KR20060002985A - 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법 - Google Patents

레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법 Download PDF

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Abstract

투수성 프레스 직물은 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 공극을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
프레스 직물, 레이저, 공극, 탈수성, 배수성

Description

레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법{METHOD FOR INCREASING PRESS FABRIC VOID VOLUME BY LASER ETCHING}
본 발명은 제지 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투수성 프레스 직물에는 공극을 제공함으로써, 투수성 및 배수성을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
제지공정 도중, 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유의 수분산액(aqueous dispersion)을 제지기의 성형부 내의 이동 성형 직물(moving forming fabric) 상에 침전(deposit)시킴으로써, 섬유 웹(fibrous web)이 형성된다.
이 과정에서 많은 양의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배출되어, 성형 직물의 표면상에 셀룰로오스 섬유 웹을 남기게 된다.
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 않게 된다.
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 바람직한 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 같은 방법으로 기능을 하게 된다.
또한, 제지 공정은 상당한 속도로 진행되는 연속 공정이라는 것도 인식되어야 한다.
즉, 새로이 제조된 종이가 건조부에서 나온 후 롤상으로 연속적으로 권취되는 동안에도, 섬유 슬러리는 연속적으로 성형부 내의 성형 직물 위에 침전 (deposit)된다.
본 발명은 특히 프레스부에서 사용되는 직물에 관한 것으로서, 일반적으로 알려진 바와 같이, 프레스 직물에 관한 것이다.
그러나, 상기 프레스 직물은 또한 다른 제지 산업 공정에서 사용되는 직물의 응용 분야에서 발견될 수 있다.
프레스 직물은 제지 공정에서 결정적인 역할을 한다.
위에서 암시한 바와 같이, 프레스 직물의 하나의 기능은 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 닙 내의 젖은 종이로부터 추출되는 많은 양의 물을 수용하는 것이 아마도 가장 중요할 것이다.
이러한 기능을 만족시키기 위하여, 프레스 직물은 물이 프레스 직물내에서 통과할 수 있도록 보통 공극(void volume)으로 지칭되는 공간이 있어야 하고, 전(全)유용수명기간 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 제지기 의 요구 조건을 만족시키기 위하여 다양한 스타일로 설계된다.
일반적으로, 프레스 직물은 섬세한 부직의 섬유 물질의 배트(batt)가 그 속에 니들링되는 직조 베이스 직물(woven base fabric)을 포함한다.
상기 베이스 직물은 모노필라멘트사, 합연 모노필라멘트사(plied monofilament yarn), 멀티필라멘트사, 또는 합연 멀티필라멘트사로 직조될 수 있으며, 단층 또는 다층이거나 적층될 수 있다.
상기 실(yarn)들은 통상적으로 폴리아미드, 폴리에스테르 수지와 같이, 제지기용 직물의 기술분야에서 당업자에 의하여 이러한 목적으로 사용되는 몇가지 합성 고분자 수지의 하나로부터 압출하게 된다.
상기 직조 베이스 직물은 많은 다양한 형태를 취한다.
예를 들면, 그것은 순환(endless)상으로 직조되거나 또는 플랫 직조(flat woven)되고 난 다음 이어서 솔기(seam)를 갖는 순환상으로 될 수 있다.
또는, 그것은 보통 변형된 순환 직조법(modified endless weaving)으로 알려진 공정에 의하여 생산될 수 있는데, 여기서 상기 베이스 직물의 폭방향 에지부는 자신의 기계방향사(MD yarns)를 사용하여 시밍 루프(seaming loop)로 제공된다.
이러한 공정에서, 상기 MD 사는 상기 직물의 폭방향 에지부(widthwise edge) 사이에서 앞뒤로 연속적으로 직조되는데, 각 에지부에서 되돌아서 하나의 시밍 루프를 형성한다.
이러한 방식으로 생산된 베이스 직물은 제지기에 장착시 순환상으로 위치하며, 이러한 이유에서 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는(on-machine-seamable) 직 물로 지칭된다.
순환상으로 직물을 위치할 수 있도록 하기 위하여, 상기 두 폭방향 에지부는 서로 시밍된다.
시밍을 용이하게 할 수 있도록 하기 위하여, 현재의 직물들은 직물의 두 끝단의 가로방향 에지부에 시밍 루프를 구비한다.
상기 시밍 루프들은 직물의 기계방향사에 의하여 자주 형성된다.
상기 솔기는 통상적으로 직물 프레스의 두 끝단을 서로 가져오도록 하고, 직물의 두 끝단에서 시밍 루프를 서로 얽히게 하며, 이어서 직물의 두 끝단이 서로 연결(lock)될 수 있도록 얽힌 시밍 루프를 통해 한정된 통로를 통과하는 소위 핀(pin), 핀틀(pintle)을 똑바로 나아가게 함으로서 형성된다.
