KR101091811B1

KR101091811B1 - 공정 벨트의 신규한 구조

Info

Publication number: KR101091811B1
Application number: KR1020057012192A
Authority: KR
Inventors: 트렌트 데이비스
Original assignee: 알바니 인터내셔널 코포레이션
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2011-12-12
Also published as: KR20050092726A; TW200419040A; JP4854963B2; EP1579063B1; ES2627491T3; RU2005124302A; WO2004061214A3; BR0317841A; NZ540076A; AU2003295594A1; CN1726318A; CN100385068C; AU2003295594C1; NO20053693L; MXPA05006468A; CA2509054A1; JP2006512501A; BR0317841B1; US7011730B2; RU2326766C2

Abstract

본 발명은 제지기의 슈우 압착 벨트 또는 그 밖의 산업용 공정 벨트를 제조하기 위한 방법 및 그 방법에 따라 제조된 벨트에 관한 것이다. 본 발명의 벨트는 폴리머와 스테이플 섬유의 혼합물을 원통형의 맨드럴 상에 투입하거나, 압출 또는 공압출함에 의해 제조된다. 바람직하게는, 최종 완성된 벨트가 원하는 물성을 가질 수 있게 하기 위하여 폴리머 내 스테이플 섬유의 농도 및/또는 방위의 변화가 조절된다.

벨트, 폴리머, 스테이플 섬유, 맨드럴, 투입, 압출, 공압출, 농도, 제지기

Description

공정 벨트의 신규한 구조{NOVEL STRUCTURE FOR PROCESS BELT}

본 발명은 산업용 공정 벨트에 관한 것이며 더욱 상세하게는 제지기의 공정 벨트, 예를 들어 종이제조장치의 압착부에 이용되는 벨트에 관한 것이다.

제지 과정 동안에, 섬유성 웹(fibrous web)은 성형용 직물(forming fabric) 상에 섬유성 슬러리를 적층시킴으로써 성형된다. 이 공정 동안 슬러리로부터는 상당한 양의 물이 배출되고, 이후 새로이 성형된 웹은 압착부(press section)로 이송된다. 상기 압착부는 일련의 프레스 닙(press nips)을 포함하며, 여기서 압착 직물 상에 지지되는 섬유성 웹은 그로부터 수분을 제거할 수 있도록 설계된 압착력을 받게 된다. 상기 웹은 최종적으로 건조부(drying section)로 이송되며, 이 건조부는 웹이 건조기 직물을 거쳐 둘레로 안내되는 가열 건조기 드럼(heated dryer drums)을 포함한다. 상기 가열 건조기 드럼은 증발 건조를 통해 웹의 수분 함유량을 원하는 수준으로 줄이게 된다.

에너지 비용 측면에서 볼 때 웹이 건조부로 들어가기 전에 웹으로부터 가능한 한 많은 양의 수분을 제거하는 것이 더욱더 바람직하다. 건조기 드럼은 종종 증 기에 의해서 그 안으로부터 가열되는데, 많은 양의 수분을 웹으로부터 제거할 필요가 있을 때 관련 비용은 더욱더 증가할 수 밖에 없다.

종래 압착부는 인접한 원통형 프레스 롤의 쌍에 의해 구성되는 일련의 닙(nips)들을 포함하여 왔다. 최근에는 롱 또는 연장형 프레스 닙(long or extended press nips)들의 사용이 인접한 프레스 롤 쌍으로 구성된 닙들의 사용보다 유리한 것으로 알려졌다. 웹이 닙에서 압력을 받는 시간이 길면 길수록 보다 많은 양의 수분이 제거될 수 있고, 결국 건조부의 증발을 통해 제거되는 수분이 웹에 덜 남아 있게 되는 것이다.

본 발명은 슈우(shoe) 타입의 롱 닙 프레스(long nip presses)에 관한 것이다. 이러한 다양한 롱 닙 프레스에 있어서, 닙은 원통형 프레스 롤과 원호형 압력 슈우 사이에 형성된다. 원호형 압력 슈우는 원통형 프레스 롤의 곡률반경과 근접한 곡률 반경을 가지는 원통형의 오목한 표면을 가진다. 롤과 슈우가 밀접하게 서로 물리적으로 근접될 때 두 프레스 롤 사이에 형성된 것보다 기계 방향에서 5배 내지 10배 정도 더 긴 닙이 형성된다. 이것은 두 롤 프레스에서 사용된 압착력에서 제곱 인치 당 압력을 같은 수준으로 유지한다고 할 때 롱 닙에서 섬유성 웹의 소위 체류시간을 더욱 증가시킨다. 이러한 새로운 롱 닙 기술의 결과는 제지기에서 종래의 닙과 비교했을 때 롱 닙에서의 섬유성 웹의 탈수 측면에서 커다른 증가를 가져왔다.

