KR100435867B1 - Lab calender for surface treated paper sheet - Google Patents
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- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
Abstract
본 발명은 실험용 칼렌더의 온도/압력/속도 조절을 용이하게 하고, 실제 운전조건을 모니터링함으로써, 현장 재현성 및 연구의 효율을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일련의 공정을 거쳐 생산되어 나오는 종이에 최종 소비자의 요구적성에 부합되는 표면을 형성시키기 위해 특정 압력과 온도를 가하여 종이표면의 평활성과 광택을 개선하는 랩 칼렌더를 제공한다.The object of the present invention is to facilitate temperature / pressure / speed control of an experimental calendar and to monitor actual operating conditions, thereby improving field reproducibility and research efficiency. To provide a wrap calender that improves the smoothness and gloss of the paper surface by applying a certain pressure and temperature to form a surface that meets the end consumer's requirements on the paper produced through the process of.
Description
본 발명은 종이 표면처리용 랩 칼렌더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전속도/온도/압력 조절이 가능하고, 1회의 실험을 통하여 특성이 다른 2종 이상의 시편획득이 가능하며, 각 롤러에 부착되어 있는 압력센서를 통해 실제 종이에 가해진 압력의 정도와 프로파일의 모니터링이 가능한 랩 칼렌더를 제공함으로써, 현장제품의 재현성 및 실험의 효율성을 높일 수 있도록 한 종이 표면처리용 랩 칼렌더에 관한 것이다.The present invention relates to a paper surface treatment wrap calender, and more specifically, it is possible to adjust the operating speed / temperature / pressure, and to acquire two or more kinds of specimens having different characteristics through one experiment, and are attached to each roller. The present invention relates to a wrap calender for paper surface treatment that provides a lab calender that can monitor the degree and pressure of the actual paper pressure through a pressure sensor.
일반적으로 제지산업이나 인쇄소 등에서 필요로 하는 종이는 목재나 기타 섬유식물에서 기계적, 화학적 처리를 통해 얻어지는 펄프를 가공하여 얻게 된다.Generally, paper needed in the paper industry or printing shop is obtained by processing pulp obtained through mechanical and chemical treatment on wood or other fiber plants.
또한, 현재 생산되는 종이의 주된 소비는 인쇄를 통한 서적, 선전, 포장 등의 목적으로 이용되는데, 이를 위해 필수적으로 요구되는 특성으로 종이표면의 평활성과 일정수준의 광택도를 요구받게 된다.In addition, the main consumption of the paper currently produced is used for the purpose of books, propaganda, packaging, etc. through printing, which is required for this purpose is required for the smoothness of the paper surface and a certain level of gloss.
이를 위해 제지공정의 말단부에서 실시하는 공정이 칼렌더(calender) 공정으로 압력과 온도가 조절되는 2단 이상의 적층구조를 가진 롤러들을 통과시켜 줌으로써, 종이표면의 특성과 종이내부의 구조를 조절해주게 된다.To this end, a process carried out at the end of the papermaking process passes through rollers having a laminated structure of two or more stages in which pressure and temperature are controlled by a calender process, thereby controlling the characteristics of the paper surface and the structure inside the paper.
이는 옷감의 주름을 펴주는 다림질과 같은 공정이다.This is the same process as ironing to smooth out the wrinkles of the fabric.
현재까지 제조공정은 속도와 생산량 측면에서 획기적인 기술적 진보를 해 왔고, 그를 위한 기술적 연구를 위한 장비도 매우 큰 발전을 거듭해 왔다.To date, the manufacturing process has made significant technological advances in terms of speed and output, and the equipment for technical research for them has made great progress.
그러나, 종이표면을 처리하는 칼렌더 공정을 위한 연구장비는 실제 공정상의 칼렌더 장비가 고속화됨에 따른 기술적 진보를 따르지 못하고 있으며, 다음과 같은 문제점으로 인해 연구결과의 신빙성이 의문시되고 있다.However, the research equipment for the calender process to process the paper surface does not follow the technological progress as the calender equipment is accelerated in the actual process, and the reliability of the research results is questioned due to the following problems.
1) 저속으로 회전하는 2∼3단의 적층롤러에 종이를 통과시킴으로써, 고속운전되는 공정상의 칼렌더가 나타내는 효과를 예측, 재현하기 곤란하다.1) It is difficult to predict and reproduce the effect exhibited by the calender in the process of high speed operation by passing paper through a lamination roller of two to three stages rotating at a low speed.
