KR20030064399A - 웨브를 건조하는 방법 - Google Patents

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KR20030064399A KR10-2003-7003831A KR20037003831A KR20030064399A KR 20030064399 A KR20030064399 A KR 20030064399A KR 20037003831 A KR20037003831 A KR 20037003831A KR 20030064399 A KR20030064399 A KR 20030064399A
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로스러셀에프.
라우자크씨.
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

종이 웨브를 건조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분을 갖는 통과-건조기와 같은 건조기를 사용한다. 제1 건조기 부분 내에서, 비교적 습윤한 종이 웨브는 약 400 ℉(204 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃) 사이와 같은 상승된 온도에서 건조된다. 제1 건조기 부분에 의해 건조된 후에, 웨브는 비교적 건조하고 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 400 ℉(204 ℃) 사이와 같은 감소된 온도에서 제2 건조기 부분에 의해 더 건조된다. 다양한 제어 기술이 각각의 건조기 부분의 온도를 제어하도록 사용될 수도 있다.

Description

웨브를 건조하는 방법 {METHOD OF DRYING A WEB}
종이 웨브는 통과-건조기(through-dryer)와 같은 건조 장치를 사용하여 통상 건조된다. 예컨대, 통과-건조기는 웨브가 와이어 또는 다른 제지 직물에 의해 지지되면서 종이 웨브에 가열된 공기를 접촉시킴으로써 통상 작동한다. 가열된 공기는 웨브가 회전 드럼 둘레에 운반됨에 따라 웨브를 건조시킨다. 그러나, 이러한 건조기로 종이 웨브를 건조하는 종래의 방법에 관련된 하나의 문제점은 웨브가 습윤하기 때문에 건조기가 비교적 비효율적이고 낮은 생산 용량을 갖는다는 것이다. 웨브는 열과 관련된 열화(degradation)에 영향을 받기 쉬워, 여러 악취 화합물을 생성할 수 있다.
이와 같이, 이제 종이 웨브를 건조하는 방법을 개선할 필요가 있다. 특히, 이제 건조기가 제품의 질에 상당한 악영향 없이 증가된 생산 용량을 갖도록 하는 종이 웨브를 건조하는 방법을 개선할 필요가 있다.
본 출원은 2000년 9월 18일에 출원된 미국 특허 출원 제60/233,601호에 대해 우선권을 주장한다.
가장 바람직한 형태를 포함하고 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 지시되며 첨부된 도면을 참조하는, 본 발명의 완전하고 합법화하는 개시물이 명세서에 제시된다.
도1은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 제지 공정의 일 실시예의 도면이다.
도2는 도1에 도시된 통과 건조 장치의 부분 단면도로서 오우브리지(Oubridge) 등에게 허여된 미국 특허 제4,462,868호의 도1에 도시된 장치의 변경된 구조이다.
도3은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통과 건조 장치 내로의 흐름의 도입을 도시하는 개략도이다.
도5는 도4에 개략적으로 도시된 통과 건조 장치의 부분 단면도이다.
본 명세서와 도면에 도면 부호를 반복하여 사용한 것은 본 발명의 동일한 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내는 것으로 의도된다.
본 발명은 종이 웨브를 건조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 통과-건조기를 통해 횡단함에 따라 종이 웨브의 온도 제어를 제공하는 방법에 관한 것이다. 예컨대, 일 실시예에서 종이 웨브는 상승된 온도에서 제1 건조기 부분 내에서 먼저 건조되고 감소된 온도에서 제2 건조기 부분 내에서 후속하여 건조된다.
본 발명의 방법에는 종이 웨브를 건조하는데 사용되는 다양한 건조기가 통상 사용될 수 있다. 예컨대, 통과-건조기에는 본 발명에 따라 2개의 건조기 부분이 제공될 수 있다. "비교적 습윤한" 종이 웨브는 건조되도록 제1 건조기 부분으로 초기에 제공된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "비교적 습윤한"이라는 어구는 낮은 고체 견실도(solids consistency)를 갖는 종이 웨브를 통상 의미한다. 예컨대, 웨브는 약 60 ％(％ 고체 견실도)보다 작은, 특히 약 15 ％ 내지 약 45 ％ 사이의, 그리고 더욱 특히 약 20 ％ 내지 약 40 ％ 사이의 견실도에서 제1 건조기 부분으로 공급될 수 있다. 웨브가 제1 건조기 부분을 통해 이동됨에 따라, 웨브는 부분 건조된다.
