KR100914622B1 - 가변 랩 충돌 슈를 가지는 트윈 와이어 갭 포머 제지기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부는, 운반 성형 패브릭과 배킹 성형 패브릭 사이에 제지 원료의 사출물을 운반하는 헤드박스를 가진다. 운반 성형 패브릭은 충돌 지점에 제지 원료의 사출물이 그 표면으로 운반되는 충돌 슈를 슬라이딩 접촉 상태로 이동한다. 성형 슈는 배킹 성형 패브릭이 슬라이딩하는 충돌 슈의 하류에 인접하여 배치된다. 충돌 슈는 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 설치되어서, 제지 원료의 사출물의 충돌 지점의 위치는 제 1 피봇점에 대하여 충돌 슈를 적어도 한 번 회전시키고 충돌 슈를 가로방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 또한, 성형 슈도 이동할 수 있도록 설치될 수 있다.

Description

가변 랩 충돌 슈를 가지는 트윈 와이어 갭 포머 제지기{TWIN WIRE GAP FORMER PAPER MAKING MACHINE WITH VARIABLE WRAP IMPINGEMENT SHOE}

본 발명은 제지기의 트윈 패브릭 갭 블레이드 타입 성형부와 성형부에서의 시트 성형을 향상시키기 위한 장치에 관한 것이다.

현대식의 두 개의 패브릭(또는 트윈 와이어) 제지기는 종종 갭 포머로 불리우며, 이와 같은 제지기는 제지 원료 또는 지료가 헤드박스 슬라이스 립(slice lip)으로부터 두 개의 수렴하는 성형 패브릭들(converging forming fabrics) 사이의 갭으로 운반된다. 갭 포머에서, 두 개의 성형 패브릭 중 하나는 회전 롤 표면을 감싸거나, 지지 고정 슈에 설치된 일련의 블레이드로 이루어진 패브릭 지지 표면 상부를 감싸므로써 지지된다. 갭 포머는 두 가지 타입이 있다.

첫 번째 타입은 갭 롤 포머라고 부르며, 원료 사출물의 초기 충돌은 롤 표면에 지지되는 패브릭 상에서 일어난다. 이러한 장치는 일정한 압력 탈수(drainage)를 위하여 우수한 섬유 보류도(fiber retention)와 충돌각 변화에 대한 우수한 공차를 제공하지만, 블레이드 에지에 의하여 제공되는 유익한 압력 펄스의 부재 때문에 품질이 우수한 시트를 성형하기에는 불충분하다.

두 번째 타입의 갭 포머는 갭 블레이드 포머라고 부르며, 원료 사출물의 초기 충돌은 일련의 블레이드 표면에 의하여 지지되는 패브릭 상에서 일어난다. 각각의 블레이드 표면의 에지에서 패브릭 편향에 의하여 발생되는 강한 압력 펄스는 시트 성형을 우수하게 하지만, 섬유 보류도를 나쁘게 하고 헤드박스 슬라이스로부터 원료 사출물의 충돌각에 대한 변화 공차를 거의 제로(zero)로 만든다.

최근의 진일보된 두 개의 패브릭 성형 기술로서 예를 들면, Buchanan 등에 의하여 미국특허공개공보 제2003-0173048호에 개시된 정지 만곡 충돌 슈(stationary curved impingement shoe) 기술에 관한 것이 있다. 정지 만곡 충돌 슈는 두 개의 패브릭 모두에 의해 부분적으로 감싸지고, 전술한 롤 또는 블레이드 충돌 영역을 대신한다. 만곡 충돌 슈는 갭 롤 포머에서와 같이 만곡 롤 표면으로 얻어지나 만곡 충돌 슈는 갭 블레이드 포머에서와 같이 종래의 블레이드가 있는 고정 슈에 의한 것 보다는 완만한 일련의 압력 펄스와 결합되는 방법과 유사한 방법으로 시트를 탈수하는 충돌 영역을 제공한다. 본 발명에서 설명되는 것과 같은 고정 만곡 충돌 슈가 설치된 갭 포머에서, 패브릭 리드인 롤은 충돌 슈의 상류에 인접하여 배치된다.

이와 같이 전술한 롤, 블레이드 또는 충돌 타입 갭 포머 장치 중 어느 하나에 있어서, 초기 충돌 영역은 다음과 같다. 두 개의 성형 패브릭들은 그 사이에 개재되는 제지 원료와 함께 블레이드 에지들에 의하여 제공되는 더 많은 양의 탈수와 성형을 향상시키는 압력 펄스를 발생하는 고정 블레이드 성형 슈를 통과한다. 이러한 성형 슈는 탈수의 균형을 위해서 충돌이 발생하는 패브릭과 대향하는 패브릭 상에 대부분 배치된다. 또한, 고정 블레이드 성형 슈가 대향하여 설치되어 있고 개개의 가압 블레이드가 성형 슈 상의 고정 블레이드들 사이의 갭에서 두 개의 패브릭들(갭 사이에 끼워진 제지 원료 포함)에 대하여 가압할 수 있는 내용이 개시된 미국특허공보 제 6,361,657에서와 같이 패브릭들 쪽으로 블레이드를 가압하기 위하여 유압 또는 공압에 의하여 가압할 수 있는 조절가능 가압 블레이드의 사용이 알려져 있다.

