KR19990067578A - 상호접속된바이콤퍼넌트섬유로구성된제지기용클로싱 - Google Patents

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더트 윌리암 에이취
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Abstract

본 발명은 상호 접속된 바이콤퍼넌트 섬유(1, 2)로 구성된 제지기용 클로싱에 관한 것으로서, 그 일실시예에 따르면 상기 제지기용 클로싱은 기기방향 및 교차기기방향 모두에 정렬된 바이콤퍼넌트 섬유로 구성된다. 독특한 바이콤퍼넌트 구조에 그 장점이 있으며, 이 구조에 따라 피복성분 및 코어성분에 대해 다양한 물질을 선택할 수 있다. 예를들어 피복물질은 코어물질의 용융점 보다 낮은 용융점을 가진다. 따라서 바이콤퍼넌트섬유의 용윰접착구조가 형성할 수 있으며, 여기서 피복성분은 코어성분보다 용융점이 낮다. 바이콤퍼넌트섬유로 구성된 패브릭을 피복성분의 용융점보다는 큰 온도, 코어성분의 용융점 보다는 낮은 온도로 가열하고, 이후 패브릭을 피복성분의 용융온도 보다 낮게 냉각하여 용융접착된 구조를 얻을 수 있다.

Description

상호접속된 바이콤퍼넌트 섬유로 구성된 제지기용 클로싱
제지기용 클로싱은 형성부, 프레스부 및 건조부에서 제지기에 사용되는 산업용 패브릭에 관한 용어이다. 이 것은 일반적으로 폴리에스테르 또는 폴리아미드 멀티필라멘트 및/또는 종래 큰 직기에서 짜여진 모노필라멘트를 이용하여 패브릭으로서 제조된다. 이들 패브릭은 종래의 짜기기술로 제조되며, 물질 및 공정은 비록 산업적 규격이 있지만 후술하는 근원적인 한계를 가지고 있다.
모든 제지기용 클로싱(PMC : paper machine clothing)의 일차기능은 페이퍼시트로부터 물기를 제거하는 것이다. 제지기제조자 및 제지생산업자 모두가 제지공정의 속도를 증대시키면서도 종이의 질을 향상시키려 함에따라 PMC 패브릭이 새로운 장애로 인식되어 그 물질 및 패브릭 디자인에 있어 새로운 개선을 요구하게 되었다. PMC제조자는 또한 PMC패브릭의 보다 효율성 있는 제조를 추구하고 있으며, 그 핵심사항인 질적 특성의 개선에 역점을 두고 있다.
오늘날, 제지기는 속도면에서 높은 효과를 가지는 만큼 패브릭 구조의 두께로인해 특히 형성부에서 탈수율을 제한하는 작용을 하게된다. 불충분한 탈수는 낮은 시트강도를 초래하며, 이 시트강도는 운송에서도 중요하고, 이후 더욱 탈수를 적극적으로 하게되는 단계를 거치면서 시트특성을 유지하는 문제에 있어서도 매우 중요하다. 한가지 가능한 해법은 제지기의 형성부를 길게하는 것이다. 그러나 이 방법은 비용이 더욱 많이 들어 실현성이 없다. 다른 접근법은 PMC제조자가 얇은 패브릭을 제조하는 것이다. 그러나 짜기 공정에서 허용되는 최소치수를 고려하더라도 날실과 슈트방향에서 사용되는 필라멘트의 합성치수 이하는 될 수 없다. 치수안정성, 패브릭 강도 및 패브릭 수명과 같은 요인은 필라멘트 직경의 가늘기 및 전체 패브릭 두께에 대해 실질적인 제한을 주게된다. 여러 가지 PMC의 입장에서 최적의 상태를 찾기위해 이러한 특성을 서로 희생시켜 변경하는 것은 용이하지도 않고 또한 현실적이지도 않다. 오히려 신속한 기기속도는 실질적으로 이러한 특성을 보다 강화시켜야 얻을 수 있는 것이다.
PMC패브릭은 또한 유체흐름 즉 형성공정, 프레스공정에서의 물의 흐름 또는 건조공정에서의 기체흐름을 효과적으로 얻어야하는 공극성 매체이다. 패브릭의 공극율은 제지기의 형성부 및 프레스부에서 중요한 시트특성에 대해 크게 영향을 준다. 유체운반채널은 날실얀과 슈트얀 사이의 개방공간 또는 틈새에 의해 형성된다. 또한 교차점에서의 필라멘트 사이에서도 채널이 또한 존재한다. 짜기공정은 얀 필라멘트가 직교하므로 공극의 기하학적 특성을 제한하다.
