KR100291960B1 - 웹으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨브(W)로 부터 물을 제거하는 확장 닙 프레스 장치(10)를 개시하고 있다. 장치(10)는 회전 가능한 지지 롤(12)과, 그 지지 롤(12)과 협력하여 그 사이에 웨브(W)가 통과하는 확장 닙을 형성하는 연신 슈(14)를 포함한다. 슈(14)는 오목면(18)을 형성한다. 베어링 블랭킷(20)은 지지 롤(18)과 오목면(18) 사이에 이동 가능하게 배치된다. 웨브(W)는 블랭킷(20)과 지지 롤(12) 사이에 배치되어 블랭킷(20)에 의해 지지될 수 있도록 배치된다. 윤활제(26)가 오목면(18)과 블랭킷(20) 사이에 공급되어 블랭킷(20)이 확장 닙(16)을 통과하는 동안 오목면(18)에 의해 블랭킷(20)이 활주식으로 지지될 수 있게 한다. 오목면(18)은 슈(14)에 의해 형성된 포켓(28)을 둘러싼다. 그와 같은 배치는 포켓(28)이 오목면(18)으로 부터 유동하는 윤활제(26)로 충전되어, 웨브의 워드가 확장 닙(16)으로 유입하는 경우 워드에 의한 블랭킷(20)의 손상이 최소화될 수 있도록 포켓(28)내에 저항없이 수납될 수 있게 한다.

Description

웹으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치 및 방법

광폭 닙 프레스는 웹으로부터 보다 많은 수분을 제거할 수 있도록 프레스 닙내에서 웹의 체류 시간을 증가시킬 수 있다.

기본적으로, 광폭 닙 프레스는 다음 두개의 범주, 즉 1) 유체 동역학적, 2) 유체 정역학적에 들어간다. 첫째, 유체 동역학적 프레스는 유체 동역학적 슈를 포함한다. 이 슈는 회전 가능한 지지 롤(backing roll)과 협동하는 요면을 형성하며, 베어링 블랭킷은 웹이 광폭 닙을 통과하는 중에 웹을 지지하는 요면에 활주 가능하게 결합할 수 있다, 베어링 블랭킷이 요면을 따라 활주할 수 있도록 블랭킷과 요면의 사이에 윤활제가 공급된다.

다음에, 몇 개의 유체 정역학적 프레스가 제안되어 있고, 여기에 있어 상기한 슈의 요면은 포켓을 형성하고 있어, 블랭킷의 광폭 닙을 통하는 이동의 적어도일부에 대하여 블랭킷은 포켓내의 윤활제에 의해 유체 정역학적으로 지지되어 있다.

보다 최근에는, 일마리넌(Ilmarinen) 명의의 미국 특허 제5,262,011호에 예시된 바와 같이, 포켓 후단부의 깊이가 0으로 감소하는 쐐기형의 포켓이 제안되어 있다. 쐐기형의 포켓을 사용하는 목적중의 하나는 웹의 소괴[小塊(wad), 프레스 슈에서 가압되기 이전의 웹 재료]가 광폭 닙으로 들어가는 경우에 블랭킷의 손상을 것을 방지하는 것이다. 이러한 웹의 소괴는 유체 정역학적 포켓 내에 수용되기 쉽다. 그러나, 유체 정역학적 포켓이 그 후단부로 갑자기 도중에서 끊기면, 웹의 소괴는 포켓 후단부에서 요면과 블랭킷 사이를 이동할 때 웹의 소괴가 돌연의 압력 서어지(pressure surge)를 발생시키는 경향이 있다.

전술한 미국 특허 제5,262,011호에는 유체 정역학적 포켓에 가압 윤활제를 공급하는 채널 수단을 구비하고 있다, 출원인은, 윤활제가 독립적인 윤활제 공급수단에 의하여 포켓에 공급되지 않는 경우에도, 이 포켓은 필적할 만한 성능을 가지는 것을 발견했다. 그러므로, 펌프, 제어 밸브, 배관과 같은 값비싼 부속 장치의 설치는 필요 없다.

또한, 출원인은, 광폭 닙을 통하여 이동하는 베어링 블랭킷을 지지하는 데 충분한 윤활제가 포켓 상류의 요면으로부터 포켓내에 유입하는 것을 발견했다.

