수지에 의해 보다 큰%로 덮인 구조물에 비해 비교적 유연하다. 이러한 유연성은 표면(260)에 대한 제 1 펠트면(230)의 편향을 허용한다. 또한, 높이차(262)에 비해 큰, 인접한 웹 패턴화 요소(280)간의 간격은 요소(280)들사이의 펠트층(220)의 굽힘 경도를 감소시키며, 펠트층(220)을 요소(280)들의 중간으로 편향되게 하여 제 1의 치밀화되지 않은 웹 부분(547)을 압착면(875)과 맞물리도록 프레스할 수 있다.
표면(230) 및 (260)의 상대적인 편향에 영향을 미치는 또다른 인자는 웹 패턴화층(250)의 경도이다. 경화시 낮은 경도를 갖는 수지를 닙(800)에서 약간 압착시켜 표면(260)과 (230)간의 높이차를 감소시킨다. 표면(230)과 (260)의 상대적인 편향은 또한 압착면(910)의 경도를 감소시킴으로써 향상된다. 비교적 낮은 경도의 압착면(910)은 제 2 펠트면(232)에 순응하여, 웹 패턴화 요소(280)들의 중간에 압착 부하를 제공하여 제 1 펠트면(230)과 제 1의 치밀화되지 않은 웹 부분(547)을 압착면(875)에 대해 프레스시킨다.
표면(230) 및 (260)의 상대적인 편향에 영향을 미치는 더욱 또다른 인자는 펠트층(220)의 두께를 통해 웹 패턴화층(250)이 침투하는 정도이다. 일반적으로, 펠트층(220) 두께의 약 절반 미만까지 연장된 웹 패턴화층(250)이 표면(230) 및 (260)의 상대적인 편향을 향상시키는데 바람직하다.
제 1 및 제 2의 치밀화되지 않은 웹 부분(547) 및 (549)를 압착시켜 치밀화된 웹부분(530) 및 (550)을 형성하는 치밀화 단계는 바람직하게 제12도에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2의 치밀화된 웹 부분(530) 및 (550)의 적어도 일부를 압착면(875)에 부착시키는 단계를 또한 포함한다. 치밀화된 웹 부분(530) 및 (550)을 노즐(890)에 의해 표면(875)에 적용된 크레이핑 접착제에 의해 표면(875)에 부착시킬 수 있다. 치밀화 단계후에, 웹을 가열된 표면(875) 상에 건조시켜 약 85% 이상의 점조도를 갖게 한다.
종이 구조물(20)의 제조에서 최종 단계는 제 2 편향 단계에서 소실된 웹 부분(547) 및 (549)간의 높이차의 적어도 일부를 복원시킴을 포함한다. 이 복원 단계는 제 1 높이(32)의 제 1 부분(30)(제 1의 치밀화된 웹부분(530)에 상응함), 및 제 2 높이(52)의 제 2 부분(50)(제 2의 치밀화된 웹 부분(550)에 상응함)을 제공한다.
제 2 편향 단계에서 소실된 웹 높이 차의 일부를 복원하는 단계는 바람직하게 웹을 압착면(875)으로부터 방출시킴을 포함한다. 바람직한 실시태양으로, 웹 높이차의 일부를 복원시키는 단계는 웹을 압착면(875)으로부터 방출시키는 단계와 동시에 상기 웹을 단축시킴을 포함한다. 바람직하게, 웹의 방출 및 단축 단계는 제10도에 도시된 바와 같이 상기 웹을 닥터 블레이드(1000)로 표면(875)으로부터 크레이핑시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 사용된 바와 같이, 단축은 건조된 웹에 상기 웹의 길이를 기계 방향으로 감소시키는 방식으로 에너지를 가하는 경우 발생하는 웹 길이의 감소를 지칭한다. 단축은 다수의 방식중 하나로 수행될 수 있다. 가장 통상적이고 바람직한 웹 단축 방법은 크레이핑에 의한 것이다. 압착면(875)에 부착된 웹을 닥터 블레이드(1000)에 의해 표면(875)으로부터 제거한다. 일반적으로, 닥터 블레이드는 약 25°의 경사도를 가지며, 양키 건조기에 대해 약 81°의 충돌각을 제공하도록 배치되다.
