KR20010031624A

KR20010031624A - 변형된 통상의 습식 압착기 상에서의 티슈 쉬이트의 제조방법

Info

Publication number: KR20010031624A
Application number: KR1020007004676A
Authority: KR
Inventors: 마이클 앨런 허만스; 샨 리앙 첸; 프랭크 제랄드 드루에케; 로버트 어빙 구스키; 프랭크 스티븐 하다; 리챠드 조셉 캠스; 찰스 로버트 탐소빅; 풍-조 첸
Original assignee: 로날드 디. 맥크레이; 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2001-04-16
Also published as: ZA989273B; KR100530292B1; AU1290199A; WO1999023300A1; EP1027495B1; EP1027495A1; CN1282394A; DE69823052D1; TW436555B; AR017531A1; CA2306962A1; ID28749A; US6083346A; AU731557B2; DE69823052T2; BR9813335A; CO5040197A1; ES2216326T3; JP2001522000A

Abstract

티슈 쉬이트는 통합적으로 밀봉되는 에어 프레스를 사용하는 변형된 습식 압착 공정을 사용하여 제조된다. 초기 성형 및 통상의 진공 탈수후 습윤 웹이 비교적 거친 직물의 표면 외형과 같은 형태가 되어 웹에 텍스쳐드 표면을 제공한다. 웹을 가로질러 30 in Hg 이상의 차압을 생성하고, 웹을 통해 500 SCFM/in²이상의 공기 스트림을 생성함으로써, 에어 프레스가 양키 건조기 전에 습윤 웹을 약 30 내지 약 40%의 컨시스턴시로 비압착 탈수시킨다. 웹을 건조시켜 3차원 통기 건조 유사 텍스쳐를 실질적으로 보존한다. 생성된 웹은 이전의 습식 압착 제품에서 발견되지 않는 이례적으로 고도의 벌크도 및 흡수성을 갖는다.

Description

변형된 통상의 습식 압착기 상에서의 티슈 쉬이트의 제조 방법 {Method for Making Tissue Sheets on a Modified Conventional Wet-pressed Machine}

본 발명은 일반적으로 종이 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 변형된 통상의 습식 압착기 상에서 높은 벌크도 및 흡수성을 갖는 셀룰로스성 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종이 타월, 냅킨, 티슈, 와이프 등과 같은 종이 제품용 베이스 쉬이트를 제조하는 2개의 상이한 방법이 있다. 이들 방법은 통상 습식 압착 및 통기 건조로서 언급된다. 2개의 방법이 공정의 전면 말단 및 후면 말단에서 동일할 수 있지만, 초기 성형후 습윤 웹으로부터 물을 제거하는 방식에서 상당히 상이하다.

특히, 습식 압착 방법에서, 새로이 성형된 습윤 웹은 통상 제지 펠트상에 이송된 후, 펠트에 의해 여전히 지지되면서 증기 가열된 양키(Yankee) 건조기의 표면에 대해 압착된다. 웹이 양키 건조기의 표면에 이송되면서 물이 웹으로부터 발현되고, 펠트에 의해 흡수된다. 그 후, 양키 건조기의 고온 표면상에서 통상 약 40%의 컨시스턴시를 갖는 탈수된 웹을 건조시킨다. 그 후, 웹을 크레이핑(creping)시켜 유연하게 하고, 생성된 쉬이트를 신장시킨다. 습식 압착의 단점은 압착 단계가 웹의 밀도를 증가시켜 쉬이트의 벌크도 및 흡수성을 감소시킨다는 것이다. 후속의 크레이핑 단계는 이러한 목적하는 쉬이트 특성을 단지 부분적으로 회복시킨다.

통기 건조 방법에서, 새로이 성형된 웹을 먼저 진공을 이용하여 탈수시킨 후, 비교적 다공성인 직물로 이송시키고, 고온의 공기를 웹에 통과시켜 비압착 건조시킨다. 그 후, 생성된 웹을 크레이핑을 위해 양키 건조기에 이송시킬 수 있다. 웹은 양키 건조기에 이송될 때 실질적으로 건조하기 때문에, 웹의 밀도는 이송에 의해 상당하게 감소되지 않는다. 또한, 통기 건조된 쉬이트의 밀도는 통기 건조용 직물상에 지지되는 동안 웹이 건조되기 때문에 비교적 낮다. 통기 건조 방법의 단점은 통기 건조기와 관련된 작업 에너지 비용 및 자본 비용이 비교적 높다는 것이다.

대부분의 현존하는 티슈 기계는 오래된 습식 압착 방법을 사용하기 때문에, 제조업자는 현존하는 습식 압착 기계를 변형시켜 현존하는 기계를 고비용으로 변형시키지 않으면서 소비자가 선호하는 저밀도 제품을 생산하는 방법을 찾는 것이 특히 중요하다. 물론, 습식 압착 기계를 통기 건조식 배열로 재구성하는 것이 가능하지만, 이는 통상 엄청나게 비용이 든다. 통기 건조기 및 관련 장치를 수용하기 위해 복잡하고 값비싼 많은 변화가 필연적이다. 따라서, 기계 설계를 상당히 바꾸지 않으면서 현존의 습식 압착 기계를 변형시키는 방법에 큰 관심이 있었다.

습식 압착 기계를 변형시켜 유연하고, 벌크한 티슈를 제조하는 단순한 접근 방법중 하나는 1993년 7월 27일 허여된 앤더슨(Andersson) 등의 미국 특허 제5,230,776호에 기재되어 있다. 이 특허에는 펠트(felt)를 와이어 형의 다공성 벨트로 대체하고, 성형용 와이어와 프레스 롤위의 상기 다공성 벨트사이에 웹을 개재시키는 것이 개시되어 있다. 또한, 이 특허에는 양키 실린더 전에 건조 고체 함량을 더욱 증가시키기 위해 샌드위치 구조내에서 배치될 수 있는 추가 탈수 수단, 예를 들어, 증기 블로잉 관, 블로잉 노즐 및(또는) 별도의 프레스 펠트가 개시되어 있다. 이들 여분의 건조 장치는 기계가 통기 건조 기계의 속도와 적어도 실질적으로 동일한 속도로 운전된다고 한다.

기계 속도를 유지하고 웹의 부풀음 또는 접착성 결핍을 방지하기 위해 양키 건조기상에 오는 웹의 수분 함량을 감소시키는 것이 중요하다. 그러나, 미국 특허 제5,230,776호를 참고로 하면, 별도의 프레스 펠트의 사용은 통상적인 습식 압착 기계와 동일한 방식으로 웹의 밀도를 증가시키는 경향이 있다. 따라서, 별도의 프레스 펠트로부터 초래되는 밀도 증가는 웹의 벌크도 및 흡수성에 부정적인 영향을 준다.

또한, 웹을 탈수하기 위한 공기 제트는 물의 제거 또는 에너지 효율의 관점에서 본질적으로 효과적이지 않다. 건조용 쉬이트상의 블로잉 공기는 당업계에 공지되어 있으며 대류 건조로 양키 건조기의 후드에 이용된다. 그러나, 양키 후드에서 제트로부터의 대부분의 공기는 웹을 투과하지 않는다. 따라서, 고온으로 가열되지 않으면, 대부분의 공기는 버려되고, 물을 제거하는데 효과적으로 사용되지 못한다. 양기 건조기 후드에서, 공기가 900。F 만큼 고온으로 가열되고 높은 체류 시간을 허용하여 건조를 수행한다.

따라서, 당업계에 결핍되어 있고 필요한 것은 변형된 통상의 습식 압착 기계상에 통기 건조된 쉬이트와 비교하여 높은 벌크도 및 흡수성을 갖는 티슈 쉬이트의 실제적인 제조 방법이다.

〈발명의 요약〉

합리적인 기계 생산성을 유지하면서 비교할 만한 통기 건조된 제품의 벌크도 및 흡수성과 동일한 특성을 갖는 습식 압착된 티슈를 제조할 수 있다는 것이 본 발명에 따라 발견되었다. 특히, 습식 압착된 셀룰로스성 웹이, 습윤 웹을 약 30% 이하의 컨시스턴시로 진공 탈수시킨 후, 통합적으로 밀봉된 에어 프레스를 사용하여 쉬이트를 30 내지 40%의 컨시스턴시로 비압착 탈수시켜 제조될 수 있다. 그 후, 쉬이트는 바람직하게는 습윤 웹에 더 많은 외형성 또는 3 차원성을 부여하기 위해 통상적인 습식 압착용 펠트대신에 대체된 ″성형용″ 직물에 이송된다. 그 후, 습윤 웹은 바람직하게는 성형용 직물에 의해 지지되고 건조되는 동안 양키 건조기 표면에 대해 압착된다. 생성된 제품은 통상의 습식 압착된 타월 및 티슈의 습윤 벌크도 및 흡수성을 초과하고, 현재 시판되는 통기 건조된 제품의 습윤 벌크도 및 흡수성과 동일한 뛰어난 특성을 갖는다.

본원 명세서에 사용되는 ″비압착 탈수″ 및 ″비압착 건조″ 각각은 건조 또는 탈수 공정시 압착 닙, 또는 상당한 밀도 증가 또는 웹 일부의 압착을 초래하는 다른 단계를 포함하지 않는, 셀룰로스성 웹으로부터 물을 제거하기 위한 탈수 또는 건조 방법을 가리킨다.

습윤 웹은 웹의 3차원성 및 흡수성을 개선시키는 공정에서 습식 성형된다. 본원 명세서에 사용되는 ″습식 성형된″ 티슈 쉬이트는 약 30 내지 40%의 컨시스턴시에서 성형용 직물의 표면 외형과 같은 형태가 된 후, 임의적인 추가 건조 수단전에 통기 건조기와 같은 다른 건조 수단과 달리 가열 건조 실린더와 같은 열전도성 건조 수단에 의해 건조되는 쉬이트이다.

본 발명의 목적에 적합한 ″성형용 직물″은 제한되지 않으면서 상당한 개방 면적, 또는 웹의 보다 큰 z-방향 편향도를 부여하기에 충분한 3차원 표면 외형을 나타내는 제지용 직물을 포함한다. 그러한 직물은 단일층, 다층 또는 복합 투과성 구조를 포함한다. 바람직한 직물은 적어도 몇몇 하기 특징을 갖는다: (1) 습윤 웹과 접촉하는 성형용 직물의 측면(상부)에서, 기계 방향(MD)의 인치 당 가닥의 수(메쉬)는 10 내지 200(1 cm 당 3.94 내지 78.74) 및 교차 기계 방향(CD)의 인치 당 가닥의 수(계수)는 또한 10 내지 200(1 cm 당 3.94 내지 78.74)이다. 가닥 직경은 통상 1.27 mm(0.050 인치)보다 작다; (2) 상부에서 MD 너클(knuckle)의 가장 높은 점과 CD 너클의 가장 높은 점 사이의 거리는 약 0.025 mm 내지 약 0.508 mm 또는 0.762 mm(약 0.001 내지 약 0.02 또는 0.03 인치)이다. 이들 2개의 수준에서, 너클은 습식 성형 단계시 쉬이트에 부여되는 3차원 언덕/계곡 외관의 형태를 나타내는 MD 또는 CD 가닥에 의해 형성될 수 있다; (3) 상부에서 MD 너클의 길이는 CD 너클의 길이와 동일하거나 더 길다; (4) 직물이 다층 구조로 제조되는 경우, 웹 투과 깊이를 조절하고 섬유 보유를 최대화하기 위해 바닥 층은 탑 층보다 미세한 메쉬인 것이 바람직하다; (5) 직물은 통상 매 2 내지 50개의 경사(warp yarn) 마다 반복되는, 외관상 좋은 특정 기하학 패턴을 나타내도록 제조될 수 있다.

따라서, 한 측면에서, 본 발명은 (a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 형성용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계; (b) 습윤 웹으로 형성된 통합적 밀봉으로 인해 약 5 psig 이상의 가압 유체가 실질적으로 웹을 통해 흐르도록 하는 비압착 탈수 장치를 사용하여 습윤 웹을 약 30% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계; (c) 습윤 웹을 성형용 직물에 이송시키는 단계; (d) 탈수 성형된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 압착시켜 적어도 부분적으로 웹을 건조시키는 단계; 및 (e) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법을 개시하고 있다.

또다른 측면에서, 본 발명은 (a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 형성용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계; (b) 습윤 웹을 약 10 내지 약 30%의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계; (c) 공기 플레눔와 수집 장치 사이에 형성된 통합적 밀봉으로 인해 약 5 psig 이상의 가압 유체가 실질적으로 웹을 통해 흐르도록 하는 에어 프레스를 사용하여 습윤 웹을 약 30 내지 약 40%의 컨시스턴시로 추가 탈수시키는 단계; (d) 습윤 웹을 성형용 직물에 이동시켜 웹에 성형 구조 및 약 8 ㎤/g 이상의 벌크도를 부여하는 단계; (e) 탈수 성형된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 직물을 사용하여 압착시켜 성형 구조 및 약 8 ㎤/g 이상의 벌크도를 보존하는 단계; 및 (f) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법을 개시하고 있다.

또한, 또다른 측면에서, 본 발명은 (a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 형성용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계; (b) 습윤 웹을 적어도 한 개가 3차원 성형용 직물인 한 쌍의 직물사이에 개재시키는 단계; (c) 개재된 습윤 웹 구조를 공기 플레눔과 수집 장치사이로 통과시키는 단계(이 때, 3차원 성형용 직물은 습윤 웹과 수집 장치사이에 배치되고, 공기 플레눔 및 수집 장치는 작동 유효하게 연결되어 습윤 웹을 가로질러 약 30 in Hg 이상의 차압을 생성하고 습윤 웹을 통해 약 10 표준 ft³/(min·in²) 이상의 가압 유체 스트림을 생성함); (d) 습윤 웹을 가압 유체의 스트림을 사용하여 약 30% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계; (e) 탈수된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 직물을 사용하여 압착시키는 단계; 및 (f) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법을 개시하고 있다.

