KR20060123533A - 스풀상 로프 언코일러 및 분쇄기 시스템 - Google Patents

스풀상 로프 언코일러 및 분쇄기 시스템 Download PDF

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KR20060123533A
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KR1020067016247A
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브루스 안토니 타바레스
프레드릭 엠머트 커피
데니스 케이쓰 라이스
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리액트-엔티아이, 엘엘씨
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Abstract

섬유가 변형되지 않은("원료" 셀룰로오스 섬유로 지칭되는) 중합 화학 구조의 셀룰로오스 섬유로 제조된 로프는 화학적 구조를 낮추기에는 불충분하지만 물리적 구조를 변형하기에는 충분한 강한 전자빔이 조사되어, 6.35mm(0.25")보다 긴 길이, 바람직하게는 3.175mm(0.125") 미만의 길이를 갖는 조각으로 분쇄되며, 바람직하게 50 중량%의 섬유는 70㎛ 미만의 길이를 갖는다. 특히 이러한 섬유 조각은, 마이크로나이저에 자연 발생 섬유가 공급되었을 경우, 불가능하였던 22.7Kg/시(50lb/시)를 초과하는 경제적인 생산율로 약 20㎛ 미만의 긴 입자상 조각으로 마이크로나이저에서 미소화될 수 있음을 알 수 있다.

Description

스풀상 로프 언코일러 및 분쇄기 시스템{ROPE-ON-SPOOL UNCOILER AND COMMINUTER SYSTEM}
관련 출원에 대한 상호 참조: 본 출원은 2003년 1월 14일자 미합중국 특허 제6,506,712호("제 712 특허")로서 허여된 2001년 5월 21일자로 제출된 제09/861,842호의 부분 계속 출원인, 2002년 8월 28일자로 제출된 제10/229,452호("제 452 출원")의 부분 계속 출원이다.
본 발명은 "로프"로 지칭되는 비틀림 셀룰로오스 섬유의 가요성 코드를 풀어서 로프를 분해할 때 로프에 매우 큰 장력을 가하지 않은 상태에서, 로프를 형성하는 작은 조각의 섬유들로 분쇄하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이러한 조각은 열성형된 합성수지 물품에 저밀도 무독성 충전재를 제공하는데 사용되며, 미용제의 수분 조절제(bulking agent)로서 사용될 수 있다. 용어 "작은 조각"은 조정 가능한 정지 상태의 베드 블레이드(bed blade)를 갖는 고속 회전 블레이드 절단기(high-speed revolving blade chopper)에서 생성된 셀룰로오스 섬유 조각을 지칭하는데 사용된다.
전술한 제 712 특허는 세포벽이 축적되는 셀룰로오스 층의 성장을 특징으로 하는 섬유를 제공하는 원식물 재료 또는 자연 발생 식물 재료의 조사(irradiation) 를 개시한다. 셀룰로오스 섬유의 이러한 성장은 목화, 황마, 대마, 사이잘 초(sisal) 등과 같이 경작된 작물에서 나타나며, 일반적으로 이들 작물은 광범위한 직경 및 인장 강도의 코디지(cordage) 및 로프 제조에 사용된다. 로프 제조에는 하나 이상의 전술한 자연 발생 섬유들 중 비교적 짧은 셀룰로오스 섬유를 실로 엮은 후, 복수의 실들을 로프로 엮는 단계를 필요로 한다. 로프 제조시 에너지와 비용이 소비되기 때문에, 로프를 섬유로 전환하고자 할 경우, 로프제조에 대한 어려움을 겪지 않으며 비용을 지출하지 않을 것임이 자명하다.
