KR20070066289A - An apparatus and a method of producing pulp-moulded products - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 펄프-성형된 산출물들의 제조를 위한 종래의 형성 과정에서의 단계들을 나타낸 것;1 shows steps in a conventional forming process for the production of pulp-formed outputs;
도 2는 종래의 형성 과정의 순환동안 진공 탱크의 진공력의 변화(부식)를 나타낸 것;2 shows the change (corrosion) of the vacuum force of a vacuum tank during the circulation of a conventional forming process;
도 3은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 장치의 부분 단면도를 나타낸 것;3 shows a partial cross-sectional view of a device according to a first embodiment of the present invention;
도 4A는 초기 높은 물의 흐름 속도의 경우, 망사조직을 통한 섬유의 배수를 나타낸 것;4A shows the drainage of fibers through the mesh for the initial high water flow rate;
도 4B는 초기 낮은 물의 흐름 속도의 경우, 망사조직에서 섬유의 침전을 나타낸 것;4B shows the precipitation of fibers in the network for the initial low water flow rate;
도 5A는 전자 현미경을 통해서 얻어진 종래의 형성 과정에 따라 제조된 펄프-성형된 산출물의 형상의 단면;5A is a cross-section of the shape of a pulp-molded output produced according to a conventional forming process obtained through an electron microscope;
도 5B는 도 5A에서와 같은 확대도의 전자현미경을 통해 얻어진 본 발명에 따른 형성 과정에 따라 제조된 펄프-성형된 산출물의 단면 형상;FIG. 5B is a cross-sectional shape of a pulp-molded output produced according to the forming process according to the present invention obtained through an enlarged electron microscope as in FIG. 5A;
도 6은 종래의 진공 형성 과정에서 흡인력의 초과시간 변동(부식)을 비교하는, 슬러리 초과 시간에 도 3에서 보여진 장치에서 압축된 공기에 의해 제공된 압 력의 가능한 변동 추이 도표를 나타낸 것;FIG. 6 shows a plot of possible variations in pressure provided by compressed air in the apparatus shown in FIG. 3 at slurry over time, comparing the over time variation (corrosion) of the suction force in a conventional vacuum formation process; FIG.
도 7은 본 발명의 두번째 실시예에 따른 장치의 단면도;7 is a sectional view of an apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 세번째 실시예에 따른 장치의 단면도;8 is a sectional view of an apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 장치의 단면도;9 is a sectional view of an apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 장치의 단면도; 및10 is a sectional view of an apparatus according to a fifth embodiment of the present invention; And
도 11은 펄프-성형 과정에서 사용된 뜨거운 압력 장치를 나타낸다.11 shows the hot pressure apparatus used in the pulp-molding process.
본 발명은 펄프-성형된(pulp-moulded) 산출물들의 제조방법 및 장치들에 관한 것이며, 구체적으로는, 펄프-성형 과정에서 개선된 형성/구성을 수행하는 것과 같은 방법 및 장치들에 대한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and apparatuses for producing pulp-molded outputs, and in particular, to methods and apparatuses such as performing improved formation / configuration in a pulp-molding process.
펄프는 오늘날 주로 분해가능한 특성을 위하여, 예컨대 음식 그릇, 액체 용기 또는 패킹 물질들의 많은 산출물의 제조에 사용된다. 이는 두 가지 주요 상기 산출물들의 제조 방법들이 있다. 건조 방법에 있어서, 용기들은 평평한 건조 판지 한 조각으로부터 다양한 인접 날개들을 끼우고 연결함으로써 제조된다. 상기 방법은 성가시고 값비싸다. 상기 결과로써 생기는 산출물 또한 완전 밀폐되지 않는다. 습식 방법에 관하여, 습식 펄프는 최종 산출물의 윤곽에 맞추고, 그 후 최종 산출물을 형성하기 위하여 건조된다. 따라서 상기 결과로써 생기는 산출물은 일반적으로 균등한 두께로 완전히 형성된다.Pulp is used today for primarily degradable properties, for example in the manufacture of many products of food containers, liquid containers or packing materials. There are two main methods of making these outputs. In the drying method, the containers are made by sandwiching and connecting various adjacent wings from a flat piece of dry cardboard. The method is cumbersome and expensive. The resulting product is also not completely sealed. With regard to the wet method, the wet pulp is contoured to the final output and then dried to form the final output. Thus the resulting output is generally completely formed to an even thickness.
