KR102578748B1

KR102578748B1 - 보조 하단 md 얀을 갖는 다층 제지용 성형 직물

Info

Publication number: KR102578748B1
Application number: KR1020227040686A
Authority: KR
Inventors: 케빈 와드
Original assignee: 휴익 라이센스코, 인코포레이티드
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2023-09-13
Also published as: AU2019217354A1; EP3752671A1; US20190249365A1; US11214923B2; JP2022031822A; JP7317092B2; CN111742101A; US20210032814A1; MX2020005004A; US11220784B2; CN111742101B; AU2019217354B2; EP3752671B1; JP7048750B2; KR20220159497A; BR112020009966A2; JP2021513013A; US20210032815A1; EP3752671A4; FI3752671T3

Abstract

제지용 직물은 일련의 반복 유닛을 포함하고, 반복 유닛 각각은, 제1 직경을 갖는 상단 기계 방향(MD) 얀 세트; 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 하단 MD 얀 세트; 제1 직경을 갖는 보조 하단 MD 얀 세트; 상단 MD 얀과 혼직되어 상단 직물층을 형성하는 상단 크로스 기계 방향(CMD) 얀 세트; 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀과 혼직되어 하단 직물층을 형성하는 하단 CMD 얀 세트; 및 쌍으로 배치된 스티칭 얀 세트를 포함하고, 쌍의 스티칭 얀 중 적어도 하나가 상단 및 하단 직물층과 혼직된다.

Description

보조 하단 MD 얀을 갖는 다층 제지용 성형 직물{MULTI-LAYER PAPERMAKER'S FORMING FABRIC WITH AUXILIARY BOTTOM MD YARNS}

관련 용례

본 출원은 2018년 2월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/629,348호의 우선권 및 이익을 주장하며, 그 개시내용은 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

발명의 분야

본 출원은 일반적으로 제지, 보다 구체적으로 제지에 사용되는 직물에 관한 것이다.

종래의 포드리니어 제지 프로세스(fourdrinier papermaking process)에서, 셀룰로오스 섬유(종이 "원료"로 공지됨)의 물 슬러리 또는 현탁액은 2개 이상의 롤 사이에서 이동하는 제직 와이어 및/또는 합성 재료의 무한 벨트의 상부 런(upper run)의 상단에 공급된다. 흔히 "성형 직물(forming fabric)"로 지칭되는 벨트는 종이 원료의 셀룰로오스 섬유를 수성 매질로부터 분리하기 위해 필터로서 작동하는 제지 표면을 상부 런의 상부 표면 상에 제공함으로써, 습식 종이 웹을 형성한다. 수성 매질은 직물의 상부 런의 하부 표면(즉, "기계측")에 위치된 중력 또는 진공에 의해, 성형 직물의 배수 구멍으로 공지된 메시 개구를 통해 배수된다.

성형 섹션을 떠난 후, 종이 웹은 제지 기계의 프레스 섹션으로 전달되고, 여기서 종이 웹은, 통상적으로 "프레스 펠트"로 지칭되는 다른 직물로 덮인 하나 이상의 쌍의 압력 롤러의 닙을 통과한다. 롤러로부터의 압력은 웹에서 추가 습기를 제거한다; 습기 제거는 프레스 펠트의 "배트(batt)"층의 존재에 의해 개선된다. 그 후, 종이는 추가의 습기 제거를 위해 건조기 섹션으로 전달된다. 건조 후, 종이는 2차 가공 및 포장에 대해 준비된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 기계 방향("MD(machine direction)") 및 크로스 기계 방향("CMD(cross machine direction)")이라는 용어는 제지 기계 상의 제지용 직물의 이동 방향과 정렬된 방향 및 직물 표면과 평행하고 이동 방향을 횡단하는 방향을 각각 지칭한다. 마찬가지로, 직물에서 얀의 수직 관계에 대한 방향 언급(예를 들어, 위, 아래, 상단, 하단, 밑 등)은 직물의 제지 표면이 직물의 상단이고 직물의 기계측 표면은 직물의 하단이라고 추정한다.

통상적으로, 제지용 직물은 2개의 기본 제직 기술 중 하나에 의해 무한 벨트로 제조된다. 이들 기술 중 제1 기술에서, 직물은 평직 프로세스에 의해 평직되고, 그 단부들은, 단부들을 해체하고 함께 재제직(reweaving)하는 것(일반적으로 스플라이싱(splicing)으로 공지됨), 또는 각 단부 상의 핀-이음매 가능 플랩 또는 특수 폴드백을 재봉한 다음, 이들을 핀-이음매 가능 루프로 재제직하는 것과 같은 다수의 널리 공지된 결합 방법 중 어느 하나에 의해 무한 벨트를 형성하도록 결합된다. 특정 직물의 경우 결합 프로세스의 적어도 일부를 자동화하는 데에 사용될 수 있는 다수의 자동 결합 기계가 현재 상업적으로 입수 가능하다. 평직 제지용 직물에서, 경사(warp yarn)는 기계 방향으로 연장되고 위사(filling yarn)는 크로스 기계 방향으로 연장된다.

제2 기본 제직 기술에서, 직물은 무한 제직 프로세스를 이용하여 연속 벨트 형태로 직접 제직된다. 무한 제직 프로세스에서, 경사는 크로스 기계 방향으로 연장되고 위사는 기계 방향으로 연장된다. 전술한 제직 방법은 모두 본 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 본 명세서에서 사용되는 용어 "무한 벨트"는 어느 한 방법에 의해 제조된 벨트를 지칭한다.