계류중인 제 452 출원에서 설명되는 바와 같이, 면섬유 덩어리를 호그 또는 컴벌랜드 절단기(HOG or Cumberland chopper)에서 길이 방향으로 6.35mm(0.25") 내지 12.7mm(0.5")의 작은 스퀘어(squares)로 절단하고, 마이크로나이저(micronizer)로 스퀘어를 공급하면, 미소화된 입자의 90 중량% 이상이 길이가 10㎛ 미만이며 전체 입자의 평균 길이가 약 4 내지 5㎛인 좁은 크기 범위를 갖는 미소화된 입자가 된다. 또한, 제 452 출원은 먼저 하나의 회전 블레이드와 6개의 나이프, 베드 나이프(bed knife), 22마력의 모터, 및 각각 19.05mm(0.75")의 직경을 갖는 6개의 공급관들을 갖는 맞춤 공급관(custom feed tube)을 구비하는 인라인 커터로 분쇄된 후, 로프가 미소화될 수 있음을 개시한다. 커터 모터(cutter motor)는 가변 주파수 구동 유닛에 의해 제어되며, 커터의 회전 속도와 핀치 롤 공급 유닛(pinch roll feed unit)의 선형 공급율은 통상적으로 6.35mm(0.25")인 섬유의 절단 길이(cut length)를 결정한다. 원할 경우, 여기 개시된 신규한 스풀상 로프 언코일러 및 조립기(granulator) 시스템은 동일한 크기 범위로 절단된 섬유를 제공한다. 그러나 마이크로나이저가 22.7Kg/시(50lb/시)를 초과하는 생산속도 - 이러한 생산속도는 시판되는 시스템에 필수적인 것으로 알려져 있음 - 에서 3.18mm(0.125") 미만의 매우 짧은 길이로 마이크로나이저의 방출구로부터 수집된 마이크론 크기의 조각들의 90% 이상을 생산하려 할 경우, 섬유의 이러한 절단 길이는 섬유가 3.18mm(0.125") 이상이기 때문에 마이크로나이저로 공급되기에 너무 긴 것으로 알려져 있다.
이는 전술한 발견일뿐이며, 다시 말하면, 전술한 제 452 출원의 시스템에서 설명된 커터가 마이크로나이저에 가장 효율적으로 공급하기 위한 임의의 크기 범위로 조각을 생산하지 못하였으며, 보다 우수한 시스템을 이용하여 경제적인 속도로 특정 범위의 직경으로 로프를 분쇄할 필요가 있는 특유의 상황을 야기하였다.
상이한 구조의 회전 블레이드 커터가 마이크로나이저에 공급되기 전에 작은 조각이 제조될 수 있는 방법의 한계를 확대할 수 있으며, (제 452 시스템의 구성과 비교하여) 상이한 구성의 풀리 열(a train of pulleys)이 보다 효율적이며 경제적인 시스템을 제공하였음이 밝혀졌기 때문에, 이러한 신규하고 개선된 로프 처리 시스템이 설계되어 구성된다.
또한, 제 452 출원에서 설명된 바와 같이, 셀룰로오스 섬유 로프가 약 30 내지 100 메가래드(MegaRads)의 조사 적량(dosage)을 수용하도록 전자빔 방사물에 노출될 때, 로프가 노후되어, 절단되기 전에 스풀로부터 풀리는 인장력을 제어할 필요가 있음이 밝혀졌다. 용어 "절단"은, 여기서 마이크로나이저의 작용에 의해 발생된 입자 또는 조립자(granule)에 적용하도록 사용되는 용어 "미소화"와 대조적으로 회전 블레이드 커터의 작용에 의해 발생된 조각에 적용되도록 사용된다. 마이 크로나이저는 블레이드를 구비하지 않지만 "조립자"로 지칭된 매우 작은 조각들로 분쇄할 때, 이러한 고속에서 섬유 조각들을 서로 충돌하게 하는 고압 공기의 에너지에 의존적임에 주의해야 한다. 약 6.35mm(0.25")보다 더 긴 비교적 길이가 긴 자연 발생 셀룰로오스 섬유 덩어리는 마이크로나이저에 직접 공급될 때, 마이크로나이저가 이들 작은 조각을 형성하는 적기(optimum period)동안 가동되게 될 경우라도, 70㎛(마이크로미터 또는 마이크론) 이하인 조각들의 75% 이상을 통상적으로 발생시킨다. 이러한 긴 자연 셀룰로오스 섬유들은 적기를 지나 미소화되는 경우, 밀(mill)에 매트(matte)를 형성하며, 더 작은 크기로 축소될 수 없다. 약 70㎛ 또는 그보다 더 긴 작은 조각들은 오일 굴착장(oil rigs) 등에서 공저 드릴링 유체(down hole drilling fluids)에 일반적으로 사용되는 굴착 이수(drilling mud)의 기능을 향상시키는데 사용된다. 공저(down hole)로부터 기판이 제거될 때, 공저 내부의 펌핑 점토(pumping clay)는 방출 파이프(discharge pipe)를 통과하여 유동함에 따라, 기판 및 점토 현탁액(clay suspension)의 점성을 낮춘다. 점토와 셀룰로오스 섬유의 조합은 현탁액으로서 바람직하게 낮은 점성을 유지하면서 제거된 기판을 유지한다.
