KR101483167B1 - 제지 장치의 불침투성 이송 벨트를 구비한 장치와, 관련 방법 - Google Patents

제지 장치의 불침투성 이송 벨트를 구비한 장치와, 관련 방법 Download PDF

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Abstract

프레스 닙(press nip)으로부터 제지 장치의 건조 실린더(52)로 젖은 종이 웹(paper web)을 전달하고, 웹을 조직(structuring)하기 위한 장치는, 웹과-접촉하는 면을 갖는 불침투성 이송 벨트(35)를 포함하고, 젖은 종이 웹은 프레스 펠트(33; press felt) 사이에 에워싸인 프레스 닙을 통과하고, 웹의 건조 실린더 상으로의 이송을 위한 침투성 조직용 직물(37; permeable structuring fabric)이 배치되고, 조직용 직물은 구조를 갖는 면을 갖고 그 안에 흡인 이송 장치(38)가 배치되는 루프(loop) 내에 배치되고, 상기 흡인 이송 장치는 흡인 영역(41)을 갖는다. 본 발명에 따르면, 벨트의 웹과-접촉하는 면은 불-균일하게 분포된 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들을 갖고, 흡인 영역은 그를 따라 벨트가 움직이는 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점(40)을 포함하고, 벨트는 웹을 길이(L)에 대해 흡인 영역의 조직용 직물과 접촉시키게 배치되어, 종이 웹을 이송 지점에서 벨트로부터 조직용 직물 상에 이송시키기 위해 종이 웹에 흡인이 작용된다.
제지 장치, 프레스 닙, 종이 웹, 프레스 펠트, 이송 벨트

Description

제지 장치의 불침투성 이송 벨트를 구비한 장치와, 관련 방법{APPARATUS WITH AN IMPERMEABLE TRANSFER BELT IN A PAPERMAKING MACHINE, AND ASSOCIATED METHODS}
본 발명은, 젖은 종이 웹(web)을 프레스 섹션의 두 개의 프레스 부재들 사이에 형성된 프레스 닙(press nip)으로부터 제지 장치의 건조 섹션으로 이송시키고, 웹을 조직(structuring)하기 위한 장치에 대한 것이고, 이는 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트(press felt)와 이송 벨트 사이에 에워싸인 프레스 닙을 관통하도록 루프 내에 배치된 불침투성 이송 벨트를 포함하고, 상기 이송 벨트는 젖은 종이와 접촉하는 표면과, 웹의 건조 섹션의 건조 실린더 상으로의 전달을 위한 조직용 직물 형태의 침투성 최종 직물(final fabric)을 갖고, 조직용 직물은 구조를 갖는 면을 갖고 그 안에 흡인 이송 장치가 배치되는 루프 내에 배치되고, 상기 흡인 이송 장치는 그 안에 조직용 직물을 통해 흡인이 작용되는 흡인 영역을 갖는다.
습식-압착(wet-pressing)의 수분-제거 효과와 함께 통기 건조(throughdrying)의 체적-생성(bulk-generating) 이익을 조합하고자 많은 시도가 지난 20년에 걸쳐 공개되어 왔다. 이러한 공정의 일례가 에드워즈 등의 2001년 9월 11일 허여된 미국 특허 제 6,287,426호에 공개되어 있으며, 이는 본원에 참고문헌으로서 포함된다. 이 공정은 젖은 웹의 밀도(consistency)를 약 35 내지 50%로 증가시키기 위해 펠트와 불침투성 벨트 사이에 형성된 고압 수분-제거 닙을 사용한다. 웹은 프레스 닙을 나갈 때 불침투성 벨트에 점착되고 벨트를 따라간다. 그 다음에 수분이 제거된 웹이 건조 전에 웹에 질감(texture)을 주기 위해 진공 롤러(vacuum roll)의 도움을 받아 "웹-조직용" 직물로 이송된다.
그 표면상에서 장치 방향으로 움직이는 규칙적인 또는 균일한 홈을 갖는 미세-구조를 갖는 이송 벨트들이 웹을 프레스 펠트로부터 더 하류측 공정으로 이송하는데 사용되어 왔다. 홈을 갖는 벨트는 수분-제거 프레스 닙에서 압착되어 편평하여 수분제거된 웹이 벨트로 이송되지만 프레스를 떠난 직후에 자연적인 홈을 갖는 상태로 되돌아오게 한다. 비교적 무거운 평량(basis weight)의 웹에 대해 효과적이지만, 이러한 수정된 벨트들을 사용하는 것은 상업적 응용예들에 필요한 고속에서 경량 조직의 웹들을 가공하는데 여전히 효과적이지 못한데, 왜냐하면 실질적으로 거의 강도를 갖지 않는 낮은 평량의 젖은 웹들을 이송하는 것과 관련한 곤란함 때문이다. 젖은 섬유 웹은 자연적으로 이러한 이송이 이루어지지 않는데 왜냐하면 두 재료 간의 높은 점착력을 생성하는 벨트면과 섬유 웹 간의 얇은 수막이 있기 때문이다. 벨트면으로부터 연약한 웹을 제거하려 시도하면 종종 웹이 찢어지게 된다.
그러므로 고속에서 젖은-압착된 종이 웹들을 만드는 방법 및 이를 위한 효과적인 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명에 따른 장치는, 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트의 표면이 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포되어 있고, 흡인 영역이 그를 따라 이송 벨트가 움직이는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점을 포함하고, 이송 벨트는 종이 웹이 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역의 조직용 직물과 접촉하게 배치되어, 종이 웹을 이송 벨트로부터 이송 지점에서 조직용 직물 상으로 이송하도록 종이 웹에 흡인이 작용하는 것을 특징으로 한다.
본원의 내용은 제지용 섬유들로부터 섬유질 종이 웹을 형성하기 위한 제지 장치 및 관련 방법들에 대한 것이고, 조직 웹을 조직시키기 위한 몇몇 실시예들에서 그 유효 체적을 증가시키기 위한 것이다. 본원의 제 1 특징에 따라, 종이 웹을 만들기 위한 제지 장치는 젖은 섬유 웹을 형성하기 위한 성형 섹션, 성형 섹션으로부터 젖은 섬유 웹을 받아 젖은 섬유 웹을 압착하여 웹에서 수분을 부분적으로 제거하게 작용하게 배치되는 프레스 섹션, 및 섬유 웹을 건조시키기 위한 건조 섹션을 포함한다. 프레스 섹션은 프레스 펠트가 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치되는 프레스 펠트와, 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 두 개의 함께 작동하는 프레스 부재들을 갖는 하나 이상의 프레스를 포함한다. 제지 장치는 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 섬유 웹이 프레스 펠트와 이송 벨트 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 불침투성 이송 벨트를 추가로 포함한다. 제지 장치는 그 안에 흡인 이송 장치가 배치되는 루프로 배치되는 최종 직물을 추가로 포함한다.
흡인 이송 장치는 그 안에서 최종 직물을 통해 흡인이 이루어지는 흡인 영역을 갖고, 흡인 영역은 그를 따라 이송 벨트가 움직이는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점을 포함하고, 이송 벨트는 섬유 웹이 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 최종 직물과 접촉하게 되도록 배치되어, 섬유 웹이 이송 벨트로부터 이송 지점에서 최종 직물 상으로 이송되도록 섬유 웹에 흡인이 가해진다.
이송 벨트는 현미경-규모의 구멍(pit) 또는 오목부들이 불균일하게 분포된 것을 특징으로 하는 젖은 섬유 웹과 접촉하는 면을 갖는다. "현미경-규모"는 오목부들의 평균 직경이 약 200㎛ 미만임을 의미한다. 예를 들어, 오목부들은 10㎛ 내지 약 200㎛ 범위일 수 있고, 보다 상세하게는 약 50㎛ 내지 약 200㎛ 사이즈이다. "불균일한"은 오목부들이 규칙적인 패턴을 형성하지 않지만 대신에 표면상에 실질적으로 무작위로 분포됨을 의미한다.
일 실시예에서, 젖은 섬유 웹과 접촉하는 이송 벨트("입자 벨트"로도 불림)의 표면이 그 안에 무기 입자들이 분산된 중합체 수지의 코팅에 의해 형성된다. 입자들은 웹과-접촉하는 면에 불균일하게 또는 무작위로 분포되는 것을 특징으로 하는 현미경-규모의 거친 지형(topography)을 부여한다. 그러나 원하는 벨트 면은 다른 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 발포 중합체 표면이 형성된 다음에 연마되어 발포 부분의 가스-충전(gas-filled) 기공(pore)들을 노출시켜, 표면상에 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 이송 벨트는 장치 작동 중에 적어도 1000m/min의 속도로 움직이고, 거리(D)는 적어도 약 2m이고, 길이(L)는 적어도 약 10mm이다.
특정 실시예들에서, 흡인 이송 장치는 그 주변에 최종 직물이 부분적으로 감싸진 만곡된 외면을 갖고, 이송 벨트는 흡인 이송 장치의 외면을 부분적으로 감싸며 최종 직물이 그 위에 섬유 웹을 갖는 이송 벨트와 흡인 이송 장치 사이에 배치된다. 예를 들어, 이송 벨트는 약 10mm 내지 약 50mm와 같은 약 10mm 내지 약 200mm의 진공이 가해질 때 원호 길이로서 측정된 길이(L)에 대해 흡인 이송 장치를 감쌀 수 있고, 이송 벨트는 원호 길이(L)의 나가는 쪽 끝에 위치하는 지점(P)에서 최종 직물로부터 벗어난다.
일 실시예에서, 흡인 영역(Z)은 원호 길이(L)보다 길고 지점(P)의 하류측에서 연장한다. 지점(P)은 장치 방향에서 흡인 영역(Z)의 상류측 및 하류측 단부들 사이의 중간에 위치할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제지 장치는 약 20g/m2("gsm")미만의 평량을 갖는 섬유 조직 웹을 만들게 구성된다. 또한, 몇몇 실시예들은 구조를 갖는 조직 웹(structured tissue web)을 만들게 구성되며, 여기서 최종 직물은 그 유효 체적을 개선하기 위해 조직 웹에 구조(structure)를 부여하기 위한 웹-조직용 직물("텍스처링(texturing) 직물"로도 불림)이다. 흡인 이송 장치는 축축한 섬유 웹을 웹-조직용 직물 상에 흡인하여 섬유 웹이 그 구조를 갖는 면과 일치되게 한다.