슈우 타입의 롱 닙 프레스는 미국특허 제5,238,537호에 나타낸 바와 같이 특별한 벨트를 필요로 한다. 이러한 벨트는 섬유성 웹을 지지, 운반 및 탈수시키는 압착 직물을 마모의 가속화로부터 보호하도록 설계되는데, 마모의 가속화는 정지상태의 압력 슈우와 직접적으로 미끄럼 접촉함에 의해 초래된다. 그러한 벨트에는 정지상태의 슈우 위를 오일의 윤활막 상태로 타고 가거나 미끄러지는 매끄럽고 불침투성인 표면이 구비되어야 한다. 이러한 벨트는 압착 직물과 대략 같은 속도로 닙을 통과하여 이동하고, 이에 벨트 표면에 대한 최소량의 마찰이 압착 직물에 가해지도록 한다.

미국특허 제5,238,537호에 개시된 다양한 형태의 벨트들은 무한 루프 형태의 직조된 베이스 직물에 합성 폴리머 수지를 침투시켜 제조된다. 바람직하게는, 수지가 적어도 벨트의 내측 표면 상에 소정 두께의 코팅층을 형성하도록 하여, 베이스 직물을 직조하고 있는 얀(yarns)이 롱 닙 프레스를 구성하는 원호형 압력 슈우와의 직접적인 접촉으로부터 보호될 수 있게 한다. 특히, 이 코팅층은 윤활유가 도포된 슈우 위로 빠르게 미끄러지도록 하기 위하여 또한 윤활유가 벨트 구조 내에 침투하여 압착 직물 또는 직물들 그리고 섬유성 웹이 오염되는 것을 막기 위하여 매끄럽고 불침투성인 표면을 가져야 한다. 미국특허 제5,238,537호에 나타낸 벨트의 베이스 직물은 단일 또는 다중층의 직조물에서 모노필라멘트 얀(monofilament yarns)으로부터 직조될 수 있으며, 침투물질이 직조물에 전체적으로 침투될 수 있도록 충분히 개방하기 위하여 직조된다. 이것은 최종 벨트 내에 공극이 형성될 가능성을 배제시킨다. 상기의 공극은 벨트와 슈우 사이에 사용된 윤활유가 벨트에 침투할 수 있도록 하여 압착 직물 또는 직물들 그리고 섬유성 웹을 오염시킬 수 있게 한다. 베이스 직물은 평탄하게 직조된 후 무한 형상으로 시임(seam)되거나, 무한 튜브 형 태로 직조될 수도 있다.

침투물질이 고형으로 경화될 때 일차로 기계적 결합에 의해 베이스 직물과 결합되며, 여기서 경화된 침투물질은 베이스 직물의 얀을 둘러싸게 된다. 또한 경화된 침투물질과 베이스 직물의 얀 물질 사이에서는 일부 화학적 접착 또는 고착이 있을 수 있다.

미국특허 제5,238,537호에 개시된 바와 같이 롱 닙 프레스 벨트는, 설치에 필요한 롱 닙 프레스의 치수에 따라서, 무한 루프 형상의 둘레를 따라 길이방향으로 측정된 대략 13 내지 35 피트(대략 4 내지 11 미터)의 길이를 가지며, 무한 루프 형상을 가로질러 횡으로 측정된 대략 100 내지 450 인치(대략 250 내지 1125 센티미터)의 폭을 가진다.

위에 주어진 롱 닙 프레스 벨트의 길이 치수는 개방형 및 폐쇄형 루프 프레스용 벨트 모두에 대한 길이 치수를 포함함을 알아야 할 것이다. 개방형 루프 프레스용 롱 닙 프레스 벨트는 일반적으로 25 내지 35 피트(대략 7.6 내지 11 미터) 범위의 길이를 가진다. 현재 통용되고 있는 일부 폐쇄형 루프 프레스용 롱 닙 프레스 벨트의 길이(원주)를 다음의 표 1에 나타내었다.

