KR20000068401A - 공기중 건조 제지공정에서 진공 압력의 인가 속도를 조절할 수 있는 진공장치 및 진공 픽업 슈 - Google Patents

공기중 건조 제지공정에서 진공 압력의 인가 속도를 조절할 수 있는 진공장치 및 진공 픽업 슈 Download PDF

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엔사인도날드유진
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

제지 진공장치는 제지벨트(100)를 지지하기에 적합한 웨브를 향한면(114)을 구비하며, 헤드(110)와, 본체(120)와, 상기 헤드내에 배열된 적어도 하나의 진공 슬롯(116)을 포함하며, 상기 웨브를 향한면상에 구멍(118)을 규정한다. 진공 슬롯은 상기 웨브를 향한면과 유체 연통되고, 또 상기 웨브를 향한면으로부터 진공원과 추가로 유체연통된 본체로 연장된다. 웨브를 향한면은 진공 슬롯에 의해 규정된 구멍과 병렬로 배치된 웨브를 향한면의 영역내의 텍스처 영역(115)을 포함한다. 이러한 텍스처 영역은 17,5cm(7 인치) Hg의 압력차에서 적어도 약 35 말라트의 누출을 형성한다. 이러한 누출은 제지 벨트의 유연한 배면과 진공 장치의 웨브를 향한면 사이의 진공 시일을 제거한다.

Description

공기중 건조 제지공정에서 진공 압력의 인가 속도를 조절할 수 있는 진공 장치{A VACUUM APPARATUS CAPABLE OF CONTROLLING THE RATE OF APPLICATION OF VACUUM PRESSURE IN A THROUGH AIR DRYING PAPERMAKING PROCESS}
현대 산업 사회에서 일상생할중 하나의 일반적인 특징은 다양한 목적의 종이 제품을 사용하는 것이다. 종이 타월, 안면 티슈, 화장실용 휴지 등은 거의 끊임없이 사용되고 있다. 그러한 종이 제품에 대한 높은 수요로 인해 제품 및 그의 제조 방법의 개선된 형태가 요구되었다. 제지산업에서의 큰 진보에도 불구하고, 제품 및 그 제조 방법 양자를 개선시키는 것을 목표로 하는 연구와 개발 노력이 계속되고 있다.
종이 타월, 안면 티슈, 화장실용 화정지 등과 같은 종이 제품은 하나 또는 그이상의 티슈 페이퍼로 제조된다. 이러한 종이 제품들이 그의 의도된 기능을 수행하고 폭넓게 수용된다면, 그의 제조 원료인 티슈 페이퍼는 소정의 물리적 특성을 지녀야 한다. 이러한 특성중에서 보다 중요한 것은 강도, 유연성 및 흡수성이다.
강도는 사용중에 종이가 그의 물리적 완전성을 유지할 수 있는 능력이다.
유연성은 소비자가 손으로 종이를 구길 때와 종이를 의도하는 목적으로 사용할 때 소비자가 감지하는 편안한 촉감이다.
흡수성은 유체, 특히 물과 수용액 및 현탁액을 흡수하여 보유할 수 있는 특성이다. 종이의 흡수성을 평가함에 있어서, 주어진 양의 종이가 유체의 절대 양이라는 것이 중요할 뿐만 아니라, 종이가 유체를 흡수하는 속도 또한 중요하다. 부가하여, 종이가 타월 또는 닦개와 같은 제품으로 형성될 경우, 유체를 종이내에 흡수되게 함으로써 닦인 표면을 건조된 상태로 남기는 능력 또한 중요하다.
티슈, 타월 및 생리대 제품에 사용하기 위한 종이 제품의 제조 공정은 대체로 종이 파이버의 수성 슬러리를 준비한 후 이어서 슬러리로부터 물을 제거함과 동시에 슬러리내의 파이버를 재배열하여 종이 웨브를 형성하는 것을 포함한다. 탈수 공정을 지원하기 위해 다양한 유형의 장치를 사용할 수 있다.
현재, 대부분의 제조 공정은 포드리니어 와이어 제지장치(Fourdrinier wire papermaking machine)로 공지된 장치 또는 2중 제지 장치로 공지된 장치를 사용한다. 포드리니어 제지 장치에 있어서, 종이 슬러리는 이동하는 무한 벨트의 상부표면 위로 이송된다. 이러한 무한 벨트는 제지장치의 최초 제지면으로서 기능한다. 2중 와이어 장치에 있어서, 슬러리는 제지 공정에서 최초의 탈수 및 재배열이 이루어지는 한쌍의 수렴 성형 와이어 사이에 배치된다.
포드리니어 와이어 또는 성형 와이어상에 종이를 처음 성형한 후에, 이러한 두가지 유형의 제지장치는 종종 포드리니어 와이어 또는 성형 와이어와는 상이한 무한 벨트 형태의 제지 직물의 다른 편상에서 종이 웨브를 건조 공정을 통해 운반한다. 이러한 다른 유형의 직물은 종종 건조 섬유 또는 벨트로 언급한다. 웨브가 벨트상에 위치하는 동안, 건조 또는 탈수 공정은 진공 탈수와, 가열 공기를 종이 웨브를 통해 송풍하는 것에 의한 건조와, 제지 펠트와 조합된 기계 가공과, 종이 웨브의 적어도 일부분의 후속 압축을 포함할 수 있다.
종이 웨브의 진공 탈수는 미형성 웨브에 유체 압력차를 제공하기 위해 사용되는 진공 장치에 의해 수행되는 것이 일반적이다. 성형 와이어는 웨브를 성형 섹션으로부터 픽업 슈(pick up shoe)로 운반하고 이어서 진공 박스(vacuum box)로 운반한다. 픽업 슈는 물을 와이어로부터 웨브로 흡인한 후, 웨브로부터 벨트내로 흡인한다. 벨트는 웨브를 습윤 운송점으로부터 압축 섹션으로 멀리 운반한다. 픽업 슈는 픽업 슈 진공 슬롯을 통해 가해지는 진공에 의해 웨브를 와이어로부터 벨트로 운반한다.
소비자에 의해 폭넓게 받아들어져온 종이 웨브의 일예는 1967년 1월 31일자로 샌포드(Sanford)와 시슨(Sisson)에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호에 개시된 방법에 의해 제조되는 것이다. 폭넓게 받아들여져온 다른 종이 제품은 1976년 11월 30일자로 모건(Morgan)과 리치(Rich)에게 허여된 미국 특허 제 3,944,771 호와, 1980년 3월 4일자로 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호에 개시된 방법에 의해 제조된다. 그러나, 이러한 두가지 방법에 의해 제조되는 고품질의 제품에도 불구하고, 전술한 바와 같이 더욱 개선된 제품을 개발하려는 연구가 계속되어 왔다.
본원에 참고로 인용되는 1985년 7월 16일자 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,529,480 호에 개시된 방법에 의해 상기 종이 웨브에 대해 상업적으로 중요한 개선이 이루어졌다. 이러한 개선은 경화된 감광성 수지 틀로 둘러싸인 유공성 직조부재로 이루어진 제지 벨트["편향 부재(deflecction member)"라 언급됨]를 이용하는 것을 포함한다. 수지 틀은 "편향 도관"으로 공지된 다수의 분리된 고립 채널을 구비한다. 이러한 편향 부재를 사용하는 방법은, 다른 단계들 중에서 제지 파이버의 미형성 웨브를 편향 부재의 상측면과 결합시키고 편향 부재의 배면(장치에 접촉한 측면)으로부터 웨브에 진공 또는 다른 유체 압력차를 가하는 것을 포함한다. 이 방법에 사용되는 제지 벨트는 "편향 부재"로 불리는 데, 그 이유는 유체 압력 차의 인가시에 제지 파이버가 경화된 수지 틀의 편향 도관내로 편향되고 재배열되기 때문이다. 앞서 언급한 개선된 제지 공정을 이용하는 것에 의해서, 아래에 설명하는 바와 같이 소정의 원하는 사전선택된 특성을 갖는 종이를 형성하는 것이 가능하였다.
미국 특허 제 4,529,480 호에 개시된 방법을 사용하여 제조된 종이는 본원에 참고로 인용되는 트로칸의 미국 특허 제 4,637,859 호에 개시되어 있다. 이 종이의 특징은 그의 표면을 가로질러 분배된 2개의 물리적으로 상이한 영역을 갖는다는 점이다. 그중 하나의 영역은 비교적 고밀도와 높은 고유 강도를 갖는 연속 네트워크 영역이다. 다른 하나의 영역은 네트워크 영역으로 완전히 둘러싸인 다수의 돔(dome)으로 이루어진 영역이다. 다른 하나의 영역에 있는 돔은 네트워크 영역에 비해서 비교적 낮은 밀도와 비교적 낮은 고유 강도를 갖는다.
미국 특허 제 4,529,480 호에 개시된 방법으로 제조된 종이는 여러 요인의 결과로 인해 선행기술의 방법에 의해 제조되는 유사한 종이보다 강하고, 유연하며, 흡수성이 크다. 제조된 종이의 강도는 연속 네트워크 영역에 의해 제공되는 비교적 높은 고유 강도의 결과에 따라 증가되었다. 제조된 종이의 연성은 종이의 표면을 가로질러 다수의 저밀도 돔을 제공하는 결과에 따라 증가되었다.
전술한 개선된 방법에 의하면 작업 소음이 매우 작지만, 전술한 방법의 편향 부재가 제지 공정에 사용되는 진공 탈수 장치(진공 픽업 슈 및 진공 박스)위를 통과할 때 소정의 바람직하지 않은 문제점이 발생되었다. 대부분의 문제점은 편향 부재를 완전히 통과하는 종이 웨브내에서 다수의 이동 파이버가 부분적으로 탈수되는 것이다. 그에따라, 진공 탈수장치가 다수의 이동 종이 웨브로 막히게 되는 바람직하지 않은 결과가 발생된다. 다른 바람직하지 않은 현상은 파이버의 덩어리가 형성될 때까지 이러한 이동 종이 파이버가 탈수장치상에 축적되는 경향이 있다는 것이다. 이러한 파이버의 축적은 유연한 배면을 갖는 제지 벨트에 주름을 야기시키고 절첩부(fold), 측히 종방향의 절첩부를 발생시킨다. 이러한 절첩부는 종이의 습기 및 물리적 특성 형상을 갖는 심각한 문제점을 야기시키고 결국 제지 벨트를 파손시키는 결과를 가져온다.
평활한 배면형(backsided) 제지 벨트를 평활한 표면을 갖는 진공 장치와 함께 이용할 때 발생되는 문제는, 적어도 부분적으로는 종이 웨브가 진공 탈수장치를 통과할 때 종이 웨브에 진공 압력을 아주 갑작스럽게 가하는 것에 의해서 발생되었다. 진공 탈수장치의 평활한 표면과 결합한 제지 벨트의 평활한 배면 표면은 진공원 위에 일시적으로 시일을 만든다. 그런 다음에 제지 벨트의 개방형 채널(편향 도관)을 만날 때, 수지 틀의 상부에 위치하고 있는 가동성이 대단히 높은 섬유에 진공 압력이 아주 갑작스럽게 인가된다. 진공 압력의 이러한 갑작스런 인가는 가동 섬유의 갑작스런 편향을 야기시켜서 이들이 제지 벨트를 완전히 통과하도록 한다고 여겨진다. 또한 진공 압력의 이러한 갑작스런 인가와 섬유의 이동은 보통은 바람직하지 않은 마무리된 종이(또는 핀홀링)의 돔 영역에서 핀크기 홀의 원인이 된다고 생각된다.
1994년 8월 2일자로 트로칸(Trokhan) 등에게 특허된 본 출원인 소유의 미국 특허 제 5,334,289 호(본 명세서에 참고로 인용됨)에는, 핀홀링(pinholing) 현상과 가동 제지 섬유의 진공 탈수장치상의 축적을 완화시키는 개선된 제지 벨트와 그의 제조 방법에 개시되어 있다. 이 개시된 제지 벨트는 배면 네트워크에 있어서 표면 텍스처 불균일성을 제공하는 통로를 갖는 네트워크를 포함하는 배면을 갖는다. 이 통로는 공기가 제지 벨트의 배면 표면과 진공 장치의 웨브를 향한면의 사이로 진입할 수 있게 한다. 이렇게 공기가 진입하면, 제지 벨트의 배면 표면과 진공 장치의 웨브를 향한면의 사이에서 진공 시일을 대폭 감소시키거나 심지어는 제거할 수도 있게 되고, 그 결과로 미형성 웨브 내의 섬유의 편향을 점차적 또는 더욱 증분적으로 제공할 수 있게 된다고 생각된다.
아직도 개선된 제품에 대한 조사가 계속되고 있다.
본 발명의 일 목적은 전술한 가동 종이 파이버(mobile paper fiber)의 이동을 대폭 감소시킨 개선된 제지 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종이 웨브에 갑작스런 진공 압력이 바람직하지 않게 인가되는 것을 대폭 완화시키거나 제거하는 제지 진공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공 탈수장치 상에서 종이 파이버의 축적 문제를 대폭 감소시키는 제지 진공 장치를 제공하는 것이다.
