KR20050086504A - 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를갖는 직물 - Google Patents

Abstract

종이 제조기계의 성형구간에서 사용가능한 종이 제조기의 직물은 3개층의 기계횡방향(CD) 웨프트를 갖는다. 성형층 웨프트들은 쌍으로 그룹을 이룬다. 이러한 상부층 웨프트들이 쌍을 이루어 성형층에서 불균일한 간격을 형성한다. 이러한 간격은 망(網)상 지지 표면에서 의도된 불균일성을 제공하여 직물의 대각선 문제를 감소시킨다. 각각 쌍으로 된 상부층 웨프트들 중에 하나는 중간층 및 하부층 웨프트들과 함께 수직하게 적층되어 있다. 각각 쌍으로 된 상부층 웨프트들 중에 다른 하나는 적층되지 않는다. 이와같은 배열은 직물의 배수 성능을 증가시킨다. 중간층 웨프트들은 기계횡방향(CD)으로 안정성을 더 제공한다.

Description

3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물{Fabric with three vertically stacked wefts with twinned forming wefts}

본 발명은 제지분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 종이 제조기계의 성형구간에 사용되는 성형용 직물에 관한 것이다.

종이의 제조 공정중, 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹(fibrous web)은 종이 제조기계의 성형구간에서 움직이는 성형용 직물(fibric) 상에 섬유성 슬러리(slurry)즉, 물의 분산된 상태와 같은 셀룰로오스 섬유를 증착하여 만들어진다. 이때, 많은 양의 물이 상기 슬러리로부터 성형용 직물을 통해 배수되어, 상기 성형용 직물의 표면상에는 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹이 남게 된다.

새롭게 제조된 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹은 성형구간에서 프레스 닙(press nips)이 열을 이루고 있는 프레스 구간으로 진행된다. 이때, 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹이 프레스 직물에 의하여 지지된 프레스 닙을 통과하게 되거나, 또는 흔히 두 개의 프레스 직물들 사이를 지나게 된다. 상기 프레스 닙에서 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹은 물을 짜내는 압축력을 받게 되고, 이 압축력은 셀룰로오스를 함유한 섬유 웹을 종이시트로 만들기 위해 상기 웹에 있는 셀룰로오스 섬유들을 서로 부착시킨다. 이때의 물은 상기 프레스 직물 또는 직물들에 의하여 수용되어 이론적으로 종이시트로 복귀되지 않는다.

최종적으로, 상기 종이시트는 적어도 하나 이상의 열을 이루면서 스팀에 의하여 가열되는 회전형 건조기 드럼 또는 실린더를 포함하는 건조기 구간으로 진행된다. 이때, 새롭게 제조된 상기 종이시트는 드럼의 표면을 밀폐 고정시키고 있는 하나 이상의 건조기용 직물에 의하여 열을 이루고 있는 각 드럼 주위의 구불구불한 경로를 향하게 된다. 가열된 상태의 상기 드럼은 증발 작용에 의거 원하는 수준까지 상기 종이시트의 수분함유량을 감소시키게 된다.

성형용, 프레스 및 건조기용 직물 모두가 종이제조기계에서 무한 루프를 형성하고 컨베이어 수단에 의해 기능을 하게 되는 것으로 평가되어 진다. 더우기 상기 종이 제조는 상당한 속도로 진행되는 연속적인 과정으로 이루어 진다. 즉, 섬유성 슬러리는 성형구간의 성형용 직물상에서 연속적으로 증착되고, 반면에 새롭게 제조된 종이시트는 건조기 구간으로부터 출현한 후에 연속적으로 롤(roll)에 감기게 된다.

많은 제품에 있어서 흡수력, 강도, 부드러움과 심미적인 외관은 그 제품의 의도된 목적에 따라 사용될 때 특히, 셀룰로오스를 함유한 섬유 제품들이 얼굴에 사용되거나 화장지, 종이 타올, 위생 손수건 및 기저귀로 사용될 때 중요하다.

이와 같은 제품은 다양한 공정을 사용하여 제조될 수 있다.

