KR20030064793A - 프레스 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 직물의 내부 구조에 재젖음 방지 스크림 또는 배리어(anti rewet scrim or "barrier"(16))를 구비한 프레스 직물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 배리어를 형성하는데 반드시 외부 재료가 필요한 것은 아니다. 즉, 물이 프레스 직물 표면으로 다시 이동하는 것을 방지하기 위한 천연 배리어를 형성하기 위하여 이미 존재하는 재료가 변형된다.

Description

프레스 직물{Press fabric}

제지공정 도중, 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유의 수분산액(aqueous dispersion)을 제지기의 성형부내의 이동 성형 직물(moving forming fabric) 상에 올려놓음(deposit)에 의하여 섬유 웹(fibrous web)이 형성된다. 이 과정에서 많은 양의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배출되어, 성형 직물의 표면상에 셀룰로오스 섬유 웹을 남긴다.

새로이 형성된 셀룰로오스 섬유 웹은 성형부로부터 일련의 프레스 닙(press nips)을 포함하는 프레스부로 진행한다. 셀룰로오스 섬유 웹은 하나의 프레스 직물에 의하여 지지되는 프레스 닙을 통과하거나, 또는, 종종 그러한 바와 같이, 2개의 프레스 직물의 사이를 통과한다. 프레스 닙에서, 셀룰로오스 섬유 웹은 압축력을 받는데, 이 힘은 상기 웹으로부터 물을 짜내고, 웹내의 섬유를 서로 부착시켜서 상기 셀룰로오스 섬유 웹을 종이(paper sheet)로 전환시킨다. 이 물은 프레스 직물에 의하여 수용되어, 이상적으로는 종이로 돌아가지 않는다.

종이(paper sheet)는 최종적으로 건조부로 진행하는데, 이 건조부는 스팀에 의하여 내부적으로 가열되는 적어도 하나의 일련의 회전가능한 건조 드럼 또는 실린더를 포함한다. 상기 새로이 형성된 종이는, 드럼의 표면에 대하여 종이를 밀착시키는 건조 직물에 의하여, 상기 일련의 각 드럼의 둘레를 연속적으로 꾸불꾸불한 행로를 따라서 진행한다. 상기 가열된 드럼은 종이의 수분 함량을 증발을 통하여 소망하는 수준으로 감소시킨다.

성형 직물(forming fabrics), 프레스 직물(press fabrics) 및 건조 직물(dryer fabrics)은 제지기에서 모두 순환 루프(endless loops)의 형상을 취하며, 컨베이어와 같이 기능한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 제지 공정은 상당한 속도로 진행되는 연속 공정이라는 것도 인식되어야 한다. 즉, 새로이 제조된 종이 가 건조부를 빠져 나온 후 롤상으로 연속적으로 권취되는 중에도, 섬유 슬러리는 연속적으로 성형부내의 성형 직물위로 올려 놓여(deposit) 진다.

본 발명은 특히 프레스부에서 사용되는 프레스 직물에 관한 것이다. 프레스 직물은 제지 프로세스에서 결정적인 역할을 한다. 프레스 직물의 하나의 기능은 위에서 암시된 바와 같이 프레스 닙을 통과하여 제조되는 종이 제품을 지지하고 운반하는 것이다.

프레스 직물은 또한 종이 표면의 마무리에도 관여한다. 즉, 프레스 닙을 통과하는 도중에 매끄럽고 마킹이 없는 표면이 종이에 부여되도록 프레스 직물은 매끄러운 표면 및 균일한 탄성 구조(resilient structure)를 갖도록 설계된다.

프레스 직물이 프레스 닙에서 젖어 있는 종이로부터 뽑아내어진 많은 양의물을 수용하는 것이 아마도 가장 중요할 것이다. 이러한 기능을 만족시키기 위하여는, 프레스 직물은 물이 프레스 직물내에서 통과할 수 있도록 보통 공극(void volume)으로 지칭되는 공간이 있어야 하고, 전유용수명기간 동안 물에 대한 적당한 투과도를 가져야 한다. 마지막으로, 프레스 직물은 젖은 종이로부터 수용된 물이 종이로 되돌아가서 프레스 닙을 빠져 나왔을 때 종이를 다시 적시는 것을 방지할 수 있어야 한다.

