KR20030042459A

KR20030042459A - 패턴화된 제지기용 제지용구

Info

Publication number: KR20030042459A
Application number: KR10-2003-7003256A
Authority: KR
Inventors: 암펄스키로버트스탠리
Original assignee: 더 프락타 앤드 갬블 컴파니
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-05-28
Also published as: ATE294891T1; DE60110611D1; CA2421210A1; CA2421210C; DE60110611T2; CN1452674A; MXPA03002059A; JP2004508469A; WO2002020900A1; US20030145970A1; US6860970B2; AU2001285368A1; EP1315863A1; BR0113505A; EP1315863B1

Abstract

본원은 인쇄 크라프트, 신문용지, 골판지원지, 백상지 또는 필기용 등급의 종이와 같은 질긴 등급의 종이를 제조하는데 사용하기 위한 제지 벨트에 관한 것이다. 이 제지 벨트는 제지기의 단일-와이어 드로우 또는 트윈-와이어 드로우와 결합하여 사용될 수 있다. 이 제지 벨트는 직조된 보강 요소 및 패턴화된 프레임워크를 포함한다. 이 프레임워크는 제지 벨트의 어느 한 면 또는 양면을 규정한다. 이 프레임워크의 패턴은 보강 요소의 위브와 관계없다. 이 장치는 벨트의 위브 및/또는 침투성으로부터 벨트의 종이-접촉 표면의 량 및 패턴을 분리시킨다. 게다가, 이 장치는 건조용 실린더에 대한 종이 웹의 접촉 면적을 증가시키고 보다 균일하게 한다. 이외에도, 이 벨트는 증가되는 마모면을 제공하여 벨트 수명을 증가시킨다.

Description

패턴화된 제지기용 제지용구{PATTERNED PAPERMACHINE CLOTHING}

종래, 제지시에는 상당량의 수분을 제거하는 것을 필요로 한다. 최종 수분 제거는 통상적으로 증발 건조에 의해 행해진다. 종래의 제지기는 다수의 건조용 실린더를 갖는 건조기 섹션(dryer section)을 포함한다. 건조될 종이 웹(paper web)은 다수의 실린더를 통해서 접촉 관계가 되도록 안내된다. 이 실린더는 2개 이상의 스태거된 행(staggered rows)으로 배치되어, 종이 웹이 꾸불꾸불한 경로(serpentine path)를 취하도록 한다.

종래 기술에서, 단일-와이어 드로우(single-wire draw)는 특히, 다층-실린더 건조기(multi-cylinder dryer)의 초기에 사용될 수 있다. 단일-와이어 드로우에서, 건조용 와이어는 웹을 지지하기 위하여 배치되는데, 그 이유는 이 웹이 한 실린더에서 잇따르는 실린더로 이동하기 때문이다.

또한, 트윈-와이어 드로우가 종래 기술에 공지되어 있다. 트윈-와이어 드로우에서, 종이 웹은, 한 실린더에서 잇따르는 실린더로 이동할 때 오픈 드로우(open draw)를 갖는다. 피스톨-그립 드로우(Pisto-Grip draw)가 또한 종래 기술에 공지되어 있다. 피스톨-그립 드로우에서, 한 실린더 섹션의 최상부 와이어(top wire)는 다음 실린더 섹션의 최하부 실린더 아래로 감겨지고, 웹은 최상부 와이어에 의해 다음 최상부 실린더에 지지된다.

어떤 구성에서, 종이 웹은 각 건조용 실린더와 접촉하여 유지되는데, 바람직하게는 180°보다 큰 섹터 위에 유지된다. 이것이, 건조용 실린더와의 접촉 시간을 최대화시켜 각 실린더 상에서 발생되는 건조 량을 증가시킨다. 이와 같은 구성에서, 트윈-와이어 드로우가 사용될 때, 건조될 웹은 한 행의 실린더 외부 면과 접촉하는 방향으로 가압된다. 대응적으로, 이 와이어는 다른 행의 실린더 면에 대해 가압된다. 트윈-와이어 드로우에서, 웹은 통상적으로, 한 실린더 군(bank)으로부터 또 다른 군으로의 사실상 긴 개방 경로를 갖는다. 이 개방 경로는, 주름을 초래하거나 심지어 웹에 침입하는 펄럭임(fluttering)에 민감하다. 이 펄럭임은, 제지기 속도가 분당 150미터로 그리고 150미터를 넘어 증가할 때 상당히 큰 결점이 된다. 웹에서의 오픈 드로우의 길이를 감소시킴으로써 이 결점을 극복하기 위한 시도가 행해져 왔다.

바람직한 경우, 건조될 웹은 섹션 롤(section roll)의 섹터를 통과할 수 있고, 이 웹이 건조용 포(drying fabric) 상에 지지되고 있는 동안 부의 압력(negative pressure)을 받는다. 예를 들어, 실린더 그룹은 단일-와이어 드로우를 포함할 수 있다. 이와 같은 그룹에서, 건조용 실린더는 상부 행에 배치되고 가역 섹션 행(reversing section row)은 하부 행에 배치될 수 있는데, 그 반대로도 배치될 수 있다.

또 다른 장치에서, 건조 섹션은 2-펠트 건조 그룹을 가질 수 있다. 이 건조 그룹은 상부 펠트를 갖는 상부 행의 실린더 및 하부 펠트를 갖는 하부 행의 실린더를 포함할 수 있다. 하나 또는 2개의 행의 실린더 내에서, 인접한 실린더는 편향 섹션 롤을 갖는 하위-그룹(sub-group)을 형성할 수 있다. 건조될 웹은 상부 및 하부 하위-그룹을 교대로 통과한다. 건조용 실린더 장치의 기하학적 형태가 또한 고려된다. 이 건조용 실린더는 선택된 피치로 이격된 소정의 직경을 갖을 수 있다. 예를 들어, 단일-와이어 드로우에서, 건조될 종이 웹은 건조용 실린더와 직접 접촉한다. 게다가, 가역 실린더는 건조용 실린더간의 갭 내의 와이어 루프 외부와 마주본다. 건조용 실린더는 큰 직경 및 작은 직경의 실린더를 포함할 수 있다. 이 작은 직경의 실린더는, 자신의 중심이 큰 실린더의 중심과 다른 레벨에 있도록 배치될 수 있다. 가역 실린더의 중심은 여전히 상이한 레벨에 배치될 수 있다. 이 기하학적 형태는 제지기의 건조기 섹션의 기계 방향 길이를 감소시킬 수 있다.

또 다른 종래 기술의 실행 시, 건조기 섹션은 단일-와이어 드로우를 갖는 건조기 그룹을 포함한다. 각 그룹은 건조용 실린더, 가역 실린더 및 상기 건조용 실린더 및 가역 실린더 위에 일정하게 접촉하는 상태 하에서 웹을 운반하는 건조용 와이어를 포함한다. 이 장치는 건조용 실린더 및 가역 실린더와의 직접 접촉부내로 웹을 진입시킨다. 단일-와이어 드로우에서, 건조용 실린더는 와이어 루프 외부에 배치되는데, 이 와이어 루프는 그 내부에 가역 실린더를 갖고 있다.

또한 다른 실시 양태에서, 건조 섹션은 2개의 각각의 건조기 와이어 또는 펠트에 의해 작용되는 개별적인 건조 그룹을 포함할 수 있다. 이 건조기 와이어 또는 펠트는 건조될 웹을 건조용 실린더의 표면에 대해 가압할 수 있다. 하나 이상의 프레스 롤(press roll)은 2 그룹의 건조용 실린더간에 배치되어 이들 실린더를 분리시킨다. 이 프레스 롤은 닙(nip)을 형성하여, 웹이 상기 닙을 통과할 때 건조용 실린더가 웹을 탈수시킨다.

