KR100290989B1 - 반연속적 패턴을 갖는 초지용 벨트 및 그로부터 제조된 종이 - Google Patents

반연속적 패턴을 갖는 초지용 벨트 및 그로부터 제조된 종이 Download PDF

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데이비드 엠 모이어
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Abstract

초지용 2차 벨트. 벨트는 편향 통로(40)의 반연속적 패턴을 제공하기 위하여 반연속 패턴으로 배열된 돌출부(20)의 골격을 가진다. 반연속 패턴은 종래 기술의 불연속 및 연속 패턴과 구별된다. 돌출부는 일반적으로 평행하거나, 또는 돌출부들 사이의 편향 통로 내의 개별적 셀을 제공할 수 있다. 또한 이러한 2차 벨트 상에서 제조된 종이가 개시된다.

Description

[발명의 명칭]
반연속적 패턴을 갖는 초지용 벨트 및 그로부터 제조된 종이
[발명의 분야]
본 발명은 종이와 같은 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는데 사용되는 벨트에 관한 것이다. 특히 본 발명은 셀룰로오스 섬유질 구조체의 제조를 위한 통기 건조 공정에 사용되는 벨트 및, 더욱 상세하게는 유사한 패턴으로 종이에 특성을 부여하는 특정한 패턴을 갖는 벨트에 관한 것이다.
[발명의 배경]
종이와 같은 셀룰로오스 섬유질 구조체는 이 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들면, 셀룰로오스 섬유질 구조체는 일상 생활의 주요상품이고 훼이셜 티슈, 화장지 및 종이 타월에서 발견된다.
셀룰로오스 섬유질 구조체의 분야에서의 한가지 진보는 다중부위를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체이다. 셀룰로오스 섬유질 구조체의 한 부위가 기초 중량, 밀도 또는 둘다에 있어 셀룰로오스 섬유질 구조체의 다른 부위와 상이한 경우에, 셀룰로오스 섬유질 구조체가 다중 부위를 갖는 것으로 간주된다.
셀룰로오스 섬유질 구조체 내의 다중 부위는 재료의 경제화 등의 여러 가지 장점을 제공할 수 있어, 임의의 바람직한 특성을 증가시키고 임의의 바람직하지 않은 특성을 감소시킨다. 그러나, 다중 부위 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는데 사용되는 장치는 이들 특성에 크게 영향을 미칠 것이다.
특히 2차 벨트(secondary belt), 또는 필적할 만한 다른 장치는 셀룰로오스 섬유질 구조체에 부여된 특성에 영향을 미칠 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 “2차 장치” 또는 “2차 벨트”는 각각, 초기 웹 접촉면을 갖고 제지기의 습윤 말단에서의 최초 형성 후에 셀룰로오스 섬유의 초기 웹을 운반 또는 가공처리하는데 사용되는 장치 또는 벨트에 관한 것이다. 2차 벨트에는, 이로서 제한되는 것은 아니나, 셀룰로오스 섬유질 구조체의 초기 웹을 성형하는데 사용되는 벨트, 통기 건조용 벨트, 초기 웹을 제지기의 또다른 부품에 운반하는데 사용되는 벨트, 또는 초기 형성 외의 목적을 위해 제지기의 습윤 말단에 사용되는 배킹 와이어(쌍 와이어 형성기 등)가 포함될 수 있다. 본 발명에 따르는 장치 또는 벨트는 섬유-대-섬유 결합이 일어난 후에 건조 섬유를 변형시키는 요철가공 로울을 포함하지 않는다. 물론, 본 발명에 따르는 셀룰로오스 섬유질 구조체는 나중에 요철가공되거나, 또는 요철가공하지 않은채 남을 수 있다.
2차 벨트가 셀룰로오스 섬유질 구조체에 특정 성질을 부여하는 방법의 예로서, 존슨 등(Jonson et al.)에게 1985년 4월 30일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,514,345 호의 제4도에 따라서 2차 벨트 상에서 제조된 습식 성형된 셀룰로우스 섬유질 구조체 및 통기 건조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는, 트로칸 등(Trokhan)에게 1985년 7월 9일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,528,239 호에 따른 2차 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체 보다 가장자리에서의 커얼링을 덜 나타날 수 있다. 역으로, 상기 트로칸 특허에 따르는 2차 벨트 상에 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 상기 존슨 등의 특허의 제4도에 따르는 2차 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 파열 강도가 더 클 수 있다.
흡수성 또는 파열강도 등의 특성에 관한 이러한 성능의 차이는 각 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하기 위해 사용되는 습식 성형 및 통기 건조 공정에 사용되는 건조용 벨트의 패턴에 기인할수 있다. 상기 존슨 등의 특허의 제4도에 따라서 2차 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 불연속적 고밀도 부위와 필수적으로 연속적인 저밀도 부위를 가질 것이다. 반대로, 상기 트로칸 특허에 따른 2차 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 연속적 고밀도 부위와 불연속적 저밀도 부위를 가질 것이다. 부위의 패턴의 이러한 차이는, 각 셀룰로오스 섬유질 구조체의 기타 특성에 영향을 미친다.
예를 들면, 상기 트로칸 특허에 따른 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 상기 존슨 등의 특허에 따른 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 더 낮은 교차 기계 방향 탄성 모듈러스를 가질 수 있고 더 높은 교차 기계 방향 연장성을 가질 수 있다. 그러나, 이들 특성은 상기 존슨 등의 특허에 따른 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체에 있어서의 낮은 시이트 수축 및 가장자리 커얼링에 의해 상기와 같은 장점이 벌충된다.
특정 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼는 닥터 블레이드의 충격 각도에 의해 야기되는 크레이프(crepe) 패턴과 밀접하게 관련된다. 닥터 블레이드는 가열된 양키 건조용 드럼의 표면으로부터 셀룰로오스 섬유질 구조체를 회수하고 이를 기계 방향으로 단축시킴으로써 셀룰로오스 섬유질 구조체를 크레이핑하는데 사용된다. 그러나, 일정한 물질특성(예컨데 기계 방향 연장성)-이 특성은 닥터 블레이드에 의해 영향 받음-을 유지하는 것은 어렵다. 이러한 어려움은 닥터 블레이드가 시간 경과에 따라 마모되기 때문이다. 이러한 마모는 시간 경과에 따라 거의 일정하지가 않으며, 그 이유는 블레이드의 테이퍼(taper)와 블레이드의 경도가 마모가 일어날 때 3승 곱으로 변화하기 때문이다. 또한, 특정 닥터 블레이드를 사용하는 한 제지기 상에서 일어나는 마모 및 변화는 동일한 닥터 블레이드를 사용하는 또다른 제지기 상에서 일어나는 마모 및 변화와 종종 전체적으로 상이할 수 있다.