2) 작업닙(nip)에서 형성되는 압력의 각 단별 조절이 불가하다.2) It is not possible to control the pressure of each stage formed in the working nip.
3) 실제 작업닙에서 종이가 받는 압력을 모니터링하는 것이 불가하다.3) It is impossible to monitor the pressure applied to the paper in the actual work nip.
4) 각 단 롤러표면의 온도조절이 불가하여 공정상의 칼렌더 운전조건과는 상이한 운전형태를 이루고 있다.4) It is impossible to control the temperature of the surface of each roller, so it is different from the calendar operation conditions.
5) 1회의 운전조작으로 1장의 시편을 얻으므로 각 단별 품질변화를 측정하기 위해 수회의 반복실험을 수행해야 하는 등의 불편함을 가지고 있다.5) Since one specimen is obtained by one operation, it is inconvenient to perform several repetitive experiments to measure the quality change of each stage.
따라서, 본 발명은 실험용 칼렌더의 온도/압력/속도 조절을 용이하게 하고, 실제 운전조건을 모니터링함으로써, 현장 재현성 및 연구의 효율을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일련의 공정을 거쳐 생산되어 나오는 종이에 최종 소비자의 요구적성에 부합되는 표면을 형성시키기 위해 특정 압력과 온도를 가하여 종이표면의 평활성과 광택을 개선하는 랩 칼렌더를 제공한다.Therefore, the present invention has an object to facilitate the temperature / pressure / speed control of the experimental calendar, to improve the field reproducibility and research efficiency by monitoring the actual operating conditions, the present invention to achieve this object Provides a lab calender that improves the smoothness and gloss of the paper surface by applying a certain pressure and temperature to form a surface that meets the end consumer's requirements on the paper produced through a series of processes.
도 1은 본 발명에 따른 종이 표면처리용 랩 칼렌더의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 사시도1 is a perspective view schematically showing the overall configuration of a wrap calender for paper surface treatment according to the present invention
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10a∼10e : 상단롤러 20a∼20e : 하단롤러10a to 10e: upper roller 20a to 20e: lower roller
30 : 압전센서 40 : 종이시편30: piezoelectric sensor 40: paper specimen
50 : 캐리어 60a∼60e : 작업닙(nip)50: carrier 60a to 60e: work nip
70 : 열매체 80 : 압력매체70: heat medium 80: pressure medium
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 상단롤러과 하단롤러의 조합으로 이루어진 단위 롤러수단을 적어도 2개 이상 순차적으로 연속 배치하는 동시에 각각의 상단롤러에는 압전센서를 구비하고, 상단롤러와 하단롤러에 의해 형성되는 각각의 작업닙으로 캐리어상의 종이시편을 차례로 통과시켜 칼렌더 효과를 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention is to sequentially arrange at least two or more unit roller means consisting of a combination of the upper roller and the lower roller at the same time each of the upper rollers having a piezoelectric sensor, each work nip formed by the upper roller and the lower roller It is characterized in that the calender effect can be measured by sequentially passing the paper specimen on the carrier.
또한, 상기 각각의 상단롤러는 종이시편과 접촉하는 면적을 달리하여 1회 실험만으로 특성이 다른 2종 이상의 종이시편을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, each of the upper rollers is characterized in that it is possible to obtain two or more kinds of paper specimens having different characteristics by only one experiment by varying the area in contact with the paper specimen.
또한, 상기 상단롤러와 하단롤러가 형성하는 하나의 작업닙을 통과하는 종이시편의 지체시간은 0.1∼1.0㎧인 것을 특징으로 한다.In addition, the delay time of the paper specimen passing through one work nip formed by the upper roller and the lower roller is characterized in that 0.1 ~ 1.0㎧.
또한, 상기 상단롤러의 내부에는 온도조절을 위한 열수 또는 열유의 통과가 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the inside of the upper roller is characterized in that the passage of hot water or hot oil for temperature control.
또한, 상기 하단롤러는 모터와 실린더를 이용하여 속도와 압력을 가변시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the lower roller is characterized in that the speed and pressure can be changed by using a motor and a cylinder.
또한, 상기 캐리어는 광센서 감응판을 이용하여 속도를 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the carrier is characterized in that the speed can be measured by using an optical sensor sensitive plate.