여기 사용된 회전 블레이드 커터는 공급된 로프를 조립자로 전환시키기 때문에, "조립기(granulator)"로 지칭된다. 그러나 이 조립기는 1750 RPM의 직접 구동 5마력 모터에 의해 구동된 (프리시전 에어컨베이 코포레이션 사에서 시판되는) 모델 811 시리즈 인라인 조립기로서 확인되는 시판용 기기이며, 일반적으로 50.8㎛(2mils)보다 얇은 두께의 토막 합성수지막(scrap synthetic resinous film)을 재생 할 수 있는 작은 스트립으로 세단하는데 통상적으로 사용된다. 여기서 이러한 기기는 정지 상태의 베드 나이프의 에지를 조정함으로써 복수의 회전 블레이드로부터 25.4㎛(0.001") 이하, 바람직하게는 12.7㎛(0.5mil 0.0005") 이하의 절삭 간극(cutting clearance)으로 균일하게 이격되도록 사용되어, 셀룰로오스 섬유는 작은 조각으로 절단되어, 절삭 간극에 더 가까워질수록 섬유의 길이가 더 짧아진다. 이러한 기기에 6.35mm(0.25") 또는 3.18mm(0.125")의 망사 개구(mesh openings)를 갖는 스크린을 설치함으로써, 6.35mm 또는 3.18mm 이하의 조각은 스크린을 통과할 수 있으며, 길이가 더 긴 나머지 조각들은 선택된 스크린을 통과할 때까지 더 작은 조각들로 절단된다.
로프 분쇄 시스템은 6.35mm(0.25") 내지 19mm(0.75")의 임계 직경(critical diameter)을 갖는 언코일 로프(uncoiling rope)용 변속 드라이브를 구비하는 로프 공급 수단과, 로프가 마찰 지지되어 연속적으로 회전 블레이드 분쇄 수단으로 공급될 때 미끄러지지 않게 하는 댄싱 롤(dancing roll)과 변속 공급 풀리(공급 롤로도 지칭됨)로 로프를 계속 공급하기 위한 수단을 포함한다. 이 시스템은 로프를 분쇄하는데 요구되는 것보다 작은(로프 파괴점보다 작은) 임의의 인장력을 유지하기 위한 수단과, 인라인 조립기로 로프의 단부를 연속으로 제공하여 3.18mm(0.125") 내지 6.35mm(0.25")의 길이를 갖는 매우 작은 섬유 단편으로, 바람직하게는 3.18mm(0.125")보다 작은 조각으로 절단되도록 하는 수단을 포함하며, 조립기에는 6.35mm 미만, 바람직하게는 3.18mm의 개구를 갖는 스크린이 설치되며, 분쇄된 섬유의 약 50 중량%가 약 32㎛의 평균 길이를 갖는 상태에서, 걸러진 섬유의 90 중량%를 넘는 섬유는 약 2㎛ 내지 700㎛(27.5mils)의 범위이다. 보다 바람직하게, 절단기는 작동되어 50㎛보다 짧은 섬유를 90%보다 많이 제공하며, 조각들은 약 10 내지 20㎛의 중앙값(즉, 조각의 50%는 더 길고, 50%는 더 짧음)과, 12 내지 25㎛의 평균값을 갖는다.
전술한 범위의 직경을 갖는 로프는 전술한 조사 적량 범위 내에서 조사 적량이 조사되고 수용된 동일한 직경의 로프보다 인장강도(파괴 전의 작업하중 한계)가 더 크다. 비조사된 로프는 직경, 비틀림 로프에 사용된 실의 개수, 비틀림 여부, 단일 꼬임 또는 이중 꼬임, 로프가 제조된 특정 섬유, 온도, 습도 및 다른 요인들에 따라 91Kg(200lb) 내지 545Kg(1200lb)의 작업하중 한계를 갖는다. 로프 공급 수단, 댄싱 롤 및 변속 공급 풀리의 조합이 바람직하게 로프의 파괴점보다 10% 이상 더 낮은 로프의 인장력을 유지하고, 로프가 인라인 조립기에서와 같이 회전 블레이드 커터로 공급되며, 6.35mm(0.25") 이하인 개구를 갖는 스크린이 설치되는 것이 중요하다.