조절가능 가압 블레이드는 그 조절기능이 우수하고 각각의 고정 블레이드 에지에서 발생하는 압력 펄스의 크기를 제어한다. 이와 같은 조절가능 블레이드는 시트의 품질을 대폭적으로 향상시킬 수 있지만, 이는 성형부로 유입되는 시트의 농도(consistency)가 섬유 재정렬에 유익한 매우 좁은 범위 내에 있을 때에만 적용될 수 있다. 농도가 매우 높거나 매우 낮으면, 이들 블레이드의 사용은 시트의 품질을 향상시키기 보다는 오히려 저하시킬 수 있다.

대향하는 블레이드 부분으로 유입되는 초기 시트의 농도는 제조되는 제품의 평량(basis weight), 헤드박스 슬라이스로부터 유출되는 제지 원료의 농도, 제지 원료의 성분과 가장 중요한 초기 충돌 영역에서 발생하는 탈수의 양 등 많은 인자들에 의해서 결정된다. 초기 충돌 영역에서 발생하는 탈수는 갭 롤, 갭 블레이드 또는 만곡 충돌 슈 성형 장치에 있든지 간에 상술한 인자들 뿐만 아니라 패브릭 텐션과 랩 각(즉, 충돌 영역에서 두 개의 패브릭이 감싸지는 만곡면의 양)에 따라 좌우된다. 충돌 영역에서 랩 각은 기계 구조에 의해서 정해지고 이에 따라 대향하는 블레이드 부분으로 유입되는 농도는 동작 변수들 중 어느 하나가 변동하면 변화하며 결과적으로 종이의 품질이 저하될 것이다.

헤드박스는 대형의 고중량의 물체이다. 비록 소위 슬라이스 립이 헤드박스로부터 분사되는 제지 원료의 흐름을 충돌 슈의 소정 위치로 향하도록 하는데 사용되지만 립의 미세한 제어는 부정확하고 번거롭다. 실제에 있어 특정한 위치에 제지 원료의 사출물이 정확하게 충돌하도록 제지 원료의 사출물이 정확하게 충돌 슈를 향하도록 방향을 설정하는 것은 매우 어렵다.

미국특허공보 제 4,523,978호는 트윈 와이어 포머에 성형 슈를 사용하는 것을 개시한다. 성형 슈는 성형부의 초기의 단일 와이어 부분의 하류에 배치되어 초기 종이 웹에 어느정도 펠팅(felting)이 약간 발생되고 섬유들이 서로 상대 이동을 할 수 없게 된 후에만 작용한다. 성형 슈의 위치 또는 형태는 성형부의 탈수 성능과 웹 성형의 조절이 가능하도록 조절될 수 있다. 이러한 배치는 초기 종이 웹의 섬유 분포에 영향을 미치지 않는다.

전술한 요약 뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 관련하여 읽으면 보다 더 명확하게 이해될 것이다. 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되어 있으나, 도면들에 도시된 장치와 수단에 국한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부를 나타낸 측면도,

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부를 나타낸 측면도,

도 3은 충돌 지점이 충돌 슈의 리딩 에지로부터 하류에 위치하는 제 1 위치에 충돌 슈가 설치되며, 성형 패브릭, 배킹 패브릭 및 패드릭들에 대응되는 리드인 롤들을 나타낸 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 충돌 슈의 위치를 조절하여 충돌 슈의 리딩 에지와 인접하게 위치하는 충돌 지점을 나타낸 도 3과 유사한 도면,

도 5와 도 5a는 얇은 제지 원료를 사용함에 따른 제 1 지점에서의 충돌 슈의 트레일링 에지와 성형 슈의 리딩 에지를 나타낸 도면,

도 6과 도 6a는 충돌 슈의 트레일링 에지와 성형 슈의 리딩 에지 사이에 랩 각을 크게 형성하고, 충돌 슈와 성형 슈가 도 5와 도 5a에서와 동일한 위치에 있으며, 헤드박스로부터 두꺼운 제지 원료가 운반되는 모습을 나타낸 도면,

도 7과 도 7a는 충돌 슈의 트레일링 에지와 성형 슈의 리딩 에지에서 성형 패브릭의 랩 각을 감소시키기 위해서 도 6에 도시된 위치로부터 충돌 슈와 성형 슈의 위치를 조절한 후의 충돌 슈와 성형 슈를 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 제 1 패브릭(운반 성형 패브릭으로 알려짐)이 충돌 슈와 맞닿아 슬라이딩 접촉하여 통과하는 위치로 제지 원료의 사출물이 헤드박스 슬라이스로부터 제 1 한 쌍의 이동 성형 패브릭으로 운반되는 타입의 성형부의 개량 기술에 관련된다. 충돌 슈의 하류에는 다수개의 고정 성형 블레이드가 설치되는 성형 슈가 배치되어 있다. 바람직하게, 성형 슈에 대향하여 블레이드 장치가 배치되고, 이 블레이드 장치는 다수개의 탄성 복원 성형 블레이드들을 구비한다. 블레이드 장치의 블레이드들은 성형 슈의 블레이드들 사이에 배치되며 섬유 분포를 고르게 하고 시트 성형을 향상시키는 에너지를 발생하는 일련의 압력 펄스를 제공하기 위해서 패브릭들을 가압한다. 반대 블레이드 장치는 전부는 아니지만 대부분의 종이 등급에 필요한 장치이다. 충돌 슈와 성형 슈 중 적어도 하나, 더 바람직하게는 충돌 슈와 성형 슈 둘 다 조절가능한 방법으로 설치된다. 이에 따라, 충돌 슈에서 성형 패브릭들 사이에 샌드위치되어 개재된 제지 원료의 유효 탈수 길이와 제지 원료의 농도가 유효 랩 각을 토대로 한 성형 슈의 조절 이전에 먼저 조절될 수 있으며, 성형 슈로 이동되는 초기 웹에 과도한 응력이 가해지거나 초기 웹이 파손되지 않도록 충돌 슈와 성형 슈 사이의 성형 패브릭들의 패브릭 편향 각이 조절될 수 있다.

