KR100709987B1 - 포옴 희석물로 웨브를 생산하는 포옴 공정 - Google Patents

Abstract

화이버 물질의 부직포 웨브는 특정 구조의 매니폴드를 사용하는 포옴 공정에 의해 만들어진다. 매니폴드는 제 1 및 제 2 대향 단부를 지닌 케이싱을 가지며 제 1 단부에 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리용 입구와, 선택적으로 제 2 단부에 밸브가 있는 배출구를 포함한다. 매니폴드 케이싱의 중앙 섹션은 입구에서 배출구 쪽으로 이동하며 더 작아지는 단면(예를 들면, 직사각형)을 갖고 있다. 폐쇄된 측벽들, 유효 길이를 갖는 다공성 정면벽, 및 정면벽에 대향하는 후위벽의 제 1 및 제 2 단부사이에는 중앙 섹션이 제공되며, 상기 벽들은 평평하거나 또는 만곡져 있다. 제 2(예를 들면, 화이버-프리, 또는 화이버-포옴 슬러리) 포옴을 후위벽을 통하여 중앙 섹션으로 도입시키기 위한 임의의 적절한 구조가 제공된다. 측벽들중 하나 또는 모두를 관통하는 압력 센서들은 중앙 섹션 내의 압력을 감지하며, 입구로 슬러리의 도입, 배출구를 통한 회수, 및/또는 후위벽으로/통하여 추가의 제 2 포옴의 도입을 제어하여, 일정한 정면벽의 유효 길이를 따라 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 질량을 유지시킨다.

Description

포옴 희석물로 웨브를 생산하는 포옴 공정{FOAM PROCESS WEB PRODUCTION WITH FOAM DILUTION}

1997년 9월 4일에 제출되어 계류중인 미국 특허 출원 시리얼 넘버 제 08/923,250 호는 생산된 부직포 웨브의 기본 중량 프로파일의 균일성을 증가시키는 부직포 화이버 웨브를 형성하기 위한 포옴-적층(foam-laid) 공정, 및 그 공정을 실행시키는 장치를 기술하고 있다. 본 발명은 상기 계류중인 출원의 방법 및 장치의 변형인 포옴 공정에 의해 부직포 웨브의 생산을 용이하게하는 매니폴드, 및 방법을 제공하는데, 이것에 의해 기본 중량 프로파일의 균일성을 증가시키는 것도 가능하여, 0.5% 이하 및 실제로는 0.2% 정도 그리고 사용된 화이버들에 따라 심지어 더 낮은 기본 중량 편차를 허용한다.

포옴 공정에 의해 생산된 부직포 웨브의 프로파일은 매니폴드 분배 튜브 구조 및 설계에 따라 매우 좌우된다. 물, 및 거의 뉴턴 액체를 사용하는 액체 공정에는 매니폴드 후위벽의 형상을 변경시키고, 매니폴드로부터의 배출 밸브를 제어하여 매니폴드의 압력을 변동시키는 것을 포함하여, 화이버-액체 슬러리의 정적 및 동적 특성을 모두 조절함으로서 균일한 프로파일을 만들고자 한다. 그러나, 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리는 뉴턴, 또는 유사한 뉴턴 액체들과 다르게 동작하여, 통상적인 매니폴드 파이프들을 활용할 때 프로파일의 조절을 어렵게 만든다. 만일 특정 화이버들(또는 슬러리의 입자들)이 매니폴드의 배출구 밸브를 통하여 적절하게 흐르지 못하며, 물에 불안정하고, 응집, 또는 노트(knot)들 또는 필터 번들(budle)들의 빌드-업(build-up)에 민감하다면, 이러한 문제점들은 매우 증대될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 포옴 공정을 사용하여 부직포 웨브의 생산을 용이하게하는 매니폴드, 및 매니폴드를 사용하여 부직포 웨브들을 생산하기 위한 포옴 공정이 제공되어 상기 매니폴드의 국부적으로, 그리고 동시에 전체 길이에 걸쳐 매니폴드 압력의 정확한 제어를 허용한다. 웨브 프로파일 및 형성은 정확히 제어될 수 있다. 제어는 매니폴드로의 배출구 밸브, 공급 레이트, 및 매니폴드의 후위 벽으로 화이버-프리 포옴의 공급 레이트를 제어함으로서 이루어진 배압의 일부, 또는 바람직하게는 전부에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 화이버 물질의 부직포 웨브의 생산을 용이하게하는 매니폴드에는 하기 구성요소들을 포함하여 제공된다: 제 1 및 제 2 대향 단부를 포함하며, 제 1 단부에는 포옴-화이버 슬러리용 입구를 포함하는 매니폴드 케이싱. 입구에서 배출구로 감소하는 유효 단면적을 갖고 있는 매니폴드 케이싱의 중앙 섹션. 중앙 섹션의 제 1 및 제 2 측벽들, 유효 길이를 갖고 있는 정면벽, 및 후위벽. 포옴-화이버 슬러리에 다공성이어서 그를 통하여 슬러리의 통과를 허용하는 정면벽. 후위벽을 통하여 중앙 섹션으로 제 2 포옴(예를 들면, 계면 활성제를 포함하는 포옴 화이버 슬러리, 또는 화이버 프리)을 도입시키기 위한 수단. 그리고, 일정한 정면벽의 유효 길이를 따라 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량을 유지시키는 것을 용이하도록 구성되어 있는 제 2 포옴(그리고 어쩌면 중앙 섹션의 형상 및 디멘션)을 도입시키기 위한 수단.

매니폴드의 중요한 특징은 입구에서 배출구 쪽으로 감소하는 단면적이다. 단면적의 감소는 3가지 요인을 좌우한다; 매니폴드에서 헤드박스쪽으로 배출되는 슬러리의 양, 매니폴드 내부에서 슬러리의 운동 에너지, 및 매니폴드 벽들과 슬러리간의 표면 마찰. 매니폴드는 이러한 것들을 고려한 임의의 형상을 갖게될 것이다. 예를 들면, 매니폴드는 단면적을 감소시키기 위해 그 안에 원추형 부재를 갖고 있는 원통형 파이프일 수 있다. 그러한 구조(structure)에서, 슬러리를 매니폴드 밖으로 유도(lead)하는 노즐들은 원통형 매니폴드 주위 전 방향에 위치될 수 있으며, 제 2 포옴을 공급하는 파이프들은 매니폴드 내에서 원추형 파이프에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 측벽들과 정면벽 및 후위벽은 연속 만곡 구조의 부분이다. 사실, 전체 정면벽, 후위벽, 및 측벽들의 단면은 바람직하게 원통형이다.

이와 달리, 매니폴드는 양측면, 즉 매니폴드의 단면이 직사각형인 곳의 다른 대향 벽들을 통하여 화이버 프리 포옴이 도입될 수 있도록 매니폴드의 대향 측면에 부착된 노즐일 수 있다.

매니폴드의 방위(orientation)는 일반적으로 매우 적은 중요성을 갖고 있다; 매니폴드는 수직, 사선 또는 수평 위치로 배치될 수 있다.

후위벽을 통하여 화이버-프리 포옴을 중앙 섹션으로 도입하기 위한 수단은 노즐, 천공된 플레이트, 배플(baffle), 스프레이 헤드 등을 포함하는 통상적인 유체 구성요소들을 포함한다. 바람직하게 그러한 수단은 밸브가 있는 파이프들의 1개 이상의 라인들을 포함하며, 상기 밸브들은 그곳을 통과하는 포옴의 양을 변경시키도록 조절 가능하다.

매니폴드의 바람직한 실시예에서, 중앙 섹션의 후위벽은, 매니폴드의 인접 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동하면서, 후위벽이 정면벽에 더 가깝게 되고, 중앙 섹션의 단면적이 더 작게 되도록 정면벽에 대하여 기울어져 있다. 바람직하게 측벽들은 폐쇄되어 있으며 후위벽은 화이버 프리 포옴을 실질적으로 도입하는 수단을 제외하고는 폐쇄되어 있다; 그리고 매니폴드는 매니폴드의 제 2 단부에 배출구를 더 포함하여, 그 경우에 화이버-포옴 혼합물(mixture)이 재순환될 수 있다. [밸브는 배출구를 통과되는 슬러리의 양을 변경시키도록 배출구에 바람직하게 배치될 수 있다.] 정면벽은 실질적으로 수평이거나, 또는 다른 방위들일 수 있다. 매니폴드에는 슬러리를 헤드박스로 유도하는 노즐과 도관이 일반적으로 제공되며, (와이어와 같은) 유동 포래미니너스 엘리먼트(foramininous element)와 협력하여 그 위에 부직포 웨브가 정면벽을 통하여 노즐과 도관, 및 헤드박스로 통과하는 슬러리에 의해 형성되고; 다운스트림에서 포머(former) 포옴과 액체가 슬러리에서 흡수되어 포래미니너스 엘리먼트위에 웨브를 형성한다.

