KR100253986B1 - 제지기용 수분제거 부재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

제지기의 와이어 또는 프레스 펠트를 그 양쪽 측부로부터 쉬트(sheet) 측부까지 닦아주기(squeegee) 위해서 수분제거 부재의 사용이 요구되며, 이에 따라 와이어/펠트의 물기가 제거된다. 본 발명은 몸체(1,6) 및 세라믹제의 내마모성 코우트(5)로 이루어진 수분제거 부재에 관한 것이다. 상기 몸체(1,6) 및 세라믹제의 내마모성 코우트(5)로 이루어진 수분제거 부재에 관한 것이다. 상기 몸체(1,6)는 열경화성 플라스틱 화합물의 코어(6)가 주조될 수 있도록 경계지워진 공간 및 상기 내마모성 코우트(5)의 접착이 용이하도록 형성된 적어도 하나의 표면을 이루고 있는 기다란 연속부분(1)과, 그리고 적어도 부분적으로 상기 공간을 채우도록 주조된 열경화성 프라스틱 화합물의 충전재(6)를 포함하고 있으며, 상기 내마모성 코우트(5)는 가열 분무 코팅에 의해 상기 연속부분(1)의 표면 상으로 도포되는 세라믹제의 코우트(5)로 형성되어 있다.

Description

제지기용 수분제거 부재 및 그 제조방법

수분제거 부재는 높은 마모응력을 받는다. 현재 사용되고 있는 제지기에서 웨브의 속도는 1000 내지 1500m/min 정도의 범위에 있기 때문에, 수분제거 부재의 표면 상에서 이동하는 와이어 또는 펠트는 상당한 속도로 수분제거 부재를 통과하게 된다. 제지 공정에서 사용되는 점토, 활석, 및 석회암과 같은 충전재료 및 제지 공정에서의 불필요한 불순물에 의해 마모가 증대된다. 제지기에 고정되는 수분제거 부재는 그 와이어 부분과 프레스 부분을 따라 제지기의 젖은 말단부에 위치된다. 중합체 모노필라멘트로 제조된 와이어가 와이어 부분 내에 있는 수분제거 부재상으로 통과하면, 와이어는 이러한 과정에서 수분이 많은 종이의 물기를 빼낸다. 수분제거 부재는 와이어로부터 물기를 짜내거나 또는 와이어 상에 진공이나 충격압력을 제공한다. 프레스 단면에서는 흡인(suction)에 의해서 펠트의 물기가 제거된다.

여러 기술분야에서 서로 다른 형태의 수분제거 부재가 다양하게 요구되고 있다. 가장 단순한 형태의 수분제거 부재는 와이어를 지지하고 압착하도록 와이어와 정렬된 웨브의 폭 방향으로 연장된 평면 슬라이스(planar slices)이다. 만일 제지기에 대한 슬라이스의 말단부가 둥글게 가공된다면, 이러한 슬라이스는 이동하는 웨브 상에 충격압력을 발생시킬 수 있다. 진공에 의해 와이어로부터 수분을 제거하기 위해 흡인상자(suction box)가 사용되며, 와이어에 접하게 고정되는 상기 흡인상자의 덮개는 슬라이스형 부재 또는 천공된 표면으로 구성될 수도 있다. 이 밖에도, 슬라이딩 슈우(sliding shoes)가 와이어를 양쪽으로 지지하고 압착시키는데 이용될 수 있다. 이러한 슬라이딩 슈우는 웨브를 휘게 하고 웨브에 충격압력을 가하는데 이용될 수도 있다. 슬라이딩 슈우 부재의 활주면은 이동하는 와이어 또는 펠트에 의해 발생되는 마모에 대한 최대의 내마모성을 제공하는 동시에 와이어 또는 펠트에 대해 매우 부드럽게 작동하는 형상을 갖도록 정밀한 허용오차로 제조되어야만 한다. 세라믹 재료는 이와 같은 요건에 적절히 부합할 수 있는 것으로 공지되어 있다.

통상적으로, 세라믹제의 수분제거 부재는 서로 인접한 다수의 세라믹 조각을 포함하는 길다란 슬라이스를 조립하여 제조된 것이다. 슬라이스의 길이는 제지기의 웨브 폭에 의해 결정된다. 이러한 슬라이스는 정밀한 작업대상에서 정확한 치수로 기계가공하여 제공됨으로써 슬라이스의 표면은 비교적 매끄러워진다. 그러나, 세라믹 조각들이 서로 밀착되게 접착되어, 예비 조립된 세라믹 조각들이 정확한 형상으로 연마됨으로써 세라믹 조각들 간에 높이 차이가 전혀 없는 보다 양호한 구조물이 제공된다. 이들 세라믹 조각에 대한 가장 일반적인 재료는 산화 알루미늄, 탄화 규소, 및 산화 지르코늄이다.