용어 ″통합적 밀봉″ 및 ″통합적으로 밀봉된″은 본원 명세서에서 공기 플레눔이 작동상 유효하게 습윤 웹과 연결되고 간접 접촉함으로써, 공기 플레눔이 웹을 가로질러 약 30 in Hg 이상의 차압에서 조작될 때 공기 플레눔에 공급된 공기의 약 85% 이상이 웹을 통해 흐르는, 공기 플레눔과 습윤 웹사이의 관계; 및 공기 플레눔이 작동상 유효하게 습윤 웹과 연결되고 간접 접촉함으로써, 공기 플레눔 및 수집 장치가 웹을 가로질러 약 30 in Hg 이상의 차압에서 조작될 때 공기 플레눔에 공급된 공기의 약 85% 이상이 웹을 통해 수집 장치내로 흐르는, 공기 플레눔과 수집 장치사이의 관계를 가리킨다.

에어 프레스는 습윤 웹을, 웹을 가로질러 생성된 대부분 높은 차압으로 인해 매우 높은 컨시스턴시로 탈수시킬 수 있고, 생성된 공기는 웹을 통해 흐른다. 특정 실시 양태에서, 예를 들어, 에어 프레스는 약 3% 이상, 특히 약 5% 이상, 예를 들어, 약 5 내지 약 20%, 더욱 특히 약 7% 이상, 예를 들어, 약 7 내지 20% 만큼 습윤 웹의 컨시스턴시를 증가시킬 수 있다. 따라서, 에어 프레스를 나올 때의 습윤 웹의 컨시스턴시는 약 25% 이상, 약 26% 이상, 약 27% 이상, 약 28% 이상, 약 29% 이상 및 바람직하게는 약 30% 이상, 특히 약 31% 이상, 더욱 특히 약 32% 이상, 예를 들어, 약 32 내지 약 42%, 더욱 특히 약 33% 이상, 휠씬 더 특히 약 34% 이상, 예를 들어, 약 34 내지 약 42%, 및 휠씬 더 특히 약 35% 이상일 수 있다.

통합적으로 밀봉된 에어 프레스의 탈수 단계를 공정에 가함으로써, 앞서 기재된 현존하는 공정에 상당한 개선이 달성될 수 있다. 먼저, 가장 중요하게는, 높고 충분한 컨시스턴시가 달성되어 공정을 산업적으로 유용한 속도로 조작할 수 있다. 본원 명세서에 사용되는 티슈 기계에 대한 ″고속도 조작″ 또는 ″산업적으로 유용한 속도″는 적어도 하기 값 또는 범위 중 어느 하나만큼 큰 기계 속도를 가리킨다: 1,000; 1,500; 2,000; 2,500; 3,000; 3,500; 4,000; 4,500; 5,000; 5,500; 6,000; 7,000; 8,000; 9,000; 10,000 및 상기 기재된 값중 어느 하나가 상한 및 하한인 범위. 또한, 쉬이트를 높은 컨시스턴시에서 성형하는 것은 3차원성을 보유하는 쉬이트의 능력을 상당히 개선시키고, 따라서 쉬이트의 생성된 두께를 상당히 개선시킨다. 본원 명세서에 사용되는 직물, 펠트 또는 캘린더링되지 않은 종이 웹의 표면에 적용되는 용어 ″텍스쳐드″ 또는 ″3차원″은 표면이 실질적으로 평탄하지 않고 동일 평면상에 있지 않다는 것을 나타낸다. 이외에, 본 발명의 기계 배열은 현존하는 습식 압착 공정에 비해 벌크도 및 흡수성을 다시 상당히 증가시키는 러쉬 이동 단계를 포함할 수 있다.

에어 프레스전에 임의로 증기 샤워(shower) 등을 사용하여 에어 프레스후의 컨시스턴시를 증가시키고(거나) 웹의 교차 기계 방향의 수분 프로파일을 변형시킬 수 있다. 더욱이, 기계 속도가 비교적 낮고, 에어 프레스에서의 체류 시간이 비교적 높을 때 더 높은 컨시스턴시가 달성될 수 있다.

에어 프레스에 의해 제공된 습윤 웹을 가로지르는 차압은 약 25 in Hg 이상, 예를 들어, 약 25 내지 약 120 in Hg, 특히 약 35 in Hg 이상, 예를 들어, 약 35 내지 약 60 in Hg, 더욱 특히 약 40 내지 약 50 in Hg일 수 있다. 이는, 습윤 웹의 한 측면에서의 유체 압력을 0 내지 약 60 lb/in²게이지(psig), 특히 0 내지 약 30 psig, 더욱 특히 약 5 psig 이상, 예를 들어, 약 5 내지 약 30 psig, 특히 약 5 내지 약 20 psig로 유지하는 에어 프레스의 공기 플레눔에 의해 부분적으로 달성될 수 있다. 에어 프레스의 수집 장치는 바람직하게는 0 내지 약 29 in Hg 진공, 특히 0 내지 약 25 in Hg 진공, 더욱 특히 약 10 내지 약 20 in Hg 진공, 예를 들어, 약 15 in Hg 진공에서 작동하는 진공 상자로서 작용한다. 수집 장치가 공기 플레눔으로 통합적 밀봉을 형성하고 진공을 유도하여 공기 및 액체용 수집 장치로서의 기능을 용이하게 하는 것은 바람직하나 필연적인 것은 아니다. 공기 플레눔 및 수집 장치내에 압력 수준은 바람직하게는 모니터링되고, 소정의 수준으로 조절된다.

중요하게는, 에어 프레스에 사용되는 가압 유체는 주변 공기로부터 밀봉되어 웹을 통해 실질적으로 공기 흐름을 생성하고, 그 결과 에어 프레스의 상당한 탈수 능력이 발생한다. 에어 프레스를 통한 가압 유체의 흐름은 적합하게는 개방 면적의 평방 인치당 약 5 내지 약 500 표준 ft³/min(SCFM), 특히 약 10 SCFM 이상, 예를 들어, 약 10 내지 약 200 SCFM, 더욱 특히, 약 40 SCFM 이상, 예를 들어, 약 40 내지 약 120 SCFM이다. 바람직하게는, 공기 플레눔에 공급된 가압 유체중의 70% 이상, 특히 80% 이상 및 더욱 특히 90% 이상이 습윤 웹을 통해 진공 상자내로 인출된다. 본 발명의 목적상, 용어 ″표준 ft³/min″는 14.7 psia 및 60。F에서 측정된 ft³/min이다.

본원 명세서에서 용어 ″공기″ 및 ″가압 유체″는 함께 웹의 탈수를 위해 에어 프레스에 사용되는 임의의 기상 물질을 가리킨다. 기상 물질은 적합하게는 공기, 증기 등을 포함한다. 바람직하게는, 가압 유체는 주변 온도의 공기, 또는 단지 가압 공정에 의해서만 약 300。F 이하, 특히 약 150。F 이하로 가열된 공기를 포함한다.

습윤 웹은 바람직하게는 앞선 처리에 의해 부여된 텍스쳐, 특히, 3차원 직물상에서 성형에 의해 부여된 텍스쳐의 실질적인 부분을 보존하는 방식으로 양키 또는 다른 가열 건조기 표면에 부착된다. 습식 압착된 크레이프 종이를 제조하는데 사용되는 통상적인 방식은 압력 롤이 웹을 탈수하고, 웹을 조밀하며 평평한 상태로 균일하게 압착하는데 사용되기 때문에 상기 목적에 부적절하다. 본 발명의 경우, 실질적으로 평탄한 통상의 프레스 펠트를 다공성 직물 및 바람직하게는 통기 건조용 직물과 같은 텍스쳐드 재료로 대체한다. 본 발명에 따라 제조된 티슈 웹은 3차원 직물상에서 성형된 후 바람직하게는 약 8 cc/g 이상, 특히 약 10 cc/g 이상, 더욱 특히 약 12 cc/g 이상의 벌크도를 가지며, 텍스쳐드 다공성 직물을 사용하여 가열 건조용 실린더상에서 압착된 후 이 벌크도가 유지된다.

최상의 결과를 위해, 통상의 티슈 제조와 비교하여 상당히 낮은 압착 압력이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 웹에 적용되는 최대 부하의 영역은 최대 압력 점을 포함하는 임의의 1 제곱인치 영역을 가로질러 평균할 때 약 400 psi 이하, 특히 약 350 psi 이하, 더욱 특히 약 150 psi 이하, 예를 들어, 약 2 내지 약 50 psi, 가장 특히 약 30 psi 이하이어야 한다. 최대 압력점에서 1 인치선 당 파운드(pli)로 측정되는 압착 압력은 바람직하게는 약 400 pli 이하, 특히 약 350 pli 이하이다. 원통형 건조기상에서 3차원 웹 구조의 저압 적용은 건조된 웹에서 실질적으로 균일한 밀도를 유지하도록 돕는다. 실질적으로 균일한 밀도는, 양키 부속 장치전에 웹을 비압착 수단으로 효과적으로 탈수시키고, 웹에 높은 국부적 압력을 가할 수 있는 높고 불요성인 돌출부가 비교적 없는 건조기에 대해 웹과 접촉하는 다공성 직물을 선택함으로써 향상된다. 직물을 바람직하게는 유효량의 직물 이형제로 처리하여 웹이 건조기 표면과 접촉하는 경우 직물로부터 웹의 탈착을 향상시킨다.

티슈 쉬이트의 흡수성은 흡수성 용량 및 흡수 속도를 특징으로 할 수 있다. 본원 명세서에 사용되는 ″흡수 용량″은 쉬이트 시료의 그램당 물 그램으로 표현되는, 쉬이트가 흡수할 수 있는 증류수의 최대량이다. 특히, 시료 쉬이트의 흡수 용량은 건조 쉬이트의 4 인치×4 인치(101.6 ×101.6 mm) 시료를 절단하고, 0.01 그램에 가장 가깝게 칭량함으로써 측정될 수 있다. 시료를 실온 증류수 조의 표면상에 떨어뜨리고, 3분 동안 조안에 방치한다. 그 후, 시료를 집게 또는 핀셋을 사용하여 제거하고, 3지 클램프를 사용하여 수직으로 매달아 과량의 물을 배수한다. 시료 각각을 3분 동안 배수한다. 그 후, 시료를 칭량 접시에 보관하고, 클램프를 탈착시킴으로써 시료를 칭량 접시에 둔다. 습윤 시료를 0.01 그램에 가장 가깝게 칭량한다. 흡수 용량은 시료의 습윤 중량에서 건조 중량을 뺀 것(흡수된 물의 양)을 시료의 건조 중량으로 나눈 것이다. 각 제품의 적어도 5개의 대표 시료를 시험하여 그 결과를 평균한다.

″흡수 속도″는 제품이 증류수로 철저하게 습윤되는데 걸리는 시간이다. 흡수 속도는 각각이 2.5 인치 ×2.5 인치(63.5 mm ×63.5 mm)로 측정된 20개의 쉬이트를 포함하는 패드를 온도가 30℃인 증류수 조의 표면상에 떨어뜨림으로써 측정된다. 시료가 물과 부딪히는 순간부터 시료가 완전히 습윤될 때 까지(가시적으로 측정됨) 흘러간 시간(초 단위)이 흡수 속도이다.

본 발명의 방법은 얼굴용 티슈, 화장실용 티슈, 타월, 냅킨, 와이프 등을 포함하는 다양한 흡수성 제품을 제조하는데 유용하다. 본 발명의 목적상, 용어 ″티슈″ 또는 ″티슈 제품″은 일반적으로 이러한 제품 구조를 나타내는데 사용되고, 용어 ″셀룰로스성 웹″은 최종 제품 구조에 관계없이 셀룰로스성 섬유를 포함하거나 그로써 이루어진 웹을 광범위하게 가리키는데 사용된다.

경재 또는 연재, 짚, 아마, 유액 분비 식물 씨의 솜 섬유, 마닐라삼, 대마, 케나프(kenaf), 사탕수수, 목화, 갈대 등을 포함하여 많은 섬유 유형이 본 발명에 사용될 수 있다. 표백 및 비표백 섬유, 자연산 섬유(목재 섬유 및 다른 셀룰로스성 섬유, 셀룰로스 유도체 및 화학적으로 경직되거나 가교된 섬유) 또는 합성 섬유(합성 제지용 섬유는 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 아라미드, 아세테이트 등으로부터 제조된 섬유의 특정 형태를 포함함), 생 섬유 및 회수 또는 재활용된 섬유, 경재 및 연재, 및 기계적으로 펄프화된(예를 들어, 목재 분쇄된) 섬유, 화학적으로 펄프화된(크래프트 및 술파이트 펄핑 공정을 포함하나 이에 제한되지 않음) 섬유, 열기계적으로 펄프화된 섬유, 열기계화학적으로 펄프화된 섬유 등을 포함하여 모든 공지된 제지용 섬유가 사용될 수 있다. 상기 언급되거나 관련된 섬유 계열의 임의의 군의 혼합물이 사용될 수 있다. 섬유는 당업계에 유리하다고 공지된 다수의 방법으로 제조될 수 있다. 섬유의 유용한 방법은, 예를 들어, 1994년 9월 20일 허여된 M.A. 허만스(Hermans) 등의 미국 특허 제5,348,620 및 1996년 3월 26일 허여된 제5,501,768호에 개시된 바와 같이 커를(curl) 및 개선된 건조 특성을 부여하는 분산을 포함한다.

