KR101110387B1 - 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법 - Google Patents

Abstract

셀룰로오스 아세테이트 토우로 베일을 제작하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 캔 안에 셀룰로오스 아세테이트 토우를 놓는 단계; 적어도 3개의 경사부들을 가지는 윤곽면을 각각 가지며, 서로 마주 보는 제1 플레이튼 및 제2 플레이튼을 구비한 프레스로 상기 놓여진 토우를 압축하는 단계; 및 상기 압축된 토우를 포장하고 고정하는 단계;를 포함하여 상기 압축된 토우가 실질적으로 평평한 표면을 가지게 하며, 상기 적어도 3개의 경사부는 제1 경사도를 갖는 상기 플레이튼의 주변 모서리에 인접하게 위치하는 제1 경사부, 제2 경사도를 갖는 상기 제1 경사부에 인접하게 위치하는 제2 경사부 및 제3 경사도를 갖는 상기 제2 경사부에 인접하게 위치하는 제3 경사부를 포함하되, 상기 제1 경사도는 상기 제2 경사도보다 크고, 상기 제2 경사도는 상기 제3 경사도보다 크다.

토우, 베일, 셀룰로오스, 아세테이트, 프레스

Description

셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법{METHOD OF MAKING A BALE OF CELLULOSE ACETATE TOW}

본 출원은 2007년 3월 5일에 출원된 미국 가출원 제60/892,859호의 이익을 주장한다.

본 발명은, 평평하거나 실질적으로 평평한 표면을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 토우와 같은 토우(연속적인 필라멘트)의 베일(bale)을 제작하는 방법에 관한 것이다.

셀룰로오스 아세테이트 토우(Cellulose Acetate Tow)는 베일들(bales)의 형태로 배에 선적되는 물질(material)이다. 토우는 필라멘트의 연속된 밴드 (또는 묶음다발)로 적용된다. 일반적으로, 토우는 연속된 과정을 위해서 베일(bale)에서부터 직접적으로 풀려진다(즉, 디베일링: de-baling). 그러므로, 토우가 베일로부터 어려움 없이 풀려지는 것이 중요하다. 게다가, 이러한 베일들은 평평하거나 실질적으로 평평한 표면을 가짐으로써 적층될(stackable) 수 있어야 한다.

토우 베일(tow bale)의 제작에 있어서, 베일을 형성하기 위하여 토우를 컴팩트화 (또는 압축) 하는 것이 필수적이다. 프레스 장치에 의해 실행되는 토우 압축은, 여러 문제들을 야기시킬 수 있다. 하나의 문제점은 곡면(즉, 평평하지 않거나 크라운 형상(crowned))의 상단과 하단을 갖는 베일들이다. 곡면의 베일들은 용이하게 적층될 수 없고 기울어지기 쉬운 경향이 있기 때문에, 저장, 핸들링(handling), 선적(shipping) 작업 동안에 이것은 문제가 된다. 토우 압축 동안에 발생되는 다른 문제점은 토우가 엉킬 수 있다는 것(즉, 토우의 층들이 혼합될 수 있다는 것)이다. 엉킨 토우가 베일로부터 쉽게 제거되지 않을 수 있기 때문에, 이것은 토우의 디베일링(de-baling) 동안 문제가 된다.

최근에, 셀룰로오스 아세테이트 산업 현장에서 일부가 곡면의 베일에 의한 문제점을 제기하였다.

미국 특허공개공보 제2005-0161358호에는, 실질적으로 평평한 일면들(즉, 상부면과 하부면)을 갖는 베일이 압축된 토우를 에어 타이트 랩(air-tight wrap)으로 포장하는 기술에 의해 제작된다. 토우를 확장시킬 때, 토우에 가해지는 압력을 해제한 후, 토우를 후방으로 다소 튕기고(spring back), 에어 타이트 랩 안에 진공을 형성한다. 진공에 의해 형성되는 내부 압력은 베일의 일면들을 실질적으로 평평하게 유지시키기에 충분하다.