매니폴드는 중앙 섹션내의 압력을 감지하기 위해 폐쇄된 측벽들의 적어도 1개에 기능적으로 연결된 다수의 압력 센서들을 더 포함할 수 있다. 게다가 매니폴드는 일정한 정면벽의 유효 길이를 따라 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량을 유지하도록 중앙 섹션으로 포옴-화이버 슬러리의 도입, 포옴-화이버 슬러리의 회수, 및 화이버 프리 포옴의 도입중 적어도 1개를 제어하기 위해 압력 센서에 민감한 제어 수단을 포함할 수 있다. 제어 수단은 밸브, 배플, 또는 다른 통상적인 유체 요소들과 협력하는 컴퓨터 제어, 퍼지 제어기, 다중-가변 제어 유니트 등의 임의의 통상적인 유형을 포함할 수 있어서 바람직한 기능을 자동적으로 수행한다.

중앙 섹션의 단면은 평행사변형, 또는 폭넓게 다양한 다른 유형의 다각형 또는 다른 형상(상술한 바와 같음)일 수 있지만, 바람직하게는 직사각형이다. 매니폴드 중앙 섹션은 일반적으로 직사각형 베이스 프리즘(base prism)과 같은 다각형 베이스 프리즘을 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 화이버 물질의 부직포 웨브의 생산을 용이하게하는 매니폴드에는 하기의 구성요소들을 포함하여 제공된다: 제 1 및 제 2 대향 단부를 포함하며, 제 1 단부에 포옴-화이버 슬러리용 입구, 매니폴드의 제 2 단부에 배출구, 및 배출구를 통과하는 슬러리의 양을 변경시키도록 배출구에 배치된 밸브를 포함하는 매니폴드 케이싱. 다각형 단면을 갖고 있는 매니폴드 케이싱의 중앙 섹션. 중앙 섹션의 제 1 및 제 2 측벽들, 유효 길이를 갖는 정면벽, 및 후위벽. 포옴-화이버 슬러리에 다공성이어서 그를 통하여 슬러리의 통과를 허용하는 정면벽. 후위벽을 통하여 제 2 포옴을 중앙 섹션으로 도입하는 수단. 그리고, 거기서 중앙 섹션의 후위벽은, 매니폴드의 인접 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동하면서, 후위벽이 정면벽에 더 가깝게 되며, 중앙 섹션의 단면적이 더 작게 되도록 정면벽에 대하여 기울어져 있다. 매니폴드의 세부사항들은 바람직하게 상술한 바와 같다.

본 발명은 또한 포옴 화이버 슬러리가 유동할 수 있는 유효 길이를 갖는 정면 다공성 벽, 유효 길이를 따라 분리된 제 1 및 제 2 단부들, 및 정면벽에 대향하는 후위벽을 갖는 매니폴드; 및 헤드박스를 사용하여 화이버 물질의 부직포 웨브를 생산하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 바람직하게 다음을 포함한다: (a)포옴-화이버-계면 활성제 슬러리를 매니폴드의 제 1 단부로 연속적으로 도입하는 단계. (b)포옴-화이버-계면 활성제를 매니폴드 정면벽의 개방부를 통하여 헤드박스로 전달하여 연속적으로 배출시키는 단계. 및 (c) 일정한 매니폴드 정면벽의 유효 길이를 따라 매니폴드 정면벽을 통과하는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리의 기본 중량을 유지하기 위해서 그 전체 길이에 걸쳐 규칙적인 간격들로 간격지워진 다수의 개방부들을 통하여 매니폴드로 제 2 포옴(예를 들면, 화이버 프리, 또는 (a)에 도입된 포옴-화이버 슬러리처럼 화이버들의 대략 동일한, 또는 다른(예를 들면, 적어도 약 1%) 퍼센트를 갖는 화이버-포옴 슬러리)을 도입하는 단계.

상기 방법은 바람직하게 (d)그 길이를 따라 다수의 위치에서 매니폴드 안의 압력을 감지하고, 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량이 정면벽의 유효 길이를 따라 0.5% 이하의 편차로 유지하도록 감지된 압력에 반응하여 (c)를 실행하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게 (c)는 연속적으로 실행된다. 바람직하게 매니폴드는 정면벽의 유효 길이를 따라 점진적으로 감소하는 다각형 단면을 갖는 그것의 제 1 및 제 2 단부사이에 중앙 섹션을 갖고 있으며, 그 경우에 (c)는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리가 일정하게 감소하는 중앙 섹션의 단면을 따라 이동하도록 실행된다. 또한, 상기 방법은 일반적으로 (e)매니폴드의 제 2 단부를 통하여 일부 슬러리를 연속적으로 회수하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 주요 목적은 매니폴드, 및 상기 매니폴드를 사용하여 화이버 물질의 부직포 웨브를 생산하는데, 매니폴드의 정면벽의 유효 길이를 따라 일정한 기본 중량의 부직포 웨브를 생산하기 위해서 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리의 비-뉴턴 태양을 고려하는 방법을 제공하는 것이다. 이것과 발명의 다른 목적들은 발명의 상세한 설명과, 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 방법이 실행되고 본 발명의 장치가 이용되는 포옴 적층 공정 시스템의 일반적인 개략도;

도 2는 도 1의 시스템의 매니폴드 및 헤드박스에 공급하여 믹서에서 펌프로 포옴/화이버 슬러리의 공급을 나타내는 부분적으로 단면이며 부분적으로 입면도인 상세도;

도 3은 본 발명에 따른 매니폴드와 헤드박스사이의 도관으로 포옴 자체의 추가를 나타내는 부분적으로 단면이며 부분적으로 입면도인 사시도;

도 4는 포옴 도입을 사용하여 예시적인 기울어진 와이어 헤드박스의 세부사항중 부분적으로 단면이며 부분적으로 입면도인 측면도;

도 5는 매니폴드에서 헤드박스로 유도하는 도관에 순수한 포옴 첨가의 영향을 나타내는 개략도;

도 6은 순수한 포옴 첨가가 있고 없음에 따른 도 4 및 도 5의 헤드박스의 기본 중량 프로파일의 개략도;

도 7은 본 발명에 따라 포옴 공정을 사용하여 화이버 물질의 부직포 웨브의 생산을 용이하게하는 매니폴드의 도면을 명확하게 하기 위해 측벽들중 1개가 절단된 개략적인 사시도;

도 8은 도 7의 라인 8-8을 따라 취해진 단면도;

도 9는 도 7 및 도 8의 발명을 활용하여 획득될 수 있는 예시적인 슬러리 프로파일의 그래픽도;

도 10 및 도 11은 비정상적인 조건을 나타내는 도 9의 프로파일과 유사한 그래픽도;

도 12는 원형 단면과 원추형 삽입물을 갖고 있는 매니폴드 실시예의 측단면도; 및

도 13은 스플릿(split) 원추형 단면을 갖고 있는 매니폴드를 나타내는 도 8의 단면도와 유사한 단면도;

본 발명이 바람직하게 활용되는 포옴 적층 공정을 실행하기 위한 예시적인 포옴-적층 공정 시스템은 도 1의 10에 개략적으로 도시되어 있다. 시스템은 화이버 입력부(12), 계면 활성제 입력부(13), 및 칼슘 카보네이트 또는 산, 안정화제 등 처럼 pH 조절 화학약품과 같은 다른 첨가물들용 입력부(14)를 갖는 믹싱 탱크 또는 펄퍼(11)를 포함한다. 화이버, 계면 활성제, 및 첨가물들의 특정 성질이 중요한 것은 아니지만 그것들은 생산되는 제품의 정확한 세부사항(기본 중량 포함)에 따라 폭넓게 변경될 수 있다. 깨끗하게 쉽게 세척될 수 있는 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 계면 활성제는 그것이 존재한다면 최종적인 웨브의 표면 장력을 감소시키며, 일부 제품들에 대해 바람직하지 않은 특징이기 때문이다. 상업적으로 이용가능한 수천 가지로부터 사용된 정확한 계면 활성제가 본 발명의 부분은 아니다.