본원의 다른 특징에 따르면, 종이 웹을 만들기 위해 제지 장치를 구성 및 작동시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 젖은 섬유 웹을 형성하기 위해 성형 섹션을 사용하고, 이전에 젖은 섬유 웹을 압착하고 수분-제거하는 것으로 설명한 바와 같이 프레스 섹션을 사용하고, 및 섬유 웹을 건조시키기 위해 건조 섹션을 사용하는 단계들을 포함한다. 본 방법은 적어도 이송 벨트의 선형 속도, 종이 웹의 평량, 및 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트의 표면의 특징인 거칠기를 고려하여 프레스 닙과 이송 지점 간의 거리(D)를 선택하는 단계를 추가로 포함하여, 거리(D) 내에서 종이 웹과 이송 벨트의 표면 간의 얇은 수막이 적어도 부분적으로 분산되어 종이 웹이 파괴되지 않고 이송 벨트로부터 분리될 수 있게 한다.
다른 특징에서, 본원은 (a) 성형 직물 상에 제지용 섬유들의 수성 현탁액을 놓아 약 20g/m2 이하의 평량을 갖는 젖은 조직 웹을 형성하고; (b) 제지 펠트 상에 지지되면서 수분-제거용 압력 닙에 젖은 조직 웹을 운반하고; (c) 젖은 조직 웹을 제지용 펠트와 입자 벨트 사이에서 압축시켜, 젖은 조직 웹이 약 30% 이상의 밀도로 수분-제거되고 입자 벨트의 표면으로 이송되고; (d) 수분-제거된 웹을 진공의 도움을 받아 입자 벨트로부터 텍스처링 직물로 이송하여, 수분-제거된 웹을 직물의 표면 외형으로 주조(molding)하고; (e) 텍스처링 직물에 의해 지지되면서 웹을 양키(Yankee) 건조기의 표면에 대해 누르고 웹을 양키 건조기의 표면으로 이송시키고; (f) 크레이프-가공된(creped) 조직 시트를 만들기 위해 웹을 건조 및 크레이프-가공하는 것을 포함하는 젖은-압착된 조직을 만드는 방법을 설명한다.
젖은 조직 웹은 약 30% 이상, 보다 상세하게는 약 40% 이상, 보다 상세하게는 약 40 내지 약 50%, 보다 더 상세하게는 약 45 내지 약 50%의 밀도로 수분-제거될 수 있다. 본원에서 사용될 때 그리고 당업계에 공지된 바와 같이, "밀도(consistency)"는 섬유에 근거한 웹의 완전건조 중량%(bone dry weight percent)를 의미한다.
수분-제거를 달성하기 위해 젖은 웹에 가해지는 압착 수준은 유익하게는 경량 조직 웹들을 생산할 때 더 높을 수 있다. 적절한 가압 부하들은 약 4MPa 이상, 보다 상세하게는 약 4 내지 약 8MPa, 보다 더 상세하게는 약 4 내지 약 6MPa의 최고 압력을 갖는다.
상술한 방법에 대한 장치 속도는 약 1000m/min 이상, 보다 상세하게는 약 1000 내지 약 2000m/min, 보다 상세하게는 약 1200 내지 약 2000m/min, 보다 더 상세하게는 약 1200 내지 약 1700m/min일 수 있다. 본원에서 사용될 때, 장치 속도는 입자 벨트의 선형 속도로서 측정된다.
수분-제거된 조직 시트가 입자 벨트에 의해 지지된 상태를 유지하는 시간인, 휴지(dwell) 시간은 웹이 입자 벨트로부터 텍스처링 직물로 이송되는 지점과 웹이 펠트로부터 입자 벨트로 이송되는 지점 간에서 입자 벨트가 움직이는 길이와 장치 속도의 함수이다. 경량의 젖은 조직 웹이 매우 약하므로, 웹과 이송 벨트 간의 수막은 이후의 텍스처링 직물로의 이송이 시도되기 전에 더 무거운 종이 등급보다 잘 분열될 필요가 있다. 수막 파괴는 시간-의존적 공정이고, 비록 여러가지(예를 들어, 열 에너지, 정전기력, 표면 에너지, 진동)가 이를 가속시킬 수 있지만, 막을 파괴하는데 사용할 수 있는 시간은 장치 속도가 증가함에 따라 감소된다. 그러므로 모든 것이 동일하면, (진공 롤러에서의) 텍스처링 직물로의 이송 지점과 닙 프레스 간의 거리는 더 빠르게 움직이도록 종래의 거리 이상으로 증가될 필요가 있다. 유사하게, 이 거리는 보다 완전한 수막 파괴를 달성하기 위해 더 낮은 평량의 웹들을 움직이기 위해 증가될 필요가 있다. 거리는 장치 속도와 선형적으로 비례하는 것으로 추정된다. 텍스처링 직물로의 이송 지점과 닙 프레스 간의 적절한 거리는 (장치 속도의 1000m/min당) 약 2.0m 이상, 보다 상세하게는 (장치 속도의 1000m/min당) 약 2.5 내지 약 10m 이상이다.
본원에서 사용될 때, "텍스처링 직물"(웹-조직용 직물"로도 불림)은 최종 조직 시트에 부피를 부여할 수 있는 지형적 또는 3차원 표면을 갖는, 제지용 직물, 특히 편직된 제지용 직물(woven fabric)이다. 본 발명의 목적들에 적합한 이러한 직물의 예들에는 제약 없이 웬트(Wendt) 등의 미국 특허 제 5,672,248호, 츄(Chiu) 등의 미국 특허 제 5,429,686호, 카우프만(Kaufman) 등의 미국 특허 제 5,832,962호, 부라진(Burazin) 등의 미국 특허 제 6,998,024 B2호, 멀랄리(Mullally) 등의 미국 특허출원 공보 2005/0236122 A1호가 포함되며, 이들 모두 본원에 참고문헌으로서 포함된다.
입자 벨트로부터 텍스처링 직물로 조직 웹을 이송시키는데 사용되는 진공의 레벨은 텍스처링 직물의 성질에 의존한다. 일반적으로, 진공은 약 5kPa 이상, 보다 상세하게는 약 20 내지 약 60kPa, 보다 더 상세하게는 약 30 내지 약 50kPa일 수 있다. 픽업(진공 이송 롤러)에서의 진공은 더 무거운 종이 등급에서보다 이송 벨트로부터 텍스처링 직물로 경량 조직 웹을 이송하는데 훨씬 더 중요한 역할을 한다. 젖은 웹의 인장강도가 매우 낮으므로, 이송은 벨트와 직물이 분리되기 전에 100% 완료되어야 하며, 그렇지 않으면 웹이 손상된다. 다른 한편, 더 무거운 종이 웹에 대해서는, 중간 진공(20kPa)에서 짧은 미세-당김(micro-draw)에서도 이송을 달성하는데 충분한 웹 강도가 존재한다. 경량의 조직 웹에 대해, 가해지는 진공은 조직 아래의 수증기가 급속히 팽창하여 웹을 벨트로부터 밀고 직물과의 분리 전에 웹을 이송시키기 위해 훨씬 강할 필요가 있다. 다른 한편, 진공은 이송 후에 시트에서 작은 구멍(pinhole)들이 발생할 정도로 강할 수 없다.
웹의 텍스처링 직물로의 이송 및 성형을 더 일으키기 위해, 진공 이송 롤러는 제 2 진공 유지 영역을 포함할 수 있다.
웹의 텍스처링 직물로의 이송은 "급속(rush)" 이송 또는 "당김(draw)" 이송을 포함할 수 있다. 급속 이송은 받은 직물(하류측 직물)이 상류측 직물의 장치 속도보다 작은 장치 속도에서 이동하는 이송이다. 당김 이송은 그 반대, 즉, 받는 직물이 상류측 직물보다 높은 장치 속도에서 이동한다. 텍스처링 직물의 성질에 따라, 급속 이송은 더 높은 시트 두께(caliper)를 생성하는데 도움을 줄 수 있다. 사용될 때, 급속 이송의 레벨은 약 5% 이하일 수 있다.
직물 청소는 특히 유익할 수 있고, 특히 직물에 최소 양의 수분을 남기는 방법을 사용한다(약 3gsm 이하). 적절한 직물 청소 방법들에는 공기 제트, 가열 청소, 고압 워터 제트가 포함된다. 코팅되지 않은 직물보다 쉽게 청소되는 코팅된 직물들이 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 생산되는 조직 시트들의 체적은 섬유의 약 10 cm3/g 이상, 보다 상세하게는 섬유의 약 10 내지 약 20cm3/g(cc/g)일 수 있다.
따라서, 일반적인 용어로 본 발명을 설명했고, 이제 첨부한 도면들을 참조하며, 이들은 반드시 축척에 맞는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제지 장치의 개략도.
도 1a는 일 실시예에 따른 제지 장치의 진공 이송 장치의 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제지 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 제지 장치의 개략도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 제지 장치의 개략도.
도 5는 본 발명을 실시하는데 유용한 한가지 타입의 이송 벨트의 표면의 확대 사진.
도 6은 본 발명을 실시하는데 유용한 다른 타입의 이송 벨트의 표면의 확대 사진.
도 7은 본 발명을 실시하는데 부적절한 것으로 밝혀진 한가지 타입의 이송 벨트의 표면의 확대 사진.
도 8은 본 발명을 실시하는데 부적절한 것으로 밝혀진 다른 타입의 이송 벨트의 표면의 확대 사진.
본 발명은 이제 하기에 첨부한 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명되며, 도면들에 본 발명의 일부이고 전체는 아닌 실시예들이 도시되어 있다. 사실상, 이러한 본 발명은 여러 상이한 형태로 실시될 수 있고 본원에 제시한 실시예들로 제한 되는 것으로 해석되지 않아야 하고; 오히려, 이러한 실시예들은 본원이 적용가능한 법적 요구조건들을 만족시키기 위해 제공된 것이다. 유사한 도면부호들은 도면에 걸쳐 유사한 부재들을 의미한다.
제지 장치(10)가 도 1에 예시되어 있다. 제지 장치는 젖은 섹션 또는 성형 섹션(20), 프레스 섹션(30), 및 건조 섹션(50)을 포함한다. 젖은 섹션(20)은 헤드박스(22), 성형 롤러(23), 무한 내측 천(24; endless inner clothing), 및 성형 와이어로 구성된 무한 외측 천(25)을 포함한다. 내측 및 외측 천(24, 25)은 각각 별개의 가이드 롤러(26, 27)들 둘레의 개별적인 루프들에서 이동한다.
건조 섹션(50)은 후드(54)에 의해 덮인 가열된 건조 실린더(52)를 포함한다. 건조 실린더와 후드는 집합적으로 양키 건조기를 포함할 수 있다. 건조 섹션의 출구측에서, 크레이핑 닥터(56; creping doctor)가 섬유질 웹을 건조 실린더(52)로부터 얇게 떨어뜨리게 배치된다. 건조 실린더의 외피면(envelope surface)상에서 적절한 접착제 또는 다른 조성물을 도포하기 위해 도포 장치(58; application device)가 제공된다. 그 결과인 크레이프-가공된 웹이 이후에 원하는 바에 따라 최종 제품 형태로 이후에 변환하기 위해 모체 롤러(parent roll; 도시하지 않음)로 압연가공된다.