효과적인 시트 및 섬유 지지체는 제지에서, 특히 습식 웹이 초기에 형성되는 제지 기계의 성형 섹션에 있어서 중요한 고려 사항이다. 또한, 성형 직물은 제지 기계 상에서 고속으로 주행될 때 우수한 안정성을 나타내어야 하며, 바람직하게는 제지 기계의 프레스 섹션으로 전달될 때 웹에 보유되는 물의 양을 감소시키도록 높은 투과성이어야 한다. 티슈 및 고급 종이 용례(즉, 고품질 인쇄, 카본 인쇄, 담배, 전기 응축기 등에 사용하기 위한 종이)에서, 제지 표면은 매우 질 좋게 제직되거나 질 좋은 와이어 메시 구조를 포함한다.

통상적으로, 질 좋은 종이 및 티슈 용례에 사용되는 것과 같이 질 좋게 제직된 직물은 적어도 일부의 비교적 작은 직경의 기계 방향 또는 크로스 기계 방향 얀을 포함한다. 그러나, 안타깝게도 그러한 얀은 섬세한 경향이 있어, 직물의 표면 수명이 짧다. 더욱이, 더 작은 얀의 사용은 또한 직물의 기계적 안정성(특히 신장 저항, 비틀림 저항, 협소화 성향 및 강성의 측면에서)에 악영향을 줄 수 있으며, 이는 직물의 유효 수명 및 성능 모두에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

질 좋은 제직 직물과 관련된 그러한 문제를 해결하기 위해, 강도 및 내구성을 제공하기 위해 기계 접촉면 상에 종이 형성 및 더 거친 메시 얀을 용이하게 하도록 종이 성형 표면 상에 질 좋은 메시 얀을 갖는 다층 성형 직물이 개발되었다. 예를 들어, 2개의 세트의 크로스 기계 방향 얀과 혼직(interweave)되어 질 좋은 종이 성형 표면 및 보다 내구성있는 기계측 표면을 갖는 직물을 형성하는 한 세트의 기계 방향 얀을 사용하는 직물이 구성되었다. 이들 직물은 일반적으로 "이중층" 직물로 지칭되는 한 부류의 직물의 일부를 형성한다. 유사하게, 질 좋은 메시 종이측 직물층 및 별개의 더 거친 기계측 직물층을 형성하는 2 세트의 기계 방향 얀 및 2 세트의 크로스 기계 방향 얀을 포함하는 직물이 구성되었다. 일반적으로, "삼중층" 직물로 지칭되는 부류의 직물의 일부인 이들 직물에서, 과거에는 2개의 직물층이 통상적으로 별개의 스티칭 얀에 의해 함께 결합되었다. 그러나, 오늘날에는 하나 이상의 하단 및 상단 크로스 기계 방향 및 기계 방향 얀 세트로부터의 얀을 사용하여 더 자주 함께 결합된다. 이중 및 삼중층 직물은 단일층 직물과 비교하여 추가적인 얀 세트를 포함하기 때문에, 이들 직물은 통상적으로 유사한 단일층 직물보다 더 높은 "캘리퍼(caliper)"를 갖는다(즉, 더 두껍다). 예시적인 이중층 직물은 Thompson의 미국 특허 제4,423,755호에 도시되어 있으며, 예시적인 삼중층 직물은 Osterberg의 미국 특허 제4,501,303호, Vohringer의 미국 특허 제5,152,326호, Ward의 미국 특허 제5,437,315호 및 제5,967,195호, 및 Troughton의 미국 특허 제6,745,797호에 도시되어 있다.

Ward의 미국 특허 제5,967,195호는 스티칭 얀의 쌍이 크로스 기계 방향으로 연장되어 제지 표면의 일부를 형성하며, 본질적으로 제지 표면의 "제직을 완성하고" 하단층과 스티칭하는 삼중층 직물을 개시하고 있다. Ward에 개시된 직물은 동일한 수의 상단 기계 방향 얀 및 하단 기계 방향 얀을 갖는다. 그러한 직물은 우수한 제지 표면(특히 스티칭 얀이 제지 표면의 제직에 통합됨으로 인해)을 제공하고 개재층 마모를 방지하는 것으로 입증되었다. 미국 특허 제6,896,009호는 MD 스티칭 얀과 유사한 개념을 도시한다.

성형 직물로부터 물을 효율적으로 배수하는 것이 제지에서 쟁점이 될 수 있다. 효율적인 배수를 위한 하나의 해결책이 Baumann의 공동 양도된 미국 특허 제8,251,103호에 제안되어 있으며, 그 개시내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. Baumann은 효율적인 배수를 제공하기 위해 직물의 틈새에 의해 형성된 가공 채널의 사용을 설명한다; 이 특허는 배수 효율을 개선시키기 위해 계산된 "배수 계수" 및 "채널 계수"의 사용을 제안한다. 이 개념에서 확장되는 추가 직물을 제공하는 것이 바람직하다.

제1 양태로서, 본 발명의 실시예는 일련의 반복 유닛(repeat unit)을 포함하는 제지용 직물에 관한 것으로, 반복 유닛 각각은, 제1 직경을 갖는 상단 MD 얀 세트; 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 하단 MD 얀 세트; 제1 직경을 갖는 보조 하단 MD 얀 세트; 상단 MD 얀과 혼직되어 상단 직물층을 형성하는 상단 CMD 얀 세트; 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀과 혼직되어 하단 직물층을 형성하는 하단 CMD 얀 세트; 및 쌍으로 배치된 스티칭 얀 세트를 포함하고, 쌍의 스티칭 얀 중 적어도 하나가 상단 및 하단 직물층과 혼직된다.