상기 탱크(11)는 그 자체로 완전히 통상적인 것이며, 물-적층 공정을 사용하는 통상적인 종이 제조 시스템에서 펄퍼로서 사용되는 동일한 종류의 탱크이다. 유일한 차이점들은 믹서/펄퍼(11)의 측벽들이 물-적층 공정에서 약 3배 높이로 상향으로 연장된다는 것인데, 왜냐하면 포옴이 물의 약 3배 밀도를 갖기 때문이다. 상기 탱크(11)에서 통상적인 기계적 믹서의 블레이드 구성과 알피엠(rpm)은 생산되는 제품의 특정 품질에 따라 변경되지만, 특별히 중요한 것은 아니며, 폭넓게 다양한 상이한 구성요소들과 변수들이 사용될 수 있다. 브레이커(Braker)들이 또한 상기 벽들에 제공될 수 있다. 포옴이 배수되는 탱크(11)의 저면에 와동이 있지만, 상기 와동은 스타트 업(start up)이 발생되면 보이지 않는데, 왜냐하면 상기 탱크(11)는 포옴과 화이버로 채워져 있기 때문이다.

상기 탱크(11)는 또한 그 안의 다수의 상이한 지점에서 pH를 측정하기 위한 다수의 ph 계량기(15)를 바람직하게 포함한다. pH는 표면 장력에 영향을 끼치므로, 바람직하게 정확하게 결정된다. 상기 pH 계량기는 매일 조정된다.

초기 스타트 업에서, 물에는 라인(12)에서 화이버 포옴, 라인(13)에서 계면 활성제, 및 라인 14에서 다른 첨가물들이 부가된다; 그러나, 작동이 시작되면, 부가적인 물이 필요하지 않으며 포옴 발생뿐만 아니라 탱크(11)에서의 포옴 유지 또한 그렇다.

상기 포옴은 와동시 펌프(17)의 영향하에 탱크(11)의 저면에서 라인(16)으로 나온다. 시스템(10)의 모든 다른 펌프들처럼 상기 펌프(17)는 바람직하게 가스 제거 원심 펌프이다. 펌프(7)에서 배출된 포옴은 라인(18)에서 다른 구성요소들로 통과한다.

도 1은 선택적인 홀딩 탱크(19)를 점선으로 도시하고 있다. 홀딩 탱크(19)가 필요하지 않지만 믹서(11)로 도입되는 일부 변동이 있는 경우에 포옴 안에 상대적으로 균일한 화이버의 분포를 보장하기 위해 바람직하다. 즉, 홀딩 탱크(19)(일반적으로 5 입방 미터와 비슷하게 작음)는 화이버 분포를 균일하게 하기 위해 다소간 "서지 탱크(surge tank)" 처럼 작동한다. 왜냐하면 공정의 실행시 믹서(11)에서 헤드박스(30)까지의 총 시간은 일반적으로 약 45초이기 때문에, 홀딩 탱크(19)는 - 만일 사용된다면 - 균일하게 하는데 편차에 대한 시간을 제공한다.

홀딩 탱크(19)가 사용될 때, 포옴은 펌프(17)에서 라인(20)으로 탱크(19)의 상부로 공급되고, 원심 펌프(22)의 영향하에 라인(21)으로 탱크의 저면을 나온 후, 라인(18)으로 유도된다. 즉, 홀딩 탱크(19)가 사용될 때, 상기 펌프(17)는 라인(18)에 직접적으로 연결되지 않고, 탱크(19)를 통해서만 연결된다.

라인(18)은 와이어 피트(23)까지 연장되어 있다. 상기 와이어 피트(23)는 그 자체로 통상적인 탱크, 다른 한편으로는 통상적인 물-적층 종이 공정 시스템에서처럼 동일하지만, 더 높은 측벽들을 지니고 있다. 데드(dead) 코너가 아니도록 와이어 피트(23)를 만드는 것이 중요하므로 상기 탱크(23)는 너무 크지 말아야 한다. 포옴과 화이버 혼합물을 라인(18)에서 펌프(25)(와이어 피트(23)의 저면에 인접하여 기능적으로 연결됨)로 도입되도록 허용하는 통상적인 구조(24)는 도 2에 관하여 더 기술될 것이다. 여하튼간에, 상기 펌프(25)는 메커니즘(24)과 추가 포옴에 의해 와이어 피트(23)에서 라인(26)으로 도입되는 라인(18)의 포옴/화이버 혼합물을 펌프한다. 왜냐하면 상당히 많은 양의 포옴이 와이어 피트(23)에서 펌프(25)로 배수되기 때문에, 일반적으로 라인(26)에서의 점도(consistency)가 라인(18)에서보다 상당히 덜하다. 각각의 경우에서 점도는 약 12%만큼 높지만, 라인(18)에서의 점도는 일반적으로 2-5% 사이이며, 라인(26)에서의 점도는 일반적으로 약 0.5-2.5% 사이이다.

와이어 피트(23)에서 서로다른 밀도의 층들로 포옴의 현저한 분리는 없다. 최소의 증가가 저면 쪽으로 있지만, 증가의 정도는 작으며 시스템의 작동에 영향을 끼치지 않는다.

라인(26)에서 포옴/화이버는 그와 관련된 포옴 발생 노즐(28)을 갖고 있는 매니폴드(27)로 통과된다. 바람직하게 상기 노즐(28)은 - 참조로 본문에 포함되어 있는 미국 특허 제 3,716,449 호, 제 3,871,952 호 및 제 3,938,782 호에 사용된 것처럼 통상적인 포옴 발생 노즐임 - 매니폴드(27)위에 장착되어 있으며, 다수의 노즐(28)들이 매니폴드(27)에 장착되어 있다. 각 노즐(28)에서 연장하는 것은 헤드박스(30)로 유도하는 도관이며, 그것을 경유하는 1개 이상의 통상적인 종이 제조 와이어들(포래미니너스 엘리먼트들)이 통과한다.

상기 헤드박스(30)는 포옴/화이버 혼합물의 도입으로부터 와이어(포래미니너스 엘리먼트)의 대향 측면에서 포옴을 회수하는 다수의 흡입 박스(일반적으로 약 3 내지 5개)(31)를 구비하며, 최종적인 분리 박스(32)는 헤드박스(30)에서 형성된 웨브(33)의 배출 단부에 있다. 배수를 제어하도록 흡입 테이블에 제공된 흡입 박스(31)들의 수는 더 밀집한 제품, 또는 고속 작동을 위해 증가된다. 형성된 웨브(33)는, 일반적으로 약 40-60%(예를 들면, 약 50%)의 고체 점도를 가지며, 도 1의 세척 단계(34)에 의해 개략적으로 지시된 것처럼 세척 작용에 바람직하게 적용된다. 세척 단계(34)는 계면 활성제를 제거시킨다. 웨브(33)의 높은 점도는 최소량의 건조 장치가 활용됨을 의미한다.

상기 웨브(33)는 세척기(34)로부터 1개 이상의 선택적인 코팅기(35)를 지나 통상적인 건조 스테이션(36)으로 통과한다. 통상적인 건조 스테이션(36)에서, 합성 외장/코어 화이버들은(셀본드(cellbond)와 같이) 웨브(33)의 부분이며, 건조기(34)는 외장 물질(일반적으로 폴리프로필렌)의 용융점보다 높게 웨브를 상승시키도록 작동되지만, 코어 물질(일반적으로 PET)은 용융되지 않는다. 예를 들면, 셀본드 화이버가 웨브(33)에 사용되는 경우, 건조기의 온도는 일반적으로 약 130℃ 또는 약간 더 높으며, 이는 외장 화이버의 용융 온도 또는 온도보다 약간 높지만, 코어 화이버의 대략 250℃ 용융 온도보다 낮다. 그러한 방식에서 결합 작용이 외장 물질에 의해 제공되지만, (코어 화이버에 의해 제공된)제품의 무결성이 이루어지지 않는다.

항상 필요하지 않지만, 상기 공정은 다수의 이로운 목적을 위해 헤드박스(30)에 또는 직접 인접한 헤드박스에 순수한 포옴의 첨가를 고려한다. 도 1에 도시된 것처럼, 원심 펌프(41)는 와이어 피트(23)에서 라인(40)으로 포옴을 흡입한다. 라인(40)의 포옴은 헤드박스(30)쪽으로 포옴을 다수의 서로다른 도관(43)에 분배시키는 헤더(42)로 펌프된다. 상기 포옴은 - 라인 44에 의해 지시된 것처럼 - 포옴/화이버 혼합물을 헤드박스(30)로 도입하기 위해 직접 헤드박스(30)의 덮개(roof) 바로 밑에(사면 와이어 헤드박스인 경우), 그리고/또는 도관(45)들을 통하여 라인(29)(또는 노즐(28))에 도입될 것이다. 포옴 도입의 세부 사항은 도 3 내지 도 6에 관하여 기술될 것이다.