제1 건조기 부분으로부터, 웨브는 더 건조되기 위해 그 후 제2 건조기 부분으로 들어간다. 통상, 제2 건조기 부분으로 들어가는 웨브는 "비교적 건조"하다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "비교적 건조한"이라는 어구는 "비교적 습윤한" 웨브보다 높은 고체 견실도를 갖는 종이 웨브를 통상 의미한다. 예컨대, 전술된 범위 내의 견실도를 갖는 "비교적 습윤한" 웨브는 제1 건조기 부분 내에서 약 25 ％(％ 고체 견실도)보다 큰, 특히 약 35 ％보다 큰, 그리고 더욱 특히 약 45 ％ 내지 약 70 ％ 사이의 견실도로 건조될 수 있어서 "비교적 건조한" 웨브가 된다. "비교적 건조한" 웨브와 "비교적 습윤한" 웨브에 대한 전술된 예시적인 범위가 겹치더라도, 이러한 웨브는 상이한 견실도를 갖는 것으로 통상 해석되어야 한다. 예컨대, 몇몇 예에서 "비교적 습윤한" 웨브는 약 35 ％의 견실도를 가질 수 있다. 이러한 경우에, "비교적 건조한" 웨브는 이에 따라 약 35 ％보다 큰 견실도를 가질 수 있다. 또한, 연속 통과 건조 공정의 임의의 주어진 지점에서, 통과하는 웨브의 고체 견실도는 공정의 임의의 이전의 지점에서의 웨브의 고체 견실도보다 통상 크다는 것도 이해하여야 한다.
본 발명에 따라, 제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분 내의 온도는 건조 작업의 전체 용량을 향상시키도록 선택적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서 웨브가 비교적 습윤할 때 상승된 온도가 제1 건조기 부분에 제공될 수 있고, 웨브가 비교적 건조할 때 상승된 온도와 비교하여 감소된 온도가 제2 건조기 부분에 제공될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서 약 400 ℉(204 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃) 사이, 특히 약 450 ℉(232 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃) 사이의 온도가 제1 건조기 부분에 제공되는 한편, 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 400 ℉(204 ℃) 사이, 특히 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 350 ℉(177 ℃) 사이의 온도가 제2 건조기 부분에 제공된다.
통상, 제1 건조기 부분으로 상승된 온도를 제공하는 것은 웨브의 온도가 그의 "열적 열화 온도(thermal degradation temperature)" 이상으로 상당히 증가되게 하지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "열적 열화 온도"는 이 분야에 잘 공지된 바와 같이 종이 웨브의 구성 요소(예컨대, 섬유, 리그닌, 첨가제 등)가 화학적으로 열화하기 시작하고 악취 화합물을 생성하기 시작하는 온도를 통상 의미한다. 특히, 웨브가 비교적 습윤할 때, 가열된 공기는 웨브 내의 섬유들 사이를 용이하게 지나가지 않는다. 대신에, 가열된 공기의 대부분은 웨브의 표면에 평행하게 유동하고 주어진 습도, 온도 및 압력에 대해 공기의 포화 온도에 도달할 때까지 웨브의 온도를 상승시킨다. 포화 온도가 달성되면, 가열된 공기는 그 후 웨브 내에 포함된 습기를 상당히 증발시키기 시작한다. 따라서, 상승된 온도에서 건조될 때 비교적 습윤한 웨브의 온도는 공기의 포화 온도 이상으로 상당히 증가되지 않기 때문에, 제1 통과-건조기 부분 내의 웨브의 온도는 웨브의 "열적 열화 온도"보다 통상 낮게 남아있을 수 있다.
열은 다양한 방법 및/또는 기술을 사용하여 제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분으로 공급될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 제1 공기 채널은 제1 건조기 부분으로 상승된 온도에서 공기를 공급할 수 있고, 제2 공기 채널은 제2 건조기 부분으로 감소된 온도에서 공기를 공급할 수 있다. 각각의 공기 채널 내의 온도는 버너, 밸브, 냉각 유닛, 공기의 다른 흐름 등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 기술을 사용하여 제어될 수 있다.
