KR20070086368A - 고강성 권취 코어 - Google Patents

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Abstract

권취 코어는 유리섬유 등과 같은 섬유보강 플라스틱(FRP)으로 형성됨으로써 높은 강성을 갖는다. 특히, 권취 코어는 튜브형 FRP 셸, 및 양 단부에서 상기 셸의 내측면에 결합되는 대략 튜브형인 한 쌍의 단부 피팅을 포함하고, 상기 단부 피팅은 상기 셸의 듀로미터 경도보다 실질적으로 작은 듀로미터 경도를 가지는 재료를 포함하며 권취/권출 척에 의해 결합되도록 위치된다. 각각의 단부 피팅은 상기 셸의 길이의 비교적 작은 부분인 축방향 길이를 갖는다.
권취 코어, 고강성, 척, FRP, 단부 피팅, 셸, 경도, 종이, 로토그라비아

Description

고강성 권취 코어 {HIGH-STIFFNESS WINDING CORE}
본 발명은 종이와 같은 웨브재(web material)를 위한 권취 코어에 관한 것이다.
프린터 등과 같은 웨브 컨버터는 단위 시간당 웨브의 전체 처리량을 증가시킴으로써 컨버팅 처리의 생산성을 증가시키기 위해 지속적으로 연구개발되어 왔다. 이로 인해, 웨브의 폭은 보다 넓어지고 웨브의 속도는 보다 높아지도록 계속 개발되어 왔으며, 그 결과 권취 코어는 보다 길어지게 되었는데, 이러한 권취 코어는 보다 고속으로 회전되어야 하며 광폭의 웨브 재료의 더 무거워진 롤을 지지해야 하게 되었다. 예를 들어 로토그라비아 프린터 설계자는 고속의 인쇄를 위해 4.32m 폭의 프린팅 프레스를 개발 중이다. 이러한 프레스를 위한 종이 공급 롤의 무게는 7톤을 초과하게 된다. 이러한 경우는 종래의 권취 코어의 안정성에 상당한 부담을 준다. 종래의 판지 권취 코어에서의 주요 문제는, 길이가 4.32m로 증대되었을 때, 코어는 대개, 권출되는 롤이 종이의 단부에 도달하여 코어의 회전 속도가 최대로 되었을 때 그 고유 진동수에 도달하는 것을 피하기에 충분한 강성을 갖지 않는다는 것이다. 이로 인해 코어의 상당한 진동 및 파손이 초래된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 잠재적인 방안은 코어의 직경을 증대시킴으로써 코어의 강성을 증대시키 는 것이지만, 이것은 코어가 코어의 내경이 증대된 경우에 기존의 권취 및 권출 기계와 호환되지 않는다면 바람직하지 않을 것이다.
권취 또는 권출 작동 중에, 코어는 일반적으로, 코어의 각 단부에 삽입되어 코어의 내부를 파지하도록 확장되는 회전식 확장형 척에 장착되어, 코어는 척과의 사이에 토크가 인가될 때 척에 대하여 미끄러지지 않게 된다. 일반적으로, 코어의 회전은 한쪽의 척 또는 양쪽 척에 결합되는 드라이브에 의해 이루어지며, 코어는 예를 들어 15 내지 16 m/s의 웨브 속도를 얻도록 회전된다. 재료의 롤은 권취 기계에 의해 상당한 원주 가속 및 감속을 받는 경우가 많다. 이로 인해, 판지 롤의 결합된 단부는 상당한 토크를 받게 된다. 이로 인해 코어의 내부에서는 척이 약간 미끄러지는 경우가 발생된다. 심한 경우에는, 미끄러짐은 "츄-아웃(chew-out)"을 일으킬 수 있으며, 코어는 척에 의해 파괴된다.