흡입 박스(31)들은 헤드박스(30)로부터 라인(46)에서 와이어 피트(23)로 회수된 포옴을 배출한다. 일반적으로 어떠한 펌프도 그러한 목적을 위해 필요하거나 또는 사용되지 않는다.

와이어 피트(23)안의 상당한 양의 포옴은 펄퍼(11)로 재순환된다. 포옴이 원심 펌프(48)에 의해 라인(47)으로 회수된 후, - 참조번호 50에 의해 개략적으로 지시된 것처럼 - 탱크(11)로 다시 도입하기 위한 통상적인 인-라인 밀도 측정 장치(49)를 통하여 도관(47)으로 통과한다. 게다가 참조번호 49에서 라인(47)의 포옴에 대한 밀도 측정이 있다면, 도 1에 개략적으로 도시된 것처럼 1개 이상의 밀도 측정 유니트(밀도계)(49A)가 탱크(11)에 직접 장착될 것이다.

포옴 재순환이외에, 또한 일반적으로 물 재순환이 있다. 마지막 흡입 박스(32)로부터 회수된 포옴은 라인(51)을 경유하여 사이클론 분리기와 같은 통상적인 분리기(53)로 통과한다. 상기 분리기(53)는 - 예를 들면, 와동 작용에 의해서 - 도입된 포옴으로부터 공기와 물을 분리기(53)로 분리하여 그 안에 공기가 매우 적은 물을 생성시킨다. 분리된 물은 라인(54)에서 분리기(53)의 저면으로부터 물 탱크(55)로 통과한다. 분리기(53)에 의해 분리된 공기는 라인(56)에서 팬(57)의 도움으로 분리기(53)의 상부로부터 통과하고 대기에 배출되거나, 또는 연소 공정에 사용되거나 또는 다르게 처리된다.

액체 레벨(58)은, 도 1의 참조번호 60으로 개략적으로 도시된 것처럼, 하수시설(sewer) 또는 처리로 범람하는 일부 액체로서 물 탱크(55)에 설정된다. 물은 또한 탱크(55)의 레벨(58) 아래쪽으로부터 라인(61)을 경유하여 취득되고, 원심 펌프(62)의 영향하에서는 (펌프(62)를 제어하는) 통상적인 유량계(63)를 경유하여 라인(61)에 펌프된다. 결국, 재순환된 물은 - 도 1의 참조번호 64에 개략적으로 도시된 것처럼 - 믹서(11)의 상부에 도입된다.

일반적으로 유동 레이트는 라인(18)에서 포옴/화이버에 대해 분당 4000리터, 라인(26)에서 포옴/화이버에 대해 분당 40,000리터, 라인(47)에서 포옴에 대해 분당 3500리터, 및 라인(51)에서 포옴에 대해 분당 500리터이다.

시스템(50)은 또한 다수의 제어 구성요소들을 포함한다. 시스템의 작동을 제어하기 위한 다양한 대안들중 바람직한 예는 탱크(11)에 포옴의 레벨을 제어하는 제 1 퍼지 제어기(71)를 포함하는 것이다. 제 2 퍼지 제어기(72)는 계면 활성제의 첨가를 라인(13)에서 제어한다. 제 3 퍼지 제어기(73)는 헤드박스(30) 영역에서 웨브 형성을 제어한다. 제 4 퍼지 제어기(74)는 세척기(34)에 사용된다. 제 5 퍼지 제어기(75)는 pH 계량기(15)를 제어하며, 어쩌면 라인(14)에서 믹서(11)로 다른 첨가물들의 첨가를 제어한다. 퍼지 제어는 또한 계면 활성제와 형성 제어에 대해 사용된다. 다중-변수 제어 시스템, 및 뉴러네트(Neuronet) 제어 시스템은 또한 바람직하게 다른 제어들을 오버레잉 하는데 제공된다. 다중-변수 제어는 또한 웨브 형성시 유출 레이트를 제어하기 위해 사용된다. 상기 변수들은 바람직한 공정 조절과 최종적인 결과에 대한 그들의 영향에 좌우되어 변동될 수 있다.

다양한 구성요소들의 제어를 용이하게 하기 위해서, 일반적으로 스케일(scale)(76)은 단위 시간당 첨가되는 화이버의 양을 정확하게 결정하기 위해서 화이버 도입(12)과 관련되어 있다. 밸브(77)는 라인(13)에서 스케일(78)뿐만 아니라 계면 활성제의 도입을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 밸브(79)는 또한 라인(14)에 제공될 수 있다.

상기 시스템(10)에서, 근본적으로 어떠한 밸브들도 라인(46)에 제공된 레벨 제어 밸브들을 제외하고 그 처리중 임의의 지점에서 포옴과 의도적으로 접촉시키기 위해 제공되지 않는다.

또한, 도 1의 시스템 공정의 전체 실행중 포옴은 상대적으로 높은 시어(shear) 조건하에서 유지된다. 시어가 더 높을수록 점성도가 더 낮아지므로, 높은 시어에서 포옴을 유지시키는 것이 바람직하다. 포옴/화이버 혼합물은 의사-플래스틱(pseudo-plastic)처럼 작용하며, 비-뉴턴식 동작을 나타낸다.

포옴-적층 공정의 사용은 물-적층 공정에 비하여 특히 높은 흡수성 제품들에 대하여 다수의 이점을 갖는다. 감소된 건조기 용량이외에 웨브(33)의 높은 점도 때문에, 화이버들 또는 입자들이 약 0.15-13 사이의 특정 그래비티(gravity)를 갖는한, 포옴 공정은 임의의 유형의 화이버 또는 입자(고밀도 입자들의 과도한 "침강" 없이 저밀도 입자가 다소 침강하지만 - 입자들은 물에서 전혀 침강하지 않음)의 균일한 분포를 슬러리에 허용한다. 상기 포옴 공정은 폭넓게 다양한 기본 중량 웨브들, 물-적층 공정 제품들에 비하여 증가된 균일성과 더 높은 벌크를 지닌 제품, 및 매우 높은 레벨의 균일성의 생산을 허용한다. 다수의 헤드박스들은 시퀀스에 제공될 수 있으며, 또는 2개(또는 이상)의 층(stratum)들이 동시에 헤드박스내에서 이중 와이어 등으로 만들어 질 수 있으며, 그리고/또는 간단한 코팅기(35)들은 매우 간단하게(코팅처럼) 부가적인 층들을 제공하도록 활용될 수 있다.

도 2는 와이어 피트(23)와 연관된 펌프(25)에 포옴/화이버 혼합물, 및 포옴의 도입을 나타내고 있다. 구조(24)는 본문에 참조로 포함된 특허들에 공개된 것처럼 위긴스 티페(Wiggins Teape)로 공지되어 있으며, 라인(18)을 통과하는 포옴/화이버는 굽은 도관(83)으로 도시된 것처럼 새 방향으로 돌려지도록 야기되어서 그 개방 단부(84)로부터 포옴/화이버 혼합물이 펌프(25)의 흡입구멍으로 직접 배출된다. 와이어 피트(23)에서 포옴은 또한 화살표(86)로 도시된 것처럼 입구(85)로 유동한다. 퍼지 제어하에서 작동하는 펌프의 작동은 와이어 피트(23)의 레벨을 제어한다.

포옴을 만들도록 사용된 화이버들이 특히 긴, 즉 대략 몇 인치인 경우, 라인(18)을 펌프(25)의 흡입 입구(85)(도 2에 도시된 것처럼)로 방향지우는 대신, 라인(18)은 라인(26)에서 펌프(25)의 다운스트림을 종결시킨다. 이 경우에, 상기 펌프(17)는, 펌프(25)에서 나오는 라인(26)에서의 압력에도 불구하고 유동이 참조번호 18에서 라인(26)이도록 충분한 압력을 가하는 것보다도 더 높은 압력을 물론 제공해야 한다.

도 3은 발명의 공정중 추가적인 포옴 도입 태양의 한가지 형상의 세부사항을 도시하고 있다. 도 3은 헤드박스(30) 바로 이전에 도관(29)의 포옴/화이버 혼합물에 도입되는 라인(45)의 포옴 그 자체를 도시하고 있다. 포옴 주입 라인(45)들이 활용될 때, 라인들은 포옴을 모든 라인(29)에 주입할 필요는 없으며, 그것들이 바람직한 결과를 달성하기에 충분하기만 하면 된다. 바람직한 결과는 (주요 이점으로서) 더 균일한 기본 중량 프로파일을 포함한다. 바람직하다면, 튜브(29)는 포옴을 포옴 노즐(28)에서 헤드박스(30)의 익스플로젼(explosion) 챔버로 유도할 수 있다. 그러나, 헤드박스들에 익스플로젼 챔버를 사용하는 실제 이유는 알스트롬(Ahlstrom) 공정을 실행시키기 위한 것이 아니다. 만일 사용된다면, 익스플로젼 챔버는 단지 안전을 위한 것이다.