또한, 화학 첨가제가 사용될 수 있고, 원 섬유, 섬유성 슬러리에 첨가되거나 제조시 또는 제조후 웹상에 첨가될 수 있다. 그러한 첨가제는 불투명화제, 안료, 습윤 강도제, 건조 강도제, 유연제, 연화제, 습윤제, 살바이러스제, 살박테리아제, 완충제, 왁스, 플루오로폴리머, 방향 제어 물질 및 탈취제, 제올라이트, 염료, 형광성 염료 또는 표백제, 향수, 박리제, 식물 및 광물성 오일, 습윤제, 사이징 제, 초흡수제, 계면활성제, 보습제, 자외선 차단제, 항생제, 로션, 살균제, 방부제, 알로에-베라(aloe-vera) 추출물, 비타민 E 등을 포함한다. 화학 첨가제의 도포는 균일할 필요는 없고 티슈에서 부위 및 좌우에서 다양할 수 있다. 웹 표면의 일부에 퇴적된 소수성 물질은 웹의 특성을 향상시키는데 사용될 수 있다.

단일 헤드박스 또는 복수의 헤드박스가 사용될 수 있다. 헤드박스는 층화되어 웹의 형성시 단일 헤드박스 제트로부터 다층 구조를 생성할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 웹은 층화 또는 층상의 헤드박스로 제조되어 개선된 유연성을 위해 우선적으로 웹의 한 측면상에 단섬유를 퇴적시키고, 비교적 장섬유는 웹의 다른 한 측면 또는 층이 3개 이상인 웹의 내부층에 퇴적시킨다. 웹은 바람직하게는 액체의 배수 및 웹의 부분적 탈수를 허용하는 다공성 성형 직물의 순환 루프상에 형성된다. 다수의 헤드박스로부터 다수의 미발달된 웹을 카우칭(couching)하거나 습윤 상태에서 기계적 또는 화학적으로 결합하여 다층의 단일 웹을 생성할 수 있다.

본 발명의 많은 특징 및 이점이 하기 기재로부터 나타날 것이다. 명세서에서, 본 발명의 바람직한 실시 양태를 나타내는 첨부된 도면을 참고로 한다. 그러한 실시 양태는 본 발명의 모든 범위를 나타내지 않는다. 따라서, 본 발명의 모든 범위를 설명하기 위해 본원의 청구의 범위를 참고로 해야 한다.

도 1은 대표적으로 높은 벌크도 및 흡수성을 갖는 셀룰로스성 웹을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 나타내는 개략적인 공정 흐름도를 나타낸다.

도 2는 대표적으로 본 발명에 따른 별법을 나타내는 개략적인 공정 흐름도를 나타낸다.

도 3은 대표적으로 본 발명에 따른 또다른 별법을 나타내는 개략적인 공정 흐름도를 나타낸다.

도 4는 대표적으로 습윤 웹 및 진공 상자에 비해 상승된 위치에서 에어 프레스의 공기 플레눔 밀봉 어셈블리가 있는, 도 1 내지 3의 방법에 사용하기 위한 에어 프레스의 확대된 정면도를 나타낸다.

도 5는 대표적으로 도 4의 에어 프레스의 측면도를 나타낸다.

도 6은 대표적으로 밀봉용 어셈블리가 직물에 대해 부가된, 일반적으로 도 4의 라인 6-6의 평면으로부터의 확대된 단면도를 나타낸다.

도 7은 대표적으로 도 6과 유사하나 일반적으로 도 4의 라인 7-7의 평면으로부터의 확대된 단면도를 나타낸다.

도 8은 대표적으로 설명을 위해 일부를 제거하고 부분으로 나타낸, 직물에 대해 위치된 공기 플레눔 밀봉용 어셈블리의 여러 부품의 사시도를 나타낸다.

도 9는 대표적으로 도 4의 에어 프레스의 또다른 밀봉용 배열의 확대된 단면도를 나타낸다.

도 10은 대표적으로 도 4의 에어 프레스의 밀봉부의 확대된 개략도를 나타낸다.

〈도면의 상세한 설명〉

본 발명은 상이한 도면의 유사한 요소가 동일한 참조 숫자로 기재된 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 단순화를 위해, 여러 직물 작업을 정의하기 위해 사용되는 다양한 인장용 롤이 개략적으로 나타나 있고, 넘버링되지는 않았다. 통상의 다양한 제지용 장치 및 작업이 원액, 헤드 박스, 형성용 직물, 웹 이동, 크레이핑 및 건조에 대해 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 다양한 실시 양태가 사용될 수 있다는 문맥을 제공할 목적으로 구체적인 통상의 부품이 나타나 있다.

본 발명의 방법은 도 1에 나타낸 장치상에서 수행할 수 있다. 제지용 섬유의 슬러리로서 형성된 미발달된 종이 웹(10)을 헤드박스(12)로부터 다공성 형성용 직물(14)의 순환하는 루프상에 퇴적시킨다. 슬러리의 컨시스턴시 및 유속은 건조 웹 기초 중량을 결정하며, 이 기초 중량은 바람직하게는 약 5 내지 약 80 g/m²(gsm), 더욱 바람직하게는 약 8 내지 약 40 gsm이다.

미발달된 웹(10)은 형성용 직물(14)상에 운반되면서 호일, 흡입 상자 및 당업계에 공지된 다른 장치(나타나 있지 않음)에 의해 부분적으로 탈수된다. 본 발명의 고속 작업의 경우, 건조기 실린더전에 통상의 티슈 탈수 방법은 부적절하게 물을 제거할 수 있어서, 추가의 탈수 수단이 필요할 수 있다. 나타낸 실시 양태에서, 에어 프레스(16)은 웹(10)을 비압착식으로 탈수시키는데 사용된다. 나타낸 에어 프레스(16)은 웹(10)위에 배치된 가압 공기 플레눔(18)의 어셈블리, 가압 공기 플레눔과 작동 유효하게 연결되는 형성용 직물(14) 밑에 배치된 진공 상자(20) 형태의 물 및 유체 수집 장치, 및 지지 직물(22)를 포함한다. 습윤 웹(10)이 에어 프레스(16)을 통과하면서, 웹에 손상을 주지 않고 웹에 대한 밀봉을 용이하게 하기 위해 형성용 직물(14)와 지지 직물(22)사이에 개재된다.

에어 프레스는 물 제거의 실질적인 속도를 제공하여 실질적인 압착 탈수에 대한 필요없이도 웹으로 하여금 양키 건조기에 부착되기 전에 30% 이상 건조 수준을 달성할 수 있게 한다. 에어 프레스(16)의 여러 실시 양태가 하기 더욱 상세히 기재된다. 적합한 다른 실시 양태가 1996년 5월 14일 출원된 허만스 등의 미국 특허 출원 시리얼 제08/647,508호(″Method and Apparatus for Making Soft Tissue″)에 개시되어 있으며 본원 명세서에 참고로 포함된다.

에어 프레스(16)에 이어서, 습윤 웹(10)은 이송 부에서의 진공 이송 슈(shoe)(26)의 도움으로 다공성 텍스쳐드 직물(24)에 이송될 때 까지 형성용 직물(14)와 함께 더욱 이동한다. 이러한 이송은, 예를 들어, 1997년 1월 29일 출원된 린드세이(Lindsay) 등의 미국 특허 출원 시리얼 제08/790,980호(제목 ″Method for Improved Rush Transfer To Produce High Bulk Without Macrofolds″); 1996년 9월 6일 출원된 린드세이 등의 미국 특허 출원 시리얼 제08/709,427호(제목 ″Process for Producing High-Bulk Tissue Webs Using Nonwoven Substrate″); 1997년 9월 16일 허여된 S.A. 엔겔(Engel) 등의 미국 특허 제5,667,636호; 및 1997년 3월 4일 허여된 T.E. 패링톤 쥬니어(Farrington, Jr) 등의 미국 특허 제5,607,551호에 개시된 바와 같이 적합하게 설계된 슈, 직물 위치 지정 및 진공 수준을 이용하여 러쉬 이송으로 수행될 수 있으며, 본원 명세서에 참고로 포함된다. 러쉬 이송 조작에서, 텍스쳐드 직물(24)는 약 10% 이상, 특히 약 20% 이상, 더욱 특히 약 15 내지 약 60%의 속도차로 형성용 직물(14)보다 실질적으로 느리게 이동한다. 러쉬 이송은 바람직하게는 미소적으로 벌크도를 감소시키고, 허용되지 않게 강도를 감소시키지 않으면서 기계 방향 신장을 증가시킨다.

텍스쳐드 직물(24)는 본원 명세서에 참고로 포함되는 1995년 7월 4일 허여된 K.F. 츄(Chiu) 등의 미국 특허 제5,429,686호에 개시된 바와 같이 3차원 통기 건조용 직물을 포함할 수 있거나 기타 텍스쳐드 제직웹 또는 부직포를 포함할 수 있다. 텍스쳐드 직물(24)는 실리콘 또는 탄화수소의 혼합물과 같은 직물 이형제로 처리되어 직물로부터 습윤 웹을 차후에 이형시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 직물 이형제는 웹을 픽업하기 전에 텍스쳐드 직물(24)상에 분무될 수 있다. 이송 슈(26)에서 진공 힘으로 인해 발생하는 성형이 픽업시 쉬이트를 성형하는데 적절하지만, 텍스쳐드 직물(24)상에서 웹(10)이 진공압 또는 광 압착(나타나 있지 않음)을 가하여 직물에 대해 더욱 성형될 수 있다.

그 후, 텍스쳐드 직물(24)상에 습윤 웹(10)을 압력 롤(32)에 의해서 원통형 건조기(30)에 대해 압착시킨다. 원통형 건조기(30)은 증기 후드 또는 양키 건조기 후드(34)가 장착되어 있다. 후드는 통상 온도가 약 300。F 이상, 특히 400。F 이상, 더욱 특히 약 500。F 이상, 가장 특히 약 700。F 이상인 가열 공기의 제트를 사용하며, 이 공기는 노즐 또는 다른 유동 장치로부터 티슈 웹 방향으로 이동하여 공기 제트가 후드에서 하기 수준중 하나의 최대 또는 국부적 평균 속도를 갖는다: 약 10 m/s 이상, 약 50 m/s 이상, 약 100 m/s 이상 또는 약 250 m/s 이상.

습윤 웹(10)은 건조기(30)에 고정될 때 적합하게는 약 30% 이상, 특히 약 35% 이상, 예를 들어, 약 35 내지 약 50% 이상, 더욱 특히 약 38% 이상의 섬유 컨시스턴시를 갖는다. 건조기(30)으로부터 제거될 때의 웹의 건조도는 약 60% 이상, 특히 약 70% 이상, 더욱 특히 약 80% 이상, 휠씬 더 특히 약 90% 이상, 가장 특히 약 90 내지 약 98%로 증가된다. 웹은 가열 건조용 실린더상에서 부분적으로 건조되고, 약 40 내지 약 80%의 컨시스턴시에서 습식 크레이핑되고, 그 후, 약 95% 이상의 컨시스턴시로 건조(후-건조)될 수 있다. 통상적이지 않은 후드 및 충돌 시스템이 양키 건조기 후드(34)에 대한 대안으로서 또는 추가하여 사용되어 티슈 웹의 건조를 향상시킬 수 있다. 추가의 원통형 건조기 또는 기타 건조 수단, 특히 비압착 건조는 제1 원통형 건조기 후에 사용될 수 있다. 후-건조에 적합한 수단은 양키 건조기와 같은 원통형 건조기 한 개 이상을 포함하고, 건조기, 통기 건조기 또는 기타 상업적으로 효과적인 임의의 건조 수단을 포함할 수 있다. 또한, 성형된 웹은 가열 건조용 실린더상에서 완전히 건조되거나 건조 크레이핑될 수 있다. 가열 건조용 실린더상에서 건조 양은 웹의 속도, 건조기 크기, 웹중 수분량 등과 같은 인자에 따라 달라진다.

생성된 건조 웹(36)을, 예를 들어, 크레이핑 블레이드(28)에 의해 건조기로부터 인출하거나 운반하고, 그 후, 롤(38)상으로 권취한다. 계면 조절 혼합물(40)을 습윤 웹(10)을 건조기 표면과 접촉하기 전에 분무 붐(boom)(42)로부터 분무 형태로 회전 원통형 건조기(30)의 표면에 도포한다. 건조기 표면상에 직접 분무하는 것에 대한 대안으로서, 계면 조절 혼합물은 그라비야(gravure) 인쇄에 의해 습윤 웹 또는 건조기 표면에 직접 도포되거나 제지 기계의 습윤 말단에서 수성 섬유성 슬러리내로 혼입될 수 있다. 웹(10)이 건조기 표면상에 있는 동안 건조기 표면으로부터 이형을 촉진하는 제제의 첨가를 포함하여 건조 웹상에 용액을 인쇄 또는 직접 분무하는 것과 같이 화학물질로 더욱 처리될 수 있다.

계면 조절 혼합물(40)은 습식 압착 및 크레이핑 조작을 위해 통상의 크레이핑 첨가제 및(또는) 건조기 이형제를 포함할 수 있다. 또한, 습윤 웹(10)은 본원 명세서에 참고로 포함되는, 본 출원과 동일한 날에 출원된 F.G. 드루에케(Druecke) 등의 미국 특허 출원(제목 ″Method of Producing Low Density Resilient Webs″)에 개시된 유형의 계면 조절 혼합물을 사용하여 크레이핑하지 않고 건조기 표면으로부터 제거될 수 있다.

또 다른 실시 양태는 도 2에 나타나 있고, 도면에서, 제지용 섬유의 슬러리로서 형성된 미발달된 종이웹(10)을 헤드박스(12)로부터 다공성 형성용 직물(14)의 순환하는 루프상에 퇴적시킨다. 미발달된 웹(10)을 형성용 직물(14)에 있는 동안 진공 상자(46) 또는 기타 적합한 수단에 의해 부분적으로 탈수시킨다. 에어 프레스(16)을 사용하여 웹(10)을 비압착 탈수시킬 뿐만 아니라 다공성 텍스쳐드 직물(24)에 이송시킨다. 나타낸 에어 프레스(16)은 진공 상자(20)과 작동상 유효하게 연결되도록 배치된 가압 공기 플레눔(18)의 어셈블리를 포함한다. 습윤 웹(10)이 에어 프레스(16)을 통과하면서, 형성용 직물(14)와 텍스쳐드 직물(24)사이에 개재되고, 이 때 텍스쳐드 직물은 습윤 웹과 진공 상자(20)사이에 배치된다.