종래의 종이제조기계는 셀룰로오스 섬유의 부유물을 하나의 성형용 직물상에 또는 두개의 성형용 직물 사이로 전달하는 것을 포함한다. 그다음 이와같이 부분적으로 탈수된 시트는 프레스 직물로 운반되고, 이 프레스 직물은 상기 시트를 커다란 양키(Yankee) 건조기의 표면으로 운반하면서 더욱 탈수시키게 된다. 완전히 건조된 시트는 크레이프로 장식되든지 아니면 그렇지 않든지 양키 표면에서 제거되어 더욱 진행된 상태로 롤에 감기게 된다.

선택할 수 있는 공정으로 상기 시트를 성형용 직물에서 직통 공기 건조용 직물로 운반하기 위해 또 하나의 직조된 직물로 상기 프레스 직물을 대신하는 직통 공기 건조(Through Air Drying;TAD)유닛을 채용한다. 이 직물은 젖은 셀룰로오스 시트를 통해 뜨거운 공기가 송풍되는 TAD 실린더로 상기 시트를 운반함과 동시에, 상기 시트를 건조시키고 시트를 부풀려서 부드럽게 한다.

직조된 직물은 많은 다른 형태를 취한다. 예를 들어, 그 직물은 끝없이 직조되거나 편평하게 직조된 다음 시임(seam)을 갖는 끝없는 형태로 될 수 있다.

본 발명은 특히 성형구간에서 사용되는 성형용 직물에 관한 것이다. 성형용 직물은 종이 제조 공정 중에 중요한 역할을 한다. 위에서 암시한 바와 같이, 그 기능 중의 하나는 성형하고 제조된 종이제품을 프레스 구간으로 운반하는 것이다.

그러나, 성형용 직물은 탈수 및 시트구조 공급에 역점을 둘 필요가 있다. 즉, 성형용 직물은 물을 통과시키고, 이와 동시에 물과 함께 섬유 및 고형물이 빠져나가지 않도록(다시말하면 배수율을 제어할 수 있도록) 설계되어야 한다. 만약 배수가 너무 빠르게 또는 느리게 이루어진다면, 시트의 질 및 기계 성능이 서서히 나빠질 것이다. 배수를 제어하기 위해, 일반적으로 언급된 빈공간 체적과 같은 성형용 직물 내의 배수용 간격이 적절하게 설계되어야 한다.

동시대의 성형용 직물들은 제조된 종이의 등급을 위해 비치한 종이제조기계의 요구사항을 충족시키도록 설계된 다양한 스타일로 제조되고 있다. 일반적으로, 상기 직물들은 모노필라멘트(monofilament)로 직조된 기초직물을 포함하고, 단층 또는 여러층의 직물로 구성될 수 있다. 얀(yarn)들은 통상적으로 이러한 목적을 위해 종이 제조기계 직물분야에서 당업자에 의해 사용되는 폴리아미드 및 폴리에스테르와 같은 여러개의 합성 중합체 레진(resin)들 중 어떤 하나로부터 사출성형된다.

또한, 성형용 직물의 설계는 바람직한 섬유지지 및 섬유 안정성 사이에서 절충한 것과도 관련이 있다. 미세한 망(網)사 직물은 바람직한 종이 표면과 섬유 지지 특성을 제공하지만, 이러한 설계는 바람직한 안정성이 부족하여 직물수명을 감소시키는 결과를 초래하게 된다. 이와 대조적으로, 거친 망사 직물들은 섬유 지지 및 표시를 위한 잠재성을 희생하여 안전성 및 긴 수명을 제공한다. 상기 설계 트레이드 오프(tradeoff)를 최소화 하고 지지 및 안전성을 최적화하기 위해 다수층의 직물들이 발전해 왔다. 예를 들어, 이중 및 삼중 층 직물들에서, 상기 성형측은 지지를 위해 설계되는 반면에 착용측은 안정성을 위해 설계된다.