제2 양태로서, 본 발명의 실시예는 일련의 반복 유닛을 포함하는 제지용 직물에 관한 것으로, 반복 유닛 각각은, 상단 MD 얀 세트; 하단 MD 얀 세트; 보조 하단 MD 얀 세트; 상단 MD 얀과 혼직되어 상단 직물층을 형성하는 상단 CMD 얀 세트; 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀과 혼직되어 하단 직물층을 형성하는 하단 CMD 얀 세트; 및 쌍으로 배치된 스티칭 얀 세트를 포함하고, 쌍의 스티칭 얀 중 적어도 하나가 상단 및 하단 직물층과 혼직된다. 보조 하단 MD 얀 각각은 하단 CMD 얀과의 제직 순서가 인접한 하단 MD 얀과 동일하다.

제3 양태로서, 본 발명의 실시예는 일련의 반복 유닛을 포함하는 제지용 직물에 관한 것이다. 각각의 반복 유닛은 상단 MD 얀 세트; 하단 MD 얀 세트; 보조 하단 MD 얀 세트; 상단 MD 얀과 혼직되어 상단 직물층을 형성하는 상단 CMD 얀 세트; 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀과 혼직되어 하단 직물층을 형성하는 하단 CMD 얀 세트; 및 쌍으로 배치된 스티칭 얀 세트를 포함하고, 쌍의 스티칭 얀 중 적어도 하나가 상단 및 하단 직물층과 혼직된다. 보조 하단 MD 얀 각각은 하단 CMD 얀과 혼직되어, 하단 CMD 얀 아래에 너클(knuckle)을 형성하고, 그 아래에는 인접한 하단 MD 얀이 또한 너클을 형성한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제지 성형 직물의 반복 유닛의 평면도이다.
도 2는 도 1의 직물의 저면도이다.
도 3은 도 1의 직물의 통상적인 상단 CMD 얀의 단면도이다.
도 4는 도 1의 직물의 통상적인 한 쌍의 스티칭 얀의 단면도이다.
도 5는 도 1의 직물의 통상적인 하단 MD 얀의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제지 성형 직물의 반복 유닛의 평면도이다.
도 7은 도 6의 직물의 저면도이다.
도 8은 도 6의 직물의 2개의 통상적인 상단 CMD 얀의 단면도이다.
도 9는 도 6의 직물의 통상적인 한 쌍의 스티칭 얀의 단면도이다.
도 10은 도 6의 직물의 통상적인 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제지 성형 직물의 반복 유닛의 평면도이다.
도 12는 도 11의 직물의 저면도이다.
도 13은 도 11의 직물의 통상적인 상단 CMD 얀의 단면도이다.
도 14는 도 11의 직물의 통상적인 한 쌍의 스티칭 얀의 단면도이다.
도 15는 도 11의 직물의 통상적인 하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀의 단면도이다.
도 16은 3개의 상이한 직물에 대한 직물 깊이의 함수로서 유동 저항을 플롯팅한 그래프이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에 기재된 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시내용이 철저하고 완전하도록 제공되며, 본 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이다. 도면에서, 유사한 번호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭한다. 일부 구성요소의 두께 및 치수는 명확성을 위해 과장될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어(기술적 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며 본 명세서에서 명확하게 정의되지 않는 한 이상적이거나 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않을 것임이 이해될 것이다.

본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 없다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 형태를 물론 포함한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 피처, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 특정하고, 하나 이상의 다른 피처, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 표현 "및/또는"은 관련된 열거된 항목의 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.

또한, "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하도록 설명의 편의를 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향 외에 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도되는 것으로 이해될 것이다. 디바이스는 달리 배향될 수 있고(90도 또는 다른 배향으로 회전될 수 있고), 본 명세서에 사용된 공간적으로 상대적인 기술어는 이에 따라 해석될 수 있다.

널리 알려진 기능 또는 구성은 간결함 및/또는 명확성을 위해 상세히 설명되지 않을 수 있다.

이제, 도면을 참조하면, 광범위하게 100으로 지정된, 제지 성형 직물의 반복 유닛이 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다. 도 1은 직물(100)의 종이측 또는 "상단"측을 도시한다. 도 2는 직물(100)의 기계측(즉, 본 명세서에서 직물(100)의 "하단"측으로도 지칭되는 제지 기계를 향한 측)을 도시한다.

도 1은 직물(100)의 상단층(102)을 예시하는데, 상단층은 12개의 상단 MD 얀(1-12), 8개의 상단 CMD 얀(21-28), 및 8개의 스티칭 얀 쌍(31a, 31b-38a, 38b)을 포함하고, 스티칭 얀 쌍은 인접한 상단 CMD 얀들 사이에 위치된다. 상단 MD 얀(1-12), 상단 CMD 얀(21-28), 및 스티칭 얀 쌍(31a, 31b-38a, 38b)은 서로 혼직되어 상단층(102) 상에 평직 표면을 형성한다.

도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 상단 CMD 얀(21)과 같은 통상적인 상단 CMD 얀은, 상단 MD 얀(1-12)과 제직될 때 "위 1/아래 1" 순서를 따른다. 보다 구체적으로, 상단 CMD 얀(21)은 상단 MD 얀(1, 3, 5, 7, 9 및 11)의 위를 통과하고 상단 MD 얀(2, 4, 6, 8, 10 및 12)의 아래를 통과한다. 다른 상단 CMD 얀(22-28) 각각은 동일한 순서를 따른다.