더욱이, 몇몇 실시예에서 단일 공기 채널은 각각의 건조기 부분으로 공기를 공급할 수 있다. 단일 공기 채널을 사용할 때, 공기는 일정 온도로 통상 가열되고 그 후 건조기 부분으로 분배된다. 예컨대, 일 실시예에서 단일 공기 공급 채널 내의 공기는 상승된 온도로 가열되고 제1 건조기 부분으로 분배된다. 그러나, 제2 건조기 부분으로 가열된 공기를 분배할 때, 가열된 공급 공기의 온도는 보조 또는 재생된 공기의 흐름, 냉각 유닛 등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 제어 기술을 사용하여 감소된 온도로 하강될 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 가열된 공급 공기를 냉각하도록 공기의 흐름을 사용할 때와 같이, 감소된 온도는 제2 건조기 부분 내의 상이한 지점에서 실제로 변할 수 있다. 예컨대, 차가운 공기의 흐름은 제2 건조기 부분 내에서 가열된 공급 공기와 조합될 수 있어서 웨브의 온도는 제2 건조기 부분을 통해 이동함에 따라 점차 감소한다.
다른 실시예에서, 단일 공기 공급 채널 내의 공기는 감소된 온도로 가열되고 제2 건조기 부분으로 분배된다. 그러나, 제1 건조기 부분으로 공기를 분배할 때, 공기의 온도는 보조 가열 공기 또는 버너와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다양한 제어 기술을 사용하여 상승된 온도로 증가될 수 있다. 예컨대, 버너를 사용할 때, 상승된 온도는 비교적 일정할 수 있다. 더욱이, 몇몇 예에서 공급 공기를 가열하도록 공기의 흐름을 사용할 때와 같이, 상승된 온도는 제1 건조기 부분 내의 상이한 지점에서 실제로 변할 수 있다. 예컨대, 가열된 공기의 흐름은 제1 건조기 부분 내에서 공급 공기와 조합될 수 있어서 웨브의 온도는 제1 건조기 부분을 통해 이동함에 따라 점차 감소한다.
본 발명의 다른 특징 및 태양은 이하에 더 상세히 논의된다.
지금부터, 이하에 하나 이상의 예가 제시되는 본 발명의 다양한 실시예가 상세히 참조될 것이다. 각각의 예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 설명을 위해 제공된다. 사실상, 다양한 변경 및 변형이 본 발명의 범위 또는 기술 사상에서 벗어나지 않고 본 발명에서 이루어질 수 있음은 이 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 또는 설명된 특징은 또 다른 실시예를 산출하는 다른 실시예에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위와 이들의 동등물의 범위 내에 있는 이러한 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
통상, 본 발명은 건조 중에 종이 웨브의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 종이 웨브는 건조기 용량을 향상시키고 웨브의 열적 열화를 억제하도록 제1 건조기 부분이 제2 건조기 부분보다 통상 더 높은 온도에 있는 통과-건조기의 2개의 건조기 부분을 통해 지나간다.
본 발명에 따라 형성된 종이 웨브는 이 분야에 공지된 임의의 다양한 재료로 통상 형성될 수 있다. 예컨대, 종이 웨브는 펄프 섬유만을 포함할 수 있거나 또는 다른 형태의 섬유와의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 적절한 펄프 섬유는 연목질 섬유, 경목질 섬유, 재생된 재료로부터 얻어진 2차 섬유 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다른 섬유는 필요한 경우 종이 웨브에 첨가될 수도 있다. 몇몇 적절한 섬유의 예는 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리비닐 아세테이트 섬유, 면 섬유, 레이온 섬유, 비목질(non-woody) 식물 섬유, 열기계 펄프 섬유 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
또한, 종이 웨브는 이 분야에 공지된 임의의 제지 공정으로부터 형성될 수도 있다. 본 발명은 임의의 특정 제지 공정에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 사실상, 종이 웨브를 형성할 수 있는 임의의 공정이 본 발명에 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 제지 공정은 종이 웨브를 형성하는 다른 공지된 단계뿐만 아니라 크레이핑(creping), 엠보싱(embossing), 습식 프레싱(wet-pressing), 이중 크레이핑, 캘린더링(calendering)을 사용할 수 있다.
예컨대, 도1을 참조하면 종이 웨브를 형성하기 위한 공정(10)의 일 실시예가 도시된다. 도시된 바와 같이, 섬유를 포함하는 희석 현탁액이 헤드박스(headbox; 12)로 공급되고 슬루스(14)를 통해 제지 기계(18)의 소공성 표면(foraminous surface; 16) 상에 균일하게 분산되어 증착된다. 소공성 표면(16) 상에 증착되면,물은 구성을 형성하는 것에 따라 중력, 원심력 및 진공 흡입력의 조합에 의해 웨브(21)로부터 제거된다. 도1에 도시된 바와 같이, 진공 박스(23)는 물을 제거하고 웨브의 형성을 용이하게 하기 위해 웨브(21)의 아래에 배치될 수 있다.