도 발명의 또 다른 목적은 마무리된 종이 웨브에서 핀 크기의 홀을 대폭 감소시키는 제지 진공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적은 이하의 설명을 첨부 도면과 관련하여 읽으면 보다 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
발명의 요약
진공 픽업 슈와 진공 박스를 포함하는 제지 진공 장치가 제공된다. 이 진공장치는 종이 웨브를 갖는 제지 벨트의 배면(backside)을 지지하기에 적합한 웨브를 향한면을 갖는 헤드와, 이 헤드에 연결된 본체를 포함한다. 이 웨브를 향한면은 적어도 하나의 선행면과 적어도 하나의 종동면을 포함한다. 이 진공장치의 헤드에는 적어도 하나의 진공 슬롯이 배치된다. 이 적어도 하나의 진공 슬롯은 선행면과 종동면의 사이에서 웨브를 향한면 상에 개구를 규정한다. 이 진공 슬롯은 웨브를 향한면과 유체 연통하고 있으며, 웨브를 향한면으로부터 본체까지 연장되어 있고, 이 본체는 진공원과 추가로 유체 연통하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제지 진공장치는 진공 슬롯에 의해 규정된 개구와 평행하게 배치되어 있는 웨브를 향한면의 영역에 텍스처 영역을 포함하는 웨브를 향한면을 갖는다. 이 텍스처 영역은 약 7인치의 수은 압력차에서 적어도 약 35 말라트(Marlatts)의 누설을 야기시킨다. 이 누설은 제지 벨트의 평활한 배면 표면(backside surface)과 진공 장치의 웨브를 향한면의 사이에서 진공 시일을 감소 또는 제거한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 진공 장치의 웨브를 향한면이 그것과 제지 벨트의 배면 표면의 사이에 개재된 텍스처 직물을 갖는다. 이 텍스처 직물은 제지 벨트의 배면 표면과 진공 장치의 웨브를 향한면의 사이에 누설을 야기시키고, 그럼으로써 이들 두개의 표면 사이에서 진공 시일을 효율적으로 감소 또는 제거한다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 텍스처 직물(clothing)은 진공 장치 둘레로 이동하기에 적합한 무단 텍스처 벨트를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 진공 장치의 선행면이 진공 슬롯에 의하여 만들어진 개구와 평행하게 배치되어 있는 전이 영역을 갖고 있다. 이 전이 영역은 제지 벨트로부터 사전결정된 Z-방향 간격(가공방향으로 증가함)을 갖고 있으며, 그럼으로써 종이 웨브가 진공 슬롯 위에서 가공방향으로 이동함에 따라 이 진공 슬롯을 통하여 종이 웨브에 인가되는 진공 압력의 양이 증가하게 된다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 흐름 관리장치가 진공 장치에 이용된다. 이 흐름 관리장치는 종이 웨브를 갖는 제지 벨트가 흐름 관리장치와 진공 장치의 종이를 향한면의 사이에서 이동하도록 배치된다. 이 흐름 관리장치는 공기흐름저항을 가지며, 진공 장치의 진공 슬롯을 통한 공기 흐름의 가공방향의 분배를 제어하기에 적합하다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 진공장치가 제 1 진공 섹션으로부터 마지막 진공 섹션까지 가공방향으로 계속적으로 이격되어 있는 복수개의 순차적인 진공 섹션을 포함한다. 각각의 진공 섹션은, 웨브를 향한면과 유체 연통하고 있으며 그 위에 개구를 규정하고 있는 적어도 하나의 진공 슬롯을 포함한다. 그 결과로서 각각의 진공 섹션은 웨브를 향한면에 개방영역을 갖게 되고, 이 개방영역을 통하여는 제 1 진공 섹션으로부터 마지막 진공 섹션까지 증가되도록 진공이 인가되며, 그럼으로써 진공이 점차적으로 축적되게 된다. 임의의 계속적인 진공 섹션을 통하여 인가된 각 진공은 선행하는 진공 섹션을 통하여 인가된 진공보다 적어도 약 20% 더 큰 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 강하고 유연한 흡수 종이 제품을 제조하기 위한 제지장치에 유용한 진공 장치에 관한 것으로, 특히 조절된 형태로 진공이 인가되는 진공 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 진공 장치를 사용할 때 유용한 연속성 제지 장치의 일 실시예의 개략적인 측면도.
도 2a 및 도 2b는 진공 픽업 슈와 진공 박스를 포함하는 본 발명의 제지 진공장치의 일 실시예의 개략적인 도면.
도 3a는 웨브를 지지하는 평활한 배면 벨트가 평활한 웨브를 향한면을 갖는 종래기술의 진공 장치와 만날 때 어떤 일이 일어나는지를 도시하는 종래기술의 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 3b는 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 본 발명의 진공장치의 개략적인 단면도.
도 4는 평활한 웨브를 향한면을 갖는 종래기술의 진공장치와, 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 본 발명의 진공장치의 양자를 이용하여 평활한 배면 벨트(smooth backside belt)를 통해 종이 웨브에 진공 압력을 인가하는 것을 도시하는 그래프.
도 5a는 복수의 통로(passageway)를 포함하는 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 본 발명의 진공 장치의 일 실시예의 개략도.
도 5b는 직사각형 단면을 갖는 가공방향 홈을 포함하는 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 진공 장치를 도시하는 도 5a의 유사도.
도 5c는 원형 단면을 갖는 가공방향 홈을 포함하는 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 진공 장치를 도시하는 도 5b의 유사도.
도 5d는 가공방향으로 선형으로 증가하는 Z-치수를 갖는 도 5b 및 도 5c에 도시한 진공 장치의 선행 텍스처 영역의 일 실시예의 종단면도.
도 5e는 가공방향으로 지수적으로 증가하는 Z-치수를 갖는 도 5b 및 도 5c에 도시한 진공 장치의 선행 텍스처 영역의 일 실시예의 종단면도.
도 6a는 Z-방향으로 외향 연장된 돌기부를 포함하는 텍스처 표면의 개략적인 평면도.
도 6b는 상호 교차하는 홈의 네트워크를 포함하는 텍스처 표면을 도시하는 도 6a의 유사도.
도 7a는 도 6b에 도시한 텍스쳐 표면의 일 실시예의 개략적인 종단면도.
도 7b는 도 6b에 도시한 텍스처 표면의 다른 실시예의 개략적인 종단면도.
도 8은 텍스처된 웨브를 향한면을 갖는 픽업 슈의 개략적인 단면도.
도 9는 무단 텍스처 벨트 형태의 텍스처 직물(textured clothing)을 갖는 본 발명의 진공 장치를 이용하는 연속성 제지 공정의 개략적인 일부 측면도.
도 10a는 가공방향으로 연속적으로 점차 증가하고 모듈러 세그먼트의 상부면에 의해 규정되는 사전결정된 Z-방향 공간이 형성되어 있는 전이 영역을 갖는 진공 픽업 슈를 포함하는 본 발명의 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 10b는 회전가능한 요소의 상부 표면에 의해 규정된 전이 영역을 갖는, 도 10a와 유사한 본 발명의 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 10c는 접을 수 있는 장치의 상부 표면에 의해 규정된 전이 영역을 갖는, 도 10a 및 도 10b와 유사한 본 발명의 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 11은 진공 픽업 슈와 흐름 관리장치를 포함하는 본 발명의 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 12는 가공방향으로 계속적으로 이격되어 있는 복수개의 순차적인 진공 섹션을 갖는 픽업 슈를 포함하는 진공 장치의 개략적인 단면도.
도 13a는 3개의 진공 슬롯을 각기 포함하고 있는 3개의 진공 섹션을 갖는 진공 박스의 개략적인 평면도.
도 13b는 도 12a의 13b-13b선을 따라 취한 진공 박스의 종단면도.
도 13c는 섹션 커버를 포함하는 진공 섹션을 갖는 진공 박스의 개략적인 평면도.
도 13d는 도 12c의 13d-13d선을 따라 취한 진공 박스의 종단면도.
도 1에 도시된 전형적인 제지장치에 있어서, 본 발명의 제지 진공 장치(10)는 진공 픽업 슈(100)와 진공 박스(200)를 포함한다. 본 명세서에 있어서, "진공 장치(vacuum apparatus)"라는 용어는 본 명세서에 개시된 제지 방법에 사용되는 2개 종류, 즉 진공 박스(200)와 진공 픽업 슈(100)를 가리킨다. 본 출원에 있어서, 실시예를 참조하며, 특정 실시예는 설명을 위해 진공 박스(200) 또는 진공 픽업 슈(100)중 어느 하나를 이용하는 것으로 도시되어 있다. 도시된 특정 실시예[진공 박스(200) 또는 진공 픽업 슈(100)중 어느 하나]와 상관없이 본 발명은 상기에서 규정한 바와 같이 일반적인 제지 "진공 장치(10)"에 적용될 수 있다는 것은 당업자들에게는 자명하다.
도 1에서, 제지 벨트(11)는 종이 웨브(또는 "섬유 웨브")(27)를 다양한 성형 스테이지를 통해 이송한다. 벨트(11)는 복귀 롤(19a, 19b), 각인 닙 롤(20), 제지 벨트 복귀 롤(19c, 19d, 19e, 19f) 및 에멀션 분배 롤(21) 둘레를 화살표(MD)로 표시된 기계가공 방향으로 이동된다. 도 1에서, 제지 벨트(11)는 또한 송풍 건조기(26)와 같은 예비건조기 둘레로 이동되며, 각인 닙 롤(20)과 양키 건조기 드럼(28)에 의해 형성된 닙 사이를 통과한다. 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 제지 벨트(11)는 웨브 접촉 표면(11a) 및 배면(또는 기계접촉) 표면(11b)을 구비한다. 벨트(11)의 웨브 접촉면(11a)은 탈수되어 최종 제품으로 재배열되도록 종이 웨브(27)에 접촉되는 벨트(11) 표면이다. 벨트(11)의 대향 표면인 배면 표면(11b)은 본 발명의 진공 장치(10)를 포함한 제지 방법에 이용되는 제지기상에서 이송되고 제지기와 대체로 접촉하는 벨트(11)의 표면이다.
제지에 있어서, "기계가공 방향(machine direction)"(또는 MD)이란 용어는 장치를 통과하는 종이 웨브의 흐름과 나란한 방향을 말한다. "횡기계가공 방향(cross-machine direction)"(또는 CD)이란 용어는 기계가공 방향에 직각이며, 제지 벨트(11)의 평면내에 놓여 있다. 기계가공 방향과 횡기계가공 방향은 각기 본 출원의 몇몇 도면에서 화살표(MD, CD)로 표시되어 있다.
바람직하게, 본 발명의 진공 장치(10)를 이용하는 제지 방법에 이용되는 제지 벨트(11)는 물과 공기와 같은 유체에 대한 비교적 높은 투과율을 갖는다. 벨트(11)의 바람직한 공기 투과율은 100파스칼의 압력차에서 그 표면적의 400ft3/분/ft2보다 크다. 건조 관통 방법에서 이용하기에 적당한 모든 제지 벨트는 본 발명에 이용할 수 있다. 바람직한 제지 벨트를 개시하고 있는 미국 특허 제 4,529,480 호, 제 4,514,345 호, 제 4,637,859 호 및 제 5,334,289 호를 참고로 본원에 인용한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 진공 픽업 슈(100)는 헤드(110)와 이 헤드(110)에 결합된 본체(120)를 포함한다. 헤드(110)는 적어도 하나의 선행면(114L)과 적어도 하나의 종동면(114T)을 포함하는 웨브를 향한면(114)을 구비한다. 웨브를 향한면(114)은 그 위의 웨브(27)와 함께 화살표(MD)의 방향으로 이동하는 벨트(11)를 지지한다. 바람직하게, 제지 벨트(11)의 배면 표면(11b)은 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)과 직접 접촉한다. 적어도 하나의 진공 슬롯(116)이 헤드(110)에 배치된다. 이러한 적어도 하나의 진공 슬롯(116)은 적어도 하나의 선행면(114L)과 적어도 하나의 종동면(114T) 사이에 배치된 제지 벨트상에 적어도 하나의 구멍(118)을 규정한다.
진공 슬롯(116)은 웨브를 향한면(114)으로부터 본체(120)까지 연장된다. 진공 슬롯(116)은 헤드(110)의 웨브를 향한면(114)과 유체 연통되어 있다. 본체(120)는 진공원(도시하지 않음)과 또한 유체 연통되어 있다. 본 명세서에 있어서, 2개 이상의 요소는 이들 요소가 공기와 물과 같은 유체의 투과(한방향 또는 양방향)를 허용할 수 있거나 허용하기에 적합한 경우 "유체 연통"이라고 할 수 있다. 본 기술 분야에 공지되고 진공 압력을 형성할 수 있는 다양한 장치가 진공원으로서 사용할 수 있다. 진공원의 일 예로는 진공 펌프를 포함하지만 이것에 제한되지 않는다.
도 2a 및 도 2b에 잘 도시된 바와 같이, 진공 픽업 슈(100)는 진공 슬롯(116)을 통해 가해진 진공에 의해 웨브(27)를 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지 당겨서, 웨브(27)로부터 잉여 물의 적어도 일부분을 제거한다. 진공 픽업 슈(110)의 웨브를 향한면(114)은 그 위의 웨브(27)와 함께 제지 벨트(27)를 지지한다.
도 2a 및 도 2b에서, 본 발명의 진공 박스(200)는 헤드(210)와, 이 헤드(210)에 결합된 본체(220)를 포함한다. 헤드(210)는 적어도 하나의 선행면(214L) 및 적어도 하나의 종동면(214T)을 포함하는 웨브를 향한면(214)을 갖고 있다. 웨브를 향한면(214)은 그 위의 웨브(27)와 함께 화살표(MD)의 방향으로 이동하는 벨트(11)를 지지한다. 바람직하게, 제지 벨트(11)의 배면 표면(11b)은 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)과 직접 접촉되어 있다. 적어도 하나의 진공 슬롯(216)은 헤드(212)내에 배치된다. 이러한 적어도 하나의 진공 슬롯(216)은 적어도 하나의 선행면(214L)과 적어도 하나의 종동면(214T) 사이에 위치된 종이를 향한면(214)상에 적어도 하나의 구멍(218)을 규정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 진공 박스(200)는 적어도 3개의 진공 슬롯(216), 적어도 3개의 웨브를 향한 선행면(214L) 및 적어도 3개의 웨브를 향한 종동면(214T)을 구비한 다중 슬롯 진공 박스이다. 보다 바람직하게, 진공 박스(200)는 도 2b에 도시된 바와 같이 적어도 4개의 진공 슬롯(216), 적어도 4개의 웨브를 향한 선행면(214L) 및 적어도 4개의 웨브를 향한 종동면(214T)을 구비한다.