이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
도 1은 본 발명에 따른 종이 표면처리용 랩 칼렌더의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 사시도로서, 여기서는 5개의 단위로 구성되는 롤러수단을 구현하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 롤러수단의 수는 적어도 2개의 단위 이상이면 본 발명의 효과를 기대하는데 충분하다 할 수 있다.1 is a perspective view schematically showing the overall configuration of a wrap surface calender for paper surface treatment according to the present invention. Here, the roller means consisting of five units will be described, but the present invention is not limited thereto. At least two units or more may be sufficient to expect the effect of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 상단롤러(10a∼10e)와 하단롤러(20a∼20e)는 1개씩 조합되면서 종이시편(40) 및 캐리어(50)의 진행방향을 따라 일렬로 나란하게 배치된다.As shown in FIG. 1, the upper rollers 10a to 10e and the lower rollers 20a to 20e are combined one by one and are arranged side by side along the advancing direction of the paper specimen 40 and the carrier 50.
상기 상단롤러(10a∼10e)에는 각각 압전센서(30)가 구비되어 있으며, 이것을 이용하여 압력 프로파일 측정이 가능하게 된다.The upper rollers 10a to 10e are provided with piezoelectric sensors 30, respectively, and the pressure profile can be measured using this.
특히, 각각의 상단롤러(10a∼10e)는 종이와의 접촉면적을 달리하고 있으며, 이에 따라 1회의 시험을 통하여 특성이 다른 2종 이상의 시편획득이 가능하게 된다.In particular, each of the upper rollers (10a to 10e) is different in contact area with the paper, it is possible to obtain two or more kinds of specimens having different characteristics through one test.
예를 들면, 캐리어(50)상의 종이시편(40)이 각 상단롤러(10a∼10e)를 통과하면서 각각 다른 작업닙(60a∼60e)을 거치게 되므로, 하나의 종이시편(40)에 특성이 다른 5종의 압력 프로파일을 얻을 수 있게 된다.For example, since the paper specimens 40 on the carrier 50 pass through different work nips 60a to 60e while passing through the top rollers 10a to 10e, respectively, the characteristics of one paper specimen 40 are different. Five pressure profiles can be obtained.
여기서, 작업닙(60a∼60e)을 통과하는 종이시편(40)의 지체시간은 최소한 0.1㎧이고, 최소한 하나의 작업닙(60a∼60e)에 대한 지체시간은 최대 1.0㎧이다.Here, the delay time of the paper specimen 40 passing through the work nips 60a to 60e is at least 0.1 ms, and the delay time for the at least one work nip 60a to 60e is at most 1.0 ms.
또한, 각 상단롤러(10a∼10e)는 그 축을 통한 내부로 열수 혹은 열유와 같은 열매체(70)를 공급하여 온도조절이 가능한 구조로 되어 있으며, 롤러의 표면온도를 최소 100℃에서 최대 180℃까지 올릴 수 있게 된다.In addition, the upper rollers (10a to 10e) has a structure that can control the temperature by supplying a heat medium or heat medium such as hot water into the interior through the shaft, the surface temperature of the roller from 100 ℃ to 180 ℃ I can raise it.
상기 하단롤러(20a∼20e)는 종이시편(40)에 대한 이송과 압력을 가하기 위한 수단이며, 이를 위해 속도와 압력을 조절할 수 있게 된다.The lower rollers (20a to 20e) is a means for applying the feed and pressure for the paper specimen 40, for this it is possible to adjust the speed and pressure.
이러한 하단롤러(20a∼20e)는 속도조절을 위해 최고 5㎧의 속도로 구동가능한 모터를 구비하게 되며, 에어실린더를 이용하여 압력매체(80)를 제공할 수 있게 된다.These lower rollers (20a to 20e) is provided with a motor that can be driven at a speed of up to 5 kW for speed regulation, it is possible to provide a pressure medium 80 using an air cylinder.
각각의 하단롤러(20a∼20e)에 의해 조성되는 압력매체(80)는 각 롤러마다 그 크기를 달리할 수 있으며, 이때의 하중은 200N/㎟의 평균압축응력을 발생시킬 수 있게 된다.The pressure medium 80 formed by each of the lower rollers 20a to 20e may vary in size for each roller, and the load at this time may generate an average compressive stress of 200 N / mm 2.