그러므로, 본 발명의 제1 목적은 포켓을 둘러싸는 요면이 마련된 긴 슈를 구비한 광폭 닙 프레스 장치를 제공하는 것이다. 그 구성은 웹의 소괴가 광폭 닙으로들어갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의한 블랭킷의 손상을 최소화시키기 위해 웹의 소괴가 포켓 내로 유연하게 수납되도록 요면으로부터 유입하는 윤활제로 포켓이 채워지게 한 구성으로 되어 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명을 고찰함으로써 당업자에게는 명백해질 것이다.

본 발명은 웹으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치(extended nip press apparatus)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 그 안에 포켓이 마련된 요면(凹面)을 형성하는 긴 슈(elongate shoe)를 구비하는 프레스장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 광폭 닙 프레스 장치의 측면도.

제2도는 동역학적 프레스 슈의 광폭 닙 내에 배치된 웹의 소괴 효과를 도시하는 정지 닙 압흔(壓痕)의 평면도.

제3도는 제2도와 유사하나, 가압 윤활제 공급원과 연결되지 않은 본 발명에 따른 포켓을 구비하는 슈를 도시한 도면.

제4도는 유체 동역학적 슈인 고정 슈(solid shoe)의 압력 프로파일과, 본 발명에 의한 포켓이 형성된 슈의 압력 프로파일을 도시하는 그래프.

제5도는 윤활제 유량이 각각 Om³/분, 3.8×10^-3m³/분 및 7.6×10^-3m³/분 (0, 1, 2 갤론/분)인 경우의 포켓이 형성된 슈의 압력 프로파일을 도시하는 그래프.

제6도는 제1도와 유사하나, 포켓의 바닥면이 곡선인 본 발명의 변형예를 도시한 도면.

제7도는 제1도와 유사하나, 포켓의 바닥면이 제1 부분과 제2 부분을 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

본 발명은 웹으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치 및 방법에 관한것이다. 상기 프레스 장치는 회전 가능한 지지 롤과, 이 지지 롤과 협동하여 그 사이에 웹이 통과하는 광폭 닙을 형성하는 긴 슈를 포함한다. 슈는 요면을 형성하고있다. 지지 롤과 요면 사이에는 베어링 블랭킷이 이동 가능하게 배치되어 있다. 이에 따라, 웹이 블랭킷으로 지지됨과 동시에 블랭킷과 지지 롤 사이에 배치되도록 이루어질 수 있다.

블랭킷이 광폭 닙을 통과하는 동안 요면상에 활주 가능하게 지지되도록 요면과 블랭킷의 사이에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단이 설치되어 있다.

요면은 슈에 의해 형성되는 포켓을 둘러싼다. 웹의 소괴가 광폭 닙으로 들어갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의해 블랭킷의 손상이 최소화되도록 웹의 소괴가 포켓내로 유연하게 수납되도록 요면으로부터 유입하는 윤활제로 포켓이 채워지게 한 구성으로 되어 있다.

제1도는 웹(W)으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치(10)의 측면도이다. 상기 프레스 장치(10)는 회전 가능한 지지 롤(12)과, 이 지지 롤(12)과 협동하여 그 사이에 웹(W)이 통과하는 광폭 닙(16)을 형성하는 긴 슈(14)를 포함한다. 상기 긴 슈(14)는 요면(18)을 형성한다.

베어링 블랭킷(20)은, 화살표 22로 도시된 바와 같이, 지지 롤(12)과 요면 (18) 사이에서 이동 가능하게 배치되어 있다. 그 구성은 웹(W)이 블랭킷(20)에 의해 지지되도록 되어 있다. 웹(W)은 블랭킷(20)과 지지 롤(12) 사이에 배치되어 있다.

블랭킷(20)이 광폭 닙(16)을 통과하는 동안 요면(18)상에서 활주 가능하게 지지되도록 요면(18)과 블랭킷(20) 사이에 윤활제(26)를 공급하는 윤활제 공급 수단(24)이 설치되어 있다.