이러한 설명에 있어서, "Z 방향", "Z 치수", "Z 방향 간격" 또는 "Z 간격"을 기준으로 했다. 본 명세서에 있어서, "Z 방향"("Z 치수", "Z 방향 간격" 또는 "Z 간격")은 웨브를 향한면(114, 214)에 관한 방향이거나, 각기 진공 픽업 슈(100) 및 진공 박스(200)의 부분이다. 특히, Z 방향은 모든 특정 지점에서 웨브를 향한면(114, 214)에 직각인 방향을 가리킨다. 웨브를 향한면(114, 214)은 평면이거나 비평면일 수 있어야 한다. 웨브를 향한면이 평면이라면[이 경우 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)일 수 있음], 즉 웨브를 향한면(214)이 데카르트좌표계의 x-y 평면내에 놓여 있다면, 상기 z축은 동일한 데카르트좌표계의 z축이라고 할 수 있다는 것을 당해 업자들은 쉽게 이해할 수 있으며, 상기 z축은 x-y 평면에 직각을 이룬다. 동시에, 웨브를 향한면이 비평면이라면[예를 들면 구부러짐, 이 경우 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)일 수 있음], Z 방향은 Z 방향이 적용되는 특정 지점에서 구부러진 표면의 접선에 직각을 이루는 방향을 나타낸다. 구부러진 표면은 원형 표면이 아니라는 것을 당해 업자들은 쉽게 이해할 수 있다. 구부러진 표면은 본 명세서에서 규정된 본 발명의 목적에 적합한 모든 형상을 가질 수 있다.
종래 기술의 진공 장치는 비교적 부드러운 웨브를 향한면을 구비한 진공 픽업 슈 및 진공 박스를 이용한다. 웨브를 향한면을 구비한 종래 기술의 진공 장치를 이용할 때 발생되는 문제점은, 종이 웨브가 제지 방법에 이용된 진공 장치상에서 제지 벨트(11)에 의해 이송될 때 종이 웨브에 부여되는 진공 압력이 적어도 부분적으로 매우 갑작스럽게 적용된다는 것이다. 제지 벨트의 부드러운 배면 표면과 조합된 진공 장치의 종래 기술의 부드러운 웨브를 향한면은 진공원상에 순간적으로 시일을 형성하는 것으로 판단된다. 다음에, 제지 벨트의 편향 도관이 있는 경우에, 제지 벨트상에 위치된 종이 웨브에 매우 갑작스럽게 진공 압력이 가해진다. 이렇게 진공 압력이 갑작스럽게 가해지면 섬유 웨브내의 극히 가동 섬유의 갑작스런 편향을 야기시키며, 이러한 편향은 제지 벨트를 통해 가동 섬유를 완전히 통과시키기에 충분하다. 종래 기술의 진공 장치를 이용하는 경우와 본 발명의 진공 장치를 이용하는 경우 섬유 웨브내의 섬유의 편향 차이가 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시되어 있으며 도 4에 그래프로 도시되어 있다.
도 3a는 부드러운 배면 표면을 구비하고 종이 웨브를 이송하는 제지 벨트가 진공 박스(199)와 같은 부드러운 웨브를 향한면을 구비한 종래 기술의 진공 탈수 기구와 만나게 되는 경우 무엇이 발생하는 가를 도시한 것이다. 도 3b는 종이 웨브를 이송하는 제지 벨트가 진공 박스(200)와 같은 본 발명의 진공 장치(10)를 만나게 되는 경우 무엇이 발생하는 가를 도시한 것이다. 도 4는 그 위에 미형성 웨브(27)를 구비하고 있으며 종래 기술의 진공 박스(199)의 진공 슬롯(16)과 본 발명의 진공 장치(10)의 진공 슬롯(216)을 가로질러 이동하는 제지 벨트(11)에 대한 진공 압력(차등 압력)의 적용을 그래프로 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제지 벨트(11)는 기계가공 방향(MD)(도면에서 좌측에서 우측으로)으로 웨브(27)를 이송한다. 도 3a에서, 벨트(11)의 일부분은 부드러운 웨브를 향한면(14)을 구비한 종래 기술의 진공 박스(199)의 단일 슬롯(16) 위를 통과한다. 도시된 웨브를 향한면(14)의 부분은 그 위의 종이 웨브(27)와 함께 제지 벨트(11)가 기계가공 방향으로 이동되는 경우 우선 만나게 되는 선행면(14L)과, 제지 벨트(11)가 진공 슬롯(16) 위를 통과한 후에 만나게 되는 진공 박스(199)의 웨브를 향한면(14)인 종동면(14T)을 포함한다. 진공(V)은 벨트(11) 및 미형성 웨브(27)상에 압력을 부여하는 진공원(도시하지 않음)으로부터 화살표(V)의 방향으로 가해진다. 진공(V)은 미형성 웨브(27)로부터 물의 일부를 제거하며, 미형성 웨브(27)의 개별 섬유(27a)를 제지 벨트(11)의 도관(12)내로 재배열한다.
도 3a에 있어서, 웨브를 향한면(14)의 부드러운 성질로 인해서 제지 벨트(11)의 부드럽고 연속적인 배면 표면(11b)과, 종래 기술의 진공 박스(199)의 웨브를 향한 선행면(14L) 사이에서 참조부호(S)로 표시된 위치에 진공 시일이 형성된다. 벨트(11)가 기계가공 방향으로 이동하는 경우, 진공 슬롯(16)에 도달하고, 진공 시일은 갑자기 붕괴되며, 진공 압력(V)은 미형성 웨브(27)에 갑자기 가해진다. 이것은 미형성 웨브(27)의 섬유(27a)가 도관(12)내로 갑작스럽게 편향되게 하며, 보다 가동성의 섬유(27a)의 일부가 벨트(11)를 통해 완전히 통과되게 하며, 진공 박스(199)의 종동면(14T)의 에지상에 축적되게 한다. 이들 이동성 섬유(27a)는 최종적으로 이 섬유가 종동면(14T)상에 섬유 덩어리로 형성될 때까지 축적되어 제지 벨트(11)가 그 위로 이동되는 릿지를 형성한다.
도 3b는 본 발명의 진공 박스(200)의 일부분을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3a에 도시된 도면과 유사하게, 제지 벨트(11)는 웨브를 향한면(214)을 구비한 본 발명의 진공 박스(200)의 단일 슬롯(216)상에서 웨브(27)를 지지한다. 웨브를 향한면(214)의 부분은 웨브를 향한 선행면(214L)과 웨브를 향한 종동면(214T)을 포함한다. 진공(V)은 벨트(11) 및 미형성 웨브(27)상에 압력을 가하는 진공원(도시하지 않음)으로부터 도시된 화살표(V)의 방향으로 가해진다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)의 적어도 일부분은 구멍(218)에 인접한 영역(215)을 구비한다. 영역(215)은 웨브를 향한 선행면(214L)상에 위치된 선행면 또는 영역(215L)과, 웨브를 향한 종동면(214T)상에 위치된 종동면 또는 영역(215T)을 포함한다. 영역(215)은 벨트의 부드러운 배면 표면(11b)과 웨브를 향한면(214) 사이의 진공 시일을 제거한다. 벨트의 배면 표면(11b)과 웨브를 향한 표면(214) 사이의 진공 시일을 제거하는 것은 다양한 수단에 의해 성취될 수 있다. 예를 들면, 영역(215)은 웨브를 향한면(214)의 부드럽지 않은(또는 "텍스쳐") 영역일 수 있다. 영역(215)의 표면은 부드럽지 않기 때문에, 공기가 빠져나갈 수 있는 통로(219)를 통해서 제지 벨트(11)의 배면 표면(11b)과 웨브를 향한면(214) 사이로 공기가 들어갈 수 있다. 이러한 공기의 유입(진공 누설)은 큰 화살표(VL)로 개략적으로 도시되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 공기의 유입(VL)은 웨브(27)의 섬유(27a)의 보다 점진적인 또는 증분식 편향을 허용한다. 섬유(27a)가 제지 벨트(11)를 통해 통과해서 웨브를 향한면(214)상에 축적될 가능성은 아주 미약하다.
상술한 "진공 시일"의 바람직하지 못한 결과를 설명하도록 진공 박스(200)가 선택되었지만, 이러한 설명은 공기 통과 건조 제지 방법에서 이용되는 진공 픽업 슈(100)에도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 당업자들이라면 쉽게 이해할 수 있다.
도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 제지 벨트(11)가 진공 장치(10)의 진공 슬롯(216)을 가로질러 이동할 때 제지 벨트(11)에 가해지는 진공 압력(차압)의 그래프를 도시한 것이다. 도 4의 다이아그램이 도시될 때, 본 발명의 진공 장치(10)는 종래 기술의 진공 장치와 비교해서 상당히 보다 점진적인 연장성을 증가시키는 진공 압력을 제공한다.
부드럽지 않은 영역(215)을 구비한 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(214)을 제공하는 것이 제지 벨트(11)의 부드러운 배면 표면(11b)과 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(214) 사이의 진공 시일을 제거하는 하나의 수단이다. 상술한 진공 압력의 갑작스런 적용으로 인한 바람직하지 못한 결과를 완화시키기 위해서 진공 시일을 제거하는 이러한 수단과 다른 수단은 본 발명의 목적에 따라 본 출원에 개시되어 있다.
텍스처 웨브를 향한면을 구비한 진공 장치
도 5a는 본 발명의 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)의 실시예중 하나를 보다 상세하지만 개략적으로 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)의 적어도 일부분은 "텍스처" 영역(215)을 구비한다. 또한, 이러한 텍스처 영역은 "진공 장치 표면 텍스처" 또는 "텍스처 표면"이라고도 할 수 있다. 본 명세서에 있어서, "텍스처"라는 용어는 대개는 부드러운 또는 평면 표면인 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(114, 214)에 비연속부 또는 비평면 차단부가 형성되는 특성을 말한다. 이러한 비연속부 또는 비평면 차단부는 이러한 부드러운 표면으로부터의 돌기 또는 함몰부를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 7은 본 발명에 따라 제공될 수 있는 다양한 형태의 텍스처 영역(215)을 도시한 것이다. 도 5a 내지 도 7에 도시된 텍스처 영역(215)의 특정 형태는 본 발명의 진공 장치(10)에 이용될 수 있는 텍스처 영역(215)의 모두를 포함하거나 총망라한 실시예는 아니다. 또한, 웨브를 향한면(114, 214)은 평면 표면을 포함할 수 있으며, 또는 선택적으로 비평면 표면을 포함할 수 있어야 한다.
도 5a는 진공 장치(10)의 텍스처 영역(215)의 실시예중 하나를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 텍스처 영역[215(1)]은 웨브를 향한면(214)상의 비연속부에 의해 형성되고 구멍(218)에 인접한 다수의 통로[219(1)]를 구비한다. 진공 박스(200)의 선행면[214L(1)]은 그 에지를 관통하는 다수의 선행 통로[219L(1)] "절취부"로 구성되는 선행 텍스처 영역[215L(1)]을 구비한다. 종동면[214T(1)]은 그 에지를 관통하는 다수의 종동 통로[219T(1)] "절취부"로 구성되는 종동 텍스처 영역[215T(1)]을 구비한다. 도 5a에 도시된 실시예에 있어서 선행 통로[214L(1)]의 형상 및 수가 종동 통로[214T(1)]의 형상 및 수와 동일한 경우, 그 형상 및 수는, 선행면(214L) 또는 종동면(214T)중 어느 하나가 조금이라도 통로(219)를 갖지 않는 정도까지 상이할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이중 괄호로 표시되지 않은 참조부호는 본 발명의 특정 실시예와 무관하게 설명한 특정 실시예에 적용할 수 있는 일반적인 용어 및 요소를 가리킨다. 이러한 예로는 진공 박스(200)의 "웨브를 향한면(214)", "선행면(214L)" 및 "종동면(214T)" 등등이 있다. 이중 괄호로 표시된 참조부호는 일반적으로 설명되거나 설명될 수 있는 특정 실시예의 요소를 가리킨다. 이러한 예로는 "다수의 선행 통로[219L(1)]. . .를 구비한 진공 박스 선행면[214L(1)]"과, 기계가공 방향 홈의 형태로 "다수의 선행 통로[219L(2)]를 구비한 진공 박스 선행면[214L(2)]"이 있다. 이러한 예에서, 참조부호"(1)"는 본 발명의 특정 요소의 제 1 실시예를 가리키며, 참조부호"(2)"는 본 발명의 동일한 요소의 제 2 실시예를 가리킨다. 따라서, "선행 텍스쳐 영역[215L(1)]" 및 "종동 텍스처 영역[215T(1)]"으로 구성되는 "텍스처 영역[215(1)]"은 텍스처 영역(215)의 제 1 실시예이며; "선행 텍스처 영역[215L(2)]" 및 "종동 텍스처 영역[215T(2)]"으로 구성되는 "텍스처 영역[215(2)]"은 텍스처 영역(215)의 제 2 실시예이다.
