KR100221122B1 - 제지기의 웹 성형 장치 및 웹 성형 방법 - Google Patents

Abstract

다공질의 성형 표면(11)위로 제지 웨브의 개선된 성형과 탈수시키기 위한 구조와 방법에 있어서 수층이 이동 와이어(11)위로 물을 퇴적시킴으로써 처음 형성되고, 그리고 지료 반죽이 헤드박스(21)에서 수층위로 퇴적되기 때문에 지료층이 먼저 물과 접촉하게 되며 개선된 섬유 성형이 성형 표면위에서 일어난다.

Description

제지기의 웹 성형 장치 및 웹 성형 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드박스와 슬라이스 개구의 일부를 단면으로 도시한 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 헤드박스 11 : 성형 와이어

13 : 브레스트 롤 14 : 스윙 아암

16 : 위치 제어 로드 18,25 : 나사잭

19 : 챔버

본 발명은 제지기의 개량에 관한 것으로서, 구체적으로 말하자면 성형 표편 상의 지료(紙料)를 탈수하기 위한 개량된 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 지료가 성형 와이어(forming wire)위로 공급되는 동안, 그리고 그 직후의 중요한 시간에 섬유의 배향(orientation)과 섬유 및 분립체(分粒體)의 배출을 제어하는 방식으로 슬러리를 먼저 주행하는 성형 표면 위에 공급하는 개량된 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

현재 사용되는 고속 제지기에 있어서, 종이 웹 성형의 매우 중요한 단계는 먼저 지료의 제트류를 주행하는 성형 와이어에 공급하는 시점에 일어난다. 이 시점에서, 헤드박스의 슬라이스(slice)로부터 지료 흐름이 불균일하게 공급되는 것과, 주행하는 성형 표면과 지료 층 사이의 바람직하지 않은 속도차는 성형될 웹의 성질에 상당한 악영향을 끼칠 수 있다.

지료 흐름의 초기 하면이 처음 성형 와이어와 접촉하므로, 적절하지 않은 섬유의 배향이 초래될 수 있고, 섬유 및 분립체의 손실이 초기 시점에서 일어날 수 있다. 지료의 섬유가 최초로 성형 와이어에 접촉할때에는 성형 와이어를 통해 섬유가 유실되는 결과를 초래할 수 있다. 지료 세트(jet of stock)가 처음으로 성형 와이어에 침적되는 위치는 브레스트 롤(breast roll)에 근접하게 계속해서 과도한 펌프 작용이 발생할 수 있고 이로 인하여 섬유의 손실이 발생하고, 섬유의 배향이 교란될 수 있다는 점에서 대단히 중요하다.

이러한 위치에서 최적의 환경을 얻는 것이 매우 요망되는데, 이 위치에서 문제점을 해결하고 웹의 성형 공정을 향상시키려는 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력 중에는 헤드박스의 슬라이스에서 배출되는 제트의 투사 궤적을 제거하는 것과, 헤드박스의 슬라이스에서 배출되는 지료와 성형 와이어의 상대 속도를 정확히 제어하는 것을 포함한다. 만약 부적절한 관계가 존재하는 경우, 종이의 기계의 횡방향(CD)/기계 방향(MD) 품질에 악영향을 끼칠 수 있다. 또한, 웹은 성형 와이어 측의 면을 그 상부면과 비교했을 때 적절치 않을 정도로 상당히 불균일 할 수 있다.

다층 웹을 성형하려고 하는 경우, 이에 따라 헤드박스가 각 층마다 상이한 특성을 갖는 복수의 층으로 지료를 공급하도록 구성되는 경우, 또 다른 문제점이 존재한다. 상기 층들이 각각의 특성을 유지하고, 그들 층간의 바람직하지 않은 혼합이 발생하지 않으며, 그 하부층이 주행하는 성형 표면 위에서 적절히 성형되는 것이 중요하다.