신속하고 효율적인 방법으로 충돌 슈 및/또는 성형 슈의 위치를 조절할 수 있음으로써, 제지 원료 농도가 최적화되고 는 충돌 슈 및 성형 슈에 의해서 제공된 압력 펄스로부터 얻어진 장점들을 최대로 이용할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 제지기는 지금까지 종래에 소요되었던 시간보다 더 짧은 소요시간 동안 다양한 제품을 효율적으로 생산할 수 있다.

본 발명은 만곡 충돌 슈를 감싸는 성형 패브릭에 제지 원료 사출물의 충돌 지점의 위치를 변경함으로써 성형부로 유입되는 제지 원료의 농도가 제어될 수 있다는 결정에 부분적으로 근거를 두고 있다. 이는 헤드박스 구조체를 이동시킴이 없이 유효 탈수 길이를 변화시키는 것이다. 고정 구조를 가지는 롤 포머와는 달리, 갭 포머에서 충돌 슈에 제지 원료의 사출물이 충돌하는 지점은 헤드박스 사출물의 궤도는 변화없이 그대로 유지되면서 매우 미소한 그러나 제어가능한 크기의 회전 운동 및/또는 직선운동에 의하여 위치가 변경될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예로서, 피봇점은 충돌 슈에 위치되고, 충돌 슈의 트레일링 에지와 성형 슈의 리딩 에지 사이의 패브릭 경로가 대략 동일한 위치로 유지되도록 배치되며, 반면에 사출물이 충돌 슈의 보다 후방의 하류에 충돌하도록 만곡 충돌 슈의 하부(상류)는 회전하게 된다. 이에 따라, 유효 탈수 길이는 감소된다.

또한, 바람직하게 리드인 롤은 충돌 슈와 하나의 조립체로서 충돌 슈의 전방 에지의 위치가 리드인 롤에 대하여 일정하게 유지되도록 충돌 슈와 링크되어 이동한다.

더욱이, 다양한 시트 특성에 따라 조절하여 더 탈수하거나 덜 탈수하기 위하여 제지기가 정상 작동하는 동안 정확하게 제어하여 충돌 슈에 대한 제지 원료가 샌드위치되어 개재된 성형 패브릭들의 유효 랩 각은 증가되거나 유지되거나 또는 감소될 수 있다.

이러한 본 발명의 특징들에 따라 성형부의 블레이드부로 유입되는 제지 원료의 농도가 제지 원료의 사출물이 충돌하는 지점의 위치를 변경함으로써 종래에 가능했던 것보다 더 정확하게 제어된다. 이에 따라, 대형의 고중량의 헤드박스 구조체를 이동시키지 않고도 충돌 슈와 성형 슈 상의 성형 패브릭들과 제지 원료의 유효 탈수 길이를 변경시킬 수 있다. 본 발명의 특징들을 이용함으로써, 충돌 슈에 제지 원료의 사출물이 충돌하는 지점의 위치를 빠르고 효율적으로 변경할 수 있다. 이것은 헤드박스 사출물의 궤도는 변화없이 그대로 유지되면서 매우 미소한 그러나 정확하게 제어가능한 크기의 이동, 예를 들면 충돌 슈와 성형 슈 중 어느 하나 또는 충돌 슈와 성형 슈 모두의 회전 및/또는 직선 이동에 의하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 제 2 관점으로, 하류에 위치하는 성형 슈 조립체도 이동가능하다. 이는 바람직하게 충돌 슈의 하류에 인접한 위치에서 회전 또는 가로 조절에 의한 이동을 가능하게 하는 다른 피봇점 및/또는 가로 조절을 사용함으로써 이루어진다. 이것은 충돌 슈의 트레일링 에지에서의 패브릭들의 위치가 종이 성형 특성을 최적화하도록 조절될 필요가 있는 경우에 충돌 슈로부터 성형 슈까지 패브릭들이 통과할 때 성형 패브릭들의 패브릭 편향각의 제어에 도움이 된다.

하나의 실시예로서, 필요하다면 성형 특성에 맞추어 적합하게 조절되도록 충돌 슈와 성형 슈는 함께 상호 협동하여 이동된다. 다른 방법으로, 충돌 슈와 성형 슈는 개별 제어장치 또는 조절기구를 사용하여 개별적으로 이동된다.

본 발명의 다른 관점으로, 성형 슈는 링크기구에 의하여 또는 하나 이상의 컨트롤러에 프로그램되어 내장된 논리회로(logic)에 의하여 충돌 슈에 링크되며, 충돌 슈의 이동에 따라 성형 슈가 협동하여 이동한다.