셀룰로오스 섬유로 제조된 로프를 매우 작은 조각으로 절단하기 위한 방법은, 대체로 수평면에서 횡축을 중심으로 회전하도록 샤프트 상에 스풀을 회전 가능하게 장착하여 상기 스풀상에 감긴 로프가 대체로 종방향으로 풀릴 수 있는 단계; 수평면에서 횡축을 중심으로 회전하도록 장착되며, 미끄럼 방지결합으로 상기 로프를 마찰 결합시키는 공급 풀리상에 상기 로프를 감는 단계; 상기 공급 풀리의 회전 속도를 제어하는 단계; 상기 샤프트와 공급 풀리 사이에 위치된 풀리 열상에 상기 로프를 감는 감기 단계로서, 상기 열이 하나는 상부 리미트 스위치이고 다른 하나는 하부 리미트 스위치인 둘 이상의 리미트 스위치들 사이에서 이동 가능한 댄싱 롤을 포함하는, 감기 단계; 상기 상부 리미트 스위치와 하부 리미트 스위치에 응답하는 제어 수단으로 상기 샤프트의 회전 속도를 제어하는 단계; 25.4㎛(0.001") 이하, 바람직하게는 12.7㎛(0.0005") 및 가장 바람직하게는 6.35㎛(0.00025")의 절삭 간극을 제공하도록 조정 가능한 베드 블레이드와 함께 분당 약 1200 내지 1800 회전으로 회전하는 관련 블레이드를 갖는 인라인 조립기로 상기 로프를 공급하는 단계; 및 상기 조립기에 6.35mm(0.25") 이하의 개구를 갖는 스크린을 설치하는 단계;를 포함한다.
보다 구체적으로, 시스템의 작동은, 변속 공급 풀리가 로프를 마찰 결합하여 인식할 수 없는 미끄럼 양이 존재하지 않고, 로프 및 로프가 제조되는 셀룰로오스 섬유의 직경에 따라 22.7Kg/시(50lb/시), 바람직하게는 30.48m/분(100ft/분) 내지 91.44m/분(300ft/분)으로 로프를 조립기로 전달하는데 요구되는 속도를 초과하는 선형 속도(linear speed)에서 로프를 공급할 것을 필요로 한다. 변속 롤의 속도는 공급 롤의 분당 회전 개수를 판독하는 근접 스위치와 전위차계(potentiometer)에 의해 제어된다. 그 후, 공급 롤은 공급 롤의 회전을 조립기에 공급되는 로프의 속도(lb/시)로 전환하도록 조정된다. 스풀(spool)이 가벼운 경우, 즉, 무게가 113.6Kg(260lb) 미만인 경우, 스풀이 자유로이 회전될 수 있어서, 변속 공급 롤의 회전은 스풀로부터 로프를 푸는데 요구되는 인장력을 제공한다. 그러나 스풀이 113.6Kg(250lb)보다 무거운 경우, 스풀의 회전 속도가 변속 모터에 의해 제어되어, 로프는 변속 롤에 의해 구동적으로 결합될 때와 같이 실질적으로 동일한 선형 속도로 풀릴 수 있다. 댄싱 롤은 스풀로부터 풀리는 로프의 선형 속도가 변속 공급 롤에 의해 전달되는 로프의 선형 속도와 조화되는 것을 보장하도록 스풀과 변속 공급 롤 사이에 설치된다.
본 발명의 전술한 추가 목적 및 이점들은 본 발명의 바람직한 실시예의 개략적인 도면과 함께, 하기의 상세한 설명을 참조로 가장 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일한 요소는 동일한 참조부호로 지칭된다.
도 1은 로프가 변속 공급 롤을 통과하여 조립기로 유입되기 전의 댄싱 롤을 포함하는 복수의 풀리로 연속적으로 공급되는 로프의 대형 스풀을 도시하는 기기의 측면도,
도 2는 스풀을 회전시키고 스풀로부터 로프를 풀기 위한 구동 장치를 도시하는 스풀 배면에서의 단면도,
도 3은 본 발명의 장치의 평면도, 및
도 4는 풀리가 스풀과 변속 공급 롤 중간에 배치되는 열(train)에서 복수의 풀리의 상대 위치들을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
일반적으로, 자연발생하는 비교적 긴 셀룰로오스 섬유는 제 452 출원에서 설명된 바와 같이, 길이가 약 3.2mm(0.125") 내지 6.35mm(0.25")인 입자들로 분쇄된다. 제 452 출원 전에, 백색 섬유가 요구될 경우 통상적으로 먼저 세척되며 선택 적으로 표백되는 자연 섬유는 작은 스퀘어로서 제 712 특허에 개시되어 있는 바와 같이, 플루이드 에너지 A1-제트사에 의해 제조된 모델 30 로토-제트 또는 모델 24와 같은 미소화 밀("마이크로나이저")에 공급되었다. 일체로 되어 독립적으로 구동된 동적 분리장치(dynamic classifier)를 갖는 고속 그라인딩 밀(high speed grinding mill)인 이러한 제트 밀(jet mill)은 특히 선택된 밀에 따라, 800 내지 2000CFM의 유속, 바람직하게는 120psi 공기에서 1500 내지 2000CFM으로 작동되며, 좁은 크기 범위에 분포된 입자들을 발생시키며, 즉, 통상적으로 미소화된 입자의 90 중량% 이상이 25㎛ 미만, 바람직하게는 길이가 10㎛ 미만이며, 모든 입자의 평균 길이는 마이크로트랙 표준 범위 입자 분석기에서 측정된 바와 같이, 약 9㎛ 내지 15㎛, 바람직하게는 4㎛ 내지 5㎛이다.