그 후, 텍스쳐드 직물(24)상에 습윤 웹(10)을 압력 롤(32)에 의해서 원통형 건조기(30)에 대해 압착시킨다. 원통형 건조기(30)은 증기 후드 또는 양키 건조기 후드(34)가 장착되어 있다. 생성된 건조 웹(36)을 건조기로부터 인출하거나 운반하고, 크레이핑하지 않고 제거하고, 그 후, 롤(38)상으로 권취한다. 웹을 건조기 표면으로부터 인출하는 각도는 적합하게는 분리점에서 건조기 표면의 접선에 대해 측정된 약 80 내지 약 100도이지만, 상이한 조작 속도에 따라 달라질 수 있다.

계면 조절 혼합물(40)을 분무 붐(42)로부터 분무 형태로 회전 원통형 건조기(30)의 표면에 도포한다. 예를 들어, 계면 조절 혼합물은 폴리비닐 알코올, 소르비톨 및 허큘레스 M1336 폴리글리콜의 혼합물을 포함하며, 5 고체 중량% 미만의 수용액에서 50 내지 75 mg/m²로 도포될 수 있다. 접착 화합물 및 이형제의 양은 습윤 웹이 부착되도록 균형을 이루어서 웹이 크레이핑되지 않고 건조기로부터 인취되도록 후드내로 올라가지 말아야 한다.

도 2에 나타낸 실시 양태는 에어 프레스(16)이 웹을 텍스쳐드 직물(24)상에 성형하는데 사용되기 때문에 향상된 정도의 습식 성형을 제공한다. 에어 프레스는 형성용 직물(14)와 텍스쳐드 직물(24) 사이의 접합점에 위치하고, 따라서 별도의 지지 직물(22)(도 1)이 필요하지 않다. 도 2의 실시 양태에서 형성용 직물(14) 및 텍스쳐드 직물(24)는 바람직하게는 동일한 속도로 이동한다. 웹이 러쉬 이동되고 산업적으로 유용한 속도에서 습식 성형되는 기계 배열에서, 웹을 뒤집거나 또는 텍스쳐드 직물에 비해 웹의 비교적 약한 점의 위치를 바꾸는 것이 유리할 수 있다. 웹을 뒤집거나 이동시키기 위한 기술이 본원 명세서에 참고로 포함되는, 본 출원과 동일한 날에 출원된 S.L. 첸(Chen) 등의 미국 특허 출원(제목 ″Low Density Resilient Webs and Methods of Making Such Webs″)에 개시되어 있다.

또다른 실시 양태가 도 3에 나타나 있다. 이 실시 양태는 텍스쳐드 직물(24)상의 습윤 웹(10)이 2개의 이송 롤(48)을 사용하여 원통형 건조기(30)에 이송된다는 것을 제외하고는 도 2와 유사하다. 그 결과, 웹(10)은 건조기상에 감겨지고, 텍스쳐드 직물(24)는 건조기 후드(34)전에 소정의 길이에 대해 원통형 건조기(30)에 대해 웹을 보유하여 건조 및 접착을 개선시킨다. 바람직하게는 텍스쳐드 직물(24)는 원통형 건조기 표면상에서 기계 방향을 따라 약 6 인치 이상, 예를 들어, 약 12 내지 약 60 인치, 특히 약 18 인치 이상의 유한한 길이에 대해 양키 건조기(30)에 대해 웹을 감싸고 있다. 직물을 바람직하게는 웹이 건조기와 접촉하는 전체 거리 미만에 대해 건조기를 감싸고 있고, 특히 직물은 웹이 건조기 후드(34)에 들어가기 전에 웹으로부터 분리된다. 직물 랩(wrap)의 길이는 직물의 거침 정도에 따라 달라질 수 있다. 이송 롤(48)중 하나 또는 양쪽이 원통형 건조기 표면에 대해 부가되어 건조, 쉬이트 성형 및 접착 결합의 발달을 향상시킬 수 있다. 또한, 롤 중 하나 또는 양쪽을 부가하지 않아서 웹에 대한 임의의 추가 압착을 생략할 수 있다.

도 3의 실시 양태에 의해 제공되는 바와 같이 건조 실린더의 소정의 길이에 대한 직물 랩은, 웹이 보다 높은 컨시스턴시로 건조되면서 텍스쳐드 직물(24)와 접촉한 상태로 유지된다는 점에서 웹이 3차원 구조를 보유하는 것을 향상시킬 수 있다. 도 3의 기계 배열은 텍스쳐드 직물(24)가 비교적 개방성이거나 거친 경우 특히 바람직하다. 웹이 크레이핑 블레이드(28)로 양키 건조기로부터 제거되는 것으로서 도 3에 나타나 있다.

습윤 웹(10)을 탈수하기 위한 에어 프레스(200)이 도 4 내지 7에 나타나 있다. 에어 프레스(200)은 일반적으로 진공 상자(204) 형태로 하부 수집 장치와 함께 상부 공기 플레눔(202)를 포함한다. 습윤 웹(10)은 상부 지지 직물(206)과 하부 지지 직물(208)사이에 개재되면서 공기 플레눔과 진공 상자 사이에 기계 방향(205)으로 이동한다. 공기 플레눔과 진공 상자는 공기 플레눔에 공급된 가압 유체가 습윤 웹을 통해 이동하고 진공 상자를 통해 제거되거나 진공배기 되도록 조작상 서로 관련이 있다.

연속 직물(206) 및 (208) 각각은 당업계에 공지된 방식으로 직물을 인도하고, 구동시키고, 신장시키는 일련의 롤(나타나 있지 않음)상에 이동한다. 직물 장력은 소정량, 적합하게는 약 10 내지 약 60 pli, 특히 약 30 내지 약 50 pli, 더욱 특히 약 35 내지 약 45 pli로 고정된다. 에어 프레스(200)을 통해 습윤 웹(10)을 수송하는데 유용할 수 있는 직물은 거의 모든 유체 투과성 직물, 예를 들어, 알바니 인터네셔널(Albany International) 94M, 애플톤 밀스(Appleton Mills) 2164B 등을 포함한다.

습윤 웹(10)의 폭을 넓히는 에어 프레스(200)의 정면도가 도 4에 나타나 있고, 기계 방향(205)의 측면도가 도 5에 나타나 있다. 양쪽 도면에서, 공기 플레눔(202)의 여러 부품이 습윤 웹(10) 및 진공 상자(204)에 비해 나오거나 들어간 위치에 나타나 있다. 들어간 위치에서, 가압 유체의 유효한 밀봉이 가능하지 않다. 본 발명의 목적으로, 에어 프레스의 ″들어간 위치″는 공기 플레눔(202)가 습윤 웹 및 지지 직물에 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다.

나타낸 공기 플레눔(202) 및 진공 상자(204)는 적합한 프레임 구조(210)내에 설치되어 있다. 나타낸 프레임 구조는 다수의 수직으로 배향된 지지 막대(212)에 의해 분리된 상부 및 하부 지지 플레이트(211)을 포함한다. 공기 플레눔(202)는 가압 유체 공급원(나타나 있지 않음)에 조작상 연결된 1개 이상의 적합한 공기 통로(215)를 통해 가압 유체의 공급물을 얻는데 적합한 챔버(214)(도 7)을 갖는다. 상응하게는, 진공 상자(204)는 바람직하게는 적합한 유체 통로(217) 및 (218)(도 5, 6 및 7) 각각에 의해 저 및 고 진공원(나타나 있지 않음)에 조작상 연결된 다수의 진공 챔버(도 7과 관련하여 하기 기재됨)를 갖는다. 그 후, 습윤 웹(10)으로부터 제거된 물은 공기 스트림으로부터 분리된다. 에어 프레스의 부품을 설치하기 위한 다양한 고정 장치가 도면에 나타나 있으나 숫자로 기재하지는 않았다.

에어 프레스(200)의 확대된 단면도가 도 6 및 7에 나타나 있다. 이들 도면에서 에어 프레스는 공기 플레눔(202)의 부품이 습윤 웹(10)과 지지 직물(206) 및 (208) 사이의 충돌 관계로 낮추어지는 작업 위치로 나타나 있다. 최소한의 접촉력으로 가압 유체를 적합하게 밀봉하고 따라서 직물 마모를 감소시키는 것으로 밝혀진 충돌의 정도는 하기 더욱 상세히 기재된다.

공기 플레눔(202)는 프레임 구조(210)에 고정적으로 설치된 정지 부품(220), 및 프레임 구조 및 습윤 웹에 비해 유동적으로 설치된 밀봉 어셈블리(260) 양쪽을 포함한다. 또한, 전체 공기 플레눔이 프레임 구조에 비해 유동적으로 설치될 수 있다.

도 7을 참고로 하여, 공기 플레눔의 정지 부품(220)은 서로 떨어져 있으며 상부 지지 플레이트(211) 밑에 위치된 한 쌍의 상부 지지 어셈블리(222)를 포함한다. 상부 지지 어셈블리는 서로를 향해 마주보며 사이에 부분적으로 플레눔 챔버(214)를 갖는 표면(224)를 한정한다. 상부 지지 어셈블리는 또한 진공 상자(204)를 향해 있는 바닥 표면(226)을 갖는다. 나타낸 실시 양태에서, 바닥 표면(226) 각각은 상부 공기 로딩 관(230)이 고정적으로 설치된 가늘고 긴 리세스(recess)(228)을 갖는다. 상부 공기 로딩 관(230)은 적합하게는 교차 기계 방향에서 중심에 두며 바람직하게는 습윤 웹의 전체 폭에 걸쳐 연장되어 있다.

또한, 공기 플레눔(202)의 정지 부품(220)은 서로 떨어져 있고 상부 지지 어셈블리(222)로부터 수직으로 떨어져 있는 한 쌍의 하부 지지 어셈블리(240)을 포함한다. 하부 지지 어셈블리는 탑 표면(242) 및 마주보는 표면(244)을 갖는다. 탑 표면(242)는 상부 지지 어셈블리(222)의 바닥 표면(226)을 향하여 있고, 나타낸 바와 같이 하부 공기 로딩 관(248)이 고정적으로 설치된 가늘고 긴 리세스(246)을 갖는다. 하부 공기 로딩 관(248)은 적합하게는 교차 기계 방향에서 중심을 두며 적합하게는 습윤 웹 폭의 약 50 내지 100%에 걸쳐 연장되어 있다. 나타낸 실시 양태에서, 측면 지지 플레이트(250)은 하부 지지 어셈블리의 마주 보는 표면(244)에 고정적으로 부착되어 있고, 밀봉 어셈블리(260)의 수직 운동을 안정화시키는 기능을 한다.

또한, 도 8을 참고로 하여, 밀봉 어셈블리(260)은 서로 떨어져 있는 CD 밀봉부(262)(도 6 내지 8)로서 언급되는 한 쌍의 교차 기계 방향 밀봉부, CD 밀봉부를 연결하는 다수의 브레이스(brace)(263)(도 8), 및 MD 밀봉부(264)(도 6 및 8)로서 언급되는 한 쌍의 기계 방향 밀봉부를 포함한다. CD 밀봉부(262)는 정지 부품(220)에 비해 수직으로 유동성이다. 임의적이나 바람직한 브레이스(263)은 고정적으로 CD 밀봉부에 부착되어 구조적 지지를 제공하고, 따라서 CD 밀봉부와 함께 수직으로 움직인다. 기계 방향(205)에서, MD 밀봉부(264)는 상부 지지 어셈블리(222) 사이 및 CD 밀봉부(262) 사이에 배치되어 있다. 하기 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, MD 밀봉부의 일부는 정지 부품(220)에 비해 수직으로 유동성이다. 교차 기계방향에서, MD 밀봉부는 습윤 웹(10)의 가장 자리 근처에 위치되어 있다. 한 특정한 실시 양태에서, MD 밀봉부는 가능한한 습윤 웹 폭을 수용하기 위해 교차 기계 방향으로 유동성이다.

나타낸 CD 밀봉부(262)는 주요 직립벽 부분(266), 직립벽 부분의 탑부(270)으로부터 바깥쪽으로 나온 트랜스버스 플랜지(transverse flange)(268) 및 직립벽 부분의 마주보는 바닥 부분(274)에 설치된 밀봉 블레이드(272)(도 7)를 포함한다. 따라서, 바깥쪽으로 나온 플랜지(268)은 밀봉 어셈블리의 운동 방향과 실질적으로 수직을 이루는 마주보는 상부 및 하부 조절 표면(276) 및 (278)을 형성한다. 벽 부분(266) 및 플랜지(268)은 별도의 부품 또는 나타낸 바와 같이 단일 부품을 포함할 수 있다.

상기 기재된 바와 같이, 밀봉용 어셈블리(260)의 부품은 도 4 및 5에 나타낸 들어간 위치와 도 6 및 7에 나타낸 작업 위치사이에 수직으로 유동성이다. 특히, CD 밀봉부(262)의 벽 부분(266)은 위치 조절 플레이트(250)의 안쪽으로 위치해 있고, 그에 비해 미끄럼성이 있다. 수직 운동량은 상부 지지 어셈블리(222)의 바닥 표면(226)과 하부 지지 어셈블리(240)의 탑 표면(242) 사이에 운동하는 트랜스버스 플랜지(268)의 능력에 의해 결정된다.