PMC 패브릭의 표면상태도는 종이제품의 질을 향상시키데 중요한 작용을 하므로 페이퍼시트와 접촉면을 평활하게하려는 노력이 있어 왔다. 그러나, PMC 직물패브릭의 표면 평활도는 짜기(woven)패턴 및 필라멘트의 물리적특성에 따른 표면상태에 의해 제한된다. 직물패브릭(또는 니트 패브릭)에 있어서 평활도는 교차얀의 교차점에서 형성되는 너클에 의해 근본적으로 제한된다.
PMC 패브릭은 종이 공급물로부터의 형성물질 때문에 지속적인 청결작업을 요한다. 패브릭오염을 야기하는 2가지 인자가 확인되었다. 하나는 패브릭의 필라멘트 사이에 존재하는 공간에 종이공급물의 미세입자가 수집될 때 기계적 접착이 발생한다. 이 기계적 접착은 직물패브릭의 직교 교차점에서 생성된 미세 틈세에 의해 강화된다. 또다른 인자로서의 화학적 접착은 공급물을 포함하는 미세입자가 그 화학적 작용에 의해 패브릭에 부착되는 경우이다. 이러한 문제에 대해 여러해에 걸쳐 연구된 결과는 화학적 접착보다는 기계적 접착이 더 중요하다는 것을 보여주었다. 입자형성으로부터 입자의 투과성을 감소시키면 패브릭의 수명이 감소된다. 고압의 샤우어는 패브릭을 세척하는데 사용되지만 이 샤우어에 의한 거친 마모작용도 또한 PMC 패브릭의 수명을 감소시킨다.
PMC제조기술은 짜기공정을 가속화하여 개선될 수 있다. 짜기공정에서 날실은 잉아를 통해 바느질되고, 직물패턴은 슈트 피크 이전의 날실 방향으로 각 필라멘트에 대해 잉아위치를 승강시켜 생성된다. 이 것은 그만큼 많은 단계를 거쳐야하므로 느린 공정이된다. 실질적으로 형성, 프레스, 건조 직기에 대한 제조속도는 100 picks/min으로 제한된다.
대체로 폴리에스테르 모노필라멘트에 기초하여 패브릭을 형성하는 다양한 방법이 과거 수십년간 개발되어 왔다. 이들 기술중 대부분은 2층 모노필라멘트 패브릭이며 여기서 2개의 패브릭층은 바인더 모노필라멘트를 통해 함께 유지된다. 상업적으로 이러한 패브릭은 뉴욕 알바니 소재의 알바니 인터내셔날 코퍼레이션(Albany International Corp.) 제품 TriotexR이다. 바인더 모노필라멘트는 TriotexR에서 2개의 패브릭층을 함께 유지하는 유일한 모노필라멘트이다. 상부 패브릭 층은 평직구조로서 최적의 종이시트형성을 위해 디자인 되었다. 바닥 패브릭층은 마모용으로 디자인된 것으로서 3개 이상의 날실 모노필라멘트 하에서 슈트 모노 필라멘트가 이동하는 긴 플로우트를 갖는다. 이들 긴 플로우트는 마모표면으로서 사용되며, 날실 모노필라멘트에 마모가 발생하기 전에 마모되어 소모성으로서 없어진다. 바인더 모노필라멘트는 슈트모노필라멘트로서 기계적으로 함께 상부패브릭 층과 바닥 패브릭층을 유지하며, 이 유지작용은 상부 패브릭층에서의 날실 모노필라멘트 위와 바닥 패브릭층에서 날실 모노필라멘트 아래에서 이동함으로써 이루어진다. 주행상태하에서 바닥 패브릭층 및 상부 패브릭층은 상호 상대적 이동을 하게된다. 이러한 상대이동은 구조체 내에서 반복되는 전후 편향에 의해 바인더 모노필라멘트의 피로와 마모를 야기한다. 결국, 바인더 모노필라멘트는 손상되어 상부 패브릭과 바닥패브릭이 상호 분리되는 결과를 초래하며, 이 분리에 의해 제품불량을 야기하게된다.
PMC 프레스 패브릭은 모노필라멘트 및 멀티필라멘트의 직물 베이스 패브릭으로 구성된다. 원료필라멘트의 보플형 웨브가 베이스 패브릭에 바느질되어 페이퍼 형성시트로부터의 물을 전송할 수 있는 구성이 된다. 바느질은 베이스 패브릭의 모노필라멘트에 대해 손상을 주어 패브릭을 약화시킬 수 있다. 프레스 패브릭은 또한 흘림을 일으킬 수 있으며, 펠트로부터 배트섬유의 해제를 야기한다. 흘림은 오염된 페이퍼시트의 원인이되는 동시에 프레스 패브릭의 수명을 단축한다. 페이퍼시트의 수분재흡수 현상은 종종 프레스 패브릭에서 중요한 문제가 된다. 프레스 닙의 시트로부터 제거된 유체는 닙을 빠져나온 후 즉시 시트로 복귀하여 프레스 동작 전체의 효율을 감소시킨다.