이러한 비교적 긴 자연 섬유 또는 물리적으로 변형되지 않은 섬유는 미소화 조건하에서 최소 평균 길이를 갖는 입자들을 얻을 수 있도록 오래 작동되는 마이크로나이저에 공급되는 경우, 약 70㎛ 이상의 최소 평균 입자 길이를 갖는 입자들이 된다. 70㎛ 이상인 셀룰로오스 섬유의 입자 또는 조각들은 미소화된 입자들에 대한 전술한 좁은 범위의 길이에 속하지 않는다.
바람직한 셀룰로오스 섬유는 목화, 황마, 마닐라(manila), 사이잘 초 및 삼, 및 이들 중 하나와 다른 하나의 혼합물이며, 이들은 모두 로프를 제조하는데 널리 사용된다. 로프의 직경은 거의 중요하지 않으므로, 로프를 심각하게 노후시키지 않은 상태에서 섬유의 원하는 취약성을 얻을 수 있도록 최적의 조사 적량을 제공하는 경제적 관점에서 주로 설명된다. 직경이 약 1m(39.37") 내지 2m(78.74")이고 직경에 따라 약 304.8m(1000ft) 내지 15240m(50,000ft) 까지 연장되는 대형 스풀에 감기는, 약 9.5mm(0.375") 내지 12.7mm(0.5")의 직경을 갖는 면로프가 가장 바람직하다.
여기 설명된 스풀상 로프 언코일러 및 조립기 시스템의 디자인 및 구조는, 전술된 시판되는 마이크로나이저에 공급된 작은 조각들이 경제적인 생산율을 가져오기 때문에, 실질적으로 더 긴 조각들을 제외하도록 작은 조각으로 셀룰로오스 섬유를 공급할 필요성에 의해 안출되었다. 이러한 작은 섬유들은 약 0.1mm(0.004in) 내지 3.175mm(0.125in)의 길이를 갖는 "조립자"로 지칭된 대체로 긴 입자상 기초 입자(primary particles)와 유사하다. 달리 말하면, 마이크로나이저로의 공급량이 예비분쇄된 경우에 마이크로나이저로부터 미소화된 조각들의 처리량이 크게 증가될 수 있다. 로프의 인장력이 로프가 파괴되는데 요구되는 인장력보다 더 작은 한, 작은 조각을 제공하는 가장 편리한 방법은 통상적으로 이용할 수 있는 로프를 사용하는 것이다. 로프가 조사되어 섬유가 화학적 및/또는 물리적으로 약화되면, 조립기에 공급되는 동안 로프를 파괴하지 않도록 매우 많은 주의를 기울여야 한다.
제 452 출원에 제기된 독특한 상황이 여기서는, 부서지기 쉽게 되는 조사된 로프를 분쇄하는 특정한 목적을 위해, 로프가 제조되는 셀룰로오스 섬유에서 물리적 및 화학적 결합을 약화시키기에 충분한 에너지로 약 0.25" 내지 0.75"의 매우 작은 직경의 이러한 로프가 임의로 조사될 때 일어난다. 약화된 섬유가 요구될 경우, 더 큰 직경이 필수적인 조사 적량을 용이하게 수용할 수 없기 때문에 로프의 직경이 중요하다.
이러한 작동에 대한 시스템 및 방법의 구조적 요소들은 분쇄되어야 하는 임의의 로프에 대하여 동일하다. 분쇄되어야 하는 로프가 조사되지 않았을 때, 통상적으로 로프의 인장 강도는, 70㎛보다 작은 입자를 제공하는 특정 목적을 위해 조사된 후의 인장 강도의 2배 이상이다. 전술한 바와 같이, 비조사된 로프 파괴에 대한 매우 낮은 위험성이 존재하기 때문에 이러한 비조사된 로프는 조사된 로프를 분쇄하는데 요구되는 것보다 매우 높이 인장력 설정된 약 70㎛의 최소 평균 길이를 갖는 기초 입자들로 분쇄될 수 있다. 다른 관점에서 기기의 작동은 조사된 로프의 작동과 동일하다.