프레스 섹션(30)은 하나 이상의 프레스를 포함하고, 이는 2개의 함께 작동하는 제 1 및 제 2 프레스 부재(31, 32)를 갖고, 이 프레스 부재들은 프레스 닙을 함께 형성한다. 또한, 프레스 섹션은 제 1 프레스 부재(31)와 가이드 롤러(34)들 둘레에서 루프로 이동하는 무한 프레스 펠트(33)와, 무한 불침투성 이송 벨트(35)를 포함한다. 이송 벨트(35)는 제 2 프레스 부재(32)와 다수의 가이드 롤러(36) 둘레에서 루프로 이동한다. 흡인 롤러(도면부호 표기하지 않음)도 펠트(33)가 프레스 닙의 상류측에서 내측 천(24)과 중첩되는 위치에서 펠트(33)의 루프 내에서, 도 1에 도시되어 있다. 이 흡인 롤러는 프레스 닙 앞에서 펠트(33)와 종이 웹의 수분을 제거한다. 예를 들어, 흡인 롤러는 약 40kPa의 진공에서 작동할 수 있어, 프레스 닙에 들어가는 종이 웹이 약 15 내지 20%의 건조 고체 함량을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 프레스는 제 1 프레스 부재가 슈(shoe) 프레스 롤러(31)를 포함하고 제 2 프레스 부재가 카운터 롤러(32)를 포함하는 슈 프레스이다. 슈 프레스 롤러와 카운터 롤러는 그 사이에 연장된 프레스 닙을 형성한다. 다른 타입들의 프레스들도 슈 프레스 대신에 사용될 수 있다.
제지 장치는 종이 웹의 이송 벨트(35)로부터 최종 직물(37)로의 이송을 위해 이송 지점(40)을 형성하도록 이송 벨트(35)에 인접하게 위치한 흡인 이송 장치(38) 둘레에서 루프로 이동하게 배치된 침투성 최종 직물(37)을 추가로 포함한다. 이송 지점(40)은 이송 벨트(35)에 의해 횡단되는 경로를 따라 측정될 때, 프레스 닙으로부터 거리(D)에 위치한다. 흡인 이송 장치(38)는 종이 웹을 이송 벨트(35)로부터 최종 직물(37) 상에 이송하도록 최종 직물(37)을 통해 흡인을 가하게 작동할 수 있는 흡인 영역(41)을 형성한다. 구조를 갖는 조직 웹을 제조하는 경우에, 최종 직물은 구조를 갖는 면을 갖는 웹-조직용 직물(또는 "텍스처링 직물")을 포함하고, 흡인 이송 장치(38)에 의해 가해지는 흡인은 추가로 직물의 구조를 갖는 면에 젖은 조직 웹을 성형시키는 역할을 한다. "웹-조직용 직물"은 cm2 당 약 25 이하의 장치 방향으로-배향된 너클(knuckle)들 또는 다른 융기된 표면 특징부들을 가질 수 있다. 직물(37)은 이송 롤러(39) 둘레에서 이동하고, 이는 직물(37)로부터 건조 실린더(52) 상으로의 조직 웹의 이송을 위해 건조 실린더(52)와 함께 비-압착 닙을 형성한다.
도 1에 도시한 실시예에서, 흡인 이송 장치(38)는 예정된 부채꼴 각도(sector angle)를 포괄하는 흡인 영역(41)을 갖는 흡인 롤러이다. 이송 벨트(35)는 흡인 장치(38)의 만곡된 외면을 부분적으로 감싸게 배치된다. 롤러에 대한 대안으로서, 흡인 이송 장치는 만곡된 외면을 갖는 흡인 슈, 또는 한정된 길이(L)의 만곡되지-않은 흡인면을 갖는 흡인 박스와 같은 다른 타입의 흡인 장치일 수 있다.
흡인 이송 장치(38)와 웹-조직용 직물(37)에 관한 이송 벨트(35)의 배치와 이송 벨트(35)의 특징들은 약 20g/m2(gsm) 이하, 보다 상세하게는 약 10 내지 약 20 gsm, 보다 더 상세하게는 약 10 내지 약 15gsm의 평량을 갖는 조직 웹들과 같은, 낮은-평량의 조직 웹들을 제조하는 경우에 특히 중요하다. 본원에서 사용될 때, "평량(basis weight)은 조직 제조 공정 중에 건조 실린더(52) 상에 위치되면서 웹의 완전건조 섬유의 양을 의미한다. 이는 "마무리된(finished)" 평량과는 상이하며, 이는 장치 방향에서 웹의 모양을 축소시키는 크레이프 접힘부(crepe fold)들이 존재시 영향을 받을 수 있다. 그러나 건조기 상의 섬유 웹의 평량은 모든 장치-방향 축소부가 당겨져 나온 후에 조직 웹의 평량을 측정하여 마무리된 평량으로부터 밀 접하게 추정될 수 있다. 이러한 낮은 평량을 갖는 섬유 웹들은 제지 장치에서 취급하기 특히 힘든데 왜냐하면 젖은 섬유 웹이 실질적으로 인장강도를 갖지 않기 때문이다. 결과적으로, 젖은 섬유 웹을 이송 벨트(35)로부터 분리하고 이를 웹-조직용 직물(37) 상에 이송하는 공정은 웹의 매우 낮은 강도 때문에 복잡하다.
보다 상세하게는, 섬유 웹이 그 위에 있는 이송 벨트(35)가 프레스 부재(31, 32)들에 의해 형성된 프레스 닙을 나갈 때, 얇은 수막이 이송 벨트(35)의 표면과 섬유 웹 사이에 존재한다. 이 수막이 완전한 한, 섬유 웹은 웹을 파손시킬 큰 위험 없이는 이송 벨트로부터 분리될 수 없다는 학설이 있다. 이송 벨트의 표면 특징들이 섬유 웹이 이송 벨트로부터 분리될 수 있는지 여부를 결정하는데 중요한 역할을 한다는 것이 상이한 특성들을 갖는 이송 벨트들의 다수의 시도를 통해 밝혀졌다. 상세하게는, 몇몇 타입들의 이송 벨트들이 섬유 웹을 분리하기 어렵게 또는 실질적으로 불가능하게 하는 반면, 다른 타입들의 이송 벨트들은 (하기에 상술하는 바와 같은 다른 기준들이 만족되는 한) 섬유 웹이 분리되게 함이 밝혀졌다. 이러한 시도들에 근거하여, 웹이 분리되는 것을 허용하는 이송 벨트들은 얇은 수막이 웹이 프레스 닙을 나간 후 일정 시간이 경과한 후 다소 분산 또는 파괴되게 하지만, 웹이 파괴되지 않고는 분리되지 않게 하는 이송 벨트들은 수막이 분산되는 것을 허용하지 않는다는 학설이 세워진다.
시도 결과들을 볼 때, 도 1에 예시된 바와 같은 제지 장치는 이송 벨트(35)가 수막이 분산될 수 있게 하는 적합한 표면 특징들을 갖는 한, 및 수막이 분산되 기에 충분한 시간("휴지 시간" td로 본원에서 언급함)이 있는 한, 낮은 평량의 조직 웹들을 만드는데 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 휴지 시간은 웹이 프레스 닙으로부터 이송 지점(40)으로 거리(D)만큼 이동하는데 걸리는 시간이다. 휴지 시간(초 단위)은 방정식 td = (D/V)*60에 의해 이송 벨트(35)의 속도(V; 분당 미터)와 연관된다. 그러므로 예를 들어, V = 1000m/min이고 D = 4m이면, td는 0.24s이다.
이송 벨트(35)의 표면 특징들에 관해, 그 웹-접촉 면이 실질적으로 기공이-없는 중합체 코팅에 의해 형성되고 약 Ra = 2 내지 5㎛의 산술평균 거칠기로 그 표면 거칠기를 증가시키기 위해 연마 또는 사포연마된 표면을 가질 수 있는 이송 벨트가 적어도 0.5s의 휴지 시간(td)을 제공하기에 충분히 긴 거리(D)일 때에도 이송 벨트로부터 섬유 웹이 일반적으로 분리될 수 없게 함이 밝혀졌다. 그러므로 이루어진 시도들에 근거하여, 실질적으로 기공을-갖지 않는 중합체 코팅을 갖는 이송 벨트들이 그 표면 거칠기를 증가시키기 위해 사포-가공되었어도 사용될 수 없음이 판정되었다.
이러한 사포-가공된 또는 연마된 벨트들은 일반적으로 드럼 샌더(drum sander)를 사용하여 연마되므로, 두 가지 타입들의 이러한 벨트들을 도시하는 도 7 및 도 8에서 볼 수 있듯이, 장치 방향(MD)을 따라 연장하는 다수의 홈 또는 가는 줄(striation)을 특징으로 하는 웹-접촉 면을 갖는다. 도 7은 알바니 인터내셔널 코포레이션으로부터 입수가능한 T1 타입 트랜스벨트®의 사진이고, 도 8은 알바니 인터내셔널 코포레이션으로부터 입수가능한 T2 타입 트랜스벨트®의 사진이다. 사 진들에 도시된 자는 미터 단위이고, 표시들은 밀리미터를 나타낸다. 하기에 상술하는 바와 같이, MD 방향에서 가는 줄들로 연마된 이러한 벨트들은 높은 장치 속도들(즉, 적어도 1000m/min)에서 낮은 평량(즉, 20gsm 미만)의 조직 웹들을 만드는데 일반적으로 부적절함이 밝혀졌다. 왜 이러한 벨트들이 고속에서 웹 이송이 이루어지지 않게 하는지의 정확한 이유는 잘-이해되지 않지만, 가는 줄들이 얇은 수막이 파괴되지 않게 하며, 아마도 각각의 가는 줄이 일반적으로 연속적이므로 그 안에 담긴 물이 표면-장력 효과를 통해 완전한 상태를 유지하게 할 수 있기 때문으로 이론이 세워진다.