다음의 설명에서 사용되는 용어들은 편의를 위한 것이고 한정을 의미하는 것은 아니다. "하부", "상부", "좌측" 및 "우측"은 참고로 작성된 도면에서의 방향을 나타낸다. "하나 또는 한 번(a)"과 "하나 또는 한 번(one)"은 특별히 언급하지 않는 한 참조된 구성요소가 하나 이상 또는 한 번 이상을 포함하는 것으로 정의된다. "유효 랩 각"은 사출물의 충돌 지점으로부터 충돌 슈의 트레일링 에지까지의 랩 각을 나타낸다. "패브릭 편향 각"은 충돌 슈의 트레일링 에지 및/또는 성형 슈의 리딩 에지에서 패브릭에 의해서 형성된 각을 나타낸다.

도 1에는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부(10)가 도시되어 있다. 성형부(10)는 운반 성형 패브릭(conveying forming fabric)(18) 상의 충돌 지점(16)을 향하여 제지 원료의 사출물(14)을 운반하는 헤드박스(12)를 포함한다. 또한, 배킹 성형 패브릭(backing forming fabric)(20)은 충돌 지점에 또는 충돌 지점과 매우 인접한 부분에서 운반 성형 패브릭(18)과 수렴한다. 패브릭들(18,20)은 화살표(22,24) 방향으로 전진운동을 하도록 각각 설치되고 패브릭들(18,20)은 대향의 전진 측면을 가지고 있어 측면들 사이에서 제지 원료(papermaking stock)로부터 초기 종이 웹(embryonic paper web)이 성형된다. 패브릭들(18,20) 모두 헤드박스(12)의 하류에 인접하여 배치된 리드인 롤(26,28)의 둘레에 감싸진다. 운반 성형 패브릭(18)은 충돌 슈(impingement shoe)(30)로 운반되고, 충돌 슈(30)와 슬라이딩 접촉하며 이동한다. 제지 원료의 사출물(14)은 성형 패브릭들(18,20) 사이로 진입하고 충돌 슈(30)가 위치하는 충돌 지점(16)으로 운반된다.

성형 슈(40)는 충돌 슈(30)의 하류에 인접하여 배치된다. 배킹 성형 패브릭(20)은 제지 원료에 존재하는 섬유를 더욱 균일하게 분포시키고 웹을 탈수하기 위해서 성형 슈(40)와 슬라이딩 접촉하며 이동한다. 바람직하게, 초기 종이 웹이 개재되어 있는 두 개의 성형 패브릭들(18,20)은 탈수를 증대시키기 위하여 압력 펄스를 생성하는 성형 슈(40) 상에 배치된 일련의 블레이드 에지(42)와 만난다. 또한, 미국특허공보 제 6,361,657호에 기재된 바와 같이 대면하여 일련의 조절가능 가압 블레이드(50)가 배치되고, 패브릭들(18,20)에 블레이드(50)를 가압하기 위하여 유압 또는 공압의 하중이 가해질 수 있다. 미국특허공보 제 6,361,657호의 내용은 본 발명의 상세한 설명에 원용된다.

본 발명에 따르면 충돌 슈(30)는 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로(좌측-우측) 이동을 할 수 있도록 설치된다. 이에 따라, 충돌 슈(30)와 맞닿아 슬라이딩 접촉하는 영역 내에서 운반 성형 패브릭(18) 상의 제지 원료의 사출물(14)의 충돌 지점(16)의 위치는 제 1 피봇점(32)에 대하여 충돌 슈(30)를 적어도 한 번 회전시키고 충돌 슈(30)를 가로방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 충돌 슈(30)는 피봇점(32)에 대하여 회전하도록 설치되고 마운팅 장치(34)에 의해 지지된다. 액츄에이터(36)는 피봇점(32)에 대하여 충돌 슈(30)를 회전시킨다. 액츄에이터(36)는 기계식, 유압식, 공압식 또는 전기식으로 구동될 수 있다. 또한, 액츄에이터(36)는 충돌 지점(16)을 조절하고 적합한 위치에 충돌 슈(30)를 유지시키기 위해서 충돌 슈(30)의 위치를 조절할 수 있도록 충돌 슈(30)를 회전시킨다. 액츄에이터(36)는 수동으로 조절될 수 있고, 보다 바람직하게는 컨트롤러(미도시)에 의하여 조절될 수 있다.

리드인 롤(lead-in roll)(18)은 충돌 슈(30)에 링크되며, 충돌 슈(30)의 리딩 에지에 대하여 운반 성형 패브릭(18)이 적합한 리드인 각(lead-in angle)을 유지하도록 충돌 슈(30)의 위치 조절에 대응하여 리드인 롤의 위치가 조절된다.

도 1을 계속 참조하면, 성형 슈(40)는 적어도 한 번의 피봇팅 운동과 가로이동을 할 수 있도록 설치된다. 이는 운반 성형 패브릭(18)과 배킹 성형 패브릭(20)의 랩 각(wrap angle)을 조절하기 위해서, 후술하는 바와 같이 성형 슈(40)의 리딩 에지의 위치를 제 2 피봇점(44)에 대하여 성형 슈(40)를 적어도 한 번 회전시키고 성형 슈(40)를 가로 방향으로 이동시킴으로써 조절할 수 있다. 제 2 피봇점(44)은 성형 슈(40)의 하류측 또는 그 근방에 배치되어 있어서 피봇팅 운동은 패브릭들(18,20)이 성형 슈(40)를 떠날 때 패브릭들(18,20)의 트레일링 에지의 위치에 영향을 거의 미치지 않는다. 그러나, 성형 결함을 유발할 수 있는 높은 전단응력이 제지 원료의 섬유에 전달되지 않도록, 성형 슈(40)의 리딩 에지는 패브릭들(18,20)이 충돌 슈(30)로부터 성형 슈(40)까지 이동할 때 패브릭들(18,20)의 패브릭 편향각이 작게 유지되도록 적절하게 조절될 수 있다.