요면(18)은 슈(14)에 의해 형성된 포켓(28)을 둘러싸고 있다. 그 구성은 웹의 소괴가 광폭 닙(16)으로 들어갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의한 블랭킷(20)의 손상을 최소화시키기 위해 웹의 소괴가 포켓(28) 내로 유연하게 수납되도록 요면(18)으로부터 유입하는 윤활제(26)로 포켓(28)이 채워지게 한 구성으로 되어 있다.

요면(18)은 20.3-30.5cm(8-12인치) 범위 내의 기계 방향 길이를 갖는다. 본 발명의 바람직한 실시 형태로서는 그 길이는 25.4cm(10인치) 이다.

요면(18)의 곡률 반경(R)은 지지 롤(12)의 곡률 반경과 실질적으로 동일하다.

베어링 블랭킷(20)은 폴리우레탄을 함침한 직포 또는 부직포로 만들어지고 있다.

윤활제(26)를 공급하는 수단(24)은 슈(14)의 상류에 배치되어 있다. 상기 공급 수단(24)은 윤활제의 가압 공급원(32)에 연결된 복수의 노즐(30)을 지니고, 윤활제(26)는 요면(18)과 블랭킷(20) 사이에서 슈(14)의 상류 단부(34)에 공급되도록 되어 있다.

포켓(28)은 기계의 횡방향으로 연장하고 있고, 포켓(28)의 폭이 베어링 블랭킷(20)의 폭과 거의 동일하다.

포켓(28)의 깊이는 포켓(28)의 상류 단부(36)로부터 하류 단부(38)로 갈수록 감소하게 되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 포켓(28)의 깊이는 포켓의 하류 단부(38) 부근에서 0까지 감소한다.

요면(18)은 베어링 블랭킷(20)을 위한 유체 동역학적 지지부를 제공하며, 이에 따라, 화살표 40으로 도시된 바와 같이, 포켓(28)의 상류의 유체 동역학적 지지부에서 포켓(28)내로 유입한다.

포켓(28)은 평면(P)에 배치된 바닥면(42)을 포함한다.

제6도에 도시된 바와 같은 본 발명의 변형예에 있어서, 포켓(28A)은 상류 단부(36A)로부터 포켓(28A)의 하류 단부(38A) 방향으로 곡선인 바닥면(42A)을 포함한다.

제7도에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 포켓(28B)은 제1 평면(Pl)에 배치된 제1 부분(44)과, 제2 평면(P2)에 배치된 제2 부분(44)을 갖는 바닥면(42B)을 포함한다. 제1 부분(44)은 제2 부분(46)에 대해 그 상류에 배치되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 프레스 장치(10)는 긴 슈(14)와 협동하여 슈(14)를 지지 롤(12)쪽으로 가압하는 지지 수단(48)을 또한 포함한다.

추가로, 프레스 장치(10)는 지지 수단(48)의 상류에 배치된 추가의 지지 수단(50)을 포함한다. 추가의 지지 수단(50)은 긴 슈(14)와 협동하여 슈(14)를 지지 롤(12)쪽으로 가압한다.

제어 수단(52)은 상기 지지 수단(48, 50) 각각에 연결되어 지지 수단(48, 50)을 제어한다, 그 구성은, 기계 방향으로 상이한 압력이 적용될 수 있도록 한 구성으로 되어 있다.

시험 결과, 오일 또는 윤활제의 직접 공급을 하지 않는 포켓 슈가 오일이 포켓 슈로 공급되는 유체 정역학적 슈에 대하여 동등한 부하 압력의 경감(load pressure relief)을 제공한다는 것을 알았다.

보다 구체적으로 말하면, 포켓으로 둘러싸인 슈 또는 유체 정역학적 슈에 의해 제공되는 웹의 소괴의 효과 경감의 대부분은 포켓 자체 및 그 깊이에 의한 것이지 포켓을 통과하는 윤활제의 흐름에 의한 것은 아니라는 것이 밝혀졌다.