본 명세서에 있어서, "통로"라는 용어는 유체용 개구 또는 특히 공간을 의미하며, 이것을 통해 공기 및 물이 웨브를 향한면(114, 214)을 따라 구멍(118, 218)쪽으로 통과할 수 있다. 용어 "통로"는 반드시 모든 특정 형상 및 사이즈로 되는 공간을 포함하도록 구성되지 않아야 한다. 랜덤한 형상 및 사이즈를 가진 통로가 본 발명에 이용될 수도 있다. 선행 통로 및 종동 통로의 형상 및 상대적인 갯수의 비제한적인 수의 조합이 가능하다는 것은 본 기술 분야에 숙련된 자들에게 자명하며, 이는 모두 본 발명의 영역내에 포함된다. 본 명세서에 있어서, "시일 영역"이라는 용어는, 통로를 분리하고 바람직하게 제지 벨트(11)의 배면 표면(11b)과 직접 접촉되는 텍스처 표면(215)의 일부분을 의미한다. 텍스처 영역(115, 215)이 간헐적으로 부드러운 표면내의 함몰부에 의해 형성되는 경우에, 시일 영역은 "텍스처링"에 의해 물리적으로 영향을 받지 않고 간헐적으로 부드러운 표면의 특성을 유지하는 영역이다.
도 5b, 도 5c, 도 5d 및 도 5f는 본 발명에 따른 진공 장치(10)의 텍스처 영역(215)의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다. 도 5b와 도 5c에 도시된 실시예에 있어서, 선행면[214L(2), 214L(3)]은 각각 선행 통로[219L(2), 219L(3)]를 비교적 긴 가공방향 홈의 형태로 가진다. 이들 홈은 가공방향으로 점진적으로 증가하는 Z 차원(Z)를 가질 수도 있다. 이 Z 차원(Z)은 선행면[214L(2), 214L(3)] 각각에 대해서 소정의 각도의 가공방향 위치의 선형 함수로서 증가될 수도 있다(도 5d). 변형예로서, Z 차원(Z)은 경우에 따라서 횡방향 위치의 지수 함수(도 5f) 또는 임의의 다른 함수로 증가할 수도 있다. 또한, Z 차원(Z)은 횡가공방향 전체에서 도시된 바와 같이 일정할 필요는 없다. 선행 통로[219L(2), 219L(3)]의 횡가공방향 프로파일은 삼각형, 다각형 원 등의 다양한 형상을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 5b에는 직사각형 단면의 통로[219L(2)]가 도시되지만, 도 5c에 도시된 통로[219L(3)]는 원형 단면을 가진다. 도 5b, 도 5c, 도 5d 및 도 5f가 각각 선행 통로[219L(2), 219L(3)]를 갖는 웨브를 향한 선행면[214L(2), 214L(3)]만을 도시하지만, 대응하는 종동면(도시안함)이 선행 통로[219L(2), 219L(3)]에 유사하거나 비유사한 종동 통로(도시암함)을 가질 수도 있다는 것은 당해기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 마찬가지로, 당해기술분야의 숙련자들은 이들 종동 통로가 연속적이고 가공반대방향으로 점진적으로 증가하는 Z 차원(Z)을 가질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 제지 벨트(11)가 가공방향으로 진공 슬롯(216)을 건너 이동할 때 선행면[214L(2)]이 처음에 접촉하기 때문에, 텍스처 선행면(215L)은 벨트의 배면(11b)와 웨브를 향한면(214) 사이의 진공 시일을 제거하기 위해서 가장 중요하다는 것을 주의깊게 보아야 한다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 종동 텍스처 영역(215T)는 대응하는 선단 텍스처 영역(215L)보다 비교적 작을 수도 있으며 또한 모두 생략될 수도 있다.
도 6a는 웨브를 향한면(214)으로부터 Z 방향으로 외향으로 연장되는 융기 돌출부[211(4)]에 의해서 형성된 텍스처 영역(215)을 도시한다. 도 6a에서, 융기 돌출부[2114(4)]는 웨브를 향한 선행면(214)상에 배치된 선행면 돌출부[211L(4)]와 웨브를 향한 종동면(214T)상에 배치된 선행면 돌출부[211T(4)]를 포함한다. 융기 돌출부[211(4)]는 다양한 형상과 구조를 가질 수도 있으며 x-y 평면에 다양한 전체 패턴을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 도 6b는 x-y 평면에 마름모꼴를 갖는 돌출부를 도시하는데 이것은 정형 반복 패턴으로 선행면[214L(5)]상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 돌출부[211T(5)]는 x-y 평면에 장방형을 가지며 정형 반복 패턴으로 종동면[214T(5)]상에 배치되어 있다. 도 6b에 도시된 실시예와 직사각형 망과 같은 많은 다른 패턴이 둘 또는 그 이상의 방향으로 웨브를 향한면(214)에 그루브를 형성하기 위해서 제공될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 장치는 수지성 가공프레임(전술한 미국 특허 제 4,529,480 호 및 제 4,637,859 호에 개시되고 본 명세서에 참고로 인용됨)을 갖는 제지 벨트(11)에 이용될 수도 있다. 이 경우에 있어서, 밀봉 영역의 기계횡단방향 차원은 제지 벨트(10)의 편향 도관의 기계횡단방향 차원 이하이다. 따라서, 편향 도관은 밀봉 영역으로 막혀지지 않으며, 진공 슬롯(216)을 건너 이동하는 제지 웨브(27)는 횡가공방향으로 균일하게 분포되는 진공 배기압을 받는다.
도 7a와 도 7b가 도시하는 바와 같이, 웨브을 향한면(214)의 텍스처 영역(215)은 구멍(218)과 나란히 배치되는 전이 영역(215Z)를 가질 수도 있다. 전이 영역[215Z(5)]는 도 7a에 도시된 바와 같이 가공반대방향으로 구멍(218)에 나란히 배열될 수도 있다{즉, 텍스처 선행면[215L(5)]으로 구성됨}. 변형예로서, 전이 영역[215Z(6)]은 양 방향, 즉, 도 7b에 도시된 바와 같이, 가공방향과 가공반대방향{즉, 텍스처 선행면[215L(6)과 텍스처 종동면[215T(6)] 모두로 구성됨으로써 구멍(218)과 나란히 정렬될 수도 있다. 어떤 경우에 있어서, 전이 영역(215Z)은 제지 벨트(11)의 배면(11b)으로부터 사전결정된 Z-공간을 가지는데, 이 공간은 구멍(218)의 방향으로 연속적으로 그리고 점진적으로 증가한다. 다시말해서, 텍스처 선행면(215L)과 연관된 Z-공간은 가공방향으로 증가하며, 텍스처 종동면(215T)과 연관된 Z-공간은 가공반대방향으로 증가한다. Z-공간은 선형으로 증가될 수도 있다. 변형예로서, Z-공간은 비선형 예컨대 지수함수로 증가할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 텍스처 영역(215)의 "텍스처"는 텍스처 처리안된 평활면으로부터 외향으로 연장되는 돌출부를 포함할 수 있는 불연속 또는 방해물에 의해서 또는 텍스처 처리안된 평활면의 함몰부에 의해서 웨브를 향한면(214)상에 형성된다. "텍스처 처리안된 평활면"이란 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(114, 214)의 본래 표면이며, 평면이거나 비평면 예컨대 곡면일 수도 있다. 텍스처가 상기 본래의 텍스처 처리안된 웨브를 향한 평활면으로부터 외향으로 연장되는 돌출부에 의해서 형성될 때, 돌출부의 자유 단부가 본래의 웨브를 향한면보다 비교적 "더 높이"(z-방향으로) 배치되는 또 다른(가상)면을 규정하도록 도시될 수도 있다. 텍스처가 이러한 본래의 텍스처 처리안된 웨브를 향한 평활면에 함몰부로 형성될 때, 함몰부의 깊이는 본래의 웨브를 향한면보다 비교적 "더 낮게"(z-방향으로) 배치되는 표면을 규정하도록 도시될 수도 있다. 어느 경우에, Z-공간이 가장 낮은(z-방향으로) 표면(215)으로부터 측정된다. 요약컨대, 텍스처가 본래의 웨브를 향한면으로부터 연장되는 돌출부로 형성될 때, Z-공간은 이 본래의 웨브를 향한면으로부터 측정된다. 텍스처가 본래의 웨브를 향한면에 함몰부에 의해서 형성될 때, Z-공간이 함몰부의 깊이로 정해지는 표면으로부터 측정된다.
돌출부(211L)의 자유 단부에 의해서 정해지는 가상 표면은 도 7a에 도시된 바와 같이, Z-방향 공간의 변형율에 대응할 수도 있다. 돌출부[211L(5)]의 자유 단부에 의해서 규정된 ML(5) 선의 단면 프로파일은 전이 영역[215Z(5)]의 본래의 웨브를 향한 면의 단면 프로파일과 실질적으로 평행하다. 변형예로서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 돌출부[211L(6)]의 자유 단부에 의해서 정해진 ML(6) 선의 단면 프로파일은 전이 영역[215Z(6)]의 본래의 웨브를 향한면의 단면 프로파일과 실질적으로 평행하지 않다. 마찬가지로, 본래의 웨브를 향한면에서 함몰부의 깊이로 정해진 표면은 Z-공간의 변형율에 대응할 수도 대응하지 않을 수도 있다.
이론적으로 제한되도록 의도되지는 않지만, 진공 슬롯(216)을 통해서 제지 벨트(11)에 가해지는 진공 압력의 양은 벨트(11)의 전이 영역(215Z)과 배면(11b) 사이의 Z-공간(Z)의 연속적이고 점진적인 증가로 인하여 연속적이고 점진적으로 증가한다. 도 7a와 도 7b에 도시된 실시예에 있어서, 두 개의 요인, 즉 텍스처 표면(215)의 존재와 Z-공간(Z)의 연속적이고 점진적인 증가은 웨브(27)에 진공 압력을 갑자기 가할 때 생기는 바람직하지 못한 결과를 약화시키는 작용을 한다.
당해기술분야의 숙련자들은 텍스처 표면(및 Z-공간의 점진적 증가와 결합된 텍스처 표면)의 특정 실시예가 본 발명에 따른 진공 박스(200)에 대해서 개시되었지만, 본 발명이 관련있는 한 이들은 본 발명의 진공 픽업 슈(100)에 대해 전부 적용된다.
도 8은 도 2에 도시된 종래의 진공 픽업 슈(100)의 헤드(110)의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 헤드(110)는 웨브를 향한면과 헤드(110)내에 배치되고 웨브를 향한면(114)상에 구멍(118)을 형성하는 적어도 하나의 진공 슬롯(116)을 가진다. 헤드(110)는 진공원(도시안함)과 유체 연통하는 본체(120)에 결합된다. 진공 슬롯(116)은 웨브를 향한면(114)와 유체 연통하며 본체(120)로부터 연장된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제지 벨트(11)는 진공 픽업 슈(100)의 슬롯(116)을 건너[또는 구멍(118)을 건너) 가공방향으로 웨브(27)를 이동시킨다. 웨브를 향한면(114)의 일부분은 선행면(114L)과 종동면(114T)를 가진다. 진공(V)은 V 화살표 방향으로 벨트(11)와 미형성 웨브(27)상에 압력을 가하는 진공원(도시안함)으로부터 가해진다.
웨브를 향한면(114)의 적어도 일부는 벨트의 평활한 배면(11b)과 웨브를 향한면(114) 사이의 진공 시일을 제거하는 것을 돕는 텍스처 영역(115)을 가진다. 텍스처 영역(115)은 적어도 하나의 선행 텍스처 영역(115L)을 포함한다. 또한 텍스처 영역(115)은 적어도 하나의 종동 텍스처 영역(115T)을 포함할 수도 있다. 텍스처 영역(115)은 구멍(118)과 나란히 정렬되며 종이 웨브(27)가 구멍(118)을 건너 이동될 때 나타나는 진공 배기압의 급격한 인가를 방지하는 누출을 형성한다. 수은 7인치의 압력차에서 적어도 약 35 말라트의 누출이 바람직하다. 말라트단위를 표준 ㎤/분으로 변환하는 것은 이하 방정식에 말라트로 측정되는 판독치를 삽입함으로써 덩어질 수 있는데 여기서 x는 말라트 단위로 읽어지는 판독치이며 y는 표준 cc/분 단위에 대응하는 값이다.
y = 36.085 + 52.583x - 0.07685x2
말라트를 표준 cc/분으로 변환하는 이 방정식은 벅 옵티컬 소프 버블 미터(Buck Optical Soap Bubble Meter)를 사용하여 유량계를 표준 cc/분 단위로 눈금조정함으로써 개발되었다. 본 출원인에게 양도되고 본 명세서에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,334,289 호는 누출 측정값(미국 특허 제 5,334,289 호, 65:8 -- 68:7)을 유도하는데 사용되는 테스트 방법 및 장치를 더 자세히 개시한다. 미국 특허 제 5,334,289 호에 개시된 장치는 제지 벨트의 배면 텍스처 누출을 측정한느데 이용되었다. 이 장치는 이하의 변경으로 본 발명에 다른 진공 장치(10)의 텍스처 표면(115, 215)의 누출을 측정하는데 이용될 수 있다. 미국 특허 제 5,334,289 호의 도 30을 참조하면, 배면 누출이 없는 벨트(10)가 본 발명의 테스트 목적을 위해 사용될 것이다. 이 벨트는 벨트의 경도와 동일한 경도를 갖는 플랫 물질 조각을 제공함으로써 제어 목적으로 시뮬레이션될 수 있다.