본 발명의 목적은 헤드박스로부터 주행하는 성형 표면 위로 더욱 원할하게 지료를 공급하는 개량된 장치와 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보다 양호한 기계 횡방향의 중량 제어(basis weight control)를 수행할 수 있으며 또한 복수의 층이 형성될 때 층들이 혼합되는 경향을 감소시킬 수 있게 하는 개량된 헤드박스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 횡방향의 섬유 배향이 보다 균일하고 기계 횡방향/기계 방향의 양호한 인장 강도비를 얻을 수 있는 개량된 헤드박스 장치와 지료 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 주행하는 성형 표면 위에 지료층을 공급하는 초기 시점에서 많은 섬유 및 분립체를 유지시키는 개량된 헤드박스의 구성을 제공하는 것이다.

본 발명의 원리에 의하면, 지료가 헤드박스의 슬라이스로부터 배출되어 주행하는 성형 와이어와 접촉할 때 발생되는 초기 충격은 달리 악영향을 미치지 않게 방지할 수 있다. 성형 와이어와 같은 주행하는 성형 표면에는 수층(水層)이 형성되며, 지료는 헤드박스로부터 수층과 접촉하도록 공급된다. 탈수는 수층이 성형 표면을 통해 소멸되는 즉시 시작되며, 지료가 직접 주행하는 성형 와이어와 접촉함으로써 발생되는 섬유 배향의 교란효과(disorientation effects)와 초기 충격은 방지된다. 또한, 지료를 수층 위로 직접 공급함으로써, 헤드박스의 슬라이스로부터 배출되는 지료의 비교적 긴 투사궤적(投射軌跡)에 의한 악영향을 피할 수 있다. 지료가 성형 와이어와 접촉하는 위치보다 상류 측에서 수층이 성형 와이어에 공급되기 때문에, 지료가 접촉하는 첫 번째 영역은 성형 와이어와 같은 주행하는 성형 표면의 불규칙한 표면이 아니고 수층이 된다.

본 발명의 다른 목적, 장점 및 특징은 본 명세서의 양호한 실시예의 설명, 청구범위 및 도면을 참조로 하면 더욱 분명해 질 것이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 지료 슬러리를 수용하도록 결합되어 있는 헤드박스(10)는 프레임(12)위에 지지되어 있다. 지료는 바람직하게는 성형 와이어(11)형태의 주행하는 성형 표면 위로 공급된다.

루프형의 성형 와이어는 단부가 도면 부호 15로 지시된 지점에서 선회 가능하게 장착된 스윙 아암(14)에 지지된 브레스트 롤(13)을 돌아서 이동한다. 위치 제어 로드(16)는 브레스트 롤(13)을 성형 와이어의 성형 주행부의 시작 위치에 배치한다. 성형 와이어가 브레스트 롤의 상부에서 벗어나게 되는 브레스트 롤의 측부에는 닥터 블레이드(doctor blade, 17)가 있다.

헤드박스는 도면 부호 20으로 지시된 지점에 선회 가능하게 지지되어, 나사잭(18)에 의해 승하강되는 주행하는 성형 와이어(11)에 대한 그 위치를 결정할 수 있다.

지료는 헤드박스의 내부 챔버(19)로 공급되고, 지료는 압력 작용하에 상방으로 가동하는 슬라이스 립(21)을 구비한 슬라이스를 향하여 하방으로 이동한다. 슬라이스 챔버내에는 성형 지료를 복수층으로 계속해서 분할하는 복수의 종속 부동(浮動) 요소(24)가 있다. 지료는 다층으로 전방으로 흘러서 슬라이스 개구(22)에서 배출된다. 슬라이스 립(21)은 도면 부호 23 으로 지시된 지점에 선회 가능하게 장착되고, 슬라이스 개구는 헤드박스에 지지된 나사잭(25, screw jack)에 의해 제어된다.