상기 벨트의 제조는 베이스 직물이 합성 폴리머 수지의 침투 이전에 무한이어야 한다는 요건에 의해 복잡해진다.

그럼에도 불구하고 이러한 다양한 벨트들은 여러 해 동안 성공적으로 제조되어 왔다. 그러나 제조 공정에서 다음의 두 가지가 해결해야 할 오래된 두 문제점으로 남아 있다.

첫째, 침투 및 코팅 공정 동안 베이스 직물로부터 공기의 완전한 제거가 어렵다는 점이다. 베이스 직물의 직조 구조 내에 남아 있는 공기는 그 자체가 최종 벨트 제품에서 공극으로 나타난다. 이러한 공극은 균열로 인한 벨트의 조기 손상을 초래하는 손상 개시 위치로서의 작용을 할 수도 있다. 결국, 합성 폴리머 수지가 이용됨에 의해 완전한 침투성을 얻기 위해서는 베이스 직물로부터 공기를 완전히 배출시키는 것이 중요하다.

둘째, 폴리머 수지 물질의 층을 벨트 외부 표면 상에 제공하기 위하여 널리 이용되는 기술, 및 내부에 상기 층을 두기 위한 벨트의 인버팅(inverting) 기술이 시종일관 만족스러운 결과를 만들어내지 못하고 있다.

본 발명은 종래 구조에서 나타나는 문제점들을 해소하기 위한 방안 및 공정 벨트, 특히 슈우 압착 벨트(shoe press belts)의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 공정 벨트 및 공정 벨트를 생산하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것으로, 여기서 많은 선택적인 물질들이 벨트를 만드는 물질들로서 이용이 가능하다.

또한, 본 발명은 보다 낮은 비용으로 그리고 고속에서 기능을 수행할 수 있는 공정 벨트를 생산하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 제지기(papermaker)의 슈우 압착 벨트(shoe press belt) 또는 기타 산업용 공정 벨트를 생산하기 위한 방법 및 그러한 방법에 따라 제조된 벨트에 관한 것으로서, 본 발명의 벨트는 폴리머와 스테이플 섬유(staple fiber)의 혼합물을 압출하는(extruding) 방법, 상기 혼합물을 공압출하는(co-extruding) 방법, 그리고 상기 혼합물을 원통형 맨드럴(mandrel) 상에 투입하는(dispensing) 방법 중에 선택된 하나 이상의 방법에 의하여 생산된다. 바람직하게는 최종 완성된 벨트가 희망하는 물성치들을 가질 수 있도록 하기 위하여 폴리머 내 스테이플 섬유의 농도(concentration) 및/또는(and/or) 방위(orientation)의 변화를 다양하게 조절할 수 있다.

도 1은 롱 닙 프레스의 측단면도,

도 2는 본 발명에 따라 제조된 공정 벨트 물질의 바람직한 구현예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 공정 벨트의 제조과정에서 이용될 수 있는 맨드럴 장치의 예를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 공정 벨트의 제조과정에서 이용될 수 있는 맨드럴 장치의 다른 예를 도시한 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예가 제지기 슈우 압착 벨트와 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 특성에 맞으면서 빠르고 효율적으로 생산될 수 있는 벨트를 가지는 것이 유리한 기타 다른 산업장치에서 이용되는 공정 벨트 뿐만 아니라 제지기의 기타 다른 부분에 이용되는 공정 벨트에 본 발명이 적용될 수 있음을 주의할 필 요가 있다.

제지장치에서 종이 제품으로 처리되는 섬유성 웹을 탈수하기 위한 롱 닙 프레스가 도 1에서 측단면도로 도시되어 있다. 프레스 닙(10)은 매끄러운 원통형 프레스 롤(12)과 원호형 압력 슈우(14)에 의해서 한정된다. 상기 원호형 압력 슈우(14)는 원통형 프레스 롤(12)과 거의 같은 곡률 반경을 가진다. 상기 원통형 프레스 롤(12)과 상기 원호형 압력 슈우(14) 사이의 거리는 닙(10)의 부하를 제어하도록 원호형 압력 슈우(14)에 작동 가능하게 부착된 유압 수단에 의해서 조절될 수 있다. 매끄러운 원통형 프레스 롤(12)은 같은 높이인 횡방향 기계의 닙 프로파일을 얻을 수 있도록 원호형 압력 슈우(14)에 매칭되는 제어되는 크라운 롤(crown roll)일 수 있다.