웨브가 형성되면, 웨브(21)는 하나 이상의 제지 장치로 공급될 수 있다. 예컨대, 도1에 도시된 바와 같이 웨브(21)를 소공성 표면(16) 상에 하이드로니들링하기 위해 하이드로니들링 장치(hydroneedling device; 25)가 제공될 수 있다. 진공 장치(29)는 하이드로니들링 장치(25) 바로 아래에 또는 소공성 표면(16) 아래에 하이드로니들링 장치(25)로부터 하류에 위치될 수 있어서 과도한 물이 웨브(21)로부터 취출될 수 있다. 하이드로니들링 장치가 본 명세서에 도시되고 설명되더라도, 이러한 장치가 본 발명에 요구되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 다양한 다른 잘 공지된 제지 장치가 본 발명에 사용될 수도 있다. 더욱이, 웨브(21)는 필요한 경우 통과-건조기(30)와 같은 건조기로 직접 이송될 수도 있다.
본 발명에 따라, 웨브는 그 후 웨브를 건조하도록 건조기로 이송될 수 있다. 예컨대, 비압축 건조를 사용하는 통과-건조기가 본 발명에 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 사용될 수 있는 통과-건조기의 일 실시예가 이제 이하에서 더 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이하의 설명은 본 발명의 일 실시예에만 관한 것이고 다른 실시예는 본 발명의 범위 내에 있도록 의도되기도 한다는 것을 이해하여야 한다.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 웨브(21)는 롤(27)을 사용하여 소공성 표면(16)으로부터 통과-건조기(30)로 이송될 수 있다. 통과-건조기는 본 분야에 통상 잘 공지되어 있고 임의의 이러한 통과-건조기가 본 발명에 사용될 수 있다. 예컨대, 몇몇 적절한 통과-건조기는 모든 목적으로 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된 오우브리지 등에게 허여된 미국 특허 제4,462,868호, 조이너(Joiner)에게 허여된 미국 특허 제5,465,504호 및 조이너에게 허여된 미국 특허 제5,937,538호에 설명된다. 도2에 도시된 바와 같이, 통과-건조기(30)는 회전 통과 공기 건조 드럼(20)과 외부 후드(38)를 포함한다. 통상, 드럼(20)은 중공이어서 공기 또는 흐름과 같은 가스가 이로부터 축방향으로 배기될 수 있다. 그러나, 예컨대 질소와 같은 임의의 다른 가스가 본 발명에 사용될 수도 있음을 이해하여야 한다. 더욱이, 드럼(20)은 만곡형, 아치형, 편평형 등과 같은 임의의 요구되는 형상을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
몇몇 실시예에서, 외부 후드(38)는 제1 건조기 부분(22)과 제2 건조기 부분(24)을 포함한다. 비교적 습윤한 종이 웨브는 입구(26)를 거쳐 제1 건조기 부분(22)으로 벨트 또는 와이어(40) 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 웨브는 약 60 ％보다 작은, 특히 약 15 ％ 내지 약 45 ％ 사이의, 그리고 더욱 특히 약 20 ％ 내지 약 40 ％ 사이의 견실도에서 제1 건조기 부분(22)으로 공급될 수 있다.
웨브가 제1 건조기 부분(22) 내에서 드럼(20)의 주연부 둘레를 지나감에 따라, 웨브는 열원에 의해 부분 건조될 수 있다. 통상, 임의의 다양한 방법이 제1 건조기 부분(22)에 열을 제공하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같은 일 실시예에서 공기 채널(28)에 연결된 (도시되지 않은) 공기 히터가 제공될 수 있어서 가열된 공기는 덕트(32)를 통해 드럼(20)의 주연부를 둘러싸는 분배 헤더(35)로 선택적으로 공급될 수 있다. 덕트(32)로부터 헤더(35)로 들어간 후에, 가열된 공기는 그 후 (도시되지 않은) 복수의 천공부를 통해 드럼(20)의 주연부 둘레에 분배될 수 있어서 헤더(35) 내의 가열된 공기가 웨브(21)의 표면에 접촉한다.