미국 특허공개공보 제2004-0159658호에는, 실질적으로 평평한 일면들(즉, 상부면과 하부면)을 갖는 베일이, 압축된 토우를 에어 타이트 랩으로 포장한 후 포장된 토우 안에서 진공(즉, 외부 소스로부터)이 해제되는 기술에 의해 제작된다

미국 특허공개공보 제2006-0243142호에는, 실질적으로 평평한 일면들(즉, 상부면과 하부면)을 갖는 베일이, 두 개의 돌출된 표면들 사이에서 토우가 압축되는 기술에 의해 제작된다. 이러한 돌출된 표면들은 볼록 형상이거나 타원형이거나 구형이거나 다면체형(즉, 사면체 또는 피라미드)이거나 곡면 형상이거나 선형(linear) 프로파일들일 수 있다(미국 특허공개공보 제2006-0243142호의 단락 [0036] 및 도 1 및 도 4 참조). 이러한 기술은 10분 및 20분의 긴 '압축 사이클들(press cycles)'을 사용한다(미국 특허공개공보 제2006-0243142호의 테이블 1 참조).

미국 특허공개공보 제2006-0249406호에는, 실질적으로 평평한 일면들(즉, 상부면과 하부면)을 갖는 베일이, 볼록한 표면들을 갖는 두 개의 플레이튼 사이에서 토우를 압축하는 기술에 의해 제작된다. 볼록한 표면들은 완만한 표면, 예를 들면, 연속적이거나, 깍은 면이 있거나, 단차진(stepped) 표면이다(미국 특허공개공보 제2006-0249406호의 단락 [0022] 및 도 2 및 도 3 참조). 이러한 기술은 약 1초에서 수 분의 압축 피리어드(period)를 사용한다(미국 특허공개공보 제2006-0249406호의 단락 [0023] 참조).

실질적으로 평평한 일면들(예를 들면, 상부면 및 하부면)을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법 및 토우가 쉽게 디베일(de-baled)될 수 있는 방법이 요구된다.

셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 캔 안에 셀룰로오스 아세테이트 토우를 놓는 단계; 적어도 3개의 경사부들을 가지는 윤곽면을 각각 가지며, 서로 마주 보는 제1 플레이튼 및 제2 플레이튼을 구비한 프레스로 상기 놓여진 토우를 압축하는 단계; 및 상기 압축된 토우를 포장하고 고정하는 단계;를 포함하여 상기 압축된 토우가 실질적으로 평평한 표면을 가지게 하며, 상기 적어도 3개의 경사부는 제1 경사도를 갖는 상기 플레이튼의 주변 모서리에 인접하게 위치하는 제1 경사부, 제2 경사도를 갖는 상기 제1 경사부에 인접하게 위치하는 제2 경사부 및 제3 경사도를 갖는 상기 제2 경사부에 인접하게 위치하는 제3 경사부를 포함하되, 상기 제1 경사도는 상기 제2 경사도보다 크고, 상기 제2 경사도는 상기 제3 경사도보다 크다.

발명을 설명하기 위하여, 보다 바람직한 형상을 도시한 도면이 도시되어 있다. 그러나, 본 발명이 도시된 장치와 정확한 배치에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 토우의 베일을 도시한 도면이다.

도 2는 그 안에 토우가 있는 프레스 장치의 개략적인 도면이다(명확하게 하기 위하여 부분적으로 삭제).

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레이튼의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 만들어진 베일 플레이튼의 사시도이다.

도 5는 도 4의 절단선 '5-5'에 따른 플레이튼의 단면도이다.

도면 부호로 구성들을 가리킨 도면들에 따르면, 도 1에 토우의 베일(10)이 도시되어 있다. 베일(10, bale)은 받침대(12, pallet)의 상부에 놓여 진다. 베일(10)은 래핑(14, wrapping)으로 둘러싸이는 것이 바람직하다. 또한 베일(10)은 스트래핑(16, strapping)을 포함할 수 있다.