미합중국 특허 제 4, 740, 409호는 너클없는 플라나 표면을 갖는 부직포 패브릭을 개시하고 있는데 이 것은 단일 평면에 위치하면서 상호 접속하는 평행선형기기방향의 얀과, 역시 평면으로 위치하는 교차기기방향의 중합체물질로 구성된다. 병렬형 피복 코어 얀의 어레이가 핀이박힌 롤부분의 기기방향 홈으로 이송되어, 여기서 열 및 압력에 의해 가압된다. 피복/코어 모노필라멘트 단부영역은 기기방향홈의 영역 보다 커서 잉여피복물질이 교차방향홈으로 가압되어 단면방향의 상호접속 구조를 형성한다.
미합중국특허 제5, 077, 166호는 부직포 표면코팅을 갖는 형성패브릭을 개시하고 있으며, 형성패브릭은 베이스 패브릭 층에 부착되는 횡방향 부직포시트 접촉층을 갖는다. 부직포 시트 접촉층에서 그 인근하는 2개의 부재 사이에는 유체흐름용 통로가 형성되며, 이 통로는 인근하는 베이스 패브릭층의 유체흐름용 통로보다 작아서 부직포시트접촉표면 또는 베이스패브릭에 인근하는 부직포표면 중 하나 이상과 연통하게된다. 부직포시트접촉 층은 폴리에스테르 코어 및 저융점온도의 코폴리에스테르 피복을 갖는 바이콤포넌트 섬유로 구성될 수도 있다. 이들 섬유는 용융접착수단에 의해 상호부착되는 한편 베이스 패브릭에도 부착된다.
미합중국특허 제5, 366, 797호는 하나 이상의 트위스트 멀티필라멘트 얀을 포함하는 접착 얀 다발에 관한 기술을 개시하고 있는데 이것은 제1합성중합체 및 제2열가소성 합성중합체로 구성되고, 제1합성수지의 개별필라멘트는 제2열가소성 합성 중합체의 용해에 의해 전체 바느질 단면 위에서 함께 접착되며, 제2열가소성 합성 중합체의 용융점은 최소한 제1합성중합체의 용융점 또는 분해점 보다 10℃ 이하가된다.
제1합성중합체의 얀으로 구성되는 얀다발은 용해성 또는 비용해성 중합체로서 고강도 특성을 갖는다. 제2합성중합체의 얀은 용해성 물질로서 제1물질의 용해점보다 낮은 용해점을 갖는다.
영국 GB 2 097 435호는 고용해점 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 날실얀 및 이와 유사한 상부 및 하부 씨실 얀으로 짜여진 얀을 이용한 제지기용 패브릭을 개시하고 있다. 패브릭 평면 중앙부의 보강재 씨실 얀은 낮은 용융점의 합성얀이다. 패브릭은 낮은 용융점의 보강재 얀이 용해되어 직물패턴의 공극을 채우도록 흐를 수 있는 정도의 온도로 가열되어 투과성을 줄이게된다.
미합중국 특허 제 4, 731, 281호는 균일하게 사전코팅되고 전체적으로 캡슐화된 모노필라멘트 얀으로 직조된 제지기용 패브릭을 개시하고 있다. 제지기용 패브릭를 짜기 전에 얀이 코팅되며, 그 이유는 이 패브릭이 부착특성을 갖지않도록 하기 위해서이다. 코팅작업에 있어서는 기기방향 얀의 두께를 교차기기방향 얀의 두께와 다르게 할 수도 있다.
본 발명은 제지기용 클로싱에 관한 기술이다.
도 1 - 본 발명을 실현하는 방법을 나타내는 도면.
도 2 - 종래기술을 나타내는 도면.
도 3 - 종래기술을 나타내는 도면.
도 4 - 종래기술을 나타내는 도면.
도 5 - 본 발명의 일 양태를 나타내는 측면도.
도 6 - 본 발명의 일 양태를 나타내는 측면도.
도 7 - 본 발명의 상부를 나타내는 도면.
도 8 - 본 발명의 상부를 나타내는 도면.
도 9 - 본 발명의 상부를 나타내는 도면.
본 발명은 상호접속하는 바이콤퍼넌트 섬유로 구성된 제지기용 클로싱에 관한 것이다. 본 발명의 일실예에 따르면 제지기용 클로싱은 전체적으로 기기방향과 교차기기방향 모두에서 바이콤포넌트 섬유로 구성된다.
여기서 설명하는 제지기용 클로싱은 직물, 니트 또는 부직포가 될 수 있다. 바이콤포넌트 섬유는 규칙적으로 배열된다는 사실이 중요하다.
바이콤퍼넌트섬유는 모든 경우는 아니지만 최소한 제지기용 클로싱의 하나이상의 층에서 사용된다. 예를들어 바이콤퍼넌트 섬유는 클로싱의 표면코팅층을 포함하며, 이 층은 종이 또는 관련제품으로 형성되는 섬유물질과 접촉한다.