무한 벨트 구조(16)가 닙(10)을 통해 폐쇄 루프로 연장되어, 프레스 롤(12)을 원호형 압력 슈우(14)로부터 분리시킨다. 종이 시트로 처리되는 압착 직물(18)과 섬유성 웹(20)은 도 1에 화살표로 표시된 바와 같이 닙(10)을 통해 함께 통과한다. 섬유성 웹(20)은 압착 직물(18)에 의해 지지되어 닙(10)에서 매끄러운 원통형 프레스 롤(12)과 직접 접촉하게 된다. 섬유성 웹(20)과 압착 직물(18)은 화살표로 표시된 바와 같이 닙(10)을 통과하여 이동하게 된다.

선택적으로, 섬유성 웹(20)이 두 압착 직물(18) 사이를 닙(10)을 통과하여 이동할 수 있다. 이때 프레스 롤(12)은 매끄럽거나, 홈 또는 임의로 드릴 가공된 홀과 같은 공극 체적 수단(void-volume means)을 구비할 수 있다. 마찬가지로, 압착 직물(18)에 접하는 무한 벨트 구조(16)의 일측이 매끄럽거나, 공극 체적 수단을 구비할 수 있다.

어떤 경우에서도, 도 1에서 화살표로 표시된 바와 같이, 즉 도 1에서 반시계 방향으로 프레스 닙(10)을 통과하여 이동하는 무한 벨트 구조(16)는 압착 직물(18)이 원호형 압력 슈우(14)에 직접적으로 슬라이딩 접촉하는 것을 막으며, 오일로 형성된 윤활막 상에서 슬라이드 된다. 따라서, 무한 벨트 구조(16)는 오일에 불침투성이어야 하고, 결국 그로 인해 압착 직물(18)과 섬유성 웹(20)이 오염되지 않을 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 생산된 공정 벨트의 단면도로서, 예컨대 도 1의 벨트(16)로서 사용하기에 적합한 벨트를 제조하는데 이용될 수 있다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 벨트(22)는 압착 직물측 폴리머 층(press fabric side polymer layer)(24)과, 스테이플 섬유 보강 폴리머 층(staple fiber reinforced polymer layer)(26), 그리고 슈우측 폴리머 층(shoe side polymer layer)(28)의 3개 층으로 구성된다. 상기 슈우측 폴리머 층이 압력 슈우에 접촉하게 되는 벨트 표면의 원하는 특성을 제공하기 위하여 포함되는 반면, 상기 압착 직물측 폴리머 층은 압착 직물에 접촉하게 되는 재료의 원하는 특성을 제공하기 위하여 포함된다. 상기 스테이플 섬유 보강 폴리머 층은 요구되는 장력 계수와 같이 기타 다른 특성들을 벨트에 주기 위하여 사용된다. 스테이플 섬유 각 조각의 평균 길이는 본 명세서의 관점에서 충족될 수 있게 선택되는 설계 사양이다. 그러나, 평균 섬유 길이를 12mm ~ 200mm의 범위로 하는 것이 고려될 수 있다.

다중층 벨트 구조가 바람직하기는 하지만 본 발명에서 반드시 필요한 것은 아님을 주의해야 한다. 임의의 갯수의 층들이 채용된다. 예를 들어, 스테이플 섬유 보강 폴리머로 만들어진 단일층의 벨트가 제조될 수 있다. 이러한 벨트에서, 압착 직물 및 압력 슈우와 접촉하는 표면보다 벨트의 중심부에서 섬유의 농도를 높게 하는 것과 같이 벨트의 두께방향 위치에 따라 섬유의 농도를 다르게 하는 것이 바람직하다. 또한, 벨트의 중심부에서 섬유의 농도를 높게 함으로써 표면에 가까운 부분이 상대적으로 유연한 벨트를 만들 수 있으며, 벨트의 안과 밖을 뒤집을 수 있는 장점을 제공한다. 특히, 바람직한 농도 구배는 중심부에서 최대 백분율 함량으로 하되, 제1표면에서는 부피로 0%, 제2표면에서 다시 부피로 0%가 되도록 하는 것이다. 전체적으로는 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%의 범위가 되도록 한다.