로프의 조사는 대체로 제 712 특허와 제 452 출원에 개시된 전자 빔 조사의 조건 하에서 이루어지며, 이들 게시물은 여기 충분히 설명된 바와 같이 참조로 이용된다. 조사는 약 10㎛ 미만의 평균 길이를 갖는 섬유 조각이 요구되는 경우에 바람직하다. 로프 조사 방법은 본 발명의 일부를 형성하지 않는다.
참조 부호 10으로 지칭된 시스템이 도시되어 있는 도 1 내지 도 4, 특히 도 1을 참조하면, 직경이 약 2m(6ft)인 대형 스풀(11)이 도시되어 있으며, 이 스풀 상에는 무게가 약 300Kg(660lb)이고 직경이 12.7mm(0.5")인 로프가 감겨있다. 스풀은 스풀의 중심 횡방향 보어 내에 삽입된 샤프트(13) 상에 비회전식으로 장착되고, 샤프트는 변속 모터(14)에 의해 회전될 수 있으며, 변속 모터는 차례로 소형 스프로켓(15)과, 샤프트 상에 고정 장착된 대형 스프로켓(16)을 회전시키고, 스프로켓들에 구동적으로 감긴 체인(17)을 갖는다. 따라서, 변속 모터(14)는, 이러한 수단이 시브(sheaves)와 구동 벨트, 체인과 스프로켓, 또는 모터(14) 및 샤프트(13)에 고정된 직접 맞물림 웜 기어를 포함하는지 여부에 관계없이 그로 인해 샤프트(13)와 구동적으로 결합된다. 모터의 회전 속도는 두 쌍의 리미트 스위치(limit switches), 플로팅 또는 댄싱 롤(floating or dancing roll:DR)의 이동에 대한 상부 극한 및 하부 극한의 한 쌍의 상부 및 하부 리미트 스위치(S1,S2), 및 극한값들 사이에서 또한 패널(20) 상에 장착되는 한 쌍의 중간 리미트 스위치, 즉, 상부 중간 스위치(S3) 및 하부 중간 스위치(S4)(도 4 참조)로부터의 전기 입력에 의해 결정된다. 작동중에, 중간 스위치(S3,S4)로부터의 전기 입력은 중간 스위치(S3,S4)들 사이에 댄싱 롤(DR)의 위치를 유지시키도록 샤프트(13)의 회전 속도에 약간의 보정을 제공한다. 극한으로 스위치(S1 또는 S2)를 트리거링하는 댄싱 롤의 움직임은 샤프트(13)의 회전 속도에 광범위한 보정을 일으킨다.
스풀(11)은 측면도에 도시되어 있는 바와 같이, 시계방향으로 회전되며, 로프가 수직 축선을 중심으로 회전 가능한 제 1 풀리(P1) 상에 감긴 후, 로프(12)가 횡축선을 중심으로 회전 가능한 댄싱 롤(DR)에 대해 수직 하방으로 지향되도록 종축선을 중심으로 회전 가능한 제 2 풀리(P2) 상에 감길 때, 로프(12)는 화살표로 도시되어 있는 바와 같은 종방향으로 풀린다. 댄싱 롤(DR) 둘레에 감긴 후, 로프(12)는 풀리(P2)와 미러 이미지(mirror image) 관계로 배치된 풀리(P3)에 대해 수직 상방으로 지향되고, 종축선을 중심으로 마찬가지로 회전 가능하며, 로프는 풀리(P1)와 거울 이미지 관계로 배치된 풀리(P4)에 대해 횡축을 따라 지향되고 수직 축선을 중심으로 역시 회전 가능하며, 로프(12)는 조립기(GR) 내부로 로프를 아래로 지향시키는 보정된 공급 풀리(FP)로 종축선을 따라 지향된다. 보정된 공급 풀리 (FP)의 회전 속도는 변속 모터(22)에 의해 제어되며, 변속 모터는 단위 시간당 규정 중량의 로프를 전달하도록 보정되고 속도 제어 유닛(23)에 의해 제어된다.
공급 풀리(FP) 홈의 측면들은 로프를 마찰 결합시키고 미끄럼 방지하는 세레이션(serrations)을 구비한다. 로프가 미끄러지지 않도록 보장하기 위해, 로프가 공급 풀리(FP) 둘레에 공급될 때, 스프링 로딩 압력바(미도시)가 로프(12)에 대해 편향된다. 공급 풀리(FP)의 회전 속도가 설정되어, 즉, 선택된 속도에서 일정하게 유지되어, 작업자는 조립기의 공급 속도를 선택할 수 있을 것이며, 조립기의 공급 속도는 로프(12)의 대응 선형 속도로 전환된다.