건조용 포가 건조용 실린더에 접근하여 접촉할 때, 상기 건조용 포에 의해 미말동반(entrained)되는 공기 량을 최소화하기 위한 시도가 종래 기술에서 행해져 왔다. 예를 들어, 트윈-와이어 제지기의 한 가지 이점은, 양면 건조 동작을 행할 수 있다는 것이다. 또한, 건조기 섹션이 일반적으로 보다 짧게된다. 그러나, 단일 와이어 제지기는 고속 기계에서 보다 양호한 실행 특성을 갖는다. 이들 상충되는 이점을 해결하기 위한 한 가지 시도는, 블로우 상자(blow box) 어셈블리 및 공기 노즐을 사용하면서 건조기 와이어의 대향 측 상에 위치되는 공기 안내면을 사용하는 것이다. 그러나, 이것은 비용이 많이 드는 것으로 판명되었다.

상술된 제지기의 예는, 1989년 12월 26일에 Kerttula에게 허여된 미국 특허 제4,888,883호; 1991년 9월 10일에 Autio에게 허여된 미국 특허 제 5,046,266호; 1995년 12월 19일에 Eskelinen 등에게 허여된 미국 특허 제5,475,934호; 1996년 3월 5일에 Ilmarinen 등에게 허여된 미국 특허 제5,495,678호; 1996년 7월 16일에 Virta 등에게 허여된 미국 특허 제5,535,527호; 1996년 7월 23일에 Kotitschke에게 허여된 미국 특허 제 5,537,755호; 1996년 7월 30일에 Kuhasalo에게 허여된 미국특허 제5,539,999호; 1996년 10월 1일에 Eskelinen에게 허여된 미국 특허 제5,560,123호; 1996년 11월 12일에 Ahokas 등에게 허여된 미국 특허 제5,572,801호; 1997년 9월 16일에 Bubik 등에게 허여된 미국 특허 제5,666,741호; 2000년 8월 22일에 Lindberg 등에게 허여된 미국 특허 제6,015,277호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허가 본원에 참조되어 있다.

상술된 예로부터 알수 있는 바와 같이, 제지기용 제지용구는 각종 상충되는 용도로 작용하여야만 한다. 이는 분리함이 없이 웹을 지지하여야만 한다. 이는 웹으로부터 제거될 물을 운반하기 위한 적절한 침투성을 허용하여야만 한다. 이는, 또한 가역 실린더와 접촉하면서 건조용 실린더에 대해서 웹을 접촉시켜야만 한다. 적절한 건조용 포를 제공하기 위한 시도가 종래 기술에서 행해져 왔다. 예를 들어, 선택된 침투성을 갖는 벨트형 재료가 공지되어 있다. 이 선택된 침투성은, 기계 방향 얀(machine direction yarns)의 간격, 기계 방향 얀의 직경을 변화시키거나, 상기 기계 방향 얀 간의 간격에 화학적 처리제를 첨가함으로써 제공된다.

종래 기술의 또 다른 시도에서, 제지용구는 조절된 공극 부피(void volume)를 갖는다. 이 공극 부피는, 다층 패브릭(multi-layer fabric), 합성 중합체의 열가소성 수지 포말(이것은 상기 공극 부피를 조절하기 위하여 공극 공간을 채울 수 있다)을 제공함으로써 조절된다.

또 다른 실시 양태에서, 건조기 패브릭(dryer fabric)의 외부면에서의 시트 상에 대한 과도한 압력의 나쁜 영향을 제거하기 위하여, 패브릭-실린더 인터페이스에서의 공극 공간은 제지기용 제지용구 및 실린더간에서 압축된 경계공기(boundary air)를 수용한다. 이 공극 공간 형성 표면은 이격된 병렬 리브(ribs)를 포함할 수 있는데, 이들 리브는 자신들간의 홈(grooves)를 한정한다. 이 홈은, 경계 공기가 패브릭 및 실린더 간의 감소하는 공간(reducing space)(이 공간은 압축되어 있다)으로 이동하는 속도 및 량을 감소시킨다. 이것은, 이에 상응하여 강제로 패브릭을 통과하는 공기 량을 감소시키는데 영향을 미친다.

종래 기술의 또 다른 시도에서, 건조기 패브릭은 기계 방향으로 신장하는 다수의 나선형 코일을 포함한다. 인접 코일은 힌지 얀(hinge yarn)에 의해 모두 인터메시(intermeshed)되거나 유지된다. 이 장치는 이단(slack edges)의 발생을 감소시킨다라고 일컫는다. 건조기 패브릭에서의 이단은 실린더에 대해서 종이 시트를 충분히 가압하지 못함으로써, 상이한 건조 속도가 기계 방향에서 발생되도록 한다. 이것이 시트 전체에서 불균일한 수분 프로필을 야기시킨다.

종래 기술의 상술된 시도의 예는, 1975년 2월 25일에 Wagner에게 허여된 미국 특허 제3,867,766호; 1980년 9월 23일에 Romanski에게 허여된 미국 특허 제4,224,372호; 1982년 12월 21일에 Martin에게 허여된 미국 특허 제4,364,421호; 1989년 3월 21일에 Ashworth 등에게 허여된 미국 특허 제4,813,156호; 및 1989년 8월 15일에 Westhead에게 허여된 미국 특허 제4,857,391호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허가 본원에 참조되어 있다.

그러나, 종래 기술의 상술된 시도는 완전히 성공적이라고는 판명되지 않았다. 예를 들어, 직조된 건조용 제지용구(woven drying clothing)는 반복가능하고 안정한 위브(weave)에 의해 제공되는 패턴으로 제한된다. 무제한의 패턴은 가능하지 않다. 단지 제한된 기하학적 형태의 홈만이 미말동반된 공기를 처리하는데 제공될 수 있다. 본 발명은 이들 단점을 극복하여, 제지 기계류용 제지용구의 기하학적 형태를 결정시 유연성 및 선택성을 보다 크게한다.

게다가, 제지기용 제지용구는 제지 공정동안 마모를 겪는다는 것이 공지되어 있다. 이와 같은 마모는 제지기용 제지용구의 수명을 단축시켜, 제조 비용을 증가시킨다. 제지기용 제지용구의 마모는 제지시에 발생하는 매우 높은 온도, 제지용구가 건조용 롤 및 가역 롤 위를 통과할 때 발생하는 양방향 휨 뿐만 아니라 상기 롤들에 대한 마찰 및 진공 상자 양단의 항력(drag)에 기인한다.

제지 공정시에 본래 존재하는 제지기용 제지용구의 마모를 완화시키기 위한 각종 시도가 종래 기술에서 행해져 왔다. 예를 들어, 적층된 와프(stacked warps)를 갖는 제지용구가 통상적이다. 적층된 와프 장치에는, 종종, 제1 하부 층, 즉 기계-접촉 와프 쓰레드(warp threads)가 제공된다. 또한, 제2 상부층, 즉 종이-접촉 와프가 제공된다. 2개의 와프 층은 위사(weft yarns)에 의해 짜넣어진다. 이 하부 와프 층은 보다 큰 직경으로 이루어져, 안정성 및 내마모성을 제공할 수 있다. 이 상부 와프 층은 보다 미세한 직경으로 이루어져 보다 미세한 표면을 제공할 수 있는데, 이 표면은 종이 웹에 대해 보다 일정하고 균일한 지지체를 제공한다. 적층된 와프의 예는 Gaisser에게 허여된 미국 특허 제 5,114,777호에서 발견된다.