트랜스버스 플랜지(268)의 수직 위치, 따라서 CD 밀봉부(262)는 공기 로딩 관(230) 및 (248)의 활동에 의해 조절된다. 로딩 관은 공기 공급원, 및 에어 프레스용 제어 시스템(나타내지 않음)에 조작상 연결된다. 상부 로딩 관(230)의 활동은 CD 밀봉부(262)의 상부 조절 표면(276)상에 아래방향으로 힘을 생성하여 플랜지(268)의 아래방향 운동을 초래하여 하부 지지 어셈블리(240)의 탑 표면(242)와 접촉하거나 또는 하부 로딩 관(248) 또는 직물 장력에 의해 초래되는 상향 힘에 의해 정지될 때 까지 움직인다. CD 밀봉부(262)가 들어가는 것은 하부 로딩 관(248)의 활동 및 상부 로딩 관의 비활동에 의해 달성된다. 이 경우, 하부 로딩 관은 하부 조절 표면(278)에 상향으로 압착하고, 플랜지(268)이 상부 지지 어셈블리(222)의 바닥 표면 쪽으로 움직이게 한다. 물론, 상부 및 하부 로딩 관은 차압에서 작동되어 CD 밀봉부를 운동시킬 수 있다. CD 밀봉부의 수직 운동을 조절하는 또다른 수단은 다른 형태, 및 공기 실린더, 수력적 실린더, 스크류, 잭(jack), 기계 링크 장치 또는 다른 적합한 수단의 연결을 포함할 수 있다. 적합한 로딩 관은 실 마스터 코포레이션(Seal Master Corporation)(Kent, Ohio)에서 시판된다.

도 7에 나타난 바와 같이, 한 쌍의 브릿지 플레이트(279)는 상부 지지 어셈블리(222)와 CD 밀봉부(262)사이의 간격을 두어 가압 유체의 탈출을 방지한다. 따라서, 브릿지 플레이트는 공기 플레눔 챔버(214)의 부분을 갖는다. 브릿지 플레이트는 상부 지지 어셈블리의 마주보는 표면(224)에 고정적으로 부착되어 있고, CD 밀봉부의 내표면에 대해 미끄럼성이거나 또는 그 역이다. 브릿지 플레이트는 렉산(LEXAN)과 같은 유체 불투과성, 반-경질, 낮은 마찰 재료, 쉬이트 금속 등으로 형성될 수 있다.

밀봉 블레이드(272)는 에어 프레스의 다른 특징과 함께 작용하여 기계 방향으로 공기 플레눔(202)와 습윤 웹(10) 사이의 가압 유체의 탈출을 최소화한다. 이외에, 밀봉 블레이드는 바람직하게는 직물 마모의 양을 감소시키는 방식으로 성형되고 형성된다. 구체적인 실시 양태에서, 밀봉 블레이드는 탄성(resilient) 플라스틱 화합물, 세라믹, 코팅된 금속 기재 등으로 형성된다.

도 6 및 8을 참고로 하여, MD 밀봉부(264)는 서로 떨어져 있고, 에어 프레스의 측면 가장 자리를 따라 가압 유체의 손실을 방지하는데 적합하다. 도 6 및 8 각각은 습윤 웹(10)의 가장 자리 근처에서 교차 기계 방향으로 위치된 MD 밀봉부(264)의 중 하나를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 각각의 MD 밀봉부는 트랜스버스 지지부(280), 트랜스버스 지지부에 조작상 연결된 말단 덱클 스트립(deckle strip)(282), 및 트랜스버스 지지부에 대해 말단 덱클 스트립을 운동시키기 위한 작동기(284)를 포함한다. 트랜스버스 지지부(280)은 정상적으로 습윤 웹(10)의 측면 가장자리 근처에 위치하고, 일반적으로 CD 밀봉부(262) 사이에 위치하고 있다. 나타낸 바와 같이, 각 트랜스버스 지지부는 말단 덱클 스트립이 설치된 하향 채널(281)(도 8)을 한정한다. 이외에, 각 트랜스버스 지지부는 작동기(284)가 설치된 원형 개구(283)을 갖는다.

말단 덱클 스트립(282)는 원통형 작동기(284)로 인해 트랜스버스 지지부(280)에 대해 수직으로 유동성이다. 결합부(285)(도 6)는 말단 덱클 스트립을 원통형 작동기의 출력 샤프트에 연결시킨다. 결합부는 말단 덱클 스트립이 채널(281)내에 미끄러질 수 있도록, 예를 들어 치환을 위해, 뒤집어진 T-형 막대를 포함할 수 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 트랜스버스 지지부(280)과 말단 덱클 스트립(282) 양쪽은 O-링 재료 등과 같은 유체 불투과성 밀봉 스트립(286)을 수용하는 슬롯(slot)을 한정한다. 밀봉 스트립은 누출로부터 에어 프레스의 공기 챔버(214)를 밀봉하는 것을 돕는다. 밀봉 스트립이 있는 슬롯은 바람직하게는 트랜스버스 지지부(280)과 말단 덱클 스트립(282) 사이의 계면에서 폭이 넓어져서 이들 부품사이의 상대 운동을 수용한다.

브릿지 플레이트(287)(도 6)은 MD 밀봉부(264)와 상부 지지 플레이트(211)사이에 위치하고, 상부 지지 플레이트에 고정적으로 설치되어 있다. 공기 챔버(214)(도 7)의 측면부는 브릿지 플레이트에 의해 한정된다. 유체 불투과성 개스킹(gasketing) 재료와 같은 밀봉 수단은 바람직하게는 브릿지 플레이트와 MD 밀봉부사이에 위치되어 이들 사이의 상대 운동을 허용하고 가압 유체의 손실을 방지한다.

작동기(284)는 적합하게는 CD 밀봉부(262)의 수직 위치와 독립적으로 상부 지지 직물(206)에 대해 말단 덱클 스트립(282)의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)을 제어한다. 부하는 필요한 밀봉력을 정확히 맞추도록 제어될 수 있다. 말단 덱클 스트립은 모든 말단 덱클 및 직물 마모를 제거할 필요가 없을 때 들어갈 수 있다. 적합한 작동기는 빔바 코포레이션(Bimba Corporation)에서 시판된다. 또한, 말단 덱클 스트립의 위치를 제어하는 능력이 희생될 수 있지만 스프링(나타내지 않음)을 사용하여 직물에 대해 말단 덱클 스트립을 고정할 수 있다.

도 6을 참고로 하여, 말단 덱클 스트립(282) 각각은 결합부(285)에 인접하여 배치된 탑 표면 또는 가장 자리(290), 사용시 직물(206)과 접촉하여 있는 맞은편 바닥 표면 또는 가장 자리(292), 및 CD 밀봉부(262)에 근접하여 있는 측면 표면 또는 가장 자리(294)를 갖는다. 바닥 표면(292)의 형상은 적합하게는 진공 상자(204)의 굴곡에 맞추어 있다. CD 밀봉부(262)가 직물에 충돌하는 바닥 표면(292)는 바람직하게는 직물 충돌의 굴곡을 따르는 형상으로 되어 있다. 따라서, 바닥 표면은 떨어져 있는 말단부(298)에 의해 기계 방향에서 측면으로 둘러싸인 중심부(296)을 갖는다. 일반적으로 중심부(296)의 형상은 진공 상자의 형상을 따르는 반면 말단부(298)의 형상은 일반적으로 CD 밀봉부(262)에 의해 생기는 직물의 편향도를 따른다. 돌출한 말단부(298)에서의 마모를 방지하기 위해, 바람직하게는 CD 밀봉부(262)가 들어가기 전에 말단 덱클 스트립이 들어가 있다. 말단 덱클 스트립(282)는 바람직하게는 직물 마모를 최소화하는 기체 불투과성 재료로 형성되어 있다. 말단 덱클에 적합할 수 있는 특정 재료는 폴리에틸렌, 나일론 등을 포함한다.

MD 밀봉부(264)는 바람직하게는 교차 기계 방향으로 유동적이고, 따라서 바람직하게는 CD 밀봉부(262)에 대해 미끄러질 수 있게 위치되어 있다. 나타낸 실시 양태에서, 교차 기계 방향에서 MD 밀봉부(264)의 운동은 브래킷(bracket)(306)(도 8)에 의해 고정되어 있는 쓰레드(thread) 샤프트 또는 볼트(305)에 의해 제어된다. 쓰레드 샤프트(305)는 트랜스버스 지지부(280)의 쓰레드 개구를 통과하고, 샤프트의 회전은 MD 밀봉부가 샤프트를 따라 움직이게 한다. 또한, 예를 들어, 공기 장치 등과 같이 교차 기계 방향에서 MD 밀봉부(264)를 움직이게 하기 위한 또 다른 수단이 사용될 수 있다. 또다른 실시 양태에서, MD 밀봉부는 CD 밀봉부에 고정적으로 부착되어 있어서 전체 밀봉 어셈블리가 함께 올라가고 내려간다(나타내지 않음). 또다른 실시 양태에서, 트랜스버스 지지부(280)은 CD 밀봉부에 고정 부착되어 있고, 말단 덱클 스트립은 CD 밀봉부와 독립적으로 움직인다(나타내지 않음).

진공 상자(204)는 하부 지지 직물(208)이 이동하는 탑 표면(302)를 갖는 커버(300)을 포함한다. 진공 상자 커버(300) 및 밀봉 어셈블리(260)은 바람직하게는 웹 제어를 용이하게 하도록 서서히 굴곡화되어 있다. 나타낸 진공 상자 커버가 제1 외부 밀봉 슈(311), 제1 밀봉 진공 대역(312), 제1 내부 밀봉 슈(313), 3개의 내부 슈(315), (317) 및 (319)를 둘러싸는 일련의 4개의 고 진공 대역(314), (316), (318) 및 (320), 제2 내부 밀봉 슈(321), 제2 밀봉 진공 대역(322) 및 제2 외부 밀봉 슈(323)(도 7)과 함께 기계 방향(205)에서 선 가장 자리로부터 후 가장 자리까지 형성되어 있다. 이들 슈 및 대역 각각은 바람직하게는 웹의 전체 폭을 가로질러 교차 기계 방향으로 연장되어 있다. 슈 각각은 바람직하게는 상당한 직물 마모를 발생시키지 않으면서 하부 지지 직물(208)에 대해 세라믹 재료로 형성된 탑 표면을 포함한다. 적합한 진공 상자 커버 및 슈는 플라스틱, 나일론, 코팅된 강철 등으로 형성될 수 있고, JWI 코포레이션 또는 IBS 코포레이션에서 시판된다.

4개의 고 진공 대역(314), (316), (318) 및 (320)은 비교적 높은 진공 수준을 유도하는 1개 이상의 진공원(나타내지 않음)에 조작상 연결되어 있는 커버(300)에서의 경로이다. 예를 들어, 고 진공 대역은 0 내지 25 in Hg 진공, 특히 약 10 내지 약 25 in Hg 진공에서 조작될 수 있다. 나타낸 경로에 대한 대안으로서, 커버(300)은 웹을 통해 가압 유체의 흐름을 생성하는 진공원에 연결된 다수의 구멍 또는 기타 형상의 개구(나타내지 않음)를 가질 수 있다. 한 실시 양태에서, 고 진공 대역은 기계 방향으로 0.375 인치로 각각 측정되며 습윤 웹의 전체 폭을 가로질러 연장되어 있는 슬롯을 포함한다. 나타낸 실시 양태에서 슬롯(314), (316), (318) 및 (320)에 대한 시간인, 웹상의 임의의 점에서 가압 유체의 흐름에 노출되는 체류 시간은 적합하게는 약 10 ms 이하, 특히 약 7.5 ms 이하, 더욱 특히 5 ms 이하, 예를 들어, 약 3 ms 이하 또는 심지어 약 1 ms 이하이다. 고압 진공 슬롯의 수 및 폭, 및 기계 속도는 체류 시간을 결정한다. 선택되는 체류 시간은 습윤 웹중에 함유된 섬유의 유형 및 소망하는 양의 탈수에 따라 달라진다.

제1 및 제2 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)는 에어 프레스로부터 가압 유체의 손실을 최소화하는데 사용될 수 있다. 밀봉 진공 대역은 4개의 고 진공 대역과 비교하여 바람직하게는 비교적 낮은 진공 수준을 유도하는 1개 이상의 진공원(나타내지 않음)에 조작상 연결될 수 있는 커버(300)에서의 경로이다. 특히, 밀봉 진공 대역에 바람직한 진공의 양은 0 내지 약 100 in H₂O 진공이다.

에어 프레스(200)은 바람직하게는 CD 밀봉부(262)가 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)내에 배치되어 있는 구조이다. 더욱 특히, 에어 프레스의 선두 측면상에 있는 CD 밀봉부(262)의 밀봉 블레이드(272)는 기계 방향에서 제1 외부 밀봉 슈(311)과 제1 내부 밀봉 슈(313)사이에 배치되어 있으며, 특히 중심에 배치되어 있다. CD 밀봉부의 후 밀봉 블레이드(272)는 기계 방향에서 제2 내부 밀봉 슈(321)과 제2 외부 밀봉 슈(323)사이에 유사하게 배치되어 있으며, 특히 중심에 배치되어 있다. 그 결과, CD 밀봉부가 습윤 웹(10) 및 직물(206) 및 (208)의 정상적인 이동 경로를 진공 상자쪽으로 편향시키도록 밀봉 어셈블리(260)이 낮추어질 수 있으며, 이는 표현을 목적으로 도 7에 약간 과장된 스케일로 나타나 있다.

밀봉 진공 대역(312) 및 (322)는 습윤 웹(10)의 폭을 가로질러 에어 프레스(200)으로부터 가압 유체의 손실을 최소화시키는 기능을 한다. 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)에서 진공은 공기 플레눔(202)로부터 가압 유체를 끌어당기고 에어 프레스 외부로부터 주변 공기를 끌어당긴다. 따라서, 공기 흐름이 마주보는 방향에서의 가압 유체 누출보다는 에어 프레스 외부로부터 밀봉 진공 대역내로 형성된다. 그러나, 고 진공 대역과 밀봉 진공 대역사이의 진공에서의 상대차로 인해, 공기 플레눔으로부터 대부분의 가압 유체가 밀봉 진공 대역보다는 고 진공 대역으로 이끌린다.