종래의 습식 방법은 일반적으로 여섯개의 주요 단계들로 분할되어 있으며, 즉 절단 단계, 미세한 조각 단계, 섞는 단계, 형성 단계, 차가운 압축 단계 및 뜨거운 압축 단계로 분할되어 있다. 절단 단계에 있어서, 목질 섬유, 대나무 또는 줄기와 같은 식물 섬유로부터 만들어지는 새로운 종이 및 물은 종이를 분해하는 혼합기 속으로 공급된다. 미세한 조각 단계에서는, 상기 절단 단계에서 분해된 섬유가 추가로 물과 섬유를 섞어주고, 묽은 슬러리(slurry)에서 식물 섬유가 자유롭게 방향을 가지도록 하기 위한 가공장치 속으로 공급된다. 상기 내용물은 그 후 섞는 단계에서 제조된 산출물에 따라 식물 섬유의 특성들을 조절하도록, 예컨대 물 방수제들, 기름 밀봉제 등의 첨가제가 있는 제2 혼합장치에 공급된다. 구성 단계라고도 불리는 형성 단계에서는, 식물 섬유 및 첨가제 슬러리가 챔버(chamber)속으로 삽입되고, 그의 꼭대기에 형성된 매쉬와 더 낮은 주형에 의해 지지 된다. 물은 매쉬 이하로부터 공급된 진공에 의해 습식 식물 섬유로부터 배출된다. 상기 단계에서 젖은 화장지 종이들의 구조와 유사해 질 상기 물질은 그 후 이어지는 차가운 압축 단계에서 약간의 남아있는 물을 추가로 압축하기 위하여 위쪽 주형과 아래쪽 주형 사이에서 압축된다. 상기 단계 이후, 상기 물질은 최종 산출물의 구성 및 형상으로 형성될 것이다. 상기 차갑게-압축된 산출물은 뜨거운 압축을 위하여 한쌍의 뜨거운 주형들 사이에 위치될 것이다. 상기 산출물은 산출물들을 완전히 건조하기 위하여 약 45 내지 60 초 동안 150℃ 내지 180℃ 사이에서 뜨거운 주형들에 의해 가열될 것이다.Conventional wet methods are generally divided into six main steps, i.e., cutting step, fine engraving step, mixing step, forming step, cold compression step and hot compression step. In the cutting step, fresh paper and water made from plant fibers such as wood fibers, bamboo or stems are fed into the mixer which breaks down the paper. In the fine engraving step, the fiber decomposed in the cutting step is further mixed with water and the fiber and fed into a processing apparatus to freely orient the plant fiber in a thin slurry. The contents are then fed to a second mixing device with additives such as water repellents, oil sealants, etc. to adjust the properties of the plant fiber according to the output produced in the mixing step. In the forming step, also called the constructing step, the plant fibers and the additive slurry are inserted into the chamber and supported by the lower mold and the mesh formed on top of it. Water is discharged from the wet plant fibers by vacuum supplied from below the mash. The material to be similar in structure to the wet tissue paper in this step is then compressed between the upper mold and the lower mold to further compress some remaining water in the subsequent cold compression step. After this step, the material will be formed into the configuration and shape of the final output. The cold-compressed output will be placed between a pair of hot molds for hot compression. The output will be heated by hot molds between 150 ° C. and 180 ° C. for about 45 to 60 seconds to completely dry the outputs.
펄프-성형된 산출물들의 제조에 사용되는 기계의 형태에 상관없이, 즉 연속 적인 형태 또는 배치 처리 기계, 생산 작업량은 형성단계에서 소요된 시간에 매우 의존하는 것을 수행 과정에서 찾게 된다. 산출물들의 윤곽에 따라서, 매치 처리 기계의 형성 단계는 20 내지 60 초가 소요될 것이다. 연속 형태에서는, 형성 단계가 배치 처리 형태보다 더 빠를지라도, 형성 단계는 기계에서 어떤 다른 단계보다 여전히 가장 긴 시간이 소요되는 단계가 된다. 배치 시스템에서 제조된 일반적인 600 ml의 음식 용기를 위해, 상기 형성단계는 일반적으로 45초 정도가 소요될 것이다.Regardless of the type of machine used to produce the pulp-formed outputs, that is, continuous form or batch processing machine, production workload is found to be highly dependent on the time spent in the forming step. Depending on the contours of the deliverables, the forming step of the match processing machine will take 20 to 60 seconds. In the continuous form, although the forming step is faster than the batch processing form, the forming step is still the longest time step in the machine than any other step. For a typical 600 ml food container produced in a batch system, the forming step will generally take about 45 seconds.
형성단계 동안, 및 도 1에 나타나 있는, 현탁액의 형태에서 묽은 섬유 슬러리는 그것의 밑부분의 망사조직(mesh) 또는 다공성 물질과 함께 용기 속으로 쏟아진다. 그 후 상기 슬러리는 자리 잡게 될 것이다. 망사조직 밑으로부터 진공 흡인력을 적용하여, 물은 상기 망사조직을 거쳐 슬러리의 아래로 배출될 것이며, 및 섬유의 초기 층들이 정해지고, 섬유 매트(mat)의 젖은 층을 만드는, 망사조직 위에 놓일 것이다. 형성 과정 이후 상기 섬유 매트는 그 후 최종 뜨거운 압축 전에 초기 펄프의 형상을 형성하기 위하여 차갑게-압축될 것이다.During the forming step, and in the form of a suspension, shown in FIG. 1, the thin fiber slurry is poured into the container with its underlying mesh or porous material. The slurry will then settle. By applying vacuum suction from underneath the network, water will be discharged through the mesh and down the slurry, and the initial layers of the fiber will be defined and placed on the network, creating a wet layer of fiber mat. . After the forming process the fiber mat will then be cold-compressed to form the shape of the initial pulp before the final hot compression.