닥터 블레이드가 마모됨에 따라, 닥터 블레이드와 양키 건조용 드럼 사이의 충격 각도는 작아지고, 셀룰로오스 섬유질 구조체는 전형적으로 유연해지나, 인장 강도는 잃는다. 또한, 충격 각도가 마모로 인해 작아짐에 따라, 셀룰로오스 섬유질 구조체는 더 큰 캘리퍼를 갖는다. 반대로 닥터 블레이드의 경사각이 증가될 때 일어나는 것과 같이, 닥터 블레이드와 양키 건조용 드럼의 표면 사이의 충격 각도가 커질수록, 닥터 블레이드는 보통 더 빠른 속도로 마모될 것이다.
그러나, 이러한 상황은 상기한 것보다 훨씬 더 복잡하다. 모든 2차 벨트가 닥터 블레이드의 충격 각도의 변화에 한결같이 반응하는 셀룰로오스 섬유질 구조체를 생성하는 것은 아니다. 예를 들면, 샌포드 등(Sanford et al.)에게 1967년 1월 31일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 3,301,746 호의 내용에 일반적으로 따라 제조된 벨트 상에서 통기 건조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 닥터 블레이드 충격 각도가 감소됨에 따라 캘리퍼의 증가를 나타낸다. 그러나, 상기 샌포드 등의 특허에 따르는 2차 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체 상에서 발생된 캘리퍼는 상기 트로칸 특허에 따른 2차 벨트 상에서 제조된 유사한 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼만큼 크지 않다. 그러나 상기 트로칸 특허에 대한 단점은 그로부터 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체가 닥터 블레이드 충격 각도에 대한 상관관계를 나타내지 않는다는 것이다. 즉, 이 분야 숙련인은 더 큰 캘리퍼를 발생시킬 것인지 닥터 블레이드를 조정함에 의해 치수(및 기타 특성)를 조절할지 중에서 선택하여야만 한다.
또한, 닥터 블레이드의 마모와 충격 각도의 관련 변화는 셀룰로오스 섬유질 구조체에 상이한 효과를 초래하며, 이 효과는 2차 벨트의 돌출부의 패턴에 의존한다. 불연속적 돌출부를 갖는 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는, 블레이드 충격 각도가 조정되어 보상되지 않는다면, 닥터 블레이드가 마모됨에 따라 캘리퍼를 증가시킬 것이다. 반대로, 연속적 돌출부 패턴을 갖는 2차 벨트 상에 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 이러한 마모에 대해 덜 민감하다.
닥터 블레이드의 충격 각도를 조정하는 것에 의해 일정한 재료 특성을 얻기 위하여 종래 기술에서는 상당한 노력을 기울였다는 것은 놀라운 일이 아니다. 한 예로, 사우다이(Sawdai)에게 1990년 4월 24일자 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,919,756 호에서는, 닥터 블레이드를 계속적으로 조정하여 셀룰로오스 섬유질 구조체의 재료 특성에 대한 닥터 블레이드의 영향을 최소화한다.
그러나, 닥터 블레이드의 조정은 닥터 블레이드 충격 각도의 변화를 단순히 견디는 기계보다 더 많은 장치, 관련 보수, 및 제지기에 대한 설정 시간을 요한다. 물론, 특정 소비자가 원하는 특성을 갖는 종이를 제조하는 것이 바람직하지만, 현 기술은 제조 공정에 있어서의 더욱 높은 굴곡성에 대한 필요성, 및 특히 복잡한 기계를 사용하여 닥터 블레이드 충격 각도를 조정하지 않아도 되는 것에 의해 더욱 높은 굴곡성을 얻는 방법을 명백히 보여 준다.
더욱 중요한 것으로, 종래 기술은 2차 벨트상에서 건조된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼의 변화와 같이, 닥터 블레이드의 충격 각도의 변화에 여전히 반응하면서, 비교적 높은 캘리퍼를 발생시키는 2차 벨트의 필요성을 나타낸다.
상기 지적한 바와 같이, 더 큰 캘리퍼를 얻는 한 방법은 닥터 블레이드를 조정하는 것이다. 다중 부위를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼를 증가시키는 또다른 방법은 그의 기초 중량을 증가시키는 것이다. 그러나, 이 설비는, 또한 그렇게 하는 것이 바람직하지 않을 수 있는 다른 부위의 기초 중량을 증가시키고, 더 많은 섬유의 사용을 필요로 하여, 소비자에게 비용을 증가시킨다.
본 발명에 의해, 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼와 돌출부의 Z-방향 크기 사이의 상관관계를 해체할 수 있는 방법이 발견되었다. 또한, 셀룰로오스 섬유질 구조체의 다른 특성은, 본 발명에 따른 2차 벨트 상에서 제조됨으로써 유리해 질 수 있다.
예를 들면, 섬유 이용을 최소화하고 소비자에게 저렴한 비용을 제공하기 위한 셀룰로오스 섬유질 구조체에서 흔히 발생하는 또다른 문제는 핀홀(pinhole) 형성이다. 핀홀은 셀룰로오스 섬유질 구조체의 부위가 2차 벨트의 편향 통로 속으로 휘어져서 통과하는 경우 일어나서, 개구가 발생하여, 광이 이러한 개구를 통과하게 된다. 핀홀 형성 및 이를 통한 광의 투과는 덜 내구성이고 소비자에 대해 낮은 품질 외관을 나타내며 소비자에게 바람직하지 않는 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제공한다.
상기 트로칸 특허에 따른 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체 내의 핀홀 형성의 한 원인은 Z-방향으로 너무 큰 돌출부로 부터 얻어진 캘리퍼의 발생이다. 이 방식으로 캘리퍼를 발생시킴으로써, 셀룰로오스 섬유질 구조체를 Z-방향으로 휘면 핀홀이 생기는 정도까지 발생한다. 따라서, 상기 트로칸 벨트를 사용하는 사람은 캘리퍼 발생과 핀홀 형성 감소 중에 선택하여야만 한다.
종래 기술의 상기 트로칸 벨트에 따른 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체 내에 발견되는 다른 문제점은 셀룰로오스 섬유질 구조체의 교차 기계 방향 수축과 가장자리의 커얼링이다. 이러한 수축과 커얼링은 권취 및 가공 동안에 불가피하게 일어나는 것과 같이, 기계 방향 인장 동안 구조적 이동에 의해 야기된다. 수축은 제조를 위해 더 넓은 셀룰로오스 섬유질 구조체를 필요로 한다. 가장자리 커얼링은 절첩을 야기할 수 있으며, 이는 제조 동안에 웹의 파손으로 이어진다. 둘다 제조 공정에 더 많은 비용을 초래한다.
