KR100243849B1 - Thermostable paper machine clothing product - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초지기 클로딩 및 특히 고온 프레스 또는 충격 건조에 사용하는데 적합한, 초지기의 프레스부에 사용하는 초지기 클로딩에 관한 것이다. 본 발명의 구체적인 형상은 섬유상 시트의 형태로 존재할 수 있는 폴리플루오로카본 폴리머로 이루어진 시트 접촉면이다.The present invention relates to paper machine clothing and to paper machine clothing for use in press sections of paper machines, in particular suitable for use in hot presses or impact drying. A particular shape of the present invention is a sheet contact surface made of a polyfluorocarbon polymer which may be present in the form of a fibrous sheet.
Description
제1a, b 및 c도는 실시예 2에 관한 일련의 그래프임.1a, b and c are a series of graphs relating to Example 2. FIG.
제2도는 실시예 3의 PTFE 표면을 가진 프레스 파브릭(press fabric)의 시트 접촉면에 대한 광현미경사진임.2 is a photomicrograph of the sheet contact surface of the press fabric with PTFE surface of Example 3. FIG.
다음은 본 발명을 효과적으로 수행하는 방법에 대해 단지 실시예에 의해 그리고 첨부 도면과 관련한 기술내용이다.The following is by way of example only and with reference to the accompanying drawings, a method for effectively carrying out the invention.
본 발명은 초지기(抄紙機) 클로딩(paper machine clothing)에 관한 것이며 여기서 기재된 발명이 초지기의 다른 부분에 대등하게 적용될 수 있지만, 특히 초지기의 프레스부 및 건조부에서 사용하는 초지기 클로딩에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to paper machine clothing and, in particular, relates to paper machine clothing for use in the press and drying sections of the paper machine, although the invention described herein may be applied equally to other parts of the paper machine. .
종래의 초지기는 종이 시트로 성형될 펄프 섬유의 슬러리를 예를 들어 주행하는 포우드리니어(Foudrinier) 와이어 위로 침지시킴으로서 웨브(web)를 형성한다. 포우 드리니어 와이어에서 초기 탈수후에, 성형 종이 시트 또는 웨브를 그 웨브가 롤 또는 슈(shoe) 조합물로 구성된 한개 또는 그 이상의 닙(nip)을 통과하는 프레스부로 이동시킨다. 이때, 시트를 고형화하고 시트의 추가 특성을 발생시킬 수 있다. 그후, 웨브가 일련의 가열된 건조기 드럼(및 임의로 칼렌더(calender)를 통해)위로 통과한 다음 롤위로 감긴다. 성형 또는 프레스부와 같은 초지기의 다양한 부분에 많은 변형이 있다. 이러한 장치에 있어서, 웨브는 통상적으로 약 80%의 습윤한 기초 습기(섬유+물에 대한 물의 비)로서 프레스부에 도달하고 약 60%의 습기비(또는 40% 건조)로서 프레스부를 이탈한다. 잔류 습기는 웨브가 일련의 가열 드럼위를 통과할 때 건조기 부분에서 가열 증발에 의해 제거되어야 한다. 전형적인 초지기, 이를테면 신문인쇄 용지를 제조하는 것에 있어서, 상당수의 건조기 드럼이 때로 기계당 50-70 드럼의 차수로 이용될 것이다. 각 건조기 드럼은 제조하고 조작하는데 경비가 많이 들며 스팀 부속품의 구비와 각 드럼에 대한 스팀 또는 다른 가열원의 공급을 필요로 한다.Conventional paper machines form webs by immersing a slurry of pulp fibers to be formed into a sheet of paper, for example, over a running Foudrinier wire. After initial dewatering in the poe linear wire, the molded paper sheet or web is moved to a press section through which the web passes through one or more nips consisting of a roll or shoe combination. At this time, the sheet may be solidified and further characteristics of the sheet may be generated. The web is then passed over a series of heated dryer drums (and optionally through a calender) and then wound onto a roll. There are many variations on various parts of the paper machine, such as molding or pressing parts. In such an apparatus, the web typically reaches the press section with about 80% of the wet basic moisture (the ratio of water to fiber + water) and leaves the press section with a moisture ratio of about 60% (or 40% drying). Residual moisture must be removed by heat evaporation in the dryer section as the web passes over a series of heating drums. In the manufacture of typical paper machines, such as newspaper printing paper, a number of dryer drums will sometimes be used in orders of 50-70 drums per machine. Each dryer drum is expensive to manufacture and operate and requires the provision of steam accessories and supply of steam or other heating source to each drum.