종래 기술에서의 또 다른 시도는 비원형 단면의 위사 및/또는 와프를 제공하는 것이다. 특히, 제지기용 제지용구의 얀은 직사각형일 수 있는데, 이 얀은 높이 방향, 즉 Z 방향에서 보다 폭 방향에서 보다 큰 치수를 갖는다. 이 기하학적 형태는 제지 기게류와의 접촉 면적을 보다 크게하여, 얀의 어떤 특정 지점에서의 접촉 응력을 감소시킨다. 게다가, 비원형, 즉 직사각형 형상의 얀은, 제지기용 제지용구의 종이측에 또한 보다 큰 면적을 제공하게 하는 이점이 있다. 제지용구의 제지기 측에 보다 큰 면적을 제공함으로써, 건조용 실린더에 대한 보다 큰 접촉이 발생된다. 건조용 실린더에 대한 종이의 접촉을 보다 크게함으로써, 종이 웹의 건조를 보다 신속하고 균일하게 할 수 있다.

따라서, 이 기술은 그 상에서 건조될 종이와의 접촉 면적을 높게하는 패브릭에 대해 고려하여야만 한다는 것을 나타낸다. 게다가, 침투성을 희생함이 없이, 이와 같이 높은 접촉 면적을 갖는 제지용 패브릭이 필요로 된다. 최종적으로, 그 상에서 건조될 종이의 모든 영역에 대하여 상대적으로 균일한 압력을 제공하는 이와 같은 패브릭이 필요로 된다.

당업자는, 제지기용 제지용구의 마모 문제가 기존의 또는 질긴 등급(hard grades)의 종이 제조에 국한되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 이와 같은 마모는 또한, 티슈 및 골이진 등급(corrugated grades)의 종이를 제조할 때 발생된다.

그러나, 제지기용 제지용구의 마모를 감소시키기 위한 상술된 시도는 완전히 성공하지 못하였다. 예를 들어, 적층된 와프 제지기 패브릭은 단일 층 패브릭 보다 값이 비싸다. 또한, 이와 같은 패브릭은 얇게되는 경향이 있다. 직사각형-형상의 와프는 모든 유형의 위브, 특히 높은 개방 면적 위브(high open area weaves)에 부합되지 않는데, 이 위브는 가령 공기 건조를 통해서 어떤 유형의 종이를 제조하는데 바람직할 수 있는데, 티슈지를 제조하는데 유용할 수 있다. 건조기 패브릭용 직사각형 단면의 필라멘트는 Hsu가 1992년 7월 7일에 공개한 Statutory Invention Registration H1073에 예시되어 있고, 이것이 본원에 참조되어 있다.

이 기술은 또한, 제지기용 제지용구에 사용되는 얀 유형 또는 위브 유형을 제한함이 없이, 제지기용 제지용구의 마모를 감소시키는 방법을 고려하여야 만 한다는 것을 나타낸다. 게다가, 이 기술은 위브 또는 포밍 와이어(forming wires)를 포함하여 어떤 유형의 제지용구에 가해질 수 있는 마모를 감소시키는 방법을 고려하여야만 한다. 이외에도, 제지기용 제지용구의 마모를 감소시키기 위한 이와 같은 방법은 종이-접촉 표면에 영향을 미치지 않고 제지용구가 얇게되는 것을 감소시키는 것이 바람직하다.

본 출원은 2000년 9월 6일 출원된 미국 가출원 번호 제 60/230,501호의 이점을 청구한 것이다.

본 발명은 제지 기계류용 제지용구에 관한 것이며, 특히 차동 강도 특성(differential intensive properties)을 갖는 제지용구에 관한 것이다.

도1은 단일-와이어 제지기 내의 건조기 섹션의 부분적인 수직 정면도.

도2는 트윈-와이어 제지기 내의 건조기 섹션의 부분적인 수직 정면도.

도3A는 본 발명을 따른 제지기용 제지용구의 부분적인 상부 평면도.

도3B는 도3A를 따른 제지기용 제지용구의 부분적인 수직 단면도.

도4는 본 발명에 따라서 벨트를 제조하기 위하여 사용되는 마스크 및 액체 수지의 부분적인 개략적 측 정면도 및 상기 마스크 내의 불투명 영역에 의해 차단되는 상기 마스크 상에 입사되는 방사(radiation)를 도시한 도면.

본 발명은 질긴 등급의 종이를 제조하는데 유용한 제지 벨트를 포함한다. 이 제지 벨트는 2개의 상호 대향되는 면, 종이-접촉면 및 기계-접촉면을 갖는다. 이 제지 벨트는 보강 요소를 갖는다. 이 보강 요소는 직조된 필라멘트를 포함한다. 이 직조된 필라멘트는 종선 및 횡선 방향(warp and weft directions)으로 배치된다. 이 제지 벨트는 또한 프레임워크를 갖는다. 이 프레임워크는 보강 요소에서 발견된 위브와 관계없는 패턴을 갖는다. 이 패턴은 제지 벨트의 종이-접촉면 및 기계-접촉면중 적어도 한 접촉면을 규정한다.

이 패턴은 감광성 수지를 포함할 수 있다. 이 프레임워크 또한 감광성 수지를 포함할 수 있다. 이외에도, 이 패턴은 본질적으로 연속적인 네트워크 또는 바람직한 임의의 다른 XY 패턴을 포함할 수 있다.

도1을 참조하면, 단일 와이어 드로우 제지기(20) 내의 건조기 섹션(10)이 도시되어 있다. 건조기 그룹(21)은 증기와 같은 공지된 수단에 의해 가열되는 건조용 실린더(32)를 포함한다. 웹은 건조기 패브릭(30)에 의해 가열된 실린더 면에 대해 가압된다. 단일-와이어 드로우 기계에서, 이 웹은 한 건조용 실린더로부터 또 다른 실린더로 진행한다. 연속적인 실린더(22)는 통상적으로 상이한 높이로 놓여진 2개의 행에 배치된다. 하나 이상의 건조기 패브릭(30)이 사용되고 다른 패브릭으로부터 기계 방향으로 이격되어 있다는 것이 인지되었다 할 지라도, 동일한 건조기 패브릭(30)은 실린더(22)의 행간의 갭에 걸쳐있다.

도1을 보다 상세히 참조하면, 건조기 그룹(21)은 사실상 2개의 수평 행의 증기-가열된 건조기 실린더(32)를 포함한다. 건조기 패브릭(30)은 각각의 건조기 그룹(21)을 통해서 실린더(22)의 외부면 상에 종이 웹(W)을 안내한다. 이 건조기 패브릭(30)은 가열된 실린더(22)의 외부면에 대해 웹을 가압시켜, 증발 건조를 발생시킨다.

이 건조용 실린더(32)의 행 아래에 가열되지 않은 가역 실린더(34) 또는 안내 롤이 있다. 이 가역 실린더(34)는 흡입 섹터 또는 이와 등가의 장치를 포함하여, 웹이 고속에서 건조용 와이어의 외부면 상에 유지되도록 한다.

도2를 참조하면, 제지기(20)의 다층-실린더 건조 섹션이 도시되어 있다. 이 다층-실린더 건조기 섹션(10)은 다수의 상부 건조용 실린더(36) 및 하부 건조용 실린더(38)를 갖는다. 건조될 종이 웹(W)은 상부 및 하부 실린더(36, 38)간을 연속적으로 통과한다. 이 종이 웹(W)은 각각의 건조용 실린더와 직접 접촉한다. 바람직하게는, 이 종이 웹(W)은 적어도 그리고 바람직하게는 180°보다 큰 각도의 섹터 위에서 각 건조용 실린더와 접촉한다. 건조용 실린더(10)는 상부 건조기 패브릭(40) 및 하부 건조기 패브릭(42)을 포함하는데, 이 패브릭 각각은 종이 웹(W)을 자신의 건조용 실린더(32) 각각에 대해 가압하도록 배치된다. 상부 및 하부 건조기 패브릭(40, 42)은 안내 롤에 의해 안내될 수 있다. 또한, 섹션 상자 및 보조 롤을 포함하는 건조기 패브릭(30) 운반 장치가 사용될 수 있다. 물론, 이것은, 각종 섹션 상자가 요구에 따라서 부가되거나 생략될 수 있도록 실현되어야 한다. 게다가, 임의 수의 다수개의 상부 및 하부 건조용 실린더(36, 38)가 요구에 따라서 사용될 수 있다.