고속으로 움직이는 캐리어(50)는 그 표면을 실기의 탄성롤러 재질을 이용할수 있고, 또 간편한 교체가 가능하여 현장 재현성 및 탄성롤러 재질에 따른 효과측정이 용이하게 된다.Carrier 50 moving at high speed can use the surface of the elastic roller material of the actual machine, it is possible to replace easily and easy to measure the effect according to the field reproducibility and elastic roller material.
또한, 상기 캐리어(50)는 고속으로 움직이는 관계로 캐리어 말단부에 에어 브레이크를 설치하여 캐리어 정지시의 발생가능한 문제를 최소화할 수 있도록 하였으며, 속도의 측정은 캐리어(50)의 양옆에 광센서 감응판을 설치하여 측정하는 방식을 채택하였다.In addition, since the carrier 50 moves at a high speed, an air brake is installed at the end of the carrier to minimize possible problems when the carrier stops, and the speed is measured by an optical sensor sensitive plate on both sides of the carrier 50. Adopted to measure by installing.
따라서, 각각의 압력 및 속도조절이 가능한 2개 이상의 하단롤러와 온도 및 압력 프로파일 측정이 가능한 2개 이상의 상단롤러를 조합하고, 종이시편은 캐리어에 고정시켜 상단롤러와 하단롤러에 의해 형성된 각기 다른 궤적의 작업닙을 차례로 통과시킴으로써, 공정상의 카렌더 효과를 측정할 수 있다.Thus, a combination of two or more lower rollers with adjustable pressure and speed and two or more upper rollers with temperature and pressure profile measurements, and the paper specimens fixed to the carrier to provide different trajectories formed by the upper and lower rollers By passing through the working nip of, the calender effect on a process can be measured.
또한, 2개 이상으로 구성된 상단롤러는 각기 종이와의 접촉면적을 달리하는 모양을 취하고 있어 1회 실럼을 통하여 특성이 다른 2종 이상의 시편획득이 가능하며, 각각의 롤러에 부착되어 있는 압전센서를 통해 실제 종이에 가해진 압력의 정도와 프로파일의 모니터링이 가능하다.In addition, the upper rollers composed of two or more have different shapes of contact with paper, so that it is possible to acquire two or more kinds of specimens having different characteristics through a single seal, and use piezoelectric sensors attached to each roller. This allows monitoring of the degree and pressure of the actual paper pressure.
위와 같이 본 발명은 기존의 실험용 랩 칼렌더가 지니는 운전속도/온도/압력의 한계를 극복하여 실기상의 품질재현을 구현할 수 있으며, 이를 정리하면 아래와 같다.As described above, the present invention can implement a practical quality reproduction by overcoming the limitations of the operating speed / temperature / pressure of the existing lab wrap calender.
1) 최고 300m/min 까지 속도제어가 가능하며, 시편의 작업닙 체류시간도 매우 짧아 현장재현성이 우수하다.1) Speed control up to 300m / min is possible, and work nip residence time of specimen is very short, so the field reproducibility is excellent.
2) 소프트롤러를 캐리어로 대체함으로써, 용이하게 다양한 재질의 특성실험이 가능하다.2) By replacing the soft roller with the carrier, it is easy to test the characteristics of various materials.
3) 다단 통과시 각 단의 압력조절이 용이하며, 압전센서를 이용한 압력 프로파일 모니터링이 가능하다.3) It is easy to control the pressure of each stage when passing through multiple stages, and pressure profile monitoring using piezoelectric sensors
4) 상단롤러 디자인을 통해 1회의 통과로 여러 종의 샘플확보가 가능하다.4) Through the top roller design, several kinds of samples can be obtained in one pass.
이상에서와 같이 본 발명은 기존의 종이 표면처리용 랩 칼렌더가 가지고 있는 현장제품의 재현성 문제를 극복하고, 각 단별 압력 및 온도조절이 용이하며, 1회의 실험조건 세팅 후 각각의 단별 품질비교가 가능하므로, 원지 및 코드지의 칼렌더링 조건 색인과 칼렌더링 적성에 대한 실험연구시 정확한 결과값의 확보와 현장 재현성 확보를 기대할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention overcomes the problem of reproducibility of the field product of the existing paper surface treatment lab calender, and is easy to control pressure and temperature for each stage, and each stage quality comparison is possible after setting one experimental condition. Therefore, there is an advantage that it is possible to secure accurate results and secure field reproducibility when conducting an experimental study on calendar condition index and calendar aptitude of paper and code paper.
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