상기 진공의 사용은 하기의 결점들로부터 견딘다:The use of the vacuum withstands the following drawbacks:
(i) 망사조직을 거쳐 슬러리의 물을 흡수 배출이 발생할 수 있는 압축에서 최대 차이는 음의 1 bar(즉, 1 kg/㎠)으로 제한된다.(i) The maximum difference in compression that can cause absorption and release of water from the slurry through the mesh is limited to a negative 1 bar (
(ii) 흡인 펌프 및 진공 탱크가 대부분 요구된다.(ii) Suction pumps and vacuum tanks are mostly required.
(iii) 상기 진공 탱크는 흡인 수행을 유지하도록 물의 흡입 때문에 정기적인 간격으로 진공 탱크 이내에 공급되기 위하여 가지고 있다. 상기는 (a) 진공이 멈 추게되고, (b) 물이 탱크로부터 배수되고, 및 (c)진공이 다시 공급되는 중단 시간 주기 중 어느 단계도 요구한다. 대안적으로, 추가 펌프가 상기 탱크로부터 물을 연속적으로 배출하기 위하여 설치된다. 이전의 방법에 대하여, 상기 시스템은 정지시간 동안 무의미하게 될 것이며, 따라서 작업량에 영향을 미칠 것이다. 이후의 방법에 대하여, 상기 시스템의 복잡성 및 비용이 증가 될 것이다.(iii) The vacuum tank has to be supplied into the vacuum tank at regular intervals because of the suction of water to maintain the suction performance. This requires any step of (a) a stop time period in which the vacuum is stopped, (b) the water is drained from the tank, and (c) the vacuum is supplied again. Alternatively, additional pumps are installed to continuously discharge water from the tank. For the previous method, the system would be meaningless during downtime, thus affecting the workload. For subsequent methods, the complexity and cost of the system will be increased.
(iv) 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 망사조직의 상부 위에 섬유가 침전되는 것과 같이, 진공 부식은 흡인력이 초과 시간을 떨어뜨리는 것을 발달시킬 것이며, 따라서 형성 과정에 요구되는 시간이 늘어 날것이다. 이는 형성과정에서 망사조직의 되풀이되는 사용에 또한 두드러지며, 약간의 망사조직의 작은 구멍은 섬유로 막히게 될 것이다. 따라서 망사조직의 작은 구멍이 아주 적은 물이 통과할 수 있는 막히게 됨으로써, 진공의 수행은 초과시간을 또한 악화시킬 것이다.(iv) As shown in FIG. 2, as the fiber precipitates on top of the mesh, vacuum corrosion will develop a drawback of excess time, thus increasing the time required for the formation process. This is also prominent in the repetitive use of the mesh in the formation process, and the tiny holes in some of the mesh will be clogged with fibers. Thus, the tiny holes in the network become clogged so that very little water can pass through, so the performance of the vacuum will also exacerbate the overtime.
(v) 상기 (iv)에서 설명된 문제의 관점에서, 상기 망사조직은 기계의 생산성 및 산출물들의 질을 유지하기 위한 제공 및 일정한 예방의 유지가 요구될 것이다.(v) In view of the problem described in (iv) above, the network will be required to provide for maintaining the productivity of the machine and the quality of the outputs and to maintain certain prevention.
따라서 본 발명의 목적은 앞서 언급한 결점들이 감소 된 펄프-성형된 산출물들의 제조 방법 및 장치들을 제공하거나, 또는 적어도 대중에 유용한 대안을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for the production of pulp-formed outputs with the aforementioned drawbacks reduced, or at least to provide a useful alternative to the public.
본 발명의 첫번째 관점에 따르면, (a) 적어도 하나 이사의 액체 투과성 말단이 있는 용기를 제공하는 단계; (b) 섬유 및 액체를 함유하는 슬러리를 상기 용기 속에 넣는 단계; 및 (c) 상기 슬러리 위에 양의 압력 측정기를 상기 액체 투과성 말단을 거쳐 상기 챔버(chamber) 안 상기 슬러리에서 최소 부분의 상기 액체 힘에 적용시켜 상기 액체 투과성 말단 위에 상기 섬유 층들을 형성하는 단계를 포함하는, 펄프-성형된 물품을 형성하는 방법이 제공된다.According to a first aspect of the invention, there is provided a method comprising the steps of: (a) providing a container having at least one liquid permeable end; (b) placing a slurry containing fibers and liquid into the vessel; And (c) applying a positive pressure gauge over said slurry to said liquid force at least a portion of said liquid in said slurry within said chamber via said liquid permeable end to form said fibrous layers above said liquid permeable end. A method of forming a pulp-molded article is provided.