도3A 및 도3B를 참조하면, 본 발명을 따른 건조기 패브릭(30)은 일반적으로 제지 벨트(25)로 간주될 수 있다. 이 제지 벨트(25)는 제지기(20)의 실린더 건조섹션에 대해 사용되거나, 이 실린더 건조 섹션과 결합하여 사용될 수 있다. 특히, 제지 벨트(25)는 단일-와이어 드로우 또는 트윈-와이어 드로우 제지기(20)에 사용되거나, 이 제지기와 결합하여 사용될 수 있다. 본 발명을 따른 이 벨트(25)는 육안으로 관찰되는 단일평면(monoplanar)이다. 이 벨트(25)의 평면은 XY 방향을 규정한다. 벨트(25)의 Z 방향은 벨트(25)의 XY 방향 및 평면에 대해 수직이다.

마찬가지로, 본 발명을 따른 벨트(25) 상에서 제조된 종이 웹(W)은 육안으로 관찰되는 평면으로 간주되고 XY 평면에 놓인다. 종이 웹(W)의 Z 방향은 종이 웹(W)의 XY 방향 및 평면에 대해 수직이다. 이 종이 웹(W)은 인쇄 크라프트(printing kraft), 신문용지, 골판지원지(linerboard) 또는 필기용 등급의 종이 웹(W)으로 간주될 수 있다. 총괄적으로, 이들 등급의 종이를 이하에서 "질긴" 등급의 종이라 한다. 이와 같은 종이는 일반적으로 평방 미터당 20 내지 450 그램, 보다 일반적으로는 30 내지 300그램의 평량을 갖는다.

이 벨트(25)는 2개의 주요 구성요소, 즉 프레임워크(112) 및 보강 요소(114)를 포함한다. 이 프레임워크(112)는 성형되거나 압출성형된 열가소성 또는 의사-열가소성(pseudo-thermoplastic) 재료를 포함하고, 바람직하게는 경화된 중합체의 감광성 수지를 포함한다. 이 보강 요소(114)는 종래 기술에 공지된 바와 같이 직포를 포함할 수 있다. 이 프레임워크(112) 및 벨트(25)는, 벨트(25)의 측과 접촉하는 종이 웹(W)을 한정하는 제1 표면 및 벨트(25)가 사용되는 제지기(20)쪽을 향하는 대향된 제2 표면을 갖는다. 이 프레임워크(112)는 그 내에 이하에 부가 설명되는 바와 같은 향사(synclines)(118)를 선택적으로 갖는다.

이 프레임워크(112)는 벨트(25)의 제1 표면 상에 배치되어 이를 한정한다. 이 프레임워크(112)는 소정 패턴을 규정하는 것이 바람직한데, 이것은 유사한 패턴을 본 발명의 종이 웹(W)상으로 임프린트(imprint) 한다. 편향 도관(deflection couduits)(116)은 제1 표면 및 제2 표면간에서 신장된다. 이 프레임워크는 편향 도관(116)에 접하여 이를 한정한다. 한 가지 바람직하고 전형적인 기하학적 형태는 본질적으로 연속적인 네트워크(이하부터 연속적인 프레임워크(112))를 규정하는 프레임워크(112) 및 이산적인 분리된(이하부터 불연속적인) 편형 도관(116)을 포함한다.

이 프레임워크(112)는 그 위의 종이 웹(W)에 상대적으로 큰 표면적을 제공할 수 있다. 이 상대적으로 큰 표면적은 두 가지 이점을 제공한다. 첫번째, 단일-와이어 제지기(20)에서, 큰 표면적은 건조용 실린더(32)에 대한 종이 웹(W)의 접촉을 보다 크게한다. 이것은 실린더(22)의 면으로부터 종이 웹(W)으로의 열전도를 증가시켜, 건조 효율성을 증가시킨다. 게다가, 이 큰 접촉 면적은 건조용 실린더에 대해 종이 웹(W)의 압력 인가를 보다 균일하게 함으로써, 시트 전체에 걸쳐서 보다 일정하고 균일한 외관을 제공하게 한다.

이 프레임워크(112)는 벨트(25)의 표면적의 적어도 30%, 보다 바람직하게는적어도 50% 및 훨씬 더 바람직하게는 적어도 70% 및 더 더욱 바람직하게는 적어도 90%의 표면적을 제공한다. 당업자는, 표면적이 증가함에 따라서 건조용 실린더(32)에 대한 임프린트의 불균일성 및 접촉 량이 마찬가지로 증가한다는 것을 인지할 것이다. 그러나, 본 발명은, 소정의 침투성에서, 건조될 종이 웹(W)에 대한 표면적의분포 및 어떤 소망의 임프린트 패브릭을 달성할 수 있는 이점을 제공한다.

종래 기술의 생산 기술 및 위브에 의해 제한되는 벨트(25)와 대조적으로, 본 발명을 따른 벨트(25)는 패브릭 침투성 및 이 패브릭의 임프린트 영역을 분리시킨다. 통상적으로, 종래 기술에서, 제지 벨트(25)의 침투성을 보다 크게하기 위해선, 보다 성깃한 위브(coarser weave)를 사용하여야만 한다. 보다 성깃한 위브에서, 필라멘트는 상대적으로 보다 큰 피치로 이격될 수 있다. 필라멘트의 직경은 변경될 수 있다. 본 발명은 보강 요소(114)를 위하여 선택된 직경, 피치 및 위브 유형과 관계없이, 프레임워크(112)에 의해 침투성을 조절한다. 이것은, 당업자가 질긴 등급의 종이 웹(W)을 제조시 사용하기 위한 제지 벨트(25)를 보다 자유롭게 선택하고 제조하게 한다. 본 발명의 또 다른 잠재적인 이점은, 프레임워크(112)의 량이 증가함에 따라서, 벨트(25)가 얇아지는정도(sleaziness)를 역비례 관계로 감소시킬 수 있다는 것이다.

트윈-와이어 드로우 제지기(20)에서, 건조용 실린더의 면과의 접촉 면적이 증가하면 단일-와이어 드로우 제지기(20)에 비해 상술된 이점을 제공한다. 게다가, 벨트(25)의 이면(backside)이 대향하는 행의 건조용 실린더(32) 외부면과 접촉할 때, 부가적인 이점이 실현될 수 있다. 예를 들어, 벨트(25)의 침투성은 최적화되어, 벨트(25) 및 건조용 실린더간에서 공기의 미말동반(entrainment)을 감소시킨다. 벨트(25)의 이면 및 건조용 실린더간에서 공기의 미말동반을 감소시키면 마찬가지로 종이 웹(W)이 벨트(25)에서 들어올려지는 경향을 감소시킨다.

게다가, 트윈-와이어 드로우 또는 단일-와이어 드로우 기계에서, 벨트(25)의이면에 대해 프레임워크(112)를 제공하면 표면적을 증가시키는데, 이 표면적에 걸쳐서 제지기의 회전 소자에 대한 마찰 및 마모가 확산될 수 있다. 이것이, 보다 균일한 응력을 분포시켜 벨트(25)의 수명을 증가시킨다.

도4를 참조하면, 벨트(25)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 감광성 및, 바람직하게는 광경화성 수지가 제공된다. 이 수지는 제지 벨트(25)의 보강 요소상으로 캐스트(cast)된다. 이 수지는 액체 형태로 캐스트되고 소망의 두께로 계량측정된다. 아래에 기재된 바와 같이 반드시 필수적이지는 않지만, 일부 수지는 프레임워크(112)의 최상부 표면을 넘어 신장되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 열경화성 수지가 사용될 수 있다.