당업자는 직물이란 직조에 의해 창조되고, 워프(warp) 또는 기계방향(Machine Direction;MD)과 웨프트(weft) 또는 기계횡방향(Cross-machine Direction) 둘다에서 반복되는 직조패턴을 갖고 있다고 평가할 것이다. 또한 이에 기인한 직물은 외관상 획일적이어야 한다고 평가되어질 것이다. 즉, 제조된 종이시트에서 하나의 표시로 되는 직조패턴에는 갑작스런 변화가 없다. 상기 직조패턴의 자연상태를 반복하기 때문에, 일반적인 직물의 결함은 직물에서 특징적인 대각선이다. 각도를 다양하게 하기 위해 이 대각선이 상기 종이시트에 전달된다. 새로운 직조패턴과 더 작은 직경의 모노필라멘트를 통해, 이러한 대각선 표시는 감춰질 수 있지만, 전부 제거될 수는 없다. 성형용 직물의 임의의 표면은 잠재적으로 대각선 표시가 없는 종이시트로 된다고 이론화되어 있다. 그러나, 실질적으로 임의의 표면을 창조하는 것은 거의 불가능하고, 정의에 의해 어떤 패턴도 결과적으로 시트표시를 초래하는 패턴에서 갑작스런 변화를 피하는 것을 반복함에 틀림없다.

표면패턴을 분해하려는 한번의 시도가 미국 특허 5,025,839에서 나타난다. 이 ‘839 특허는 2개층 직물의 표준을 나타낸다. 이때, 상기 MD얀들은 지그재그 효과를 나타내도록 혼합직조된다. 그러나, 미국특허 5,857,498에서 설명된 바와 같이, ‘839 특허에서 지시된 패턴에 의해 쌍을 이루는 슈트(웨프트)는 유리한 배수성질을 나타내지 못한다.

부가적으로, 몇몇의 유사관련 특허들은 세겹으로 적층된 슈트(Triple Stacked Shute;TSS)설계를 포함하는 것을 나타낸다; 예를 들면 JP6-4953, 미국특허 4,379,735, 미국특허 4,941,514, 미국특허 5,164,249, 미국특허 5,169,709 및 미국특허 5,366,798이다. 이러한 특허 모두가 TSS 직물을 나타내지만, 어느것도 특히 티슈(tissue)제조에 사용하기 위해 유리한 것으로 간주되는 표면의 비균일성을 갖지 않는다.

더우기, 횡단면 수축을 방지하고, 시트구조 및 외관을 향상시키며, 수명을 잠재적으로 증가시키기 위해 다수층 직물이 횡방향의 안전성 및 강도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 쌍을 이루는 상부 웨프트들과 잔여층의 중간 웨프트들을 갖는 성형용 직물이다. 본 발명은 배수의 문제점, 시트섬유의 지지 및 섬유의 안정성에 대한 해결책을 제공한다.

본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술( 도 1의 a) 참조)과 본 발명(도 2의 b) 참조)에 따른 성형용 직물에서 성형측 웨프트들 사이의 간격을 나타내는 개략도;

도 2는 본 발명의 지시에 따라 직조된 직물의 성형측면도;

도 3은 본 발명에 따른 직조패턴에서 두개의 MD얀들을 개략적으로 나타내는 횡단면도;

도 4는 본 발명에 따라 직조된 직물을 나타내는 횡단면도.

따라서, 본 발명은 종이 제조기계의 성형, 프레스 및 건조구간의 적용에서 찾아볼 수도 있지만 성형용 직물이다.

본 발명은 바람직하게는 불균일한 표면을 갖는 직물이다. 시트구조의 문제를 검토하고 바람직한 불균일한 표면을 만들기 위해, 본 발명의 상부층 또는 성형측 웨프트들은 함께 쌍을 이룬다. 이 결과 쌍을 이룬 웨프트들 사이에는 작게 틈이 나 있는 간격이 형성되고, 인접한 쌍들 사이에는 더 큰 간격이 형성되는 반면에, 종래의 직물은 인접한 모든 성형측 웨프트 사이에서 동일한 간격으로 형성된다.

더 많은 횡방향의 안정성 및 강도를 제공하기 위해, 본 발명은 제3세트의 웨프트들을 이용하여, 직물의 중간층에서 여분으로 횡방향의 안정성을 제공한다.

상기 직물은 상부층, 중간층 및 하부층의 기계횡방향(CD) 웨프트들과, 이 상부층, 중간층 및 하부층의 CD웨프트들과 함께 혼합직조된 기계방향(MD)의 워프 얀들의 시스템을 갖는 성형용 직물이다. 상기 상부층의 CD웨프트들은 쌍으로 그룹을 이루어 불균일한 간격을 형성한다. 중간층 및 하부층의 CD웨프트들은 기계횡방향(CD)으로 여분의 안정성을 제공한다. 상기 중간층 및 하부층의 CD웨프트들은 각각의 상부층 쌍에 있는 CD웨프트들 중의 하나와 함께 수직하게 적층된다. 따라서, 상기 각각의 상부층 쌍에 있는 CD웨프트들 중의 다른 하나는 적층된 중간층 및 하부층의 CD웨프트들로부터 수직하게 단차져 있다. 이와 같이 적층된 배열은 직물의 배수 특성을 향상시킨다. 이와 같이 증가된 배수에 의해 섬유 지지를 향상시키는 상기 직물의 수가 실질적으로 증가하게 된다.