도 1 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 대응하는 스티칭 얀 쌍(31a, 31b-38a, 38b)은 다음 패턴에서 상단 MD 얀 및 하단 MD 얀과 혼직된다. 반복 유닛의 각각의 스티칭 얀은 2개의 부분, 즉 상단 MD 얀과 혼직되는 섬유 지지부, 및 상단 MD 얀 아래를 통과하고 예시된 실시예에서 하단 MD 얀과 혼직되는 결합부로 세분될 수 있다. 이들은 "전이" 상단 MD 얀에서 분리되며, 그 아래에서 한 쌍의 하나의 스티칭 얀이 한 쌍의 다른 스티칭 얀과 교차한다. 각 쌍의 스티칭 얀은 한 쌍의 하나의 얀의 섬유 지지부가 한 쌍의 다른 얀의 결합부 위에 위치 설정되도록 서로에 대해 혼직된다. 각 쌍의 하나의 스티칭 얀의 섬유 지지부는 5개의 상단 MD 얀과 교번 방식으로 혼직되고(교번적으로 3개의 상단 MD 얀의 위를 통과하고 2개의 상단 MD 얀의 아래를 통과함), 한 쌍의 다른 얀의 섬유 지지부는 반복 유닛의 3개의 다른 상단 MD 얀 위를 통과하고 이들 3개의 상단 MD 얀들 사이에 위치 설정된 2개의 다른 상단 MD 얀 아래를 통과한다. 양쪽 스티칭 얀은 전이 상단 MD 얀 아래를 통과한다. 따라서, 각 쌍의 스티칭 얀은 함께, 상단 CMD 얀과 유사한 "위 1/아래 1" 패턴으로 6개의 상단 MD 얀 위 및 6개의 상단 MD 얀 아래를 통과한다.

도 4에 예시된 바와 같이, 스티칭 얀 쌍(32a, 32b)에 의해, 각각의 스티칭 얀은 5개의 상단 MD 얀과 혼직되고(3개의 상단 MD 얀 위 및 2개의 상단 MD 얀 아래를 교번 방식으로 통과함) 하나의 하단 MD 얀 아래를 통과한다. 예를 들어, 스티칭 얀(32a)은 상단 MD 얀(2, 4 및 6) 위 및 상단 MD 얀(3 및 5) 아래를 통과하고(또한 후술되는 바와 같이 하단 MD 얀(46) 아래를 통과하며), 스티칭 얀(32b)은 상단 MD 얀(8, 10 및 12) 위 및 하단 MD 얀(9 및 11) 아래를 통과한다. 따라서, 함께 스티칭 얀(32a, 32b)(및 각각의 다른 쌍의 스티칭 얀)은 상단 CMD 얀이 따르는 "위 1/아래 1" 순서로 제직되는 하나의 상단 CMD 얀의 등가를 형성한다. 결과적으로, 함께 상단 MD 얀(1-12), 상단 CMD 얀(21-28), 및 상단 MD 얀과 제직되는 스티칭 얀(31a, 31b-38a, 38b)의 부분은 상단층(102)을 위한 평직 표면을 형성한다. 그러한 상단 표면 구성은 널리 공지되어 있어(예를 들어, Ward의 미국 특허 제5,967,195호에 예시되어 있으며, 그 개시내용은 본 명세서에 참조로 포함됨), 본 명세서에서 상세히 설명될 필요는 없다.

이제, 도 2를 참조하면, 직물(100)의 기계측은 하단층(101)을 형성하는 8개의 하단 MD 얀(41-48), 4개의 보조 하단 MD 얀(42a, 44a, 46a, 48a), 및 8개의 하단 CMD 얀(51-58)을 포함한다. 설명을 위해, 보조 하단 MD 얀(42a, 44a, 46a, 48a)(상단 MD 얀(1-12)과 크기가 유사하고 이에 따라 하단 MD 얀(41-48)보다 작음)은 각각의 하단 MD 얀(42, 44, 46, 48)과 각각 쌍을 이루고 쌍을 이룬 얀과 동일한 패턴으로 제직된다. 하단 MD 얀(41-48) 및 보조 하단 MD 얀(42a, 44a, 46a, 48a)은 "위 3/아래 1/위 3/아래 1"순서로 하단 CMD 얀(51-58)과 혼직된다(참조를 위해, 여기서, "위" 및 "아래"라는 용어는, 도 1 및 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 직물(10)의 종이측이 "위쪽"이고 기계측이 "아래쪽"인 것과 관련하여 사용되고, 도 2의 저면도에서, 다른 얀 "위"를 통과하는 것으로 보여지는 얀은 실제로 이들 얀 "아래"를 통과하고 종이측은 "위쪽"인 것으로 선택된다는 점이 이해된다). 예를 들어, 하단 MD 얀(44)은 하단 CMD 얀(51-53) 위, 하단 CMD 얀(54) 아래, 하단 CMD 얀(55-57) 위 및 하단 CMD 얀(58) 아래를 통과한다. 보조 하단 MD 얀(42a, 44a, 46a, 48a)은 각각 하단 MD 얀(42, 44, 46, 48)과 동일하게 제직된다.