불투명 및 투명한 영역을 갖는 마스크(120)는 수지 위에 배치된다. 적절한 파장의 경화 방사(curing radiation)(R)는 마스크(120)의 투명한 영역을 통해서 인가된다. 마스크(120)의 투명한 영역의 바로 아래 및 이에 인접한 수지의 부분은 경화된다. 불투명한 영역 밑에 배치된 경화성 수지의 영역은 경화되지 않고, 후에 세척 또는 진공 제거된다. 마스크(120) 내의 투명 및 불투명한 영역의 분포는 벨트(25)내에서 이로 인한 프레임워크(112)의 패턴을 결정한다.

프레임워크(112)의 XY 위치는 마스크(120)의 투명한 영역에 의해 결정된다. 프레임워크(112)의 Z-방향 높이는 경화전 수지의 깊이에 의해 결정된다.

상술된 경화성 수지 대신에, 에폭시 성형가능한 점토 또는 퍼티(clay or putty)가 프레임워크(112)를 형성하기 위하여 가해지고 외부에서 도입된다. 대안적으로, 두 가지 구성요소의 이중-용융점(bicomponent dual-melting point) 필라멘트가 제지 벨트(25)를 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 제지 벨트(25)를 제조하기 위하여, 우선, 벨트(25)는 두 가지 구성요소의 필라멘트로부터 직조된다. 그리고 나서, 이 벨트(25)는 아래로 향하는 이면을 갖는 평활하고 단단한 수평 표면 상에 배치된다. 열이 국부적으로 가해지지만 용융될 소망의 영역으로 제한되어, 프레임워크(12)를 형성한다. 이 국부 가열은 프레임워크(112)의 소망 부분과 일치하는 XY 위치에서의 필라멘트 시트를 용융시킨다. 용융된 시트 재료는 수평 지지 표면을 향하여 아래로 흐른다. 이 수평 지지 표면은 열 싱크로서 작용하여, 시트 재료를 다시 응결시키고 프레임워크(112) 부분을 형성한다. 게다가, 이 프레임워크(112)는 보강 요소(114)상으로 인쇄되거나 압출성형될 수 있다. 프레임워크(112)를 보강 요소(114)에 부가하는 적절한 방법은 일반 양도된, 2000년 2월 24일에 공개된 특허 출원 번호 WO 00/09803 및 또한 2000년 2월 24일에 공개된 특허 출원 번호 WO 00/09308에서 발견된다.

도3A 및 도3B를 참조하면, 연속적인 프레임워크(112) 및 불연속적인 편형 도관(116)을 갖는 적절한 벨트(25)는 일반 양도된, 1985년 4월 30일에 Johnson 등에게 허여된 미국 특허 제4,514,345호; 1985년 7월 9일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제4,528,239호; 1992년 3월 24일에 허여된 미국 특허 제 5,098,522호 ; 1993년 11월 9일에 Smurkoski 등에게 허여된 미국 특허 제5,260,171호; 1994년 1월 4일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제5,275,700호; 1994년 7월 12일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허 제5,328,565호; 1994년 8월 2일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,334,289호; 1995년 7월 11일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허제5,431,786호; 1996년 3월 5일에 Stelljes, Jr. 등에게 허여된 미국 특허 제 5,496,624호; 1996년 3월 19일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,500,277호; 1996년 5월 7일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,514,523호; 1996년 9월 10일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,554,467호; 1996년 10월 22일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,566,724호; 1997년 4월 29일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,624,790호; 1997년 10월 21일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허 제5,679,222호; 1998년 2월 3일에 Ayers 등에게 허여된 미국 특허 제5,714,041호; 1999년 9월 7일에 Huston에게 허여된 미국 특허 제5,948,210호; 1999년 9월 21일에 Boutilier에게 허여된 미국 특허 제5,954,097호; 1999년 10월 26일에 Polat 등에게 허여된 미국 특허 제5,972,813호; 2000년 1월 4일에 Boutilier 등에게 허여된 미국 특허 제6,010,598호; 및, 2000년 8월 29일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제6,110,324호에 기재되어 있으며, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다.

벨트(25)의 제2 표면은 벨트(25)의 기계 접촉 표면이다. 이 제2 표면은 그 내에 경로를 지닌 이면 네트워크를 갖을 수 있는데, 이 경로는 편형 도관(116)과 분리되어 있다. 이 경로는 벨트(25)의 제2 표면의 이면의 텍스쳐에서 불규칙성을 제공한다. 이 경로는 벨트(25)의 X-Y 평면에서 공기를 누출시키는데, 이 누출은 벨트(25)의 편향 도관(116)을 통해서 Z-방향으로 반드시 흐르는 것은 아니다.

본 발명을 따른 벨트(25)의 제2 주요 구성요소는 보강 요소(114)이다. 프레임워크(112)와 마찬가지로 이 보강 요소(114)는 종이 웹(W) 마주보는 측 및 상기종이 웹(W) 마주보는 측과 대향되는 기계 마주보는 측을 갖는다. 이 보강 요소(114)는 주로 벨트(25)의 대향된 표면간에 배치되고, 상기 벨트(25)의 이면과 부합하는 표면을 갖을 수 있다. 이 보강 요소(114)는 프레임워크(112)용 지지체를 제공한다. 이 보강 요소(114)는 통상적으로 종래 기술에 널리 공지된 바와 같이 직조된다. 이 보강은 통상적으로 경선 및 횡선 필라멘트에 의해 직조되고, 단일 층을 포함할 수 있거나 다층 구성으로 될 수 있다.

바람직한 경우, 이 벨트(25)는, 종래 건조시에 통상적으로 사용되고 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 프레스 펠트로서 실행될 수 있다. 본 발명에 따라서 사용하는데 적절한 프레스 펠트는 일반 양도된, 1996년 8월 27일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,549,790호; 1996년 9월 17일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,556,509호; 1996년 12월 3일에 Ampulske 등에게 허여된 미국 특허 제5,580,423호; 1997년 3월 11일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,609,725호; 1997년 5월 13일에 Trokhan등에게 허여된 미국 특허 제5,629,052호; 1997년 6월 10일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,637,194호; 1997년 10월 7일에 McFarland등에게 허여된 미국 특허 제5,674,663호; 1997년 12월 2일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,693,187호; 1998년 1월 20일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,709,775호; 1998년 7월 7일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제 5,776,307호; 1998년 8월 18일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제 5,795,440호; 1998년 9월 29일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,814,190호; 1998년 10월 6일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,817,377호; 1998년 12월 8일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,846,379호; 1999년 1월 5일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제 5,855,739호; 1999년 1월 19일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,861,082호; 1999년 2월 16일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제5,871,887호; 1999년 4월 27일에 Ampulski 등에게 허여된 제5,897,745호; 1999년 5월 18일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,904,811호; 및 2000년 4월 18일에 Ampulski에게 허여된 미국 특허 제6,051,105호의 기재 내용에 따라서 제조될 수 있는데, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 대안적인 실시 양태에서, 이 벨트(25)는 1996년 10월 29일에 Cameron에게 허여된 미국 특허 제5,569,358호의 기재 내용을 따른 프레스 펠트로서 실행될 수 있다.

바람직한 경우, 각종 실시 양태에서, 본 발명을 따른 벨트(25)는 프레임워크(112)를 포함하는 본질적으로 연속적인 네트워크 내의 향사(118)를 추가로 포함한다. 이 향사(118)는 프레임워크(112)의 종이 웹(W) 마주보는 측을 인터셉트하고, 프레임워크(112)내로 Z-방향으로 신장한다. 이 "향사"(118)는 벨트(25)의 제1 표면으로부터 벨트(25)의 제2 표면을 향하여 신장하는 Z-방향 벡터 성분을 갖는 프레임워크(112)의 표면이다. 이 향사(118)는, 편향 도관(116) 처럼, 프레임워크(112)를 통해서 완전히 신장되지 못한다. 따라서, 향사(118) 및 편향 도관(116)간의 차이는, 편향 도관(116)이 프레임워크(112) 내의 관통 홀을 나타내는 반면에, 향사(118)가 프레임워크(112) 내의 블라인드 홀(blind hole), 틈새(fissure), 틈(chasm) 또는 노취(notch)를 나타내는 것으로서 간주될 수 있다. 본 발명의 프레임워크(112) 내의 향사(118)는 최상부 측, 즉 펠트(10) 및 종이 웹(W)간의 프레임워크(112)의 제1 표면상의 측방향 누설을 허용한다.