이러한 직물의 상부표면에서 쌍을 이루는 슈트(웨프트)는 성형된 티슈 종이시트에서 증가된 CD 인장강도를 제공한다. 이와 같이 CD 인장강도의 증가로 인해 진행중 다른 변화가 이행되게 된다. 이 결과 시트구조, 부드러움 및 물흡수력을 향상시킬 수 있다.

바람직한 구현예로서, 상부층 CD얀들은 성형측의 직물을 형성하고, 하부층 CD얀들은 착용측의 직물을 형성한다. 바람직하게는 상기 직물은 적어도 2개에서 많아야 15개의 인접한 MD얀들을 지나는 각각의 상부층 CD 웨프트로 직조된다. 더우기, MD얀들의 시스템은 기계방향에서 동일한 패턴으로 단차지게 직조하도록 적어도 2개가 교번하는 얀들을 포함하게 된다.

본 발명의 다른 양상은 상부층의 웨프트들 사이의 불균일한 간격이 1 대 1.5 내지 1 대 20의 간격비를 갖는 것을 포함한다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 직물과 본 발명에 따른 직물의 상부층에서 웨프트/슈트(shute) 사이의 간격을 비교한 것을 나타내는 개략도이다. 도시된 각각의 수직선은 성형측 웨프트를 나타낸다. 도 1a는 종래기술에 따른 웨프트 간격을 나타내고, 도 1b는 본 발명에 따른 웨프트 간격을 나타내다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 갭(Gap) 1(110)의 간격은 갭2(100)의 간격과 대략적으로 같다. 한편, 도 1b에 도시한 바와 같이 웨프트들은 간격이 고르지 않다. 웨프트 A, B, C, D 사이의 불균일한 간격때문에 웨프트 A, B는 쌍(130)을 이루는 특징이 있다. 이와같이 쌍을 이루는 것은 불균일한 간격이 배수를 촉진하고 대각선의 시트표시를 숨기도록 도와주는 데 유리한 것으로 간주된다.

단순한 성형용 직물은 본 발명의 지시에 따라 제조되고 있다. 이와 같은 직물로부터 측정한 크기를 나타내면, 성형측 웨프트(120)의 횡단면의 직경은 0.165mm이고, 한쌍의 웨프트(130) 사이의 갭 1(140)은 단지 0.076mm이고, 인접한 쌍들의 웨프트 사이의 갭 2(150)는 0.114mm이다. 이와 대조적으로 종래기술의 직물로부터 측정한 크기를 나타내면, 통상적으로 성형측 웨프트의 횡단면의 직경은 0.165mm이고, 웨프트들 사이의 간격은 0.27mm이다. 따라서, 도 1b에 도시한 바와 같이 첫번째 한쌍의 웨프트 A와 B 사이의 갭 또는 간격은 웨프트 B와 C 사이의 간격의 1/2크기일 뿐이다. 따라서, 이와 같이 본 발명에 따른 단순한 직물은 1 대 2의 간격 비율을 갖는다. 본 발명의 목적은 1 대 1.15와 1 대 20 사이의 간격 비율의 범위를 커버한다.

도 2는 본 발명에 따른 성형측 직물을 나타내는 평면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상부층/성형측 웨프트(220)는 여러 쌍의 슈트를 형성하도록 함께 일정한 간격을 이룬다. 각각의 쌍에서 CD 웨프트(200) 중의 하나는 중간 및 하부층 CD 웨프트 위로 수직하게 적층되어 있다. 각각의 쌍에서 다른 CD 웨프트(210)는 적층되지 않은 채로 남겨진다. 중간층 웨프트는 상부/성형측 웨프트보다 더 낮은 프레인(plane)에 존재하고, 착용측 웨프트 위로 수직하게 적층되어 있다. 이러한 중간층 웨프트들은 횡방향의 안정성을 제공하고, 기계횡방향(CD)에서 직물의 수축을 방해한다.