단일층 벨트에서는 섬유들이 벨트의 표면과 평행하도록 또는 대체로 평행하도록 하면서 벨트의 두께방향으로는 향하지 않게 하는 것과 같이 섬유들의 방향을 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 섬유들이 벨트의 섬유성 웹 접촉 표면 및 벨트의 슈우측 표면에 평행하거나 대체로 평행한 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

다시 다중층의 구현예에 대하여 설명하면, 임의의 갯수의 층들이 스테이플 섬유를 포함할 수 있음에 주목해야 한다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 유사한 3개 층의 구현예가 구성될 수 있으며, 여기서 두 표면층과 중심층이 각각 스테이플 섬유를 포함하되, 스테이플 섬유의 농도가 중심층보다 두 표면층에서 상대적으로 낮게 포함되고, 섬유들이 MD, CD 방향의 바람직한 방위를 가지거나, 임의의 층에서 두께방향의 방위를 가진다.

도 2의 벨트, 그리고 본 발명의 벨트는 대체로 폴리머와 스테이플 섬유의 혼합물을 원통형 맨드럴 위에 투입(dispensing)하거나 압출(extrusion) 또는 공압출(co-extrusion)에 의해 제조된다. 어떠한 경우에서도 액상계 폴리머(liquid polymer system)의 사용이 바람직하다. 액상계로는 화학반응을 통하여 고체화되는 반응용액 또는 냉각을 통해 고체화되는 용융용액이 사용될 수 있다. 액상계 폴리머의 사용은 매트릭스(matrix) 내에서 보다 용이하게 섬유를 분포시킬 수 있고, 구분된 층 사이를 보다 우수하게 완전히 접합시킬 수 있는 장점을 제공한다. 더욱이, 액상계는 다수의 적용분야에서 우수한 기술적 특성들을 제공하고 있는 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 폴리머의 사용이 가능하다. 그럼에도 불구하고 공압출은 그 나름대로의 장점을 가지고 있으며, 주된 장점으로는 공압출이 매우 우수한 층간 접합을 가능하게 한다는 점이다. 또한, 열가소성 물질로부터 전체 벨트 수지 구조를 공압출하는 것이 가능하거나, 벨트 수지 물질이 띠(ribbon) 형태, 경우에 따라서 나선형, 또는 선택적으로 원통형으로 압출될 수 있다.

이용되는 제조기술에 관계없이, 폴리머 내 스테이플 섬유의 농도(concentration) 및/또는 방위(orientation)의 차이가 조절되어 최종 벨트가 원하는 물성을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 스테이플 섬유의 농도 및/또는 방위의 조절은 폴리머-스테이플 섬유 혼합물의 유동조건(형상, 속도 및 지속시간)을 조절함으로써 수행된다. 이는 섬유가 유동방향을 따라 정렬하려는 경향이 있고 이러한 원리가 맨드럴 또는 압출에 의한 임의의 구현예에서 똑같이 적용될 수 있기 때문에 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 맨드럴 방식의 벨트 생산을 위한 장치를 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 생산장치(70)는 예컨대 매끄럽게 연마된 표면을 가지는 원통형 공정 롤(cylindrical process roll) 또는 맨드럴(mandrel)(72), 기어(84) 및 모터(86)를 포함하여 이루어진다. 바람직하게는, 맨드럴(72)의 표면은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene,PTFE) 또는 실리콘과 같은 물질로 코팅되고, 이들은 그 위에 경화된 폴리머 물질을 쉽게 분리시킬 것이다.

작동동안 맨드럴(72)은 그 축이 수평방향을 향하도록 배치되어서 모터(86)와 기어(84)에 의해 그 축을 중심으로 회전되어진다. 폴리머 물질 또는 폴리머 물질과 스테이플 섬유의 혼합물을 투입하는 디스펜서(88)는 수평으로 놓인 맨드럴(72)의 주위에 배치되어서 폴리머 물질 또는 혼합물을 회전하는 맨드럴의 대략 최정점 위치에서 맨드럴 위 또는 이전 형성된 층 위에 가해준다.