셀룰로오스 아세테이트 토우(tow)의 베일들은 30 인치(76 센티미터) 내지 60 인치(152 센티미터) 이내의 높이, 46 인치(117 센티미터) 내지 56 인치(142 센티미터) 이내의 길이, 그리고 35 인치(89 센티미터) 내지 45 인치(114 센티미터) 이내의 폭을 가질 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일들은 일반적으로 900 파운드(408 킬로그램) 내지 2100 파운드(953 킬로그램)의 무게 범위 내에 있다.

도 2를 참조하면, 베일 프레스(30, bale press)의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 베일 프레스(30)는 70 내지 700 psi의 압력으로 토우를 가압할 수 있는 보통의(conventional) 프레스일 수 있다. 베일 프레스(30)는, 하부 플레이튼(36) 및 상부 플레이튼(38)을 포함한다. 상기 상부 플레이튼 및 하부 플레이튼은 공기 배출 홀들(air exhaust holes)(즉, 상부 플레이튼 및 하부 플레이튼이 압축될 때 섬유로부터 나온 공기가 상기 플레이튼을 통해 새나가도록 상기 플레이튼을 관통하는 홀들)을 구비하지 않으며, 스트래핑 슬롯들(strapping slots)(즉, 압축될 때, 스트래핑이 상기 베일을 둘러싸며 지나갈 수 있도록 플레이튼의 표면으로부터 커팅된 슬롯들)을 포함할 수 있다.

일반적으로 토우(32)은 먼 장소(미도시)에서 캔(can) 안에 놓인다. 이후 토우(32)은 캔으로부터 옮겨져서, 프레스 벽(34) 및 드레스트 플레이튼들(dressed platens) (드레스트는 래핑(14) 또는 래핑(14)의 일부분을 가리킴) 사이 내부에 위치하도록 프레스(30) 내에 배치된다. 토우(32)의 하부면은 드레스트 하부 플레이튼(36)의 상면에 놓인다. 플레이튼이 토우(32)을 누르기 위해 하부로 내려감에 따라 캔(34)의 내부에 있는 토우(32)의 상부면은 드레스트 상부 플레이튼(38)에 의해 맞물릴 수 있다. 상부 플레이튼(38) 및 하부 플레이튼(36)은 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 하부 플레이튼(36)은 움직이는 플레이튼(active platen)이고, 상부 플레이튼(38)은 고정된 플레이튼(stationary platen)인 것으로 이해될 수 있다. 이어서 프레스(30)는 주어진 시간(이하에서 자세히 설명된다) 동안 토우를 압축한다. 압축 후에, 베일에 가해지는 압력은 해제되고(즉, 플레이튼들을 후퇴시킴으로써), 압축된 베일은 최대 압축 높이의 2 에서 25 퍼센트까지 확장하는 것이 허용된다. 확장된 베일은 완전히 포장되고 스트래핑이 적용된다. 이와 같이, 포장되고 스트래핑된 베일은 평평하거나 실질적으로 평평한 표면을 갖게 되며, 토우가 쉽게 디베일(de-baled)될 수 있다.

평평하거나 실질적으로 평평한 표면을 가지며 쉽게 디베일되는 토우의 베일이 아래와 같이 제작될 수 있음이 결정되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에서 상기 플레이튼의 높이, H₃는 1 인치≤H₃≤3 인치(2.5-7.6 센티미터)이다. 타겟 압력(target pressure)에서 압축 사이클은 2 분 내지 8 분(minutes)이다. 상기 플레이튼들의 프로파일은 연속적인 곡면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시 예에서 플레이튼의 높이 H₅는 3 인치≤ H₅≤5 인치(7.6-12.7 센티미터)이다. 타겟 압력에서 압축 사이클은 0.1 분 내지 5 분(minutes)이다. 상기 플레이튼들의 프로파일은 적어도 두 개의 선형적인 또는 바람직하게는 적어도 세 개의 선형적인 경사부를 갖는 경사부를 갖는 윤곽면(contoured face)이다. 도 5를 참조하면, 이러한 윤곽면의 예시가 도시되어 있다.