독특한 바이콤퍼넌트 섬유구조에 의해 피복성분 및 코어성분을 위해 여러 가지 물질을 선정할 수 있다는 점에 장점이 있다. 피복물질은 코어물질의 용융점 보다 낮은 용융점을 가질 수도 있으므로 그 온도차에 의해 용융접착구조의 바이콤퍼넌트섬유를 구성할 수 있다. 바이콤퍼넌트 섬유로된 패브릭을 피복성분의 용융점보다 크고 코어성분의 용융점보다 낮은 온도로 가열하고, 이어서 패브릭을 피복성분의 용융온도 이하로 냉각시켜 용융접착구조를 얻게된다.
적절한 바이콤퍼넌트 섬유의 피복-코어조합으로는 코폴리에스테르/폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드/폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드/폴리아미드, 폴리에틸렌/폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리프로필렌/폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리에틸렌/폴리아미드, 폴리프로필렌/폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄/폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄/폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 예로 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 바이콤퍼넌트 섬유는 하나이상의 클로싱층을 갖는 단일구성의 섬유이다. 다층 클로싱의 경우 하나 이상의 층이 바이콤퍼넌트섬유로 구성되며, 이 층은 페이퍼시트 또는 베이스층과 접촉하는 표면층이 될 수 있다. 패브릭이 단일층인가 다층인가의 여부에 관계없이 바이콤퍼넌트섬유는 규칙적으로 배열된다. 규칙적인 배열이란 제1방향과 제2방향으로 클로싱의 섬유가 배열된다는 것으로서, 제1방향의 한 섬유는 같은 제1방향으로 뻗는 다른 섬유와는 교차하지 않고, 역시 제2방향의 한 섬유는 같은 제2방향으로 뻗는 다른 섬유와는 교차하지 않으며, 제1방향으로 뻗는 섬유는 제2방향으로 뻗는 섬유와 교차한다. 예를들어 기기방향으로 뻗는 섬유들은 상호간에는 교차하지 않고 교차기기방향으로 뻗는 섬유들과만 교차한다. 본 발명의 섬유는 기기방향과 교차기기방향으로 뻗는 섬유로 구성되지만 제지기의 기기방향 및 교차기기방향 대해 직각 방향으로 뻗는 섬유로 클로싱을 구성할 수도 있다.
제지기용 클로싱의 바이콤퍼넌트 필라멘트를 사용하여 기능 및 구조면에서 종래 모노필라멘트 구조의 클로싱에서 실현할 수 없었던 기술을 제공한다. 교차점에서의 열용해에 의해 치수안정성을 개선할 수 있다. 열융해는 또한 오염방지작용을 개선한다. 패브릭의 두께는 감소된다. 즉 패브릭의 캘리버는 감소되어 보다 미세필라멘트의 사용이 가능해지며, 교차점에서의 두께가 감소된다. 교차점에서의 감소된 두께는 패브릭의 평탄성을 향상시킨다.
바이콤퍼넌트섬유는 또한 열융해에 대해 독특한 공극의 기하학적 특성을 형성한다. 패브릭을 구성하는 필라멘트의 종류에 따라서 독특한 형상이 가능하게된다. 페이퍼 시트의 감소된 마크는 또한 종래 모노필라멘트 패브릭에 대해 또다른 개선점이 된다.
이상과 같은 개선점들은 종이제조업자가 바라는 사항인데, 특히 제지기의 속도를 증대시킬 수 있다는 점에서 더욱 그러하다. 이러한 특성은 배수와 관련이 있으며, 이 배수는 고속의 기기에서 중요한 요인이된다. 평활도 및 인쇄가능성 또한 배수와 관련이 있으며, 고속기기에서 이러한 사항은 중요한 고려대상이 된다. 바이콤퍼넌트섬유는 패브릭의 두께를 줄인다는 점에서 이 문제에 적절한 해결책을 제공한다.
상기한 패브릭의 평탄도 개선은 결과적으로 페이퍼시트의 마킹을 감소시킨다. 이것은 제조업자가 특히 바라는 사항이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 클로싱은 바이콤퍼넌트 멀티필라멘트로된 얀으로 구성된다. 즉, 얀은 2개 이상의 멀티필라멘트로 배치된 2개의 바이콤퍼넌트 필라멘트로 형성된다. 적절한 시간에 병렬형 바이콤퍼넌트 모노필라멘트는 전술한 방법으로 열용된다. 이와같은 열용해는 패브릭 형성 이전 또는 이후에 발생할 수 있다.