라인(45)들에 첨가되는 순수한 포옴의 양과, 정확하게 포옴이 첨가되는 경우는 특정 헤드박스(30)와 사용된 다른 장치, 화이버들의 유형과 사이즈, 및 다른 변수들에 좌우되는 각 상황에 대해 경험적으로 결정되어야 한다. 대부분의 상황하에서, 포옴/화이버 혼합물의 체적중 약 2-20%사이 정도의 순수한 포옴의 첨가가 바람직한 결과를 얻는다.

도 4는 2가지 상이한 포옴 주입의 형태들(도 3에 도시된 형태와 다른 형태)을 활용하는 예시적인 사면 와이어 헤드박스(30I)를 도시하고 있다. 도 4의 헤드박스(30I)에서 기울어진 통상적인 형성 화이어(90)는 화살표 방향으로 이동하며, 참조번호 45에서 포옴 주입으로서 포옴/화이버 혼합물은 도 4에 일반적으로 도시된 것처럼 도관(29)들로부터 헤드박스(30I)로 확산된다. 포옴은 도 4의 화살표(92)로 도시된 것처럼 일반적으로 포옴이 흐르도록 도관(44)을 경유하여 헤드박스(30I)로 또한 도입된다. 그것은 헤드박스(30I)의 지붕(93)의 저면에 대하여 유동하는 화살표(92) 방향의 포옴 유동이다. 배플(94)은 다수의 도관(44)들 각각으로부터 상기 방향(92)의 포옴의 초기 유동을 보장하도록 헤드박스(30I)에 제공될 수 있다.

헤드박스(30I)의 기울기(예를 들면 약 45°)는 다수의 이유에 때문에 바람직하다. 만일 헤드박스(30I)의 덮개(93)가 와이어(90)의 이동 방향인 상향으로 기울어진다면, 헤드박스(30I)의 상부에 형성된 임의의 가스 버블은 독립하여 헤드박스(30I) 밖으로 통과할 것이다. 만일 헤드박스(30I)의 저면을 형성하는 와이어(90)가 수평이라면, 가스 버블은 헤드박스(30I)의 상부에 잔류할 것이며, 특정 구조(예를 들면, 밸브 있는 도관 및/또는 펌프)는 버블을 제거하도록 제공되어야 한다.

순수한 포옴이 1개 이상의 도관(44)들에 도입되는 한가지 이유는 슬러리의 화이버들이 단일 방향성이 아니도록(일반적으로 와이어(90)의 이동 방향) 헤드박스(30I)안에 적은 시어의 화이버들을 제공하기 위한 것이다. 기본 유체 동적 원리하에서, 만일 포옴/화이버 혼합물이 덮개(93)를 등지고 있다면, 마찰이 경계 레이어에서의 화이버 방위가 단일 방향이도록 초래할 것이며, 이는 바람직하지 않다. 상기 방향(92)으로 유동하도록 도입된 포옴은 경계 레이어 문제점을 제거하여 윤할제로서 역할을 한다.

라인(44)들에 도입된 포옴은 또한 포옴/화이버 슬러리(91)의 기본 중량 프로파일에 대해 바람직한 효과를 가질 것이다. 또한 라인(44)들에 도입된 포옴은 방향(92)으로 유동하여 깨끗한 루프(93)의 저면을 유지하므로, 또한 바람직하다.

이러한 방식으로(도관(44)들을 경유하여) 도입된 포옴의 양은 또한 각각의 상이한 상황에서 경험적으로 결정되어야 하지만, 보통 최적 조건은 도관(29)들에 의해 도입된 포옴/화이버 혼합물의 체적중 약 1-10%의 범위일 것이다.

도관(45)에 포옴의 도입은(일반적으로 약 30-90°사이의 각도에서 - 도 3 및 도 4를 비교) 도 3 및 도 4의 모두에 도시된 것처럼 상이한 목적을 위한 것이다. 도 5는 순수한 포옴 주입이 만드는 차이점을 나타내는 헤드박스(30)(예를 들면, 참조번호 30I)의 개략적인 상면도이다(단지 3개의 도관(29)을 나타내고 있지만, 보통 매우 많이 제공된다). 참조번호 45에서 화이버-프리 포옴의 주입없이 도관(29)들에 의해 도입된 포옴/화이버 혼합물은 일반적으로 도 4 및 도 5의 라인(91)들에 의해 지시된 것처럼 살포된다. 그러나, 참조번호 45에서 포옴 주입이 있을 때, 기본 중량 프로파일은 변경되는데, 왜냐하면 도 5 의 라인(96)들에 의해 개략적으로 지시된 것처럼 포옴 화이버 혼합물의 더 커다란 분산 때문이다. 기본 중량 프로파일에 대한 효과는 도 6에 개략적인 도면으로 도시되어 있다. 정상적인 기본 중량 프로파일은(포옴 주입이 없을 때), 라인(91A)으로 도시되어, 큰 중배(bulge)(97)를 포함한다. 그러나, 포옴 주입이 있을 때, 라인(96a)으로 도시된 것처럼 중배는 매우 작아진다. 즉, 상기 기본 중량은 더 균일하다. 프로파일 제어는 매니폴드(27) 메인 유동(예를 들면, 노즐(28) 이전)에서, 또는 튜브(29)들이 헤드박스(30I)로 들어가기 바로 이전 또는 이후, 즉 노즐(28) 이후에 희석 포옴을 첨가함으로서 영향을 받는다.

만일 바람직하다면, 상기 튜브(29)들은 포옴 노즐(28)에서 헤드박스(30, 30I)의 익스플로젼 챔버로 유도할 수 있다. 그러나, 헤드박스들에 익스플로젼 챔버를 사용하는 실제 이유는 발명의 공정을 실행시키기 위한 것이 아니다. 만일 사용된다면, 익스플로젼 챔버는 단지 안전을 위한 것이다.

도 4에 점선으로 도시된 것처럼, 포옴 노즐(98)은 도관(44)들의 일부 또는 전부에 제공될 것이다. 또한, 기본 중량 프로파일은 포옴 유동(92)을(단독으로 또는 도관(45)들의 유동과 협력하여) 사용함으로서 조절될 수 있다. 도관(44)들은 방향(92)의 1개 브랜치와, 유동(91)을 횡단하는 다른 것(배플(94)이 제거되거나, 또는 제 2 브랜치에 의해 관통됨으로서)을 브랜치할 것이다.

도 3 내지 5에 도시된 조립체들을 활용한다면, 하기의 방법 단계들이 실행됨을 이해할 것이다: (a)공기, 물, 화이버들(예를 들면, 글래스 화이버들과 같은 다른 화이버들이 사용될 수 있지만, 합성 및 셀룰로오스 화이버들), 및 임의의 적절한 계면 활성제의 제 1 포옴 슬러리는 헤드박스(30I)에 공급되고 이동 포래미니너스 엘리먼트(90)와 접촉한다. (b) 제 1 화이버-프리 포옴이 - 도 4의 화살표(92)로 지시된 것처럼 - 도입되어 포래미니너스 엘리먼트(90)로부터 원격 지점에서 헤드박스(30I)의 표면과 접촉한다. 단계 (b)는 화이버들이 포래미니너스 엘리먼트(90)의 일반적인 이동 방향에서 단일 방향이 아니도록 헤드박스(30I)안의 화이버의 시어를 최소화시키기 위해서, 그리고 표면(93) 청결을 또한 유지시키기 위해서 엘리먼트(90)쪽으로 표면(93)을 따라 포옴이 유동하도록 일반적으로 실행된다. 엘리먼트(90)위에 부직포 화이버 웨브를 형성하기 위해서 포래미니너스 엘리먼트(90)를 경유하여 포옴을 회수하는 단계 (c)가 있는데, 포옴의 회수는 그러한 목적을 위해서 흡입 박스(31, 32)들 또는 다른 적절한 통상적인 디바이스(흡입 롤러 또는 테이블, 프레싱 롤 등)를 활용하여 달성된다.