그러나, 이와 같이 다수의 세라믹 조각으로 조립된 슬라이스 구조물은 여러 가지 결점이 있다. 수분제거 부재가 다수의 세라믹 조각으로 조립되더라도, 각각의 세라믹 조각들이 비교적 크고 경질이므로 열적 충격에는 다소 취약할 수가 있다. 고속으로 이동하는 웨브에 접하여 압착되는 세라믹 조각 내의 온도 변화는, 예를들어 세라믹 조각과 웨브 사이의 수막 윤활(water film lubrication)의 손실로 인해 대체로 빨라질 수가 있다. 이러한 열적 충격은 세라믹 조각들의 국부적인 파손과 와이어의 마모율을 크게 증가시키는 세라믹 조각의 표면 부식을 초래한다. 세라믹 조각들로 조립된 슬라이스는 이들 세라믹 조각의 마모 또는 변위(displacement)로 인해 변형될 수 있다. 슬라이스의 형상에 결함이 있는 경우, 수분제거에 장애를 초래하고 제조된 시이트를 훼손시킬 수가 있다.

더욱이, 세라믹 조각들로 제조된 수분제거 부재에 손상을 주는 가장 큰 문제점은 이들 세라믹 조각을 결합시키기 위해 사용되는 접착제의 열악한 화학적 특성 및 열적 저항과 관련된 것이다. 세라믹 조각의 결합에 사용되는 접착제는 넓은 범위의 온도변화에 대한 내열성이 부족하며 제지기 내에 강력한 화학반응을 발생한다. 가장 과도한 열적 부하는 와이어가 윤활없이 이동할 때, 즉 제지기가 건조상태로 작동할 때 발생한다. 이러한 경우에, 마찰열은 세라믹 조각의 표면온도를 수초 내에 120℃ 내지 200℃까지 상승시킬 수 있다. 세라믹 재료, 접착제, 및 유리섬유로 보강된 플라스틱 몸체의 각각의 열팽창 계수가 서로 다르고 슬라이스의 온도 구배가 균일하지 않기 때문에 조각내에는 상당한 열응력이 발생하게 되며, 이는 세라믹 조각을 서로 분리시키거나 또는 세라믹 조각들을 전체적으로 조각몸체로부터 분리시킬 수도 있다.

세라믹 조각들을 접착시키기 위해 사용되는 접착제는 제지기의 온수에 대하여 충분히 견딜 수가 없으므로, 건조된 웨브로부터 접착제가 거의 분리되어 버린다. 이러한 물의 분리효과는 제지과정 중에 물 속에 함유된 잔류 화학물질에 의해 강화된다. 접착제에 의한 결합부분의 강도에 관한 실험 결과, 거의 모든 접착제의 접착 강도가 200 시간 후에는 이미 수 십% 이하까지 저하되며, 어떤 접착제는 이러한 기간동안 초기 강도의 절반 이하까지 접착강도가 떨어지는 것을 나타냈다. 접착제의 접착에 의한 강도의 변화는 세라믹 조각이 분리되는 결과를 초래하기 때문에, 이러한 접착 강도의 급격한 저하는 허용될 수가 없다. 또한, 세라믹 조각들이 슬라이스의 표면 위로 상승할 수도 있는데, 이는 소위 "키보드 효과(keyboard effect)"를 초래한다. 이어서, 상승된 세라믹 조각들은 웨브에 해로운 줄무늬(streaks) 표시를 남긴다. 따라서, 제조시 접착제에 의한 접착이 필요치 않은 수분제거 부재가 바람직하다.

본 발명은 외피와 그 외피 내부의 코어로 이루어지는 몸체 및 세라믹제의 내마모성 피복층을 포함하고 있으며, 제지기의 와이어 또는 펠트(felt)의 시이트쪽에 대향하는 쪽으로부터 와이어를 압착하거나 펠트를 가압하도록 구성되어 있는 제지기용 수분제거 부재에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이러한 수분제거 부재를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

이하, 다음의 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 수분제거 부재를 제 1 제조단계 후의 도시한 횡단면도이고,

제2도는 제1도에 도시된 수분제거 부재의 제 2 제조단계 후의 횡단면도이며,

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 수분제거 부재의 제 3 제조단계 후의 횡단면도이다.