[분석 공정]
[두께 및 높이의 측정]
섬유 구조물(20) 샘플의 다양한 부분들(30) 내지 (70)의 두께 및 높이를 종이 구조물(20)의 횡단면으로부터 제조된 마이크로톰으로부터 측정한다. 약 2.54㎝ × 5.1㎝(1in ×2in) 크기의 샘플을 제공하고 경질 판지 홀더상에 고정시킨다. 상기 판지 홀더를 실리콘 금형에 넣는다. 종이 샘플을 메리그래프(Merigraph) 광중합체(헤르큘레스 인코포레이티드 사제)와 같은 수지중에 침지시킨다.
샘플을 경화시켜 수지 혼합물을 경화시킨다. 샘풀을 실리콘 금형으로부터 회수한다. 샘플을 광중합체에 침지시키기 전에 마이크로톰 절단을 정확히 수행하기 위해서 상기 샘플에 기준점을 표시한다. 바람직하게, 동일한 기준점을 섬유 구조물(20)의 샘플의 평면 및 다양한 단면 모두에 사용한다.
샘플을 아메리칸 옵티칼 캄파니(American Optical Company, Buffalo, New York) 사제의 모델 860 마이크로톰에 넣고 수평이 되게 한다. 샘플의 테두리를 표면이 매끄러워질때까지 상기 마이크로톰에 의해 상기 샘플로부터 조각으로 회수한다.
충분한 수의 조각을 샘플로부터 회수하여, 다양한 부분(30) 내지 (70)을 정확하게 재구성시킬 수도 있다. 본 발명에 개시된 실시태양에 대해서, 조각당 약 60μ의 두께를 갖는 조각을 상기 매끄러운 표면으로부터 취한다. 두께(31), (51) 및 (71)을 조사하기 위해서 다수개의 조각이 필요할 수 있다.
샘플 조각을 오일 및 커버 슬립을 사용하여 현미경 슬라이드상에 적재한다. 상기 슬라이드 및 샘플을 광 투과 현미경에 적재하고 약 40배의 배율로 관찰한다. 상기 조각의 현미경 사진을 촬영하고, 개별적인 현미경사진을 일렬로 배열하여 상기 조각의 프로파일을 재구성한다. 두께 및 높이를 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 상기 재구성된 프로파일로부터 확인할 수 있다. 개별적인 부분들의 상대 기본 중량 및 상기 개별적인 부분들의 상응하는 두께를 확인함으로써, 개별적인 부분들의 밀도를 조사할 수 있다. 1994년 1월 11일자로 판 등에게 허여된 미국 특허 제 5,277,761 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에는 종이 구조물의 개별적인 부분들의 마이크로 기본 중량이 개시되어 있다.
부분(31) 내지(71)간의 두께를 휴렛 팩카드 스캔젝(ScanJet) IIC 칼라 플랫 베드 스캐너를 사용하여 설정할 수도 있다. 휴렛 팩카드 스캐닝 소프트웨어는 DeskScan IIC 버전 1.6이다. 스캐너 셋팅 유형은 흑백 포토이다. 경로는 LaserWriter NT, NTX이다. 광도 및 콘트라스트 셋팅은 125이다. 스케일링은 100%이다. 파일을 Macintosh IICi 컴퓨터상에서 그림 파일 포맷으로 스캐닝하고 저장한다. 그림 파일을 적합한 광-영상 소프트웨어 패키지 또는 CAD 프로그램, 예를들어 PowerDraw 버전 5.0을 사용하여 개방한다.
제7도에 대해서, 각 부분의 두께를 상기 부분에 의해 새겨지는 원을 그림으로써 측정할 수 있다. 상기 지점에서 상기 부분의 두께는 상기 부분(마이크로톰 샘플)에서 그릴 수 있는 최소 원의 직경 x 적합한 축척 인자이다. 축척 인자는 현미경의 배율 x 스캐닝된 상의 배율이다. 원을 임의의 적합한 소프트웨어 드로잉 패키지, 예를들어 PowerDraw, 버전 5.0(Engineered Software of North Carolina로 부터 입수)을 사용하여 그릴 수 있다.