제1 건조기 부분(22) 내에서, 웨브는 비교적 습윤하여 만일 있더라도 매우 적은 양의 가열된 공기가 실제로 웨브를 통해 지나간다. 오히려, 공기는 웨브의 표면에 통상 영향을 미치고, 그에 포함된 습기를 증발시키도록 웨브를 가열한다. 웨브 표면에 접촉한 후에, 공기는 그 후 웨브를 따라 그리고/또는 웨브를 통해 공기가 배기될 수 있는 드럼(20)의 내부로 유동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드럼(20)은 공기가 (도시되지 않은) 천공부를 통해 후방으로 그리고 복귀 덕트(44)를 통해 외부로 유동하도록 하는, 오우브리지에게 허여된 미국 특허 제4,462,868호에 개시된 바와 같은 장치를 구비할 수도 있다.
드럼(20)이 회전하고 웨브가 헤더(35) 아래의 둘레를 더 지나감에 따라, 웨브는 더 건조해지고 더 다공성이 될 수 있어서 더 많은 가열된 공기가 웨브를 통해 그리고 드럼(20)의 내부로 복귀 덕트(44)를 통해 지나간다. 드럼이 일정 양(예컨대, 약 125도)만큼 회전된 후, 웨브는 비교적 건조하고 다공성이 될 수 있어서 가열된 공기의 대부분 또는 모두가 비교적 용이하게 웨브를 통해 지나갈 수 있다. 예컨대, 비교적 건조한 웨브는 약 25 ％보다 큰, 특히 약 35 ％보다 큰, 그리고 더욱 특히 약 45 ％ 내지 약 70 ％ 사이의 견실도를 가질 수 있다.
제1 건조기 부분(22)을 나올 때, 비교적 건조한 웨브는 그 후 제2 건조기 부분(24)으로 들어갈 수 있다. 웨브가 제2 건조기 부분(24) 내에서 드럼(20)의 주연부 둘레를 지나감에 따라, 웨브는 열원에 의해 더 건조될 수 있다. 통상, 임의의 다양한 방법이 제2 건조기 부분(24)에 열을 제공하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같은 일 실시예에서 공기 채널(46)에 연결된 (도시되지 않은) 공기 히터가 제공될 수 있어서 가열된 공기는 덕트(48)를 통해 드럼(20)의 주연부를 둘러싸는 분배 헤더(50)로 선택적으로 공급될 수 있다.
덕트(48)로부터 헤더(50)로 들어간 후에, 가열된 공기는 그 후 복수의 천공부(36)(도1 참조)를 통해 드럼(20)의 주연부 둘레에 분배될 수 있어서 헤더(50) 내의 가열된 공기가 웨브(21)의 표면에 접촉하고 이를 통해 지나간다. 웨브를 통해 지나간 후에, 공기는 그 후 천공부(36)를 통하여 그리고 공기가 배기될 수 있는 드럼(20)의 내부로 유동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 건조기 부분(24)을 떠난 후에, 웨브는 약 90 ％보다 큰 견실도를 가질 수 있다.
본 발명에 따라, 제1 건조기 부분(22)과 제2 건조기 부분(24) 내의 온도는 건조기(30)의 전체 용량을 향상시키도록 선택적으로 제어될 수 있다. 특히, 웨브가 비교적 습윤할 때 상승된 온도가 제1 건조기 부분(22)에 제공될 수 있고 웨브가 비교적 건조할 때 감소된 온도가 제2 건조기 부분(24)에 제공될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서 약 400 ℉(204 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃) 사이, 특히 약 450 ℉(232 ℃) 내지 약 500 ℉(260℃) 사이의 온도가 제1 건조기 부분(22)에 제공되는 한편, 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 400 ℉(204 ℃) 사이, 특히 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 350 ℉(177 ℃) 사이의 온도가 제2 건조기 부분(24)에 제공된다.
제1 건조기 부분(22)으로 상승된 온도를 제공함으로써, 웨브가 더 빠른 비율로 건조될 수 있어서, 더 빠른 속도로 건조기로 공급되는 웨브가 종이 웨브 생산의 전체 비율(즉, 생산 용량)을 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다. 더욱이, 이러한 상승된 온도를 제1 건조기 부분(22)에만 제공하는 것은 웨브가 통상 그의 "열적 열화 온도" 이상으로 상당히 가열되게 하지 않는다는 것도 알 수 있었다. 그러나, 웨브는 과도한 열로 인한 악취 성분의 발생과 상당량의 화학적 열화 없이 짧은 시간동안 "열적 열화 온도" 약간 위에서 가열될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 웨브의 열적 열화 온도는 사용된 첨가물 및 웨브의 섬유 함량과 같은 많은 인자들에 기초하여 변할 수 있다. 예컨대, 통상의 목재 펄프 섬유 기반의 웨브는 약 280 ℉의 열적 열화 온도를 가질 수 있다.