본 발명의 목적은 저렴하고 제조가 용이하며 세라믹제의 연속적인 활주면을 갖는 수분제거 부재를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 발명의 목적은 한쪽 측부가 가열 분무 코팅에 의해 세라믹 피복층로 덮여져 있고 그 내부가 열경화성 플라스틱 화합물로 채워져 있는 연속적인 금속 외피에 의해 수분제거 부재를 제조함으로써 달성된다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따라 외피와 코어로 이루어진 몸체 및 세라믹제의 내마모성 피복층을 포함하는 제지기용 수분제거 부재에 있어서 상기 몸체는 유동성 재료가 내부에 주입되는 한정된 공간 및 상기 내마모성 피복층이 부착되는 하나 이상의 표면을 제공하는 길다란 연속적인 외피, 및 적어도 부분적으로 상기 한정된 공간을 채우도록 주입된 열경화성 플라스틱 화합물 코어를 포함하고 있으며, 상기 세라믹제의 내마모성 피복층은 가열 분무 코팅에 의해 상기 외피의 표면상에 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 수분제거 부재를 제조하는 방법은 세라믹 피복층을 가열 분무 코팅에 의해 외피의 적어도 한쪽 표면상에 도포하는 단계, 및 상기 외피의 내부를 열경화성 플라스틱 화합물 코어로 적어도 일부분을 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따라, 다음과 같은 우수한 장점을 제공한다.

세라믹 표면을 갖는 수분제거 부재의 제조에 있어서 접착제의 사용을 완전히 피할 수 있다. 본 발명에 따른 수분제거 부재는 사용중에 어떠한 세라믹 조각도 분리되지 않으므로 손상에 대한 취약성이 감소된다. 수분제거 부재의 얇은 세라믹 표면은 열적 충격에 대해서 상당한 저항성이 있으며, 이것은 종래의 세라믹 부재와 비교할 때 수분제거 부재의 온도의 급격한 변화에 대한 손상을 감소시킨다. 분무코팅에 의해 연속적인 표면이 이루어지고, 이에 따라서 세라믹 조각들로 조립된 수분제거 부재에서 큰 문제점으로 지적되는 키보드 효과가 발생하지 않게 된다. 금속제의 연속적인 외피부분이 열경화성 플라스틱 화합물로 이루어진 코어에 가해지는 응력에 대한 양호한 저항성을 갖춘 셸 구조물로 이루어져 있기 때문에, 본 발명에 따른 수분제거 부재는 비교적 양호한 고유강도를 가진다. 따라서, 수분제거 부재의 몸체는 비교적 경량의 구조물로 구성될 수 있으며, 세라믹 조각들에 대한 별도의 플라스틱 몸체가 필요없다. 통상의 수분제거 부재는 내식성이 요구되기 때문에, 수분제거 부재는 스테인레스 강 또는 다른 내식성 재료로 제조되어야만 한다. 본 발명에 따른 수분제거 부재의 구조는 고가의 스테인레스 재료를 극히 소량만 사용함으로써 비용을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 비용절감 효과가 초래된다. 따라서, 다수의 세라믹 조각으로 형성된 종래의 수분제거 부재를 고가의 비용으로 사용하고 있는 많은 기술분야에서 본 발명에 따른 수분제거 부재가 바람직하게 사용될 수 있을 것이다. 가열 코팅에 의해 형성된 다공성 피복층이 밀봉됨으로써 양호한 내마모성 및 내마멸성이 제공된다.

도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 수분제거 부재는 U자 형상의 연속적인 외피(1)와, 내마모성 표면을 제공하도록 상기 U자형 외피(1)의 기저부(3)상에 부여되는 세라믹 피복층(5), 및 상기 외피(1)내에 주입된 열경화성 플라스틱 화합물로 제조된 코어(6)를 갖추고 있다. 수분제거 부재를 장착하기 위한 T자형 홈(7)은 U자형 외피(1)의 양쪽 다리부(2) 사이의 지역에 있는 열경화성 플라스틱 화합물 코어(6)내측으로 가공된다.

