KR20080005386A - 블레이드 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

펄프 및 제지 공정에서 사용하기 위한 산업용 블레이드 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 산업용 블레이드는 통상적으로 독터 블레이드(doctor blade)이고 다수의 웹 층들로부터 제조되고, 각각의 웹 층은 폴리아미드와 코폴리에스테르(copolyester)의 혼합물로 형성되며, 이에 의해서 두꺼운 펠트(felt)가 형성된다. 폴리우레탄 피복이 두꺼운 펠트의 테두리에 적용되고, 펠트는 피복된 테두리 상에서 일정 각도로 절단된다.

독터 블레이드, 웹, 펠트, 폴리아미드, 코폴리에스테르, 테두리, 제지

Description

블레이드 장치 및 그 제조방법{Blade apparatus and method of manufacturing therefor}

본 발명은 제지 및 다른 제조공정에서 사용하기 위한 산업용 블레이드장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 폴리우레탄으로 피복된 각이 있는 테두리를 갖는 두꺼운 펠트(felt)로부터 제조된 독터 블레이드(doctor blade)에 관한 것이다.

펄프 혹은 제지기는 펄프공정 혹은 제지공정 동안에 다양한 부품들을 이용한다. 이 부품들은 예를 들어 벨트, 프레스 및 기계 롤 등이다. 기계 롤들은 예를 들어 성형, 프레스가공, 건조 및/또는 캘린더가공(calendering)과 같은 펄프 및 제지공정의 여러 가지 실시양태들을 수행하는 동안에 사용된다.

기계 롤들의 작동은 롤 표면에 형성되는 오염물질들을 제거하는 것 및/또는 기계 롤들로부터 시이트를 벗겨내는 것을 자주 요구하게 된다. 기계 롤로부터 오염물질을 효과적으로 제거하거나 시이트를 효과적으로 벗겨내지 못하면, 생산될 제품의 질에 좋지않은 영향을 끼칠 수 있다. 이것을 달성할 수 있는 방법 중 한가지는 독터 혹은 독터 블레이드로서 언급되는 기계장치를 사용하는 것이다.

또한, 제지기의 작동과정 동안에, 기다란 닙 프레스와 특히 홈이 있는 벨트를 구비한 프레스 구간과 같은 프레스의 작동과정 동안에, 벨트가 프레스 닙으로 복귀함에 따라서 존재하는 수막층을 벨트 표면과 홈들이 갖게 되는 바와 같이 비효율적인 탈수의 위험성이 존재하게 된다. 따라서, 독터 블레이드는 벨트로부터 과도한 물을 제거하는 수단이 될 수 있다.

독터 블레이드는 원하는 용도에 따라서 단단하거나 혹은 유연한 디자인을 가질 수 있다. 또한, 독터 블레이드는 통상적으로 제거 가능하므로, 마모되는 경우에는 교체 가능하다.

통상적으로 독터 블레이드는 구조적인 빔에 고정되는데, 이는 블레이드 홀더와 블레이드가 제공된 제지기를 가로질러서 조정 가능하게 지지 된다. 독터 블레이드는 전체 펄프 혹은 종이 웹 시이트나 그 일부분들을 포함하는 롤 표면으로부터 오염물질들을 벗겨내기 위해서 롤 표면과 직접 접촉하게 된다.

예를 들면, Takeuchi 등이 "독터 블레이드(doctor blade)"라는 발명의 명칭으로 출원한 유럽 특허출원 EP 1 295 988 호는 일체화된 기초재료와 속솜 섬유층들로 제조된 독터 블레이드에 관한 것이다. 섬유상 라미네이트의 일측에는 수지가 포화된다. 사용에 있어서, 수지의 양이 적은 층이 벨트와 접촉한다. 이 출원은 여기에서는 참조용으로서 통합된 것이다.

또한, Takeuchi 등이 "독터 블레이드(doctor blade)"라는 발명의 명칭으로 출원한 유럽 특허출원 EP 1 298 250 호는 바느질에 의해서 일체화된 기초재료와 속솜 층을 포함하는 섬유상 라미네이트 내로 수지가 포화된 독터 블레이드에 관한 것 이다. 이 출원은 여기에서는 참조용으로서 통합된 것이다.

세 번째로, Takeuchi 등이 "물을 제거하기 위한 독터 블레이드(Doctor blade for removing water)"라는 발명의 명칭으로 출원한 유럽 특허출원 EP 1 342 842 호는 홈이 있는 벨트로부터 물을 제거하기 위한 박판 수지 포화 독터 블레이드에 관한 것이다. 벨트 접촉 층의 섬유들은 벨트의 이송방향을 향한다. 이 출원은 여기에서는 참조용으로서 통합된 것이다.