스위치(S1,S2)는 댄싱 롤(DR)의 상부 이동 및 하부 이동의 한계를 감지하고, 스풀(11)의 회전 속도는 스위치들 사이에서 댄싱 롤(DR)의 위치를 유지하도록 조정되는 반면, 공급 풀리(FP)의 회전 속도는 일정하게 유지된다. 또한, 공급 풀리(FP)로부터의 입력은 변속 모터(13)의 속도를 조정하여 로프의 선형 속도를 공급 풀리(FP)에 맞춘다. 시스템 제어장치는 제어 패널(30) 내에 수용된다.
공급 풀리(FP)의 속도를 일정하게 유지하면서, 스풀(11)의 회전 속도를 연속으로 변화시키기 위한 프로그램에 기록하지 않기 위해, 스위치(S1,S2,S3,S4)가 스풀의 특정 회전 속도에 대응하도록 설정된다. 댄싱 롤(DR)이 바람직하게 유지되는 중간 리미트 스위치(S3,S4)들 사이의 한계를 가로지르고, 상부 또는 하부 스위치(S1 또는 S2)를 작동시킬 경우, 스풀(11)의 회전은 중간 스위치(S3,S4)들 사이의 위치에 댄싱 롤(DR)을 신속하게 되돌리기 위해 가속되거나 늦춰진다.
조립기(GR)는 전술한 바와 같이, 내부 스크린(미도시)을 갖추고 있으며, 조 정 가능한 베드 나이프가 12.7㎛(0.0005" 또는 0.5mil)의 간극으로 설정되는 것이 중요하다. 3.18mm(0.125")보다 긴 조각들은 스크린으로부터 일소되어 체 개구(sieve openings)를 통과할 만큼 작아질 때까지 조립기의 회전 블레이드로 재순환된다.
조각들은 스크린 개구를 통과할 때, 대직경 도관 내에 수집되며, 대직경 도관은 스크린상에 진공을 가하여, 조각들이 개구를 통과하여 마이크론 크기로 조각들이 더 분쇄되는 마이크로나이저(40)의 유입구로 흡입되게 한다. 진공은 마이크로나이저에 공급된 고압 공기 흐름의 일부를 조립기의 스크린 아래의 노즐로 지향시킴으로써 가해진다.
당업자는 0.125"보다 더 큰 개구를 갖는 체를 이용하여 이러한 더 길고 작은 조각들이 더 작은 조각들과 동일한 조건하에서 미소화될 경우, 조정 가능한 베드 블레이드를 0.0005"보다 더 큰 간격으로 설정하는 것이 약간 더 큰 미소화된 입자들이 될 것임을 알 수 있을 것이지만, 일반적으로 더 큰 미소화된 입자들은 바람직하지 않다.
그 후, 예비 분쇄된 작은 조각들이 미소화될 경우, 90%가 넘는 미소화된 입자들은 약 25㎛ 미만, 바람직하게는 10㎛ 미만이며, 약 8 내지 12㎛의 중앙값과 약 9 내지 15㎛의 평균값을 갖는다.
인라인 조립기 내에서 생성된 작은 조각들은 개별적으로 적절하게 원하는 좁은 크기 범위 내에서 미소화됨을 알 수 있기 때문에, 작은 조각들은 통상적으로 관(19)을 통해 마이크로나이저(40)의 흡기구로 직접 유도되며, 에어 제트장치(air jet)는 관 내에서 조립기(GR)의 스크린 아래에 진공을 생성함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명을 이용하여 본 발명을 이루는 특정한 최선의 실시예에 의해 본 발명의 관련 주제를 개략적으로 개시하고 시스템을 상세히 설명하며, 본 발명을 도시되었으며, 도시되고 설명된 특정 실시예로 인하여 부적절한 제한이 부여되지 않고, 특히 본 발명이 여기 설명된 세부 사항에 대한 종속사항에 제한되지 않음이 이해되어야 한다.