상기 폴리머는 폴리우레탄일 수 있으며, 바람직하게는 그것의 100% 고형 조성물일 수 있다. 용매물질이 없는 100% 고형계의 사용은 맨드럴상의 추후 공정이 진행되면서 이루어지는 경화처리 동안에 폴리머 내의 기포 형성을 막아준다.

상기 맨드럴(72)은 그 길이방향 축이 수평방향을 따르도록 배치되어서 회전되어진다. 폴리머 또는 폴리머/스테이플 섬유 혼합물의 투입류(90)는 맨드럴(72) 또는 이전 형성된 층의 외부에 입혀지는데, 이는 맨드럴의 일단에서 시작되어서 맨드럴이 회전함에 따라 맨드럴을 따라 길이방향으로 진행된다. 상기 디스펜서(88)는 폴리머 또는 혼합물을 나선형 유선의 형태로 가하기 위하여 미리 선택된 속도로 맨 드럴(72) 위에서 축방향으로 이동된다. 폴리머 또는 혼합물은 최소 점성 조건에 맞춰지면 떨어짐(dripping) 없이 고속으로 맨드럴 위에 코팅할 수가 있다.

또한, 본 발명의 다른 구현예에서, 폴리머 물질 또는 폴리머/스테이플 섬유 혼합물의 두 투입흐름이 두 개의 디스펜서(88)로부터 가해질 수 있으며, 이때 두 개 층을 동시에 형성하기 위하여 하나의 투입흐름 위에 다른 투입흐름이 가해질 수 있다. 한 가지 이용 가능한 방법으로는 스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질을 제1투입흐름으로 투입하고 폴리머 물질과 스테이플 섬유의 혼합물을 제2투입흐름으로 투입하는 것이다. 이러한 방법에 있어서, 섬유 보강층과 섬유로 보강되지 않은 층을 가지는 두 개 층의 벨트는 원-샷 기술(one-shot technique)을 이용하여 생산할 수가 있다. 그 밖에 다중 투입흐름 방식의 구현예가 본 명세서의 관점에서 고려될 때 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 명확해질 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 맨드럴 방식 벨트 생산을 위한 장치의 다른 구현예를 도시하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 생산장치(100)가 예컨대 매끄럽게 연마된 표면을 가지는 원통형 공정 롤 또는 맨드럴(102)을 포함하여 이루어진다. 압출 환형부(extrusion annulus)(104)가 맨드럴 주위를 따라 위치되어 공정장비(processing)(106)에 부착되어 있다. 작동시에 상기 공정장비에는 상기 환형부에 의해 맨드럴 주변으로 압출되어질 폴리머 또는 폴리머/스테이플 섬유 혼합물이 채워진다. 상기 폴리머 물질 또는 혼합물은 맨드럴 주위 또는 이전에 형성된 층 주위로 직접 압출될 수 있다.

도 4에서, 환형의 링이 화살표로 표시된 바와 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 이 동하는 것으로 도시되어 있으며, 압출된 물질 부분이 도면부호 108로 지시되고 있다. 도 4의 구현예에서, 맨드럴의 축(110)과 각을 이루는 방향으로 배치된 스테이플 섬유를 가진 하나 또는 그 이상의 층을 만드는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 하나의 층은 폴리머/스테이플 섬유 혼합물을 공정장비 내에 넣고 환형부가 혼합물을 압출하면서 왼쪽에서 오른쪽으로 이동함에 따라 맨드럴을 축(110)을 중심으로 회전시켜 만들 수가 있다.

본 발명에 따른 벨트 제조는 몇 가지 장점을 가진다. 첫째로, 폴리머로서 몇 가지의 선택적인 물질들이 사용될 수 있으며, 또한 보강섬유로서 몇 가지의 선택적인 물질들이 사용될 수 있다. 사용 적합한 폴리머의 예로는 열가소성 폴리머(thermoplastic polymers), 열경화성 폴리머(thermosetting polymers) 및 반응성 폴리머(reactive polymers)(열 및 첨가물에 의해 경화되는)가 포함된다. 또한, 사용 적합한 섬유 물질의 예로는 글래스(glass), 폴리아라미드(polyaramid), 카본(carbon), 폴리에스테르(polyester) 및 폴리에틸렌(polyethylene)이 포함된다.