지료가 주행하는 성형 와이어 위로 공급됨에 따라, 성형 와이어가 흡인 박스(33) 및 그 하류측에 계속해서 배치되는 통상의 탈수 요소들에 도달할 때 지료는 하방으로 탈수된다.

본 발명의 특징에 따르면, 지료가 최초로 주행하는 성형 와이어(11)와 접촉했을 때 이 성형 와이어를 통하여 과다한 양의 섬유 및 분립체가 곧바로 배출되지 않는다는 점이 중요하다. 종이의 기계 횡방향/기계 방향 강도가 악영향을 받지 않도록 섬유의 무작위 배향이 교란되지 않는 것이 또한 중요하다. 말하자면, 섬유가 기계 방향 또는 기계 횡방향 중의 한 방향으로만 배열되어서는 안되는데, 그 이유는 종이의 한쪽 방향 강도가 약해지기 때문이다.

본 발명에 의하면, 성형 와이어 위에 수층이 형성되며, 이에 따라 성형 와이어 위로 공급되는 지료는 최초에 수층과 접촉한다. 이렇게 함으로써, 다공성의 주행하는 성형 와이어(11)와 최초에 접촉할 때 발생될 수 있는 큰 분열 효과를 제거할 수 있다.

이러한 수층을 형성하기 위해, 물 공급관(26)을 통해 공급하는 방식으로 기계를 가로질러 연장하는 물 슬라이스(27, water slice)가 제공되기 때문에, 성형 와이어에는 도면 부호 28로 도시된 바와 같이 얇고 균일한 수층이 형성된다. 성형 와이어를 안정시키기 위하여, 하부의 세라믹 와이어 가이드(29)가 성형 와이어 아래에 위치하고 상부의 세라믹 와이어 가이드(30)가 하부의 가이드 위에 배치된다. 따라서, 슬라이스 수류(水流, 28)가 성형 와이어에 작용되는 지점은 이들 세라믹 가이드(29,30)로부터 상류 지점이 된다. 성형 와이어 위에 수막(water sheet)을 유지시키기 위해 지지표면(31)이 하부 가이드(32)를 지나 연장되며, 이 때문에 수막은 지지 표면(31)위에서 본래의 상태를 유지한다. 따라서, 지료의 층들이 성형 표면 위에 공급될 때, 이들 지료층은 처음에 수층 영역과 함께 접촉하여 안정화되고, 지료와 성형 와이어 사이에서 통상적으로 발생하는 최초의 접촉 충격을 피할 수 있다. 수층 위의 지료층이 흡인 박스(33)에 도달하는 즉시, 물은 성형 와이어를 통해 탈수되기 때문에 표준 성형과 탈수가 즉시 수행될 수 있다. 그러나, 이상의 구성에 의해서 섬유가 성형 와이어 위에 비교적 원할하게 배치되게 되며, 이 때문에 통상적인 슬라이스를 이용한 자료의 공급에 의해 빈번히 손실될 수 있는 다량의 섬유 및 분립체는 손실되지 않고 성형 와이어 위에 유지된다.

이러한 배열에 있어서, 지료가 수층과 먼저 접촉함으로써, 섬유 배향을 교란시키는 충격은 없게 된다. 또한, 지료의 섬유 배향 및 다층의 지료를 유지 및 확보할 수 있다. 지료 웹이 계속해서 성형 와이어의 상부를 따라 이동함에 따라, 개량된 섬유 배향을 가지고, 또 하방의 면으로부터의 섬유 손실이 작은 상태로 종이 웹을 성형하면서 통상의 탈수가 행해지게 된다. 물론, 이것은 보다 나은 기계 횡방향의 중량 제어를 보장해 주며 지료층들이 혼합되는 경향을 감소시킨다. 또한, 단일층의 지료를 사용하는 경우, 웹의 길이를 가로질러 더욱 균일한 섬유 배향을 얻게 되는 개선된 특징이 실현된다. 이것은 기계 횡방향/기계 방향의 인장 강도비를 더 쉽게 제어 가능하게 한다.