미국 특허 제 5,334,289 호의 도 30을 참조하면, 평활하기 보다는 벨트(10)에 직접 접촉하는 판(60)의 표면이 구성되거나 또는 적어도 검사될 특정 텍스처 영역을 정확히 시뮬레이션하여야 한다. 이러한 판은 통상적으로 고려중인 텍스처 표면과 동일한 표면 텍스처를 갖는 평판을 기계가공함으로써 이루어질 수 있거나 또는 고려중의 텍스처의 음 및 양의 몰드에 의해서 제조될 수 있다. 성공적인 몰드는 충분한 평판 크기를 얻기 위해서 서로 인접 배치될 수도 있고 적당히 배향될 수도 있다.
도 8은 한 개의 진공 슬롯(116)과 이에 대응하는 구멍(118)을 갖는 종래의 진공 픽업 슈(100)을 도시한다. 그러나, 본 발명에 따른 진공 픽업 슈(100)는 한 개의 진공 슬롯(116) 이상과 한 개의 구멍(118) 이상을 가질 수도 있다. 이들 다수의 진공 슬롯(116)은 동일한 형상이거나 또는 다른 형상일 수도 있다. 다수의 진공 슬롯(116)은 공용 진공원을 가져 동일한 진공 압력을 가질 수도 있다. 변형예로서, 각각의 진공 슬롯(116)은 다른 진공 슬롯(116)의 진공 압력과는 다른 개별 진공 배기압을 가질 수도 있다. 둘 또는 그 이상의 진공 슬롯(116)을 사용한 진공 픽업 슈(100)가 사용될 때, 가각의 진공 슬롯(116)이 진공 압력을 제어하는 개별 수단을 가질 수도 있다. 당해기술분야에 널리 공지된 진공 밸브와 같은 장치는 개별 진공 압력 제어 수단으로서 이용될 수도 있다.
텍스처 직물을 갖는 진공 장치
도 9 에 도시된 공정과 장치는 진공 픽업 슈(100)와, 그 위에 종이 웨브(27)를 이동시키는 벨트(11)의 웨브를 향한면(114) 사이에 개재된 텍스처 직물(300)을 구비한다. 바람직하게는, 텍스터 직물(300)은 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)과 직접 접촉한다. 텍스처 직물(300)은 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(114)과 제지 벨트(11)의 배면(11b) 사이에서 공기가 누출하므로 진공 밀봉이 이들 두 표면 사이에 발생하지 않게 한다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 텍스처 직물(300)은 무한 텍스처 벨트(311)의 형태이지만, 직물(300)은 예컨대 고정 텍스처판을 들 수 있는 다른 다양한 형태로 결합될 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 텍스처 직물(300)은 진공 장치(10)의 웨브를 향한면(114)에 대해 상대적으로 이동하기에 적합한 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이, 텍스처 벨트(311)는 웨브를 향한면(311a)과 배면(또는 기계접촉면)(311b)를 가진다. 텍스처 벨트(311)의 웨브를 향한면(311a)이 종이 웨브(27)를 달고 있는 제지 벨트(11)의 배면(11b)과 접촉하는 벨트(311)의 표면이여서 탈수되어 마무리 제품으로 재배열된다. 텍스처 벨트(311)의 대향면, 배면(311b)은 제지 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)과 거의 접촉하여 이 표면위를 이동할 수도 있는 텍스처 벨트(311)의 표면이다.
벨트(311)는 표면 택스처 불균일을 가지기 때문에 "텍스처" 벨트라 칭해진다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "표면 텍스처 불균일(surface texture irregularities)"또는 단순히 "불균일"이란 평활면의 평면으로부터의 돌출부 및/또는 이러한 면의 함몰부와 같은 본래의 평활한 평면에 불연속 또는 평면이 아니게 하는 방해물을 칭한다. 불균일은 텍스처 벨트의 배면(311b)에 불규칙하거나 또는 불균일한 부분을 구성하는 이들 부분을 포함할 수도 있다.
도 9에 개략적으로 도시한 바와 같이, 텍스처 벨트(311)는 진공 픽업 슈(100) 둘레를 이동하며 복귀 롤(318, 319) 둘레를 이동한다. 텍스처 벨트(311)가 그 위에 종이 웨브(27)를 달고 있는 제지 밸트(11)의 방향 또는 가공방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 또한, 텍스처 벨트(311)는 제지 벨트(11)와 동일한 속도로 가공방향으로 이동하는 것이 더 바람직하다. 이 경우에 있어서, 텍스처 벨트(311)의 웨브를 향한면(311a)와 제지 벨트(11)의 배면(11b) 사이의 마찰이 최소로 된다. 동시에, 제지 밸트(11)와 웨브를 향한면(114) 사이에 개재된 텍스처 벨트(311)가 제지 벨트(11)와 웨브를 향한면(114) 사이의 마찰을 제거한다.
제지 벨트(11)와 웨브를 향한면(114) 사이의 마찰 제거는 제지 벨트(11)의 기대 수명을 상당히 증가시킬 것이며, 결과적으로 전체 제지 공정의 효율을 상당히 증가시킬 수 있을 것이라 믿어진다. 이러한 제지 벨트의 결점은 제지 공정의 효율에 심각한 관련이 있다. 벨트가 자주 고장날수록 기계의 "운행중지" 시간으로 인하여 종이 제조 사업의 경제성에 실질적으로 영향을 미친다. 제지 벨트의 기대 수명의 연장의 중요성이 상대적으로 고비용드는 벨트 때문에 증가된다. 대부분의 경우에 있어서, 다공성 직조 요소(즉, 본 발명에 따른 제지 공정에 걸쳐 건조에 사용되는 제지 벨트의 주요 요소중 하나인 보강 구조체)가 대형의 비싼 직기의 사용을 포함하는고비용의 유연한 공정작업에 요구된다. 또한, 비교적 고가의 필라멘트를 상당량 이들 직조 요소에 결합시킨다. 벨트의 비용은 건조 공정을 통과하는 벨트에 있어서 필수적인 양호한 내열성 필라멘트가 채용될 때조차 증가한다.
바람직하지는 않지만, 텍스처 벨트(311)가 제지 벨트(11)의 속도보다 더 크거나 더 작은 속도로 이동할 수도 있다. 또한, 여전히 바람직하지는 않지만, 텍스처 벨트(311)가 가공반대방향으로 이동할 수도 있다. 텍스처 벨트(311)가 횡가공방향(도시안함)으로 이동하기에 용이한 배열이 가능하다.
텍스처 벨트(311)는 왕복으로 이동하기에 적합할 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "왕복 운동"이란 임의의 시간 간격동안 텍스처 벨트(311)의 왕복 운동을 한정한다. 텍스처 벨트(311)의 임의의 면적을 세척하기 위해서 더 많은 시간[텍스처 벨트(311)가 이동하지 않을 때의 주기동안)이 허용되기 때문에, 텍스처 벨트(311)의 왕복 운동은 텍스처 벨트(311)를 세척하는데 효과적일 수 있다. 세척 공정은 이하에 설명될 것이다. 텍스처 벨트(311)가 물과 공기와 같은 유체에 대해서 고 투과율을 가지는 것이 바람직하다. 벨트(311)의 바람직한 공기 투과율은 100 파스칼의 압력차에서 그 표면에서 적어도 약 400ft3/분/ft2이다. 건조 공정을 통해 사용되기에 적합한 택스처 제지 벨트는 본 발명의 텍스처 벨트(311)로서 이용될 수도 있다. 텍스처 표면을 갖는 제지 벨트가 개시된 미국 특허 제 4,529.480 호, 미국 특허 제 4,514,345 호, 미국 특허 제 4,637,859 호 및 미국 특허 제 5,334,289 호가 본 명세서에 참고로 인용되어 있다. 또한, 약쿼드 기기(Jacquard mechanism) 또는 직기를 사용하여 직조한 제지 벨트는 본 발명에 이용될 수 있다.
바람직하게는, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 텍스처 벨트(311)를 이용하는 제지 공정은 텍스처 벨트(311)을 세정하기 위한 클리닝 스테이션(320)을 포함한다. 진공 픽업 슈(100)의 진공 슬롯(116) 위로 운반할 때, 텍스처 벨트(311)는 진공 압력의 적용의 결과로서 제지 벨트(11)를 통해 통과할 수 있는 가동 섬유를 축적할 수도 있다. 따라서, 텍스쳐 직물(311)은 종이 웨브(27)에 대해 진공 압력의 갑작스런 작용의 바람직하지 않은 결과를 경감시킬 뿐만 아니라, 벨트(11)를 통해 통과될 수도 있는 가동 섬유를 축적하는 것으로부터 진공 장치(10)를 보호한다. 바람직하게는, 본 발명의 세정 스테이션(320)은 진공 박스에 의해 가공방향으로 허용되는 적어도 하나의 샤워를 포함한다. 샤워는 텍스처 벨트(311)의 외부로 축적된 섬유를 세탁하고, 그 다음 진공 박스는 텍스처 벨트(311)를 건조시킨다. 텍스처 벨트(311)의 세정 공정은 널리 주지되고 종래 기술에 공지된 범위이다.
전이 영역을 포함하는 웨브를 향한면을 구비한 진공 장치
도 10a는 진공 픽업 슈(100)가 종이 웨브(27)를 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)로 당기며 진공 슬롯(116)을 통해서 적용된 진공 압력(V)를 이용하는 지점에서의 제지 공정을 도시한 것이다. 도 8과 유사하게, 헤드(110)는 종이 웨브(27)를 운반하는 제지 벨트(11)를 지지하기에 적합한 웨브를 향한면(114) 및 적어도 하나의 진공 슬롯(116)을 구비한다. 슬롯(116)은 웨브를 향한면(114)상에 구멍(118)을 규정한다. 헤드(110)는 진공 공급원(도시하지 않음)과 유체 소통관계에 있는 본체(120)에 연결된다. 진공 슬롯(116)은 웨브를 향한면(114)과 유체 소통관계에 있고, 그곳으로부터 본체(120)로 연장된다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 제지 벨트(11)는 화살표(MD)에 의해 도시된 가공방향으로 슬롯(116) 위로 미형성 웨브(27)를 운반한다. 웨브를 향하면(114)의 부분은 적어도 하나의 선행면(114L)과 적어도 하나의 종동면(114T)을 포함한다. 진공(V)은 진공 공급원(도시하지 않음)으로부터 가해지고, 화살표(V)로 도시된 방향으로 제지 벨트(11) 및 미형성 웨브(27)에 대해 추가의 압력을 가한다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 선행면(114L)은 구멍(118)에 대해 병렬배치된 전이 영역(115z)을 구비한다. 전이 영역(115z)은 벨트(11)의 배면 표면(11b)으로부터 소정의 Z방향으로 간격(또는 Z-간격)을 구비하고, 간격은 종이 웨브(27)와 함께 벨트(11)가 가공 방향으로 이동할 때 가공 방향으로 연속해서 및 점진적으로 증가하게 된다. 이론상으로 한정되도록 의도되지 않는 한편, 전이 영역(115z)의 존재로 인해 진공 슬롯(116)을 통해 웨브(27)에 가해지는 진공 압력의 양은 웨브(27)가 구멍(118)의 정면에서 가공방향으로 이동할 때 증가하게 된다. 따라서, 전이 영역(115z)과 벨트(11) 사이의 Z-간격(Z)의 연속적인 점진적 증가는 종이 웨브(27)가 구멍(118) 위로 운반될 때 발생되는 진공 압력의 극도로 갑작스런 적용을 허용하지 않는다.
전이 영역(115z)의 표면과 제지 벨트(11)의 배면(11b) 사이의 Z-간격의 연속적인 점진적 증가는 선형 증가를 포함할 수도 있다. 변형예로서, Z-간격(Z)의 연속적인 점진적 증가는 비선형 증가, 예컨대, Z-간격(Z)에서의 급격한 증가를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 이용된 바와 같이, Z-간격의 급격한 증가에 의해 Z-간격(Z)은 도면부호(x)가 1보다 큰 함수(Fx)에 대해 적합하게 된다. Z-간격(Z)은 이것이 그 최대값(Z-max)이 도달할 때까지 가공방향으로 증가한다.
통상의 상업적인 제지 장치에 대해, 전이 영역(115z)은 적어도 약 0.5인치, 바람직하게는 약 1인치의 길이(W)를 가진다. 길이(W)는 가공방향으로 측정된 영역(115z)의 기하학적인 길이이고, 즉, 전이 영역(115z)이 평면 영역인 경우에 길이(W)는 직선을 포함하고, 전이 영역(115z)이 곡선 영역인 경우에 곡선을 포함하며, 이러한 곡선은 가공방향으로 전이 영역(115z)의 곡선의 형상과 적합하게 된다. 전이 영역(115z, 215z)은 제지 벨트(11)의 임의의 하나의 사이클에 따라 Z-간격의 증가의 시작으로 인해 웨브를 향한 선행면(114L, 214L)으로부터 먼저 영구적으로 분리되는 지점에서 시작한다. 전이 영역(115z, 215z)이 루틴 기계 작동에 의해 발생되는 영역을 의미하도록 해석되지 않아야 하는 것은, 고유의 표면 요철부분 또는 반경과 같이 전이 영역을 만들기 위해 의도되지 않는다는 것이 주의깊게 주지되어야 한다. 바람직하게는, 전이 영역은 양상비(W : Z-max)를 가지되, 적어도 약 6 : 1, 바람직하게는 약 8 : 1의 전이 영역(115z)의 최대의 Z-max 간격에 대해 전이 영역(115z)의 가공방향 길이의 비로서 받게 된다.