불행하게도, 물이나 다른 오염물질들을 제거하기 위해서 상기한 타입의 독터 블레이드를 사용하면, 홈이 있는 벨트 표면의 원하지 않는 마모를 초래하게 된다. 이 마모는 독터 블레이드에 있는 PET 혹은 유리 섬유로서 언급되는 폴리에스테르로부터 기인한 것이며, 경질 수지와 포화되면 단단한 연마면이 폴리우레탄 수지(여기에서 PUR로 언급되는)로 제조된 부드러운 벨트표면과 접촉하게 한다.

홈이 있는 벨트의 표면마모의 제 2 원인은, 블레이드의 피팅(pitting) 혹은 구부러짐에 의해서 독터 블레이드의 손상된 영역에 포획되거나 박힌 탄화칼슘(CaCO3)과 같은 오염물질 혹은 외래입자들이다. 이것은 벨트에서의 연마를 한층 악화시키며, 이에 의해서 벨트의 작동수명이 줄어들게 된다.

또한, 이송벨트의 사용은 상기한 형식을 능가하는 개선된 독터 블레이드의 개발 필요성을 증가시킨다. 이송 벨트의 표면은 슈 프레스 벨트보다 부드럽고 순응적이다. 이송벨트가 종이 웹과 직접 접촉하므로, 그 표면은 제거되어야만 하는 오염물질들/점착물들을 종이 웹으로부터 픽업할 수 있다. 프레스 닙으로 들어가기 전에, 종이 웹의 초기 분쇄를 방지하고 및/또는 수막을 파괴하여 종이 시이트가 이송 벨트로부터 떨어지는 결과를 초래하기 위해서, 이송벨트의 표면은 탈수효율에서의 손실을 최소화하고 벨트 표면에 생성된 수막의 두께를 최소화하도록 상대적으로 건조되어야 한다. 또한, 이송 벨트의 표면은 독터 블레이드의 테두리에 끼인 오염물질에 의해서 균등하게 닳지 못하거나 혹은 스크래치가 균등하게 생길 수 없게 된다. 불균등하게 닳은 이송 벨트는 종이 웹에 불균등한 압력이 가해지는 결과를 초래하고, 이는 결국 시이트 탈수와 시이트 이송 모두에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있다. 자국이 생기거나 긁힌 벨트는 종이 시이트 상에 마크를 형성하게 된다.

그러므로, 해당 기술분야에서는, 벨트 혹은 블레이드가 접촉하는 표면의 마모와 마멸을 최소화하는 표면을 구비하여 의도된 기능을 만족스럽게 수행할 수 있는 독터 블레이드를 개발하는 것이 필요하다.

본 발명은 블레이드와 접촉하는 부품의 표면 마모를 최소화하여 부품의 작동 수명을 증가시키는 표면을 구비한 독터 블레이드와 같은 산업용 블레이드에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예는 각각의 웹 층이 폴리아미드와 코폴리에스테르(copolyester)의 혼합물로부터 제조된 다수의 웹 층들을 포함하는 산업용 블레이드에 관한 것이다. 웹 층들의 테두리는 폴리우레탄 피복을 가지며, 독터 블레이드는 각이 있는 부분을 갖도록 제조된다.

본 발명의 다른 실시 예는 블레이드의 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은 각각의 웹 층이 폴리아미드와 코폴리에스테르의 혼합물로부터 제조된 다수의 웹 층들을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 다수의 웹 층들은 두꺼운 펠트를 형성하도록 바느질된다. 폴리우레탄은 두꺼운 펠트의 테두리에 적용되고, 소정의 시간이 경과한 후에 테두리에는 각이 있는 표면이 형성된다.

본 발명을 특징짓는 신규한 여러 가지 특징들은 하기에 첨부되고 명세서의 일부분을 이루는 특허청구범위에서 특별하게 지적된다. 본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서, 본 발명의 사용에 의하여 달성된 본 발명의 작동상 이점 및 특정 목적들이 첨부된 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예들에 의해서 설명되며, 이때 첨부 도면에서 대응하는 부품들은 동일한 참조부호로서 나타내어 진다.

그러므로, 본 발명에 의해서 본 발명의 목적 및 장점들이 실현되며, 본 발명은 첨부도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 제지 및 펄프 제조기에서 사용되는 본 발명에 따른 블레이드의 사시도;

도 2는 상기 블레이드를 제조하기 위한 웹 층들을 나타낸 도면;

도 3은 웹 층들에 대한 바느질 과정을 나타낸 도면;

도 4는 두꺼운 펠트의 고온 캘린더링 가공을 나타낸 도면;

도 5는 두꺼운 펠트의 영역의 폴리우레탄 처리과정을 나타낸 도면;

도 6은 일정 각도로 절단되는 테두리 영역을 나타낸 도면;

도 7은 본 발명에 따른 블레이드의 칫수들의 예를 나타낸 도면;

도 8은 본 발명에 따라 설치된 블레이드의 예를 나타낸 도면; 그리고

도 9는 종래의 블레이드와 본 발명에 따른 블레이드를 사용하여 벨트에 대해 수행한 마모 테스트의 결과 비교 그래프.