제1 (또는 최초) 경사부(42)는 상기 플레이튼의 주변 모서리와 인접하게 마련된다. 제2 (또는 중간) 경사부(44)는 제1 경사부(42)와 인접하게 마련된다. 제3 (또는 최후 또는 최고) 경사부(46)는 제2 경사부(44)와 인접하게 마련되고, 상기 플레이튼의 최상위 표면을 정의한다. 상기 제1 경사부는 5도 보다 크지만 40도 보다 작은 경사도를 가져야 한다. 상기 제2 경사부는 5도 보다 크지만 20도 보다 작은 경사도를 가져야 한다. 상기 제3 경사부는 0도 내지 15도의 경사도를 가져야 한다. 만약 상기 플레이튼이 대칭 (또는 정사각형)이라면, 각각의 경사부의 경사도는 같을 것이다. 만약 상기 플레이튼이 비대칭 (또는 직사각형)이라면, 각각의 경사부의 경사도는 같지 않을 것이다(단, 반대면들은 같을 것이다). 비대칭 형상의 경우, 다른 경사도를 갖는 측면 사이에서 날카로운 변화들(sharp transitions)을 피하기 위해 주의를 기울여야 한다. 이러한 변화들은 날카로운 모서리들을 형성해서는 안 된다. 대신에, 이러한 변화들은 점진적인 것이어야 한다. 즉, 한 측면에서부터 다른 측면까지 이루는 각이 175도 미만이어야 한다. 대각선의 코너 변화(라인들)에서 최고점(peak)이 발생되어서는 안 된다.

제2 실시예의 전술한 설명에서, 플레이튼(36, 38)들은 목재(예를 들면, 소나무)로 제작된다. 그러나, 상기 플레이튼들은 다른 재질, 예를 들면 합성재질(예를 들면, 나일론, 폴리에스터) 또는 금속(예를 들면, 스틸)으로 제작될 수 있다. 만약 상기 플레이튼이 이러한 후자의 재질들로 제작되면, 상기 높이(H₅)는 3 인치(7.6 센티미터) 또는 그 보다 작을 수 있다.

전술한 내용은 아래의 예에 의해서 보다 잘 설명될 수 있다.

이하에서 자세하게 설명되겠지만, 몇몇의 섬유 베일 샘플들(fiber bale samples)이 준비되었고, 각각의 섬유 베일 샘플의 상단면의 성장은 상기 컨트롤과 비교되는 베일 크라운(bale crown)에서 퍼센트 감소(percent reduction)를 결정하기 위해 측정되었다. 상기 퍼센트 감소는 평평한 플레이튼(flat platen)으로부터 제작되는 컨트롤 베일(control bale)과, 볼록한 플레이튼(convex platen)으로부터 제작되는 트라이얼 베일(trial bale) 사이의 높이차로부터 계산된다. 상기 베일 높이는 상기 베일의 표면의 최고 포인트에서 레벨을 사용하고 지면으로부터 거리를 측정함으로써 측정된다. 이후, 섬유 제거 작업 수행을 위하여 상기 베일이 개방되고 테스트된다. 제거되는 동안 많은 결점들이 카운트 되고 결점 지침 평가(fault index rating)을 받는다. 상기 결점 지침 평가는 공정 전 디베일링(de-baling, 토우를 베일로부터 푸는 작업) 동안에 섬유의 시각적인 품질을 체크하는 것이다. 설정된 시간을 넘어, 예를 들면 5 내지 10분인 경우, 상기 섬유는 하류 부분의 장비(downstream equipment)로 들어가기 전에 상기 베일을 떠나는 것으로 관찰된다. 상기 테스트는 일반적으로 상기 결점들을 위한 잠재성(potential)을 확대하기 위하여 고속, 예를 들면, 600 m/min에서 실행된다. 상기 평가는 상기 결점들의 길이에 기초를 둔 곱수(multiplier)이다. 테이블 Ⅰ은 스케일(scale)과 곱수들(multipliers)을 보여준다.