도시된 실시예에서, 수분제거 부재의 U자형 외피(1)는 스테인레스 강으로 제조되며, 상기 외피는 양쪽 다리부(2)가 수직 상방향으로 연장하는 기저부(3)를 포함한다. 기저부(3)와 양쪽 다리부(2) 사이를 연결하는 상기 외피부분에는 둥글게 가공된 모서리(8) 및 내향으로 굽혀진 플랜지(4)가 제공되어 있다. 외피(1)의 내부 전체는 열경화성 플라스틱 화합물 코어(6)로 채워져 있다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 수분제거 부재는 다음의 방법으로 제조된다. 적당한 길이로 절단된 세라믹 피복층(5)이 가열 분무코팅법에의해 외피(1)의 기저부(3) 상에 도포된다. 다음에, 높은 침투성 및 낮은 점성을 갖는 재료를 상기 피복층(5) 내측으로 주입함으로써 피복층(5)이 밀봉된다. 이러한 밀봉 단계에 이어서, 주조(casting)에 의해 외피(1)의 내부가 경화된 열경화성 플라스틱 화합물로 가득 채워짐으로써, 상기 열경화성 플라스틱 화합물이 외피(1)의 내부 벽에 부착되어 외피(1)을 강화시킨다. 열경화성 플라스틱 코어(6)의 확실한 접착을 위하여, 외피(1)의 내부 벽은 임의의 적합한 방법으로 샌드 블라스트 처리되거나(sand blasted) 세척될 수가 있다. 플라스틱 화합물의 코어(6)가 경화된 후에, T 자형 홈(7)이 코어(6) 내측에 형성되는데, 이러한 홈(7)은 수분제거 부재를 제지기 내의 소정의 장소, 예를들어, 지지 프레임에 장착시키기 위한 것이다. 마지막으로, 피복층(5)의 외부면이 정확한 형상으로 정밀하게 연마된다.

본 발명에 따른 수분제거 부재는 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 외피(1)의 기저부(3)에 대한 최적의 재료는 스텐레스 강이지만, 알루미늄, 황동, 이중 강(duplex steel), 및 그 밖의 다른 내식성 재료들이 사용될 수도 있다. 세라믹 피복층(5)는 Al₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₃, TiB₂, SiO₂, TiO₂, WC, 및 Cr₂C₃과 같은 물질 또는 이들의 혼합물로 만들어질 수 있다. 그러나 이들 재료가 가열 분무 코팅에 의해 도포되는 경우에, 세라믹 피복층(5)는 소결(sintering)에 의해 만들어진 종래의 세라믹 조각보다 다공성이 양호해 연한 상태를 유지한다. 이러한 다공성 피복층(5)는 다수의 기공의 가장자리에서의 절단작용(cutting action) 및 이들 기공의 내부에 수용된 충전입자 및 불순물에 의해 와이어 상에 가해지는 침식작용(abrading action)으로 인해 제지기 와이어를 마모시킬 수가 있다. 이와 같이 바람직하지 않은 효과를 피하고 피복층(5)의 내마모성을 개선하기 위하여, 다수의 기공을 적합한 보조물질로 밀봉시킬 수가 있다. 이를 위한 적합한 재료로서는 예를들어, 유기질 수지 및 무기 화합물이 있다. 유기물질 중에서 가장 적합한 것은 피복층의 거의 전체 다공부의 체적을 채울 수 있는 낮은 점성의 에폭시 수지이다. 더욱이, 이러한 밀봉처리는 피복층(5)의 내구성을 향상시킨다. 무기재료 중에서는 예를들어, 인산염 화합물(phosphate compound)이 사용될 수 있는데, 이러한 인산연 화합물은 수산화 알루미늄 및 인산 용액으로서 피복층(5) 내에 채워진다. 이어서, 이러한 인산염 화합물은 열처리에 의해 결정질 형태로 변형된다. 또한, 인산염 화합물은 피복층(5)의 내마모성을 개선시킬 수 있는데, 이러한 내마모성은 불소함유 합성수지를 함유한 보조 화합물에 의한 밀봉처리에 의해서 보강함으로써 더욱 강화될 수 있다. 적합한 밀봉 화합물은 선택의 폭이 넓으며, 적어도 페놀 수지, 불소함유 수지, 에폭시 수지, 인산염 화합물, 및 메타크릴 함유 수지 등의 밀봉 화합물로서 사용하기에 적절하다.