이제, 도 2 및 도 5를 참조하면, 각각의 하단 MD 얀은 바로 하단 MD 얀 이웃으로부터 오프셋되어 하단 MD 얀에 의해 형성된 "너클"과 하단 표면 상에 4-하네스 브로큰 트윌 패턴(4-harness broken twill pattern)을 생성한다. 예를 들어, 하단 MD 얀(41)은 하단 CMD 얀(52 및 56) 아래를 통과하고, 하단 MD 얀(42)은 하단 CMD 얀(53 및 57) 아래를 통과하며, 하단 MD 얀(43)은 하단 CMD 얀(51 및 55) 아래를 통과하고, 하단 MD 얀(44)은 하단 CMD 얀(54 및 58) 아래를 통과한다. 나머지 하단 MD 얀(45-48)은 유사한 오프셋 패턴을 따른다(도 2 참조).

하단층(101)은 또한 하단 MD 얀(41-48) 및 보조 하단 MD 얀(42a, 44a, 46a, 48a) 아래의 스티칭 얀(31a, 31b-38a, 38b)에 의해 형성된 너클을 포함한다. 너클은 4-하네스 브로큰 트윌 패턴을 형성한다. 예로서, 스티칭 얀(31a, 31b)은 하단 MD 얀(41, 45) 아래에 너클을 형성하고, 스티칭 얀(32a, 32b)은 하단 MD 얀(42, 46) 아래(및 보조 하단 MD 얀(42a, 46a) 아래)에 너클을 형성하며, 스티칭 얀(33a, 33b)은 하단 MD 얀(44, 48) 아래(및 보조 하단 MD 얀(44a, 48a) 아래)에 너클을 형성하고, 스티칭 얀(34a, 34b)은 하단 MD 얀(43, 47) 아래에 너클을 형성한다. 스티칭 얀(35a, 35b-38a, 38b)에 대해 유사한 패턴이 반복된다(도 2 및 도 4 참조).

본 기술 분야의 숙련자는, 스티칭 얀(31a, 31b-38a, 38b)이 상단 MD 얀과 제직하고 하단 MD 얀 아래에서 스티칭되는 한 쌍의 스티칭 얀 모두와 제직되지만, 일부 실시예에서, 한 쌍 중 단 하나의 스티칭 얀이 하단 MD 얀 아래에서 스티칭될 수 있고, 한 쌍 중 다른 스티칭 얀은 스티칭 대신에 상단 및 하단 MD 얀들 사이에서 단순히 라우팅된다는 것을 인식할 것이다. 이 소위 "팬텀(phantom)" 스티칭 얀은, 예를 들어 Ward의 미국 특허 제7,931,051호에 기술되어 있으며, 그 개시내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

이제, 도 6 내지 도 10을 참조하면, 200으로 광범위하게 지정된 본 발명의 실시예에 따른 성형 직물의 반복 유닛이 예시되어 있다. 반복 유닛(200)은 12개의 상단 MD 얀(201-212), 8개의 상단 CMD 얀(221-228), 4쌍의 스티칭 얀(231a, 231b-234a, 234b), 8개의 하단 MD 얀(241-248), 4개의 보조 하단 MD 얀(241a, 243a, 245a, 247a), 및 8개의 하단 CMD 얀(251-258)을 포함한다. 이들 얀의 혼직은 아래에 설명되어 있다.

먼저 도 6을 참조하면, 직물(200)의 상단 표면이 도시되어 있다. 상단 CMD 얀(221-228) 및 스티칭 얀(231a, 231b-234a, 234b)은 2개의 상단 CMD 얀 다음에 한 쌍의 스티칭 얀이 따르는 교번 패턴으로 배치된다. 도 6에 예시된 바와 같이, 상단 CMD 얀(221 및 222)은 스티칭 얀 쌍(231a, 231b)을 따른 다음, 스티칭 얀 쌍(232a, 232b)은 상단 CMD 얀(222)을 따른다. "스티칭 얀 쌍/2개의 상단 CMD 얀"의 그러한 패턴은 반복 유닛 전체에 걸쳐 계속된다.

상단 CMD 얀(221-228) 각각은 "위 1/아래 1" 순서로 상단 MD 얀과 혼직된다. 2개의 상단 CMD 얀이 한 쌍의 스티칭 얀 사이에 위치 설정되기 때문에, 이들 얀은 교번하는 상단 MD 얀 위를 통과한다. 이 패턴은 도 8에 도시되어 있고, 상단 CMD 얀(222)은 상단 MD 얀(202, 204, 206, 208, 210 및 212) 위를 통과하는 것으로 도시되어 있는 반면, 상단 CMD 얀(221)은 상단 MD 얀(201, 203, 205, 207, 209 및 211) 위를 통과하는 것으로 도시되어 있다.

섬유 지지부에서, 각각의 스티칭 얀(231a, 231b-234a, 234b)은, 인접한 상단 CMD 얀이 위를 통과하는 상단 MD 얀 아래를 인접한 상단 CMD 얀이 통과하는 상단 MD 얀 위를 통과한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 스티칭 얀(232a)의 섬유 지지부는 상단 MD 얀(202 및 204) 아래를 통과하면서 상단 MD 얀(201, 203 및 205) 위를 통과하고, 스티칭 얀(232b)은 상단 MD 얀(208 및 210) 아래를 통과하면서 상단 MD 얀(207, 209 및 211) 위를 통과한다. 스티칭 얀(232a, 232b) 모두는 전이 상단 MD 얀(206, 212) 아래를 통과한다. 나머지 스티칭 얀 쌍은 유사한 방식으로 제직되지만, 3개의 상단 MD 얀에 의해 인접한 스티칭 얀 쌍으로부터 오프셋되어 있다. 이 방식으로, 스티칭 얀(231a, 231b-234a, 234b) 및 상단 CMD 얀(221-228)은 상단 MD 얀(201-212)과 평직 패턴을 형성한다(도 6 참조).