결점 길이	결점의 수	곱수	합계
0-1 인치	5	1	5
1-4 인치	3	5	15
4 인치 이상	2	100	200
		총합	220

<테이블 Ⅰ>

상기 바람직한 베일은 상기 최저 결점 지침과 함께 가장 높은 퍼센트 크라운 감소(percent crown reduction)를 가지고 있다. 전술한 테스트의 결과들은 아래의 테이블 Ⅱ에 도시된다. 섬유 베일 샘플들의 제조를 위한 상태들은 생산성 및 요구되는 타겟 베일 압력에서의 시간에 기초하여 변경되었다. 섬유 베일 샘플 1은 스탠다드 플랫 플레이튼들(standard flat platens)을 사용하여 제조되었고, 섬유 베일 샘플 2 내지 8은 본 발명에 따라 제작된 베일 플레이튼들(목재)을 사용하여 제조되었다.

예 번호	볼록한 형상 깊이	타겟 베일 압력에서의 시간	볼록한 형상 디자인	크라운 감소율	결점 지침
1	0.00 인치	1.5 분	경사도 없음	0 %	20
2	2.25	2.5	연속적	50	데이터 없음
3	2.25	5.0	연속적	70	데이터 없음
4	2.25	1.5	연속적	55	28
5	3.25	1.5	윤곽면	70	16
6	3.75	1.5	윤곽면	72	130
7	4.00	1.5	윤곽면	90	406
8	4.75	1.5	윤곽면	71	427

<테이블 Ⅱ>

본 발명은 기술적 사상 및 필수적인 특징을 벗어남 없이 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 이에 따라 전술한 상세한 설명보다는 덧붙여진 청구항들을 참조하여 본 발명의 범위를 나타내어야 한다.

Claims (15)

1. 캔 안에 셀룰로오스 아세테이트 토우를 놓는 단계;

   피라미드 형상을 가지고 상기 피라미드의 각 측면이 윤곽면이 되며, 각 윤곽면은 적어도 2개의 선형 경사부들을 가지고, 서로 마주 보는 제1 플레이튼 및 제2 플레이튼을 구비한 프레스로 상기 놓여진 토우를 압축하는 단계; 및

   상기 압축된 토우를 포장하고 고정하는 단계;를 포함하여 상기 압축된 토우가 실질적으로 평평한 표면을 가지게 하며,

   상기 2개의 선형 경사부들은,

   제1 경사도를 갖는 상기 플레이튼의 주변 모서리에 인접하게 위치하는 제1 선형 경사부, 및 제2 경사도를 가지고 상기 제1 선형 경사부에 인접하게 위치하는 제2 선형 경사부를 포함하며,

   상기 제1 경사도는 5도 내지 40도의 범위를 가지고, 상기 제2 경사도는 5도 내지 20도의 범위를 가지며, 상기 제1 경사도는 상기 제2 경사도보다 큰, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플레이튼 각각은 공기 배출 홀들이 없는, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 각 윤곽면은 제3 경사도를 가지고 제2 선형 경사부에 인접하게 위치한 제3 선형 경사부를 더 포함하고, 제3 경사도는 0도 내지 15도의 범위를 가지고, 상기 제2 경사도는 상기 제3 경사도보다 큰, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플레이튼의 각각의 높이는 3 인치(7.6 센티미터) 보다 큰, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 플레이튼의 각각의 높이는 3 내지 5인치의 범위인, 셀룰로우스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 토우를 압축하는 단계는 0.1분 내지 5분의 기간 동안 진행되는, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 플레이튼 각각은 목재, 합성재질 또는 금속으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재질로 제작되는, 셀룰로오스 아세테이트 토우의 베일을 제작하는 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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