하기의 단계들을 포함하는 - 도 3 내지 5의 모두에서 알 수 있는 - 방법이 또한 있을 수 있다: (a)도 3 내지 4에 도시된 도관(29)들을 경유하는 것과 같이(예를 들면, 기본적으로 도 4에서 유동(92)과 동일한 방향의 유동(91)으로) 제 1 화이버-포옴 슬러리를 공급하는 단계; (b)(상술된 것처럼)엘리먼트(90)를 경유하여 포옴을 회수하는 단계; 및 (c)(도 6에서 알 수 있는 것처럼)생산된 부직포 웨브의 더 균일한 기본 중량 프로파일을 제공하기 위해서 제 1 포옴 슬러리가 (일반적으로 매니폴드(27)에서, 또는 그 도입의 지점을 바로 지나기 까지) 헤드박스(30, 30I)에 제공되는 경우에 제 2 화이버-프리 포옴이 (도 3 및 도 4 모두에서 참조번호 45로 지시된 것처럼) 제 1 포옴 슬러리로 통과하는 단계.

본 발명에 따른 상기 방법의 실행, 및 시스템의 활용시, 활용될 수 있는 일반적인 포옴-적층 공정 파라미터들은 하기 테이블에 진술되어 있다(만일 제품 범위가 더 넓다면 파라미터들의 범위는 더 넓을 수 있다):

파라미터 값

pH( 전체 시스템) 약 6.5

온도 약 20-40℃

매니폴드 압력 1-1.8바아(bar)

믹서에서의 경도 2.5%

헤드박스에서의 경도 .5-2.5%

입자, 충진재, 또는

다른 첨가물 점도 약 5-20%

형성된 포옴의 점도 약 40-60%

웨브 기본 중량 편차 1/2% 이하

포옴 밀도(화이버를

지니거나 지니지 않음) 1바아에서 리터당 250-450그램

포옴 버블 사이즈 평균 직경 0.3-0.5mm (가우스 분포)

포옴 공기 함유량 25-75%(예를 들면 60%;

공정 압력에 따라 변경)

점성도 "타깃(target)" 점성도는 없지만, 일반적으로

포옴은 높은 시어 조건하에서 약 2-5센티푸아

즈(centipoise), 및 낮은 시어 조건에서

200k-300k 센티푸아즈의 점성도를 가지며, 그

범위는 점성도를 결정하는 방식에 따라 폭넓

음)

웨브 형성 속도 약 분당 200-500 미터

화이버 또는 첨가물의

특정 그래비티 대략 0.15-13의 범위

계면 활성제 농도 물 하드니스, pH, 화이버의 유형 등과 같은

많은 요소들에 좌우됨. 일반적으로 순환시

물의 0.1-0.3% 사이

형성 와이어 장력 2-10N/cm

예시적인 유동 레이트

-믹서 대 와이어 피트 약 분당 4000리터

-와이어 피트 대 헤드박스 약 분당 40,000리터

-포옴 재순환 도관 약 분당 3500리터

-흡입 회수 대 물 재순환 약 분당 500리터

지금까지 기술된 것은 1997년 9월 4일 제출되어 계류중인 미국 특허 출원 시리얼 넘버 제 08/923,250 호에 공개된 것이다. 본 발명에 따르면, 특정 매니폴드, 및 상기 매니폴드를 사용하여 부직포 웨브를 만드는 방법이 제공되어 그 폭에 걸쳐서 일정한 기본 중량 프로파일을 갖는 부직포 웨브의 생산을 용이하게한다. 도 7 및 도 8에서, 도 4에 도시된 것들과 유사한 구성요소들은 "1"이 선행하는 동일한 참조번호로 도시되어 있다. 다른 구성요소들은 "2"로 시작하는 참조번호를 갖고 있다.

본 발명에 따른 매니폴드는 도 7 및 도 8에서 참조번호 200으로 개략적으로 도시된 구조를 가질 수 있으며, 비록 많은 다른 형상들(원추형 삽입부, 만곡된 측벽 등을 갖는 원통형을 포함)은 도 12에 개략적으로 도시된 원통형과 같은 것이 사용될 수 있지만, 도 8의 것들과 비교가능한 구성요소들은 "1" 또는 "2"보다 "3"이 선행하는 동일한 두자리-숫자 참조번호로서 도시되어 있다. 정면벽(210, 310)이 평평한 경우, 원추형 삽입부는 보통 사용되지 않는데, 왜냐하면 그것은 더 복잡하고 비싼 구조를 만들기 때문이다.

도 7 및 도 8의 매니폴드(200)는 입구(129)를 갖는 제 1 단부(201), 및 수동으로 또는 바람직하게는 자동으로 제어가능한 밸브(204)로 유도하는 출구(203)를 선택적으로 갖는 제 2 단부(202)를 포함한다. 만일 입구(129)가 도 7에 도시된 것처럼 단면이 원형이고, 출구(202)도 그렇다면, 상기 바람직한 실시예에서, 매니폴드(200)는 원형 단면 입구(129)에서 중앙 섹션 프리즘(205)의 다각형 밑변까지의 트랜지션(206)을 지니며, 연결된 프리즘 중앙 섹션(205)의 절두형 상부에서 출구(203)(만일 제공된다면)까지의 다른 트랜지션(207)을 지니는 바람직한 다각형 기반 절두형 프리즘인 중앙 섹션(205)을 포함한다.

매니폴드(200)의 중앙 섹션(205)은 제 1 측벽(208), 및 제 2 측벽(209)을 포함한다. 도 7에서 제 1 측벽(208)은 속이 빈 내부와 그 구성요소들의 도면의 명확성을 위해 대부분의 그 길이에 걸쳐 제거되어 있다. 그러나, 비록 다양한 개방부들은 그 안에 센서, 또는 다른 목적을 위해 제공되어 있지만, 측벽(208, 209)들 모두는 바람직하게 폐쇄되어 있다. 측벽(208, 209)들은 평평하거나 또는 만곡일 수 있다(예를 들면, 도 12의 참조번호 308, 309 참조).

중앙 섹션(205)은 또한 유효 길이(하나의 트랜지션(206)에서 다른 트랜지션(203)까지, 또는 그 거리의 일부 더 작은 부분일 수 있는)를 갖는 정면벽(210)과 정면벽(210)에 대향하는 후위벽(193)을 포함한다. 정면벽(210)은 입구(129)로 들어가는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리(211)에 다공성이며, 후위벽(193)은 그 안에 제 2 포옴이, 도 7 및 도 8의 화살표(213)에 의해 개략적으로 지시된 것처럼, 중앙 섹션(205)의 내부 체적으로 도입될 수 있는 개방부(212)들을 제외하고 폐쇄되어 있다. 상기 후위벽(193)은 평평하거나 만곡일 수 있다(예를 들면, 도 12의 참조번호 393 참조).

간략화하기 위해서 제 2 포옴 유동(213)은 화이버-프리 포옴을 포함하는 것처럼 후술될 때, 그것은 바람직한 실시예이며 수많은 상황하에서 포옴 함유 화이버의 사용은(참조번호 211에 도입된 포옴-화이버 슬러리처럼 대략 동일한 화이버들의 비율로, 또는 참조번호 211에 도입된 슬러리의 비율보다 1% 또는 더 적거나 또는 많은 화이버의 비율로) 제 2 포옴(213)처럼 사용될 것이다. 도입의 상이한 지점에서 포옴 스트림(213)은 또한 화이버의 상이한 비율을 가질 것이다.

파이프(144)들은 그 안에 밸브(214)들을 지니며, 개방부(212)들에 유체-밀봉 방식으로 연결되어, 후위벽(193)을 통하여 중앙 섹션으로 화이버-프리 포옴(213)을 도입하기 위한 1가지 실시예를 포함한다. 상기 파이프(144) 및 개방부(212)들은 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼 단일 열, 또는 다중 열, 또는 폭넓게 다양한 다른 패턴들 또는 배열로 제공될 수 있다. 노즐, 헤드, 천공된 플레이트, 배플들과 같은 임의의 다른 통상적인 유체 엘리먼트들은 포옴(213)을 도입시키기 위한 수단으로서 또는 수단의 부분으로서 활용될 수 있지만, 바람직하게 상기 수단은 중앙 섹션(205)의 길이를 따라 폭넓게 다양한 위치에서 포옴(213)을 도입가능하게 하므로, 그 유효 길이(예를 들면, 0.5% 이하의 편차, 바람직하게는 약 0.2% 만큼 낮은 또는 심지어 더 낮은)를 따라 일정한 정면벽(210)을 통과하는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리의 기본 중량을 만들기 위해서 중앙 섹션(205)내의 임의의 한 지점에서 압력 조건들을 변경시킨다.