현재의 프레스 직물은 제조되는 종이의 등급에 따라 그들이 장착되는 제지기에 요구되는 조건을 만족시키기 위하여 다양한 스타일로 제조된다. 일반적으로, 프레스 직물은 섬세한 부직의 섬유상 재료의 배트(batt)가 그 속에 니들링되는 제직 베이스 직물(woven base fabric)을 포함한다. 상기 베이스 직물은 모노필라멘트사, 합연 모노필라멘트사(plied monofilament yarn), 멀티필라멘트사, 또는 합연 멀티필라멘트사로 제직될 수 있으며, 단층 또는 다층이거나 적층될 수 있다. 상기 실(사, yarn)들은 통상적으로 폴리아미드, 폴리에스테르 수지와 같이 제지기용 직물 기술분야의 통상의 당업자에 의하여 이러한 목적으로 사용되는 임의의 합성 고분자 수지를 압출하여 제조된다.

상기 제직 베이스 직물은 많은 다양한 형태를 취한다. 예를 들면, 이들은 순환(endless)상으로 제직되거나 또는 플랫 제직(flat woven)된 후 이어서 제직 솔기(woven seam)에 의하여 순환상으로 될 수 있다. 또는, 이들은 보통 변형된 순환 제직법(modified endless weaving)으로 불리우는 프로세스에 의하여 생산될 수 있는데, 여기서 상기 베이스 직물의 폭방향 에지부는 자신의 기계방향사(MD yarns)를 사용하여 시밍 루프(seaming loop)를 구비한다. 이 프로세스에서, 상기 MD 사는 상기 직물의 폭방향 에지부(widthwise edge) 사이에서 앞 뒤로 연속적으로 제직되는데, 각 에지부에서 되돌아서 하나의 시밍 루프를 형성한다. 이러한 방식으로 생산된 프레스 직물은 제지기에 장착할 때 순환상으로 되며, 이러한 이유에서 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는(on-machine-seamable) 직물로 지칭된다. 이러한 직물을 순환상으로 하기 위하여, 상기 두 폭방향 에지부를 함께 한 후, 상기 두 에지부의 시밍 루프를 서로 깍지끼고(interdigitated), 이어서 상기 깍지끼어진 시밍 루프에 의하여 생긴 통로를 관통하도록 시밍 핀(seaming pin), 또는 시밍 핀틀(seaming pintle)을 삽입한다.

또한, 하나의 베이스 직물을 다른 베이스 직물에 의하여 형성된 순환 루프의 내부에 위치시키고 스테이플 섬유 배트를 양 베이스 직물으로 통하여 니들링하여 양 베이스 직물을 서로 연결함으로써 상기 제직 베이스 직물은 적층될 수 있다. 하나 또는 두 베이스 직물 모두 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는 직물 타잎일 수 있다.

종이가 하나 또는 몇개의 프레스 직물과 함께 프레스 닙으로 운반될 때, 종이로부터의 물은 프레스 직물 표면 배트의 내부로 밀어넣어져 프레스 직물을 계속하여 통과하여 베이스 직물의 공극으로 향한다. 일부의 물은 프레스 직물의 배면을 통하여 프레스 롤의 표면상의 공극내로 이동된다. 일부의 물은 프레스 직물의 내부에서 길이방향(기계방향 또는 MD)으로 앞뒤로 흐른다. 이들 흐름방향 사이의 관계는 예를 들면 기계의 속력 및 직물의 설계 및 종이로부터 제거된 물을 취급할 수있는 능력에 의존한다.

종이와 프레스 직물이 함께 프레스 닙을 통과할 때 무엇이 일어나는 지에 관하여 몇가지 이론이 제기되어 왔다. 작용된 닙압력은 종이 및 프레스 직물 모두에서 동일하지만, 반면에 수압은 프레스 직물에서 보다 종이에서 훨씬 크다. 이 압력 차이가 종이로부터 프레스 직물로 및 프레스 직물을 통하여 물이 이송되도록 하는 원동력이다.

종이 및 프레스 직물의 최소 두께는 아마도 동시에 닙 중앙 부근에서 일어날 것이다. 종이는 바로 그 순간에 최대 건조 상태(maximum dry content)에 도달하는 것으로 생각된다. 이후, 프레스 직물에서 뿐만 아니라 종이에서 팽창이 일어나기 시작한다. 이 팽창 동안에 종이 및 프레스 직물의 표면층에서 진공이 형성되는데, 이 둘 모두는 최소 두께로 압축되었었다. 이용가능한 물은 압력 균형을 재형성하기 위하여 프레스 직물의 내부 및 베이스층으로부터 프레스 직물의 표면으로 그리고 더욱 더 종이의 내부로 되흐른다. 이러한 단계가 종이의 재젖음(rewetting) 현상의 원동력을 제공한다.