본 발명의 두번째 관점에 따르면, 섬유 및 액체를 함유하는 슬러리를 담기 위한 용기, 적어도 하나 이상의 액체 투과성 말단을 가지는 상기 용기, 및 상기 슬러리 위에 양의 압력 측정기를 상기 액체 투과성 말단을 거쳐 상기 챔버 안의 상기 슬러리에서 최소 부분의 상기 액체의 힘에 적용시켜 상기 액체 투과성 말단 위에 상기 섬유 층을 형성하는 장치를 포함하는, 펄프-성형된 산출물들을 형성하는 장치들이 제공된다.According to a second aspect of the invention, there is provided a container for containing a slurry containing fibers and liquids, the container having at least one liquid permeable end, and a positive pressure gauge on the slurry through the liquid permeable end and within the chamber. Apparatuses for forming pulp-formed outputs are provided that include a device for applying the force of at least a portion of the liquid in a slurry to form the fiber layer over the liquid permeable end.
이제 본 발명의 실시예들이 수반된 도면들을 참조하여 단지 실예의 방법으로 설명될 것이다:Embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings:
도 1은 펄프-성형된 산출물들의 제조를 위한 종래의 형성 과정에서의 단계들을 나타낸 것;1 shows steps in a conventional forming process for the production of pulp-formed outputs;
도 2는 종래의 형성 과정의 순환동안 진공 탱크의 진공력의 변화(부식)를 나타낸 것;2 shows the change (corrosion) of the vacuum force of a vacuum tank during the circulation of a conventional forming process;
도 3은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 장치의 부분 단면도를 나타낸 것;3 shows a partial cross-sectional view of a device according to a first embodiment of the present invention;
도 4A는 초기 높은 물의 흐름 속도의 경우, 망사조직을 통한 섬유의 배수를 나타낸 것;4A shows the drainage of fibers through the mesh for the initial high water flow rate;
도 4B는 초기 낮은 물의 흐름 속도의 경우, 망사조직에서 섬유의 침전을 나 타낸 것;4B shows precipitation of fibers in the network for the initial low water flow rate;
도 5A는 전자 현미경을 통해서 얻어진 종래의 형성 과정에 따라 제조된 펄프-성형된 산출물의 형상의 단면;5A is a cross-section of the shape of a pulp-molded output produced according to a conventional forming process obtained through an electron microscope;
도 5B는 도 5A에서와 같은 확대도의 전자현미경을 통해 얻어진 본 발명에 따른 형성 과정에 따라 제조된 펄프-성형된 산출물의 단면 형상;FIG. 5B is a cross-sectional shape of a pulp-molded output produced according to the forming process according to the present invention obtained through an enlarged electron microscope as in FIG. 5A;
도 6은 종래의 진공 형성 과정에서 흡인력의 초과시간 변동(부식)을 비교하는, 슬러리 초과 시간에 도 3에서 보여진 장치에서 압축된 공기에 의해 제공된 압력의 가능한 변동 추이 도표를 나타낸 것;FIG. 6 shows a plot of the possible variation in the pressure provided by the compressed air in the apparatus shown in FIG. 3 at the slurry over time, comparing the over time variation (corrosion) of the suction force in a conventional vacuum formation process;
도 7은 본 발명의 두번째 실시예에 따른 장치의 단면도;7 is a sectional view of an apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 세번째 실시예에 따른 장치의 단면도;8 is a sectional view of an apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 장치의 단면도;9 is a sectional view of an apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 장치의 단면도; 및10 is a sectional view of an apparatus according to a fifth embodiment of the present invention; And
도 11은 펄프-성형 과정에서 사용된 뜨거운 압력 장치를 나타낸다.11 shows the hot pressure apparatus used in the pulp-molding process.