중앙 섹션(205)내의 압력은 기본 중량이 일정함을 보장하기 위해서 바람직하게 감지되는데, 왜냐하면 임의의 특정 지점에서 기본 중량은 그 지점에서 포옴-화이버 슬러리의 압력에 크게 좌우되기 때문이다. 도 7 및 도 8에 개략적으로 도시된 것처럼 예에 대하여, 다수의 압력 센서(217)들은 측벽(208)(또는 측벽(208, 209)의 각각)과 관련하여 제공될 수 있다. 이와 달리, 상기 정면벽(210)은 평평하며 후위벽과 측벽(193, 208, 209)들은 하나의 만곡된 표면, 바람직하게는 (도 13에 개략적으로 도시된 것처럼)원형 또는 원뿔형의 부분으로서 형성될 수 있다. 그때문에, 압력 센서(217) 및 포옴 도입 덕트(144)들 모두는 1개 이상의 후위/측벽(15, 193, 208, 209)에 위치될 수 있다.

상기 센서(217)들은 압력 계측기, 또는 바람직하게는 전기적 리드아웃(readout) 또는 펄스를 제공하는 임의의 다른 유형의 통상적인 센서일 수 있다. 바람직하게 센서(217)(임의의 수가 제공될 수 있는데, 제공되는 것이 많을 수록 일반적으로 기본 중량은 더 균일해짐)들 각각으로부터의 출력은 도 7의 참조번호 218에 개략적으로 도시된 자동 제어 수단에 전기적으로 연결되어 있다. 다른 환경 또는 사람이 초래한 요인들 이외에 압력 센서(217)들로부터의 출력에 반응하여, 제어 수단(218)은 밸브(204), 슬러리(211)를 입구(129)로 펌핑하는 펌프, 제 2 포옴을 중앙 섹션(205)에 공급하는 밸브(204), 또는 바람직하게는 밸브(204), 펌프(25), 및 밸브(214)들 모두를 제어한다. 밸브(204)를 제어함에 따라 그것을 더 개방시킴으로서, 중앙 섹션(205)내의 압력은 감소되고, 그것을 더 폐쇄시킴으로서 중앙 섹션(205)의 압력은 증가된다; 펌프(25) 속도를 증가시킴으로서 압력은 증가될 것이고, 상기 속도를 감소시킴으로서 상기 압력은 감소될 것이다; 그리고 밸브(214)를 제어함으로서 후위벽(193)을 따라 임의의 특정 지점에서 유동량은 개별적으로 제어되므로 그 지점에서 상기 압력을 국소적으로 증가 또는 감소시킨다.

도시된 바람직한 실시예에서, 후위벽(193)은, 도 8에 명백한것 처럼 매니폴드(200)의 인접 제 1 단부(201)에서 제 2 단부(202)로 이동하면서, 상기 후위벽(192)이 정면벽(210)에 더 가깝게 되고, 중앙 섹션(205)의 단면적이 더 작게 되도록 정면벽(210)에 대하여 기울어져 있다. 비록 불-균일한 기울기가 제공될 수 있지만, 만일 화이버-프리 포옴 도입 수단 등의 변형에 의해서 균형잡힌다면, 바람직하게 후위벽(193)의 기울기는 단면적의 감소가 또한 균일하도록 균일하여진다.

상기 제어 수단(218)은 퍼지 제어기, 다중-변수 제어 유니트, 또는 밸브(204 및 214) 및 어쩌면 펌프(25)를 제어하는 바람직한 기능을 수행할 수 있는 임의의 다른 적절한 컴퓨터 제어와 같은 적절한 통상적인 제어 수단을 포함할 수 있다.

도 9는 중앙 섹션(205)의 길이를 따라 정면벽(210)을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량의 그래픽도이다. 중앙 섹션(205)의 유효 길이는 도 9에서 참조번호 220으로 지시되어 있지만, 불변량(constant)(221)에 대한 기본 중량의 편차는 라인(222)으로 도시되어 있다. 도 9의 편차는 기본 라인(221)위의 곡선의 피크로부터 밸브 아래까지 0.5% 이하이다. 다른 한편으로, 도 10 및 도 11은 각각 적절하지 못한 제품을 초래하는 곡선(223, 224)을 갖고 있다. 도 10은 불충분한 양의 슬러리가 매니폴드로 유동하는 곳에서의 상황이 입구에서 너무 낮은 매니폴드 압력과 도 7에 도시된 것처럼 상기 매니폴드(200)의 좌측에서 너무 낮은 기본 중량을 초래함을 나타내고 있다. 도 11은 라인(225)에서(예를 들면, 펌프(25) 또는 와이어 피트(23)와 뒤쪽에서 접해 있음) 너무 많은 슬러리가 재순환되는 곳의 비정상적인 상황이, 밸브(204)가 지나치게 개방되어서, 매니폴드의 압력 감소와 정면벽(210)을 통하여 매니폴드(200)(도 7에 도시된 것처럼)의 우측으로 통과하는 슬러리의 기본 중량을 너무 낮게 초래함을 나타내고 있다.

도 7은 또한 통상적인 헤드박스(30)에 관하여 개략적인 관계로 매니폴드(200)를 나타내고 있다; 즉 상기 매니폴드(200)는 바람직하게 도 1 및 도 3에 도시된 매니폴드(27)를 대신하며, (도 3의 참조번호 28 및 29 처럼) 그와 연관된 노즐들을 갖는데, 상기 노즐은 흡입 박스(31)와 연관되어 있는 와이어(99)를 함유하는 헤드박스(30)에 공급한다.

화이버 물질의 부직포 웨브를 생산하기 위한 본 발명에 따른 매니폴드(200)를 활용하는 방법에 있어서, 하기의 절차가 수행될 것이다: (a) 연속적으로 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리(211)를 매니폴드(200)의 제 1 단부(201)에 도입하는 단계. (b) 연속적으로 포옴-화이버-계면활성제 슬러리(211)를 매니폴드 정면벽(210)의 개방부를 통하여 헤드박스(30)에 전달하도록 배출하는 단계. 및, (c)(도 9의 곡선(222)에 의해 알수 있는 것처럼) 일정한 매니폴드 정면벽(210)의 유효 길이(220)를 따라 매니폴드 정면벽(210)을 통과하는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리의 기본 중량을 유지시키도록; 예를 들면, 정면벽(210)을 통하여 패스하는 슬러리의 기본 중량 및 포래미니너스 엘리먼트(99)위에 결국 형성된 웨브의 0.5% 이하의 편차이도록 그 전체 길이에 걸쳐 규칙적인 간격으로 간격지워진 다수의 개방부(212)를 통하여 매니폴드로 제 2 포옴(213)( 화이버 프리, 또는 포옴-화이버 슬러리)을 도입하는 단계.

상기 방법은 (d)그 길이를 따라 다수의 위치에서 매니폴드(200)의 압력을 감지하고, 일정하게(바람직하게는 0.5% 이하의 편차로) 정면벽(210)을 통과하는 슬러리의 기본 중량을 유지시키기 위해서 감지된 압력에 반응하여 (c)를 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 이것은 제어 신호들을 제어 수단(218)에 제공하는 센서(217)들에 의해 달성되어, 필요에 따라 상기 밸브(214)들(그리고 가능하게는 상기 밸브(204), 및 또한 가능하게는 펌프(25)의 속도)을 제어한다. 상기 방법에서 비록 유동 레이트는 매니폴드 중앙 섹션(205)내의 균일한 압력을 달성하기 위해서 1개 파이프(144)에서 다른것으로 변동될 수 있지만, (c)는 또한 바람직하게 연속적으로 실행되고, 상기 슬러리(211)는 입구(129)에서 배출구(203)로 일정하게 감소하는 중앙 섹션(205)의 단면을(도 8 참조) 통하여 이동한다.

도 12의 매니폴드(300)는 원추형 삽입부(399)를 지닌 원통형 단면을 갖고 있다. 도 12에서 최상부 및 최하부 구조들은 헤드박스에 애퍼쳐(aperture)와 다른 연결부들을 갖는 매니폴드의 '정면벽(front wall)'(310)을 나타내고 있다. 화이버-포옴 혼합물(311)은 오른쪽으로부터 매니폴드(300)로 들어간다. 매니폴드의 테이퍼진 부분은 매니폴드의 '후위벽'에 상응하는 원추형 삽입부(399)이다, 양쪽 모두 원통형 단면이다. 도시된 것처럼 제 2 포옴(313)은 원추형 "후위벽"(393)의 개방부에서 종결하는 다수의 파이프(344)들을 통하여 원추형 삽입부(399)로 들어간다. 압력 센서(317)들은 "측"벽(309)에 위치될 수 있다. 게다가, 상기 매니폴드(300)는 원추형이고, 상기 삽입부(399)는 원통형일 수 있으며, 또는 둘다 원추형일 수 있음을 주의해야 한다. 원통형보다는 다른 단면들이 또한 사용될 수 있는데, 예를 들면 타원형 단면, 또는 표면(408, 409, 493)이 곡선지고 바람직하게는 양분된 원뿔인 도 13의 구성일 수 있다[도 13에서 도 7, 8 및 12의 것들과 비교가능한 구성요소들은 "4"로서 선행하는 동일한 두자리 수자로 나타내어 졌다].