전술된 바와 같이, 웨브가 비교적 습윤할 때, 많은 양의 가열된 공기는 웨브 내의 섬유들 사이를 지나가지 않는다. 대신에, 가열된 공기는 웨브의 표면에 평행하게 유동하고 주어진 압력에서 가열된 공기의 포화 온도[예컨대, 약 1 기압에서 약 150 ℉(66 ℃)]에 도달할 때까지 웨브의 온도를 상승시키는 경향이 있다. 포화 온도에서 웨브 내에 포함된 습기의 상당량이 증발된다. 따라서, 상승된 온도에서 건조될 때 비교적 습윤한 웨브의 온도가 가열된 공기의 포화 온도 이상으로 상당히 증가되지 않기 때문에, 제1 통과-건조기 부분(22) 내의 웨브의 온도는 웨브의 "열적 열화 온도"보다 통상 낮게 남아있다.
통상, 제1 건조기 부분(22)과 제2 건조기 부분(24)으로 공급된 온도는 다양한 방법 및/또는 기술을 사용하여 제어될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, (도시되지 않은) 2개의 버너가 2개의 개별 공기 공급 채널(28,46)과 연계하여 사용될 수 있다. 이러한 방식에서, 덕트(32)로 공급된 공기의 온도는 덕트(48)로 공급된 공기의 온도로부터 독립적으로 제어될 수 있어서 제1 건조기 부분(22) 내의 상승된 온도는 비교적 일정하고 제2 건조기 부분(24) 내의 감소된 온도는 비교적 일정하다. 더욱이, 필요한 경우 밸브는 제1 통과-건조기 부분(22) 및/또는 제2 건조기 부분(24)의 폭을 가로질러 공기 유동을 조절하도록 제공될 수도 있다.
또한, 다른 기술들이 사용될 수도 있다. 예컨대, 도3에 도시된 바와 같은 일 실시예에서 공급 공기 흐름(60)은 건조기(70)로 공기를 공급하는데 사용될 수 있다. 공급 공기 흐름(60)은 공기 흐름(65)을 거쳐 제1 건조기 부분으로 가열된 공기를 제공할 수 있고 공기 흐름(67)을 거쳐 제2 건조기 부분(74)으로 공기를 제공할 수 있다. 통상, 공급 공기 흐름(60)은 임의의 요구되는 온도로 가열될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 공급 공기 흐름(60)은 하나 이상의 버너(79)에 의해 상승된 온도로 가열되고 제1 건조기 부분(72)으로 분배된다. 제2 건조기 부분(74)으로 감소된 온도를 제공하도록, 다수의 제어 기술이 사용될 수 있다. 예컨대, 몇몇 예에서 제2 건조기 부분(74)으로 들어가기 전에 냉각 유닛에는 공기 흐름(67)을 냉각시키도록 감소된 온도가 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 공기 흐름은 제2 건조기 부분(74) 내에서 웨브에 접촉하기 전에 공기 흐름(67)과 조합될 수 있다. 예컨대, 도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예는 제2 건조기 부분(74)으로 들어가는 공기의 온도를 감소시키도록 보조 공기 흐름(71)을 사용할 수 있다. 더욱이, 제1 건조기 부분(72)및/또는 제2 건조기 부분(74)의 배기로부터 재생된 공기 흐름(73)은 제2 건조기 부분(74)으로 들어가는 공기의 온도를 감소시키는데 사용될 수도 있다.
이들 실시예에서, 흐름(73 및/또는 71)과 흐름(67)의 조합에 의해 제공된 상승된 온도는 제2 건조기 부분(74) 내의 상이한 지점에서 실제로 변할 수 있다. 예컨대, 공기의 흐름(73)은 제2 건조기 부분(74) 또는 (도시되지 않은) 덕트 내에서 공기 흐름(67)과 조합될 수 있어서 웨브의 온도는 제2 건조기 부분(74)을 통해 이동함에 따라 감소한다. 예컨대, 일 실시예에서 공기 흐름(67)의 유동은 유도 시스템을 가로질러 부압을 생성할 수 있어서 흐름(73 및/또는 71)이 팬 등을 사용하지 않고 공기 흐름(67) 내로 취출되게 한다. 따라서, 도5에 도시된 바와 같이 이들 흐름의 유동 역학으로 인해, 더 차가운 공기 흐름(65)은 부분(74)의 바닥 단부를 향해 취출될 수 있는 한편, 더 따뜻한 공기 흐름(67)은 부분(74)의 상부 단부에 남아 있을 수 있다. 그 결과, 부분(74)으로 들어가는 웨브는 더 따뜻한 흐름(67)에 의해 초기에 가열될 수 있다. 그러나, 웨브가 부분(74)을 나올 때, 흐름(71)에 의해 다소 낮은 온도로 가열될 수 있다. 이러한 온도 프로파일은 건조기(70)의 용량을 더 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 도시되고 설명된 실시예가 팬이 없는 유도에 관한 것이더라도, 팬, 베인 및 다른 제어 장치가 부분(74) 내의 온도 프로파일을 더 제어하도록 본 발명에 따라 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 몇몇 실시예에서, 이러한 제어 장치는 부분(74) 내에서 요구되는 온도 프로파일을 얻는데 특히 유용할 수 있다.