열용해 이후 바이콤퍼넌트 멀티필라멘트 얀은 2개 이상의 코어 콤퍼넌트를 가지며, 이 코어 콤퍼넌트는 피복성분물질의 매트릭스 내에 설정된다. 또 이 피복물질은 2개 이상의 코어성분 둘레에 실질적으로 단일 피복을 형성한다. 열용해 이전에 존재하는 개별피복은 구분할 수 없지만 2개이상의 코어성분은 피복과 구별되는 동시에 상호간에도 구별이된다.
이와같이 코어물질은 피복물질 또는 매트릭스물질 내에서 구별영역으로서 존재한다. 전형적으로 모노필라멘트가 파손되는 원인은 연축(fibrillation), 필라멘트의 배향방향을 따라 발생하는 응력이다. 접착이후 피복은 연축이 어려운 비배향 매트릭스가 된다. 또, 다수의 코어를 둘러싸는 연속 매트릭스는 연축을 야기하는 응력을 분산시킨다. 코어 소자가 연축되면 연속매트릭스는 전체구조의 고유특성을 보호하는 접착제로서 작용한다. 이상적으로 최소피복성분은 단면적 기준으로 10%에서 최대 50%까지가 된다.
본 발명의 제지기 클로싱은 공지된 어떠한 물질로도 형성할 수 있다. 예를들어 클로싱을 포함하는 바이콤퍼넌트 섬유는 직물도 될 수 있고, 니트로도 될 수 있으며, 통상의 기술자가 알 수 있는 패턴으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제지기용 클로싱이 종래 모노필라멘트로된 클로싱에 대해 갖고있는 장점은 직물(또는 니트)를 제조할 때 클로싱이 용해이후 상대적으로 평탄하면서 넉클이 없는 표면을 갖는다는 점이다. 섬유가 직물(또는 니트)이 될 때 넉클이 표면평활을 감소시킨다. 바이콤퍼넌트 섬유의 열융해 동안 피복성분의 용해온도 이상이 되어 물질이 흐르고 형상이 붕괴될 때 넉클수는 감소되어 표면평활도가 향상된다. 표면평활도는 종이질에 영향을 주는 요인이된다. 따라서 개선된 평활도의 클로싱은 제지업자 또는 관련제품업자에게 관심사가 된다. 교차섬유 간의 접착으로 이루어진 접착망은 바이콤퍼넌트 섬유로 구성된 클로싱의 열융해로 형성된다. 이러한 종류의 물리적 접착은 모노필라멘트로 구성된 종래 클로싱에 대해 개선된 치수안정성을 제공한다.
본 발명에 따른 패브릭은 제지기상에서 이동할 때 종래 모노필라멘트로 구성된 클로싱 보다 청정한 상태가 된다. 바이콤퍼넌트 섬유로 구성된 패브릭의 열융해는 부분적으로 융해된 교차얀이라는 특징을 갖는다. 이와는 달리 종래 모노필라멘트는 틈새 또는 핀치 포인트(pinch point)를 가지며, 여기에서 얀이 교차한다. 바이콤퍼넌트 섬유의 교차점에서 발생하는 융해는 이러한 핀치 포인트를 감소시키거나 실질적으로는 제거하며, 그렇지 않을 경우는 미세찌거기가 수집되어 얀 사이에 포집된다. 따라서 바이콤퍼넌트 섬유와 함께 제조된 열융해 교차얀은 종래 모노필라멘트로 구성된 클로싱에 비해 상대적으로 청정 상태를 유지하게 된다.
간단한 접착형 피복/코어 구조가 250 데니르 얀으로 제조되었다. 이 구조는 열융해 직전의 평직을 융해하여 제조되었다. 클로싱(clothing)의 최종 접착구조는 같은 데니르의 모노필라멘트로 제조된 비접착 패브릭 또는 직물구조에 비해 상대적으로 더 평탄하다. 피복/코어 얀으로 짜여진 용융 패브릭은 치수적으로 보다 안정성을 갖는다. 열접착 이후 각 교차점은 패릭에서의 용접 조인트가 된다. 개개의 얀은 이동이 불가능하게되고, 패브릭은 단일 유니트로서 이동하게된다. 이들 용접 교차점은 또한 필라멘트 간의 마찰의 마모를 제거하는 작용도 한다. 이러한 종류의 물리적 접착은 모노필라멘트로 구성된 종래의 클로싱에 비해 치수적 안정도를 향상시키게된다.