본 실시예에서, 성형 슈(40)는 충돌 슈(30)와 링크되어 있어서 충돌 슈(30)의 이동에 대응하며, 성형 슈(40)는 이동한다. 이는 충돌 슈(30)에 링크되는 링크 기구(46)에 의하여 구현된다. 링크 기구(46)는 성형 슈(40)의 이동과 조절가능 가압 블레이드(50)를 지지하기 위한 구조에 영향을 미친다. 링크 기구(46)는 간단한 형태로 제공될 수 있고, 필요한 경우 충돌 슈(30)의 트레일링 에지와 성형 슈(40)의 리딩 에지 사이에 적합한 이동 특성을 제공하도록 더 복잡한 링크 기구가 사용될 수도 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 성형부(110)의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 성형부(110)는 제 1 실시예의 성형부(10)와 유사하고 리드인 롤러(26,28) 상에서 전진 방향(22,24)으로 이동하는 운반 성형 패브릭(18)과 배킹 성형 패브릭(20)을 포함한다. 헤드박스(12)로부터 사출되는 제지 원료 사출물(14)은 충돌 지점(116)에서 충돌 슈(130)와 접촉한다. 성형 슈(140)는 적어도 한 번의 피봇팅 운동과 가로이동을 할 수 있도록 설치되며, 충돌 슈(130)의 트레일링 에지와 성형 슈(140)의 리딩 에지 사이의 영역에서 패브릭들(18,20)의 패브릭 편향 각은 제 1 피봇점(144)에 대하여 성형 슈(140)를 적어도 한 번 회전시키고 성형 슈(140)를 가로 방향으로 이동시킴으로써 조절된다. 피봇팅 운동은 유압식, 기계식, 공압식 또는 전기식으로 구동되는 액츄에이터(148)에 의하여 구현된다. 액츄에이터(148)는 상하로 틸팅함으로써 성형 슈(140)의 리딩 에지 위치를 조절한다. 성형 슈(140)는 가로이동(좌측-우측)을 할 수 있도록 지지구조(152) 상에 설치될 수 있으며, 지지구조(152)는 피봇점(144)의 위치를 가로 방향으로 이동시키는 액츄에이터(154)를 포함한다. 이에 따라, 충돌 슈(130)의 트레일링 에지와 성형 슈(140)의 리딩 에지 사이의 갭을 조절할 수 있다. 바람직하게, 제지 원료의 농도와 제조되는 종이 타입에 따라 적합한 위치까지 성형 슈(140)를 정확하게 이동시키기 위해서 액츄에이터(148,154)는 컨트롤러에 의하여 조절된다.

충돌 슈(130)는 액츄에이터(136)에 의하여 조절되는 제 1 피봇점(132)에 대하여 피봇팅 운동을 할 수 있도록 설치된다. 제 1 피봇점(132)은 액츄에이터(139)에 의하여 가로 방향으로 이동될 수 있다. 액츄에이터(136,139)는 적합한 각도로 충돌 슈(130)를 지지하고 적합한 위치를 유지할 수 있도록 컨트롤러에 의하여 조절된다. 이에 따라, 적합한 충돌 지점(116)과 유효 랩 각이 구현될 수 있다. 컨트롤러는 충돌 슈(130)와 성형 슈(140)가 연동하도록 하나 이상의 액츄에이터(136,139,148,154)에 대한 제어 신호에 근거하여 충돌 슈(130)와 성형 슈(140)의 이동 사이에 논리적 연동(logical linkage)이 이루어지도록 한다.

충돌 슈(30,130)의 조절은 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 설명된다. 도 3에서 충돌 슈(30)는 충돌 슈(30,130) 상의 대략 중간 위치에 배치되는 충돌 지점(16)에 대하여 사이에 끼워진 패브릭들(18,20)과 충돌 슈(30,130) 사이에 대략 8.5°의 유효 랩 각을 가지도록 도시되어 있다. 이 각도는 충돌 지점(16,116)에서 시작하여 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지에서 끝나는 충돌 슈(30,130) 표면 상의 유효 탈수 길이를 더 짧아지게 한다. 제지 원료의 농도와 제조되는 종이 타입에 따라 패브릭들(18,20)이 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지를 떠나 성형 슈(40,140)의 리딩 블레이드(42)와 접촉하기 전에 사출물(14)의 제지 원료로부터 수분을 추가로 제거하는 것이 바람직하다. 충돌 슈(30,130)의 탈수 효과를 증가시키기 위해서 도 4에 도시된 바와 같이 충돌 슈(30,130)를 제 1 피봇점(32)에 대하여 회전시키는 것이 바람직하다. 피봇점(32)에 대한 회전에 의하여 충돌 슈(30,130)를 조절하는 것은 충돌 슈(30,130)의 리딩 에지에 인접한 지점(16',116')으로 충돌 지점을 변화시킨다. 도시된 예에서, 충돌 슈(30,130) 상의 사출물의 충돌 지점(16',116')이 충돌 슈(30,130)의 리딩 에지에 인접하도록 하는 충돌 슈(30,130)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써 충돌 슈(30,130)에 따른 패브릭들(18,20)의 유효 랩 각은 13.5°로 변화된다. 바람직하게, 충돌 슈(30,130)의 리딩 에지에서 운반 성형 패브릭(18)의 각도가 변화하지 않도록 리드인 롤(26)은 충돌 슈(30,130)와 함께 회전된다.