높이차(62)는 제7도에 도시된 바와 같이 부분(50)(마이크로톰 샘플에서)에 의해 새겨진 최소원을 그리는 부분(30)에 의해 새겨진 2 개의 원을 그림으로써 측정한다. 제 1 라인(L1)을 부분(30)에 의해 새겨진 2 개 원에 대한 접선으로 그린다. 제 2 라인(L2)은 상기 제 1 라인(L1)에 평향하고 부분(50)에 의해 새겨진 원에 대해 접선을 그린다. 제 1 및 제 2 라인간의 거리 x 적합한 축적 인자가 높이차(62)이다.
[돌출된 면적의 측정]
웹 접촉면(260)의 돌출된 면적을 하기 공정에 따라 측정한다. 먼저, 웹 접촉면(260)을 흑색 마커(Sanford Sharpie)로 칠하여 콘트라스트를 증가시킨다. 두번째로, 웹 패턴화 장치(200)의 3 개의 디지털화된 상을 휴렛 팩카드 스캔젯 플랫베드 스캐너를 사용하여 인식한다. 스캐너 선택사항은 다음과 같다 : 광도 198, 콘트라스트 211, 흑백 포토 분해능 100DPI, 스케일링 100%. 세번째로, 웹 접촉면(260)을 포함하는 웹지지 장치(200)의 돌출된 면적%를 적합한 상 분석 소프트웨어 시스템, 예를들어 Optimas(Bioscan, Incorporated, Edmonds, WA로부터 입수할 수 있음)를 사용하여 측정한다. 0 내지 62의 회색등급치(웹 접촉면(260)에 상응함)를 갖는 픽셀 수의 비율을 스캐닝된 상(100배)의 전체 픽셀수로 나누어 웹 접촉면(260)을 포함하는 웹지지 장치(200)의 돌출된 면적%를 측정한다.
[웹지지 장치 높이의 측정]
제 1 펠트면의 높이(231)와 웹 접촉면(260)의 높이(261)간의 높이차(262)를 하기 공정을 사용하여 측정한다. 웹지지 장치를 웹 패턴화층을 위로 향하게 하여 편평한 수평면상에 지지시킨다. 약 1.3㎟의 원 접촉면 및 약 3㎜의 수직 길이를 갖는 철필을 페데랄 프로덕츠(Federal Products) 치수화 게이지(EMD-4320 W1 분리 탐침과 함께 사용하기 위해 개조된 모델 432B-81 증폭기, 페데랄 프로덕츠 캄파니, Providence, Rhode Island 사제) 상에 적재한다. 기지의 높이차를 제공하는 기지의 두께의 2 개의 정밀한 끼움쇠간의 전압차를 측정함으로써 상기 장치에 눈금을 매긴다. 상기 장치를 제 1 펠트면(230)보다 약간 낮은 높이로 영점보정하여 상기 철침의 비제한된 이동을 보장한다. 철침을 목적하는 높이로 놓고 강하시켜 측정을 수행한다. 상기 철침에 측정 지점에서 0.24g/㎟의 압력을 가한다. 각 높이에서 3 회 이상의 측정을 수행한다. 개별적인 높이(231) 및 (261)의 평균 크기차를 높이차(262)로 한다.
[PJ 경도의 측정]
롤(900)의 표면 경도를 PJ 플라스토미터 모델 2000(Dominion Engineering Work LTD, Lachine, Quebec, Ontario 사제)을 사용하여 측정한다. 톱니모양의 샤프트는 3.17㎜의 볼을 갖는다. 경도를 3 개의 상이한 위치에서 측정한다 ; 하나는 상기 롤의 중앙에서, 하나는 상기 롤의 한쪽 단부로부터 6 in의 위치에서, 하나는 상기 롤의 다른쪽 단부로부터 6 in의 높이에서 측정한다. PJ 경도는 이들 3 개의 판독치의 평균이다. 판독은 플라스토미터 제조사에 의해 제공된 절차에 따라 21℃의 온도에서 컨디셔닝된 롤을 사용하여 수행한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 탈수 펠트층 및 상기 탈수 펠트층에 연결된 웹 패턴화층을 포함하고 연속적인 망상 웹 접촉 상면을 갖는 제지 장치의 평면도이다.