이하에 상기 시험의 결과에 관해서 설명한다 :

제2도는 웹의 소괴를 모조한 10cm×10cm×0.11cm(4×4×0.045인치)의 렉산(LEXAN) 시트를 사용하여 선압(線壓) 1,037kg/cm(6,000파운드/인치)에서의 고정 25.4cm(10인치) 슈의 정적인 닙의 압흔을 도시하고 있다. 압흔이 도시한 바와 같이, 부하의 대부분은 검은 사각형태 54로서 보이는 웹의 소괴가 받게 된다. 주변이 밝은 부분으로 도시된 슈(14)의 잔여 부분은 하중 압력을 많이 받지 않는다.

제3도는 제2도와 유사한 도면이며, 포켓(28)에 배치된 모조 웹의 소괴에 의한 선압 1,037kg/cm(6,000파운드/인치)에서의 흐름이 없는 기계 방향 10cm 길이의포켓이 마련된 슈의 정적인 압흔을 보이고 있다. 점선(28)은 포켓의 위치를 나타낸다. 운전 속도에서 윤활제의 흐름이 없는 포켓을 모조하기 위해 적절한 윤활제의 흐름이 포켓(28)에 공급된다. 이러한 흐름은 운전 조건에 있어서의 흐름이 없는 포켓에 의해 달성되는 포켓 압력에 의해 결정되었다. 압흔은 부하압이 유체 동역학적 슈에 비해 포켓 슈에 있어서 더 한층 균일하게 슈상에 분포하고 있는 것을 보이고 있다.

제4도는 (1) 고정 슈, 즉 유체 동역학적 슈의 동적인 압력 프로파일 56과, (2) 10cm(4인치) 포켓 슈의 동적인 압력 프로파일 58을 비교한 그래프이다.

제5도는 (1) 흐름이 없는 10cm(4인치) 포켓 슈의 압력 프로파일 60, (2) 포켓에 대하여 3.8×10^-3m³/분의 흐름이 있는 10cm(4인치) 포켓 슈의 압력 프로파일 62, (3) 포켓에 대하여 7.6×10^-3m³/분의 흐름이 있는 10cm(4인치) 포켓 슈의 압력 프로파일 64를 도시한다. 각 곡선 60. 62. 64의 밑에 있는 면적은 각 특정한 구성에 대한 압력 임펄스(pressure impulse)를 의미한다. 곡선에 따라서 각 구성에 대한 압력 임펄스를 비교하면 다음과 같다.

전술한 데이터에 따르면, 윤활제의 흐름이 없는 10cm(4인치) 포켓의 구성에 있어서, 웹의 소괴가 받는 총 부하는 고정 슈의 동일한 웹의 소괴가 받는 부하보다도 22% 적다. 그러나, 포켓에 대하여 3.8×10^-3m³/분(1 갤론/분)의 윤활제를 가하더라도 웹의 소괴의 임펄스를 불과 2%만 감소시킨다.

따라서, 포켓 자체가 웹의 소괴의 부하 경감의 대부분을 제공하고 있는 것이판정되었다.

본 발명은 또한, 슈의 요면에 의해서 둘러싸인 포켓내에 윤활제가 유입하도록 슈와 베어링 블랭킷의 사이가 긴 슈의 상류 단부에 윤활제를 공급하는 단계와, 웹의 소괴가 광폭 닙으로 들어 갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의한 블랭킷의 손상을 최소화시키기 위해 웹의 소괴가 포켓내에 유연하게 수납되도록 요면을 지지 롤과 협동하여 광폭 닙을 형성시키는 단계를 포함하는 광폭 닙 프레스에 있어서의 웹을 압출하여 수분을 제거하는 방법을 포함한다.

본 발명은 윤활제를 공급하기 위한 유로, 펌프 및 슈에 의한 프레스에 필요한 배관이라고 하는 수단에 의해 부속 장치의 필요성을 대폭 감소시키는 수단을 제공한다.