부적당하게, 수축의 양은 또한 셀룰로오스 섬유질 구조체가 파괴 전에 겪게 되는 교차 기계 방향 연장성의 양과 밀접하게 관련되어 있다. 비교적 더 높은 교차 기계 방향 연장성이, 셀룰로오스 섬유질 구조체를 사용중의 인열 또는 쉬레딩(shredding)이 없이 탄성 변형될 수 있게 하므로 매우 바람직하나, 이러한 바람직한 교차 기계 방향 연장성은, 제조시에 더욱 큰 교차 기계 방향 수축 및 커얼링을 겪음으로써 상기와 같은 장점은 상쇄된다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 제조 동안에 셀룰로오스 섬유질 구조체의 핀홀 형성과, 수축 및 커얼링의 발생을 줄이는 2차 장치 또는 벨트를 제공하는 것이다. 본 발명의 한 목적은 핀홀의 형성을 감소시키되, 그로부터 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼의 상응하는 감소를 발생시키지 않는 2차 장치 또는 벨트를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 닥터 블레이드의 충격 각도에 의한 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼의 더 우수한 조절을 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는 장치를 포함한다. 이 장치는 보강 구조체를 갖는 무단(endless) 벨트와 이것에 반연속적 패턴으로 결합된 돌출부의 골격을 포함하여 이루어질 수 있다. 돌출부들 사이에 공기가 통과할 수 있는 편향 통로가 있다. 돌출부들은 일반적으로 평행이거나, 또는 편향 통로 내에 개별적 셀을 제공하도록 배열될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 본 발명은 이 2차 벨트 또는 장치 상에서 제조된 종이를 포함하여 이루어진다.
[도면의 간단한 설명]
본 명세서가 본 발명을 특정적으로 지적하고 분명하게 청구하는 청구항들로써 끝맺고 있으나, 이는 관련 도면을 참조로 하여 하기 명세서에 의해 더욱 잘 이해될 수 있으며, 도면에서 유사한 부품은 동일 참고 번호를 매기며, 그리고:
제1도는 그 사이에 평행 편향 통로를 갖는 평행 돌출부를 갖는 본 발명에 따른 2차 벨트(돌출부 및 편향 통로는 기계 방향괴 교차 기계 방향에 대해 대각선으로 배향됨)의 상단 평면도이고,
제2도는 제1도의 2-2 선을 따라서 취한 수직 단면도이고,
제3도는 인접 돌출부로부터 등간격으로 떨어져 있지 않고 편향 통로내에 개별적 셀을 형성하는 돌출부들을 갖는 본 발명에 따른 다른 2차 벨트의 상단 평면도이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 셀룰로오스 섬유질 구조체 제조를 위한 장치를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 장치는 핸드 시이트 제조용 고정판, 연속 가공처리용 회전 드럼 및 제1도에 도시한 통상적 제지기용의 바람직한 무단 벨트(10)와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 이들 및 기타 실시양태들이 적당하나, 단 하기에 지적되는 바와 같이 무단 벨트(10)의 바람직한 실시양태가 이하에서 토의되는 실시양태이고 다른 실시양태들은 이 분야 숙련인에 의해 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 무단 벨트(10)실시양태는 2 주요 부재를 포함하여 이루어진다: 패턴화 골격의 돌출부(20)와 보강 구조체(30). 벨트(10)의 보강 구조체(30)는 2개의 반대쪽 주표면을 갖는다. 한쪽 주표면은 종이 접촉면(32)이고 그로부터 돌출부(20)이 연장된다. 제지용 벨트(10)의 보강 구조체(30)의 다른 주표면은 배면(34)이고, 이는 전형적 제지 작업에 사용되는 기계와 접촉된다. 전형적 제지 작업에 사용되는 기계로는 진공 픽업 슈즈(pick shoes), 로울러 등이 포함되며, 이들은 이 분야에 공지되어 있으므로 여기에서 더 논하지 않는다.
일반적으로, 본 발명에 따른 벨트(10)에 대하여, 벨트(10)의 “기계 방향”은 제조 동안 셀룰로오스 섬유질 구조체의 진행의 주 방향에 평행한 벨트(10)의 평면 내의 방향이다. 기계 방향은 제1 및 3도에서 화살표 “MD”에 의해 지정된다. 교차 기계 방향은 일반적으로 기계 방향에 직각이고 또한 벨트(10)의 평면 내에 있다. Z-방향은 기계 방향 및 교차 기계 방향 둘다에 직각이고 일반적으로 제지용 공정에서 임의의 위치에서 벨트(10)의 평면에 대해 수직이다. 기계 방향, 교차 기계 방향, 및 Z-방향은 데카르트 좌표계를 형성한다.
본 발명에 따른 벨트(10)은 필수적으로 거시적으로는 단일평면이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 부재는 비교적 작은 3번째 차원에 비해 매우 큰 2개의 차원을 갖는 경우에 “거시적으로 단일평면”이다. 벨트(10)은, 절대 평면성으로부터의 편차가 벨트에서 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는 경우 제지용 벨트(10)의 성능을 불리하게 영향미치지 않는 한 허용가능하지만, 바람직하지 않다는 인식하에서 실질적으로 거시적으로 단일평면이다.
본 발명의 회전 드럼 실시양태(도시하지 않음)에서, 보강 구조체(30)는 이를 통해 다수의 호울을 갖는 일반적으로 실린더형의 외피를 포함하여 이루어질수 있다. 제지용 벨트(10) 실시양태에서, 보강 구조체(30)는 바람직하게는 그 사이의 틈을 구획짓기 위하여 직사각형 패턴으로 짜여진 일련의 필라멘트를 포함하여 이루어진다. 이 틈은 건조용 공기와 같은 유체가 본 발명에 따른 벨트(10)를 통해 통과할 수 있게 한다. 틈은 본 발명에 따른 제지용 벨트(10) 내 개구의 집단 중 하나를 형성하며, 이 개구는 바람직하게는 골격의 패턴에 의해 구획지어진 것들 보다 더 작은 것이 바람직하다.
바람직하다면, 보강 구조체(30)은 증가된 안정성 및 부하량 부담 능력을 제공하기 위하여 세로로 누적된 기계 방향 필라멘트들을 가질 수 있다. 보강 구조체(30)의 기계 방향 필라멘트를 세로로 누적하는 것에 의해, 본 발명에 따른 벨트(10)의 전체 내구성 및 성능이 향상된다.