다른 한편, 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들("구멍(pit or hole)" 으로도 불림)의 불균일한 분포를 특징으로 하는 웹-접촉 표면을 갖는 이송 벨트는, 그 표면 거칠기가 상술한 연마된 벨트들과 일반적으로 같은 범위(예를 들어, 약 2 내지 약 10㎛의 Ra)이지만 섬유 웹이 합리적으로 짧은 거리(D)에서 벨트로부터 분리될 수 있게 한다. 일례로서, 적절한 이송 벨트(35)에는 알바니 인터내셔널 코포레이션으로부터 입수가능한, G3 트랜스벨트®, 또는 LA 트랜스벨트®가 포함될 수 있고, 본원에 참고문헌으로서 포함되는 미국 특허 제 5,298,124호에 설명된 바와 실질적으로 같다. 다르게는, 이송 벨트는 이치카와 컴퍼니, 리미티드로부터의 T2-스타일 이송 벨트일 수 있고, 실질적으로 미국 특허 제 6,319,365호 및 미국 특허 제 6,531,033호에 설명된 바와 같고, 이들의 내용은 본원에 참고문헌으로서 포함된다. 벨트의 표면은 아크릴 또는 지방족 폴리우레탄과 같은 수지의 코팅에 의해 형성되며, 여기에 카올린(kaolin) 점토와 같은 일정 량의 무기 미립자 충전재가 혼합된다. 충전재의 매립된 입자들은 이 용어가 이전에 정의된 바와 같이 현미경 규모의 오목부들이 불균일 또는 무작위로 분포된 것을 특징으로 하는 표면 지형을 벨트의 표면에 부여한다. 미립자들은 일반적으로 약 50㎛ 미만의 입자 사이즈를 갖고, 입자들의 상당 부분이 약 10㎛ 미만이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시에 사용하기 적합한 2개의 이러한 이송 벨트들의 표면들의 확대 사진들이다. 도 5는 G3 트랜스밸트®를 도시하고 도 6은 LA 트랜스벨트®를 도시하고 둘 다 알바니 인터내셔널 코포레이션의 제품이다. 이러한 벨트들의 표면들은 도 7 및 도 8의 벨트들에서와 같이 단일 방향 가는 줄들을 갖지 않거나, 또는 적어도 임의의 검출가능한 가는 줄들이 주요 표면 특징이 아니다. 대신에, 도 5 및 도 6의 벨트들의 주요 표면 특징은 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들의 불균일한 분포이다. 오목부들은 일정 범위의 직경 또는 사이즈 및 일정 범위의 상이한 형상을 갖는다. 오목부 사이즈는 일반적으로 대각선에서 약 200㎛ 이하이다. 한편, 출원인은 이론에 의해 구속되고 싶지 않지만, 각각의 오목부가 적은 양의 물을 수용할 수 있고, 하나의 오목부 내의 물은 분리되어 인접한 오목부들의 물에 대해 표면장력 효과로 구속되지 않아 얇은 수막이 효과적으로 파괴되게 하고 섬유 웹이 벨트로부터 분리되는 것을 허용한다고 생각한다.
상술한 타입의 "미세-오목부" 이송 벨트를 사용하여도, 특히 낮은 평량의 섬유 웹들이 이송 지점(40)에서 웹-조직용 직물(37)로 성공적으로 이송될 수 있음을 보장하기 위해 다수의 다른 기준을 여전히 만족할 필요가 있다. 이러한 기준들에는 상술한 바와 같은 휴지 시간(td), 프레스 닙을 나가는 웹의 건조도, 흡인 이송 장치(38)에 의해 가해지는 흡인량, 이송 벨트(35)가 흡인 이송 장치와 결합하는 특정한 방식이 포함된다.
휴지 시간(td)에 관해, 1000 내지 2000 m/min(보다 상세하게는 1000 내지 약 1700 m/min, 보다 더 상세하게는 약 1200 내지 약 1700m/min)의 장치 속도(즉, 이송 벨트(35)의 선형 속도)에 대해, 휴지 시간(td)은 적어도 약 0.1s, 보다 상세하게는 적어도 약 0.15s, 보다 더 상세하게는 약 0.2s이어야 한다. 장치 속도에 근거하여, 거리(D)는 필요한 휴지 시간을 제공하기 위해 추정될 수 있다. 예를 들어, 장치 속도가 1500m/min에 설정되었으면, 거리(D)는 적어도 약 2.5m(적어도 0.1s의 휴지 시간(td)을 제공하기 위해)이어야 하고, 보다 적당하게는 적어도 약 3.75m(약 0.15s의 휴지 시간을 제공하기 위해)이어야 하고, 보다 더 적당하게는 적어도 약 5m(약 0.2s의 휴지 시간을 제공하기 위해)이어야 함이 추정될 수 있다. 이러한 거리(D)의 초기 추정값은 다른 요인들에 근거하여 다소 수정될 필요가 있을 수 있지만, 사용가능한 최소 거리의 적어도 대략적인 추정값을 제공할 수 있다. 물론, 거리(D)는 항상 추정된 최소값보다 더 길게 만들어질 수 있다.
프레스 닙을 나가는 섬유 종이 웹의 건조도에 관해, 일반적으로 웹이 건조할수록, 웹을 이송 벨트(35)로부터 분리하기 쉬운데 왜냐하면 웹의 젖음 강도(wet strength)가 일반적으로 건조도가 증가할수록 증가하기 때문이다. 따라서, 웹 건조도가 증가할 때, 일반적으로 거리(D)가 감소될 수 있다; 역으로, 다른 모든 것이 동일하다면, 웹이 덜 건조할수록, 거리(D)가 커야 한다. 도 1의 제지 장치(10)의 프레스 섹션(30)은 유익하게는 적어도 20%, 보다 상세하게는 약 35 내지 약 53%, 보다 더 상세하게는 약 40 내지 약 50%의 건조도(즉, 중량%에 근거한 건조 고체 함량)로 섬유 웹의 수분을 제거한다. 이러한 건조도 레벨은 약 2 내지 약 10 MPa, 보다 상세하게는 약 4 내지 약 6 MPa의 프레스 닙의 최고 압력 부하로 달성될 수 있다.
섬유 웹의 이송 벨트(35)로부터 웹-조직용 직물(37)의 이송을 이루는데 사용되는 흡인 이송 장치(38)의 진공 레벨은 웹-조직용 직물의 성질에 의존한다. 일반적으로, 진공은 약 5kPa 이상, 보다 상세하게는 약 20 내지 약 70 kPa, 보다 더 상세하게는 약 30 내지 약 50 kPa일 수 있다. 진공 이송 장치에서의 진공은 더 무거운 종이 등급에서보다 경량의 조직 웹들을 이송 벨트로부터 웹-조직용 직물로 이송하는데 훨씬 중요한 역할을 한다. 젖은 웹의 인장 강도가 매우 낮기 때문에, 벨트와 직물이 분리되기 전에 100% 완료되어야 하고, 그렇지 않으면 웹이 손상된다. 다른 한편, 더 무거운-중량의 종이 웹에 대해 중간 진공(20 kPa)에서 짧은 미세-당김에서도 이송을 달성하는데 충분한 젖음 강도가 존재한다. 경량 조직 웹에 대해, 웹 아래의 수증기가 급속히 팽창하고 웹을 벨트로부터 밀어내고 웹을 직물 분리 전에 웹-조직용 직물로 이송하기 위해 가해지는 진공이 훨씬 강할 필요가 있다. 다른 한편, 진공은 섬유 웹에 작은 구멍들이 생길 정도로 강할 수 없다.
부가적으로, 상술한 바와 같이, 웹의 웹-조직용 직물 상에의 이송의 신뢰도는 흡인 이송 장치(38) 및 이의 이송 벨트(35)와의 결합을 적절히 구성하여 도움을 받는다. 특히, 웹-조직용 직물(37)과 이송 벨트(35) 상의 섬유 웹(W) 간의 접촉이 접선 접촉이 아니고, 오히려 접촉 면적은 이송 벨트(35)가 그를 따라 이동하는 장치 방향에서 유한한 예정된 길이(L; 도 1a)를 점유한다. 이 접촉 면적은 흡인 이송 장치(38)의 흡인 영역(41)과 적어도 부분적으로 일치한다. 보다 상세하게는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 길이(L)를 갖는 접촉 면적은 이송 벨트(35)가 웹-조직용 직물(37)로부터 벗겨지거나 분리되는 지점(P)에 의해 출구 측에서 한정된다. 특정 실시예들에서의 지점(P)은 흡인 영역(41)의 상류측 및 하류측 단부들의 중간에 위치할 수 있다. 도 1a에 도시한 바와 같은 일 실시예에서, 지점(P)은 흡인 영역(41)의 상류측 및 하류측 단부들의 대략 중간에 위치한다. 따라서, 이송 벨트(35)에 의해 커버되지 않아 개방된 흡인 영역(41)의 일부분이 있다. 공기가 비교적 고속으로 흡인 영역의 이 개방된 부분으로 침투성 웹-조직용 직물(37)과 섬유 웹을 통해 인입된다. 이는 직물의 웹-조직용 면에 섬유 웹(W)을 성형하는 것을 돕는다. 원한다면, 도 1에 도시한 바와 같이, 부가적인 흡인 장치(42)가 섬유 웹을 직물에 성형하는 것을 더 돕기 위해 흡인 이송 장치(38)의 하류측에 배치될 수 있다. 웹의 직물의 구조를 갖는 면에의 이송 및 성형을 추가로 실시하기 위해, 진공 이송 롤러가 흡인 영역(41)을 추종하는 제 2 유지 영역을 가질 수 있고, 여기서 진공(일반적으로 흡인 영역(41)보다 낮은 레벨임)이 가해질 수 있다. 예를 들어, 제 2 유지 영역은 약 1 내지 약 15 kPa의 진공을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 이송 벨트(35)가 흡인 이송 장치(38)에 처음 접하게 되는 지점은 이송 벨트(35)와 웹-운반 직물(37)과 수평면 사이에서 측정되는 각도(α)를 형성하고, 흡인 영역의 상류측 단부는 웹-운반 직물(37)과 수평면 사이에서 각도(β)를 형성하고, 이송 벨트(35)가 출구 측에서 흡인 이송 장치(38)에 접하는 지점(P)은 이송 벨트(35)와 수평면 사이에서 각도(γ)를 형성하고, 흡인 영역의 하류측 단부는 웹-운반 직물(37)과 수평면 사이에서 각도(δ)를 형성한다. 일 실시예에서, 각도(α)는 약 31.7°일 수 있고, 각도(β)는 약 30.7°일 수 있고, 각도(γ)는 약 29.6°일 수 있고, 각도(δ)는 약 11.9°일 수 있다. 그러므로 흡인 이송 장치 둘레의 이송 벨트(35)의 전체 감김량은 2.1°(α-γ)이고, 진공에 노출되는 감김량은 1.1°(β-γ)이다. 흡인 이송 장치 직경이 약 800mm이면, 2.1° 감김에 상응하는 감김 거리(L)는 약 15mm이다.