종래의 프레스 직물 구조에 있어서, 배면 구조물에 비하여 종이 웹을 향하는 표면 층이 훨씬 촘촘한(denser) 프레스 직물을 형성하는 것이 보통이었고, 또한 프레스 직물의 종이 표면상에 길이방향으로 배향된 배트 섬유를 사용하는 것이 드물지 않았다. 많은 물이 아직도 프레스 직물내에 남아 있으며, 중앙-닙(mid-nip) 이후에 종이/프레스 직물상의 기계압력이 감소함에 따라, 다시 젖은 종이로 재흡수될 수 있다. 종이 및 프레스 직물이 팽창(두께를 회복)함에 따라, 프레스 직물 및 종이의 모두에서 진공이 형성된다. 이 진공은 프레스 직물에서 보다 종이에서 클것이므로 공기 및 물이 프레스 직물의 내부로 흐르고 다시 프레스 직물로부터 종이로 흐르는 2단계 흐름을 낳는다. 이 단계에서, 재젖음에 기여할 수 있는 적어도 3개의 가능한 메커니즘이 존재한다: 팽창에 기인하는 프레스 직물 및 종이의 사이에 형성된 압력 차이; 종이 및 프레스 직물이 프레스 닙 출구의 외부에서 분리될 때 생기는 필름 박리(film splitting); 및 종이 및 프레스 직물 사이의 모세관을 통한 물의 수송.

이론에 따르면, 재젖음은 계면 침투(interfacial seepage)에 대한 높은 저항력에 의하여 최소화된다. 이는 적은 모세관(홀/ 공극)을 갖는 구조가 바람직하다는 것을 의미한다.

이러한 재젖음 문제를 해결하기 위한 몇몇 종래 기술은 다음에 기재되어 있다:

미국특허 5,372,876호는 소수성층을 구비한 제지용 펠트를 개시한다. 상기 펠트는 베이스 직물, 흐름조절층, 및 상부 및 하부 배트층으로 이루어져 있다. 상기 조절층은 소수성 약품 조성물로 처리된다.

미국특허 5,232,768호는 탈수 습식 프레스 직물을 개시한다. 상기 프레스 직물은 유체 흐름 저항이 큰 표면층을 포함한다. 장벽은 프레스 직물 구조물에 부가된 부가적인 섬유, 필라멘트, 폼(foam) 등으로 이루어져 있다.

미국특허 5,204,171호는 프레스 직물을 개시하는데, 이 프레스 직물은 지지 직물, 상기 지지 직물에 바느질된 제1 부직 섬유, 상기 제1 층상에 부착된 플랫 필라멘트의 블로킹층, 및 상기 프레스 펠트에 바느질되고 또한 상기 블로킹층상에 부착된 제2 부직섬유를 포함한다.

미국특허 제4,199,401호는 조섬유(coarse fibers)의 배트를 포함하는 섬유상 외층, 상기 외층에 부착된 상대적으로 섬세한 섬유의 배트를 포함하는 섬유상 하부층, 및 강화 베이스 직물을 포함하는 프레스 직물을 개시한다. 상기 조섬유 및 섬세 섬유의 치수 사이에는 적어도 5.0데니어의 차이가 존재한다.

미국특허 3,840,429호는 프레스 직물과 종이 사이의 물의 수송을 지연 또는 조절하기 위한 재젖음 방지 멤브레인의 사용을 개시한다. 상기 멤브레인은 프레스 직물과 종이의 사이에서 프레스 닙을 통과한다. 상기 멤브레인은 프레스 직물로부터 종이로 물이 돌아가는 것을 방지하기 위하여 소수성이며, 프레스 직물은 물을 보유하는 것을 촉진하기 위하여 친수성이다.

미국 특허 제4,588,475호는 프레스 닙을 통과한 후 종이 웹의 재젖음을 감소시키기 위하여 매트를 사용하는 것을 개시한다. 상기 매트는 한 쪽 표면이 종이 웹과 접촉하고 다른 쪽 표면은 프레스 롤과 접촉한 상태로 닙을 통과한다.

본 발명은 제지기용 직물(papermaker's fabric)의 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재젖음 방지 배리어(anti rewet barrier)를 구비한 프레스 직물에 관한 것이다.

따라서 본 발명에 의하여 상기 목적 및 장점이 실현될 수 있는데, 본 발명의 설명은 다음의 도면과 관련하여 이해되어야 한다:

도 1은 본 발명의 프레스 직물의 사시도이다.

본 발명은 프레스 직물의 내부 구조내에 재젖음 방지 스크림 또는 배리어(anti rewet scrim or "barrier")를 구비한 프레스 직물 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 유리하게도, 상기 배리어를 형성하는데 반드시 외부 재료가 필요한 것은 아니다. 즉, 물이 프레스 직물과 표면 및 이어서 종이로 다시 이동하는 것을 방지하기 위하여 이미 존재하는 섬유 배트가 변형되어 천연 배리어를 형성한다. 그러나, 프레스 직물은 부분적으로 친수성 코팅으로 처리될 수 있다.