운반 성형 패브릭(18)과 배킹 성형 패브릭(20) 사이에 성형되는 초기 종이 웹이 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 과도하게 크거나 작은 랩 각 때문에 손상되지 않도록 하기 위해서, 성형 슈(40,140)는 충돌 슈(30,130)의 위치 조절과 관련하여 이동될 수 있다. 성형 슈(40,140)와 충돌 슈(30,130)의 위치 조절은 독립적으로 또는 링크되거나 제어 이동에 의하여 이루어질 수 있다. 이것은 도 1에 도시된 기계적 링크기구(46)에 의한 기계적 링크에 의해서, 또는 도 2에 도시된 액츄에이터(148)와 같이 성형 슈(40,140)의 적어도 하나의 회전 각 위치를 제어하는 개별의 액츄에이터의 사용에 의하여 제어 가능한 논리적 연동에 의해서 구현될 수 있다. 그리고, 충돌 슈(130)의 트레일링 에지와 성형 슈(140)의 리딩 에지 사이의 거리는 예를 들면, 액츄에이터(139,154)에 의하여 제어되는 가로이동에 의해서 조절될 수 있다. 따라서, 충돌 슈에 의하여 적합하게 탈수될 수 있도록 충돌 슈(30,130) 상의 제지 원료 사출물(14)의 충돌 지점을 정확하게 위치 조절할 수 있게 되고, 후술하는 바와 같이 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 갭과 패브릭 편향각을 조절할 수 있게 된다.

바람직하게, 제지 원료 상에서 유익한 효과를 얻기 위한 충돌 슈의 리딩 에지의 이동 범위는 제지기로 제조되는 제품의 등급에 따라 정상 작동 시 대략 0.5㎜ 에서 5㎜ 의 범위에 있다. 고중량의 평량(basis weights)일 수록 두께가 두꺼운 직물-슬러리-직물의 샌드위치 구조를 가질 것이다. 평량의 변화가 비정상적인 경우에, 대략 10㎜ 까지 충돌 슈의 리딩 에지를 이동시킬 필요가 있으며. 더욱 크게는 제지공정의 변수에 따라 15㎜ 까지의 이동 범위를 가질 수 있다.

유사하게, 성형 슈의 리딩 에지의 이동은 대략 0.5㎜ 내지 5㎜의 범위 내에서 정상적으로 이루어져야 하지만, 20㎜ 만큼 리딩 에지를 이동시킬 수 있다.

도 5와 도 5a는 충돌 슈(30) 상의 충돌 지점(16)에서의 제지 원료의 사출물(14)을 도시하고 있다. 제지 원료의 농도와 충돌 슈에 의해 발생되는 탈수의 양과 배킹 성형 패브릭(20), 운반 성형 패브릭(18)과 이 패브릭들 사이에 개재된 제지 원료에 의하여 이루어진 샌드위치의 두께를 기초로 하여, 제지 원료로부터 성형되는 초기 웹의 섬유를 압착시키고 파손시킬 가능성이 있는 높은 전단응력을 방지하기 위하여 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 패브릭 편향각은 작은 편향각(대략 0.5°)으로 설정된다. 그리고, 편향각이 너무 작으면, 샌드위치가 서로 견고하게 압착되지 않으며 또한 초기 종이 웹이 파손될 가능성이 있다.

도 6과 도 6a는 종이가 다른 등급으로 변화한 후의 도 5와 도 5a에서와 동일한 위치에 있는 충돌 슈(30,130)와 성형 슈(40,140)를 도시하고 있다. 더 두꺼운 제지 원료는 사출물(14')에 의하여 제공된다. 제지 원료의 두께가 증가함으로 인하여, 운반 성형 패브릭(18), 배킹 성형 패브릭(20)과 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 지점에서 패브릭들(18,20) 사이에 사출된 지료에 의해 형성된 샌드위치의 전체 두께는 바람직한 것 보다 더 큰 편향각을 발생시킨다. 이것은 성형되는 종이의 초기 웹의 파손을 초래할 수 있다.

도 7과 도 7a를 참조하면, 본 발명에 따른 위치 교정의 용이한 방법은 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 위치에서 운반 성형 패브릭(18), 배킹 성형 패브릭(20)과 이 패브릭들(18,20) 사이 개재된 사출된 제지 원료의 패브릭 편향각을 감소시키기 위해서 피봇팅 운동 및/또는 가로이동에 의한 충돌 슈(30,130)와 성형 슈(40,140)의 이동을 적어도 한 번 실행하는 것이다.