도 1a에도 예시된 바와 같이, 프레스 섹션은 흡인 이송 장치(38)의 상류측에 배치된 이송 벨트(35)를 위한 조정가능한 롤러(R)를 선택적으로 포함할 수 있고, 이 조정가능한 가이드 롤러는 제 1 값과 제 2 값 사이의 길이(L)를 조정하기 위해 흡인 이송 장치에 관해 위치를 조정할 수 있다. 그러므로 롤러(R)는 더 긴 길이(L)를 만들기 위해 이송 벨트(35)가 더 큰 감김 각도로 흡인 이송 장치를 감도록 하기 위한 실선의 제 1 위치와, 길이(L)를 줄이기 위해 더 작은 감김 각도로 이송 벨트가 흡인 이송 장치를 감게 하기 위한 파선의 제 2 위치로 도시되어 있다. 일례로서, 더 큰 감김 길이가 제지 장치의 기동시 사용될 수 있고, 일단 섬유 웹이 잘 작동하면, 롤러(R)는 감김 길이를 감소시키게 이동될 수 있다.
섬유 웹이 높은 진공을 받고 웹이 흡인 상태 중에 여전히 젖어 있을 때, 섬유 웹(W)의 구조는 흡인 장치(들) 후에도 유지된다. 원하는 조직-형성을 달성하기 위해, 직물(37)의 속도가 이송 벨트(35)의 속도보다 크지 않고 바람직하게는 더 작은 것이 유익하다. 특히, 이러한 속도차는 약 0 내지 약 10%, 보다 상세하게는 약 0 내지 약 5%일 수 있다. 그러나 다른 실시예들에서, 직물(37)의 속도는 바람직하지는 않지만 섬유 웹(W)의 "당김" 이송을 실시하기 위해 이송 벨트(35)보다 약간 크게(예를 들어, 약 3% 크게) 될 수 있다.
특정 실시예들에서 접촉 면적의 길이(L)는 적어도 약 10mm일 수 있고 약 200mm 이하일 수 있다. 보다 상세하게는, 길이(L)는 약 10mm 내지 약 50mm일 수 있다. 거리(L)는 흡인 이송 장치가 흡인을 가하고 이송 벨트가 장치에 대해 흡인될 때 장치 작동 중에 측정된다.
다른 실시예에 따른 제지 장치(110)가 도 2에 도시되어 있다. 이 장치는 일반적으로 도 1의 장치(10)와 유사하다. 이 장치는 성형 섹션(120), 프레스 섹션(130) 및 건조 섹션(150)을 포함한다. 성형 섹션(120)은 헤드박스(122), 성형 롤러(123), 무한 내측 천(124), 및 성형 와이어로 구성된 무한 외측 천(125)을 포함한다. 내측 및 외측 천(124, 125)은 각각 별개의 가이드 롤러(126, 127)들 둘레에서 별개의 루프들에서 이동한다.
건조 섹션(150)은 후드(154)에 의해 커버된, 가열된 건조 실린더(152)를 포함한다. 건조 실린더와 후드는 양키 건조기를 집합적으로 구성할 수 있다. 건조 섹션의 출구 측에서, 크레이핑 닥터(156)가 건조 실린더(152)를 벗어나는 섬유질 웹을 크레이프-가공하게 배치된다. 도포 장치(158)는 건조 실린더(152)의 외피 상에 적절한 접착제를 도포하도록 배치된다.
프레스 섹션(130)은 하나 이상의 프레스를 포함하고, 이는 2개의 함께 작동하는 제 1 및 제 2 프레스 부재(131, 132)를 갖고, 이 프레스 부재들은 함께 프레스 닙을 형성한다. 바람직하게는, 프레스는 제 1 프레스 부재가 슈 프레스 롤러(131)를 포함하고 제 2 프레스 부재가 카운터 롤러(132)를 포함하는 슈 프레스이다. 또한, 프레스 섹션은 무한 불침투성 이송 벨트(135)를 포함한다. 이송 벨트(135)는 제 2 프레스 부재(132)와 다수의 가이드 롤러(136) 둘레에서 루프로 이동한다. 도 1의 장치와 다르게, 도 2의 장치(110)는 개별적인 프레스 펠트를 사용하지 않고, 대신에 젖은 섬유 웹이 천(124) 상에 형성되고, 이는 섬유 웹이 천(124)과 이송 벨트(135) 사이에서 둘러싸이도록 프레스 닙을 통과한다. 다른 관점에서, 장치(110)는 일반적으로 상술한 장치(10)와 유사하고, 장치(10)에 관한 설명이 장치(110)에도 적용된다.
제 3 실시예에 따른 제지 장치(210)가 도 3에 예시되어 있다. 장치는 성형 섹션(220), 프레스 섹션(230), 및 건조 섹션(250)을 포함한다. 성형 섹션(220)은 헤드박스(222), 성형 롤러(223), 무한 내측 천(224), 및 성형 와이어로 구성된 무한 외측 천(225)을 포함한다. 내측 및 외측 천(224, 225)은 각각 별개의 가이드 롤러(226, 227)들 둘레에서 별개의 루프들에서 이동한다.
건조 섹션(250)은 후드(254)에 의해 커버된, 가열된 건조 실린더(252)를 포함한다. 건조 실린더와 후드는 양키 건조기를 집합적으로 구성할 수 있다. 건조 섹션의 출구 측에서, 크레이핑 닥터(256)가 건조 실린더(252)를 벗어나는 섬유질 웹을 크레이프-가공하게 배치된다. 도포 장치(258)는 건조 실린더(252)의 외피 상에 적절한 코팅을 도포하도록 제공된다.
프레스 섹션(230)은 하나 이상의 프레스를 포함하고, 이는 2개의 함께 작동하는 제 1 및 제 2 프레스 부재(231, 232)를 갖고, 이 프레스 부재들은 함께 프레스 닙을 형성한다. 또한, 프레스 섹션은 무한 불침투성 이송 벨트(235)를 포함한다. 이송 벨트(235)는 제 2 프레스 부재(232)와 다수의 가이드 롤러(236) 둘레에서 루프로 이동한다. 도 1의 장치와 다르게, 도 3의 장치(210)는 개별적인 프레스 펠트를 사용하지 않고, 대신에 젖은 섬유 웹이 천(224) 상에 형성되고, 이는 섬유 웹이 천(224)과 이송 벨트(235) 사이에 둘러싸이도록 프레스 닙을 통과한다. 다른 관점에서, 장치(210)는 일반적으로 상술한 장치(10)와 유사하고, 장치(10)에 관한 설명이 장치(210)에도 적용된다.
제 4 실시예에 따른 제지 장치(310)가 도 4에 예시되어 있다. 장치는 성형 섹션(320), 프레스 섹션(330), 및 건조 섹션(350)을 포함한다. 성형 섹션(320)은 헤드박스(322), 성형 롤러(323), 무한 내측 천(324), 및 성형 와이어로 구성된 무한 외측 천(325)을 포함한다. 내측 및 외측 천(324, 325)은 각각 별개의 가이드 롤러(326, 327)들 둘레에서 별개의 루프들에서 이동한다.
건조 섹션(350)은 후드(354)에 의해 커버된, 가열된 건조 실린더(352)를 포함한다. 건조 실린더와 후드는 양키 건조기를 집합적으로 구성할 수 있다. 건조 섹션의 출구 측에서, 크레이핑 닥터(356)가 건조 실린더(352)를 벗어나는 섬유질 웹을 크레이프-가공하게 배치된다. 도포 장치(358)는 건조 실린더(352)의 외피 상에 적절한 코팅을 도포하도록 제공된다.
프레스 섹션(330)은 하나 이상의 프레스를 포함하고, 이는 2개의 함께 작동하는 제 1 및 제 2 프레스 부재(331, 332)를 갖고, 이 프레스 부재들은 함께 프레스 닙을 형성한다. 또한, 프레스 섹션은 무한 불침투성 이송 벨트(335)를 포함한다. 이송 벨트(335)는 제 2 프레스 부재(332)와 다수의 가이드 롤러(336) 둘레에서 루프로 이동한다. 도 2 및 도 3의 장치들에서와 같이, 도 4의 장치(310)는 젖은 섬유 웹을 천(324) 상에 형성하고, 이는 섬유 웹이 천(324)과 이송 벨트(335) 사이에 둘러싸이도록 프레스 닙을 통과한다.
그러나 도 2 및 도 3의 장치들과는 달리, 장치(310)는 가이드 롤러(336')들 둘레에서 및 흡인 이송 장치(338') 둘레에서 무한 루프로 이동하는 추가의 침투성 벨트(335')를 포함한다. 이송 벨트(335') 상의 섬유 웹은 섬유 웹이 침투성 벨트 상에 이송되도록 흡인 이송 장치(338') 상의 침투성 벨트(335')와 결합하게 된다. 그 다음에 섬유 웹이 그 둘레에 웹-조직용 직물이 부분적으로 감긴 흡인 이송 장치(338)의 도움을 받아 웹-조직용 직물(337) 상에 이송된다. 섬유 웹은 직물(337)의 표면에 성형된 다음에 이송 롤러(339)에 의해 건조 섹션(350)의 건조 실린더(352) 상에 이송된다. 건조 섹션은 상술한 실시예들에서와 같이 후드(354), 크레이핑 닥터(356), 및 도포 장치(358)를 포함한다.
본원에 따라 제지 장치에 의해 제조된 조직 시트들의 체적은 섬유의 약 10cm3/g(cc/g) 이상, 보다 상세하게는 약 10 내지 20 cc/g일 수 있다.
본원에서 사용될 때, "체적(bulk)"은 g/m2로 표현된, 건조 평량으로 나눈 미 크론 단위로 표현된, 조직 시트의 "두께(caliper; 하기에 정의됨)"의 몫으로 계산된다. 그 결과인 시트 체적은 cm3/g으로 표현된다. 보다 상세하게는, 조직 시트 두께는 TAPPI 시험 방법 T402 " 종이, 보드지, 펄프 핸드시트(pulp handsheet) 및 관련 제품들에 대한 표준 공조 및 시험 분위기" 및 T411 om-89 적층된 시트들에 관한 주 3과 함께 "종이, 판지, 및 합지(combined board)의 두께"에 따라 측정된 단일 조직 시트의 대표 두께이다. T411 om-89를 실시하는데 사용된 마이크로미터는 미국 오레곤 주, 뉴버그 소재의 엠베코, 인코포레이티드로부터 입수가능한 엠베코 200-A 조직 두께 시험기이다. 마이크로미터는 2kPa의 부하, 2500mm2의 누르개(pressure foot) 면적, 56.42mm의 누르개 직경, 3초의 휴지 시간 및 0.8mm/s의 하강 속도를 갖는다.
본원에서 사용될 때, "장치 방향(MD) 인장 강도"는 샘플이 장치 방향에서 파열하게 당겨질 때 샘플의 3인치당 최고 하중이다. 유사하게, "장치 횡방향(CD) 인장 강도"는 샘플이 장치의 횡방향에서 파열되게 당겨질 때 샘플의 3인치 당 최고 부하이다. 파단 전의 샘플의 신장률(%)은 "신장(stretch)"이다.