본 발명의 프레스 직물의 제조는 캘린더링 기술을 이용한다. 제조 프로세스 동안에, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 목적에 적합한 기타 재료로 만들어질 수 있는 스테이플 섬유 배트층이 부가되어 베이스 직물에 니들링된다. 2개 또는 3개와 같이 몇개의 배트를 부가하여 니들링한 후 상기 프레스 직물은 캘린더링 공정을 거치게 되는데, 이 공정에서 섬유 배트는 이 섬유를 이루는 고분자 재료의 융점 이상의 고온을 받으며 이어서 급속히 냉각된다. 캘린더 닙에서의 압축도 또한 이용될 수 있다.

캘린더링 후, 상기 섬유상 배트의 섬유는 평평해지고(flattening) 윤이 내어져(glazing) 기공(공극/홀)이 매우 작고 공기투과도가 거의 제로가 되어 최종 마무리된 프레스 직물의 재젖음 방지 배리어(anti rewet barrier)가 되는 것이 형성된다. 캘린더 닙에서 가해진 에너지 및 압력은 상기섬유상 배트의 상층 표면만이 융착(fusing)되거나 또는 이 단계에서 존재하는 전체의 배트가 융착되도록 조절된다. 캘린더링 공정이 완료된 후, 친수성 처리 또는 친수성 코팅이 상기 배리어층에 가해진다. 이어서, 배트 재료의 부가층이 이 재젖음 방지층의 상부에 스테이플 섬유의 형태로 가해지고 프레스 직물내로 니들링된다. 배트는 프레스 직물의 베이스 지지 구조물의 배면에도 가해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 프레스 직물(10)을 나타낸다. 베이스층(12)은 제직물로 도시되어 있는데, 당업자에게 알려진 임의의 수단에 의하여 형성될 수 있다. 섬유상 배트(14)는 상기 베이스 직물에 니들링에 의하여 부착된다. 섬유상 배트(14)는 실제로 상기 베이스 직물에 니들링된 복수개의 배트 스테이플 섬유 카딩층으로 이루어져 있다.

섬유상 배트(14)의 내부에는 섬유상 배리어층(16)이 형성되어 있다. 이 층은 상기한 테크닉, 즉 섬유상 배트(14)를 캘린더링함으로써 형성된다. 선택적으로 친수성 코팅 또는 처리(18)와 같은 친수성 처리가 바람직하게는 스프레잉에 의하여 또는 목적에 적합한 기타 임의의 수단에 의하여 상기 융착된 배리어층(16)에 가해질 수 있다. 다른 코팅도 또한 가해질 수 있다. 섬유상 배트(14)의 캘린더링 이후에 니들링함으로써 섬유상 배트의 부가층(20)이 가해진다.

위에서 설명된 직물은 프레스 직물 구조물의 재료로부터 종이의 재젖음(rewetting)에 기여할 그 표면층으로 물이 통과하는 것을 방지하기 위하여 흐름저항 배리어를 갖는다. 최대 프레스 하중(중앙-닙)하에서, 닙 압력은 물을 섬유 배트, 캘린더된 융착된 배리어층으로부터 베이스 직물의 공극으로 몰아낼 것이다. 프레스의 중앙-닙을 통과한 후, 압력은 감소된다.

평상 상태에서, 이 압력감소는 일부의 물이 프레스 직물 표면으로 재이동하는 것을 초래하여 종이 웹을 다시 적신다. 그러나, 상기 프레스 직물내의 융착된배리어층은 프레스 직물 표면으로 물이 다시 흐르는 것을 느리게 하거나 바람직하게는 방지함으로써 종이 웹의 재젖음을 방지한다. 또한, 친수성 처리가 된 경우에는, 물을 흡인하여 프레스 직물 표면을 향한 물의 흐믈을 더욱 감소시킬 것이다.

프레스 직물의 재젖음 방지 특성이 최적화되도록 배리어층은 직물 구조물 내부의 임의의 곳에 위치한다.