샌드위치된 패브릭들(18,20)과 제지 원료의 두께는 충돌 슈(30,130) 상의 충돌 지점(16)의 변화와 유효 랩각의 변화 등을 포함하여 많은 인자들에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 보다 두꺼운 제지 원료에 대하여 더 큰 랩각을 가지도록 충돌 슈(30,130)의 리딩 에지와 인접하게 충돌 지점(16)을 위치시키면 충돌 슈(30,130)에 의하여 탈수가 더 많이 이루어지고 샌드위치 두께가 줄어들 것이다. 그러나, 얇은 제지 원료의 경우에는 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 패브릭 편향각과 적당한 텐션을 유지하기 위해서, 충돌 슈(30,130) 상에서 발생되는 탈수가 더 적게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 인접한 위치로 충돌 지점(16)을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 충돌 슈(30,130) 상의 충돌 지점(16)의 위치 뿐만 아니라 충돌 슈(30,130)의 트레일링 에지와 성형 슈(40,140)의 리딩 에지 사이의 패브릭 편향각은 하나 이상의 액츄에이터(36,136,139,148,154)에 의하여 쉽게 조절될 수 있다. 바람직하게 다른 타입의 종이를 제조하기 위하여 교체하는 동안 조절을 쉽게 하기 위해서 액츄에이터에는 컨트롤러를 사용할 수 있다. 이것은 장비의 가동을 중단하고 장비를 재가동하기 전에 충돌 슈 및/또는 성형 슈의 위치를 수동으로 조절하는기 위하여 많은 노력이 드는 작업에 필요하다. 장비가 재가동되었을 경우에만 조절이 적절하게 되었는 지의 여부를 결정할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이동가능한 충돌 슈(30,130) 및/또는 성형 슈(40,140)는 다른 타입의 종이 웹을 성형하기 위한 성형부를 조절하기 위하여 쉽게 이동될 수 있다. 이것은 성형되는 종이 웹의 품질을 향상시키기 위하여 가동중에 미세한 조절이 가능하도록 제지기가 작동하기 전 또는 작동하는 동안 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제지기는 지금까지 종래에 소요되었던 시간 보다 더 짧은 소요시간 동안 더 다양한 종이 제품을 효율적으로 생산할 수 있다.

충돌 슈와 성형 슈 전부 또는 어느 하나의 리딩 에지를 적합하고 정확하게 이동(회전 및/또는 직선)시키기 위하여 다양한 메커니즘들이 적용될 수 있다. 이러한 메커니즘들 중 어느 하나의 메커니즘은 기계 설계 및 레이아웃(메커니즘은 어느 다른 장치, 샤워(showers), 팬(pans) 또는 마운팅(mountings)과 조화되어야 한다) 뿐만 아니라 제지 조건들과 소비자 요구에 따라 선택될 것이다. 실제의 메커니즘은 단순 구조의 단일 피봇 장치, 각 단이 고정 경로를 따라 직선 이동되는 이중 슬라이딩 메커니즘, 단일 피봇 장치와 이중 슬라이딩 메커니즘의 결합, 또는 다른 적절한 장치가 적용될 수 있다. 회전이동은 크로스 샤프트와 전기모터에 의하여 구동되는 스크류 잭 장치 등의 구동 액츄에이터에 의하여 수행될 수 있다. 다른 장치로는, 유압 또는 공압 액츄에이터 또는 구동장치가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 전부 또는 일부의 장점들은 이동가능한 충돌 슈 및/또는 이동 가능한 성형 슈를 사용함으로써 얻어질 수 있으며, 이는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 실시예들로부터 이해할 수 있을 것이다.

각각 독립적으로 또는 링크되는 방법으로 이동가능한 충돌 슈 및/또는 성형 슈를 제공하는 본 발명의 전술한 실시예들은 제지 원료의 사출물의 충돌 지점과 유효 랩각 뿐만 아니라 향상된 종이 웹을 성형하기 위하여 충돌 슈의 트레일링 에지와 성형 슈의 리딩 에지 사이의 패브릭 편향각을 조절할 수 있도록 다양한 방법으로 변경 및 치환될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예들에만 국한되는 것은 아니고 첨부된 청구범위에 의하여 정의된 기술적 사상과 범위 내에 있는 모든 변형예들을 포함하는 것이다.

Claims (18)

1. a. 제지 원료의 사출물을 운반하는 헤드박스와;

   b. 상기 헤드박스의 하류에 인접하여 배치되는 리드인 롤과;

   c. 전진 이동을 할 수 있도록 각각 설치되고, 초기 종이 웹이 그 사이에서 성형되는 대향하는 전진 측면들을 가지는 운반 성형 패브릭 및 배킹 성형 패브릭과;

   d. 상기 운반 성형 패브릭이 슬라이딩 이동하고, 충돌 지점으로 상기 제지 원료의 사출물이 운반되는 충돌 슈와;

   e. 상기 충돌 슈의 하류에 인접하여 배치되고, 상기 배킹 성형 패브릭이 슬라이딩하는 성형 슈를 포함하고,

   f. 상기 충돌 슈는 제 1 고정위치로부터 다수개의 제 2 고정위치들 중 어느 하나의 위치까지 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 조절기구가 설치되며, 상기 충돌 슈와 맞닿아 슬라이딩 접촉하는 영역 내에서 상기 운반 성형 패브릭 상의 상기 제지 원료의 사출물의 충돌 지점의 위치는 제 1 피봇점에 대하여 상기 충돌 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 충돌 슈를 가로방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리드인 롤은 상기 충돌 슈에 링크되며 상기 충돌 슈의 위치 조절에 대응하여 상기 리드인 롤의 위치가 조절되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 성형 슈는 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 설치되며, 상기 운반 성형 패브릭의 패브릭 편향각을 조절하기 위하여 상기 성형 슈의 리딩 에지의 위치는 제 1 고정 성형 슈 위치로부터 다수개의 제 2 고정 성형 슈 위치들 중 어느 하나의 위치까지 제 2 피봇점에 대하여 상기 성형 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 성형 슈를 가로 방향으로 이동시킴으로써 조절할 수 있는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 2 피봇점은 상기 성형 슈의 하류측 또는 그 근방에 배치되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 성형 슈는 상기 충돌 슈에 링크되며, 상기 충돌 슈의 이동에 대응하여 상기 성형 슈가 이동하는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 성형 슈는 기계적인 링크기구에 의하여 상기 충돌 슈에 링크되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절기구는 적어도 하나의 액츄에이터를 포함하며,