더욱이, 도3에 도시된 바와 같이, 버너 및/또는 보조 공기 흐름과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 가열 기구는 몇몇 실시예에서 제1 건조기 부분(72) 내의 공기 온도를 제어하도록 제공될 수도 있다. 예컨대, 일 실시예에서 공기 흐름(65)은 하나 이상의 버너(79)에 의해 감소된 온도로 가열되고 제1 건조기 부분(74)으로 분배된다. 제1 건조기 부분(72)으로 상승된 온도의 공기를 제공하도록, 몇몇 실시예에서 (도시되지 않은) 덕트 내에서 또는 제1 건조기 부분(72) 내에서 공기 흐름(65)을 가열하도록 추가 히터(80)가 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 공기 흐름은 제1 건조기 부분(72) 내에서 웨브에 접촉하기 전에 공기 흐름(65)과 조합될 수 있다. 예컨대, 도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예는 보조 가열 공기 흐름(78)을 사용할 수 있다. 전술된 바와 같이, 흐름(78)과 흐름(65)의 조합에 의해 제공된 상승된 온도는 제1 건조기 부분(72) 내의 상이한 지점에서 실제로 변할 수 있다. 예컨대, 더 따뜻한 공기의 흐름(78)은 제1 건조기 부분(72) 또는 (도시되지 않은) 덕트 내에서 더 차가운 공기 흐름(65)과 조합될 수 있어서 웨브의 온도는 제1 건조기 부분(72)을 통해 이동함에 따라 감소한다. 예컨대, 일 실시예에서 공기 흐름(65)의 유동은 유도 시스템을 가로질러 부압을 생성할 수 있어서 흐름(78)이 팬 등을 사용하지 않고 공기 흐름(67) 내로 취출될 수 있다. 따라서, 전술된 바와 같이 이들 흐름의 유동 역학으로 인해, 더 차가운 공기 흐름(65)은 부분(72)의 상부 단부에 남아 있을 수 있는 한편, 더 따뜻한 공기 흐름(78)은 부분(72)의 바닥 단부를 향해 취출될 수 있다. 그 결과, 부분(72)으로 들어가는 웨브는 더 따뜻한 흐름(78)에 의해 초기에 가열될 수 있다. 그러나, 웨브가 부분(72)을 나올 때, 흐름(65)에 의해 다소 낮은 온도로가열될 수 있다. 이러한 온도 프로파일은 건조기(70)의 용량을 더 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 도시되고 설명된 실시예가 팬이 없는 유도에 관한 것이더라도, 팬, 베인 및 다른 제어 장치가 부분(72) 내의 온도 프로파일을 더 제어하도록 본 발명에 따라 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 몇몇 실시예에서, 이러한 제어 장치는 부분(72) 내에서 요구되는 온도 프로파일을 얻는데 특히 유용할 수 있다.
공기의 온도, 유량 및 흐름의 위치는 웨브를 건조하기 위한 임의의 요구되는 온도를 제공하도록 통상 제어될 수 있다. 다른 기술뿐만 아니라 임의의 전술된 기술은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 공기의 추가 흐름 또는 다른 냉각 유체가 필요한 경우 사용될 수 있다는 것도 이해하여야 한다.
본 발명이 그 특정 실시예에 대해 상세히 설명되더라도, 이 분야의 숙련자는 전술된 것을 달성하고 이해할 때 이들 실시예의 변경, 변형 및 동등물을 용이하게 이해할 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위와 임의의 동등물의 범위와 같이 평가되어야 한다.