또한 그 밖의 여러 가지 다른 이점도 파생된다. 실험에 따르면 접착패브릭은 직물구조 보다더 고압의 샤우어 손상에 대해 강한면이 있음을 보여준다. 3MPa의 압력을 갖는 고압 샤우어(HPS) 테스트 링 및 300mm의 샤우어 간격에서 접착 패브릭은 180분 동안 어떠한 손상도 받지 않았음을 나타냈다. 대조용 패브릭은 150분 이후 손상을 받았다. 테스트를 거친 접착 패브릭과 테스트 이전의 접착패브릭 간의 차이를 발견할 수 없었다. 둘째, 동일한 무게 및 직물패턴에대해 접착구조의 내마모성이 더 높은데 그 이유는 보다 큰 표면적이 마모표면과 접촉하기 때문이다. 직물패브릭에 있어서, 마모표면은 노출된 슈트 및 날실 필라멘트 중 높은 부위로 제한된 영역이된다. 열로 접착된 피복/코어 필라멘트는 만곡되고, 평활한 교차점을 갖는 구조를 생성하게된다. 교차점으로서 필라멘트 사이의 틈새공간이 감소되어 기계적 접착에 의한 패브릭 오염은 최소로된다.
본 발명의 클로싱이 직물형 또는 니트형 바이콤퍼넌트 섬유로 구성될 수 있지만 이것은 패브릭 형성에 반드시 필요한 단계는 아니다. 그 이유는 클로싱의 섬유가 교차패턴으로 정렬되어 열융해 될 수 있으므로 적절하고도 실질적으로 클로싱의 얀을 고정시킬 수 있기 때문이다.
종래 직물 또는 니트는 이들 얀으로부터 클로싱을 구성하는데서 제외되는 것은 아니지만 다른 방법도 가능하다. 패브릭을 제조하는 공정중 하나는 날실(1)을 생성하고, 이 날실(1) 위에 직접 슈트방향 얀(2)을 제2층으로서 놓으며, 이때 놓여진 필라멘트가 피복물질의 용융점 이상의 온도로 가해진 압력의 존재에 관계없이 가열영역(4)을 통과하지 못하게하여 도 1에 나타낸 바와같은 모든 교차점에서 접착이 된다. 이러한 방법은 신속한 제조공정이기도 하면서 매우 미세한 공극 갖는 패브릭을 가능하게하여 제지공정에서 제1건조패브릭으로서의 요건을 갖추게된다.
도 2 및 도 3은 각각 종래 모노필라멘트로부터 짜여진 3층 패브릭의 최상층에 관한 기기방향 및 교차기기방향 단면도이다. 모노필라멘트 평직의 캘리퍼는 0.116인치이다. 도 5 및 도 6은 각각 카네보 사(Kanebo Ltd.)의 2요소 모노필라멘트로 구성된 유사직물의 상부층에 관한 기기방향 및 교차기기방향의 단면도로서, 캘리퍼는 0.070이다.
도 4는 도 2에 도시한 기기방향 모노필라멘트 윤곽의 컴퓨터합성 모델이다. 이 모델에 있어서는 캘리퍼, 평면차, 날실과 슈트의 압축력 이라는 3가지 변수가 있다. 목표는 모델을 이용하여 실질 모노필라멘트샘플과 일치시키는 것이다. 캘리퍼를 0.116"에 고정시키고, 평면차를 0.0001", 슈트 하이로 고정시키며, 압축변수만을 미지수로 둔다. 도 3 및 도 4에서의 윤곽검사를 통해 슈트 스트랜드에 더 많은 압축이 나타남을 알 수 있었다. 따라서 모델에서 레벨 5가 슈트 압축으로서 선택되고, 레벨 0이 날실압축으로서 선택된다. 그 결과 나온 모델상은 다음과 같은 실제 클로싱이 되었다.
캘리퍼 (.116")
평면차 (.0001" 슈트 하이)
메쉬 × 카운트 (86 × 77)
직경 (.15mm MD 및 CD)
동일한 컴퓨터모델을 이용하고 스트랜드 밀도를 제한하면서 직경 및 평면차를 상기 샘플과 동일하게 둘 때 압축력은 가능한한 높게 취하여(20%), 제지업자에게 유용한 최소한 얇은 캘리퍼를 결정한다. 20% 압축력의 한계는 PET 날실 및 슈트를 이용하여 여기서 경험적 연구를 통해 얻은 것이다. .0095"의 캘리퍼가 얻어졌다. 따라서 바이크(BIKE) 층을 갖는 .0070"의 캘리퍼는 이 직경의 모노필라멘트 성분으로는 얻을 수 없다.
다층 PMC제품에서는 최상층으로 접착구도가 이용될 수 있어 보다 얇은 구조, 보다 큰 내마모성 및 내오염성, 고압샤우어에 대한 향상된 내배수성, 독특한 공극구조를 장점으로 취할 수 있다.
도 7은 평직구조의 패브릭을 나타내며, 날실과 슈트방향에서의 얀은 케블라 코어(Kevlar core) 둘레로 바이콤퍼넌트 섬유가 꼬여진 얀으로 구성된다. 교차점에서 얀과 다른 얀이 상호 접속하는 것을 도 7에서 관찰할 수 있다. 이에따라 얀의 가열용융이 가능하며, 피복물질의 용융점 이상의 온도 이면서 코어물질의 용융점 이하의 온도에서 섬유를 가열하면 피복물질은 상호 용해된다.