임프린팅 표면은 하나 또는 다수의 교번하는 향사(118) 및 랜드(lands)(34) 각각을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, "랜드"(34)는 프레임워크(112)의 표면(이것은 벨트(25)의 측과 접촉하고 향사(118)간에 배치된 종이 웹(W)과 일치한다)이라 한다.

이 벨트(25)는 종이 웹(W)을 제지기(20)의 단일-와이어 또는 트윈-와이어 건조 섹션의 건조용 실린더(32)에 대해 임프린트 시킨다. 특히, 종이 웹(W)과 접촉하는 프레임워크(12)의 부분은 임프린트되어 이와 같은 종이 웹(W)의 밀도를 증가시킨다. 역으로, 편형 도관(116)은 종이 웹(W)을 임프린트하지 않는다.

그러나, 종이 웹(W)은 밀도가 높게되지 않는데, 그 이유는 이 웹이 상술된 진공 상자 또는 운반 장치중 어느 것을 통과하기 때문이다. 이와 같은 탈고밀화(de-densification)는, 종이 웹(W)이 편향 도관(116)내로 편향되기 때문에 발생된다. 종이 웹(W)이 건조용 실린더(32)를 통과하면 할수록 섬유의 이동도는 작아지기 때문에 편향 도관(116)내로의 편향이 작게된다는 것이 당업자에게 명백하다. 따라서, 발생되는 탈고밀화 량은 각종 건조용 실린더(32)중에 그리고 이들 실린더간에 진공 상자의 배치에 민감하다는 것이 예측된다.

게다가, 종이 웹(W)의 중간 밀도 영역이 발생될 수 있다. 예를 들어, 향사(118)는 종이 웹(W)의 밀도를 높이지도 않고 또한 밀도를 낮추지도 않는다. 향사(118)가 종이 웹(W)을 건조용 실린더에 대해 임프린트 하지 않기 때문에, 고밀도화가 발생되지 않는다. 향사(118)를 통해서 진공 상태로 되지 않기 때문에, 탈고밀화가 발생될 수 없다. 따라서, 향사(118)와 정합되는 종이 웹(W)의 영역은 편향 도관(116) 및 프레임워크(112)의 랜드(134)와 정합되는 영역의 밀도의 중간 밀도를 갖는다.

본질적으로 연속적인 대신에 그리고 이산적으로 분리된 편향 도관(116)을 형성하는 대신에, 반연속적인 프레임워크(112)는, 일반 양도된 1997년 5월 13일에 Ayers 등에게 허여된 미국 특허 제 5,628,876호 및 1998년 2월 13일에 Ayers 등에게 허여된 미국 특허 제5,714,041호의 기재 내용에 따라서 제조되어 사용될 수 있다. 반연속적인 프레임워크(112)는 벨트(25) 전체에 걸쳐서 한 방향으로 신장된다. 반연속적인 프레임워크(112)는 직선형, 사인곡선형, 또는 이와 달리 물결형일 수 있다. 마찬가지로, 프레임워크(112)는 이산, 즉 불연속적인 패턴으로 제공될 수 있다.

도4를 또 다시 참조하면, 본원에 참조된 상술된 특허에 기재된 바와 같이, 본 발명을 따른 향사성 벨트(synclineous belt)(25)는 상술된 바와 같이 마스크(120)를 통해서 감광성 수지를 경화함으로써 제조될 수 있다. 이 마스크(120)는 화학광선 방사(actinic radiation)(R)(화살표로 표시됨)에 투명한 제1 영역(42) 및 화학광선 방사(R)에 불투명한 제2 영역(44)을 갖는다. 화학광선 방사(R)에 투명한 마스크(120) 내의 영역(42)은, 감광성 수지내에서 유사한 영역을 형성하는데, 이 수지는 경화되어 본 발명을 따른 벨트(25)의 프레임워크(112)가 된다. 역으로, 화학광선 방사(R)에 불투명한 마스크(120)의 영역(44)은 이에 대응하는 위치 내의 수지가 경화되지 않은 채 유지되도록 한다. 이 경화되지 않은 수지는벨트 제조 공정동안 제거되어 본 발명을 따른 벨트(25)의 부분을 형성하지 않는다.

본 발명에 따라서 벨트(25)내에서 향사(118)를 형성하기 위하여, 이 마스크(120)는 소망의 향사(118)에 대응하는 불투명한 라인(46)을 갖을 수 있다. 이 불투명한 라인(46)은, 벨트(25)에 대해 거의 수직인 어떤 각도로 상기 라인 상에 입사되는 방사(R)가 벨트(25)로부터 어떤 깊이(30)까지 통과하는 것을 차단할 정도로 충분히 협소한 폭으로 된다. 불투명한 라인(46) 아래 및 바로 밑에 중심을 둔 상기 수지 부분은 어떠한 깊이(30)에서도 방사(R)를 수신하지 않을 것이다. 그러나, 방사(R)의 입사 각도가 감소(표면에 대해 보다 덜 수직이고 보다 더 평행하게 됨)함에 따라서, 이에 대응하여 향사(118)의 깊이(30)는 감소된다.

목적하는 향사(118)의 깊이(30)가 증가함에 따라서, 마찬가지로 불투명한 라인(46)의 폭이 증가한다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 물론, 불투명한 라인(46)은 목적하는 향사(118) 패턴에 대응하는 임의의 목적하는 패턴으로 가해질 수 있다. 본원에 기재된 이 실시 양태에서, 향사(118)가 0.2 내지 75 mils의 최대 깊이(30)를 갖으면, 벨트(25) 상에 입사되는 방사(R)의 수직도 및 수지에 가해지는 경화 에너지 량에 따라서, 적절한 불투명한 라인(46) 폭은 0.001 인치 내지 0.040 인치가 된다.

본 발명의 종이 웹(W)은, 랜드(134), 편향 도관(116) 및 향사(118)로 이루어진 상술된 시스템을 갖는 섬유를 사용하여 제조된 경우, 3개의 주요 영역, 즉, 임프린트될 수 있고 고밀도 영역을 포함하는 제1 영역(122), 편향된 영역을 포함하는 제2 영역(124) 및 제지동안 프레임워크(112) 및 향사(118)에 대응하는 제3영역(126)을 갖을 수 있다. 모든 3개의 영역은 일반적으로 등가의 평량을 갖는 것으로 간주된다. 그러나, 가장 높은 밀도 영역은 임프린팅된 영역인데, 이 영역은 벨트(25)의 프레임워크(112)의 랜드(134) 위치에 대응한다. 가장 밀도가 낮은 영역은 편향 도관(116)에 대응하는 위치에 있는 영역일 것이다. 제지 벨트(25) 및 향사(118)에 대응하는 종이 웹(W)의 영역은 중간 밀도를 갖을 것이다. 이것이 벨트(25)의 각종 패턴을 위한 표 1에 예시되어 있다.