보강 구조체(30)는 그를 통과하는 건조용 공기와 같은 유체의 흐름을 현저하게 막지 않아야 하며, 따라서 투과성이 높아야 한다. 보강 구조체(30)의 투과성은 약 1.3 센티미터의 물(0.5 인치의 물)의 차압에서 공기흐름으로 측정할 수 있다. 돌출부(20)의 골격이 이에 부착되어 있지 않은 바람직한 보강 구조체(30)는 이 차압에서 벨트(10) 면적 당 약 240 내지 490 표준 입방미터/분/제곱피트(800 내지 1,600 표준 입방피트/분/제곱피트)의 투과도를 갖는다. 물론, 벨트(10)의 투과도는 돌출부(20)의 골격이 보강 구조체(30)에 부착되는 경우에 감소된다는 것은 명백하다. 돌출부(20)의 골격을 갖는 벨트(10)는 약 90 내지 180 표준 입방미터/분/제곱 미터(300 내지 600 표준 입방피트/분/제곱피트)의 공기 투과도를 갖는다.
또다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 벨트(10)의 보강 구조체(30)는 직조 배면(34)을 가질 수 있다. 직조 배면(34)은 벨트(10)의 배면(34)상에서의 제지용 섬유의 축적을 방지하기 위한 거친 표면 형태를 가지며, 제지 공정 동안 진공이 적용됨에 따라 벨트(10)를 통안 차압을 감소시키고, 최대 차압 발생 전에 차압의 상승 시간을 증가시킨다.
본 발명에 사용하기에 특히 바람직한 보강 구조체(30)는 스무르코스키 등(Smurski, et al.)에게 1992년 3월 24일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 5,098,522 호의 내용에 따라 제조될 수 있으며, 이 특허를 본 발명에 따른 제지용 벨트(10)와 함께 사용하기에 적당한 특히 바람직한 보강 구조체(30)를 제조하는 방법을 보여주고 이러한 제지용 벨트(10)를 사용하여 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는 방법을 보여주기 위한 목적으로 여기에 참고로서 인용한다.
본 발명에 따른 제지용 벨트(10)의 다른 주요 부재는 돌출부(20)의 패턴화 골격이다. 돌출부(20)은 그 사이의 편향 통로(40)을 한정한다. 편향 통로(40)는 제지용 벨트(10)상에서 또는 진공을 벨트(10)을 통해 적용하는 동안에 건조용 공기가 셀룰로오스 섬유질 구조체를 통과하는 때에 유체 차압의 적용에 의해, 또는 증발 메카니즘에 의해, 또는 둘다에 의해 셀룰로오스 섬유질 구조체로부터 물이 제거될 수 있게 한다. 편향 통로(40)는 셀룰로오스 섬유질 구조체가 Z-방향으로 편향되고 생성된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 캘리퍼 및 심미적 패턴이 생성되게 한다.
돌출부(20)는 반연속적 패턴으로 배열된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 다수의 돌출부(20)가 장치의 1 차원을 통해 실질적으로 연장되지만, 다수의 각각 돌출부(20)가 인접 돌출부(20)와 떨어져 있는 경우에 돌출부(20)의 패턴이 “반연속적”인 것으로 간주한다.
반연속적 패턴의 돌출부(20)는 제1도에 도시한 바와 같이 일반적으로 평행일 수 있으며, 제3도에 도시한 바와 같이 파동 패턴을 형성할 수 있고/거나, 제3도에 도시한 바와 같이 인접 돌출부(20)가 패턴의 위상에 있어서 서로로부터 상쇄될 수 있는 패턴을 형성할 수 있다. 반연속적 돌출부(20)는 제지용 벨트(10)의 평면 내에서 임의의 방향으로 배열될 수 있다.
따라서, 돌출부(20)는 벨트(10)의 전체 교차 기계 방향으로 뻗을 수 있으며, 기계 방향으로 벨트(10)를 무단으로 에워쌀 수 있거나, 또는 기계 및 교차 기계 방향에 대해 대각선으로 늘어설 수 있다. 물론, 상기에서 토의된 돌출부(20) 배열 방향(기계 방향, 교차 기계 방향, 또는 대각선)이 돌출부(20)의 주요 배열을 언급한다. 각각의 배열에서, 돌출부(20)는 다른 방향으로 배열된 단편들을 가질 수 있으나, 응집하여 전체 돌출부(20)의 특별한 배열을 이룰 수 있다.
반연속 패턴을 갖는 골격 내에 배열된 돌출부(20)는 어느 하나의 돌출부(20)가 제지용 벨트(10)의 주방향을 통해 실질적으로 연장되지 않는 불연속 돌출부(20)의 패턴과는 구별된다. 불연속 돌출부(20)의 예가 존슨 등(Jonson et al.)에게 1985년 4월 30일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,514,345 호의 제4도에서 발견된다.
유사하게, 반연속 돌출부(20)의 패턴은 필수적으로 연속 패턴을 형성하는 돌출부(20)와 구별되어야 한다. 필수적으로 연속적인 패턴은, 반드시 직선 양식일 필요는 없으나 제지용 벨트(10)의 기계 방향 및 교차 기계 방향 둘다를 통해 실질적으로 연장한다. 또다르게는, 골격이 하나 이상의 필수적으로 미분쇄 네트-형 패턴을 형성하므로 패턴은 연속적일 수 있다. 필수적으로 연속적인 패턴을 형성하는 돌출부(20)의 예는 상기 존슨 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,514,345 호의 제2도 내지 제3도에 또는 트로칸에게 허여된 미합중국 특허 제 4,528,239 호에 도시되어 있다.
제2도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반연속 돌출부(20)의 골격은 보강 구조체(30)에 결합되고 Z-방향으로 그의 종이 접촉으로부터 면(32) 외부로 연장한다. 돌출부(20)는 직선형 측벽, 테이퍼 측벽을 가질 수 있고, 제지 공정 중에 일어나는 온도, 압력 및 변형을 견디기에 적당한 임의의 물질로 제조될 수 있다. 특히 바람직한 돌출부(20)는 감광성 수지로 제조된다.
반연속 돌출부(20)의 패턴을 형성하는데 사용되는 감광성 수지 또는 다른 물질은 임의의 적당한 방식으로 보강 구조체(30)에 적용 및 결합될 수 있다. 특히 바람직한 부착 및 결합 방식은 액체 감광성 수지를 적용하여 보강 구조체(30)를 에워싸서 봉하고, 돌출부(20)의 반연속 패턴을 형성할 수 있는 액상 감광성 수지의 부분을 경화시키고, 미경화 상태의 잔여량의 수지를 씻어내는 것이다. 본 발명에 따른 제지용 벨트(10)을 제조하기에 적당한 방법은 존슨 등에게 허여된 상기 미합중국 특허 제 4,514,345 호, 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,528,239 호(1985년 7월 9일자로 트로칸에게 허여) 및 상기 미합중국 특허 제 5,098,522 호(스무르코스키 등에게 허여)에 기재되어 있으며, 이들 특허 각각을 돌출부(20)를 형성하고 보강 구조체(30)에 돌출부(20)를 결합시키는 특히 바람직한 방식을 나타낼 목적으로 여기에 참고로 인용한다.