제2도는 제1도 장치의 횡단면도로, 제 1 높이의 제 1 웹 대향 펠트면 및 반대쪽으로 대향된 제 2 펠트면을 갖는 탈수 펠트층, 및 상기 제 1 펠트면을 침투하여 상기 탈수 펠트층의 전체 두께 미만으로 상기 제 1 펠트면으로부터 연장되어 상기 제 1 높이와 상이한 제 2 높이에서 웹 접촉 상면을 형성하는 웹 패턴화층을 도시한다.
제3도는 제 1 웹 대향 펠트면을 갖는 탈수 펠트층, 및 상기 제 1 펠트면을 침투하여 상기 제 1 펠트면으로부터 연장되고 불연속적인 웹 접촉 상면을 갖는 웹 패턴화층을 포함하는 제지 장치의 또다른 실시태양에 대한 평면도이다.
제4도는 제 1 웹 대향 펠트면을 갖는 탈수 펠트층, 및 상기 제 1 펠트면을 침투하고 다수개의 분리된 웹 패턴화 요소를 포함하는 웹 패턴화층을 포함하는 제지 장치의 실시태양의 사진이다.
제5도는 상이한 높이로 배치된 제 1 및 제 2 부분을 상호연결하는 전환 부분을 갖는 본 발명에 따른 종이 구조물의 횡단면도로, 상기 전환 부분의 두께는 상기 제 2 부분의 두께보다 크고, 상기 제 1 부분의 두께와 같거나 그보다 크다.
제6도는 본 발명에 따른 종이 구조물의 횡단면의 현미경사진이다.
제7도는 높이 기준선을 도시한 제6도의 현미경사진이다.
제8도는 본 발명에 따른 종이 구조물의 사진이다.
제9도는 제8도에 비해 확대된, 본 발명에 따른 종이 구조물의 사진으로, 가변적인 크레이핑 빈도 영역을 나타낸다.
제10도는 본 발명에 따른 종이 구조물의 제조 공정을 예시한다.
제11도는 펠트층 및 웹 패턴화층을 포함하는 웹 지지 장치상에 지지된 상태로 편향된, 일반적으로 치밀화되지 않은 제 1 높이의 제 1 웹 부분, 및 일반적으로 치밀화되지 않은 상기 제 1 높이와 상이한 제 2 높이의 제 2 웹 부분을 제공하는 일반적으로 치밀화되지 않은 비-단평면상의 종이 웹을 예시한다.
제12도는 웹 지지 장치의 제 1 펠트면을 웹 패턴화층의 웹 접촉면에 대해 편향시킴으로써 건조 드럼의 표면에 대해 압축되는 종이 웹을 예시한다.
제13도는 펠트 탈수층 및 감광성 수지로부터 형성되는 웹 패턴화층을 갖는 웹 지지 장치의 제조기계를 예시한다.
제14도는 웹 패턴화층이 격자 망상조직 및 상기 격자 망상조직의 개구내에 배치된 다수개의 분리된 웹 패턴화 요소를 포함하는 웹 지지 장치의 평면도이다.
제15도는 제14도 장치를 사용하여 제조된 종이 구조물의 평면도이다.