고밀도 영역	중간 밀도 영역	저밀도 영역
불연속	불연속	불연속
불연속	불연속	반연속
불연속	불연속	연속
불연속	반연속	불연속
불연속	반연속	반연속
불연속	연속	불연속
반연속	불연속	불연속
반연속	불연속	반연속
반연속	반연속	불연속
반연속	반연속	반연속
연속	불연속	불연속

마찬가지로, 본 발명을 따른 종이 웹(W)의 3개의 영역은 3개의 상이한 높이로 배치되는 것으로 간주될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 영역의 높이는 기준면으로부터의 거리라 한다. 간편성을 위하여, 이 기준면은 수평이고, 이 기준면으로부터의 높이 거리는 수직이다. 본 발명을 따른 종이 웹(W)의 특정 영역의 높이는 종래 기술에 널리 공지된 바와 같이 이와 같은 목적에 적합한 어떠한 비접촉 측정 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 특히 적절한 측정 장치는 50밀리미터 범위에서 0.3 ×1.2 밀리미터의 빔 크기를 갖는 비접촉 레이저 변위 감지기(non-contacting Laser Displacement Sensor)이다. 적절한 비접촉 레이저 변위 감지기는 Idec Company에서 모델 MX1A/B로서 판매하고 있다. 대안적으로, 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 접촉형 스타일리스 게이지(stylis gauge)는 상이한 높이를 측정하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 스타일리스 게이지는 Carstens에게 허여되고 본원에 참조된 일반 양도된 미국 특허 제4,300,981호에 기재되어 있다.

본 발명을 따른 종이 웹(W)은 임프린팅 영역(22)을 갖는 기준면 상에 배치되는데, 이 임프린팅된 영역은 이 기준면과 접촉한다. 돔(domes) 및 향사(118)는 기준면과 떨어져서 수직으로 신장한다. 이 장치에서, 향사(118)의 정점(35)은 돔(24) 및 임프린팅된 영역(22)의 중간에 배치될 것이다.

본 발명을 따른 종이 웹(W)은 선택적으로 단축될 수 있다. 선택적인 단축은 크레이핑(creping) 또는 습식 마이크로수축에 의해 이루어질 수 있다. 크레이핑 및 습식 마이크로수축은 일반 양도된, Wells 등에게 허여된 미국 특허 제4,440,597호 및 Sawdai에게 허여된 미국 특허 제4,191,756호에 기재되어 있는데, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 종이 웹(W)을 단축시키면, 상술된 바와 같이 비등방적으로 배치된 향사(118)를 사용하는 것을 보다 바람직하게 할 수 있다. 물론, 본 발명에 따라서 제조된 종이 웹(W)은 통상적으로 전혀 단축되지 않는다.

본 발명에 따른 종이 웹(W)의 여러 가지 변형이 가능하다는 것을 알수 있을 것이다. 예를 들어, 종래 기술에 널리 공지된 바와 같은 엠보싱된 종이 웹(W)을 들수있다. 종이 웹(W)의 하나 이상의 파일(piles)은 모두 결합되어 라미네이트형 골이진 제품(laminate corrugated product) 등을 제조할 수 있다. 게다가, 본 발명을따른 종이 웹(W)은 에어 레이드(air laid)될 수 있으며, 또는 이와 달리, 종래 기술에 널리 공지된 기존의 습식 레이드(wet laid) 시스템에서 발생되는 것 보다 작은 량의 물을 갖은 채 제조될 수 있다.

상술한 종이 웹(W)의 셀룰로즈 구조, 특히 질긴 등급이 밀도 및 평량과 관련하여 기재되었지만, 3개의 영역 구조는 또한 다른 특성과 관련하여 기재될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 불투명도, 흡수도 및 캘리퍼와 같은 세기 성질은 밀도 및 평량과 관련하여 상술된 바와 동일한 방식으로 실행될 수 있다. 게다가, 본 발명은 부직포 재료, 티슈 등급의 종이 웹(W), 건조제-첨가된 패브릭 유연화제, 기저귀 및 위생 냅킨 등과 같은 1회용 흡수성 물품과 같은 탑시트/백시트(topsheets/backsheets)와 같은 다른 시트 상품에 적용될 수 있다.

제지 벨트(25)의 변형이 또한 가능하다. 예를 들어, 향사(118)는 마스크(120) 내의 반투명성 또는 다른 이와 같은 라인(46)을 갖음으로써 제조될 수 있는데, 이 라인은 마스크(120)의 제1 영역(42) 및 제2 영역(44)의 투명도/불투명도의 중간 투명도/불투명도를 갖는다. 예를 들어, 마스크(120)의 불투명한 라인(46) 대신에, 향사(118)는 중간 그레이 레벨을 갖고 입사된 방사(R)의 통과를 제한시키는 영역에 의해 형성될 수 있다.

그외 다른 변형이 또한 가능하다. 예를 들어, 특정 제지 벨트(25)는 두개 이상의 다수의 향사(118)를 갖을 수 있다. 제1 다수의 향사(118)는 제1 깊이(30) 및/또는 폭을 갖을 수 있다. 제2 다수의 향사(118)는 제2 깊이(30) 및/또는 폭 등을 갖을 수 있다. 피치, 진폭 및 심지어 실제 파동(undulations) 조차도 소정의 제지벨트(25)내에서 변화할 수 있다.

또한 다른 변형에서, 상술된 공기 미말동반을 감소시키기 위하여, 제지 벨트(25)의 이면에는 홈이 제공될 수 있다. 이 홈은 일반적으로, 다른 방향이 요구에 따라서 사용될 수 있지만, 기계 방향과 평행한 것이 바람직하다. 이와 같은 실시 양태가 실행되는 경우에, 당업자는 프레임워크(112)를 벨트(25)의 이면상으로 캐스트할 수 있다. 이 홈 또는 다른 어떤 바람직한 패턴은 이 프레임워크(112)내로 캐스트된다. 이 프레임워크(112)가 벨트(25) 이면으로부터 외측으로 신장되지만, 이는 또한, 제지 벨트(25)의 종이 웹(W) 접촉 표면과 일치하는 위치로 또는 이 표면 아래의 위치로 신장될 수 있다.

바람직한 경우, 상호 상이한 프레임워크(112) 표면을 벨트(25)의 이면 및 종이 웹(W) 접촉면에 제공하면서, 이 벨트(25)는 각 면에 대해 1회 캐스트될 수 있다.

도1 및 도2의 제지기(20)를 다시 참조하면, 당업자는, 청구된 발명의 이점이 상술된 것 보다 훨씬 크다는 것을 인지할 것이다. 도1을 다시 참조하면, 단일-와이어 드로우 제지기가 다수의 와이어를 사용할 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 각각의 패브릭은 선행 패브릭으로 부터 기계 방향으로 이격되어 있다. 본 발명의 성능은 상이한 패브릭 위치에서 상이한 프레임워크(112)를 사용하게 한다. 예를 들어, 단일-와이어 드로우 제지기(20)에서, 연속적으로 감소하는 종이 웹(W) 접촉 표면적의 벨트(25)는 기계 방향으로 제공될 수 있다. 이 장치는, 보다 균일한 접촉 표면이 초기 상태에 있는 동안 종이 웹(W)에 제공되고 섬유는 임프린팅 및 이로 이한 불균일한 특성에 보다 민감하게 되는 이점을 제공한다. 침투성이 보다 높은 제지 벨트(25)는 나중 제지 공정에서 제공되어, 공기 미말동반을 보다 작게하고 벨트(25)를 통해서 운반될 물을 위한 흐름 면적을 증가시키는 이점을 제공한다.

도2를 다시 참조하면, 트윈-와이어 드로우 제지기(20)에서, 상이한 제지 벨트(25)는 상반되게 진행하는 기계에 동시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 종이 웹(W)의 상이한 측 상에 상이한 패턴을 임프린트하는 것이 바람직할 수 있다. 한 제지 벨트(25)는 상부 행의 건조용 실린더(32)에 사용될 수 있고, 다른 한 제지 벨트(25)는 하부 행의 건조용 실린더(32)에 사용될 수 있다. 이 장치는, 종래 기술에 의해 달성될 수 없는 유연성 및 다용도성(flexibility and versatility)을 증가시킨다. 예를 들어, 프레임워크(112)에서 정합되지 않는 패턴은 종이 웹(W)의 임프린팅을 최소화 한다. 임프린팅은 랜덤 패턴 프레임워크(112)를 갖는 벨트(25)를 사용하여 더욱 최소화될 수 있다. 이와 같은 변형은 상술된 변형과 조합되어, 상이한 군의 건조용 실린더(32)용 상이한 벨트(25) 및 기계 방향에서의 상이한 벨트(25)를 갖는 트윈-와이어 드로우 제지기(20)가 더 더욱 다용도성을 위하여 사용될 수 있도록 한다.