이상의 설명으로, 본 발명에 따르면 전술한 목적과 장점을 충족시키도록 성형 표면위에 지료 슬러리를 공급하는 개량된 장치 및 그 방법이 제공된다는 것을 알 수 있다. 상기의 장점들은 기존의 장치를 크게 개조하지 않고 얻을 수 있고, 수막이나 수층을 생성하기 위한 장치는 종이의 성형과 탈수에 악영향을 미치지 않고 기존 장치에 추가될 수 있다.

Claims (16)

1. 제지기의 웹 성형 장치로서, 위에 배치된 지료 슬러리를 탈수하기 위한 배수구를 구비하는 주행하는 성형표면과; 상기 주행하는 성형 표면위로 지료 슬러리를 공급하는 슬라이스 개구를 구비한 헤드박스와; 상기 지료의 슬러리와 상기 성형 표면과의 사이에 수층이 형성되게 하여, 이 수층에 지료가 접촉되게 함으로써 상기 성형 표면위에서 슬러리로부터의 섬유 성형이 개선되도록 하는 수층 형성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수층 형성 수단은 수층 위로 슬러리를 공급하기 이전에 성형 표면 위에 수층을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 헤드박스는 지료를 다층으로 공급하는 지료 공급 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 수층 형성 수단은 물을 성형 표면의 속도와 실질적으로 동일한 선속도로 성형 표면 위에 공급하는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 주행하는 성형 표면은 성형 와이어인 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 헤드박스는 성형 표면의 주행 속도에 대해 제어된 속도로 슬라이스 개구를 통해 지료를 분사하도록 내부가 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 수층 형성 수단은 헤드박스 아래에 배치된 긴 물 슬라이스인 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 수층 형성 수단은 수층 위로 지료가 공급되기 전에 물을 성형 표면과 접촉시키도록 배치되는 것을 특징으로하는 웹 성형 장치.
9. 제1항에 있어서, 헤드 박스의 슬라이스 개구의 상류에 위치한 하부의 와이어 가이드 및 상부의 와이어 가이드를 또한 포함하며, 상기 수층 형성 수단은 상하부의 와이어 가이드 사이에서 수층을 공급하는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
10. 제1항에 있어서, 수층의 두께는 슬러리의 두께보다 얇은 것을 특징으로하는 웹 성형 장치.
11. 표면 위에 지료 슬러리를 탈수시키기 위해 배수구를 구비한 성형 와이어와; 성형 와이어위에 수층을 형성하는 수층 형성 수단과; 지료가 수층과 접촉하여 섬유 배향이 개량되도록 수층 위로 지료 슬러리층을 공급하는 공급 수단을 포함하는 웹 성형 장치.
12. 제11항에 있어서, 지료층이 공급되는 지점의 상류에 배치된 상부 및 하부 와이어 가이드를 또한 포함하며, 상기 수층 형성 수단은 상기 와이어 가이드의 상류 지점에서 수층을 형성하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 웹 성형 장치.
13. 표면 위에 지료 슬러리를 탈수시키기 위한 배수구를 구비한 다공성의 주행하는 성형 표면을 제공하는 단계와; 지료 슬러리의 공급전에 수층을 성형 표면 위에 형성시켜 슬러리가 성형 표면을 통한 탈수전에 물과 접촉하도록 하는 수층 형성 단계를 포함하는 종이 웹 성형 방법.
14. 제13항에 있어서, 슬러리가 공급되는 지점의 상류에서 성형 표면 위에 수층을 형성하는 것을 특징으로 하는 종이 웹 성형 방법.
15. 제13항에 있어서, 다층의 종이 섬유를 수층 위에 공급하는 것을 특징으로 하는 종이 웹 성형 방법.
16. 제13항에 있어서, 지료 슬러리를 성형 표면의 이동 속도와 실질적으로 동일한 속도로 수층 위에 공급하는 것을 특징으로 하는 종이 웹 성형 방법.