본 발명에 따른 벨트 제조의 또 다른 장점은 상대적으로 효율적이라는 점이다. 바람직하게는, 생산공정이 원통형 맨드럴과 같은 지지 표면 위에 여러 층을 연속적으로 코팅하거나, 공압출 공정과 같이 하나 이상의 층을 동시에 코팅하는 공정을 포함하도록 한다. 이러한 방법으로 벨트를 형성하는 것은 단순하면서 낮은 비용의 장비를 이용하여 달성할 수 있는 매우 빠른 생산공정을 가능하게 한다. 이와 같은 생산에 요구되는 시간은 몇 시간 정도이다.

대체로 본 발명에 따른 벨트 생산공정은 구분되는 층들을 코팅하는 과정, 경 화시키는 과정(필요한 경우), 최종 마무리하는 과정을 포함하며, 이는 직조된 기재 또는 직조되지 않은 기재를 제조한 후 이어 기재를 충전재 물질로 코팅 또는 침투시키는 종래 기술과는 크게 다른 것이다. 따라서, 본 발명의 공정을 "원-샷" 공정이라 할 수가 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 대한 수정들이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명백하지만, 본 발명을 첨부된 청구범위를 벗어나서 수정되게 하지는 않을 것이다.

본 발명은 제지기에서 사용될 수 있다.

Claims

스테이플 섬유(staple fiber)로 보강된 폴리머 물질로 이루어진 제1층과 스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제2층을 포함하되,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면 중 하나에서 섬유의 농도가 부피로 0%이고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면에서 섬유의 농도가 부피로 0%이고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
청구항 1에 있어서,

스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제3층을 더 포함하고, 상기 제1층이 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
청구항 1에 있어서,

상기 폴리머 물질은 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머 및 반응성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
청구항 1에 있어서,

상기 폴리머 물질은 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
청구항 1에 있어서,

상기 스테이플 섬유는 글래스, 폴리아라미드, 카본, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트.
맨드럴 상에 스테이플 섬유로 보강된 폴리머 물질로 이루어진 제1층을 투입하는(dispensing) 단계와;

상기 제1층 상에 스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제2층을 투입하는 단계;

를 포함하되,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면 중 하나에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
삭제
청구항 8에 있어서,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 8에 있어서,

스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제3층을 더 포함하고, 상기 제1층을 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 8에 있어서,

상기 폴리머 물질은 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머 및 반응성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 8에 있어서,

상기 폴리머 물질은 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 8에 있어서,

상기 스테이플 섬유는 글래스, 폴리아라미드, 카본, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
맨드럴 상에 스테이플 섬유로 보강된 폴리머 물질로 이루어진 제1층을 압출하는(extruding) 단계와;

상기 제1층 상에 스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제2층을 압출하는 단계;

를 포함하되,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면 중 하나에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
삭제
청구항 15에 있어서,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 15에 있어서,

스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제3층을 더 포함하고, 상기 제1층을 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 15에 있어서,

상기 폴리머 물질은 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머 및 반응성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 15에 있어서,

상기 폴리머 물질은 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 15에 있어서,

상기 스테이플 섬유는 글래스, 폴리아라미드, 카본, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
스테이플 섬유로 보강된 폴리머 물질로 이루어진 제1층과 스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제2층을 공압출하는(co-extruding) 단계를 포함하되,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면 중 하나에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
삭제
청구항 22에 있어서,

상기 스테이플 섬유의 농도가 상기 제1층의 두께방향을 따라서 변화를 가지도록 하되, 상기 제1층의 상부 표면과 하부 표면에서 섬유의 농도를 부피로 0%로 하고, 상기 제1층의 중심부에서 섬유의 농도가 최대 백분율 함량이 되도록 하여, 전체 벨트의 섬유 함량이 부피로 10% ~ 50%가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 22에 있어서,

스테이플 섬유가 포함되지 않은 폴리머 물질로 이루어진 제3층을 더 포함하고, 상기 제1층을 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 22에 있어서,

상기 폴리머 물질은 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머 및 반응성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 22에 있어서,

상기 폴리머 물질은 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.
청구항 25에 있어서,

상기 스테이플 섬유는 글래스, 폴리아라미드, 카본, 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 벨트의 제조방법.