따라서, 4.32m 폭의 그라비아 프레스와 같은 극단적인 경우에는, 코어가 고강성을 가지며 츄-아웃에 대하여 적절한 저항성을 가질 필요가 있지만, 기존의 권취 및 권출 장비와의 호환성을 위해 표준의 코어 직경을 유지할 필요가 있다.
본 발명은, 유리섬유 등과 같은 섬유보강 플라스틱(FRP)으로 주로 형성됨으로써 고강성을 갖는 권취 코어를 제공하는 것에 의해, 상기 문제를 해결하고 다른 장점을 얻도록 하는 것이다. 특히, 권취 코어는, 동일한 치수의 판지 튜브보다 강성이 실질적으로 보다 큰 FRP의 튜브형 셸을 포함한다. 그러나, 셸은 그 경도 때문에, 확장형 척이 셸에 삽입되어 파지하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 권취 코어는 또한, 양 단부에서 셸의 내측면에 결합되는 대략 튜브형인 한 쌍의 단부 피팅을 포함하며, 이 단부 피팅은 셸에 비해 실질적으로 낮은 듀로미터 경도를 가지며 권취 또는 권출 척에 의해 결합되도록 위치되는 재료를 포함한다. 각각의 단부 피팅은 셸의 길이의 비교적 작은 부분인 축방향 길이를 갖는다.
일 실시예에서의 권취 코어는 새로운 로토그라비아(rotogravure) 인쇄 공정에 필요한 4.32m 폭의 종이를 수용하기에 충분한 길이를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 단부 피팅은, FRP 셸과 비교하여 비교적 낮은 듀로미터 경도를 가지는 재료의 코팅을 포함한다. 상기 재료는, 폴리우레탄 등과 같은 고무재 또는 탄성재를 포함할 수 있다. 코팅은, 셸이 그 축을 중심으로 하여 회전되는 동안에 셸의 내측면에 유체 형태의 재료를 피복하여 원심력에 의해 재료가 반경방향 외측으로 치우쳐서 셸의 외주에 실질적으로 균일한 두께의 코팅이 형성되도록 유동됨으로써, 제공될 수 있다. 또는, 단부 피팅은, 튜브형 물체로서 별도로 만들어지고 셸에 삽입되어 적절한 형태로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 권취 코어는, 약 76㎜(3인치) 내지 약 560㎜(22인치) 범위의 공칭 내경, 및 약 9㎜(0.35인치) 내지 약 18㎜(0.71인치) 범위의 두께를 갖는다. 권취 코어의 길이는 1m를 초과하며, 최대 길이는 새로운 로토그라비아 인쇄 공정에 사용되는 4.32m 폭의 종이를 수용하기에 충분하다. 단부 피팅은 각각, 약 50㎜ 내지 300㎜의 축방향 길이 및 약 1㎜ 내지 6㎜의 반경방향 두께를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권취 코어의 사시도로서, 이 코어에 척 이 삽입된다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 단면도로서, 척이 삽입된 후를 나타낸다.
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 취한 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하며, 도면은 축척이 고려되지 않았다.
본 발명은 여러 다른 형태로 실시될 수 있고 본 명세서에 기재된 실시예에만 한정되지 않으며, 이들 실시예는 법률적인 요건을 만족시키도록 제공되었다. 동일한 참조부호는 동일한 부재를 언급한다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브형 물품 또는 권취 코어(10)를 나타낸다. 권취 코어(10)는 섬유보강 플라스틱(FRP)으로 이루어지는 튜브형 셸(12)을 포함하며, 이 튜브형 셸은 예를 들어, 수지가 함침된 섬유 토우가 중앙의 원통형 맨드릴 또는 서포트 둘레에서 환형 다이를 통해 직선으로 당겨지는 인발(pultrusion) 공정에 의해 성형될 수 있다. 셸(12)이 형성되는 특정 방식은 본 발명의 요지가 아니며, 필요에 따라 셸을 성형하기 위한 다른 공정이 이용될 수 있다. FRP 재료는 여러 섬유 재료 및 수지 기질 재료를 포함할 수 있다. 섬유는 예를 들어 유리, 카본, 아라미드, 폴리에스터 등일 수 있다. 수지 기질은, 에폭시, 폴리에스터, 나일론, 비닐에스테르 등과 같은 임의의 공지된 적절한 재료를 포함할 수 있다.