도 3을 참조하면, 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 장치가 "압력-시간" 형성 과정을 사용하는, 100과 같이 일반적으로 도안된 장치를 보여준다. 상기 장치 100은 상부의 말단에 도관 104와 함께 압력 챔버(chamber) 102 및 더 낮은 말단에 와이어(wire) 망사조직 또는 다공성 물질 106을 포함한다. 망사조직 106 이하는 예컨대 물과 같은 액체를 상기 챔버 102로부터 통과시키도록 다공성 구조 또는 체널(channels)이 설치되어 있는 형성 주형 108(금속으로 만들어져야할 것이다) 이다. 상기 도관 104는 챔버 102에 함유된 슬러리 112의 형태에서 섬유를-함유하는 계기 압력을 적용하기 위하여, 예컨대 압축된 공기 110과 같은 높은 압력의 소스(source)로 연결된다.Referring to FIG. 3, a device according to the first embodiment of the present invention is generally designed such as 100, using a "pressure-time" forming process. The
본 발명에 따라 형성 과정을 수행하기 위하여, 슬러리 112는 챔버 102의 측면 벽의 예컨대 인입구(도면 미 표시)를 통하여 챔버 102 속으로 주입된다. 그 후 압축된 공기 110의 소스는 슬러리 112의 양의 계기 압력을 적용하도록 도관 104를 통해 챔버 102 속으로 예컨대 10 kg/㎠까지의 계기 압력에서 압축된 공기를 분출시킴으로써 반응이 촉진된다. 양의 계기 압력은 망사 조직 106을 통해 및 그 후 주형 108을 통해 장치 100 중 슬러리 112에서 물을 몰아낼 것이다. 챔버 102로부터 물이 유출되는 동안, 슬러리 112에서 섬유는 이후 차가운-압축을 위해 섬유의 층들을 형성하기 위하여 망사조직 106위에 놓여 지고 결정될 것이다.In order to carry out the forming process according to the invention, the
상기 과정엔 형성 과정을 통제하기 위하여 조절될 수 있는 세개의 변수가 있다. 즉, (a) 압축된 공기의 압력, (b) 압력이 공급되는 시간, 및 (c) 챔버 102 속으로 압축된 공기의 흐름 속도. 압축된 공기의 흐름 속도는 공급된 압력의 중요한 기능 및 전체 시스템의 저항이다. 전체 시스템의 저항은 예컨대 작은 구멍의 크기 및 망사조직의 다수의 작은 구멍과 같은 망사조직의 적어도 일부분의 기하학적 구조에 따라 달라진다. 물의 유출속도, 및 그로 인한 전체 형성 시간은 하나 또는 그 이상의 상기 세개의 변수들의 조절에 의하여 통제될 수 있다. 이점에 대하여, 상기 변수 (a) 및 (b)를 조절 및 통제하긴 상대적으로 쉽고, 변수 (c)는 비록 더 작은 정도지만, 또한 조절 및 통제될 수 있다. 이는 많지 않은 조절이 진공의 공급 및 형성 과정의 완결까지 기다림 없이 수행 가능한, 진공을 슬러리에 공급하는 종래의 방법과 확실히 대조적인 것이다.There are three variables that can be adjusted to control the formation process. That is, (a) the pressure of the compressed air, (b) the time the pressure is supplied, and (c) the flow rate of the compressed air into the
망사조직 106 주변 및 위에서 작동될 수 있는 세가지 형태의 물 제거 기계장치가 이미 알려져 있다. 여과법 형태에서는, 슬러리 112의 섬유는 슬러리 112주변을 자유롭게 이동한다. 농축법에서는, 슬러리 112의 섬유는 배수되는 물의 진행으로써 약해지고 압축된 응집성의 망사조직을 형성한다. 마지막으로, 격한 농축법에서는, 이전의 두 형태의 기계장치를 혼합이다.Three types of water removal mechanisms that can be operated around and above the
도 4A에 나와있는 종래의 진공 형성 과정에서는, 망사조직 154를 통하여 높은 물의 초기 유출 속도 및 슬러리 152에서 섬유 150의 격한 농축을 야기할, 강한 진공이 초기에 공급된다. 그러므로 섬유 150은 그들 자신을 수평으로 맞출 충분한 시간을 가지지 못할 것이며, 따라서 많은 작은 섬유 150이 도 4A에 나와 있는 바와 같이 망사조직 154의 작은 구멍 153을 통한 배수를 위해 잃을 것이다. 섬유 및 첨가물의 손실은 높은 초기 물의 흐름 속도의 경우 현저할 것이다. 상기 문제점의 완화 목적으로, 화학적 유지 보조제들은 높은 초기 유속의 경우 배수된 물에서 섬유 및 미립자의 감소를 막기 위해 사용된다. 반면에, 본 발명에 따른 방법에서는, 슬러리에 공급된 양의 압력은 도 4B에 나와있는 바와 같이 슬러리로부터 나가는 상대적으로 낮은 물의 초기 흐름 속도를 야기하도록, 상대적으로 초기에 적게 할당 될 것이다. 낮은 초기 흐름 속도는 배수를 통해 잃는 우연한 비-수평적으로 향한 섬유를 줄일 것이다.In the conventional vacuum forming process shown in FIG. 4A, a strong vacuum is initially supplied through the
종래의 진공 형성 과정에서는, 섬유의 초기 층들이 망사조직 또는 작은 구멍 위에 형성될 때, 슬러리의 물이 배수 전에 이루 통과하는 저항으로써 행동한다. 섬유의 층들이 증가하는 숫자, 및 따라서 두께로써, 효과적인 흡인력(즉, 소위 "진공"이라 불리는)은 떨어질 것이며, 따라서 섬유의 층들 상부 위의 압축력은 점차 감소할 것이다.In a conventional vacuum forming process, when the initial layers of fiber are formed on a mesh or small pore, the water in the slurry acts as a resistance to pass before draining. As the number of layers of the fiber increases, and thus the thickness, the effective suction force (ie, so-called "vacuum") will drop, and thus the compressive force on top of the layers of the fiber will gradually decrease.