본 발명은 개선된 독터 블레이드 및 그 제조방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 본 발명은 독터 블레이드의 표면이 폴리우레탄(PUR)으로 만들어진 것과 같은 연질 벨트와 접촉하여 발생하는 벨트 마모를 조절한다. 둘째로, 본 발명은 종래의 독터 블레이드의 손상된 테두리에 붙들리거나 박힌 오염물질들이나 외래 입자들의 발생을 조절한다. 그러한 손상은 블레이드의 피팅(pitting)이나 구부러짐으로부터 발생할 수 있다. 붙들린 오염물질들이나 외래 입자들은 벨트의 마모를 초래할 뿐만 아니라 궁극적으로는 시이트 제조시 벨트 표면의 자국/긁힘을 야기한다.

Ⅰ. 독터 블레이드 마찰에 기인한 벨트 마모의 감소

특히, 본 발명은 독터 블레이드로부터 PET 섬유들이나 유리들을 제거하고 폴리아미드(PA)와 코폴리에스테르의 섬유 혼합물로부터 독터 블레이드를 구성함으로써, 개선된 독터 블레이드를 제공한다. 이 혼합물은 벨트나 롤 커버와 같은 처리될 표면과 접촉하는 연질의 덜 마모되는 표면을 제공한다. 섬유들은 기다란 스트립으로 절단되는 두꺼운 펠트를 형성하도록 혼합되고 바느질된다.

독터 블레이드를 이용하는 제지 공정 혹은 다른 공정과 같은 원하는 용도에서 필수적인 경도와 강성을 달성하기 위하여, 충분히 높은 온도(즉, 200℃ 이상) 스트립들은 고온 가압되거나 캘린더 가공된다.

고온 프레스 단계 다음에, 두꺼운 펠트의 하나 또는 그 이상의 테두리들은 원하는 각도, 예를 들어 두꺼운 펠트의 종축으로부터 약 25도 내지 80도 범위의 각도, 바람직하게는 약 45도 각도로 절단된다.

일단, 블레이드의 테두리가 절단 작동에 의해서 형성되면, 블레이드는 독터 장착 혹은 독터 백에서와 같이 정해지거나 혹은 유연한 방식으로 장착되고, 그래서 독터 블레이드는 처리될 표면, 예를 들어 벨트나 롤 커버와 같은 표면과 원하는 방식으로 교차한다.

Ⅱ. 독터 블레이드의 입자 충전 침입 영역들

상기한 실시 예와 연결하여 사용되는 본 발명의 다른 실시 예는 블레이드가(특히 블레이드 테두리가 벨트나 롤 커버와 접촉하는) 원하지 않는 오염물질들이나 외래 입자들에 의한 침투에 저항한다. 이러한 저항 특성은 블레이드의 영역, 통상적으로 일정각도로 절단되는 부분을 포함하는 영역을 폴리우레탄으로 처리하는 것에 의해서 달성된다. 그러므로, 처리공정은 블레이드 테두리를 밀봉하고, 블레이드의 표면 내로 외래 입자들이나 오염물질들의 도입되는 것을 감소시키며, 이에 의해서 벨트 표면에 대한 자국형성/긁힘으로부터 블레이드의 위험성을 줄여서 결국에는 시이트 제조를 감소시킨다. 또한, 각이 있는 블레이드의 단지 원하는 부분만이 폴 리우레탄으로 처리된다. 종래기술 보다 유연하고 오염물질들에 저항할 수 있는 독터 블레이드를 얻기 위해서, 표면과 접촉하거나 교차하는 블레이드의 일부 혹은 상부만을 폴리우레탄으로 처리한다.

도 1은 제지 및 펄프 제조기에서 사용되는 본 발명에 따른 블레이드의 사시도이다. 블레이드(10)는 본체부(132)를 포함한다. 블레이드는 독터링(doctoring) 목적, 예를 들어 물을 제거하기 위해서 벨트나 다른 표면과 통상적으로 접하는 상부면(131), 그리고 장착 장치나 가이드 아암 혹은 다른 지지 구조물(도시되지 않음)에 블레이드(10)를 고정시키는데 사용되는 하부(133)를 갖는다.