바람직한 경우, 본 발명을 따른 프레임워크(112)를 갖는 제지 벨트(25)는 포밍 와이어로서 사용될 수 있다. 이 장치는, 프레임워크(112)가 질긴 등급의 종이 웹(W)이 제공되는 경우 수위표(watermark)를 만들기 위하여 사용될 수 있는 이점을 제공한다. 수지 또는 프레임워크(112)를 형성하는 다른 재료는 완성지료(furnish)(이 완성지료를 통하여 제지 벨트(25)의 부분은 프레임워크(112)와 일치한다)의 흐름을 방지할 뿐만 아니라 종이 웹(W)이 여전히 초기 상태에 있는 동안 수위표를 만들기 위하여 임프린팅 표면을 제공하는 이중 기능을 행한다.

상술된 바와 같이, 이 프레임워크(112)는 보강 요소(114)의 표면으로부터 외측으로 신장할 수 있다. 이와 같은 기하학적 형태에서, 이 프레임워크(112)는 상술된 바와 같이 종이 웹(W)을 임프린트할 것이다. 대안적으로, 이 프레임워크(112)는 제지 벨트(25)의 이면과 병치되는 하나 이상의 인접 단부(proximal ends)를 갖을 수 있다. 이 프레임워크(112)는 제지 벨트(25)의 종이-접촉면을 향하여 상방향으로 신장되어, 이 제지 벨트(25)의 이면 및 최상부측간에 배치된 말단부(distal ends)에서 종료된다. 대안적으로, 이 프레임워크(112)의 인접 단부는 또한 제지 벨트(25)의 최상부측 및 이면의 중간에 배치될 수 있다. 이와 같은 실시 양태는 일반 양도되고, 상술되고 포함된 미국 특허 제6,110,324호에 예시되고 기재되어 있다.

역으로, 초기 제지 공정에서의 패브릭에는 편향 도관(116)에서 보다 큰 개방 영역이 제공될 수 있다. 이것이 보다 빠른 속도로 물을 제거시킨다. 나중 제지 공정에서 발생되는 패브릭은 제지 벨트(25)의 최상부와 관계되는 프레임워크(112)의 보다 큰 영역을 갖을 수 있다. 이것이 건조용 실린더(32)에 대해 종이 웹(W)을 보다 많이 접촉시킴으로써, 접촉 및 열 전도를 증가시킨다. 본 발명에 의해 임의 수의 장치가 실시 가능하다는 것을 알수 있는데, 여기서 다수의 상이한 건조용 포가 사용된다.

물론, 본 발명을 따른 제지 벨트(25)는 또한 종래 기술을 따른 제지벨트(25)와 혼용될 수 있다.

바람직한 경우, 제지 벨트(25)는, 통상적으로 펠트 건조로 공지된 바와 같이, 자신에 첨가되는 배팅(batting)을 갖을 수 있다. 베팅이 제지 벨트(25)에 첨가되도록 선택된 경우, 프레임워크(112)는 제지 벨트(25)의 배팅의 최상부측에 가해질 수 있다. 제거가능한 경화성 재료는 벨트(25)의 이면에서 시작하여 바람직한 높이까지 다시 채워져, 소망의 높이 아래에서 프레임워크(112)를 형성하는 수지가 경화되는 것을 방지한다. 다시채움(backfilling)은 일반 양도된, 1997년 5월 13일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,629,052호 및 1997년 10월 7일에 McFarland 등에게 허여된 미국 특허 제5,674,663호에 기재되어 있는데, 이 특허는 본원에 참조되어 있다.

물론, 종이 웹(W)을 임프린팅하고 다밀도 종이 웹(W)을 제공하는 것 이외에도, 이 프레임워크(112)는 제지용 패브릭의 내마모성을 증가시킨다. 따라서, 제지 벨트(25)의 수명을 증가시키는 상술된 이점은 마모 및 마찰에 견디게 하는 프레임워크(112)로 인해 발생된다. 제지 벨트(25)의 이면 상에 배치되는 프레임워크(112)의 표면적 량이 증가 함에 따라서, 마찰 및 마모에 대한 내성은 역비례 관계로 증가한다.

바람직한 경우, 이 프레임워크(112)는 선택적인 배팅의 최하부 표면 아래에 가해질 수 있다. 이 장치는 상술된 개선된 내마모성의 이점을 제공한다. 제지 벨트(25)의 이면으로부터 외측으로 신장하는 프레임워크(112)를 갖는 이와 같은 장치를 성취하기 위하여, 이 벨트(25)는 상술된 캐스팅 위치로부터 반전(invert)되고, 선택적인 다시채움은 벨트(25)의 최상부 표면을 통해서 가해진다. 물론, 제1 패턴이 개선된 내마모성을 위하여 벨트(25)의 이면에 가해지고, 제2 패턴이 종이 웹(W)상으로의 임프린팅을 위하여 벨트(25)의 최상부측에 가해질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

질긴 등급의 종이를 제조하는데 사용하기 위한 제지 벨트로서,

상기 제지 벨트는 상호 대향되는 면, 종이-접촉면 및 기계-접촉면을 가지며, 상기 제지 벨트는 직조된 필라멘트의 보강 요소를 포함하며, 상기 제지 벨트는 프레임워크를 더 구비하는데, 상기 프레임워크는 상기 보강 요소와 관계없는 패턴을 가지며, 상기 프레임워크의 패턴은 제1 면 및 제2 면중 적어도 한 면을 규정하는, 제지 벨트.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임워크는 감광성 수지를 포함하는, 제지 벨트.
제 2 항에 있어서,

상기 패턴은 본질적으로 연속적인 네트워크를 포함하는, 제지 벨트.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임워크의 종이-접촉면은 1 밀리미터 이상의 거리로 상기 보강 요소로부터 외측으로 신장되는, 제지 벨트,
제 1 항에 있어서,

상기 제지 벨트의 상기 프레임워크의 종이-접촉면은 상기 보강 요소와 일치하는, 제지 벨트.
제 2 항에 있어서,

상기 프레임워크는 상기 제지 벨트의 50%이상의 표면적을 갖는, 제지 벨트.
질긴 등급의 종이의 초기 종이 웹을 운반하기 위한 제지 벨트와 결합하여 질긴 등급의 종이를 제조하는 제지기로서,

상기 제지 벨트는 상호 대향되는 면, 종이-접촉면 및 기계-접촉면을 가지며, 상기 제지 벨트는 직조된 필라멘트의 보강 요소를 포함하며, 상기 제지 벨트는 프레임워크를 더 포함하며, 상기 프레임워크는 상기 보강 요소와 관계없는 패턴을 가지며, 상기 프레임워크의 패턴은 제1 면 및 제2 면중 적어도 한 면을 규정하는, 제지기.
제 7 항에 있어서,

상기 제지기는 단일-와이어 드로우 제지기를 포함하는, 제지기.
제 7 항에 있어서,

상기 제지기는 트윈-와이어 드로우 제지기를 포함하는, 제지기.
제 8 항에 있어서,

상기 제지기는 2개 이상의 벨트를 포함하며, 상기 벨트 각각은 그 위에서 패턴화된 프레임워크를 가지며, 상기 2개의 벨트 각각은 상기 프레임워크에서 상호 상이한 패턴을 갖는, 제지기.