이제, 도 7 및 도 10을 참조하면, 직물의 하단 표면이 도시되어 있다. 하단 MD 얀(241-248)은 "위 7/아래 1" 패턴으로 하단 CMD 얀(251-258)과 혼직된다(도 7은 직물(200)의 저면도이고 도 6의 도면의 반대쪽이므로, "4개의 하단 CMD 얀 위"를 통과하는 하단 MD 얀의 설명은 도 9에 도시된 관점이 아니라 도 6 및 도 8 내지 도 10과 관련하여 채택된 "위" 및 "아래" 규칙과 일치한다는 점이 유념된다). 예를 들어, 하단 MD 얀(241)은 하단 CMD 얀(251 및 252) 위, 하단 CMD 얀(253) 아래, 및 하단 CMD 얀(254-258) 위를 통과한다(도 10 참조). 나머지 하단 MD 얀은 유사한 패턴을 따르며, 각각의 하단 MD 얀은 인접한 하단 MD 얀으로부터 이중 브로큰 트윌 패턴으로 오프셋된다.

보조 하단 MD 얀(241a, 243a, 245a, 247a)은 하단 CMD 얀(251-258)과 "위 5/아래 1/위 1/아래 1" 순서 또는 "위 2/아래 1/위 4/아래 1" 순서로 제직된다. 보조 하단 MD 얀의 각각의 "아래 1" 너클은 보조 하단 MD 얀을 샌드위치시키는 하단 MD 얀의 "아래 1" 너클과 정렬된다. 예를 들어, 보조 하단 MD 얀(241a)은 하단 CMD 얀(251, 253) 아래에 너클을 형성하며, 이는 하단 MD 얀(241, 242)(보조 하단 MD 얀(241a)의 양 측면에 위치됨)이 아래에 너클을 형성하는 동일한 하단 CMD 얀이다(도 10 참조). 나머지 보조 하단 MD 얀은 유사하게 그 이웃한 하단 MD 얀과 정렬된 너클을 형성한다.

또한, 각각의 스티칭 얀(231a, 231b-234a, 234b)의 결합부는 2개의 하단 MD 얀 아래에 스티칭되고, 한 쌍의 스티칭 얀은 2개의 하단 MD 얀에 의해 분리되는 하단 MD 얀 아래에 스티칭된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 스티칭 얀(232a)은 하단 MD 얀(246 및 247) 아래를 통과하고, 스티칭 얀(232b)은 하단 MD 얀(242, 243) 아래를 통과한다. 스티칭 얀의 인접한 쌍은 2개의 하단 MD 얀에 의해 서로 오프셋된다.

이제, 도 11 내지 도 15를 참조하면, 300으로 광범위하게 지정된 본 발명의 실시예에 따른 성형 직물의 반복 유닛이 예시되어 있다. 반복 유닛(300)은 12개의 상단 MD 얀(301-312), 6개의 상단 CMD 얀(321-326), 4쌍의 스티칭 얀(331a, 331b-334a, 334b), 8개의 하단 MD 얀(341-348), 4개의 보조 하단 MD 얀(342a, 344a, 346a, 348a), 및 4개의 하단 CMD 얀(351-354)을 포함한다. 이들 얀의 혼직은 아래에 설명되어 있다.

먼저 도 11을 참조하면, 직물(300)의 상단 표면이 도시되어 있다. 상단 CMD 얀(321-326) 및 스티칭 얀(331a, 331b-334a, 334b)은 하나의 상단 CMD 얀 다음에 한 쌍의 스티칭 얀이 따른 다음, 2개의 상단 CMD 얀 다음에 다른 쌍의 스티칭 얀이 따르는 패턴으로 배치된다. 도 11에 예시된 바와 같이, 상단 CMD 얀(321) 다음에 스티칭 얀 쌍(331a, 331b)이 따르고, 이어서 2개의 상단 CMD 얀(322, 323) 다음에 스티칭 얀 쌍(332a, 332b)이 따른다. "하나의 상단 CMD 얀/스티칭 얀 쌍/2개의 상단 CMD 얀/스티칭 얀 쌍"의 이러한 패턴은 반복 유닛 전체에 걸쳐 계속된다.

상단 CMD 얀(321-326) 각각은 "위 1/아래 1" 순서로 상단 MD 얀과 혼직된다. 이 패턴은 도 13에 도시되어 있고, 상단 CMD 얀(321)은 상단 MD 얀(301, 303, 305, 307, 309, 311) 위를 그리고 상단 MD 얀(302, 304, 306, 308, 310 및 312) 아래를 통과하는 것으로 도시되어 있다.