권취 코어는 또한 셸(12)의 양 단부 내부에 각각 장착되고 셸의 내측면에 결 합되는 한 쌍의 튜브형 단부 피팅(14)(도면에는 1개만 도시함)을 포함한다. 각각의 단부 피팅은 셸(12)의 길이보다 실질적으로 작은 축방향 길이를 가지며, 코어 둘레에 감기는 재료의 롤을 권취 또는 권출하는 동안에 코어를 파지하고 지지하기 위해 코어의 양 단부에 삽입되는 척(20)(도면에는 1개만 도시함)에 의해 결합되기에 충분한 길이면 된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 단부 피팅은 약 100㎜ 내지 300㎜ 범위의 축방향 길이를 가지며, 권취 코어의 길이는 대개 1m를 초과하며 최대 약 4.3m일 수 있다.
단부 피팅(14)은 듀로미터 경도가 FRP 셸(12)보다 실질적으로 작도록 구성된다. 일반적으로 FRP 셸은, 코어 또는 척의 가속 또는 감속과 함께 임의로 작동하는 중에 코어와 척 사이에 미끄러짐을 방지하기에 충분한 마찰 저항으로 척이 셸을 파지하도록 상당히 커다란 경도를 갖는다. 단부 피팅은, 척이 보다 용이하게 삽입되고 마찰에 의해 파지하여 미끄러짐이 방지되는 표면을 제공한다. 이를 위해, 단부 피팅은 바람직하게 탄성재 또는 고무재 유형의 재료와 같은 변형성 재료로 구성된다. 단부 피팅을 위해 폴리우레탄이 특히 적절한 재료이지만, 판지 또는 다른 비교적 연질의 재료를 포함하는 다른 재료가 대신 이용될 수 있다.
단부 피팅(14)은 다양한 방식으로 형성되고 셸(12)에 결합될 수 있다. 단부 피팅을 성형하는 본래의 방법은, 셸(12)을 그 축을 중심으로 하여 회전시키는 단계 및 유체 형태의 단부 피팅 재료를 양 단부에서 셸의 내측면에 코팅하는 단계를 포함한다. 원심력은 재료를 외측으로 몰아내어 셸의 내측면을 따라 흐르도록 하여, 셸의 단부에서 내측면 상에 실질적으로 균일한 두께의 코팅이 형성되도록 한다. 그리고 재료는 경화되어 셸의 각 단부에 코팅을 형성하게 된다. 대안적으로, 단부 피팅은 별도로 형성되어 적절한 접착제에 의해 셸에 결합될 수 있다. 예를 들어, 단부 피팅은 얇은 벽의 판지 튜브로 형성되어 셸의 내측면에 접착될 수 있다.
단부 피팅(14)은, 삽입된 척에 의해 반경 방향으로 변형됨으로써 부분적으로 의도된 기능을 제공하며, 상기 척은, 일부 경우에는, 코어의 내측면과 결합되도록 반경방향 외측으로 확장될 수 있는 리프(leaf) 또는 러그(lug)를 갖는다. 따라서, 단부 피팅은 바람직하게 어느 정도 반경방향의 변형을 허용하기에 충분한 반경방향 두께를 가져야 한다. 바람직하게, 반경방향 두께는 약 1㎜ 내지 6㎜일 수 있다.
단부 피팅(14)의 듀로미터 경도는 바람직하게 약 20 Rockwell C 미만이어야 한다.