도 7에서 패브릭의 날실 얀 및 슈트 얀 모두는 동일한 구조로 되어있다. 내부 얀은 높은 계수의 케블라 49의 약 134 필라멘트이다. 케블라의 안쪽 둘레에는 8개의 바이콤퍼넌트 성분 얀이 꼬여져있다. 각 얀은 바이콤퍼넌트 성분의 제16 필라멘트로 구성된다. 필라멘트는 250 데니에르이고, 16필라멘트 카운트는 낮은 용융의 코폴리에스테르 피복물질 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 코어를 가지며, 코폴리에스테르 피복의 용융점은 PET코어의 용융점 보다 낮으며, 카네보(Kanebo)사의 BellcoupleR로서 입수할 수 있다.
8개의 바이콤퍼넌트 얀은 케블라 내부 둘레에 꼬여져 있다. 꼬임은 상대적으로 안정된 구조를 형성하며, 피복된 높은 계수의 얀을 이용하여 패브릭을 형성할 수 있다. 이와같은 패브릭은 당분야의 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있는 방법으로 형성된다. 패브릭이 형성된 후 인장하에 놓여지면 피복의 용융점 보다 크면서 코어의 용융점 보다는 낮은 온도로 가열되고 이후 피복의 용융점 보다 낮은 온도로 냉각된다.
용융되어 덮힌 바이콤퍼넌트 섬유의 특성 및 그 독특한 구조 때문에 종래 모노 필라멘트에 필요한 것보다 낮은 데니에르의 섬유를 사용할 수 있게된다. 낮은 데니에르의 섬유를 사용함으로써 종래 모노 필라멘트로 구성된 클로싱 보다 얇은 클로싱을 제공할 수 있으면서도 패브릭의 강도를 그대로 유지할 수 있다.
케블라와같은 높은 계수의 물질을 가능하게하는 바람직한 특성 때문에 종래의 물질로 구성된 패브릭과 동일하거나 높은 강도를 갖는 패브릭을 구성할 수 있으면서도 패브릭 구성에서 보다 적은 물질을 사용하게된다. 즉, 본 발명의 패브릭은 무게를 기준으로 같거나 보다 높은 강도를 갖게된다.
도 8은 상기 도 7과 관련한 얀이 날실 방향으로 이용되는 패브릭을 도시한다. 슈트 방향의 얀은 9 가닥(ply) 물질로 구성된다. 즉 도 7에서 설명한 바와같이 바이콤퍼넌트 물질로된 9개 얀의 가닥이다. 가닥을 이룬 얀은 함께 느슨하게 비틀려있다. 이들 얀은 특히 평탄한 외관을 가진다. 즉 열융해 이후 이들 얀은 리본형 외관을 갖는다.
또, 개별 필라멘트가 날실 얀에 대해 비스듬한 각도로 위치할 수 있으므로 독특한 공극형상이 가능하게된다. 다른 독특한 공극은 피복/코어 필라멘트의 니트 패브릭을 이용하여 도 9와 같이 접착한 결과 나타난 것이다. 또한 이러한 구조를 다층 패브릭의 상부층으로서 사용할 수 있으며, 그 결과 독특한 공극형상과 함께 모노플라나 패브릭에서 얻을 수 있는 이점도 부가적으로 가질 수 있다.
PMC 프레스 패브릭에서의 피복/코어 필라멘트를 이용하여 3가지 이점을 추가하게된다. 먼저 바늘손상을 감소시킬 수 있다. 바늘은 얀다발을 통과하여 다발에 손상을 준다. 따라서 배트(batt)섬유가 얀을 통해 밀려올 수 있으나 접착이후 배트 필라멘트는 필연적으로 차단된다. 열접착 때문에 배트섬유의 흘림이 감소하게된다. 페이퍼 시트가 프레스 닙으로터 나온 후 모관 작용에 의해 다시 젖게된다. 물은 베이스 패브릭에서 날실 섬유 방향을 따라 물이 가압될 수 있으며, 물은 닙을 따라 시트로 복귀할 수 있다. 베이스 패브릭의 열접착은 유체이동에 대한 통로를 제거하는 작용을 한다. 물이 베이스 패브릭을 통해 바닥 웨브로 가압되어 진공법에 의해 포집하여 제거하게된다.
직기로 들어갈 때 바이콤퍼넌트 얀에서의 트위스트 레벨의 효과를 논할 경우 여러 가지 문제가 있을 수 있다. 공정 중인 얀은 어떠한 트위스트에 대해서도 문제가 없다. 그러나 선적중인 얀에서는 재감기 및 날실 공정에서 일반적으로 손실이 있다. 트위스트없는 얀은 직기를 통해 공정이 진행될 때 헤어지거나 엉클어지는 경향이 있다. 이 엉클어짐은 해결하기 힘든 흘림현상을 발생하여 제조된 패브릭을 손으로 짜게되는 결과가된다.