그 섬유 지지부에서, 각각의 스티칭 얀(331a, 331b-334a, 334b)은, 인접한 상단 CMD 얀이 아래를 통과하는 상단 MD 얀 위를 통과하고 그리고 인접한 상단 CMD 얀이 위를 통과하는 상단 MD 얀 아래를 통과한다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 스티칭 얀(331a)의 섬유 지지부는 상단 MD 얀(301 및 311) 아래를 통과하면서 상단 MD 얀(302, 310 및 312) 위를 통과하고, 스티칭 얀(331b)은 상단 MD 얀(305 및 307) 아래를 통과하면서 상단 MD 얀(304, 306 및 308) 위를 통과한다. 스티칭 얀(331a, 331b) 모두는 전이 상단 MD 얀(303, 309) 아래를 통과한다. 나머지 스티칭 얀 쌍은 유사한 방식으로 제직되지만, 이중 브로큰 트윌 패턴으로 인접한 스티칭 얀 쌍으로부터 오프셋되어 있다. 이 방식으로, 스티칭 얀(331a, 331b-334a, 334b) 및 상단 CMD 얀(321-326)은 상단 MD 얀(301-312)과 평직 패턴을 형성한다(도 11 참조).

이제, 도 12 및 도 15를 참조하면, 직물의 하단 표면이 도시되어 있다. 하단 MD 얀(341-348)은 "위 3/아래 1" 패턴으로 하단 CMD 얀(351-354)과 혼직된다(도 12는 직물(300)의 저면도이고 도 11의 도면의 반대쪽이므로, "4개의 하단 CMD 얀 위"를 통과하는 하단 MD 얀의 설명은 도 12에 도시된 관점이 아니라 도 11 및 도 13 내지 도 15와 관련하여 채택된 "위" 및 "아래" 규칙과 일치한다는 점이 유념된다). 예를 들어, 하단 MD 얀(342)은 하단 CMD 얀(351-353) 위 및 하단 CMD 얀(354) 아래를 통과한다(도 15 참조). 나머지 하단 MD 얀은 유사한 패턴을 따르며, 각각의 하단 MD 얀은 인접한 하단 MD 얀으로부터 이중 브로큰 트윌 패턴으로 오프셋된다.

보조 하단 MD 얀(342a, 344a, 346a, 348a)은 "위 3/아래 1" 순서로 하단 CMD 얀(351-354)과 제직된다. 보조 하단 MD 얀의 각각의 "아래 1" 너클은 쌍을 이루는 인접한 하단 MD 얀의 "아래 1" 너클과 정렬된다. 예를 들어, 보조 하단 MD 얀(342a)은 하단 CMD 얀(352) 아래에 너클을 형성하며, 이는 쌍을 이루는 하단 MD 얀(342)이 아래에 너클을 형성하는 동일한 하단 CMD 얀이다(도 15 참조). 나머지 보조 하단 MD 얀은 유사하게 그 인접한 하단 MD 얀과 정렬된 너클을 형성한다.

또한, 각각의 스티칭 얀(331a, 331b-334a, 334b)의 결합부는 하나의 하단 MD 얀 아래에 스티칭되고, 한 쌍의 스티칭 얀은 3개의 하단 MD 얀에 의해 분리되는 하단 MD 얀 아래에 스티칭된다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 스티칭 얀(331a)은 하단 MD 얀(348)(및 보조 하단 MD 얀(348a)) 아래를 통과하고, 스티칭 얀(331b)은 하단 MD 얀(344)(및 보조 하단 MD 얀(344a)) 아래를 통과한다. 스티칭 얀의 인접한 쌍은 이중 브로큰 트윌 패턴으로 서로 오프셋된다.

본 기술 분야의 숙련자는 총 6개의 상단 CMD 얀, 4개의 CMD 스티칭 얀 쌍, 및 4개의 하단 CMD 얀이 유효 상단 CMD 얀(즉, 상단 CMD 얀의 수 + 스티칭 얀 쌍의 수) 대 하단 CMD 얀(즉, 하단 CMD 얀의 수)의 5:2 비율을 형성한다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, Ward의 미국 특허 제8,196,613호에서 설명된 이 비율은, 투과성, 섬유 지지, 안정성 및 마모 체적을 포함하는 특성들의 우수한 균형을 갖는 직물을 제공할 수 있다. 특히, CMD 섬유 지지부는 인치당 더 많은 상단 CMD 얀이 있기 때문에 2:1 비율의 직물에 비해 개선될 수 있다. 일부 실시예에서, 5:3 비율이 또한 사용될 수 있다.

본 기술 분야의 숙련자는 상이한 크기의 얀이 본 발명의 직물 실시예에 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 상단 MD 얀, 상단 CMD 얀, 보조 하단 MD 얀, 및 스티칭 얀은 약 0.10 내지 0.20 mm의 직경을 가질 수 있고, 하단 MD 얀은 약 0.18 내지 0.40 mm의 직경을 가질 수 있으며, 하단 CMD 얀은 약 0.20 내지 0.50 mm의 직경을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 직물의 메시는 또한 변경될 수 있다. 예를 들어, 상단 표면의 메시는 약 20 x 30 내지 30 x 50(epcm 내지 ppcm)에서 변경될 수 있고, 총 메시는 약 60 x 45 내지 90 x 75에서 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 직물(100, 200)을 위한 얀은 표 1에 기재된 바와 같이 선택될 수 있다:

도 11 내지 도 15의 직물(300)의 특정 실시예의 파라미터는 표 2에 기재되어 있다.