도 3은 본 발명에 따른 직물패턴을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다. 도 3a 및 3b는 둘다 동일한 패턴으로 직조하지만 기계방향으로 단차지게(OFFSET)된 두개의 MD얀들이 교번하는 직조패턴을 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 중간 웨프트들은 하부층(착용측) 웨프트들의 바로 위로 적층되고, 쌍을 이루는 상부층(성형측) 웨프트들은 수직하게 적층된 것과 적층된 중간층 및 착용측으로부터 수평하게 단차진 것 사이에서 교번한다. 성형, 중간, 착용측 웨프트의 특별한 위치는 종이 제조기계의 적용을 위한 두가지 이점인 서로에 관하여 배수를 촉진하고 대각선 시트표시를 감소시키도록 돕는다.

도 3에 도시된 직물패턴은 단순히 본 발명의 단순한 구현예이다. 이러한 구현예에서, 성형용 직물은 8개-쉐드(eight-shed) 2.5층 직물패턴이고, 그곳에서 각각의 상부층 CD 웨프트는 적어도 2개 내지 많아야 인접한 15개의 MD얀들을 통과하게 된다. 본 발명은 이러한 패턴에 제한되지 않고 사실상 많은 직조패턴을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 직조된 직물을 나타내는 횡단면도이다. 상기 직물은 쌍으로 된 상부층 웨프트들(402,404)을 갖는다. 한쌍의 웨프트 사이의 간격이 중대하게는 여러쌍들 사이의 간격보다 작다는 것에 주목하라. 도시된 수직선(400)과 같이, 각각의 쌍(402)에서 상부층 웨프트들 중 하나는 수직방향에 중간 및 착용측 층들과 함께 적층된다. 그러므로, 각각의 쌍(404)에 있는 다른 상부층 웨프트는 적층되지 않은 채로 남겨진다.

바람직하게는 본 발명에 따른 직물은 모노필라멘트 얀들만을 포함한다. 명확하게는 상기 CD얀들은 폴리에스테르 모노필라멘트이고 어떤것은 폴리에스테르 또는 폴리아미드 얀들도 가능하다. 상기 CD 및 MD 얀들은 하나 또는 더욱 다른 직경의 원형 횡단면을 갖는다. 더우기, 하나 또는 그 이상의 얀들은 원형 횡단면일 뿐만 아니라, 직사각형 또는 비원형의 횡단면과 같은 다른 횡단면 형태를 갖는다.

상기한 내용에 대한 변형예는 당업자에게 자명할 것이지만, 본 발명의 범주내에서 벗어나서 수정이 이루어지지는 않는다. 이에, 첨부된 청구범위는 전술한 내용을 바탕으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 상부층, 중간층 및 하부층의 기계횡방향(CD) 웨프트들과;

   상부층, 중간층 및 하부층의 CD 웨프트들과 함께 혼합직조된 기계방향(MD) 얀들의 시스템을 포함하되;

   상기 상부층 CD웨프트들은 쌍으로 그룹을 이루어 불균일한 간격을 형성하고;

   상기 중간층 CD웨프트들은 기계횡방향으로 여분의 안정성을 제공하고;

   각각의 상부층 쌍에 있는 CD웨프트들 중 하나는 중간층 및 하부층에 있는 CD웨프트들과 함께 수직하게 적층되고; 각각의 상부층 쌍에 있는 CD웨프트들 중 다른 하나는 적층된 중간층 및 하부층 CD웨프트들로부터 수직하게 단차진 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 상부층 CD얀들은 직물의 성형측을 형성하고, 하부층 CD얀들은 직물의 착용측을 형성하는 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 상부층 웨프트들 사이의 불균일한 간격은 1:1.5 내지 1:20인 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 MD얀들의 시스템은 기계방향(MD)에서 동일한 패턴으로 단차지게 직조되도록 적어도 두개가 교번하는 얀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 MD얀들과 CD얀들은 모노필라멘트 얀들인 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 직물은 성형용, 프레스, 건조용 또는 산업용 직물인 것을 특징으로 하는 3개의 수직 적층형 웨프트 및 쌍을 이루는 성형 웨프트를 갖는 직물.