참고로서 인용된 상기 3개 특허 중 어느 것의 내용으로부터 명백한 바와 같이, 돌출부(20)의 패턴은 활성 파장의 광이 통과하는 마스크 내의 투명도에 의해 결정된다. 활성 광은 투명부에 대응하는 감광성 수지의 부분을 경화시킨다. 반대로, 마스크의 불투명 부위에 대응하는 감광성 수지의 부분을 씻어 내어, 이러한 부위에서 노출된 보강면의 종이 접촉면(32)을 남긴다.
따라서, 본 발명에 따라서 제지용 벨트(10)의 특히 바람직한 실시양태를 형성하기 위하여, 마스크는 상기한 바와 같이 반연속 패턴을 갖는 투명 부위들과 배합되어야 한다. 이러한 마스크는 제지용 벨트(10)상에서 돌출부(20)의 유사 패턴을 형성할 것이다.
여기에서 기술된 실시양태의 경우, 반연속 패턴을 형성하는 돌출부(20)는 셀룰로오스 섬유질 구조체의 바람직한 성질을 제조하는 특성을 가져야 한다. 돌출부(20)의 입체구조는 2차 벨트(10) 상에서 제조된 얻어진 셀룰로오스 섬유질 구조체의 특성에 현저하게 영향을 미친다. 예를 들면, 돌출부(20)는 셀룰로오스 섬유질 구조체 내에 힌지 선을 창출할 수 있으며, 이 힌지 선은 유연성 또는 파열 강도를 부여한다.
또한, 돌출부(20)의 반연속 패턴은 이 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체 내에 고밀도 부위 및 저밀도 부위의 유사한 반연속 패턴을 창출한다. 생성된 셀룰로오스 섬유질 구조체 내의 이러한 패턴은 2 가지 이유에서 발생한다. 첫번째, 반연속 편향 통로(40)과 일치하는 셀룰로오스 섬유질 구조체의 부위들은 그를 통한 공기 흐름에 의해 저밀화되거나 또는 편향 통로(40)에 대한 진공의 적용에 의해 저밀화될 것이다. 바람직하게는, 돌출부(20)와 일치하는 셀룰로오스 섬유질 구조체의 부위는 양키 건조용 드럼과 같이 견고한 배킹면에로의 셀룰로오스 섬유질 구조체의 전달에 의해 저밀화될 것이다.
돌출부(20)의 입체구조는 단일 방향으로 간주될 수 있거나, 또는 2 차원으로 간주될 수 있고, 본 발명에 따른 2차 벨트(10)의 평면의 내부에 또는 수직으로 놓이는 것으로 간주될 수 있다.
특히, 벨트(10)의 평면에 대해 수직인 단일 방향으로 돌출부(20)의 Z-방향 크기는 보강 구조체(30)의 종이 접촉면 위의 돌출부(20)의 높이를 결정한다. 돌출부(20)의 높이가 너무 큰 경우, 셀룰로오스 섬유질 구조체를 통한 핀홀 형성 및 겉보기 투명도 또는 광 투과가 일어날 것이다. 반대로, 돌출부(20)의 Z-방향 크기가 작은 경우, 얻어진 셀룰로오스 섬유질 구조체는 더 작은 캘리퍼를 갖는다. 앞에서 지적한 바와 같이, 핀홀 형성 및 낮은 치수는 둘다 소비자에게 명백히 더 낮은 품질의 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제공하기 때문에 바람직하지 않다.
여기에 기재된 실시양태의 경우, 돌출부(20)는 높이가 0.05 내지 0.64 밀리미터(0.002 내지 0.025 인치), 바람직하게는 0.13 내지 0.38 밀리미터 (0.005 내지 0.015 인치), 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.26 밀리미터 (0.008 내지 0.010 인치)인 것이 바람직하다.
제1도를 참고하여 단일 방향 분석을 계속하면, 인접 돌출부(20)의 내부로 향한 가장자리들 사이의 간격을 고려하여야 한다. 한도내에서, 정해진 Z-방향 크기를 위해 간격이 너무 큰 경우, 핀홀 형성은 더욱 일어나기 쉽다. 또한, 인접 돌출부(20)의 내부를 향한 가장자리들 사이의 간격이 너무 큰 경우, 또다른 바람직하지 않지만 초래되는 현상은, 섬유가 인접 돌출부(20)의 원위 말단(46)에 미치지 않아서, 개별적 섬유가 인접 돌출부(20)에 미치는 경우에 얻을 수 있는 것보다 강도가 더 낮은 셀룰로오스 섬유질 구조체를 수득하게 된다. 반대로, 인접 돌출부(20)의 내부로 향한 가장자리들 사이의 간격이 너무 작은 경우, 셀룰로오스 섬유는 인접 돌출부(20)들을 연결하게 되고, 극단적인 경우에 캘리퍼 발생이 거의 없게 된다. 따라서, 인접 돌출부(20)의 내부로 향한 표면들 사이의 간격은 충분한 캘리퍼 발생이 되게 하고 핀홀 형성을 최소화하기 위하여 최적화되어야 한다.
여기에서 기재된 실시양태의 경우, 인접 돌출부(20)의 내부로 향한 표면들은 이러한 표면에 대해 일반적으로 직각인 방향으로 약 0.64 내지 약 1.40 밀리미터 (0.025 내지 0.055 인치) 떨어져 있다. 이러한 간격은 북부 연재 크래프트 또는 유칼립투스와 같은 통상적인 셀룰로오스 섬유로 제조된 경우에 최대 캘리퍼를 발생하는 셀룰로오스 섬유질 구조체를 수득할 것이다.
추가의 단일 차원 분석은 돌출부(20)의 원위 가장자리를 가로지른 나비에 관한다. 이 나비는 정해진 위치에서 벨트(10)의 평면내 돌출부(20)의 주요 치수에 대해 일반적으로 수직으로 측정된다. 돌출부(20)의 나비가 충분히 크지 않은 경우, 돌출부(20)는 제지 공정 동안 발생하고 그에 수반하는 압력 및 온도 차를 견딜 수 없을 것이다. 따라서, 이러한 제지용 벨트(10)는 비교적 짧은 수명을 가지며 자주 교체하여야 한다. 돌출부(20)의 폭이 너무 큰 경우, 추가의 한쪽 방향의 짜임새가 다시 발생해서, 이것을 보충하기 위해서, 이하에서 토의되는 셀 크기를 증가시켜야 한다.
물론, 돌출부(20)는 전형적으로 테이퍼 가공되고 돌출부(20)의 근위 가장자리에서 더욱 큰 투사 표면을 차지할 것이라고 인식된다. 여기에 기재한 실시양태의 경우, 보통 돌출부(20)의 근위 면적은 벨트(10) 표면적의 약 25 내지 75%이고 돌출부(20)의 원위 면적은 벨트(10) 표면적의 약 15 내지 65%이다.