   상기 충돌 슈의 위치는 상기 액츄에이터에 의해 조절되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
8. 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부를 사용하여 초기 종이 웹을 성형하는 방법으로서,

   a. 전진이동을 할 수 있도록 각각 설치되고 상기 초기 종이 웹이 그 사이에서 성형되는 대향의 전진 측면들을 가지는 운반 성형 패브릭 및 배킹 성형 패브릭 사이의 충돌 지점으로 제지 원료의 사출물을 운반하는 헤드박스와, 상기 운반 성형 패브릭이 슬라이딩 접촉 상태로 이동하고 충돌 지점으로 상기 제지 원료의 사출물이 운반되는 충돌 슈를 제공하고;

   b. 적어도 한번의 피봇팅 운동과 가로이동을 할 수 있도록 상기 충돌 슈를 설치하며;

   c. 상기 제지기가 동작하기 전 또는 동작하는 동안 제 1 고정위치로부터 다수개의 제 2 고정위치들 중 어느 하나의 위치까지 제 1 피봇점에 대하여 상기 충돌 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 충돌 슈를 가로방향으로 이동시킴으로써 상기 충돌 슈와 맞닿아 슬라이딩 접촉하는 영역 내에서 상기 운반 성형 패브릭 상의 상기 제지 원료의 사출물의 충돌 지점의 위치를 조절하는 초기 종이 웹 성형방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 성형 슈를 설치하고, 제 1 고정 성형 슈 위치로부터 다수개의 제 2 고정 성형 슈 위치들 중 어느 하나의 위치까지 제 2 피봇점에 대하여 상기 성형 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 성형 슈를 가로 방향으로 이동시킴으로써 상기 성형 슈의 위치를 조절하는 것을 더 포함하는 초기 종이 웹 성형방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 충돌 슈에 상기 성형 슈를 링크하고 상기 충돌 슈의 이동에 대응하여 상기 성형 슈가 이동하는 것을 더 포함하는 초기 종이 웹 성형방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    비중이 큰 제지 원료에 대해서 상기 충돌 슈의 리딩 에지에 인접한 위치로 충돌 지점의 위치를 조절하는 것을 더 포함하는 초기 종이 웹 성형방법.
12. 제 8 항에 있어서,

    유효 랩 각이 감소되도록 상기 충돌 슈 위치를 조절하는 것을 더 포함하는 초기 종이 웹 성형방법.
13. a. 제지 원료의 사출물을 운반하는 헤드박스와;

    b. 상기 헤드박스의 하류에 인접하여 배치되는 리드인 롤과;

    c. 전진 이동을 할 수 있도록 각각 설치되고, 초기 종이 웹이 그 사이에서 성형되는 대향의 전진 측면들을 가지는 운반 성형 패브릭 및 배킹 성형 패브릭과;

    d. 상기 운반 성형 패브릭이 슬라이딩 접촉 상태로 이동하고, 충돌 지점으로 상기 제지 원료의 사출물이 운반되는 충돌 슈와;

    e. 상기 배킹 성형 패브릭이 슬라이딩하며, 상기 충돌 슈의 하류에 인접하여 배치되는 성형 슈를 포함하고,

    f. 상기 성형 슈는 제 1 고정 성형 슈 위치로부터 다수개의 제 2 고정 성형 슈 위치들 중 어느 하나의 위치까지 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 설치되고, 상기 충돌 슈의 트레일링 에지와 상기 성형 슈의 리딩 에지 사이의 영역 내에서 상기 운반 성형 패브릭의 패브릭 편향각은 제 1 피봇점에 대하여 상기 성형 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 성형 슈를 가로방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 충돌 슈는 제 1 고정위치로부터 다수개의 제 2 고정위치들 중 어느 하나의 위치까지 적어도 한 번의 피봇팅 운동 및 가로이동을 할 수 있도록 설치되고, 상기 충돌 슈와 맞닿아 슬라이딩 접촉 영역 내에서 상기 운반 성형 패브릭 상의 상기 제지 원료의 사출물의 충돌 지점의 위치는 제 1 피봇점에 대하여 상기 충돌 슈를 적어도 한 번 회전시키고 상기 충돌 슈를 가로방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 성형 슈는 상기 성형 슈의 하류 측 또는 그 근방에 배치된 제 2 피봇점에 대하여 피봇되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 성형 슈는 상기 충돌 슈에 링크되며 상기 성형 슈의 이동에 대응하여 상기 충돌 슈가 이동하는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 성형 슈는 기계적인 방법으로 상기 충돌 슈에 링크되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 성형 슈의 이동은 적어도 하나의 컨트롤러에 의해 상기 충돌 슈에 링크되는 갭 블레이드 포머 타입 제지기용 성형부.