도 5A는 주사형 전자 현미경(SEM)으로 얻어진, 종래의 진공 형성 과정에 따라 제조된 펄프-성형된 산출물의 단면 영상을 보여준다. 더 낮은 층들이 더 윗 층들보다 더 압축된 것을 명확히 볼 수 있다. 상기 구조는 물이 상부 층들로 스며들 수 있고, 삼투압 때문에 더 낮은 층들을 통해 통과할 수 있는 따라서 실패의 원인이 되는, 방수 목적의 산출물들에 적당하지 않다. 진공 흡인력의 갑작스런 변화와 함께, 윗 층들의 밀도는 무작위 양식을 따른다.FIG. 5A shows a cross-sectional image of a pulp-formed output made according to a conventional vacuum forming process, obtained with a scanning electron microscope (SEM). It can be clearly seen that the lower layers are more compressed than the upper layers. The structure is not suitable for waterproofing outputs, where water can seep into the top layers and pass through the lower layers due to osmotic pressure and thus cause failure. With the sudden change in vacuum suction force, the density of the upper layers follows a random pattern.
반면에, 도 5B는 도 5A에서 보여준 바와 같이 같은 확대도의 주사형 전자 현미경에 의해 얻어진, 본 발명에 따른 형성 과정에 따라서 제조된 펄프-성형된 산출물의 단면 영상을 보여준다. 상기 산출물은 대략 최대 4 bar의 계기 압력으로 압력 추이를 적용함으로써 형성되었다. 모든 섬유 층들은 상부 층들부터 더 낮은 하부층들까지 본질적으로 같은 정도의 압력으로 형성된 것을 볼 수 있다. 도 5A 및 도 5B에서 나타난 두 펄프-성형된 산출물들의 두께 또한 주목 되어야 할 것이다. 상기 두 산출물들의 제조에 사용된 섬유의 양, 및 그들의 최종 무게는 매우 많이 동일하다. 그러나, 종래의 진공 흡인 형성 과정 하에 형성된 산출물은 거의 10% 내지 15%가 본 발명에 따른 형성과정 하에 제조된 산출물보다 더 두꺼운 것을, 같은 크기의 확대도로 더 확실하게 알 수 있다. 상기는 양의 계기 압력의 사용이 더 균일하고 조밀하게 마감된 산출물을 만드는 결론을 내린다. 따라서, 방수 목적으 로써 사용되는 일반적인 압력의 균일도로 제조된 산출물은 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의하여 형성될 수 있다.On the other hand, FIG. 5B shows a cross-sectional image of a pulp-formed output produced according to the forming process according to the invention, obtained by scanning electron microscope with the same magnification as shown in FIG. 5A. The output was formed by applying a pressure trend with a meter pressure of approximately up to 4 bar. It can be seen that all fibrous layers are formed at essentially the same degree of pressure from the top layers to the lower bottom layers. It should also be noted that the thickness of the two pulp-formed outputs shown in FIGS. 5A and 5B. The amount of fibers used in the production of the two outputs, and their final weight, are very much the same. However, it can be more clearly seen that the output formed under the conventional vacuum suction forming process is almost 10% to 15% thicker than the output produced under the forming process according to the present invention. This concludes that the use of positive gauge pressure results in a more uniform and tightly finished output. Thus, a product made with a uniform pressure uniformity used for waterproofing purposes can be formed by the apparatus and method according to the invention.
상세히, 및 상기 설명된 바와 같이, 장치 100에서 압축되는 공기의 압력, 압력이 공급되는 동안의 시간, 및 챔버 102 속으로 압축되는 공기의 흐름 속도 모두는 독립적으로 조절된다. 도 6에서 나타난 바와 같이 가능한 공정 압력 추이 도표가 미리 조절될 것이다. 상기 도표는 1초 동안 초기 공급되는, 따라서 망사조직 106을 통하여 슬러리 122 중에서 물의 적은 초기 흐름 속도를 야기하는, 예컨대 1 bar보다 상당히 작은 상대적으로 작은 계기 압력을 나타낸다. 이는 초기 형성 단계 동안 방해 및 섬유의 손실을 줄여 줄 것이다. 또한 상기 도표는 좋은 초기 층들을 형성하기 위하여 수평으로 향하는 섬유에 대하여 충분한 시간을 허락한다. 상기 초기 층들이 형성되면, 예컨대 3 bar까지의 더 높은 계기 압력이 망사조직 106을 통해 물의 유출을 촉진시키기 위하여 1초 동안 공급될 것이다. 슬러리 122의 더 높은 계기 압력의 적용은 종래의 진공 형성 과정 하에 제조된 산출물들과 비교하여, 더 압축된 섬유의 상부 층들을 또한 제조할 것이다. 그 후, 예컨대 2 bar 또는 1 bar와 같은 더 낮은 계기 압력이 1/2초 및 1/4초 동안 각각 공급된다. 이는 본 발명에 따라 형성 과정을 완성하는 동안 요구되는 시간이 종래의 방법 하에 요구되는 것보다 상당히 더 적다는 것을 또한 알 수 있다.In detail and as described above, the pressure of the air compressed in the
본 발명은 더 높은 밀집함, 더 짧은 형성 시간 및 더 균일한 결과 산출물의 층들을 달성하도록 돕는 진공의 적용과 공동으로 사용될 것이다. 예컨대, 총 4 bar의 계기 압력이 형성 과정을 위해 적용된다면, 이는 압축된 공기를 이용하여 압 력을 적용함으로써 단독으로 공급될 것이다. 그러나, 이는 높은 압력과 같은 것에 잘 견디기 위해 잘 밀봉이 있는 강한 챔버가 오히려 더 낳다. 대안으로써, 압축된 공기에 의한 3 bar의 계기 압력 및 동시에 1 bar의 흡인 진공을 적용하는 것이 또한 가능하다. 이 경우, 4 bar의 계기 압력에 잘 견디게 하기보다는, 상기 챔버는 이제 단지 3 bar의 계기 압력에 잘 견디게 해야할 필요가 있다.The invention will be used in conjunction with the application of a vacuum to help achieve higher densities, shorter formation times and more uniform layers of result output. For example, if a total of 4 bar gauge pressure is applied for the forming process, it will be supplied alone by applying pressure using compressed air. However, it is better to have a strong chamber that is well sealed to withstand such high pressures. As an alternative, it is also possible to apply a gauge pressure of 3 bar with compressed air and a suction vacuum of 1 bar simultaneously. In this case, rather than withstanding 4 bar gauge pressure, the chamber now needs to withstand only 3 bar gauge pressure.