인장 강도 및 신장을 측정하는 절차는 하기와 같다. 인장강도 시험을 위한 샘플들은 JDC 프리시전 샘플 커터(미국 펜실베이니아 주 필라델피아 소재의 튕(Thwing)-앨버트 인스트루먼트 컴퍼니, 모델 JDC 3-10호, 일련번호 37333)를 사용하여 장치 방향(MD) 또는 장치 횡방향(CD) 배향 중 어느 하나에서 3인치(76.2mm) 폭 및 5인치(127mm) 길이 스트립을 절단하여 준비되었다. 인장 강도를 측정하는데 사용된 기기는 MTS 시스템즈 신테크 11S, 일련번호 6233호였다. 데이터 획득 소프트웨어는 윈도우즈 버전 3.10용 MTS 테스트워크스®(노스캐롤라이나 주 리서치 트라이앵글 파크 소재의 MTS 시스템즈 코포레이션)였다. 로드셀(loadcell)은 대다수의 최대 부하값들이 로드셀의 전체 스케일 값의 10 내지 90% 내에 들도록, 시험되는 샘플의 강도에 따라 최대 50N 또는 100N 중 어느 하나로 선택되었다. 조(jaw)들 사이의 게이지 길이는 4±0.04인치(101.6±1mm)였다. 조(jaw)들은 공압-작용을 사용하여 작동되고 고무-코팅되어 있다. 최소 그립(grip) 면 폭은 3in(76.2mm)이고, 조(jaw)의 대략적인 높이는 0.5inch(12.7mm)이다. 크로스헤드(crosshead) 속도는 10±0.4inch/min(254±1mm/min)이고, 파괴 감도는 65%에 설정되었다. 샘플은 기기의 조(jaw)들 사이에 배치되고, 수직 및 수평 모두에서 중심조정되었다. 그 다음에, 시험이 시작되고 시편이 파단될 때 종료했다. 최대 부하는 시험되는 샘플의 방향에 따라 "MD 인장 강도" 또는 "CD 인장 강도" 중 어느 하나로 기록되었다. 적어도 6개의 대표 시편들이 각각의 제품 또는 시트에 대해 시험되었고, "있는 그대로(as is)" 취해졌고, 모든 개개의 시편 시험들의 산술 평균은 제품 또는 시트의 MD 또는 CD 인장 강도 중 어느 하나이다.
이송 벨트들의 "표면 거칠기"는 벨트의 단면들의 광학 현미경, 또는 표면의 스타일러스 형상측정(stylus profilometry)을 포함하는 몇 가지 방법에 의해 측정될 수 있다. 벨트 면의 거칠기가 MD와 CD방향에서 상이할 수 있고 CD 값이 전형적으로 크므로, 진술된 거칠기는 CD 거칠기이다. 현장 측정이 가능한 적절한 휴대용 장치는 테일러-홉슨 코포레이션이 제조한 모델 서트로닉 25 Ra이다.
예
예 1(비교예)
쌍둥이-와이어 성형기(twin-wire former)가 20 gsm 미만의 경량 종이 시트를 만드는데 사용되었다. 젖은 와이어 웹이 펠트로 이송되고 진공으로 약 25% 건조 고체 함량의 건조도로 부분적으로 수분-제거되었다. 그 다음에, 웹은 400kN/m의 부하에서 4MPa의 최고 압력으로 약 40%의 건조도로, 연장된 닙 프레스로 압착에 의해 수분-제거되었다. 펠트와 섬유 웹이 스타일러스 형상측정에 의해 측정될 때 약 6㎛의 거칠기 Ra로 알바니 T2 이송 벨트와 유사한 벨트에 대해 압착되었다. 프레스를 나갈 때 시트는 이송 벨트에 부착되었다. 이송 벨트와 웹은 프레스 롤러 둘레에서 이동된 다음에 알바니가 제조한 텍스처링 직물(스타일 44GST)과 접촉되었다. 프레스로부터 진공 롤러까지의 거리는 약 2.4m였다. 텍스처링 직물은 진공 롤러와 접촉하게 된 후 약 25mm의 거리에 대해 섬유 웹과 접촉되었다. 직물과 이송 벨트의 분리 바로 전에, 20 kPa를 넘는 높은 진공 레벨이 진공 롤러 내측으로부터 공급되어, 섬유 웹이 이송 벨트로부터 직물로 이송되게 했다. 섬유 웹과 직물은 양키 건조기의 압력 롤러까지 함께 이동했고, 여기서 섬유 웹이 양키 건조기(Yankee)에 압착되었다. 섬유 웹은 압력 롤러 전에 양키 건조기 표면상에 분무된 점착제들의 도움을 받아 양키 건조기에 점착되었다. 시트는 건조되고 크레이프-가공되고 양키 건조기의 속도보다 20% 느린 속도로 권취되었다. 그 결과인 물리적 특성들이 측정되었다:
평량(완전 건조) g/m2 16.0
두께 ㎛ 220
체적 cm3/g 13.8
신장 MD % 28.5
신장 CD % 7.7
인장 MD N/m 80
인장 CD N/m 35
예 2(비교예)
예 1의 조건들이 1000m/min의 더 높은 장치 속도에서 반복되었다. 섬유 웹의 직물로의 이송이 실패했다. 이러한 시도들로부터, 알바니 T2 타입의 벨트가 본원에 설명한 타입의 공정에서 낮은 평량의 종이의 고속 제조에 부적합함이 밝혀졌다.
예 3
예 1의 조건들이 3㎛의 거칠기를 갖는 알바니 LA 입자 벨트와 유사한 이송 벨트에서 반복되었다. 섬유 웹은 1200m/min 이하의 속도로 직물에 이송되었다.
제품 샘플들은 릴(reel)의 제약 때문에 600m/min에서 취해졌지만, 고속에서 제조된 시트들의 특성들이 매우 유사하다고 생각된다. 조직의 특성들은 하기와 같았다.
평량(완전 건조) g/m2 16.9
두께 ㎛ 283
체적 cm3/g 16.7
신장 MD % 39.8
신장 CD % 12.4
인장 MD N/m 81
인장 CD N/m 41
이 예는 이송 벨트가 종래의 이송 벨트들보다 고속에서 웹을 이송할 수 있게 하므로 입자 벨트를 예시한다.
예 4
프레스로부터 진공 롤러까지의 거리가 2.4m에서 4m로 증가된 것을 제외하면 예 3의 공정이 반복되었다. 섬유 웹이 1400m/min까지의 속도로 직물에 이송되었다. 건조기에 이송된 웹의 밀도는 48% 건조 고체 함량이었고, 통상의 습식-압착 공정에 비해 22% 적은 수분 증발이 일어났고, 전형적인 관통-공기-건조 공정보다 50-60% 적은 수분 증발이 일어났다. 이 예는 섬유 웹이 이송되는 최대 속도가 텍스처링 직물에 이송하기 전에 이송 벨트 상에서의 체류 시간을 증가하여 증가됨을 예시한다.
예 5
예 4 조건들이 알바니 G4 스타일 벨트에서 반복되었다. 섬유 웹이 1600m/min까지의 속도로 직물로 이송되었다. 이러한 시도들로부터 알바니 LA 및 G3 타입 벨트들이 본원에 설명한 타입의 공정에서 낮은 평량의 종이의 고속 제조에 적합함이 판정되었다. 이 예는 입자 벨트의 표면 구조를 변경하는 것이 텍스처링 직물로의 이송을 개선할 수 있음을 예시한다.
예 6
예 5 조건들이 반복되지만, 텍스처링 직물과 이송 벨트 간의 접촉이 100mm 너머로 증가되었고 진공 롤러의 진공 영역이 이 영역의 적어도 절반을 커버하도록 수정되었다. 섬유 웹은 5kPa의 진공 레벨에서 텍스처링 직물에 쉽게 이송되었다. 이 예는 이송 롤러에서의 진공 하의 체류 시간이 텍스처링 직물로의 이송을 개선할 수 있음을 예시한다.
예 7
초승달모양(crescent) 성형기가 도 1에 예시한 공정을 사용하여 13.8gsm의 경량 종이 시트를 만드는데 사용되었다. 노선 소프트우드(northern softwood)와 유칼립투스 섬유의 혼합물이 공급되었다. 양키 건조기에서 제지 장치 속도는 800m/min였다. 젖은 조직 웹이 펠트에 이송되었고 약 25% 고체의 밀도로 진공으로 부분적으로 수분-제거되었다. 그 다음에, 웹은 6MPa의 최고 압력으로, 600kN/m의 부하에서 연장된 닙 프레스로 압착에 의해 수분-제거되었다. 펠트와 웹은 약 3㎛의 거칠기를 갖는 알바니 LA 입자 이송 벨트와 유사한 매끈한 벨트에 대해 압착되었다. 프레스를 나갈 때, 웹은 이송 벨트에 점착되었다. 벨트와 웹은 프레스 롤러 둘레에서 이동한 다음에 양키 건조기의 표면과의 이후의 접촉면을 개선하기 위해 사포-가공된 텍스처링 직물과 접촉하게 되었다. 추정된 접촉 면적은 1.7MPa 부하에서 약 30%였다. 프레스로부터 진공 롤러까지의 거리는 약 4m였다. 텍스처링 직물은 진공 롤러와 접촉하게 된 후 약 25mm의 거리에 대해 이송 벨트와 조직 웹과 접촉했다. 직물과 이송 벨트의 분리 직전에, 약 30kPa의 높은 진공 레벨이 진공 롤러 내측으로부터 공급되어, 웹이 이송 벨트로부터 텍스처링 직물로 이송되게 했다. 웹의 직물로의 이송시 5% 급속 이송이 있었지만 이 속도차는 선택적이다. 웹과 직물은 양키 건조기에서 압력 롤러로 함께 이동했고, 여기서 성형된 웹이 양키 건조기의 표면에 압착되었다. 웹은 압력 롤러 이전에 양키 건조기의 표면상에 분무된 점착제들의 도움으로 양키 건조기에 점착되었다. 웹은 1-2%의 습기 함량으로 건조 및 크레이프-가공되었고 양키 건조기의 속도보다 20% 느린 속도로 권취되었다. 그 결과인 조직 시트의 물리적 특성들은 하기와 같았다:
평량(완전 건조) gsm 17.3
두께 ㎛ 300
체적 cc/g 17.3
신장(MD) % 39.6
신장(CD) % 9.6
인장강도(MD) N/m 125
인장강도(CD) N/m 54
조직 시트는 캘린더링(calendering)에 의해 2층(ply) 화장실 티슈로 변환되었고 우수한 연성을 보였다.