도 9에 부분적으로 나타낸 또다른 실시 양태에서, 어떠한 진공도 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)의 한 쪽 또는 양 쪽에서 유도되지 않는다. 오히려, 변형성 밀봉 덱클(330)이 밀봉 대역(312) 및 (322)(단지 (322)만이 나타나 있음)내에 배치되어 기계방향에서 가압 유체의 누출을 방지한다. 이 경우, 에어 프레스가 직물(206) 및 (208), 및 습윤 웹(10)에 충돌하는 밀봉 블레이드(272)와, 변형성 밀봉 덱클(330) 근처에 있거나 접촉하여 배치되어 있는 직물 및 습윤 웹에 의해 기계 방향에서 밀봉된다. CD 밀봉부(262)가 직물 및 습윤 웹에 충돌하고, 변형성 밀봉 덱클(330)에 의해 직물 및 습윤 웹의 반대 쪽에 배치되어 있는 이러한 배열은 특히 효과적인 공기 플레눔 밀봉을 생성하는 것으로 밝혀졌다.

변형성 밀봉 덱클(330)은 바람직하게는 습윤 웹의 전체 폭을 가로질러 연장되어 에어 프레스(200)의 선 말단, 후 말단 또는 이들 양쪽을 밀봉한다. 밀봉 진공 대역은 변형성 밀봉 덱클이 전체 웹 폭을 가로질러 연장되는 경우 진공원으로 분리될 수 있다. 에어 프레스의 후 말단이 변형성 밀봉 덱클의 전체 폭을 사용하는 경우, 진공 장치 또는 블로우 상자가 에어 프레스의 하부 스트림에서 사용되어 웹(10)으로 하여금 직물이 분리될 때 직물중 하나와 함께 남도록 한다.

바람직하게는, 변형성 밀봉 덱클(330)이 직물(208)에 비해 우선적으로 마모하는 재료(직물 및 재료가 사용될 때 재료가 직물에 상당한 마모를 발생시키지 않으면서 마모 제거됨을 의미함)를 포함하거나, 또는 탄력성이 있고 직물의 충돌로 편향되는 재료를 포함한다.

상기 경우중 하나에서, 변형성 밀봉 덱클은 바람직하게는 기체 불투과성이고, 바람직하게는 밀폐 셀 포움(foam) 등과 같은 높은 공극 부피를 갖는 재료를 포함한다. 한 특정 실시 양태에서, 변형성 밀봉 덱클은 두께 0.25 인치로 측정되는 밀폐 셀 포움을 포함한다. 가장 바람직하게는, 변형성 밀봉 덱클 자체는 직물의 경로와 일치하게 마모된다. 변형성 밀봉 덱클은 바람직하게는 구조적 지지를 위한 지지용 플레이트(332), 예를 들어, 알루미늄 막대가 수반된다.

밀봉 덱클의 전체 폭이 사용되지 않는 실시 양태에서, 몇 종류의 밀봉 수단이 웹의 측면에서 필요하다. 상기와 같은 변형성 밀봉 덱클, 또는 당업계에 공지된 기타 적합한 수단이 습윤 웹의 측면 바깥쪽으로 직물을 통한 가압 유체의 흐름을 차단하는데 사용될 수 있다.

습윤 웹의 폭을 균일하게 가로지르는 상부 지지 직물(206)내로 CD 밀봉부의 충돌 정도는 웹을 가로질러 효과적인 밀봉을 생성하는데 중요한 인자인 것으로 밝혀졌다. 필수적 충돌 정도는 상부 및 하부 지지 직물(206) 및 (208)의 최대 장력, 공기 플레눔 챔버(214)와 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)사이에서 웹을 가로지르는 차압, 및 CD 밀봉부(262)와 진공 상자 커버(300) 사이의 간격의 함수인 것으로 밝혀졌다.

도 10에 나타낸 에어 프레스의 후 밀봉 부분의 개략도를 참고로 하여, 상부 지지 직물(206)내로 CD 밀봉부(262)의 바람직한 최소량의 충돌(h(분))이 하기 식으로 나타내어지는 것으로 밝혀졌다:

h(분)=(T/W)[cosh(Wd/T)-1]

식중, T는 lb/in로 측정된 직물의 장력이고,

W는 psi로 측정된, 웹을 가로지르는 차압이고,

d는 인치로 측정된, 기계 방향에서 간격이다.

도 10은 후 CD 밀봉부(262)가 상부 지지 직물(206)을 화살표 ″h″로 나타낸 양 만큼 편향시키는 것을 나타낸다. 상부 및 하부 지지 직물(206) 및 (208)의 최대 장력은 화살표 ″T″로 나타낸다. 직물 장력은 후이크(Huyck) 코포레이션에서 시판되는 모델 장력계 또는 기타 적합한 방법으로 측정될 수 있다. CD 밀봉부의 밀봉 블레이드(272)와 제2 내부 밀봉 슈(321)사이의 간격은 기계 방향으로 측정되며 화살표 ″d″로 나타낸다. 충돌을 결정하는데 의미있는 간격 ″d″는 밀봉 블레이드(272)의 보다 높은 차압 측면, 즉, 플레눔 챔버(214) 방향에서의 간격인데, 이는 그 측면에서의 차압은 직물 및 웹의 위치에 가장 효과있기 때문이다. 바람직하게는, 밀봉 블레이드와 제2 외부 슈(323)사이의 간격은 간격 ″d″와 거의 동일하거나 미만이다.

상기 정의된 바와 같이 최소 충돌 정도로 CD 밀봉부(262)의 수직 배치를 조절하는 것은 CD 밀봉의 효과도에 있어 결정적인 인자이다. 밀봉 어셈블리(260)에 적용되는 부하력은 밀봉의 효과도를 결정하는데 있어 적은 역할을 하며, 충돌의 필수적인 정도를 유지하는데 필요한 양으로 단지 고정시키기만 할 필요가 있다. 물론, 직물 마모의 양은 에어 프레스(200)의 상업적 유용성에 영향을 준다. 실질적인 직물 마모없이 효과적인 밀봉을 달성하기 위해, 충돌 정도는 바람직하게는 상기 정의된 충돌의 최소 정도와 동일하거나 단지 약간만 크다. 직물 폭을 가로지르는 직물 마모의 변화성을 최소화하기 위해, 직물에 가하는 힘은 바람직하게는 교차 기계 방향에 걸쳐 일정하게 유지된다. 이는 CD 밀봉부의 제어 및 균일한 부하, 또는 CD 밀봉부의 위치 제어 및 CD 밀봉부 충돌의 균일한 기하학으로 달성될 수 있다.

사용시, 제어 시스템은 공기 플레눔(202)의 밀봉 어셈블리(260)이 조작 위치로 낮추어지게 한다. 먼저, CD 밀봉부(262)는 밀봉 블레이드(272)가 상부 지지 직물(206)에 상기 기재된 정도로 충돌하도록 낮추어진다. 특히, 상부 및 하부 로딩 관(230) 및 (248)은 CD 밀봉부(262)의 하부 운동을 유발하여 운동이 하부 지지 어셈블리(240)과 접촉하는 트랜스버스 플랜지(268)에 의해 정지되거나 직물 장력에 의해 균형이 되도록 조절된다. 둘째, MD 밀봉부(264)의 말단 덱클 스트립(282)가 상부 지지 직물과 접촉하거나 근접하도록 낮추어진다. 따라서, 공기 플레눔(202) 및 진공 상자(204) 모두는 습윤 웹에 대해 밀봉되어 가압 유체의 탈출을 방지한다.

그 후, 가압 유체가 공기 플레눔(202)를 충전시키고 공기 흐름이 웹을 통해 형성되도록 에어 프레스가 작동한다. 도 7에 나타낸 실시 양태에서, 고 및 저 진공이 고 진공 대역(314), (316), (318) 및 (320) 및 밀봉 진공 대역 (312) 및 (322)에 적용되어 공기 흐름, 밀봉 및 물 제거를 용이하게 한다. 도 9의 실시 양태에서, 가압 유체는 공기 플레눔으로부터 고 진공 대역 (314), (316), (318) 및 (320)에 흐르고, 변형성 밀봉 덱클(330)은 교차 기계 방향에서 에어 프레스를 밀봉한다. 습윤 웹을 가로질러 생성된 차압 및 웹을 통해 생성된 공기 흐름은 웹의 효율적인 탈수를 제공한다.

에어 프레스의 많은 구조적 및 작업 특징은 비교적 낮은 양의 직물 마모와 함께 탈출하는 가압 유체에 거의 기여하지 못한다. 먼저, 에어 프레스(200)은 직물 및 습윤 웹에 충돌하는 CD 밀봉부(262)를 사용한다. 충돌의 정도는 CD 밀봉의 효과를 최대화하도록 결정된다. 한 실시 양태에서, 에어 프레스는 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)를 사용하여 습윤 웹의 폭을 가로질러 에어 프레스내로 주변 공기 흐름을 생성한다. 또다른 실시 양태에서, 변형성 밀봉부(330)은 CD 밀봉부의 맞은편 밀봉 진공 대역(312) 및 (322)에 배치되어 있다. 상기 경우중 하나에서, CD 밀봉부(262)는 공기 플레눔(202)와 진공 상자(204) 사이에 만나는 표면을 정확히 배열할 필요성을 최소화하기 위해 바람직하게는 진공 상자 커버(300)의 경로에서 적어도 부분적으로 배치되어 있다. 또한, 밀봉 어셈블리(260)이 프레임 구조(210)에 연결된 하부 지지 어셈블리(240)과 같은 정지 부품에 대해 로딩될 수 있다. 그 결과, 에어 프레스에 대한 부하력은 공기 플레눔내에 가압 유체 압력과 독립적이다. 또한, 직물 마모는 낮은 직물 마모 재료 및 윤활 시스템의 사용으로 인해 최소화된다. 적합한 윤활 시스템이 유화 오일, 박리제 또는 기타 화학물질과 같은 화학 윤활제, 또는 물을 포함할 수 있다. 통상의 윤활제 도포 방법은 교차 기계 방향에서 균일한 방식으로 도포되는 희석 윤활제의 분무, 수력적 또는 공기 분사 용액, 보다 농축된 용액의 펠트 와이프, 또는 분무 시스템 도포에 공지된 기타 방법을 포함한다.

플레눔 압력을 보다 높은 압력에서 수행하는 능력은 누출을 방지하는 능력에 따라 달라진다는 관찰을 나타내었다. 누출의 존재는 앞선 또는 예측된 조작에 대한 과도한 공기 흐름, 이외의 작업 소음, 수분의 분무, 및 과도한 경우에 있어 구멍 및 라인을 포함하는 습윤 웹의 규칙적 및 무질서한 결점으로부터 검출될 수 있다. 누출은 에어 프레스 밀봉 부품의 배열 또는 조절에 의해 수리될 수 있다.

에어 프레스에서, 교차 기계 방향에서 균일한 공기 흐름이 웹의 균일한 탈수를 제공하는데 있어 바람직하다. 교차 기계 방향에서의 흐름 균일성은 계산된 유체 역학 모델링을 사용하여 성형된, 압력 및 진공 측면상에서 가늘어지는 관로와 같은 메카니즘을 사용하여 개선될 수 있다. 웹 기초 중량 및 수분 함량은 교차 기계 방향에서 균일하지 않을 수 있기 때문에, 바람직하게는 교차 기계 방향에서 균일한 공기 흐름을 얻기 위한 추가 수단, 예를 들어, 쉬이트 특성을 기초로 하여 공기 흐름을 변화시키기 위한 압력 또는 진공 측면상에 제동기를 갖는 독립적으로 제어되는 대역, 습윤 웹전에 흐름에 있어 압력을 상당히 강하시키는 배플(baffle) 플레이트, 또는 기타 직접적인 수단을 사용할 수 있다. 또한, CD 탈수 균일성을 제어하는 또다른 방법은 대역 제어식 스팀 샤워, 예를 들어, 하니웰-메져렉스 시스템 인크(Honeywell-Measurex Systems Inc.)(Dublin, Ohio)에서 시판되는 데브로나이저(Devronizer) 증기 샤워 등과 같은 외부 장치를 포함할 수 있다.

하기 실시예가 본 발명을 더욱 상세히 이해하기 위해 제공된다. 특정량, 비율, 조성 및 파라미터는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 특정하게 제한하기 위한 것은 아니다.

〈실시예 1〉

표백 크래프트 북부 연재 섬유 및 표백 크래프트 유칼립투스(eucalyptus) 섬유의 미정제된 50:50 섬유 블렌드를 포함하는 섬유성 슬러리로부터, 12 인치 폭 티슈를 22 인치의 직물 폭을 갖는 실험 티슈 기계상에서 제조하였다. 층화된 3층 헤드박스를 사용하여 슬러리를 각 층으로부터 퇴적시켜 공칭 기초 중량 19 gsm을 갖는 블렌딩된 쉬이트를 형성함으로써 티슈를 형성하였다. 헤드박스는 트윈 와이어 성형부에서 2개의 린제이 와이어 2164B 형성용 직물사이에 슬러리를 흡입 롤 성형기로 사출하였다. 강도를 조절하기 위해, 6% 고체의 파레즈(Parez) 631 NC를 1000 ml/분으로 성형 공정전에 원액에 가하였다.