직물(100, 200, 300)의 제직 패턴은 위에 Baumann에서 설명된 유형의 가공된 배수 채널을 생성할 수 있고, 메인 하단 MD 얀보다 상단 MD 얀(즉, 상단 MD 얀 또는 보조 하단 MD 얀)의 크기를 갖는 더 많은 얀이 있는 직물에서 그렇게 할 수 있다. 그렇게 하면 (종이측 CMD 얀 카운트를 유지 또는 증가시키면서) 기계측 MD 얀 카운트에 비해 종이측 MD 얀 카운트를 감소시킬 수 있음으로써, 종이측 개방 면적을 증가시키고 기계측 개방 면적을 배수 채널이 Baumann에 설명된 것에 가깝게 될 정도로 감소시킬 수 있어, 직물 배수를 개선시킬 수 있다. 예로서, 도 16은 직물의 두께에 걸친 유동 압력을 도시하는 그래프이다. "직물 3"으로 표시된 라인은 도 11 내지 도 15의 직물을 나타내고 유사한 종래 직물과 비교하여 직물의 종이측 및 기계측 모두에서 감소된 배수 압력을 입증한다. 또한, 직물의 종이측에서 유속이 감소된다.

또한, 종이측 CMD 얀 카운트 및/또는 CMD 얀 직경을 감소시키지 않으면서 증가된 종이측 개방 면적은 표면 및 내부 마모를 유지 또는 개선시킬 수 있다. 특히 긴 부동 하단 제직을 이용하여 직물 안정성 및 시임 강도 잠재력을 개선시킨다. 또한, 종이측 대 기계측 MD 얀 비율이 1보다 큰 MD 얀의 설계 유연성을 크게 증가시킬 수 있다.

본 발명의 직물에 사용되는 얀의 형태는 최종 제지용 직물의 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 얀은 모노필라멘트 얀, 전술한 평탄화 모노필라멘트 얀, 멀티필라멘트 얀, 꼬인 멀티필라멘트 또는 모노필라멘트 얀, 스펀 얀, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 또한, 본 발명의 직물에 사용되는 얀을 포함하는 재료는 제지용 직물에 일반적으로 사용되는 재료일 수 있다. 예를 들어, 얀은 폴리에스테르, 폴리아미드(나일론), 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 아라미드 등으로 형성될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 최종 직물의 특정 용례에 따라 얀 재료를 선택해야 한다. 특히, 폴리에스테르 또는 폴리아미드로 형성된 둥근 모노필라멘트 얀이 적합할 수 있고, 언급하 바와 같이, 모노필라멘트 얀을 하단 MD 얀으로 사용하는 것이 특히 적합할 수 있다.

각각의 실시예는 평직 상단 표면을 포함하지만, 다른 실시예는 트윌, 새틴(satin) 등을 비롯하여 상이한 제직 패턴을 갖는 상단 표면을 포함할 수 있다. 게다가, 직물의 하단 표면은 새틴, 트윌 등을 비롯하여 다른 제직 패턴을 취할 수 있다. 또한, 상단 및 하단 MD 및 CMD 얀의 상이한 수 및 비율을 갖는 추가 제직 패턴이 또한 본 명세서에 설명된 개념으로부터 유리할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 스티칭 얀은 CMD 스티칭 얀보다는 MD 스티칭 얀일 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따라, 종이를 제조하는 방법이 제공된다. 이들 방법에 따라, 본 명세서에 설명된 예시적인 제지용 성형 직물 중 하나가 제공되고, 이어서 종이는 종이 원료를 성형 직물에 적용하고 이어서 종이 원료로부터 습기를 제거함으로써 제조된다. 종이 원료가 성형 직물에 적용되는 방법 및 종이 원료로부터 습기가 제거되는 방법에 대한 세부 사항은 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 이해되므로, 본 발명의 이 양태에 관한 추가 세부 사항은 여기에 제공될 필요가 없다.

전술한 실시예는 본 발명의 예시이고, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 신규한 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예에서 많은 수정이 가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 그러한 모든 수정은 청구범위에서 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 본 발명은 다음의 청구범위에 의해 한정되며, 청구범위의 균등물이 그 안에 포함된다.

Claims

일련의 반복 유닛을 포함하는 제지용 직물이며, 각각의 반복 유닛은,
상단 기계 방향(MD) 얀 세트;
하단 MD 얀 세트;
보조 하단 MD 얀 세트;
상단 MD 얀과 혼직되어 상단 직물층을 형성하는 상단 크로스 기계 방향(cross machine direction)(CMD) 얀 세트;
하단 MD 얀 및 보조 하단 MD 얀과 혼직되어 하단 직물층을 형성하는 하단 CMD 얀 세트; 및
쌍으로 배치된 스티칭 얀 세트를 포함하고, 쌍의 스티칭 얀 중 적어도 하나가 상단 및 하단 직물층과 혼직되고,
보조 하단 MD 얀 각각은 하단 CMD 얀과의 제직 순서가 인접한 하단 MD 얀과 동일한, 제지용 직물.
제1항에 있어서, 상단 MD 얀, 상단 CMD 얀, 및 스티칭 얀은 평직 표면을 형성하는, 제지용 직물.
제1항에 있어서, 스티칭 얀은 CMD 스티칭 얀인, 제지용 직물.
제1항에 있어서, 상단 MD 얀의 수는 하단 MD 얀의 수와 보조 하단 MD 얀의 수의 합과 동일한, 제지용 직물.
제1항에 있어서, 스티칭 얀 쌍보다 2배 많은 상단 CMD 얀을 포함하는, 제지용 직물.
제1항에 있어서, 각각의 스티칭 얀 쌍의 얀들 모두는 하단 MD 얀과 스티칭되는, 제지용 직물.
제1항에 있어서, (a) 상단 CMD 얀 및 스티칭 얀 쌍 대 (b) 하단 CMD 얀의 비율은 5:2인, 제지용 직물.
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