예 8
양키 건조기에서의 제지 장치 속도가 1000m/min였고 텍스처링 직물이 상이한 스타일인 것을 제외하고는, 조직 시트가 일반적으로 예 7에 설명한 바와 같이 만들어졌다. 건조기 평량은 13.7gsm이었다. 웹의 직물로의 3% 급속 이송이 있었다. 그 결과인 조직 시트의 물리적 특성들은 하기와 같았다:
평량(완전 건조) gsm 17.1
두께 ㎛ 293
체적 cc/g 14.2
신장(MD) % 28.8
신장(CD) % 6.9
인장강도(MD) N/m 124
인장강도(CD) N/m 41
예 9
조직 시트가 일반적으로 예 7에 설명된 바와 같지만, 더 높은 연성의 최종 제품을 개발하기 위해 약간 작은 인장 강도로 만들어졌다. 그 결과인 조직 시트의 물리적 특성들이 하기와 같았다:
평량(완전 건조) gsm 18.1
두께 ㎛ 311
체적 cc/g 17.2
신장(MD) % 35.3
신장(CD) % 11.2
인장강도(MD) N/m 75
인장강도(CD) N/m 39
그 다음에 베이스시트(basesheet)가 유사한 특성의 다른 롤러로 베이스시트를 적층(plying)시켜 2층 롤의 화장실 티슈로 변환되었고, 베이스시트들의 직물과-마주하는 측면은 최종 제품에서 서로 마주한다. 2층 제품은 635㎛(0.025in)만큼 이격된 강철 롤러들에 의해 캘린더링되었고 35.5m의 티슈가 43mm 직경의 코어 상에 감겼다. 이 제품은 소비자 시험시 기존의 상업용 화장실 티슈 제품보다 선호되었다. 그 결과인 완성된 제품의 물리적 특성들은 하기와 같았다:
평량(완전 건조) gsm 31.2
두께 ㎛ 344
체적 cc/g 11.0
신장(MD) % 16.6
신장(CD) % 6.8
인장강도(MD) N/m 156
인장강도(CD) N/m 65
롤러 직경 mm 123
롤러 체적 cc/g 10.2
상술한 예들은 종이를 건조시키는데 사용되는 에너지를 감소시키면서 제지 장치에서 높은 생산율 및 큰 체적의 광범위한 제품을 만드는 공정 성능을 예시한다.
본원에 제시된 본 발명의 많은 수정예들 및 다른 실시예들이 상술한 설명 및 관련 도면들에 제시된 내용들의 이점을 갖는 당업자의 머릿속에 떠오를 것이다. 그러므로 본 발명은 공개한 특정 실시예들에 한정되지 않고, 수정예들 및 다른 실시예들이 첨부한 청구범위 내에서 포함된다. 특정 용어들이 본원에서 사용되었지만, 이들은 일반적이고 설명적 의미로만 사용되었고 제한적 의도로 사용되지 않았다.
일 특징에 따라 본원은 젖은 종이 웹을 프레스 섹션의 2개의 프레스 부재들 사이에 형성된 프레스 닙으로부터 제지 장치의 건조 섹션으로 이송하기 위한 장치에 대한 것이고, 이는 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트와 이송 벨트 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 불침투성 이송 벨트; 흡인 이송 장치가 그 안에 배치되는 루프로 배치되고 구조를 갖는 표면을 갖는 침투성 웹-운반 직물을 포함하고, 흡인 이송 장치는 흡인이 웹-운반 직물을 통해 작용하는 흡인 영역을 갖고, 흡인 영역은 이송 벨트가 그를 따라 이동하는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점을 포함하고, 이송 벨트는 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 웹-운반 직물과 종이 웹이 접촉하도록 배치되어, 종이 웹을 이송 지점에서 이송 벨트로부터 웹-운반 직물로 이송하도록 종이 웹에 가해지고, 이송 벨트는 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포된 것을 특징으로 하는 젖은 종이 웹과 접촉하는 면을 갖는다.
다른 특징에 따라, 본원은 제지용 섬유의 수성 현탁액으로부터 종이 웹을 만들기 위한 제지 장치에 대한 것이고, 이는 젖은 종이 웹을 형성하도록 조직되고 배치된 성형 섹션; 성형 섹션으로부터 젖은 종이 웹을 받게 배치되고, 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 2개의 함께 작동하는 프레스 부재를 갖는 프레스, 프레스 펠트가 프레스 닙을 통과하게 루프로 배치되는 프레스 펠트, 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트와 이송 벨트 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 불침투성 이송 벨트를 포함하는 프레스 섹션; 흡인 이송 장치가 그 안에 배치되는 루프로 배치되는 침투성 웹-운반 직물; 건조 실린더를 포함하고; 흡인 이송 장치는 흡인이 웹-운반 직물을 통해 가해지는 흡인 영역을 갖고, 흡인 영역은 이송 벨트가 그를 따라 이동하는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점을 포함하고, 이송 벨트는 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 웹-운반 직물과 종이 웹이 접촉하게 배치되어, 이송 지점에서 종이 웹을 이송 벨트로부터 웹-운반 직물 상에 이송하도록 종이 웹상에 흡인이 작용하고; 이송 벨트는 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포된 것을 특징으로 하는 젖은 종이 웹과 접촉하는 면을 갖고; 건조 실린더 상에서 웹-운반 직물이 종이 웹을 그 최종 건조를 위해 이송한다.
추가 특징에 따라, 본원은 종이 웹을 만들기 위해 제지 장치를 구성 및 작동하는 방법에 대한 것이며, 이는 젖은 종이 웹을 형성하기 위해 성형 섹션을 사용하고; 젖은 종이 웹을 성형 섹션으로부터 받고 젖은 종이 웹에서 수분을 제거하기 위해 프레스 섹션을 사용하고, 프레스 섹션은 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 2개의 함께 작동하는 프레스 부재를 갖는 프레스, 프레스 펠트가 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치되는 프레스 펠트, 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트와 이송 벨트 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치되는 불침투성 이송 벨트, 흡인 이송 장치가 그 안에 배치되는 루프로 배치되는 침투성 웹-운반 직물을 포함하고, 흡인 이송 장치는 그 안에서 웹-운반 직물을 통해 작용하는 흡인 영역을 갖고, 흡인 영역은 이송 벨트가 그를 따라 이동하는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격된 이송 지점을 포함하고, 이송 벨트는 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 웹-운반 직물과 종이 웹이 접촉하게 하여, 이송 지점에서 종이 웹이 이송 벨트로부터 웹-운반 직물 상에 이송되도록 종이 웹에 흡인이 작용되고, 이송 벨트는 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들의 불균일한 분포를 특징으로 하는 젖은 종이 웹과 접촉하는 표면을 갖고; 그 위에서 웹-운반 직물이 종이 웹을 건조시키기 위해 종이 웹을 이송시키는 건조 실린더를 사용하고; 적어도 이송 벨트의 선형 속도, 종이 웹의 평량, 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트의 표면의 거칠기 특징을 고려하여 거리(D)를 선택하여, 거리(D) 내에서 이송 벨트의 표면과 종이 웹 사이의 수막이 적어도 부분적으로 분산되어 종이 웹이 이송 벨트로부터 분리되고 웹-운반 직물 상에 흡인될 수 있게 하는 단계들을 포함한다.
추가 특징에 따라, 본원은 10 내지 20g/m2의 평량을 갖는 조직 웹을 제지 장치에서 프레스 닙으로부터 건조기 섹션으로 운반하는 방법에 대한 것이고, 이 방법은 프레스 직물을 프레스 닙을 통과하도록 배치하고; 불침투성 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 조직 웹이 프레스 직물과 이송 벨트 사이에 둘러싸이게 배치하고, 조직 웹은 프레스 직물과 이송 벨트가 프레스 닙의 하류측에서 분리된 후 이송 벨트에 점착되어 추종하고, 이송 벨트는 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포된 것을 특징으로 하는 조직 웹과 접촉하는 표면을 갖고, 이송 벨트는 약 1000m/min 이상의 속도로 장치 방향에서 이동하고; 이송 벨트 상의 조직 웹을 침투성 웹-운반 직물이 그 둘레에 부분적으로 감긴 흡인 이송 장치로 운반하고, 흡인 이송 장치는 흡인 영역을 형성하고, 이송 벨트는 흡인 이송 장치를 부분적으로 감도록 배치되고, 이송 벨트는 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 웹-운반 직물과 조직 웹이 접촉하게 하여, 조직 웹을 이송 벨트로부터 이송 지점에서 웹-운반 직물 상에 이송하도록 흡인이 조직 웹에 작용하고; 이송 벨트와 조직 웹이 프레스 닙으로부터 이송 지점으로 거리(D)만큼 이동하도록 이송 벨트와 흡인 이송 장치를 배치하고, 거리(D)는 적어도 이송 벨트의 속도, 조직 웹의 평량, 조직 웹과 접촉하는 이송 벨트의 표면의 거칠기 특징을 고려하여 선택되어, 거리(D) 내에서 조직 웹과 이송 벨트의 표면 사이의 얇은 수막이 적어도 부분적으로 분산되어 조직 웹이 이송 벨트로부터 분리되고 웹-운반 직물 상에 흡인될 수 있게 하는 단계들을 포함한다.
추가 특징에 따라 본원은 제지 장치에서 불침투성 이송 벨트를 사용하는 방법에 대한 것이며, 이송 벨트는 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들의 불균일한 분포를 특징으로 하는 웹-접촉 면을 갖고, 제지 장치는 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 2개의 함께 작동하는 프레스 부재와 프레스 펠트와 젖은 종이 웹이 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 프레스 펠트를 갖고, 흡인 영역을 형성하는 흡인 이송 장치가 그 안에 배치되는 루프로 배치되는 침투성 웹-운반 직물을 갖고, 그 위에서 웹-운반 직물이 종이 웹을 건조시키기 위해 종이 웹을 이송시키는 건조 실린더를 갖고, 이 방법은: 불침투성 이송 벨트가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 직물과 이송 벨트 사이에 둘러싸이고 종이 웹은 이송 벨트의 웹-접촉면과 마주하고, 이송 벨트는 약 1000m/min의 속도로 장치 방향에서 이동하고, 종이 웹은 프레스 직물과 이송 벨트가 프레스 닙의 하류측에서 분리된 후 이송 벨트에 점착되어 추종하고; 침투성 웹-운반 직물이 그 둘레에 부분적으로 감긴 흡인 이송 장치로 이송 벨트 상의 조직 웹을 운반하고, 이송 벨트가 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역에서 웹-운반 직물과 종이 웹이 접촉하게 하여, 종이 웹이 이송 지점에서 이송 벨트로부터 웹-운반 직물 상에 이송되도록 흡인이 종이 웹에 가해지고, 이송 벨트와 종이 웹이 프레스 닙으로부터 이송 지점으로 거리(D)만큼 이동하도록 이송 벨트와 흡인 이송 장치를 배치하고, 거리(D)는 적어도 이송 벨트의 속도, 종이 웹의 평량, 및 이송 벨트의 웹-접촉면의 거칠기 특징을 고려하여 선택되어, 거리(D) 내에서 이송 벨트의 표면과 종이 웹 간의 얇은 수막이 적어도 부분적으로 분산되어 종이 웹이 이송 벨트로 분리되고 웹-운반 직물 상에 흡인될 수 있게 하는 단계들을 포함한다.