트위스트 얀은 짜기공정을 통해 결집된 다발을 유지하게하며, 헤짐과 엉클어짐의 문제를 제거하여 전체적으로 패브릭의 짜기능력을 향상시킨다.
트위스트 구조는 같은 특성의 평탄얀과 비교하여 높은 차단강도를 가지고 있음을 보여주지만 트위스트 레벨이 임계값을 초과할 때 감소된 효과를 가져온다. 즉, 임계값을 초과하면 차단강도가 감소하는데 그 이유는 개별 필라멘트의 축방향 배향 및 증대된 내부 응력 때문이다. 짜기 공정 중에 얀의 강도가 중요한 문제이므로 트위스트 레벨도 또한 중요하다.
트위스트 레벨은 패브릭의 상부표면 전체특성에 영향을 줄 수 있다. 얀이 평탄하게 융해되어 테이프 형의 구조로 되므로 평탄얀을 갖는 직물 패브릭의 폐쇄, 즉 즉 패브릭이 다공도를 결핍하게된다. 높은 트위스트 레벨은 완성된 구조로서의 얀에 대해 그 라운드정도에도 영향을 준다. 트위스트 레벨은 상부 적층의 공극율을 조절할 수 있어 얀의 트위스트 정도를 변화시켜 간단하게 여러 가지 다양한 패브릭을 제조할 수 있다. 구멍의 기하학적 특성도 트위스트 레벨에 의해 변화시킬 수 있다. 날실방향과 슈트 방향 모두의 대칭적 트위스트는 같이 사각 구멍을 형성하게된다. 비대칭형 트위스트는 사각형의 긴 구멍을 형성한다. 낮은 레벨의 트위스트는 보다 평탄한 패브릭을 형성하고 보다 높은 레벨의 트위스트는 표면에 일종의 조직을 제공하여 종래 패브릭의 표면과 근접하게된다. 공극 치수는 직기구성을 변경시키지 않고도 변화시킬 수 있으며, 기공의 기하학적 특성은 직기구성을 변화시키지 않고도 변화될 수 있다. 패브릭표면 특성은 트위스트 레벨을 이용하여 변화시키게된다.

Claims (5)

  1. 제지기의 형성부, 프레스부 및 건조부에 사용되며, 교차결합하는 얀으로 구성되는 제지기용 클로싱으로서, 상기 얀은 다수의 바이콤퍼넌트 모노필라멘트 섬유로 구성되고, 상기 바이콤포넌트 모노필라멘트 섬유는 피복성분 및 코어 성분을 가지며, 피복성분은 코어성분의 용융점보다 낮은 용융점을 갖는 물질로부터 선택되고, 다수의 바이콤퍼넌트 모노필라멘트섬유는 피복의 용융점보다는 높으면서 코어의 용융점보다는 낮은 온도로 가열되고, 상기 얀은 규칙적 교차패턴으로 제1방향 및 제2방향으로 정렬되고, 상기 얀은 상호 접속되는 것을 특징으로 하는 제지기용 클로싱.
  2. 제1항에 있어서,
    클로싱의 얀은 짜여지는(woven) 것을 특징으로 하는 제지기용 클로싱.
  3. 제1항에 있어서,
    클로싱의 얀은 니트되는(knitted) 것을 특징으로 하는 제지기용 클로싱.
  4. 제1항에 있어서,
    클로싱의 얀은 제1기기방향 및 제2교차기기방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 제지기용 클로싱.
  5. 제지기의 형성부, 프레스부 및 건조부에 사용되며, 교차결합하는 얀으로 구성되는 제지기용 클로싱으로서, 상기 얀은 다수의 바이콤퍼넌트 모노필라멘트 섬유로 구성되고, 상기 바이콤포넌트 모노필라멘트 섬유는 피복성분 및 코어 성분을 가지며, 피복성분은 코어성분의 용융점보다 낮은 용융점을 갖는 물질로부터 선택되고, 다수의 바이콤퍼넌트 모노필라멘트섬유는 피복의 용융점보다는 높으면서 코어의 용융점보다는 낮은 온도로 가열되고, 상기 얀은 규칙적 교차패턴으로 제1방향 및 제2방향으로 정렬되고, 상기 얀은 상호 접속되며, 상기 클로싱은 종래 모노필라멘트로 구성된 클로싱과 비교할 때 상대적으로 평탄하고, 평활하고, 얇으며, 개선된 오염방지성, 개선된 치수안정성을 가지고 있어 섬유성 연축이 보다 작으며, 개선된 내마모성및 개선된 내구력을 갖는 것을 특징으로 하는 제지기용 클로싱.
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