일반적으로, 여기에 기재된 실시 양태의 경우, 약 0.3 내지 1.3 밀리미터 (0.011 내지 0.050 인치)의 근위 말단에서의 나비를 갖는 돌출부(20)가 적당하다. 돌출부(20)는 약 0.13 내지 0.64 밀리미터(0.005 내지 0.025 인치)의 원위 말단에서의 나비를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 0.20 내지 0.46 밀리미터 (0.008 내지 0.018 인치)의 원위 말단에서의 나비를 가질수 있다.
반연속 돌출부(20)의 패턴을 2 차원, 특히 기계 및 교차 기계 방향으로 조사하면, 본 발명에 따라 2개의 상이한 종류의 돌출부(20)를 사용할 수 있다는 것은 명백하다. 모든 돌출부(20)는 일반적으로 상호 교차하지 않는다. 제1도에 도시한 돌출부(20)의 첫번째 유형은 일반적으로 평행한(반드시 직선은 아니더라도)돌출부(20)를 이용한다. 이들 돌출부(20)는 그들 사이의 편향 통로(40) 사이에 일반적으로 동등한 간격을 가지며, 따라서 개별적인 셀(42)이 형성되지 않는다.
반대로, 제3도에 도시한 바와 같이, 2차 벨트(10)는 인접 돌출부(20)로부터 등간격으로 떨어져 있지 않고 편향 통로(40) 내에 개별적 셀(42)을 구획지을 수 있는 상호교차하지 않는 돌출부(20)을 가질 수 있다. 이러한 벨트(10)의 돌출부(20)는 평행이 아닐 수 있다. 또한, 돌출부(20)는 일정한 나비가 아닐 수 있다. 양쪽 배열 모두 특정 영역에서 인접 돌출부(20)의 섬유 가교화 및 다른 영역에서의 편향 통로(40) 내로의 섬유 편향을 갖는 편향 통로(40)를 얻을 수 있다.
이 배열은, 반연속 패턴을 가지고 서로 다른 3가지의 밀도를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체를 형성할 수 있다는 장점을 제공한다. 3가지 밀도는 다음에 기인하여 일어난다: 1) 인접 돌출부(20)에 미치고 적어도 대략 셀룰로오스 섬유질 구조체의 고밀도 부위의 두께의 양을 돌출부(20)의 원위 말단(46)으로부터 Z-방향으로 편향하는 저밀도 섬유; 2) 인접 돌출부(20)을 가교화하고 셀룰로오스 섬유질 구조체의 저밀도 섬유에서 발견되는 Z-방향 편향의 약 50% 미만의 양을 Z-방향으로 편향하는 중간 밀도 섬유; 및 3) 돌출부(20)의 원위 말단(46)과 부합하는 고밀도 밀집화 섬유.
이와 같은 반연속 패턴의 3가지 밀도 셀룰로오스 섬유질 구조체는 평행 돌출부(20)를 갖는 2차 벨트(10)상에서 제조된 유사 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 보다 등방성인 굴곡성, 우수한 유연성 및 더욱 만족스러운 직물을 제공한다. 3가지 밀도는 중간 밀도 및 고밀도의 부위들로 둘러싸인 저밀도 부위의 셀(42)의 형태로 배열될 수 있다.
셀(42)은 적어도 상이한 3가지 밀도를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체 내 반연속적 고밀도 부위와 불연속적 중간밀도 부위 사이에 일어나고 고밀도 부위와 중간 밀도 부위로 둘러싸인 셀룰로오스 섬유질 구조체 내의 불연속적 저밀도 부위들로서 정의되거나, 또는 이러한 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하는 2차 벨트(10)의 상응하는 부위로서 정의된다.
돌출부(20)들 사이의 편향 통로(40)내 개별적 셀(42)이 너무 큰 경우, 건조 공정 동안 발생된 캘리퍼는, 특히 비교적 낮은 기초중량 셀룰로오스 섬유질 구조체의 경우, 후속 칼렌다링 또는 기타 가공 작업을 견디지 못할 수 있다. 따라서, 제조 동안 적절한 캘리퍼 발생이 일어남에도 불구하고 비교적 더 낮은 캘리퍼(및 분명하게 더 낮은 품질) 제품이 소비자에게 제공될 것이다. 또한, 큰 셀은 직물의 일방성(one-sideness)을 증가시킬 수 있다.
반대로, 인접 돌출부(20) 사이의 편향 통로(40)에서 개별적인 셀(42)이 너무 작은 경우, 상기 지적한 바와 같이 인접 돌출부(20) 사이의 1차원 간격에 비해 낮은 캘리퍼 발생이 초래될 수 있다. 또한, 개별적 셀(42)이 너무 작은 경우, 셀의 원위 가장자리의 나비가 정해진 셀 크기에 대해 너무 작을 수 있고 불량한 벨트(10) 수명이 또한 초래될 것이다.
개별적 셀(42)은 임의의 바람직한 매트릭스로 배열될 수 있다. 개별적 셀(42)은 기계 방향 및/또는 교차 기계 방향 둘다로 배열될 수 있다. 개별적 셀(42)은 기계 방향, 교차 기계 방향으로 엇갈릴 수 있거나, 또는 또다르게는 바람직하게는 개별적 셀(42)은 2 측방향으로 엇갈릴 수 있다. 여기에 기재된 실시양태에서, 약 16 내지 109개의 셀(42)/㎠(100 내지 700개의 셀(42)/제곱 인치), 및 바람직하게는 약 31 내지 약 78개의 개별적인 셀(42)/㎠(200 내지 500개의 개별적인 셀(42)/제곱 인치) 및 더욱 바람직하게는 약 62개의 셀/㎠(400개의 셀/제곱인치)를 갖는 돌출부(20)가 적당한 것으로 판정된다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 반연속 패턴의 돌출부(20)와 반연속 패턴의 편향 통로(40)를 갖는 벨트(10)를 제지기의 습윤 말단 내의 성형용 와이어로서 사용할 수 있다. 이러한 벨트(10)를 제지기 내의 성형용 와이어로서 사용하는 경우, 서로 다른 둘 이상의 기초중량의 부위들을 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체가 얻어진다. 셀룰로오스 섬유질 구조체 내의 서로 다른 둘 이상의 기초중량은 기계 방향, 교차 기계 방향 또는 대각선으로 배열될 수 있다.