영국 특허 명세서 제1455843호에서는 펠트가 33dynes/cm 이하의 표면 에너지를 발생시키는 점에서 소수성인 표면층, 및 표면층 보다 더 두껍고 보다 큰 취수(water take-up) 용량을 지는 후면층(backing layer)을 가진 부직포 섬유상 물질의 몸체(boy)로 이루어진, 종래의 제지방법에 사용하는 제지용 펠트를 기재하고 주장하고 있다. 이 명세서는 이러한 배치에 있어서 PTFE 섬유의 단점을 언급하고 있다.British Patent No. 1455843 discloses that the felt has a hydrophobic surface layer in that it generates surface energy of 33 dynes / cm or less, and a backing layer having a thicker and greater water take-up capacity than the surface layer. A papermaking felt for use in a conventional papermaking method, consisting of a boy of a nonwoven fibrous material, is described and claimed. This specification addresses the drawbacks of PTFE fibers in this arrangement.
최근에, 충격 건조(impulse drying)의 원리가 도입된 바 있다. 충격 건조는 초지기의 프레스부에서 높은 온도와 압력을 결합함으로서 종이 시트를 탈수하는 방법이다. 이 과정중에, 프레스롤의 표면은 통상적으로 150℃ 또는 그 이상의 온도로 가열되며 종이와 직접 접촉된다. 이러한 방법으로서, 얻어진 종이 시트의 건조도는 60% 또는 그 이상까지 상당히 증가된다. 이러한 시스템의 효과는 초지기에서 건조기 드럼의 수를 대체로 감소시킬 수 있다는 것이다.Recently, the principle of impulse drying has been introduced. Impact drying is a method of dewatering paper sheets by combining high temperature and pressure in the press section of the paper machine. During this process, the surface of the press roll is typically heated to a temperature of 150 ° C. or higher and in direct contact with the paper. In this way, the dryness of the paper sheet obtained is significantly increased to 60% or more. The effect of such a system is that it can generally reduce the number of dryer drums in the paper machine.
충격 건조에 기초가 되는 작동 원리는 스팀이 시트를 통과할 때 액체의 물을 빼내는 시트의 프레스중에 가열된 롤이 종이 시트에서 스팀 지역을 형성하는 것이라 믿어진다. 이러한 스팀 프론트의 발생, 및 프레스롤의 고온은 프레스 파브릭에 대한 더욱 엄격한 조건을 제공한다.It is believed that the operating principle underlying the impact drying is that the heated rolls form a steam zone in the paper sheet during the press of the sheet, which drains liquid of water as steam passes through the sheet. The occurrence of this steam front and the high temperatures of the press rolls provide more stringent conditions for the press fabric.
이러한 고온을 견디기 위해서, 프레스 파브릭을 통과하는 종이 시트에서 브리크(break)중에 프레스 파브릭은 고온 스팀에 연속적으로 노출되고 고운 프레스롤에 때때로 노출되도록 충분한 내열성이 있어야 한다.To withstand these high temperatures, during breaks in the sheet of paper passing through the press fabric, the press fabric must have sufficient heat resistance to be continuously exposed to hot steam and sometimes to fine press rolls.