Claims (33)

  1. 종이 웨브를 건조하는 방법이며,
    제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분을 갖는 건조기를 제공하는 단계와,
    종이 웨브의 온도를 종이 웨브의 열적 열화 온도 이상으로 상당히 증가시키지 않고 비교적 건조한 종이 웨브를 형성하도록 상승된 온도로 상기 제1 건조기 부분 내에서 비교적 습윤한 종이 웨브를 건조하는 단계와,
    상기 상승된 온도와 비교하여 감소된 온도로 상기 제2 건조기 부분 내에서 비교적 건조한 종이 웨브를 후속하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비교적 습윤한 종이 웨브는 약 20 ％ 내지 약 40 ％ 사이의 고체 견실도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 건조기는 통과-건조기인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교적 건조한 종이 웨브는 약 45 ％ 내지 약 70 ％ 사이의 고체 견실도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 비교적일정한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 비교적 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 상승된 온도는 약 400 ℉(204 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃)의 범위에 있고 상기 감소된 온도는 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 400 ℉(204 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상승된 온도는 약 450 ℉(232 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 감소된 온도는 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 350 ℉(177 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 종이 웨브를 건조하는 방법이며,
    제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분을 갖는 통과-건조기를 제공하는 단계와,
    종이 웨브의 온도를 종이 웨브의 열적 열화 온도 이상으로 상당히 증가시키지 않고 약 25 ％보다 큰 고체 견실도를 갖는 종이 웨브를 형성하도록 약 400 ℉ 내지 약 500 ℉의 범위에 있는 상승된 온도로 상기 제1 건조기 부분 내에서 약 60 ％보다 작은 초기 고체 견실도를 갖는 종이 웨브를 건조하는 단계와,
    약 300 ℉ 내지 약 400 ℉의 범위에 있는 감소된 온도로 상기 제2 건조기 부분 내에서 약 25 ％보다 큰 고체 견실도를 갖는 종이 웨브를 후속하여 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 상승된 온도는 약 450 ℉(232 ℃) 내지 약 500 ℉(260℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 감소된 온도는 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 350 ℉(177 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 건조기 부분 내에서 건조된 상기 종이 웨브는 약 15 ％ 내지 약 45 ％ 사이의 초기 고체 견실도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1 건조기 부분 내에서 건조된 상기 종이 웨브는 약 20 ％ 내지 약 40 ％ 사이의 초기 고체 견실도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 종이 웨브는 상기 제1 건조기 부분 내에서 약 35 ％보다 큰 고체 견실도로 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 종이 웨브는 상기 제1 건조기 부분 내에서 약 45 ％내지 70 ％ 사이의 고체 견실도로 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 비교적 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 비교적 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제12항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 종이 웨브를 건조하는 방법이며,
    제1 건조기 부분과 제2 건조기 부분을 갖는 건조기를 제공하는 단계와,
    공급 공기 흐름을 제공하는 단계와,
    상기 제1 건조기 부분과 상기 제2 건조기 부분으로 공급 공기 흐름을 분배하는 단계와,
    비교적 건조한 종이 웨브를 형성하도록 상승된 온도로 제1 건조기 부분 내에서 비교적 습윤한 종이 웨브와 공급 공기 흐름을 접촉시키는 단계와,
    상기 상승된 온도와 비교하여 감소된 온도로 상기 제2 건조기 부분 내에서 비교적 건조한 종이 웨브와 공급 공기 흐름을 접촉시키는 단계와,
    ⅰ) 상기 제1 건조기 부분 내에 상기 상승된 온도를 제공하도록 제1 공기 흐름과 상기 공급 공기 흐름을 조합하는 단계와, ⅱ) 상기 제2 건조기 부분 내에 상기 감소된 온도를 제공하도록 제2 공기 흐름과 상기 공급 공기 흐름을 조합하는 단계들 중 하나 또는 모두로부터 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 공기 흐름과 상기 공급 공기 흐름을 조합함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 상승된 온도는 상기 제1 건조기 부분 내에서 증가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 공기 흐름과 상기 공급 공기 흐름을 조합함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 감소된 온도는 상기 제2 건조기 부분 내에서 증가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제23항에 있어서, 상기 상승된 온도는 약 400 ℉(204 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃)의 범위에 있고 상기 감소된 온도는 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 400 ℉(204 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제23항에 있어서, 상기 상승된 온도는 약 450 ℉(232 ℃) 내지 약 500 ℉(260 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 감소된 온도는 약 300 ℉(149 ℃) 내지 약 350 ℉(177 ℃)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제23항에 있어서, 상기 건조기는 통과-건조기인 것을 특징으로 하는 방법.
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