Z-간격의 증가를 조절하는 수단은 본 발명의 진공 픽업 슈(100)로 제공될 수 있다. 조절가능한 Z-간격[또는 전이 영역(115z)의 조절가능한 위치]은 제지 공정중에 및 상기 공정을 방해함 없이 특정 지점에서 종이 웨브에 가해지는 진공 압력의 레벨의 선택에서 보다 큰 가요성을 허용한다. 도 10a 내지 도 10c는 조절가능한 Z-간격을 갖는 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도 10a는 모듈러 세그먼트(400)의 상측 표면(410)에 의해 규정된 전이 영역[115z(1)]을 구비한 본 발명의 진공 픽업 슈(100)의 실시예를 도시한 것이다. 모듈러 세그먼트(400)는 전이 영역[115z(1)]을 규정하는 상이한 형상의 상측면(410)을 가지는 다른 모듈러 세그먼트에 의해 제거 및 교체되기에 적합하며, 소정의 제지 공정의 특정 조건 및 전이 영역(115z)에서의 영역내의 진공 압력 증가의 소망하는 비율로 따르게 된다.
도 10b는 회전가능한 요소(500)의 상측면(510)에 의해 규정되는 전이 영역[115z(2)]을 구비한 본 발명의 진공 픽업 슈(100)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 회전가능한 요소(500)는 진공 픽업 슈(100)의 헤드(100)에 힌지식으로 부착되도록 설계되어 있다. 이 요소(500)는 Z-간격의 증가의 정도를 효과적으로 변경시키도록 힌지(501)를 중심으로 관절로 이어질 수 있다. 회전가능한 요소(500)의 정확한 위치는 작업자가 수동으로 조정할 수도 있다. 회전가능한 요소(500)의 위치는 소정의 제지 공정의 특정 조건 및 제공되는 종이의 소망하는 특성에 따라 자동으로 조절가능하게 될 수도 있다.
도 10c는 조절가능한 전이 영역(115z)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 전이 영역[115z(3)]은 접을 수 있는 장치(600)의 상측면(610)에 의해 규정된다. 접을 수 있는 장치(600)는 헤드(110) 내부의 하우징(170)으로부터 미끄럼가능하게 연장가능하고, 하우징(170)내에 완전히 또는 부분적으로 리세스될 수 있다. 사용하지 않을 경우에, 장치(600)는 하우징(170)내로 접혀진다. 사용할 경우에, 장치(600)는 필요한 전이 영역[150z(3)]을 제공하도록 멀리 요구되는 하우징(170)으로부터 연장된다. 전이 영역(115z)이 상측면(610)의 단지 부분에 의해 규정될 수도 있게 지적되어야 한다. 도 10c는 접을 수 있는 장치(600)가 웨브를 향한면(114)의 비전이 부분의 형상에 적합하는 상측면(610)의 부분(615)을 구비하여 전이 영역(115z)을 규정하지 않는 것을 도시한 것이다.
회전가능한 요소(500)와 접을 수 있는 장치(600)는 오퍼레이터에 의해 수동으로 조절가능할 수도 있다. 변형예로서, 예언적으로(prophetically), 도 10b에 도시된 바와 같이, 흐름 측정장치(700)로부터 신호에 응답하여 자동으로 조절가능할 수도 있다. 이러한 옵션은 종래 기술의 당업자의 능력내에 있다. 흐름 측정장치(700)는 공기 흐름을 전이 영역[150z(5)]에 대해 위로 또는 밀접하게 측정한다. 공기 흐름은 소정의 제지 공정의 특정 조건과 제공되는 종이 웨브의 소망하는 품질에 기초하여 사전 선택된 공기 흐름의 임의의 사전 설정 레벨보다 높거나 낮게 될 경우에, 흐름 측정장치(700)는 장치(600) 또는 회전가능한 요소(500)를 조절하도록 에러 신호를 보냄으로써, 전이 영역(115z)내의 공기 흐름을 감소시키거나 증가시키게 된다.
예언적으로, 회전가능한 요소(500)와 접을 수 있는 장치(600)는, 이 장치(600)에 대해 도 10c에 도시된 바와 같이, 섬유 검출 시스템(800)으로부터 신호에 응답하여 자동으로 조절가능하게 될 수도 있다. 지각(sensory) 섬유 검출 시스템(800)은 진공 슬롯(116)을 통해서 이동하는 공기 흐름내에 존재하는 자유 섬유(27a)를 검출할 수 있다. 진공 슬롯(116)을 통과하는 검출된 자유 섬유(27a)의 숫자가 임의의 사전 선택된 한계값보다 큰 경우에, 섬유 검출 시스템(800)은 에러 신호를 보내어 장치(600) 또는 회전가능한 요소(500)를 조절(아마, 연장)하게 된다. 섬유 검출 시스템(800)은 흐름 측정 장치(700)에 대해 추가의 또는 다른 수단으로 이용될 수도 있다.
흐름 관리장치를 구비한 진공 장치
도 11은 외부 흐름 관리장치(900)를 구비한 진공 픽업 슈를 도시한 것이다. 도 11은 진공 픽업 슈(100)가 진공 슬롯(116)을 통해 가해지는 진공 압력(V)을 이용하는 것에 의해 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지 종이 웨브(27)를 당기는 지점에서의 제지 공정을 도시한 것이다. 도 8 및 도 10a와 유사하게, 헤드(110)는 종이 웨브(27)를 운반하는 제지 벨트(11)를 지지하기에 적합한 웨브를 향한면(114), 적어도 하나의 진공 슬롯(116)을 구비한다. 슬롯(116)은 가공방향으로 소정 길이를 가지며, 웨브를 향한면(114)상의 구멍(118)을 규정한다. 헤드(110)는 진공 공급원(도시하지 않음)과 유체 소통관계에 있는 본체(120)와 연결되어 있다. 진공 슬롯(116)은 웨브를 향한면(114)과 유체 소통관계에 있고, 그것으로부터 본체(120)까지 연장된다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 제지 벨트(11)는 화살표(MD)로 도시된 가공방향으로 슬롯(116) 위로 미형성 웨브(27)를 운반한다. 웨브를 향한면(114)의 부분은 적어도 하나의 선행면(114L)과 적어도 하나의 종동면(114T)을 포함한다. 진공(V)은 진공 공급원(도시하지 않음)으로부터 가해지고, 이것은 도시된 화살표(V) 방향으로 제조 벨트(11) 및 미형성 웨브(27)에 대해 추가의 압력을 가하게 된다.
본 발명에 따르면, 흐름 관리장치(900)는 제지 벨트(11)가 종이 웨브(27)를 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)과 흐름 관리장치(900) 사이로 운반하도록 배치되어 있다. 흐름 관리장치(900)는 제지 벨트(11)의 와이어(23) 및 웨브 접촉면(11a)을 향한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 흐름 관리장치는 구멍(118)의 영역에서 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)을 향하게 된다. 흐름 관리장치(900)는 임의의 흐름 저항을 가지며, 따라서 진공 슬롯(116)의 구멍(118)을 통해서 공기 흐름의 분배를 제어하기에 적합하게 된다. 이러한 공기 흐름의 분배를 제어함에 의해, 흐름 관리장치(900)는 종이 웨브(27)에 대해 진공 슬롯(116)을 통해서 가해지는 진공 압력의 양을 제거할 수 있다. 본 발명에 따르면, 종이 웨브(27)에 대해 진공 슬릇(116)을 통해 가해지는 진공 압력의 양은 종이 웨브(27)가 구멍(118)의 정면으로 가공방향으로 웨브를 향한면(114)과 흐름 관리장치(900) 사이로 운반될 때 가공방향으로 증가하게 된다. 따라서, 진공 슬롯(116)은 진공 슬롯(116)의 가공방향 길이에서 이격된 상이한 위치를 통해 상이한 진공 압력을 가진다.
흐름 관리장치(900)는 공기 흐름 저항을 갖는 임의의 물질로 제조될 수도 있다. 그 예로는 공기 흐름을 통과시키기 위해 임의의 돌출된 개방 영역을 가지는 특별한 직직조된 와이어에 보드(board)와 같은 불투과성(impermeable) 물질로부터 범위가 정해질 수 있다. 1985년 7월 16일자로 허여된 트로칸(Trokhan)의 미국 특허 제 4,529,480 호와, 1987년 1월 20일자로 허여된 트로칸의 미국 특허 제 4,637,859 호와, 1994년 8월 2일자로 허여된 트로칸의 미국 특허 제 5,334,289 호에 개시된 제지 벨트는 본 발명의 흐름 관리장치(900)로서 이용될 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같은 흐름 관리장치(900)는 고정될 수도 있다. 변형예로서, 흐름 관리장치(900)는 바람직하게는 도 11의 가상선[대응적으로, 위치(Ⅰ) 및 위치(Ⅱ)]으로 개략적으로 도시된 바와 같이 가공방향으로 및 가공방향에 대향하는 방향으로 이동하기에 적합하게 될 수도 있다. 흐름 관리장치는 가공방향[도 11의 위치(Ⅳ)]에 대해 직교하는 방향으로 이동하기에 적합하게 될 수도 있다. 또한, 흐름 관리장치가 도 11의 가상선으로 개략적으로 도시된 바와 같이 회전의 중심(c)을 중심으로 피봇식으로 회전하기에 적합한 실시예가 가능하다.
본 발명에 따르면, 흐름 관리장치(900)는 와이어(23)로부터 이격될 수 있다. 도 11은 흐름 관리장치(900)와 와이어(23) 사이의 거리(f)를 도시하고 있다. 흐름 관리장치(900)가 고정된다면, 거리(f)는 일정하다. 당업자라면, 흐름 관리장치(900)가 가공방향에 대해 대향하는 방향으로 이동하고 또는 회전 중심(c)의 주위로 피봇식으로 회전하기에 적합하다면, 거리(f)가 변형가능하다는 것을 쉽게 주지할 것이다. 바람직하게는 흐름 관리장치(900)는 와이어(23)와 직접 접촉하게 된다.
고정 흐름 관리 장치(900)는 제 1 세그먼트로부터 최종 세그먼트까지 가공방향으로 서로 연속해서 이격되고 인접해 있는 복수개의 세그먼트를 포함할 수도 있다. 이러한 각각의 세그먼트는 임의의 공기 흐름 저항 또는 임의의 공기 투과성을 가질 수도 있다. 바람직하게는, 흐름 관리장치의 흐름 저항은 가공방향에서 감소함으로써, 장치(900)의 투과성이 가공방향으로 증가하게 된다. 이러한 각각의 개별적인 세그먼트는 가공방향으로 증가하는 공기 투과성을 가질 수도 있다. 이러한 각각의 세그먼트는 메시(mesh)를 갖는 스크린을 포함할 수도 있다. 당업자라면 세그먼트의 다른 실시예가 본 발명에서 이용될 수도 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
추가로, 도 11에 개략적으로 도시된 바와 같이, 흐름 관리장치(900)는 소망한다면 장치(900)을 통해서 공기 흐름을 증강시키는 팬(910)을 포함할 수도 있다.
복수개의 연속적인 진공 섹션을 구비한 진공 장치
도 12는 진공 픽업 슈(100)가 진공 압력을 이용하는 것에 의해 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지 당겨지는 지점에서 상술한 바와 같은 제지 공정의 개략도를 도시한 것이다. 도 8 및 도 10와 유사하게, 헤드(110)는 종이 웨브(27)를 운반하는 제지 벨트(11)를 지지하기에 적합한 웨브를 향한면(114)을 구비한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 진공 픽업 슈(110)는 제 1 진공 섹션(A)으로부터 마지막 진공 섹션(C)까지 가공방향으로 연속해서 이격된 복수개의 진공 섹션(A, B, C)을 구비한다. 각각의 진공 섹션(A, B, C)은 적어도 하나의 진공 슬롯(1160을 포함한다. 본 명세서에 이용된 바와 같이, 참조부호(116)는 진공 픽업 슈(100)의 세드(110)내에 배치된 임의의 진공 슬롯을 나타낸 것이고, 참조부호(118)는 진공 픽업 슈(100)의 웨브를 향한면(114)상의 진공 슬롯(116)에 의해 규정된 임의의 구멍을 나타낸 것이다. 마찬가지로, 참조부호(216)는 진공 박스(200)의 헤드(210)내에 배치된 임의의 진공 슬롯을 나타낸 것이고, 참조부호(218)는 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)상의 진공 슬롯에 의해 규정된 임의의 구멍을 나타낸 것이다.
각 진공 섹션(A, B, C)는 웨브를 향한면(114)상의 관련된 결과로서의 개방 영역(R)(각기 AR, BR, CR), 및 그 결과로서 가해진 진공 섹션(V)(각기, V1, V2, V3)를 구비한다. 도 12에 도시된 진공 픽업 슈(100)의 실시예에 있어서, 진공 섹션(A)는 진공 슬롯(116a)을 포함하며, 진공 섹션(B)는 진공 슬롯(116b)을 포함하며, 진공 섹션(C)는 진공 슬롯(116c)을 포함한다. 각 진공 슬롯(116)(116a, 116b, 116c)은 웨브를 향한면(114)상에 구멍(118)(각기 118a, 118b, 118c)을 형성하며, 상기 구멍(118)을 통해 벨트(11)에 진공이 가해진다. 도 12에 도시된 바와 같이, 각 진공 섹션(A, B, C)가 단일 진공 슬롯(116)을 포함하는 경우, 결과로서 각 진공 섹션(A, B, C)의 개방 영역(AR, BR, CR)은 웨브를 향한면(114)상의 각 개별 진공 슬롯(16)에 의해 형성된 대응 구멍(118)의 영역이다. 각 진공 섹션(A, B, C)는 웨브를 향한면(114)과 유체 연통되어 있으며, 상기 웨브를 향한면(114)으로부터 몸체(120)까지 연장되어 있다. 몸체(120)는 진공 섹션(A, B, C)를 통해 진공원(도시되지 않음)과 또한 유체 연통되어 있다.