이에 더하여, 허용 가능한 시트 작업성을 제공하기위해서, 이러한 프레스 파브릭은 닙뒤에 종이 시트를 적절히 방출해야 한다. 또한 최대 건조도를 가진 시트를 제조하기 위해, 시트가 닙에 존재할 때 프레스 파브릭은 시트의 재습윤을 최소화하여야 한다. 이들 특성은 충격 건조공정의 가혹한 조건을 견디기에 충분한 기계적 내구성과 결합되어야 한다. 종래의 프레스 이론에 따르면, 프레스 파브릭은 또한 시트 이탈수에 대한 적절한 투과성을 제공하고 유지해야 한다.In addition, in order to provide acceptable sheet workability, such press fabrics must adequately release the paper sheet behind the nip. Also in order to produce sheets with maximum dryness, the press fabric should minimize rewetting of the sheet when the sheet is present in the nip. These properties must be combined with mechanical durability sufficient to withstand the harsh conditions of the impact drying process. According to conventional press theory, press fabrics must also provide and maintain adequate permeability to sheet breakout.
본 발명에 따라, 제일 직조 기층과 이에 의해 지지되는 제이 시트 접촉층으로 이루어진 초지기 클로딩의 제품이 제공되며, 제이 시트 접촉층의 시트 접촉면은 폴리플루오로카본 폴리머로 이루어지는 것이 특징이다.According to the present invention there is provided a product of paper machine clothing comprising a first woven base layer and a J sheet contact layer supported by the sheet, wherein the sheet contact surface of the J sheet contact layer is made of a polyfluorocarbon polymer.
폴리플루오로카본 폴리머는 섬유질 형태로 존재할 수 있다. 상기 제이층은 기층에 니들링(needle)되는 배트(batt) 또는 스테이플 섬유의 섬유질 구조로 이루어질 수 있다. 제이층은 전형적으로 100% 폴리플루오로카본 폴리머의 배트로 구성되거나, 고온 내성 섬유, 예를 들어 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르케톤, 폴리벤즈이미다졸 또는 폴리에테르 이미드와 폴리플루오로카본 섬유의 혼합일 수 있다. 폴리플루오로카본은 상표명 "TEFLON"(PTFE)하에 상용될 수 있는 형태의 폴리테르라플루오로에틸렌일 수 있다.The polyfluorocarbon polymer may be present in fibrous form. The second layer may have a fibrous structure of batt or staple fibers needled to the base layer. The second layer typically consists of a batt of 100% polyfluorocarbon polymer, or a high temperature resistant fiber such as polyamide, polyaramid, polyester, polyimide, polyetherketone, polybenzimidazole or polyether imide And a mixture of polyfluorocarbon fibers. The polyfluorocarbons may be polyterrafluoroethylene in a form that may be commercially available under the trade name "TEFLON" (PTFE).
본 발명의 또다른 일예에서, 시트 접촉면은 충격 건조법을 위한 바람직한 특성을 얻기 위하여 유효량의 폴리플루오로카본을 함유할 수도 있다. 유효량의 폴리플루오로카본은 분리된 표면층의 형태, 상기 제이층을 구성하는 섬유의 표면에 코팅된 형태, 폴리플루오로카본의 미리 형성된 부직포층 형태, 또는 미세하게 직조된 폴리플루오로카본 파브릭의 형태일 수 있으며, 각각은 표면에 니들링되거나 달리 표면에 결합되어 그것을 표면층의 일부로서 일체화할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the sheet contact surface may contain an effective amount of polyfluorocarbons in order to obtain desirable properties for the impact drying method. An effective amount of polyfluorocarbon is in the form of a separate surface layer, in the form of a coating on the surface of the fibers constituting the second layer, in the form of a preformed nonwoven layer of polyfluorocarbon, or of a finely woven polyfluorocarbon fabric. Each of which may be needled to the surface or otherwise coupled to the surface to integrate it as part of the surface layer.