본 발명에 따른 권취 코어는 광범위한 크기로 형성될 수 있다. 권취 코어는 내경이 일부 규격화되는 경향이 있으나 여러 규격이 존재한다. 예를 들어, 일반적으로 사용되는 코어는, 약 76㎜(3인치), 127㎜(5인치), 152㎜(6인치), 203㎜(8인치), 254㎜(10인치), 305㎜(12인치), 406㎜(16인치), 559㎜(22인치)의 공칭 내경을 갖는다. 일반적으로 사용되는 코어의 벽 두께는, 8.6㎜(0.34인치), 12.7㎜(0.5인치), 13.7㎜(0.54인치), 15㎜(0.59인치), 15.2㎜(0.60인치), 18㎜(0.71인치)이다. 물론, 본 발명이 이들 치수를 가지는 코어에 적용될 수 있지만, 본 발명은 임의의 특정한 내경 및 벽 두께 치수에 한정되지 않는다.
길이에 있어서, 본 발명에 따른 권취 코어는 대개 길이가 1m를 초과하며, 최근에 개발된 새로운 로토그라비아(rotogravure) 인쇄에 사용되는 폭 4.32m 종이를 수용하기에 충분한 길이이다. 권취 코어의 셸(12)이 FRP이기 때문에 높은 강성이 제공되어 종래의 판지 코어에 비해 코어의 고유 진동수를 증가시키게 되어, 코어는 자신의 1차 고유 진동수에 도달하기 전에 고속으로 회전될 수 있다. 코어를 적절하게 설계함으로써(즉, 재료의 선택, 벽 두께 등), 고유 진동수는 코어의 사용 중에 도달될 것으로 예상되는 최고 회전 속도보다 높아질 수 있다.
본 발명은, 권취/권출 척에 의해 코어에 대한 충분한 마찰 파지를 유지하면서 권취 코어에서 얻어질 수 있는 고강성 FRP 재료의 장점을 가질 수 있다.
당업자들은 이상 설명한 본 발명에 대하여 여러 변형 및 다른 실시예를 고려할 수 있으며, 이들 발명 또한 전술한 설명 및 첨부도면에 제공된 특징을 갖는다. 그러므로, 본 발명은 특정의 실시예에 한정되지 않으며, 변형 및 다른 실시예는 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서에는 특정의 용어가 사용되었지만, 이들 용어는 일반적이며 한정적인 목적을 위한 것이 아니다.

Claims (11)

  1. 원통형이며, 내측면, 외측면, 및 양 단부를 가지는 섬유보강 플라스틱(FRP) 셸, 및
    상기 양 단부에서 상기 셸의 내측면에 결합되고, 상기 셸의 듀로미터 경도(drometer hardness)보다 실질적으로 작은 듀로미터 경도를 가지는 재료를 포함하며, 상기 셸의 양 단부에 삽입되는 척에 의해 결합되고 마찰식으로 파지되도록 위치되는, 대략 튜브형의 한 쌍의 단부 피팅
    을 포함하는 권취 코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단부 피팅은 상기 셸의 내측면에 코팅되는 상기 재료의 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재료는 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셸의 양 단부 사이의 길이는, 약 4.3m의 폭을 가지는 권취 재료를 수용하기에 충분한 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셸은, 약 76㎜의 공칭 내경 및 약 14㎜ 내지 18㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셸은 약 130㎜ 내지 150㎜의 공칭 내경 및 약 9㎜ 내지 17㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셸은 약 200㎜ 내지 300㎜의 공칭 내경 및 약 13㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셸은 약 415㎜의 공칭 내경 및 약 13㎜ 내지 16㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 셸은 약 570㎜의 공칭 내경 및 약 13㎜ 내지 17㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  10. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 단부 피팅은 약 50㎜ 내지 300㎜의 축방향 길이를 갖고, 상기 셸은 1m를 초과하는 축방향 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
  11. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 단부 피팅은 약 1㎜ 내지 6㎜의 반경방향 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 권취 코어.
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