더욱이, 상기 직조 베이스 직물은 또 다른 하나에 의하여 형성된 순환 루프 내의 베이스 직물 하나를 위치시킴으로서 적층된다.
더욱이, 하나의 베이스 직물을 다른 베이스 직물에 의하여 형성된 순환 루프의 내부에 위치시키고, 상기 베이스 직물의 하나 또는 두개의 종이면 혹은 하나 또는 두개의 기계면으로부터 스테이플 섬유 배트를 양 베이스 직물을 통하여 니들링하여 양 베이스 직물을 서로 연결함으로써 상기 직조 베이스 직물은 적층될 수 있다.
하나 또는 두 베이스 직물 모두 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는 직물 타입일 수 있다.
다른 구조들은 압출 성형된 메쉬, 니트 구조, 또는 다른 비직조물, 즉 호일, 필름, 스펀본드와 같은 프레스 직물용 "베이스" 직물로 사용될 수 있다.
궁극적으로, 상기 프레스 직물들은 순환 루프의 형태 내에 있거나, 세로방향으로 측정된 소정 길이와, 가로방향으로 측정된 소정 넓이를 갖는 상기의 형태로 시밍된다.
상술한 프레스 직물의 탈수 기능에 대해 돌이켜 보건대, 상기 프레스 직물 구조 내로 움푹 패인면 또는 공극을 채용하는 것은 물이 직물을 통해 이송함을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 이와 같이 개선 가능한 선택적인 방법을 제공한다.
이하, 본 발명은 완성된 투수성 프레스 직물에는 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 이면 공극을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 설명하는 측면도이다.
도 2는 도 1에서 보여지는 방법을 통해 만들어진 공극의 배열 중, 한 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 공극의 배열에 대한 다른 구현예를 나타내는 평면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 설명하는 바, 직물(10), 예를 들어 재래식 투수성 프레스 직물에는 공극(12)을 제공하거나, 물을 수용할 수 있는 직물의 이면(16) 위에 최소 압력을 갖는 저장공간을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성을 향상시키게 된다.
레이저를 이용하여 직물(10)의 이면(16) 위에 구멍을 뚫을 경우, 상기 대형 공극(macro-voids)들은, 예를 들어 최대 0.30 ~ 1.50mm 범위 내에서, 폭과 깊이를 갖는다.
예를 들어, 소형의 메디컬 레이저인 상기 레이저(14)는 직물(10)의 표면(16)에 공극(12)을 선택적으로 에칭할 수 있도록 사용된다.
이것은 제거된 물질의 깊이 프로파일 제어를 매우 정확하게 유도한다.
물론, 그 목적에 적합한 다른 레이저 에칭장치도 또한 사용된다.
게다가, 재래식 레이저 에칭 콘트롤 시스템(미도시)은, 공극 설계 및 공극 크기에 유연성을 제공할 수 있는 한, 고속으로 바람직한 공극 패턴 또는 윤곽을 부여할 수 있도록 사용된다.
대표적인 형상은 도 2에 도시된 직물(20)의 반구형의 공극으로 이루어진 각형 배열(24), 또는 도 3에 도시된 직물(30)의 삼각 피라미드형인 공극(32)으로 이루어진 각형 배열(34)을 포함한다.
다른 공극 설계와 공극 크기는, 예를 들어 원형/반구형, 각형/피라미드형, 직사각형/입방형, 육각형, 타원형(직교기계방향/기계방향, 오리엔테이션), 환형/ 반도넛형 그리고, 홈형을 포함한다.
다른 공극 배열 패턴은 예를 들어, 육각형, 무작위 형상, 삼각형 그리고, 선형/나선형(즉, 홈형)을 포함한다.
게다가, 본 발명에 따른 방법은 공극으로부터의 섬유 제거와, 가스상태의 부산품 증발과 같은 우발적인 일을 처리하는 단계(미도시)를 포함한다.
프레스 직물 내의 레이저 천공 홀이 이미 개시되어 있으나, 본 발명은 몇가지 중요한 점에서 종래의 기술과 상이하다.
예를 들어, 종래 방법(미국특허 제4,541,895호)은 전(全) 구조적 두께를 연속적으로 관통하는 워터 채널(water channel)을 제공하기 위하여 직물에 그들의 결합체에 앞서 미리 불침투성 종이에 레이저로 천공한 "관통홀"을 개시한다.
반면에, 본 발명은 레이저로 천공된 이면 공극 또는 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성의 향상을 도모할 수 있는 투수성 프레스 직물을 변경한다.
또 다른 종래 특허(미국특허 제4,300,982호)는 벨트의 이면에 배수 공극을 제공하나, 모노필라멘트사의 상승된 비압축성 아일런드(island)를 제공함에 있어서, 본 발명과 매우 상이하다.
그러나, 또 다른 종래 특허(미국 특허 제4,446,187호)는 "호일"로 정의된 불투수성 물질의 표면에 레이저로 천공한 홀을 개시한다.
본 발명의 목적은 압력 분배 및 레이저로 천공된 홀에 의해 투수성을 갖는 부드러운 종이 접촉면을 포함하는 탈수성 벨트를 얻는 것이다.
반대로, 본 발명은 배수성을 용이하게 하는 액체 저장공간 또는 저압 구역을 제공할 수 있도록 투수성 직물의 이면에 레이저로 천공하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로 또는 선택적으로, 마이크로-공극(micro-voids)은 직물(10)이 표면 품질에 영향없이 공극(void volume), 액체의 유동성, 배수성을 동일하게 향상시킬 수 있도록 직물(10)의 전면에 천공된다.
직물의 추가적인 공극을 만들어내는 방법에 대한 설명을 이해함에 따라, 본 발명에 대한 수정은 그 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 명확하게 파악될 수 있으나, 본 발명은 청구항의 특징을 벗어나 수정되는 발명일 수는 없다.