Claims (9)

  1. 회전 가능한 샤프트에 고정 배치되며, 직경이 3.175mm(0.125") 내지 19.05mm(0.75")인 로프가 감긴 스풀;
    단위 시간당 선택된 회전수로 상기 샤프트를 회전시키도록 상기 샤프트와 구동적으로 결합된 변속 구동 수단;
    상기 로프가 미끄럼 방지결합으로 감겨지는 변속 공급 풀리;
    상기 변속 공급 풀리의 시간당 회전수를 미리 결정된 범위 내에서 제어하는 제어수단;
    상기 로프가 각각 결합되는 풀리 열로서, 상기 풀리가 상기 샤프트와 변속 공급 풀리 중간에 배치되고, 상기 열이 상한과 하한 사이에서 이동 가능한 댄싱 롤을 포함하는, 풀리 열;
    상기 댄싱 롤의 이동 상한 및 하한을 감지하는 리미트 스위치 수단;
    25.4㎛(0.001") 이하의 절삭 간극을 제공하도록 조정 가능한 베드 블레이드와, 분당 약 1200 내지 1800 회전의 속도로 회전하는 관련 블레이드를 갖는 인라인 조립기; 및
    6.35mm(0.25") 이하인 개구들을 갖는 스크린 수단;을 포함하는,
    셀룰로오스 섬유 로프를 조각으로 절단하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 간극이 12.7㎛(0.0005") 이하이고, 상기 스크린 내의 상기 개구가 3.18mm(0.125") 이하이며, 상기 걸러진 섬유의 90 중량% 이상이 약 2㎛ 내지 700㎛(27.5mils)인,
    셀룰로오스 섬유 로프를 조각으로 절단하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 댄싱 롤이 하나 이상의 최상부 리미트 스위치와 최하부 리미트 스위치 사이에서 이동 가능하며, 각각의 스위치가 상기 샤프트의 회전 속도를 제어하는 제어 유닛에 작동적으로 연결되는,
    셀룰로오스 섬유 로프를 조각으로 절단하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 댄싱 롤이 중간 상부 리미트 스위치와 중간 하부 리미트 스위치 사이에서 추가로 이동 가능하며, 각각의 스위치가 상기 샤프트의 회전 속도를 제어하는 상기 제어 유닛에 작동적으로 연결되는,
    셀룰로오스 섬유 로프를 조각으로 절단하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조립기의 방출시 내부에 진공을 생성하는 에어 제트 수단을 가지며, 개방되어 상기 조립기 방출구와 유체 연통하는 도관; 및
    개방되어 상기 도관과 유체 연통하는 흡입구를 갖는 마이크로나이저를 포함하는,
    셀룰로오스 섬유 로프를 조각으로 절단하는 시스템.
  6. 셀룰로오스 섬유로 제조된 로프를 6.35mm(0.25") 미만의 조각으로 절단하는 방법으로서,
    대체로 수평면에서 횡축을 중심으로 회전하도록 샤프트 상에 스풀을 회전 가능하게 장착하여 상기 스풀상에 감긴 로프가 대체로 종방향으로 풀릴 수 있도록 하는 단계;
    수평면에서 횡축을 중심으로 회전하도록 장착되며, 미끄럼 방지결합으로 상기 로프를 마찰 결합시키는 공급 풀리상에 상기 로프를 감는 단계;
    상기 공급 풀리의 회전 속도를 제어하는 단계;
    상기 샤프트와 공급 풀리 사이에 위치된 풀리 열상에서 상기 로프를 감는 감기 단계로서, 상기 열이 하나는 상부 리미트 스위치이고 다른 하나는 하부 리미트 스위치인 둘 이상의 리미트 스위치들 사이에서 이동 가능한 댄싱 롤을 포함하는, 감기 단계;
    상기 상부 리미트 스위치와 하부 리미트 스위치에 응답하는 제어 수단으로 상기 샤프트의 회전 속도를 제어하는 단계;
    25.4㎛(0.001") 이하의 절삭 간극을 제공하도록 조정 가능한 베드 블레이드와 함께 분당 약 1200 내지 1800 회전으로 회전하는 관련 블레이드를 갖는 인라인 조립기 내부로 상기 로프를 공급하는 단계; 및
    상기 조립기에 6.35mm(0.25") 이하의 개구를 갖는 스크린을 설치하는 단계;를 포함하는,
    셀룰로오스 섬유로 제조된 로프 절단 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    중간 상부 리미트 스위치와 중간 하부 리미트 스위치에서 댄싱 롤의 움직임을 감지하는 단계; 및
    상기 절삭 간극을 12.7㎛(0.0005") 이하로 조정하는 단계;를 포함하는,
    셀룰로오스 섬유로 제조된 로프 절단 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절삭 간극을 6.35㎛(0.00025") 이하로 조정하는 단계를 포함하는,
    셀룰로오스 섬유로 제조된 로프 절단 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 조립기에 진공을 가하는 단계; 및
    상기 조각을 마이크로나이저로 직접 유동시키는 단계;를 포함하는,
    셀룰로오스 섬유로 제조된 로프 절단 방법.
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