가열 분무 코팅은 단지 금속 표면상에만 피복층(5)을 도포시키는데 사용될 수 있다. 수분제거 부재의 몸체는 부식되지 않는 물질이어야 하므로, 예를들어 단단한 스테인레스 강으로 상기 몸체를 제조하는 경우에는 적절한 용액을 보충하는 것과 관련하여 과도한 비용이 들어가게 될 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 문제점은 열경화성 플라스틱 화합물을 수분제거 부재의 몸체내에 채워넣는 것에 의해 강화되는 연속적인 박판으로 상기 수분 제거부재의 외피를 제조함으로써 극복된다. 이러한 방법으로 수분제거 부재가 견고한 동시에 경량으로 구성될 수 있으며 비용면에서도 절감효과가 얻을 수가 있다. 여러 형태의 열경화성 플라스틱중에서, 에폭시 수지, 메타크릴 함유 수지, 폴리에스터 수지, 비닐 에스터 수지, 페놀 수지 및 이들의 혼합물이 외피내의 충전재료로서 사용하기에 적합하다. 이러한 충전재료의 강도를 개선하고 그 열팽창 효과를 감소시키기 위해, 예를들어 절단된(chopped) 유리섬유 또는 세라믹 입자로 충전재료를 보강시킬 수도 있다.

지금까지 설명한 형태의 수분제거 부재는 와이어 또는 펠트를 압착시키는 수분제거 부재로서 사용하기에 적합하다. 또한, 본 발명은 이동하는 와이어 또는 펠트와 접촉하는 제지기의 다른 수분제게 부재에도 응용될 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수분제거 부재의 형상은 사용되는 기술분야에 적합하게 변형될 수 있음이 명백하다. 본 발명의 기술분야에서 숙달된 사람들은 앞에서 예시적으로 설명된 바에 근거하여 다른 형상으로 변형된 수분제거 부재를 손쉽게 제작할 수가 있으며, 이와 같이 변형된 형태의 상세한 설명은 생략한다. 또한, 외피의 형상도 여러 형태로 변형될 수 있는데, 예를들면 주위가 폐쇄된 외피를 사용할 수도 있다. 따라서, 이러한 외피의 외부면이 수분제거 부재를 장착하기에 편리한 형상으로 구성될 수도 있다.

Claims (9)

1. 외피(1)와 코어(6)로 이루어진 몸체 및 세라믹제의 내마모성 피복층(5)을 포함하는 제지기용 수분제거 부재로서,

   상기 몸체는,

   유동성 재료가 내부에 주입되는 한정된 공간 및 상기 내마모성 피복층(5)이 부착되는 하나 이상의 표면을 제공하는 길다란 연속적인 외피(1), 및

   적어도 부분적으로 상기 한정된 공간을 채우도록 주입된 열경화성 플라스틱화합물 코어(6)를 포함하고 있으며,

   상기 세라믹제의 내마모성 피복층(5)은 가열 분무 코팅에 의해 상기 외피(1)의 표면상에 도포되는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
2. 제 1항에 있어서, 주조물인 상기 외피(1)는 열경화성 플라스틱 화합물이 적어도 부분적으로 채워지는 내측면과 상기 세라믹 피복층(5)이 부착되는 외측면을 갖는 개방된 U자형 횡단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 플라스틱 화합물 코어(6)내부에는 상기 수분제거 부재를 제지기의 지지 프레임에 장착하기 위한 홈(7)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
4. 제 1 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 피복층(5)은 Al₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₃, TiB₂, SiO₂, TiO₂, WC, Cr₂C₃, 또는 이들의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 화합물로 제조되는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 피복층(5)은 페놀 수지, 불소함유 수지, 에폭시 수지, 인산염 화합물, 및 메타크릴함유 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 화합물이 주입되어 밀봉되는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피(1)내에 채워지는 열경화성 플라스틱 화합물 코어는 에폭시 수지, 메타크릴 함유수지, 폴리에스터 수지, 비닐 에스터 수지, 및 페놀 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 화합물에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 수분제거 부재.
7. 수분제거 부재를 제조하는 방법에 있어서,

   세라믹 피복층(5)을 가열 분무 코팅에 의해 외피(1)의 적어도 한쪽 표면상에 도포하는 단계, 및

   상기 외피(1)의 내부를 열경화성 플라스틱 화합물 코어(6)로 적어도 일부분을 채우는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수분 제거부재의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 세라믹 피복층(5)은 밀봉용 화합물이 주입되어 밀봉되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 열경화성 플라스틱 화합물 코어가 경화된 후에 상기 코어(6)내측에 장착용 홈(7)을 기계가공하는 단계를 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 방법.

Images