도 7을 참조하면, 본 발명의 두번째 실시예에 따른 장치들은 형성 과정 "변위-용적측정(Displacement-Volumetric)" 또한 "양의 변위(Positive Displacement)"라 불리는 형성 방법이 사용되게 만드는 장치 200뿐만 아니라 일반적으로 지정된 장치를 보여준다. 상기 장치 200에서, 피스톤 202는 슬러리를-함유하고 있는 챔버 204에서 제공된다. 상기 피스톤 202는 다공성 구조의 더 낮은 금속성 주형 212에 의해 지지된 망사조직 또는 다공성 물질 210을 통해 슬러리 208에서 물을 몰아내기 위해서 슬러리 208 위를 누르는 피스톤 202를 밀도록 하는, 모터 및 스크류 조립품 206과 효과적으로 결합 되어있다. 상기 피스톤 202의 이동은 형성 단계 동안 미리 정해진 압력의 변화 또는 압력의 추이 도표를 만들도록, 모터 및 스크류 조립품 202가 연결되기 위하여, 예컨대 극소연산처리장치에 의해 미리 조절될 수 있다. 따라서 상기 계기 압력이 공급되기 위한 시간 및 슬러리 위에 공급되는 계기 압력의 크기를 미리 조절하는 것이 가능하다. 형성 단계의 진행 동안 슬러리 위에서, 각각의 상기 계기 압력의 크기가 공급되기 위한 시간 및, 공급되는 계기 압력의 크기 변화를 사전 조절하는 것 또한 당연히 가능하다. 상기 압력 추이 도표는 시운전 및 오류를 근거로 과정의 요구에 맞게 또한 조절될 것이다.With reference to FIG. 7, the devices according to the second embodiment of the present invention are the
본 발명의 세번째 실시예에 따른 장치들이 도 8에 나타나 있고, 일반적으로 장치 300으로써 지칭된다. 상기 장치 300은 피드백-반응(feedback-response) 기계 장치가 제공된다는 것을 제외하고는 상기 설명된 장치 100과 유사하다. 구체적으로, 제1 진행 밸브 302는 망사조직 304 아래쪽스트림(downstream)에 제공된다. 상기 제1 진행 밸브 302는 조절 피드백 신호들을 압축된 공기 308의 소스 아래쪽스트림 제2 진행 밸브 306으로 전달 및 물의 흐름 속도를 검출할 수 있다. 따라서, 상기 배열의 방법에 의해, 제1 진행 밸브 302를 통하여 물의 흐름 속도가 너무 느리면, 망사조직 304를 통한 물의 유출 속도가 증가하는, 챔버 312의 슬러리 310 위에 더 높은 계기 압력을 공급하도록, 제2 진행 밸브 306은 통과를 위해 소스 308로부터 더 압축된 공기를 공급할 수 있게 될 것이다. 이는 망사조직 304에서 약간의 저해요소를 지우는 효과적인 힘을 또한 가질 것이다. 반대로, 제1 진행 밸브 302를 통한 물의 유속이 너무 높은 경우, 망사조직 304를 통한 물의 유출속도가 감소하는, 챔버 312의 슬러리 310 위에 더 낮은 계기 압력을 공급하도록, 제2 진행 밸브 306이 통과를 위해 소스 308로부터 더 적게 압축된 공기를 공급하기 위해 조절될 것이다.Devices according to a third embodiment of the present invention are shown in FIG. 8 and are generally referred to as
본 발명의 네번째 실시예에 따른 장치가 도 9에 나타나 있고, 일반적으로 장치 400이라고 지칭한다. 상기 장치 400은 피드백-반응 기계장치가 제공되는 상기 설명된 장치 300의 경우를 제외하고는, 상기 설명된 장치 200과 유사하다. 구체적으로, 진행 밸브 402는 망사조직 404 아래쪽스트림이 제공된다. 상기 진행 밸브 402는 물의 흐름 속도 검출 및 모터 및 스크류 조립품 406의 작동 통제를 위해 조 절 피드백 신호들을 전달한다. 따라서, 상기 배열의 방법에 의해, 진행 밸브 402를 통한 물의 흐름 속도가 너무 낮으면, 망사조직 404를 통한 물의 유출속도를 줄이는, 챔버 410의 슬러리 412 위에 더 높은 계기 압력을 공급하도록, 모터 및 스크류 조립품 406은 더 빠르게 망사조직 404를 향하여 피스톤 408을 움직이기 위하여 조절될 것이다. 반대로, 진행밸브 402를 통한 물의 유속이 너무 높은 경우, 망사조직 404를 통한 물의 유출 속도를 줄이는, 챔버 410의 슬러리 412 위에 더 낮은 계기 압력을 공급하도록, 챔버 410에서 더 천천히 피스톤 408을 움직이기 위하여 조절될 것이다.An apparatus according to a fourth embodiment of the invention is shown in FIG. 9 and is generally referred to as