본 발명의 또다른 일예에서, 폴리플루오로카본이 결합된 표면층은 텍스타일 형태와 다른 형태일 수 있다. 상기 제이층의 시트 접촉면은 폴리플루오로카본의 필름으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 그 층은 폴리플루오로카본 폴리머 필름을 두번째 층의 나머지에 결합되거나, 라미네이트되거나 달리 접착됨으로서 형성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the surface layer to which the polyfluorocarbon is bonded may be different from the textile form. The sheet contact surface of the second layer may be made of a film of polyfluorocarbon. For example, the layer can be formed by bonding, laminate or otherwise bonding the polyfluorocarbon polymer film to the rest of the second layer.
단일체, 다공성 또는 미세다공성 필름이 사용될 수 있다. 또한 플루오로카본 에멀젼 또는 현탁액을 스프레잉, 디핑 또는 다른 적합한 방법으로 코팅함으로써 표면층을 형성할 수 있다. 또한 미립자 형태의 플루오로카본을 직접 적용함으로써 표면층을 형성할 수도 있다.Monolithic, porous or microporous films can be used. The surface layer can also be formed by coating the fluorocarbon emulsion or suspension by spraying, dipping or other suitable method. It is also possible to form the surface layer by directly applying fluorocarbons in particulate form.
본 발명의 실시에 있어서, 프레스닙내에서 여러번 압착된 후에, 프레스 파브릭은 공기 투과성이 상당히 감소되었으며, 더욱 놀랍게도 여전히 높은 수치의 시트 건조도를 나타내며; 더욱 그러한 것은 이러한 낮은 공기 투과율을 가진 종래의 프레스파브릭은 통상적으로 시트를 효과적으로 탈수할 수 없다.In the practice of the present invention, after being pressed several times in the press nip, the press fabric has significantly reduced air permeability and, more surprisingly, still exhibits high levels of sheet dryness; Even more so, conventional pressfabrics with such low air permeability typically cannot dewater the sheet effectively.
파브릭의 종이 접촉층에서 테플론 섬유의 퍼센트를 변화시켜 일련의 시험용 프레스 파브릭을 제조하였다. 배합비는 증분이 25%로 0% 테플론-100% 테플론의 범위이었다. 각 파브릭 샘플의 조건은 21℃에서 1000psi에 500 사이클동안이었고, 그후 다음 조건에서 실험실적인 충격 건조 시험기에서 시험하였다 :A series of test press fabrics were made by varying the percentage of Teflon fibers in the fabric contact layer of the fabric. The compounding ratio ranged from 0% Teflon-100% Teflon in 25% increments. The conditions of each fabric sample were 500 cycles at 1000 psi at 21 ° C. and then tested in a laboratory impact drying tester under the following conditions:
압력 : 5500KPaPressure: 5500KPa
닙 체류 : 45 msecNip Retention: 45 msec
상부 플레이튼 온도 : 190℃Upper platen temperature: 190 ℃
이들 시험에 사용된 종이 스톡(stock)은 주입 건조도 36%를 가진 50g/㎡의 핸드시트(handsheet)로 제조된 500 CSF로서 100% 블리치드 소프트우드 크래프트(Bleached Softwood Kraft)이었다. 각 파브릭에 대한 펠트의 주입 수분비는 0.35이었다. 시험중에, 최종 종이 건조도와 펠트 수분 증가를 측정하였다. 이에 더하여, 조건을 정한후에 각 펠트의 공기 투과성도 측정하였다.The paper stock used in these tests was 100% Bleached Softwood Kraft as 500 CSF made from a 50 g / m 2 handsheet with 36% injection dryness. The injected moisture ratio of the felt to each fabric was 0.35. During the test, the final paper dryness and felt moisture increase were measured. In addition, after setting the conditions, the air permeability of each felt was also measured.