Claims (26)

  1. 투수성을 갖는 제지기의 직물에는 상기 직물의 이면 또는 논시트(nonsheet)면에 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 레이저로 에칭된 공극을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  2. 직물을 변경하는 방법은,
    완성된 투수성 제지기의 직물을 제공하는 단계와;
    상기 직물의 탈수성을 향상하기 위하여 직물의 표면에 다수의 레이저로 에칭된 블라인드 천공 공극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공극은 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 변경된 직물은 제지기의 프레스 직물인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 표면은 직물의 이면인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 직물의 이면 및 전면은 거기에 형성된 공극을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 공극의 폭과 깊이는 최대 0.30 ~ 1.50mm 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 레이저는 직물의 표면 품질에 영향없이 마이크로 공극을 만드는 직물의 전면 또는 시트 접촉면에서 물질을 선택적으로 증발시킬 수 있도록 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 변경된 직물은 제지기의 프레스부에서 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 재래식 레이저는 공극 및 배열 패턴에서 고속 및 고유연성으로 각각의 공극의 프로파일 및 공극의 패턴을 제어할 수 있도록 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 각각의 공극은 원형/반구형, 각형/피라미드형, 직사각형/입방형, 육각형, 타원형, 환형/ 반도넛형 그리고, 홈형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 폭/깊 이를 갖는 형상을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 공극은 각형, 육각형, 무작위 형상, 삼각형 그리고, 선형/나선형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 배열 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  13. 청구항 2에 있어서,
    섬유 제거와, 가스상태의 부산품 증발을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  14. 투수성을 갖는 제지기의 직물에는 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 레이저로 에칭된 공극을 제공함으로써, 탈수성 및 배수성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  15. 변경된 직물을 제조하는 방법은,
    완성된 투수성 제지기의 직물을 제공하는 단계와;
    상기 직물의 탈수성을 향상하기 위하여 직물의 표면에 다수의 레이저로 에칭된 블라인드 천공 공극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 공극은 물을 수용할 수 있는 최소 압력의 저장공간인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 변경된 직물은 제지기의 프레스 직물인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 표면은 직물의 이면인 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 직물의 이면 및 전면은 거기에 형성된 공극을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 공극의 폭과 깊이는 최대 0.30 ~ 1.50mm 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 레이저는 직물의 표면 품질에 영향없이 마이크로 공극을 만드는 직물의 전면 또는 시트 접촉면에서 물질을 선택적으로 증발시킬 수 있도록 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 변경된 직물은 제지기의 프레스부에서 사용되는 것을 특징으로 하는 레 이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  23. 청구항 15에 있어서,
    상기 재래식 레이저는 공극 및 배열 패턴에서 고속 및 고유연성으로 각각의 공극의 프로파일 및 공극의 패턴을 제어할 수 있도록 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  24. 청구항 15에 있어서,
    상기 각각의 공극은 원형/반구형, 각형/피라미드형, 직사각형/입방형, 육각형, 타원형, 환형/ 반도넛형 그리고, 홈형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 폭/깊이를 갖는 형상을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 공극은 각형, 육각형, 무작위 형상, 삼각형 그리고, 선형/나선형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 배열 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
  26. 청구항 15에 있어서,
    섬유 제거와, 가스상태의 부산품 증발을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법.
KR1020057019412A 2003-04-16 2004-04-07 레이저 에칭을 이용한 프레스 직물의 공극 증대방법 KR101097747B1 (ko)

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