Claims (13)

1. 웹(W)으로부터 수분을 제거하는 광폭 닙 프레스 장치(10)로서, 회전 가능한 지지 롤(12)과, 상기 지지 롤(12)과 협동하여 그 사이에 웹(W)이 통과하는 광폭 닙(16)을 형성함과 동시에 요면(18)을 갖는 유체 동역학적 슈(14)와, 상기 지지 롤(12)과 상기 요면(18) 사이에 이동 가능하게 배치된 베어링 블랭킷(20)으로, 웹(W)이 상기 블랭킷(20)에 의해 지지됨과 동시에 상기 블랭킷(20)과 상기 지지 롤(12)의 사이에 배치되도록 구성되어 있는 블랭킷(20)과, 상기 블랭킷(20)이 상기 광폭 닙(16)을 통과하는 동안 상기 요면(18)에 의해 활주 가능하게 지지되도록 상기 요면(18)과 상기 블랭킷(20) 사이에 윤활제(26)를 공급하기 위해 상기 요면의 상류에 배치된 윤활제 공급 수단(24)을 구비하며, 상기 요면(18)은 상기 슈(14)에 의해 형성된 포켓(28)을 둘러싸며, 상기 포켓(28)은 상기 요면과 블랭킷에 의해 밀용되며, 웹의 소괴가 광폭 닙(10)으로 들어갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의한 블랭킷(20)의 손상을 최소화시키기 위해 웹의 소괴가 포켓(28) 내로 유연하게 수납되도록 요면으로부터 유입하는 윤활제로 포켓이 채워지게 한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 요면(18)은 20.3-30.5cm(8-12인치) 범위 내의 기계 방향 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 요면(18)의 곡률 반경(R)은 상기 지지 롤(12)의 곡률 반경과 실질적으로 동등한 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 베어링 블랭킷(20)은 우레탄으로 만들어지게 되는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
5. 제1항에 있어서, 윤활제(26)를 공급하는 상기 수단(24)은 상기 슈(14)의 상류에 배치되는 동시에 윤활제의 가압 공급원(32)에 연결된 복수개의 노즐(30)을 구비하며, 상기 윤활제(26)는 상기 요면(18)으로 상기 블랭킷(20) 사이의 상기 슈(14)의 상류 단부(34)에 공급되는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 포켓(28)은 기계의 횡방향으로 연장되는 동시에 상기베어링 블랭킷(20)의 폭에 거의 같은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 포켓(28)의 깊이는 상기 포켓의 상류 단부(36)로부터 상기 포켓의 하류 단부(38)로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 깊이는 상기 포켓(28)의 하류 단부(38)에 근처에서 0이 되는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 포켓(28)은 평면(P)에 배치된 바닥면(42)을 포함하는것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 포켓(28A)은 포켓의 상류 단부(36A)로부터 포켓의 하류 단부(38A) 방향으로 곡선인 바닥면(42A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 포켓(28B)은 제1 평면(P1)에 배치된 제1 부분(44)과, 제2 평면(P2)에 배치된 제2 부분(46)을 갖는 바닥면(42B)을 포함하며, 상기 제1 부분(44)은 상기 제2 부분(46)에 대해 그 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 긴 슈(14)와 협동하여 상기 슈(14)를 상기 지지 롤(12)쪽으로 가압하는 지지 수단(48)과, 상기 지지 수단(48)의 상류에 배치되는 동시에 상기 긴 슈(14)와 협동하여 상기 슈(14)를 상기 지지 롤(12)쪽으로 가압하는 추가의 지지 수단(50)과, 기계 방향으로 상이한 압력이 적용될 수 있도록 상기 지지 수단(48, 50)에 연결되어 상기 지지 수단(48, 50)을 제어하는 제어 수단(52)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭 닙 프레스 장치.
13. 광폭 닙 프레스에 있어서의 웹을 압출하여 수분을 제거하는 방법으로서, 슈(14)의 요면(18)에 의해 둘러싸인 포켓(28)내에 윤활제(26)가 유입하도록 유체 동역학적 슈에 의해 형성된 요면에 대해 상류에 배치된 윤활제 공급원으로 부터 슈(14)와 베어링 블랭킷(20) 사이에서 긴 슈(14)의 상류 단부(36)에 윤활제(26)를 공급하는 단계와, 상기 블랭킷과 요면은 서로 협동하여 포켓을 밀봉하며, 웹의 소괴가 광폭 닙(16)으로 들어 갈 경우에, 이 웹의 소괴에 의한 블랭킷(20)의 손상을 최소화시키기 위해 웹의 소괴가 포켓내에 유연하게 수납되도록 상기 요면(18)을 지지 롤(12)과 협동시켜 광폭 닙(16)을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분 제거 방법.