연구 결과는 종이 접촉중에서 테플론 섬유의 퍼센트가 증가할 때, 종이 건조도 및 펠트 수분 증가 모두가 상당히 증가하고, 반면에 프레스 파브릭의 공기 투과성은 감소한다고 명백히 보여주고 있다. 통상적으로, 프레스 파브릭의 공기 투과성이 낮을수록 탈수 능력도 낮아지나; 이러한 경우에 있어서는 그 경향은 반대이다. 상기에 논의된 시험 조건하에, 0% 테플론을 함유한 샘플과 비교하여 100% 테플론 종이접촉층을 가진 샘플로서 약 10% 보다 높은 종이 건조도 수치를 성취하며, 반면에 공기 투과성은 0% 테플론 샘플에 대해 12.2cfm에서 100% 테플론 샘플에 대해 4.2cfm으로 동시에 감소된다.The results clearly show that as the percentage of Teflon fibers increases during paper contact, both the paper dryness and the felt moisture increase increase significantly, while the air permeability of the press fabric decreases. Typically, the lower the air permeability of the press fabric, the lower the dehydration capacity; In this case the trend is reversed. Under the test conditions discussed above, a sample with a 100% Teflon paper contact layer compared to a sample containing 0% Teflon achieves a paper dryness value higher than about 10%, while the air permeability is a 0% Teflon sample. Simultaneously reduced from 12.2cfm to 4.2cfm for 100% Teflon samples.
본 연구 결과가 표 1에 제시되며 첨부 도면의 제1도로 표시된다.The results of this study are presented in Table 1 and shown in FIG. 1 of the accompanying drawings.
[표 1]TABLE 1
테플론 배합 프레스 파브릭 구조 연구Teflon Compound Press Fabric Structure Study
[실시예 2]Example 2
100% 테플론 종이 접촉층을 함유한 시험용 프레스 파브릭을 충격 건조롤과 팽창된 닙 프레스슈를 구비한 파이롯트 초지기에서 시험하였다. 이 시험에 대해 사용된 조건은 다음과 같다 :Test press fabrics containing a 100% Teflon paper contact layer were tested in a pilot paper machine equipped with an impact drying roll and an inflated nip press shoe. The conditions used for this test were as follows:
최대 닙 압력 : 600pliMax Nip Pressure: 600pli
장치 속력 : 820 m/min(2500 fpm)Device Speed: 820 m / min (2500 fpm)
핫 롤 온도 : 177℃(350℉)Hot Roll Temperature: 177 ° C (350 ° F)
종이 기초 중량 : 45-50g/㎡Paper basis weight: 45-50g / ㎡
인고잉 종이 건조도 : 25-36%Ingoing Paper Dryness: 25-36%
이 시험중에, 60% 이상의 최종 종이 건조도가 얻어졌다. 이 시험에 이어서, 사용된 프레스 파브릭의 샘플을 실험실로 반송하고 시험하였다. 외관 시험은 표면이 강하게 실드되고(sealed) 광택이 있다고 보여주었다. 이 표면에 대한 SEM 광현미경사진(참조 첨부도면의 제2도)은 이러한 조건을 확인하였다. 이러한 부위의 파브릭로 부터 시편을 제거한다음 이어서 36% 초기 건조도에서 50g/㎡ 핸드시트를 이용하여 탈수를 위한 실험실적 충격 건조 시험기에서 시험하였다. 이러한 실드 표면에 관계없이, 그 결과는 놀랍게도 65% 정도로 높은 종이 건조도를 나타냈다. 경험을 통해, 유사한 광택 또는 실드된 표면을 가진 다른 프레스 파브릭이 매우 낮은 수준의 탈수, 따라서 낮은 종이 건조도를 나타낸다고 예상될 것이다.During this test, a final paper dryness of at least 60% was obtained. Following this test, a sample of the used press fabric was returned to the laboratory and tested. Appearance tests showed that the surface was strongly shielded and glossy. SEM photomicrographs of this surface (FIG. 2 of the accompanying drawings) confirmed this condition. Specimens were removed from the fabric at these sites and then tested in a laboratory impact drying tester for dehydration using a 50 g / m 2 handsheet at 36% initial dryness. Regardless of this shield surface, the results showed surprisingly high paper dryness as high as 65%. Experience shows that other press fabrics with similar gloss or shielded surface will exhibit very low levels of dehydration, and thus low paper dryness.
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