상기한 프레스 직물(10)의 다른 제조방법은 다음과 같을 수 있다. 지금 까지, 지지 베이스 구조물과는 별도로 배트 섬유의 순환 "벨트"를 제조하는 것으로 알려져 있다. 이어서 이 배트 "벨트"는 순환 지지 벨트위에 얹혀지고 그의 전체 폭에 걸쳐 니들링함으로써 거기에 부착된다. 그러나 본 발명에서는 상기 배트 "벨트"를 부착하기 전에, 이 벨트는 그 표면 또는 전체 구조물이 융착되도록 상기한 대로 융착된다. 이어서 이 벨트는 친수성 처리를 받을 수 있고 이어서 상기 지지 베이스 구조물상에 가해진 배트의 부가적인 전체 폭에 걸쳐 니들링함으로써 상기 지지 베이스 구조물에 부착되어 프레스 직물(10)을 완성한다.

이러한 방법의 장점은 손상을 줄 수 있거나 또는 치수를 변경시킬 수 있는 열 및 캘린더링에 지지 베이스 구조물이 가해지는 것을 회피할 수 있다는 점이다. 또한, 상기 융착된 배트 "벨트"의 별도의 친수성 처리는 더 조절된 방식으로 행해질 수 있고, 니들링 공정을 방해하는 것을 회피할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하여 본 발명의 목적 및 장점이 실현될 수 있다. 비록 바람직한 구현예가 개시되고 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의하여 한정되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 범위는 이하의 청구의 범위에 의하여결정되어야 한다.

본 발명에 따른 프레스 직물은 제지기에 사용될 수 있으며, 제지 공정에서 프레스 닙을 통과한 종이한 다시 물에 의하여 젖는 것을 방지할 수 있다.

Claims (22)

1. 재젖음 방지 배리어를 구비한 프레스 직물로서,

   베이스 지지 구조물;

   상기 베이스 지지 구조물에 부착된 배트층; 및

   재젖음 방치 배리어로서 작용하는 융착층(fused layer)을 구비한 상기 배트층을 포함하는 프레스 직물.
2. 제1항에 있어서, 상기 융착층에 부착된 한 층 이상의 부가적인 배트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
3. 제1항에 있어서, 상기 융착층은 고분자 재료로 된 한 층 이상의 배트층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
4. 제3항에 있어서, 상기 융착층 상에 한 층 이상의 부가적인 배트층이 가해진 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
5. 제1항에 있어서, 상기 융착층은 친수성이 되도록 처리되거나 코팅된 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
6. 제2항에 있어서, 상기 융착층은 친수성이 되도록 처리되거나 코팅된 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
7. 제3항에 있어서, 상기 융착층은 친수성이 되도록 처리되거나 코팅된 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
8. 제4항에 있어서, 상기 융착층은 친수성이 되도록 처리되거나 코팅된 것을 특징으로 하는 프레스 직물.
9. 재젖음 방지 배리어를 구비한 프레스 직물의 제조방법으로서,

   베이스 지지 구조물을 제공하는 단계;

   상기 베이스 지지 구조물에 한 층 이상의 배트층을 부가하는 단계;

   재젖음 방지 배리어로서 작용하는 융착층(fused layer)을 형성하기 위하여 상기 배트층을 융착(fusing)하는 단계; 및

   상기 융착층 상에 한 층 이상의 배트층을 부가하는 단계를 포함하는 프레스 직물의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 배트층은 니들링에 의하여 상기 베이스 지지 구조물에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 베이스 지지 구조물에 복수개의 배트층을 부가하는 단계를 포함하는 프레스 직물의 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 융착층에 친수성 처리를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 친수성 처리는 상기 융착층 상에 친수성 코팅을 스프레이하는 것에 의하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 융착층에 친수성 처리를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 친수성 처리는 상기 융착층 상에 친수성 코팅을 스프레이하는 것에 의하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
16. 재젖음 방지 배리어를 구비한 프레스 직물의 제조방법으로서,

    베이스 지지 구조물을 제공하는 단계;

    상기 베이스 지지 구조물과 별도로 배트 섬유 벨트를 제공하는 단계;

    재젖음 방지 배리어로서 작용하는 융착층(fused layer)을 형성하기 위하여 상기 배트 벨트의 일부분 이상을 융착하는 단계; 및

    상기 베이스 지지 구조물에 상기 배트 벨트를 부착시키는 단계를 포함하는 프레스 직물의 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 융착층에 친수성 처리를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 친수성 처리는 상기 융착층 상에 친수성 코팅을 스프레이하는 것에 의하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 융착층에 하나 이상의 부가적인 배트층을 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 융착층에 하나 이상의 부가적인 배트층을 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
21. 제16항에 있어서, 상기 배트 벨트는 니들링에 의하여 상기 베이스 지지 구조물에 부착되는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.
22. 제19항에 있어서, 상기 배트 벨트 및 한 층 이상의 부가적인 배트층이 니들링에 의하여 상기 베이스 지지 구조물에 부착되는 것을 특징으로 하는 프레스 직물의 제조방법.