이 셀룰로오스 섬유질 구조체는 예컨데, 서로 다른 기초중량의 반연속 패턴이 교차 기계 방향으로 배열되고 셀룰로오스 섬유질 구조체가 코어-와운드(core-wound) 종이 제품(예컨데 화장지 또는 종이 타월)으로서 사용되는 경우에 낮은 기초중량 부위는 찢는 선을 제공한다고 하는 장점을 제공한다. 이러한 찢는 선은 코어-와운드 종이 제품의 자유 말단이 당겨져 인장되는 경우, 예컨데 사용자가 가정용 작업을 위해 제품의 한정된 길이를 필요로 하는 경우에 유용하다. 셀룰로오스 섬유질 구조체는 보통 낮은 기초중량 부위를 통해 형성된 선에서 찢어진다. 이 배열은 종이 가공 동안에 천공 작업을 없앨 수 있는 장점을 제공하고 소비자가 가공 작업에 의해 제공되는 구멍들 사이의 간격에 의해 제한받기 보다는 작업에 필요한 만큼 거의 대부분의 다양한 크기의 시이트를 선택할 수 있다는 또다른 장점을 제공한다.
[실시예]
상기 트로칸 특허에 따르는 연속 패턴을 갖는 2차 벨트(10), 트로칸에게 1980년 12월 16일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 4,239,065 호의 제8도에 따르는 불연속 패턴을 갖는 2차 벨트(10), 및 본 발명에 따르는 반연속 패턴을 갖는 2차 벨트(10) 상에서 셀룰로오스 섬유질 구조체의 대조용 예들을 제조하였다.
반연속 패턴의 벨트(10)는 반연속 돌출부(20)상에 포개진 큰 크기의 장미 패턴을 가지며, 이것은 라쉬(Rasch)등의 이름으로 1991년 6월 19일자로 출원된 일반적으로 양도된 출원 제 07/718, 452 호에 예시되어 있다. 돌출부(20)의 두께는 0.33 밀리미터 (0.013 인치)이며, 제3도에서 차원(T)로 지정되어 있다. 돌출부(20)는 차원 A에 의해 지정되는 1.22 밀리미터(0.048 인치)의 큰 치수와 차원 N에 의해 지정되는 0.69 밀리미터(0.027 인치)의 작은 치수를 갖는 직사각형 형상의 셀(42)을 일반적으로 형성한다. 각 돌출부(20)는 차원 C로써 지시되는 0.23 밀리미터(0.009 인치)의 거리만큼 가장 가까운 인접 돌출부(20)로부터 떨어져 있다.
연속 패턴 벨트와 반연속 패턴 벨트(10)는 각각 62개의 셀(42)/㎠(400개의 셀(42)/제곱인치)를 갖는다. 불연속 패턴 벨트는 메쉬 수가 23 x 17 필라멘트/㎠(59 x 44 필라멘트/제곱인치)를 가지며, 약 67 개의 셀/㎠(433개의 셀/제곱인치)를 수득한다. 셀은, 상기 트로칸 특허에 따라 제조된 연속 패턴 벨트 내에서의 개별적 다각형 편향 통로, 상기 트로칸′065 특허에 따라 제조된 불연속 패턴 벨트 내에서의 6 필라멘트 너클(knuckle)에 의해 형성된 단위체, 또는 본 발명에 따르는 벨트(10) 내의 상기에서 정의된 바와 같은 편향 통로내의 단위 셀(42)로 결정하였다.
연속 패턴 및 반연속 패턴 2차 벨트(10)는 각각 약 0.23 밀리미터(0.009 인치) 범위의 Z-방향 돌출부(20)을 갖는다. 상기 트로칸′065 특허에 따라 제조된 벨트(10)에 대한 겉보기 돌출부(20) 높이는 짜여진 패턴에 의해 측정한다. 특히, 겉보기 돌출부(20) 높이는 2차 벨트의 치수로서 채택되며, 슈트(shute) 필라멘트 직경보다 낮다. 불연속 패턴 벨트(10) 내에 대략 동일한 셀(42) 계수와 보강 구조체(30)를 형성하는 필라멘트의 적절한 직경을 유지하기 위하여, 상기 0.23 밀리미터 (0.009 인치) 돌출부(20) 높이는 불연속 패턴 벨트(10)의 경우에 유지될 수 없다. 대신에 겉보기 돌출부(20) 높이는 0.32 밀리미터 (0.013 인치)이다.
이 실시예는 상기 트로칸 ′065 특허에 따라 제조된 불연속 패턴 벨트(10)을 사용하는 경우에 셀 크기와 돌출부(20) 높이 중에 선택해야 하는 것을 예시한다. 그러나, 상기 트로칸 ′065 특허에 따른 벨트(10) 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 커다란 상업적 성공에도 불구하고, 이것은 본 발명에 따른 반연속 패턴 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체와 비교되는 적당한 기준이 되는 것으로 판단된다.
이들 상기 3가지의 벨트(10) 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 3층체로 적층된다. 2개의 외부 층은 각각 총 퍼니쉬의 40% 이상을 포함하며 유칼립투스 섬유이다. 중심층은 잔여량의 퍼니쉬를 포함하며 북부 연재 크래프트(NSK) 섬유이다. 적층 방법은 모르간 주니어(Morgan Jr.) 등에게 1976년 11월 30일자로 허여된 일반적으로 양도된 미합중국 특허 제 3,994,771 호에 더욱 상세히 기재되어 있으며, 이 특허는 이러한 적층 셀룰로오스 섬유질 구조체를 본 실시예를 위해 제조하는 방법을 보여주기 위한 목적으로 여기에 참고로서 인용한다.
이들 실시예를 위해 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 카우치 로울에서 20%의 점조도를 갖는다. 성형 와어어로부터의 초기 웹을 2차 벨트에 전달하기 위해 사용되는 진공 슈(vacuum shoe)는 31.8 cm 수은(12.5 인치 수은)의 진공을 갖는다.
얻어진 셀룰로오스 섬유질 구조체를 ASTM 표준 D 585-74에 따라 측정하여 기초중량을 측정하고, 10.2 센티미터/분(4 인치/분)의 교차 헤드 분리율, 및 5.08 센티미터 (2 인치)의 게이지 길이를 갖는 드윙 알버트(Thwing Albert) 인장기기 상에서 측정되는 인장 강도에 대해 시험하였다. 14.7 그램/㎠(95 그램/제곱인치)의 속박 압력 하에 치수를 측정하였다. 다양한 백분율의 북부 연재 크래프트 섬유의 효과를 고려할 때, 인장 강도는 샘플마다 거의 차이가 없다.
표 I에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 3개의 샘플의 기초중량은 필수적으로 일정하다. 불연속 패턴 벨트(10) 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 반연속 및 연속 패턴 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 상당히 낮은 캘리퍼를 갖는다.