본 발명의 주요 목적은 포옴-적층 공정의 매우 이로운 변형 예들을 제공하는 것이다. 상기 발명은 그것의 가장 실용적이고 바람직한 실시예라고 여겨지는 것이 본문에 도시되고 기술되어 있으며, 수많은 변형 예들은 상기 발명의 범위내에서 이루어질 수 있음이 당 기술의 당업자에게 명백할 것이므로, 상기 범위는 모든 등가의 방법 및 조립체들을 포함하도록 첨부된 청구범위의 가장 폭넓은 해석과 일치된다.

Claims (30)

1. 화이버 물질의 부직포 웨브를 생산하기 위한 매니폴드에 있어서,

   제 1 및 제 2 대향 단부를 포함하며, 상기 제 1 단부에 포옴-화이버 슬러리용 입구를 포함하는 매니폴드 케이싱;

   상기 제1 대향 단부와 제2 대향 단부 사이에 위치되고, 상기 제1 대향 단부로부터 제2 대향 단부로 감소하는 유효 단면적을 갖는 상기 매니폴드 케이싱의 중앙 섹션;

   상기 중앙 섹션의 제 1 및 제 2 측벽들, 유효 길이를 갖는 정면벽, 및 후위벽;

   상기 후위벽을 통하여, 상기 포옴-화이버 슬러리와는 별도로, 계면 활성제를 포함하는 포옴 화이버 슬러리 또는 화이버 프리를 포함하는 추가의 제 2 포옴을 상기 중앙 섹션으로 펌핑 도입하기 위한 수단;을 포함하며,

   상기 정면벽은 상기 슬러리를 통과시킬 수 있도록 상기 포옴-화이버 슬러리에 대해 다공성이고,

   상기 추가의 제 2 포옴을 도입하기 위한 상기 수단은 상기 매니폴드 정면벽의 유효 길이를 따라 상기 매니폴드 정면벽을 일정하게 통과하는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리의 기본 중량이 유지되도록 하기 위해서 상기 매니폴드의 전체 길이에 걸쳐 상기 후위벽에 규칙적인 간격으로 간격지워진 다수의 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화이버 물질의 부직포 웨브의 생산을 용이하게 하는 매니폴드.
2. 제 1 항에 있어서, 감소하는 상기 유효 단면적은, 상기 매니폴드의 인접한 제 1 단부에서 제 2 단부로 이동하면서, 상기 후위벽이 정면벽에 더 가깝게 되고, 상기 중앙 섹션의 단면적이 더 작게 되도록 상기 정면벽에 대하여 기울어진 중앙 섹션의 후위벽에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 측벽들은 폐쇄되어 있으며 상기 후위벽은 상기 추가의 제 2 포옴을 도입시키는 수단을 제외하고는 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 매니폴드의 제 2 단부에 배출구, 및 상기 배출구를 통과하는 슬러리의 양을 변경시키도록 상기 배출구에 배치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 측벽들 및 후위벽은 평평한 것을 특징으로 하는 매니폴드.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 측벽들 및 후위벽은 만곡인 것을 특징으로 하는 매니폴드.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 측벽들 및 후위벽은 만곡이며 단일 구조인 것을 특징으로 하는 매니폴드.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 정면 및 후위벽은 만곡인 것을 특징으로 하는 매니폴드.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 정면 및 후위벽은 원통형 단면인 것을 특징으로 하는 매니폴드.
10. 제 3 항에 있어서, 상기 중앙 섹션내의 압력을 감지하기 위해 폐쇄된 측벽들중 적어도 한곳에 기능적으로 연결된 다수의 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
11. 제 10 항에 있어서, 일정한 상기 정면벽의 유효 길이를 따라 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량을 유지시키기 위해서 상기 중앙 섹션으로 포옴-화이버 슬러리의 도입, 포옴-화이버 슬러리의 회수, 및 추가의 제 2 포옴의 도입중 적어도 1개를 제어하는 압력 센서에 반응하는 자동 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 섹션의 단면은 직사각형이며, 상기 추가의 제 2 포옴을 도입하는 수단은 밸브가 있는 파이프들의 1개 이상의 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 측벽들은 폐쇄되어 있으며 상기 후위벽은 상기 추가의 제 2 포옴을 도입시키는 수단을 제외하고 폐쇄되어 있고; 상기 매니폴드의 제 2 단부에 배출구, 및 상기 배출구를 통과하는 슬러리의 양을 변경시키도록 배출구에 배치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 측벽들 및 후위벽은 평평하며, 상기 단면적은 직사각형인 것을 특징으로 하는 매니폴드.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 섹션내의 압력을 감지하기 위해 상기 측벽들중 적어도 한곳에 기능적으로 연결된 다수의 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량을 정면벽의 유효 길이를 따라 0.5% 이하의 편차로 유지시키도록 상기 중앙 섹션으로 포옴-화이버 슬러리의 도입, 포옴-화이버 슬러리의 회수, 및 상기 추가의 제 2 포옴의 도입 모두를 제어하기 위해 상기 압력 센서들에 반응하는 자동 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 제 1 및 제 2 대향 단부를 포함하며, 상기 제 1 단부에 포옴-화이버 슬러리용 입구를 포함하는 매니폴드 케이싱과,

    상기 제1 대향 단부와 제2 대향 단부 사이에 위치되고, 상기 제1 대향 단부로부터 제2 대향 단부로 감소하는 유효 단면적을 가지며, 포옴-화이버 슬러리가 유동할 수 있는 유효 길이를 갖는 다공성 정면벽을 구비한 중앙 섹션과,

    상기 유효 길이를 따라 분리된 제 1 및 제 2 대향 단부, 그리고 상기 정면벽에 대향하는 후위벽, 및

    헤드박스를 갖는 매니폴드를 사용하여 화이버 물질의 부직포 웨브를 생산하는 방법에 있어서,

    (a) 포옴-화이버 슬러리를 상기 매니폴드의 제 1 대향 단부에 연속적으로 도입시키는 단계;

    (b) 포옴-화이버 슬러리를 상기 헤드박스로 전달하도록 상기 매니폴드 정면벽의 개방부를 통하여 연속적으로 배출시키는 단계; 및

    (c) 상기 매니폴드 정면벽의 유효 길이를 따라 상기 매니폴드 정면벽을 일정하게 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량이 유지되도록 하기 위해서 상기 매니폴드의 전체 길이에 걸쳐 상기 후위벽에 규칙적인 간격으로 간격지워진 다수의 개방부를 통하여 상기 포옴-화이버 슬러리와는 별도로 추가의 제 2 포옴을 매니폴드로 펌핑 도입시키는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, (d)그 길이를 따라 다수의 위치에서 매니폴드의 압력을 감지하고, 정면벽을 통과하는 포옴-화이버 슬러리의 기본 중량을 정면벽의 유효 길이를 따라 0.5% 이하의 편차로 유지시키도록 감지된 압력에 반응하여 (c)를 실행시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 매니폴드는 그 제 2 단부에 밸브가 있는 배출구를 구비하여; (e)배출구 밖으로 유동하는 슬러리의 양을 제어하도록 배출구의 밸브를 자동적으로 제어하는 단계를 더 포함하되; (c)는 정면벽의 유효 길이를 따라 점진적으로 감소하는 실질적으로 다각형 단면을 갖는 그 제 1 및 제 2 단부 사이의 후위벽 단면을 통하여 상기 추가의 제 2 포옴을 공급하는 파이프들의 밸브들을 제어함으로서 실행되고; (c)는 포옴-화이버-계면 활성제 슬러리가 일정하게 감소하는 중앙 섹션의 단면을 통하여 이동하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 23 항에 있어서, (c)는 연속적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 23 항에 있어서, (c)는 상기 추가의 제 2 포옴으로서 화이버-프리 포옴을 도입하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 23 항에 있어서, (c)는 상기 추가의 제 2 포옴으로서 포옴-화이버 슬러리를 도입하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 23 항에 있어서, (c)는 (a)에 도입된 포옴-화이버 슬러리와 동일한 비율을 갖는 포옴-화이버 슬러리를 도입하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 23 항에 있어서, (c)는 (a)에 도입된 포옴-화이버 슬러리처럼 화이버들의 적어도 약 1 % 정도 다른 비율을 갖는 포옴-화이버 슬러리를 도입하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.