추가 특징에 따라, 본원은 습식-압착 조직을 만드는 방법에 대한 것이고, 이는: (a) 성형 직물 상에 제지용 섬유들의 수성 현탁액을 놓아 20g/m2 이하의 평량을 갖는 젖은 조직 웹을 형성하고; (b) 제지 펠트 상에 지지되면서 수분-제거용 압력 닙에 젖은 조직 웹을 운반하고; (c) 젖은 조직 웹을 제지용 펠트와 입자 벨트 사이에서 압축시켜, 젖은 조직 웹이 약 30% 이상의 밀도로 수분-제거되고 입자 벨트의 표면으로 이송되고; (d) 수분-제거된 웹을 진공의 도움을 받아 입자 벨트로부터 텍스처링 직물로 이송하여, 수분-제거된 웹을 직물의 표면 외형으로 주조하고; (f) 텍스처링 직물에 의해 지지되면서 웹을 양키 건조기의 표면에 대해 누르고 웹을 양키 건조기의 표면으로 이송시키고; (g) 크레이프-가공된 조직 시트를 만들기 위해 웹을 건조 및 크레이프-가공하는 것을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 고속에서 젖은-압착된 종이 웹들을 만드는 방법과 이를 위한 효과적인 장치를 제공하는데 사용된다.

Claims (30)

  1. - 이송 벨트(35)가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트(33)와 이송 벨트(35) 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치되고, 젖은 종이와 접촉하는 면을 갖는 불침투성 이송 벨트(35), 및
    - 웹을 건조 섹션(50)의 건조 실린더(52) 상에 이송시키기 위해 조직용 직물(37) 형태의 침투성 최종 직물을 포함하고, 조직용 직물(37)은 구조를 갖는 표면을 갖고 그 안에 흡인 이송 장치(38)가 배치되는 루프 내에 배치되고, 상기 흡인 이송 장치(38)는 그 안에서 조직용 직물(37)을 통해 흡인이 가해지는 흡인 영역(41)을 갖는,
    제지 장치의 프레스 섹션(30)에서 두 개의 프레스 부재(31, 32)들 사이에 형성된 프레스 닙으로부터 건조 섹션(50)으로 젖은 티슈 종이 웹을 이송하고, 웹을 조직하기 위한 장치에 있어서,
    - 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트(35)의 표면은 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포되고,
    - 흡인 영역(41)은 그를 따라 이송 벨트(35)가 이동될 때 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 이격되는 이송 지점(40)을 포함하고, 이송 벨트(35)는 종이 웹을 장치 방향에서 길이(L)에 대해 흡인 영역(41)에서 조직용 직물(37)과 접촉시키도록 배치되어, 종이 웹을 이송 지점(40)에서 이송 벨트(35)로부터 조직용 직물(37) 상에 이송시키기 위해 흡인이 가해지는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 조직용 직물(37)은 이송 벨트(35)의 선형 속도보다 3 내지 10% 낮은 선형 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 조직용 직물(37)의 선형 속도는 웹의 조직용 직물(37) 상에의 급속 이송이 이루어지도록 이송 벨트(35)의 선형 속도보다 낮은 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 이 장치는 흡인 이송 장치(38)의 상류측에 배치된 이송 벨트(35)용 조정가능한 가이드 롤러(R)를 포함하고, 조정가능한 롤러(R)는 제 1 값과 제 2 값 사이에서 길이(L)를 수정하기 위해 흡인 이송 장치(38)에 대한 위치로 수정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트(35)의 표면은 2 내지 10㎛의 산술평균 표면 거칠기(Ra)를 갖는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트(35)의 표면은 그 안에 무기 입자들을 갖는 중합체 수지의 코팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 이송 벨트(35)는 1000m/min 내지 2000m/min의 속도로 이동하고, 거리(D)는 2m 이상, 길이(L)는 10mm 이상인 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 거리(D)는 적어도 2.5m 내지 4m의 범위인 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 이송 벨트(35)는 1200m/min 내지 1700m/min의 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 흡인 이송 장치(38)는 그 주변에 조직용 직물(37)이 부분적으로 감싸인 만곡된 외면을 갖고, 이송 벨트(35)는 20 내지 200mm의 원호 길이로서 측정된 길이(L)에 대해 흡인 이송 장치(38)의 외면을 부분적으로 둘러싸고 조직용 직물(37)은 그 위에 웹을 갖는 이송 벨트(35)와 흡인 이송 장치(38) 사이에 배치되고, 이송 벨트(35)는 원호 길이(L)의 출구측 단부에 위치하는 지점(P)에서 조직용 직물(37)로부터 벗어나는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 흡인 영역(41)은 원호 길이(L)보다 길고 지점(P)의 하류 측에서 연장하고, 원호 길이(L)는 20 내지 50mm인 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 지점(P)은 장치 방향에서 흡인 영역(41)의 상류측 및 하류측 단부들 사이의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는, 이송 장치.
  13. - 젖은 종이 웹을 형성하게 배치된 성형 섹션(20);
    - 성형 섹션(20)으로부터 젖은 종이 웹을 받게 배치되고, 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 두 개의 함께 작동하는 프레스 부재(31, 32)들과, 프레스 펠트(33)가 프레스 닙을 통과하게 루프로 배치되는 프레스 펠트(33)와, 이송 벨트(35)가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트(33)와 이송 벨트(35) 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 불침투성 이송 벨트(35)를 포함하는 프레스 섹션(30);
    - 조직용 직물(37)을 통해 흡인이 가해지는 흡인 영역을 갖는 흡인 이송 장치(38)가 그 안에 배치되는 루프로 배치된 조직용 직물(37) 형태의 침투성 최종 직물;
    - 조직용 직물(37)이 종이 웹을 최종 건조를 위해 그 위에 이송하는 건조 실린더(52)를 포함하는,
    제지용 섬유들의 수성 현탁액으로부터 종이 웹을 만드는 제지 장치에 있어서,
    제지 장치는 청구범위 제 1항에 정의된 바와 같은 젖은 종이 웹을 이송 및 조직하기 위한 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치.
  14. - 성형 섹션(20)에서 젖은 종이 웹을 형성하고;
    - 성형 섹션(20)으로부터 젖은 종이 웹을 받고 젖은 종이 웹에서 수분을 제거하기 위해 프레스 섹션(30)을 사용하고, 프레스 섹션(30)은 그 사이에 프레스 닙을 형성하는 두 개의 함께 작동하는 프레스 부재(31, 32)들을 갖는 프레스와, 프레스 펠트(33)가 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 프레스 펠트(33)와, 이송 벨트(35)가 프레스 닙을 통과하고 젖은 종이 웹이 프레스 펠트(33)와 이송 벨트(35) 사이에 둘러싸인 프레스 닙을 통과하도록 루프로 배치된 불침투성 이송 벨트(35), 및 흡인 이송 장치(38)가 그 안에 배치되는 루프로 배치된 조직용 직물(37) 형태의 침투성 최종 직물을 포함하고;
    - 조직용 직물(37)의 구조를 갖는 면에 웹이 일치하게 되도록 흡인 이송 장치(38)를 사용하고, 상기 흡인 이송 장치(38)는 흡인이 그 안에서 조직용 직물(37)을 통해 종이 웹에 적용되어 종이 웹을 이송 지점에서 이송 벨트(35)로부터 조직용 직물(37) 상에 이송시키는 흡인 영역(41)을 갖고;
    - 최종 조직용 직물(37)이 종이 웹의 최종 건조를 위해 종이 웹을 그 위에 이송하는 건조 실린더(52)를 사용하는 단계들을 포함하는,
    구조를 갖는 티슈 종이 웹을 만드는 제지 장치를 구성하고 작동시키는 방법에 있어서,
    - 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부가 불균일하게 분포되도록 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트(35)의 표면을 선택하고;
    - 그를 따라 이송 벨트(35)가 이동하는 장치 방향에서 프레스 닙으로부터 거리(D)만큼 흡인 영역(41)의 이송 지점(40)을 이격시키고, 이송 벨트(35)는 장치 방향에서 거리(L)에 대해 흡인 영역(41)에서 조직용 직물(37)과 종이 웹이 접촉하게 하고;
    - 거리(D) 내에서 이송 벨트(35)의 표면과 종이 웹 사이의 얇은 수막이 적어도 부분적으로 분산되어 종이 웹이 이송 벨트(35)로부터 분리되고 조직용 직물(37) 상에 흡인될 수 있도록, 이송 벨트(35)의 선형 속도, 종이 웹의 평량, 젖은 종이 웹과 접촉하는 이송 벨트(35)의 표면 특징인 거칠기를 고려하여 거리(D)를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 1000m/min 내지 2000m/min의 선형 속도로 이송 벨트(35)를 이동시키고, 2 내지 4m의 범위에서 거리(D)를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 2 내지 10㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖는 웹과-접촉하는 면을 갖는 이송 벨트(35)를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 10 내지 200mm의 범위로 길이(L)를 선택하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
  18. 제 14항에 있어서, 불침투성 벨트(35)에 의해 프레스 닙으로부터 건조 실린더(52)로 10 내지 20g/m2의 평량을 갖는 웹을 운반하고, 웹을 조직하고 구조를 갖는 웹을 직물(37)로부터 건조 실린더(52) 상에 이송하도록 불침투성 벨트(35)로부터 흡인으로 인해 구조를 갖는 면을 갖는 침투성 최종 조직용 직물(37) 상으로 웹을 이송 지점(40)에서 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
  19. 제 14항에 있어서, 10㎛ 내지 200㎛의 현미경-규모의 오목부들이 불균일하게 분포된 웹과-접촉하는 면을 갖는 불침투성 이송 벨트(35)를 사용하고, 불침투성 벨트(35)를 프레스 닙에 통과시키고 젖은 종이 웹이 벨트(35)와 프레스 펠트(33) 사이에 둘러싸이고; 종이 웹은 프레스 펠트(33) 뒤에서 이송 벨트(35)에 점착되고 추종하고; 이송 벨트(35)는 프레스 닙의 하류측에서 분리되고; 이송 벨트(35)는 웹을 침투성 조직용 직물(37)로 감싸인 흡인 이송 장치로 운반하는 것을 특징으로 하는, 제지 장치 구성 및 작동 방법.
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