미발달된 웹을 2개의 형성용 직물사이에 배치하며 1000 ft/분(fpm)으로 이동시키면서 각각 진공 압력 약 11, 14, 13 및 19 in Hg 진공으로 작동하는 4개의 진공 상자상에 운반하였다. 2개의 형성용 직물사이에 여전히 포함된 미발달된 웹은 작동상 유효하게 연결되며 서로 통합적으로 밀봉되는, 공기 플레눔 및 수집 상자를 포함하는 에어 프레스를 통과하였다. 공기 플레눔을 약 150。F의 15 psig에서 공기로 가압하고, 수집 상자를 약 11 in Hg 진공에서 작동시켰다. 쉬이트를 약 41.5 in Hg의 생성된 차압 및 평방 인치당 68 SCFM의 공기 흐름에서 각각 길이가 3/8″인 4개의 슬롯상에 7.5 밀리초의 체류 시간동안 노출시켰다. 웹의 컨시스턴시는 에어 프레스전에 약 30%이었고 에어 프레스를 빠져나온후 39%이었다.

그 후, 탈수된 웹을 약 10 in Hg 진공에서 작동하는 진공 픽업 슈를 사용하여 3차원 직물인 린제이 와이어 T-216-3 TAD 직물상에 이송시켰다. 형성용 직물로부터 이송시키기 바로 전에 물중의 실리콘 에멀젼을 T-216-3 직물의 쉬이트 측면상에 분무하여 양키 건조기로 최종 이송을 용이하게 하였다. 실리콘을 1.0% 고체에서 400 ml/분의 유속으로 도포하였다. 그 후, TAD 직물을 최대 압착 압력 350 pli로 작동하는 통상의 압력 롤이 있는 양키 건조기의 표면에 대해 압착하였다. 부가되어 있지 않으며 양키 건조기로부터 약간 분리된 이송 롤에 의해 약 39 인치의 양키 건조기 표면상에 직물을 감쌌다. 폴리비닐 알코올인 에어볼(AIRVOL) 523(Air Products and Chemical Inc. 제조) 및 물중 소르비톨의 접착 혼합물을 약 0.4 gallon/분(gpm)의 유속으로 약 40 psig에서 작동하는, 스프레잉 시스템즈 캄파니(Spraying Systems Company)의 4개의 #6501 분무 노즐로 도포함으로써 웹을 양키 건조기에 접착시켰다. 분무액은 약 0.5 중량%의 고체 농도이었다. 쉬이트를 양키 건조기로부터 약 92% 컨시스턴시의 최종 건조도에서 크레이핑시키고 코어상에 권취시켰다. 그 후, 표준 기술을 사용하여 생성물을 2겹의 화장실용 티슈로 전환시켰다. 실시예 1에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

〈실시예 2〉

표백 크래프트 북부 연재 섬유 및 표백 크래프트 유칼립투스 섬유의 미정제된 50:50 섬유 블렌드를 포함하는 섬유성 슬러리로부터, 12 인치 폭 티슈를 22 인치의 직물 폭을 갖는 실험 티슈 기계상에서 제조하였다. 층화된 3층 헤드박스를 사용하여 슬러리를 각 층으로부터 퇴적시켜 공칭 기초 중량 19 gsm을 갖는 블렌딩된 쉬이트를 형성함으로써 티슈를 형성하였다. 헤드박스는 트윈 와이어 성형부에서 2개의 린제이 와이어 2164B 형성용 직물사이에 슬러리를 흡입 롤 성형기로 사출하였다. 강도를 조절하기 위해, 6% 고체의 파레즈 631 NC를 1000 ml/분으로 성형 공정전에 원액에 가하였다.

미발달된 웹을 2개의 형성용 직물사이에 배치하며 1000 ft/분(fpm)으로 이동시키면서 각각 진공 압력 약 11, 14, 13 및 19 in Hg 진공으로 작동하는 4개의 진공 상자상에 운반하였다. 2개의 형성용 직물사이에 여전히 포함된 미발달된 웹은 작동상 유효하게 연결되며 서로 통합적으로 밀봉되는, 공기 플레눔 및 수집 상자를 포함하는 에어 프레스를 통과하였다. 공기 플레눔을 약 150。F의 15 psig에서 공기로 가압하고, 수집 상자를 약 11 in Hg 진공에서 작동시켰다. 쉬이트를 약 41.5 in Hg의 생성된 차압 및 평방 인치당 68 SCFM의 공기 흐름에서 각각 길이가 3/8″인 4개의 슬롯상에 7.5 밀리초의 체류 시간동안 노출시켰다. 웹의 컨시스턴시는 에어 프레스전에 약 30%이었고 에어 프레스를 빠져나온후 39%이었다. 그 후, 탈수된 웹을 약 10 in Hg 진공에서 작동하는 진공 픽업 슈를 사용하여 형성용 직물보다 20% 느리게 이동하는 3차원 직물인 린제이 와이어 T-216-3 TAD 직물상에 러쉬 이송시켰다. 형성용 직물로부터 이송시키기 바로 전에 물중의 실리콘 에멀젼을 T-216-3 직물의 쉬이트 측면상에 분무하여 양키 건조기로 최종 이송을 용이하게 하였다. 그 후, TAD 직물을 최대 압착 압력 350 pli로 작동하는 통상의 압력 롤이 있는 양키 건조기의 표면에 대해 압착하였다. 부가되어 있지 않으며 양키 건조기로부터 약간 분리된 이송 롤에 의해 약 39 인치의 양키 건조기 표면상에 직물을 감쌌다. 활성 고체 기준으로 약 26%의 폴리비닐 알코올, 46%의 소르비톨 및 28%의 허큘레스(Hercules) M1336 폴리글리콜을 포함하는 계면 조절 혼합물을 사용하여 조절식으로 웹을 50 내지 75 mg/m²으로 양키 건조기에 접착시켰다. 화합물을 5 고체 중량% 미만인 수용액중에서 제조하였다. 쉬이트를 양키 건조기상에서 약 90%의 컨시스턴시로 건조한 후, 크레이핑 블레이드 바로전에 충분한 권취 장력을 가하여 양키 건조기로부터 ″박리시켜″ 쉬이트를 제거하였다. 그 후, 쉬이트를 추가 압착하지 않고 코어상에 권취하였다. 그 후, 표준 기술을 사용하여 생성물을 2겹의 화장실용 티슈로 전환시켰다. 실시예 2에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

〈비교예 3〉

약 3500 fpm에서 작동하는 포어드리니어(Fourdrinier) 성형기를 사용하여 표백 크래프트 북부 연재, 표백 크래프트 유칼립투스 및 연재 BCTMP 섬유의 50:40:10 블렌드로부터 쉬이트를 형성하였다. 약 20 gsm의 기초 중량의 생성된 쉬이트를 형성용 직물로부터 표준 습식 압착 펠트에 (카우치(couch) 롤을 사용하여) 이송시켰다. 웹을 15발 양키 건조기에 운반하고 표준 기술을 사용하여 양키 건조기에 이송시켰다. 쉬이트를 표준 기술을 사용하여 양키 건조기상에서 건조시키고 크레이핑 블레이드를 사용하여 약 95%의 컨시스턴시에서 건조기로부터 제거하였다. 두께를 더욱 증가시키기 위해, 쉬이트를 개방 드로우(draw) 상에서 제2 양키 건조기에 이송시키고(이 건조기는 정상적인 후드없이 작동함), 라텍스 접착제를 사용하여 건조기에 접착시켰다. 그 후, 쉬이트를 다시 크레이핑시키고 코어상에 권취하였다. 그 후, 표준기술을 사용하여 생성물을 2겹의 화장실용 티슈로 전환하였다. 이 실시예에 사용되는 공정은 영국 특허 GB 2179949 B, GB 2152961 A 및 GB 2179953 B에서 단일 재-크레이핑 공정으로서 공지되어 있으며, 본원 명세서에 참고로 포함된다. 실시예 3에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

〈비교예 4〉

표백 크래프트 북부 연재 및 표백 크래프트 유칼립투스 섬유의 65:35 블렌드로부터 쉬이트를 형성하였다. 쉬이트를 쉬이트 바깥쪽(공기 측면)에 유칼립투스로 층 배열시키는 트윈 와이어 성형기를 사용하여 성형하였다. 쉬이트를 통상적인 진공 탈수 기술을 사용하여 약 27%의 컨시스턴시로 탈수시킨 후, 표준 기술을 사용하여 약 90%의 컨시스턴시로 통기 건조시켰다. 그 후, 쉬이트를 양키 건조기에 이송시키고, 접착제로서 PVA를 사용하여 접착시키고, 97%의 컨시스턴시로 건조시켰다. 그 후, 쉬이트를 코어상에 권취하였다. 그 후, 표준 기술을 사용하여 생성물을 2겹의 화장실용 티슈로 전환시켰다. 실시예 4에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험	단위	실시예 1 본 발명(크레이핑됨)	실시예 2 본 발명(크레이핑되지 않음)	비교예 3	비교예 4
롤 경도	0.001″	104	140	134	178
롤 직경	mm	126	128	125	125
쉬이트 계수		253	180	280	198
코어 OD	mm	40	40	46	46
두께(2kPa, 8겹)	㎛	1667	2402	1288	1719
MD 강도	g/3″	1739	1911	2285	1719
MD 신장	%	14	13	22	15
CD 강도	g/3″	972	1408	718	700
GMT	g/3″	1300	1640	1281	1097
완전 건조 롤 중량	g	133	95	158	106
완전 건조 기초 중량	g/m²	19.1	18.8	20.6	20.4
흡수 용량	g	97.4	117.2	79.0	97.0
흡수 용량	g(H₂O)/g(섬유)	11.8	14.1	10.8	11.0

표 1의 자료는 본 발명을 통해 달성될 수 있는 쉬이트/롤 특성에서의 개선을 확실히 나타낸다. 크레이핑된 형태(실시예 1)에서, 본 발명의 제품은 추가의 재-크레이핑 단계를 사용하여 대조 쉬이트(비교예 3)의 벌크도를 증가시킴에도 불구하고 1288 ㎛에 대한 1667 ㎛로서 대조 쉬이트보다 높은 쉬이트 두께를 나타내는 화장실 티슈를 제공한다. 재-크레이핑 단계는 통상 두께를 약 30% 더 증가시키기 때문에 이러한 재-크레이핑 단계없다면, 차이는 훨씬 더 커질 것이다. 롤 특성의 견지에서, 이러한 추가 두께는 동일한 롤 직경을 유지하면서 (280 계수에서 253 계수로) 27개의 쉬이트의 제거를 허용하였다. 사실상, 본 발명으로 제조된 롤은 쉬이트 계수가 감소함에도 불구하고 134에 대한 104(낮은 수가 큰 경도를 나타냄)로서 동일한 롤 직경에서 더 단단하다. 전체적으로 고려할 때, 본 발명은 우수한 롤 특성을 생성하면서 158 그램에서 133 그램으로(16%) 롤 중량을 감소시킨다.

롤 특성에서의 개선은 크레이핑되지 않은 실시예(실시예 2)를 고려할 때 휠씬 더 현저하다. 여기서, 쉬이트 계수는 롤 직경 및 경도를 유지하면서 (대조용의 280개의 대해) 180개의 쉬이트로 감소되었다. 이 경우 롤 중량은 40% 감소하였다.

또한, 본 발명의 제품을 크레이핑되고 통기 건조된 비교예 4의 제품과 비교하였다. 제품은 롤 벌크도 등의 견지에서 거의 동일한 특성을 갖는다는 것이 확실하다. 사실상, 통기 건조된 비교예는 비교적 낮은 경도를 나타내었고, 이는 본 발명의 제품이 통기 건조 공정보다 휠씬 우수하다는 것을 나타낸다.

〈실시예 5〉

약 50 fpm으로 작동하는 실험 티슈 기계상에서 표백 크래프트 남부 소나무, 표백 크래프트 북부 연재 및 표백 크래프트 유칼립투스의 50:30:20 섬유 블렌드로부터 쉬이트를 형성하였다. 약 41 g/m²의 기초 중량의 생성된 쉬이트를 형성용 직물상에 운반한 후, T-216-3 성형용 직물에 이송하였다. 이송시, 미발달된 웹을 작동상 유효하게 서로 연결되고, (통합적으로) 밀봉되는, 공기 플레눔 및 수집 상자를 포함하는 에어 프레스에 통과시켰다. 이 때, 쉬이트를 약 10%의 포스트 형성 컨시스턴시에서 32 내지 35%의 컨시스턴시로 탈수시켰다. 그 후, 쉬이트를 양키 건조기에 운반하고, 양키 건조기에 이송시키고, 표분 분무 노즐을 사용하여 폴리비닐 알코올을 도포하여 접착시키고, 55%의 컨시스턴시로 건조시켰다. 그 후, 쉬이트를 최종 건조용 후건조기에 이송하고 코어상에 권취하였다. 그 후, 생성된 웹을 나비모양 엠보싱(embossing) 패턴을 사용하여 엠보싱하여 최종 1겹의 타월 제품을 제조하였다. 실시예 5에서 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

〈실시예 6〉

포어드리니어 유형의 성형기를 사용하여 기계 속도 250 fpm에서 표백 크래프트 남부 연재 및 연재 BCTMP의 65:35 섬유 블렌드를 쉬이트로 형성하였다. 약 50 g/m²의 기초 중량의 생성된 쉬이트를 표준 습식 압착 펠트에 이송시키고, 양키 건조기에 운반하였다. 쉬이트를 표준 습식 압착 기술을 사용하여 압력 롤 닙에서 양키 건조기에 이송시켰다. 폴리비닐 알코올을 사용하여 쉬이트를 건조기에 부착시키고 약 55%의 컨시스턴시에서 크레이핑하였다. 그 후, 쉬이트를 개방 드로우 상에서 일련의 캔 건조기에 운반하고, 거기서 약 95%의 컨시스턴시로 건조시키고 코어상에 권취하였다. 그 후, 생성물을 표준 기술을 사용하여 1겹의 타월로 전환하였다. 실시예 6에서 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

시험	단위	실시예 5 본 발명	비교예 6
롤 경도	인치	0.191	0.277
롤 직경	인치	5.3	5.0
쉬이트 계수		80	85
코어 OD	mm	42	37
두께- 10 쉬이트	인치	0.252	0.195
MD 강도	g/3″	2934	2750
MD 신장	%	13.2	7.8
CD 강도	g/3″	1420	1086
CD 신장	%	8.1	7.3
GMT	g/3″	2041	1728
기초 중량	g/m²	41.3	50.9
흡수 용량	g	2.56	1.73
흡수 용량	g(H₂O)/g(섬유)	5.86	3.84

표 2는 본 발명이 갖는 제품 이점을 확실히 나타낸다. 본 발명을 통해 제조된 종이 타월은 기초 중량에서 19% 감소함에도 불구하고 두께 및 흡수성의 견지에서 중습식 크레이핑된 대조물보다 우수하다. 이외에, 본 발명의 제품은 타월의 사용시 ″질김″을 나타내는 높은 CD 신장을 갖는다. 최종 제품으로서, 본 발명으로 제조된 롤은 직경이 크고(5.0 인치에 대해 5.3 인치), 경도가 높다(0.277에 대해 0.191). 이는, 롤 중량이 19% 감소함에도 불구하고 쉬이트 크기 및 계수가 고정되기 때문에 달성되었다.