연속 패턴 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 캘리퍼에 대한 닥터 블레이드 충격 각도의 상관관계가 없는 것으로 나타난다. 반연속 및 불연속 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 닥터 블레이드의 충격 각도가 증가함에 따라 단조롭게 감소하는 캘리퍼의 상관관계를 나타낸다. 즉, 비교적 높은 캘리퍼와 이러한 캘리퍼에 대한 닥터 블레이드 충격 각도의 선형 및 단조로운 상관관계를 제공하는 벨트(10)는 단지 본 발명에 따르는 벨트(10)이다.
하기 표 I에 주어진 캘리퍼의 이점은 후속적인 가공 작업을 통틀어서 유지된다.
[표 I]
시이트 커얼링, 수축 및 핀홀 형성에 대한 돌출부(20)패턴의 효과를 측정하기 위해 추가 시험을 수행하였다. 이들 시험의 경우, 닥터 블레이드 충격 각도를 81 도의 일정한 충격 각도로 유지하였다. 상기 존슨 등의 특허의 제4도에 따라서 일반적으로 제조된 불연속 패턴 벨트(10)로 이전 실시예들에서 사용된 트로칸′065 특허에 따라서 제조된 불연속 패턴 벨트(10)를 대체한다. 이 실시예를 위해 사용된 불연속 패턴 벨트(10)는 62개의 셀/㎠(400개의 셀/제곱인치)와 0.2 밀리미터(0.009 인치)의 돌출부(20) 높이를 갖는다. 돌출부(20)는 일반적으로 둥근 말단을 갖는 직사각형 형태이고, 3.375의 종횡비를 가지며, 교대하는 돌출부(20)는 90 도 각도로 배향되며, 이는 상기 트로칸′065 특허의 제1도의 날인 패턴에 의해 예시된다.
이들 3개의 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 시이트 커얼링, 수축 및 핀홀 형성에 대한 돌출부(20) 패턴의 효과를 비교하기 위해서, 대략 동등한 기초 중량을 갖는다. 핀홀 형성은 Paperlab-1 Formation RoboTester (공급사-Kajaani Automation of Norcress, Geogia)로 측정한다.
시이트 커얼링 및 시이트 수축은, 시이트 나비를 양키 (PY) 이전, 칼렌더 로올과 리일(BCR) 사이, 및 모체 로울(AC)로부터의 절단 후에 측정하여 확인하였다. 시이트 커얼링은 다음에 식: (PY-BCR)/PY에 의해 결정된다. 시이트 수축은 식: (PY-AC)/PY에 의해 결정된다.
표 IIA는 상기 벨트(10)에 따라서 제조되고 약 400 그램/인치의 총 인장 강도를 갖는 3개의 셀룰로오스 섬유질 구조체를 예시한다. 표 IIB는 전체 인장 강도가 약 500그램/인치이라는 것을 제외하면 동일한 셀룰로오스 섬유질 구조체를 예시한다. 표 IIA 및 IIB 둘다에서, 유연도(이것은 인장강도에 의해 강하게 영향받는다)는 0.1 PSU의 유연도/25 그램/인치의 인장강도에 의해 적절한 인장강도까지 보정되어야 한다.
[표 IIA]
[표 IIB]
표 IIA 및 IIB로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 더욱 우수한 시이트 수축 및 커얼링을 가지지만, 불연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 경우와는 일반적으로 동등한 수축 및 커얼링을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 벨트(10)상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 불연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 더욱 우수한 파열강도 대 인장강도 비를 가지며, 그러나 파열강도 대 인장강도 비는 연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체의 경우만큼 우수하지 않다. 또한, 본 발명에 따른 벨트(10) 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체는 연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체보다 핀홀 형성이 더 우수하나, 불연속 패턴 벨트 상에서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체에 비해 핀홀 형성에 대해 혼합 결과를 갖는다.
본 발명의 범주 내에서 패턴, 돌출부(20)의 크기 및 간격에 대한 많은 변형 및 조합을 행할 수 있음을 알 것이다. 이러한 모든 변형은 하기 청구범위의 영역 내에 있다.

Claims (24)

  1. 보강 구조체와 돌출부의 반연속(semicontinuous) 패턴화 골격을 포함하는, 셀룰로오스 섬유질 구조체의 제조에 사용되는 2차 장치.
  2. 보강 구조체; 및 상기 보강 구조체에 결합되고 그로부터 외부로 연장되어 상기 돌출부들 사이의 편향 통로를 한정하고, 반연속 패턴을 포함하는 골격의 돌출부의 골격을 포함하는, 셀룰로오스 섬유질 구조체를 제조하기 위한 2차 벨트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 패턴화 골격을 포함한 다수의 돌출부가 일반적으로 평행한 2차 벨트.
  4. 제2항에 있어서, 상기 패턴화 골격을 포함한 다수의 돌출부가 인접 돌출부로 부터 등간격으로 떨어져있지 않은 2차 벨트.
  5. 제2항에 있어서, 상기 패턴화 골격을 포함한 다수의 돌출부가 일반적으로 평행한 성형 벨트.
  6. 제2항에 있어서, 상기 패턴화 골격을 포함한 다수의 돌출부가 인접 돌출부로 부터 등간격으로 떨어져있지 않은 성형 벨트.
  7. 제3항에 있어서, 상기 돌출부의 골격이 경화된 감광성 수지를 포함하는 2차 벨트.
  8. 제4항에 있어서, 상기 돌출부의 골격이 경화된 감광성 수지를 포함하는 2차 벨트.
  9. 제5항에 있어서, 상기 돌출부의 골격이 경화된 감광성 수지를 포함하는 성형 벨트.
  10. 제6항에 있어서, 상기 돌출부의 골격이 경화된 감광성 수지를 포함하는 성형 벨트.
  11. 제4항에 있어서, 상기 돌출부가 상기 편향 통로에서 개별적인 셀을 형성하는 2차 벨트.
  12. 제1항의 장치에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  13. 제2항의 벨트에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  14. 제3항의 벨트에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  15. 제4항의 벨트에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  16. 제5항의 벨트에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  17. 제6항의 벨트에 따라서 제조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  18. 제15항에 있어서, 서로 상이한 밀도의 3개의 부위를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 3개의 부위가 하나 이상의 고밀도 부위와 하나 이상의 증간밀도 부위와 경계를 정하는 저밀도 부위를 포함하는 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  20. 저밀도 부위의 요철가공되지 않은 반연속 패턴에 의해 분리된 고밀도 부위의 요철가공되지 않은 반연속 패턴을 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  21. 제20항에 있어서, 밀도가 상이한 3개 이상의 부위를 갖는 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 3개의 부위가 하나 이상의 고밀도 부위와 하나 이상의 중간밀도 부위와 경계를 정하는 저밀도 부위를 포함하는 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  23. 제20항에 있어서, 통기 건조된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
  24. 제23항에 있어서, 크레이프된 셀룰로오스 섬유질 구조체.
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