웨브(27)를 갖는 제지 벨트(11)에 가해지는 진공은 진공 섹션(V1)를 갖는 제 1 진공 섹션(A)에서부터 가공방향으로 연속해 위치되었으며 진공 섹션(V2)를 갖는 인접한 진공 섹션(B)까지 증가하고, 그런 후 가공방향으로 연속해 위치되었으며 진공 섹션(V3)를 갖는 다음 진공 섹션(C)까지 더 증가한다. 이론적인 범주에 속하진 않으나, 가공방향으로 이러한 진공의 증가는 종이 웨브(27)가 가공방향으로 진공 섹션(A, B, C) 위로 운반될 때 진공 압력의 갑작스런 적용에 따른 소망하지 않는 결과를 경감시킬 것으로 생각된다. 바람직하게는, 진공 섹션(V1)은 진공 섹션(V3)의 약 5% 내지 약 15% 정도 이며, 진공 섹션(V2)는 진공 섹션(V3)의 약 25% 내지 약 35% 정도 이다.
성형 와이어로부터 제지 벨트로의 웨브의 운반은 제지 벨트의 평향 도관내로 섬유의 초기 편향에 기인해 발생한다고 믿어진다. 단일 진공 슬롯을 갖는 종래기술의 진공 픽업 슈에 있어서, 운반/편향 공정 및 탈수 공정은 거의 동시에 이루어진다. 본 발명의 진공 픽업 슈는 제지 벨트의 편향 도관내로의 섬유의 운반/편향 공정과 픽업 슈상의 웨브의 초기 탈수 공정을 따로 분리시킬 수 있다.
도 12에 도시된 본 발명의 진공 픽업 슈에 있어서, 다수의 진공 섹션(A, B, C)는 적어도 2개 영역, 즉 초기 탈수 영역과 운반 영역을 형성한다. 본원에 사용된 "초기 탈수 영역(initial dewatering zone)"이라는 용어는 웨브를 향한면(114) 위의 영역을 가리키는 것으로, 관련된 "초기 탈수 진공 섹션(initial dewatering vacuum)"를 구비한다. 본원에 사용된 "운반 영역(transfer zone)"이라는 용어는 웨브를 향한면(114) 위의 영역을 가리키는 것으로, 상기 웨브(27)를 성형 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지 운반하는데 필요한 관련된 진공 압력을 갖는다. 운반하는데 필요한 이 진공 압력은 "운반 진공(transfer vacuum)"이다. 바람직하게는, 초기 탈수 진공은 운반 진공보다 작다. 즉, 초기 탈수 진공은 운반/편향이 발생하기에 필요한 진공보다 작다. 본 기술 분야에 숙련된 사람은 웨브를 향한면(114)상의 진공 슬롯(116)에 의해 형성된 구멍(118)간의 비교적 작은 거리, 및 제지 벨트(11)를 통한 그리고 벨트의 배면(11b)과 웨브를 향한면(114) 사이의 측방향 누출 가능성으로 인해, 운반 영역과 관련한 공기 흐름이 탈수 진공과 관련한 공기 흐름과 혼합될 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 운반 영역 및 탈수 영역과 관련한 공기 흐름이 그들 사이에 엄격한 경계를 갖지는 않지만, 운반 영역과 탈수 영역은 각각이 수행하는 주 기능 및 상대적인 순서에 의해 명확히 구분된다. 이점에 관해서는, 운반 진공 섹션(V2)의 적용에 의해 야기된 성형 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지로의 웨브(27)의 운반은 웨브(27)의 탈수를 야기할 수도 있음을 알 수 있다.
웨브(27)를 성형 와이어(23)로부터 제지 벨트(11)까지 운반하는 공정을 달성하기 위해, 진공 픽업 슈에 의해 유도된 충분한 차압이 웨브(27)에 가해진다. 도 12를 참조하면, 웨브(27)의 운반은 진공 섹션(V2)가 웨브(27)에 가해지는 지점에서 시작하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 진공 섹션(V2)는 운반 진공 섹션으로서, 상기 진공 섹션(V2)는 웨브(27)가 와이어(27)로부터 벨트(11)까지 운반되기에 및 적어도 일부 섬유를 제지 벨트(11)의 편향 도관내로 편향되기 충분하다. 본 발명에 따르면, 도 12에 도시된 바와 같이 운반 진공 섹션(V2)는 초기 탈수 진공 섹션(V1)와 붙어있는 것이 바람직하다. 초기 탈수 진공 섹션(V1)는 웨브(27)의 섬유가 운반되도록 벨트(11)의 편향 도관내로 편향시키기에 충분하지는 않다. 그러나, 이 초기 탈수 진공 섹션(V1)는 벨트(11)의 탈수 공정을 시작하기에는 충분하다.
도 12는 각기 1개의 진공 슬롯(116)을 포함하는 진공 섹션(A, B, C)를 도시하지만, 각 진공 섹션은 2개 또는 이상의 진공 슬롯(116)을 포함할 수 있다. 각 진공 섹션(A, B, C)가 1개 이상의 진공 슬롯(116)을 포함하는 경우, 각 진공 섹션(A, B, C)의 결과로서의 개방 영역(R)은 웨브를 향한면(114)상의 각 진공 섹션의 개별 진공 슬롯(116)에 의해 형성된 구멍(118)의 전체 영역에 포함된다. 본 기술 분야에 숙련된 사람에 의해 본 발명의 진공 장치(10)에 사용되는 진공 섹션의 개수는 도 12에 도시된 진공 섹션의 개수와 상이할 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 예를 들면, 진공 장치(10)는 2개, 4개, 5개, ...., N개의 진공 섹션을 포함할 수 있다. 진공 섹션의 개수와 관계없이, 운반 영역은 가공방향으로 초기 탈수 영역에 붙어있는 것이 바람직하며, 운반 진공은 초기 탈수 진공보다 큰 것이 바람직하다.
초기 탈수 영역 및 운반 영역에 의해 웨브의 수분을 제거 및 탈수시키는 것은 종이 웨브내의 섬유 이동성을 감소시킨다. 섬유 이동성에 있어서 이러한 감소는 섬유가 편향되고 재배치된 후 제위치에 고정되도록 한다. 추가적인 탈수 영역은 가공방향으로 운방 영역 다음에 놓일 수 있다. 운반 진공 섹션(V2)과 동일한 또는 상기 운반 진공 섹션(V2)보다 큰 것이 바람직한 추가적인 탈수 진공 섹션을 갖는 상기 추가적인 탈수 영역은 웨브(27)가 벨트(11)상으로 운반된 후에도 탈수 공정을 지속한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 이러한 추가적인 탈수 영역은 관련된 진공 섹션(V3)를 갖는 하나 또는 그 이상의 진공 슬롯(116)을 포함할 수 있다. 이러한 진공 압력부(V3)의 적용은 편향 도관내로 이미 편향되고, 재배치되었으며 대부분의 이동성을 상실한 섬유를 더 탈수시킨다. 제지 섬유는 진공 섹션(V1, V2)의 적용 후 대부분의 이동성을 상실하였기 때문에, 이후의 진공 섹션(V3)는 운반 진공 섹션(V2)보다 더 클 수 있으며, 따라서 진공 픽업 슈의 건조 성능을 효과적으로 증가시킨다.
가공방향으로 연속해 이격된 결과로서의 개방 영역(AR, BR, CR, ..., NR)은 서로 동일할 수 있다. 변형실시예에 있어서, 결과로서의 개방 영역(AR, BR, CR, ..., NR)은 제 1 진공 섹션의 결과로서의 개방 영역(AR)에서부터 가공방향으로 최종 진공 섹션의 결과로서의 개방 영역(NR)까지 증가할 수 있는데, 상기 기호 "A"는 제 1 진공 섹션을 나타내며, 기호 "N"은 최종 진공 섹션을 나타낸다. 각 결과로서의 개방 영역을 통해 가해진 각각의 개별적인 진공은 진공 밸브 또는 다른 진공 제어 수단에 의해 제어될 수 있다. 또한, 상이한 정도의 흐름 저항을 갖는 스크린이 진공 제어의 다른 수단으로서 진공 밸브에 제공될 수도 있다.
도 13A는 3개의 진공 섹션(D, F, G)를 갖는 진공 박스(200)의 평면도를 개략적으로 도시하며, 각 진공 섹션은 3개의 진공 슬롯(216)(각기 216d, 216f, 216g)을 포함한다. 각 진공 섹션(D, F, G)내에서, 진공 슬롯(216)은 제 1 진공 슬롯[216d(1), 216f(1), 216g(1)]으로부터 가공방향으로 최종 진공 슬롯[216d(3), 216f(3), 216g(3)]까지 각기 연속적으로 이격되어 있다. 각 진공 슬롯(216)은 웨브를 향한면(114)상에 대응하는 구멍(218)을 형성한다. 각 진공 섹션의 결과로서의 개방 영역은 각 진공 섹션내의 진공 슬롯(216)에 의해 형성된 구멍(218)의 영역의 합을 포함한다. 따라서, 진공 섹션(D)의 결과로서의 개방 영역(DR)은 웨브를 향한면(214)상의 진공 슬롯(216d)에 의해 형성된 구멍(218d)의 영역의 합에 포함된다[즉, 218d(1) + 218d(2) + 218d(3)의 합]. 진공 섹션(F)의 결과로서의 개방 영역(FR)은 진공 슬롯(216f) 등에 의해 형성된 구멍(218f)의 영역의 합에 포함된다. 진공 섹션(D, F, G)중 어느 하나를 포함하는 진공 슬롯(216)은 웨브를 향한면(214)상의 슬롯(216)에 의해 형성된 구멍(218)과 동일한 영역을 가질 필요는 없다. 바람직하게는, 각 진공 섹션의 변수내에서, 웨브를 향한면(214)상의 진공 슬롯(216)에 의해 형성된 구멍(218)의 영역은 가공방향으로 증가한다. 변형실시예에 있어서, 구멍(218)의 영역은 동일하거나 각 진공 섹션의 변수내에서 가공방향으로 점차적으로 감소조차할 수 있다.
도 13b는 도 13a에 도시된 진공 박스(200)의 단면을 도시한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 진공 박스(200)는 3개의 진공 섹션, 즉 제 1 진공 섹션(D), 중간 진공 섹션(F), 최종 진공 섹션(G)를 갖는다. 진공 섹션(D, F, G)는 가공방향으로 연속해 이격되어 있으며, 각 진공 섹션은 3개의 진공 슬롯(216)을 갖는다. 각 진공 슬롯(216)은 진공 박스(200)의 웨브를 향한면(214)상에 구멍(218)을 형성한다. 도 13b에 있어서, 화살표(VD, VF, VG)는 진공 섹션(D, F, G)를 통해 제지 벨트(11)(도시되지 않음)상에 배치된 종이 웨브(27)에 각기 가해진 진공 압력의 양을 나타낸다. 전술된 바와 같이, 진공 섹션(G)를 통해 가해진 진공(VG)은 진공 슬롯(F)을 통해 가해진 진공(VF)보다 크며, 진공 슬롯(F)을 통해 가해진 진공(VF)은 진공 슬롯(D)을 통해 가해진 진공(VD)보다 크다. 바람직하게는, 진공(VD)은 진공(VG)의 약 5% 내지 약 15% 정도 이며, 진공(VF)은 진공(VG)의 약 25% 내지 약 35% 정도 이다.
이론적인 범주에 속하진 않으나, 대부분의 가동성 섬유 조차도 최종 진공 섹션(G)에 다다랐을 때 증가된 진공으로 인해 대부분의 이동성을 상실하게 되리라 믿어진다. 따라서, 웨브(27)가 최종 진공 섹션(G)에 접근할 때 상기 웨브(27)에 가해지는 마지막 진공 압력(V3)은 진공 압력 분포를 갖는(비증가성임) 종래의 진공 장치에 사용되는 진공 압력보다 상당히 클 수 있다.
본 발명의 진공 장치(10)가 가공방향으로 배열된 다수의 진공 섹션을 포함할 때, 각 진공 섹션은 결과로서의 개방 영역을 가지며 상기 개방 영역을 통해 진공이 가해지며, 일련의 결과로서의 개방 영역을 통해 가해진 진공은 붙어있는 결과로서의 개방 영역을 통해 가해진 진공보다 적어도 약 20% 정도 큰 것이 바람직하다. 본원에 사용된 "연속적(successive)"이라는 용어는 요소가 가공방향으로 동일한 특성의 다른 요소 옆에 이격되는 것을 나타내며 이는 "선행(preceding)"이라는 용어로 나타낸다(동일한 특성의 요소의 예는 진공 섹션, 진공 슬롯, 결과로서의 개방 영역 및 구멍을 포함함). 달리 표현하면, 가공방향으로 2번째로 연속된 진공 섹션에서부터 시작하면, 각 진공은 이전 진공보다 적어도 약 20% 정도 크다.