〈실시예 7〉

실시예 1에 기재된 성형 장치 및 배열을 사용하여 표백 크래프트 북부 연재 및 표백 크래프트 유칼립투스의 50:50 섬유 블렌드로부터 쉬이트를 형성하였다. 이 경우, 기계 속도는 2500 fpm이었다. 약 20 lb/2880 ft²의 기초 중량의 생성된 쉬이트를 각각 19.8, 19.8, 22.6 및 23.6 in Hg인 4개의 진공 상자에 통과시켰다. 그 후, 생성된 쉬이트를 실시예 1에 또한 기재된 추가의 통합적으로 밀봉된 탈수 시스템에 이동시켰다. 에어 프레스를 플레눔에서 15 psig의 압력을 유지하도록 고정시키고, 에어 프레스 전 및 후 시료를 취해서 컨시스턴시 측정을 하였다. 실시예 7에서 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

〈실시예 8〉

에어 프레스를 재배열시켜 에어 프레스 플레눔과 관련 수집 상자사이의 통합적인 밀봉을 제거하는 것을 제외하고는 실시예 7의 실험을 반복하였다. 특히, 밀봉 부하, 따라서 교차 기계 밀봉 블레이드의 충돌을 플레눔과 수집 상자사이의 누설이 확실해질 때까지 감소시켰다. 이 때에, 직물 및 쉬이트가 점유하고 있기 때문에 실제로 플레눔과 상자사이의 간격을 보는 것을 불가능했지만, 에어 프레스 플레눔/수집 상자 배열을 공칭 0.1 인치 간격으로 고정시켰다. 플레눔으로의 공기 흐름은 압축기 및 탈수후 컨시스턴시의 시료로부터 얻을 수 있는 최대로 증가하였다. 실시예 8에서 얻은 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

시험	단위	실시예 7	비교예 8
탈수후 컨시스턴시	%	34.2	32.1
탈수전 컨시스턴시	%	26.8	26.8
제거된 물	lb 물/lb 섬유	0.81	0.61

표 3에 나타낸 바와 같이, 통합적 밀봉에서 임의의 감소는 에어 프레스의 탈수 능력에 상당한 손실을 초래한다. 특히, 플레눔과 수집상자가 여전히 확실하게 직물과 접촉하고 있을 지라도 통합적 밀봉이 상실될 때 약 25% 적은(0.81 lb/lb에 대해 0.61) 물이 제거되었다. 탈수후 컨시스턴시에서 관련 2% 손실은 건조 제한으로 인해 속도가 제한된 기계 속도에서 약 10% 감소에 해당할 것이다. 그러한 제한은 본 발명의 배열로 전환된 습식 압착기에서 예측될 것이다.

상기 실험은, 예를 들어, 발메트(Valmet) 코포레이션의 미국 특허 제5,230,776호에 기재된 공지된 기술을 사용하여 얻을 수 있는 가장 가능한 결과를 나타내고자 하는 것이었다. 실제 실무에서, 장치는 실험중에 발생되는 과도한 소음으로 인해 상기 기재된 바와 같이 작동하지 않을 수 있고, 방출 공기 제트가 비통합적으로 밀봉되는 탈수 장치를 형성할 수 있다. 명시되지는 않지만, 실제 실무에서 미국 특허 제5,230,776호에 기재된 장치는 1 인치 이상의 간격으로 작동할 수 있고, 그러한 조건하에 상당히 많은 탈수가 상실되고, 훨씬 많은 공기 소비를 초래할 것이라 생각된다. 실무적 견지에서, 그러한 비효율성은 많은 추가 에너지 소비를 초래하고, 속도를 감소시켜 그러한 기술을 하여금 상업적 장치에 부적합하게 만든다.

〈실시예 9〉

표백 크래프트 북부 연재 및 표백 크래프트 유칼립투스의 50:50 섬유 블렌드를 실시예 1에 기재된 2000 fpm에서 20 gsm의 쉬이트로 형성하였다. 그 후, 쉬이트를 약 18, 18, 17 및 21의 진공 수준에서 4개의 진공 상자를 사용하여 진공 탈수하였다. 진공 상자 컨시스턴시 시료를 취했다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

〈실시예 10〉

탈수를 증가시키기 위해 부가한 증기 ″블로우 상자″(데브로나이저)를 제외하고는 실시예 9의 실험을 반복하였다. 증기 상자는 진공 상자에 통합적으로 밀봉되지 않았고, 따라서, 미국 특허 제5,230,776호에 개시된 장치와 유사하다고 생각되었다. 데브로나이저에 대한 증기 흐름은 약 (300 lb)/h이었다. 시료를 취해서 증기 블로우 상자로 인한 컨시스턴시 증가를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

〈실시예 11〉

공정에 부가한 실시예 1의 통합적으로 밀봉된 에어 프레스를 제외하고는 실시예 8의 실험을 반복하였다. 에어 프레스를 15 psig 플레눔 압력 및 17 in Hg의 진공 수준에서 작동시켰다. 시료를 취해서 통합적으로 밀봉된 에어 프레스의 부가로 인한 컨시스턴시 증가를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

ID	컨시스턴시 %
실시예 9	24.2
실시예 10	24.8
실시예 11	33.3

표 4의 자료는 증기 블로우 상자를 사용하는 것에 비교하여 통합적으로 밀봉된 에어 프레스를 사용하는 것과 관련된 컨시스턴시에서의 상당한 증가를 확실히 나타낸다. 블로우 상자는 컨시스턴시가 0.6% 만큼 증가한 반면, 통합적으로 밀봉된 에어 프레스는 증기 블로우 상자로 달성된 것보다 8.5%의 컨시스턴시가 추가로 증가하였다. 쉬이트가 4개의 진공 상자상에서 이미 탈수되어 24.2%의 컨시스턴시(실시예 9)가 되었기 때문에, 충분한 진공 및(또는) 증기 블로우 상자를 부가하여 상업적으로 가능한 속도가 달성될 수 있는 수준으로 컨시스턴시를 상승시키는 것은 실용적이지 않다. 그러나, 통합적으로 밀봉된 에어 프레스(실시예 11)를 부가하고 변형된 습식 압착 설계를 사용하여 상업적인 속도가 얻어질 수 있는 수준으로 컨시스턴시를 상승시킬 수 있다.

상기 상세히 기재한 것은 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 따라서, 많은 변형 및 변화가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 한 실시 양태의 부분으로서 기재된 대안 또는 임의적 특징을 사용하여 또다른 실시 양태를 얻을 수 있다. 이외에, 2개의 명명된 부품은 동일한 구조의 부분을 나타낼 수 있다. 또한, 특히, 원액, 헤드박스, 형성용 직물, 웹 이송, 크레이핑 및 건조에 대해 다양한 또다른 공정 및 장치 배열이 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 특정 실시 양태에 의해 제한되지 않으며, 청구의 범위 및 이에 동등한 것에 의해서만 제한된다.

Claims

(a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 형성용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계;

(b) 습윤 웹으로 형성된 통합적 밀봉으로 인해 약 5 psig 이상의 가압 유체가 실질적으로 웹을 통해 흐르도록 하는 비압착 탈수 장치를 사용하여 습윤 웹을 약 30% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계;

(c) 습윤 웹을 성형용 직물에 이송시키는 단계;

(d) 탈수 성형된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 압착시켜 적어도 부분적으로 웹을 건조시키는 단계; 및

(e) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계

를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법.
(a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 형성용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계;

(b) 습윤 웹을 약 10 내지 약 30%의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계;

(c) 공기 플레눔(plenum)과 수집 장치 사이에 형성된 통합적 밀봉으로 인해 약 5 psig 이상의 가압 유체가 실질적으로 웹을 통해 흐르도록 하는 에어 프레스를 사용하여 습윤 웹을 약 30 내지 약 40%의 컨시스턴시로 추가 탈수시키는 단계;

(d) 습윤 웹을 성형용 직물에 이송시켜 웹에 성형 구조 및 약 8 ㎤/g 이상의 벌크도를 부여하는 단계;

(e) 탈수 성형된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 직물을 사용하여 압착시켜 성형 구조 및 약 8 ㎤/g 이상의 벌크도를 보존하는 단계; 및

(f) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계

를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법.
(a) 제지용 섬유의 수성 현탁액을 순환하는 성형용 직물상에 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계;

(b) 습윤 웹을 적어도 한 개가 3차원 성형용 직물인 한 쌍의 직물사이에 개재시키는 단계;

(c) 개재된 습윤 웹 구조를 공기 플레눔과 수집 장치사이로 통과시키는 단계(이 때, 3차원 성형용 직물은 습윤 웹과 수집 장치사이에 배치되고, 공기 플레눔 및 수집 장치는 작동 유효하게 연결되어 습윤 웹을 가로질러 약 30 in Hg 이상의 차압을 생성하고 습윤 웹을 통해 약 10 표준 ft³/(min·in²) 이상의 가압 유체 스트림을 생성함);

(d) 습윤 웹을 가압 유체의 스트림을 사용하여 약 30% 이상의 컨시스턴시로 탈수시키는 단계;

(e) 탈수된 웹을 가열 건조용 실린더의 표면에 대해 직물을 사용하여 압착시키는 단계; 및

(f) 웹을 최종 건조 상태로 건조시키는 단계

를 포함하는, 셀룰로스성 웹의 제조 방법.
제1항에 있어서, 비압착 탈수 장치가 습윤 웹의 컨시스턴시를 약 5 내지 약 20% 만큼 증가시키는 것인 방법.
제2항에 있어서, 웹을 약 32% 이상의 컨시스턴시로 추가 탈수시키는 것인 방법.
제5항에 있어서, 웹을 약 34% 이상의 컨시스턴시로 추가 탈수시키는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 웹을 가로질러 차압이 약 30 in Hg 이상인 방법.
제7항에 있어서, 웹을 가로질러 차압이 약 35 내지 약 60 in Hg인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 유체를 약 5 내지 약 30 psig로 가압시키는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수집 장치가 0 내지 약 25 in Hg의 진공을 유도하는 진공 상자를 포함하는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 에어 프레스에서의 체류 시간이 약 10 ms 이하인 방법.
제11항에 있어서, 에어 프레스에서의 체류 시간이 약 7.5 ms 이하인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 웹이 약 1000 ft/min 이상의 속도로 이동하고, 에어 프레스에 들어갔다 나와서 웹의 컨시스턴시가 약 5% 이상 증가하는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 웹이 약 2000 ft/min 이상의 속도로 이동하고, 에어 프레스에 들어갔다 나와서 웹의 컨시스턴시가 약 5% 이상 증가하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 습윤 웹이 약 2000 ft/min 이상의 속도로 이동하는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 공기 플레눔에 공급된 가압 유체의 약 85% 이상이 습윤 웹을 통해 흐르는 것인 방법.
제16항에 있어서, 공기 플레눔에 공급된 가압 유체의 약 90% 이상이 습윤 웹을 통해 흐르는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 유체의 온도가 약 300℃ 이하인 방법.
제18항에 있어서, 가압 유체의 온도가 약 150℃ 이하인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 가열 건조용 실린더가 건조기 후드를 포함하고 건조용 실린더에 대해 압착되는 직물은 웹이 건조기 후드에 들어가기 전에 건조기 후드로부터 분리되는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 건조용 실린더에 대해 압착되는 직물이, 웹이 건조용 실린더와 접촉하는 전체 거리 미만에 대해 건조용 실린더를 감싸는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 소정의 길이에 대해 연장된 랩을 형성하는 한 쌍의 이송 롤을 사용하여 가열 건조용 실린더에 웹을 이송시키는 것인 방법.
제22항에 있어서, 이송 롤 중 하나 또는 양쪽을 가열 건조용 실린더에 대해 부가하지 않는 것인 방법.
제22항에 있어서, 이송 롤 중 하나 또는 양쪽을 가열 건조용 실린더에 대해 부가하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 웹을 약 350 pli 이하의 압착 압력으로 건조용 실린더에 대해 압착시키는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 가열 건조용 실린더에 대해 압착되는 직물에 이형제를 가하여 성형된 웹의 이송을 용이하게 하는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가압 유체의 흐름이 웹을 성형용 직물에 이송시키는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수된 웹을 직물상에 러쉬 이송시키는 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 웹을 크레이핑하지 않고 가열 건조용 실린더로부터 제거하는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 웹을 약 95% 이상의 컨시스턴시로 건조시킨 후 크레이핑하는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 웹을 가열 건조용 실린더의 표면상에서 약 40 내지 약 80%의 컨시스턴시로 부분적으로 건조시키고, 습식 크레이핑한 후, 약 95% 이상의 컨시스턴시로 최종 건조시키는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 흡수성 티슈 쉬이트.