Claims (19)

  1. 제지 섬유 웹을 제조하는데 사용하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 제 1 높이에 웹 대향 제 1 펠트면 및 반대쪽으로 배향된 제 2 펠트면을 갖는 탈수(dewatering) 펠트층, 및 감광성 수지를 포함하는 웹 패턴화층을 포함함을 특징으로 하며, 상기 웹 패턴화층이 상기 제 1 펠트면에 침투하고 상기 패턴화층이 상기 제 1 펠트면으로부터 연장되어 상기 제 1 펠트면의 제 1 높이와 상이한 제 2 높이에 웹 접촉 상면을 형성함을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 연속적인 벨트를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 웹 접촉 상면의 돌출된 면적이 상기 장치의 돌출된 면적의 약 5% 내지 약 75%임을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 웹 접촉 상면의 돌출된 면적이 상기 장치의 돌출된 면적의 약 20% 내지 약 60%임을 특징으로 하는 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 웹 접촉 상면의 돌출된 면적이 상기 장치의 돌출된 면적의 약 5% 내지 약 20%임을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 웹 접촉 상면의 돌출된 면적이 상기 장치의 돌출된 면적의 약 5% 내지 약 14%임을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제 1 높이와 제 2 높이간의 차가 약 0.05 내지 약 2.0㎜임을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 웹 패턴화층의 웹 접촉 상면이 연속적인 망상구조를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 웹 패턴화층의 웹 접촉 상면이 불연속적임을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 웹 패턴화층이 상기 제 1 펠트면에 다수개의 원형 부분을 각인하고, 상기 제 1 펠트면에 각인된 원형 부분들이 각각 약 10㎟ 이상의 면적을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 웹 패턴화층이 제 1 펠트면과 제 2 펠트면의 중간까지 연장되고, 펠트층의 전체 두께 미만으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 웹 패턴화층이 상기 펠트층의 전체 두께의 약 절반 미만으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 면 및 반대쪽으로 배향된 제 2 면을 갖는 탈수 펠트를 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지를 제공하는 단계 ; 화학선 공급원을 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지를 상기 탈수 펠트의 제 1 면에 적용시키는 단계(상기 탈수 펠트의 제 1 면상의 액체 감광성 수지의 적어도 일부를 화학선에 노출시킴) ; 상기 감광성 수지의 적어도 일부를 경화시켜 소정의 패턴을 갖고 상기 탈수 펠트의 제 1 면으로부터 연장된 수지층을 제공하는 단계 ; 및 상기 펠트로부터 비경화된 액체 수지를 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 웹 패턴화층을 갖는 탈수 펠트의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 감광성 수지의 적어도 일부를 경화시키는 단계가 상기 제 1 펠트면과 제 2 펠트면의 중간에서 감광성 수지를 경화시켜 상기 제 1 펠트면을 침투하는 경화된 수지층을 제공함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 감광성 수지의 경화 단계가 상기 수지를 상기 제 1 펠트면과 제 2 펠트면의 중간에서 경화시켜 상기 펠트층 두께의 약 절반 미만으로 연장된 경화된 수지층을 제공함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 면 및 반대쪽으로 배향된 제 2 면을 갖는 탈수 펠트를 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지를 제공하는 단계 ; 화학선 공급원을 제공하는 단계 ; 상기 화학선에 대해 불투과성인 부분 및 상기 화학선에 대해 투과성인 부분을 포함하는 마스크를 제공하는 단계 ; 액체 감광성 수지 코팅층을 상기 탈수 펠트의 제 1 면에 적용시키는 단계 ; 상기 마스크를 상기 화학선 공급원과 액체 감광성 수지 코팅층의 중간에 배치시키는 단계 ; 상기 액체 감광성 수지 코팅층을 상기 마스크를 통해 화학선에 노출시켜 상기 마스크의 투과성 부분과 일치되는 감광성 수지의 경화를 유도하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 웹 패턴화층을 갖는 탈수 펠트의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 비경화된 감광성 수지의 제거 단계가 상기 탈수 펠트를 물과 계면활성제를 포함하는 혼합물로 세척함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액체 감광성 수지를 화학선에 노출시키는 단계가, 상기 탈수 펠트를 물과 계면활성제를 포함하는 혼합물로 세척하기 전에 상기 액체 감광성 수지를 화학선에 노출시켜 상기 수지를 부분적으로 경화시키고, 상기 액체 감광성 수지를, 상기 탈수 펠트를 물과 계면활성제 혼합물로 세척한 후의 후 경화 단계에서 화학선에 노출시킴을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 탈수 펠트를 세정하여 후 경화 단계전에 계면활성제를 제거하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
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