종래의 펄프-성형된 산출물의 형성 방법에 있어서, 형성 단계가 완결되면, 그 위에 형성된 와이어(wire) 망사조직 및 섬유 층들은 상부 주형 및 하부 주형을 포함하는, 차가운 압축 기계로 전달된다. 상기 차가운 압축은 그 후 섬유 층들의 물 내용물을 추가로 감소시키기 위해 섬유 층들로 압축된다. "양의 변위(Positive Displacement)" 형성 방법을 수행하기 위한 장치는 차가운-압축 단계를 또한 수행할 수 있는 추가적인 수정이 될 것이다. 도 10에 나타나 있고 일반적으로 장치 500으로써 지칭되는, 상기 장치는 상기 언급된 장치 200 및 400과 유사하다. 피스톤 502의 더 낮은 말단 501은 마침내 형성되기 위하여 제조되는 상부 윤곽에 해당하는 또는 부합하는 윤곽이 형성된다. 상기 언급된 장치 100, 200, 300 및 400들의 경우, 망사조직 또는 다공성 물질 504 및 더 낮은 주형 510(금속으로 만들어진)은 마침내 형성되기 위하여 산출물의 더 낮은 윤곽에 해당 또는 부합하는 윤곽이 또한 형성된다. 상기 피스톤 502는 따라서 형성 단계를 수행하기 위하여 형성 챔 버 508에서 슬러리 507 위에 압축하기 위하여 아랫쪽을 향하여 이동한다. 형성 단계 이후, 모터 및 스크류 조립품 506은 차가운-압축 진행과정을 수행하기 위하여 아래쪽을 향하여 추가로 피스톤 502를 이동이 계속된다. 따라서, 종래의 펄프 성형 과정의 한 단계가 제거되고, 주형 세트가 또한 절약된다. 도 11에 나타나 있는 결합된 형성 및 차가운-압축 단계 이후, 망사조직 504 및 주형 510에 의하여 지지되는 차갑게-압축된 섬유들은 펄프 성형 과정을 완료하기 위하여 상부 주형 520에 의하여 뜨겁게-압축될 것이다.In the conventional method of forming pulp-molded output, once the forming step is completed, the wire mesh and fiber layers formed thereon are transferred to a cold compression machine, including an upper mold and a lower mold. The cold compression is then compressed into the fiber layers to further reduce the water content of the fiber layers. The device for performing the "Positive Displacement" formation method would be an additional modification that could also carry out a cold-compression step. The device, shown in FIG. 10 and generally referred to as
상기 실시예들은 본 발명에 의해 수행되는 실시예들을 예증한 것에 불과하고, 다양한 변형 및/또는 대안들이 발명의 원리로부터 벗어남 없이 그것에 의해 만들어질 수 있다는걸 알아야 할 것이다.It is to be understood that the above embodiments are merely illustrative of the embodiments carried out by the present invention, and that various modifications and / or alternatives may be made therein without departing from the principles of the invention.
명확하게 하기 위해, 각각의 실시예들의 문맥에서 설명된, 본 발명의 일정한 특징들이 단일 실시예와 결합되어 제공될 것을 또한 이해할 하여야 한다. 반면에, 간결하게하기 위하여, 단일 실시예의 문맥에 설명된 본 발명의 다양한 특징들이 어떤 적당한 하위 결함에서 또는 개별적으로 또한 제공될 것이다.For clarity, it should also be understood that certain features of the invention, described in the context of each embodiment, are provided in combination with a single embodiment. On the other hand, for the sake of brevity, the various features of the invention described in the context of a single embodiment will also be provided separately or in any suitable sub-defect.
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