본 기술 분야에 숙련된 사람은 다수의 진공 섹션을 갖는 본 발명의 진공 장치(10)에서, 각 진공 섹션은 다수의 진공 슬롯을 가질 필요가 없음을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 예를 들면, 3개의 진공 섹션을 갖는 진공 장치(10)는 다수의 진공 슬롯을 포함하는 단지 1개의 진공 섹션을 가질 수 있으며, 반면에 2개의 다른 진공 섹션 각각은 단지 1개의 진공 슬롯을 포함한다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 각각의 개별 진공 섹션(D, F, G)의 변수내에서 웨브를 향한 면(214)상에 규정된 구멍(218)의 영역은 가공방향으로 연속적으로 증가한다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 진공은 제 1 진공 섹션(D)으로부터 최종 진공 섹션(F)으로 증가한다. 또한, 진공은 각각의 개별 진공 섹션(D, F, G)내에서 제 1 구멍[218d(1)]{또는 이를 위해 제 1 진공 슬롯[216d(1)]}으로부터 진공 섹션(D)내에서 최종 구멍[218d(3)]{또는 최종 진공 슬롯[216d(3)]}으로 증가하고, 진공 섹션(F) 내에서 제 1 구멍[218f(1)]으로부터 최종 구멍[218f(3)]으로 증가하며, 또 진공 섹션(G)내에서 제 1 구멍[218g(1)]으로부터 최종 구멍[218g(3)]으로 증가한다. 각 진공 섹션내에서 진공의 증가는 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이 각 진공 섹션내에서 구멍(218)의 면적을 가공방향으로 연속적으로 증가시키는 것에 의해서, 또는 구멍에 격자를 제공하여 격자(도시 않됨)에 의해 형성된 돌출된 개방 면적을 연속적으로 증가시키고 그에따라 격자의 공기 투과성을 증가시키는 것에 의해서 이루어질 수 있다. 변형예로, 각 진공 섹션내에서 하나의 진공 슬롯으로부터 가공 방향으로 연속적으로 이격된 다음 진공 슬롯으로 진공을 증가시키는 것은 진공 밸브와 같은 개별 진공 조절수단을 각 진공 슬롯에 제공하는 것에 의해 달성될 수도 있다. 소정의 경우에 있어서는, 임의의 연속 진공 슬롯을 통해 공급되는 진공이 각 진공 섹션내의 선행 진공 슬롯을 통해 공급되는 진공보다 적어도 약 20% 큰것이 바람직하다. 진공을 제 1 진공 섹션으로부터 최종 진공 섹션으로 가공방향으로 증가시킴과 동시에 각 진공섹션내의 진공을 제 1 진공 섹션으로부터 최종 진공 섹션으로 가공방향으로 증가시키면 건조공정중에 진공이 보다 점차적으로 증가하고 그에따라 전체 제지 공정의 품질이 개선된다.
제 1 진공 섹션(D)으로부터 최종 진공 섹션(G)으로의 진공 압력의 증가는 기술분야에 공지된 임의의 수단에 의해서, 예를 들면 모든 진공 섹션(D, F, G)이 동일한 진공 소스를 갖는 경우에는 진공 밸브에 의해서 달성될 수도 있다. 변형예로, 각 진공 섹션은 그의 개별 진공원을 구비할 수도 있다. 도 13b는 진공 섹션(D, F, G)이 각각 그 자체의 개별 진공원(901, 902, 903)를 구비하는 실시예를 도시한 것이다.
도 13c 및 도 13d는 본 발명의 진공장치(10)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 13c 및 도 13d에 있어서, 다수의 연속된 진공 섹션(D*, F*, G*)은 가공방향으로 대응되게 연속되고 서로간에 인접하며 또 상이한 유동 저항 정도를 갖는 다수의 스크린(P)으로 이루어진다. 다수의 스크린(P)은 웨브를 향한면(214)을 규정한다. 일예로서, 도 13c 및 도 13d는 각 진공 섹션(216D*, 216F*)이 단일의 대응 가동 스크린[P(1), P(2)]을 각각 구비하는 것을 도시한다. 그와 동시에, 진공 섹션(216G*)은 3개의 가동 스크린[P(3), P(4), P(5)]을 구비한다. 가동 스크린을 구비한 진공 박스의 실시예의 다른 변형예는 둘 또는 그이상의 진공 섹션을 "덮는" 단일 스크린을 구비한 진공 박스(200)이다(도시 않됨). 구멍(218)은 소정의 돌출 개방 영역을 갖는 모듈러 격자(218d*,218f*, 218g*)이다. 상이한 돌출 개방 영역을 갖는 모듈러 격자를 사용하면, 구멍(218)의 돌출 영역을 효과적으로 변화시키는 것이 허용되고, 그에따라 모듈러 격자(218d*, 218f*, 218g*)를 단순히 변화시키는 것에 의해서 진공 섹션(D*, F*, G*)의 결과적인 개방 영역을 효과적으로 변화시키는 것이 허용된다.
도 12, 도 13a, 도 13b, 도 13c, 도 13d에 도시된 바와 같이, 진공 장치(10)는 텍스처 영역(115, 215)을 각각 포함하는 웨브를 향한 면(114, 214)을 가질 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 웨브를 향한 면(114, 214)의 텍스처 영역(115, 215)은 웨브를 향한 면(114, 214)이 그위의 진공 슬롯(116, 216)에 의해 규정된 구멍(118, 218)과 병렬로 배치되는 영역에 누출을 형성한다. 텍스처 영역(114, 215)을 사용하면, 앞서 설명한 진공 압력의 급격한 인가에 따른 바람직하지 않은 결과를 방지하는데 한층 도움이 된다. 변형예로, 웨브를 향한 면(114, 214)과 제지 벨트(11)(도시 않됨) 사이에 개재된 앞서 언급한 텍스처 직물을 이용하여 누출을 형성할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 가공방향과 상기 가공방향에 직교하는 횡가공방향을 갖는 제지장치에 사용되는 진공장치에 있어서,
    상기 가공방향으로 이동하는 제지 벨트를 지지하는 웨브를 향한면을 갖는 헤드와;
    상기 헤드에 결합되고 진공원과 유체 연통되는 본체와;
    상기 헤드내에 배열되고 상기 웨브를 향한면상에 구멍을 규정하며 상기 웨브를 향한면과 유체 연통되고 또 그로부터 상기 본체로 연장되는 적어도 하나의 진공 슬롯을 포함하며;
    상기 웨브를 향한면은 상기 구멍과 병렬로 배치된 영역내에 텍스처 영역을 가지며, 상기 텍스처 영역은 상기 구멍에 인접한 다수의 통로를 포함하고, 상기 텍스처 영역은 7인치 Hg의 압력차에서 적어도 약 35 말라트(Marlatts)의 누출을 갖는
    진공장치.
  2. 가공방향과 상기 가공방향에 직교하는 횡가공방향을 갖는 제지장치에 사용되는 진공장치에 있어서,
    웨브를 향한 선행면과 웨브를 향한 종동면으로 이루어진 웨브를 향한면을 갖는 헤드로서, 상기 웨브를 향한면은 제지 벨트를 지지하고, 상기 제지 벨트는 상기 헤드에 의해 지지되는 배면과 그에 대향된 웨브 접촉면을 가지며, 상기 웨브 접촉면은 그위에 종이 웨브를 구비하고, 상기 벨트와 웨브는 상기 가공 방향으로 이동하며, 상기 헤드는 그내에 배열된 적어도 하나의 진공 슬롯을 더 구비하고 또 상기 웨브를 향한면상에 구멍을 규정하며, 상기 구멍은 상기 웨브를 향한 선행면과 상기 웨브를 향한 종동면 사이에 있고, 상기 진공 슬롯은 상기 가공 방향으로의 길이를 가지며, 상기 진공 슬롯의 상기 가공 방향 길이로 이격된 상이한 위치를 통해 상이한 진공 압력을 갖는 상기 헤드와;
    상기 헤드에 결합되고 상기 적어도 하나의 진공 슬롯을 통해 진공원과 유체 연통되도록 연장되는 본체와;
    상기 제지 벨트의 상기 웨브 접촉면을 향하는 흐름 관리장치로서, 웨브를 그위에 갖는 제지 벨트가 상기 흐름 관리 장치와 상기 헤드의 웨브를 향한면 사이에서 이동하도록 배치되고, 기류 저항을 가지고 또 상기 웨브를 향한면상의 구멍을 통해 공기 흐름의 분배를 조절하여, 상기 진공 슬롯을 통해 제지 벨트에 가해지는 진공 압력의 양을 상기 가공방향으로 효과적으로 증가시키는, 상기 흐름 관리장치를 포함하는
    진공장치.
  3. 가공방향과 상기 가공방향에 직교하는 횡가공방향을 갖는 제지장치에 사용되는 진공장치에 있어서,
    웨브를 향한 선행면과 웨브를 향한 종동면으로 이루어진 웨브를 향한면을 갖는 헤드로서, 상기 웨브를 향한면은 제지 벨트를 지지하고, 상기 제지 벨트는 그위에 종이 웨브를 구비하고 상기 가공 방향으로 이동하며, 상기 헤드는 그내에 배열된 적어도 하나의 진공 슬롯을 더 구비하고 또 상기 웨브를 향한면상에 구멍을 규정하며, 상기 구멍은 상기 웨브를 향한 선행면과 상기 웨브를 향한 종동면 사이에 있는, 상기 헤드와;
    상기 헤드에 결합되고 상기 적어도 하나의 진공 슬롯을 통해 진공원과 유체 연통되도록 연장되는 본체를 포함하며;
    상기 웨브를 향한 선행면은 상기 구멍과 평행하게 배열된 전이 영역을 가지고 상기 제지 벨트로부터 사전결정된 Z 간격을 가지며, 상기 Z 간격은 상기 가공 방향으로 증가함으로써, 상기 진공 슬롯을 통해 상기 제지 벨트에 가해지는 진공 압력의 양이 상기 가공 방향으로 증가하고, 상기 전이 영역은 상기 가공 방향으로 길이를 가지며, 상기 길이 대 상기 Z 간격의 종횡비는 적어도 8:1이 바람직한
    진공장치.
  4. 성형 와이어로부터 제지 벨트로 종이 웨브를 이송시키기 위해 제지장치에 사용되는 진공 픽업 슈로서, 상기 진공 픽업 슈는 가공방향과 상기 가공방향에 직교하는 횡가공방향을 가지며, 제지 벨트를 상기 가공방향으로 지지하기에 적합한 웨브를 향한면을 갖는 헤드와, 상기 헤드에 결합된 본체를 추가로 구비하는, 상기 진공 픽업 슈에 있어서,
    제 1 진공 섹션으로부터 최종 진공 섹션으로 상기 가공방향으로 연속적으로 이격된 다수의 연속된 진공 섹션으로서, 각각의 상기 진공 섹션은 상기 웨브를 향한면상의 결과적인 개방 영역을 구비하며 그를 통해 진공이 가해지고, 상기 진공은 연속 진공 섹션 사이에서, 바람직하게는 상기 제 1 진공 섹션으로부터 상기 최종 진공 섹션으로 상기 가공방향으로 증가하며, 소정의 연속된 결과적 개방 영역을 통해 가해지는 각각의 상기 진공은 앞선 결과적 개방 영역을 통해 가해지는 상기 진공보다 약 20%더 큰
    진공 픽업 슈.
  5. 가공방향과 상기 가공방향에 직교하는 횡가공방향을 갖는 제지장치에 사용되는 진공장치에 있어서,
    상기 가공방향으로 이동하는 제지 벨트를 지지하는 웨브를 향한면을 갖는 헤드와;
    상기 헤드에 결합되고 진공원과 유체 연통되는 본체와;
    상기 헤드내에 배열되고 상기 웨브를 향한면상에 구멍을 규정하며 상기 웨브를 향한면과 유체 연통되고 또 그로부터 상기 본체로 연장되는 적어도 하나의 진공 슬롯과;
    상기 헤드의 웨브를 향한면과 상기 제지 벨트 사이에 개재되고, 바람직하게는 상기 헤드의 웨브를 향한면과 직접 접촉하며, 바람직하게는 상기 웨브를 향한면에 대해 이동가능한 직물을 포함하는
    진공장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨브를 향한면의 텍스처 영역은 상기 구멍에 인접한 영역에 전이 영역을 가지며, 상기 전이 영역은 상기 제지 벨트로부터 사전설정된 Z 간격을 가지고, 상기 Z 간격은 가공 방향으로 증가하는
    진공장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 흐름 관리장치는 이동가능하며, 바람직하게는 미끄럼가능하게 또는 피봇회전식으로 이동가능한
    진공장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 Z 간격은 상기 장치의 사용중에 조정가능한
    진공장치.
  9. 가공방향과 횡가공방향을 가진 제지장치에서 종이 웨브를 성형 와이어로부터 제지 벨트로 이송시키는데 사용하기 위한 진공 픽업 슈로서, 상기 진공 픽업 슈는 상기 가공방향으로 이동하는 제지 벨트를 지지하기에 적합한 웨브를 향한면을 갖는 헤드와 상기 헤드에 결합된 본체를 구비하는, 상기 진공 픽업 슈에 있어서,
    종이 웨브를 성형 와이어로부터 제지 벨트로 이송시키기에 충분한 이송 진공을 갖는 이송 영역과;
    상기 이송 진공과는 상이한 초기 탈수 진공을 갖는 초기 탈수 영역을 구비하며;
    상기 이송 영역과 상기 탈수 영역은 상기 가공방향으로 연속적으로 이격된 하나 또는 그이상의 연속 진공 슬롯을 각각 포함하며, 각각의 상기 진공 슬롯은 상기 웨브를 향한면상에 구멍을 형성하고 또 그를 통해 진공 압력이 가해지는
    진공 픽업 슈.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 직물은 100 파스칼의 압력차에서 평방피트의 표면적당 적어도 약 400 입방 피트의 공기 투과율을 갖는
    진공장치.
KR1019997001722A 1996-09-03 1997-08-28 공기중 건조 제지공정에서 진공 압력의 인가 속도를 조절할 수 있는 진공장치 및 진공 픽업 슈 KR20000068401A (ko)

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