도 2는 본 발명에 따른 블레이드 본체(10)를 제조하기 위한 웹 층들(115)을 나타낸 것이다. 블레이드(10)는 다수의 웹 층들(102,104,106,108,110)로부터 제조된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웹 층들(106,108,110)은 각각 상부면과 하부면에 적용될 웹 층들(102,104)과 조립된다.

도 3은 두꺼운 펠트(130)를 형성하기 위한 바느질 공정을 나타낸다. 웹 층들(102,104,106,108,110)은 웹 층들의 더미(140)를 형성하도록 조립된다. 웹 층들의 더미(140)는 두꺼운 펠트(130)를 형성하도록 각각 상부면과 하부면 상에서 재료(120,122)를 사용하여 바느질된다(예를 들면, 재료(122)는 웹 층(104)과 접촉하고, 재료(120)는 웹 층(102)과 접촉한다).

도 4는 두꺼운 펠트(130)의 고온 캘린더 가공 공정을 나타낸다. 두꺼운 펠트(130)(도 3으로부터)는 롤러들(134a,134b)을 사용하여 캘린더 가공된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 부분(130a)은 캘린더 가공 전의 두꺼운 펠트를 나타낸 것이고, 부분(130b)은 캘린더 가공된 후의 두꺼운 펠트를 나타낸 것이다.

도 5는 두꺼운 펠트(130)의 테두리 영역에 폴리우레탄 처리를 수행한 것을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이 캘린더 가공되는 두꺼운 펠트(130)의 일부(140)는 폴리우레탄 혹은 목적에 부합하는 다른 재료와 같은 재료(136)로 피복되거나 처리된다. 피복 혹은 처리공정은 통상적으로 일부분(140)에 처리 화합물을 흠뻑 적시는 것으로서 달성된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 처리 재료(136)는 도시된 바와 같이 요소(138)에 의해서 일부분(140)에 흡수되거나 고정된다.

도 6은 일정각도로 절단되는 테두리 부분(140)을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 처리된 부분(140)을 갖는 두꺼운 펠트(130)는 일정 각도(α), 통상적으로 부재(130)의 축(141)에 대하여 약 25도 내지 80도 각도로 절단된다. 바람직하게는, 일정 각도(α)는 부재(130)의 축(141)에 대하여 약 35도 내지 55도 각도로, 보다 바람직하게는 부재(130)의 축(141)에 대하여 약 45도 각도를 이룬다. 두꺼운 펠트(130)의 처리된 테두리를 절단하면 블레이드(10)가 얻어진다.

도 7은 본 발명에 따른 블레이드의 칫수들의 예를 나타낸 도면이다. 블레이드(10)는 상부 측면(152)을 갖는다. 이는 처리된 영역(150); 처리된 영역(140)을 갖는 제 1 테두리 부분(154) 및 제 2 테두리 부분(156)을 포함한다. 블레이드는 예를 들어 제 1 테두리 부분(154)의 길이가 약 10cm 내지 20cm이고 제 1 테두리 부분(154)의 높이가 약 0.25cm 내지 3cm이고 제 2 테두리 부분(156)의 길이가 약 2cm 내지 12cm인 치수를 갖는다. 블레이드 스톡(stock)은 소정의 길이로 생산될 수 있고 원하는 길이를 갖는 다수의 블레이드로 절단될 수 있다.

도 8은 본 발명의 설치된 블레이드(10)의 예를 나타낸 도면이다. 독터 블레이드(10)는 롤러(180)와 접촉하는 벨트(182)에 대하여 배치된다. 독터 블레이드(10)는 여기에서 설명하는 바와 같이 벨트(182)로부터 물 및/또는 다른 재료를 제거하도록 벨트(182)와 접촉하는 각이 있는 표면을 갖는다.

도 9는 종래의 블레이드와 본 발명에 따른 블레이드를 사용하여 수행한 벨트에 대한 마모 테스트 결과를 비교한 그래프(90)이다. 특히, 그래프(90)는 작동일을 나타내는 수평 축(190)과, 존재하는 벨트 홈을 백분율로서 나타낸 수직 축(192)을 갖는다. 라인(196)으로 나타낸 바와 같이, 표준 블레이드는 사용 이틀 후에 벨트의 증가된 악화 혹은 표면 절저하를 야기한다. 라인(194)은 본 발명에 따라 제조된 블레이드가 벨트 상에서 개선된 마모 특성을 나타내고 다른 블레이드(라인 196)와는 달리 벨트의 질을 떨어뜨리지 않음을 보여준다.

그러므로, 본 발명의 기본적인 신규 특성들이 여기에 도시하고 설명하고 지적하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 위에서 설명한 장치의 형식이나 내용들 그리고 그 작동에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변화 가능함을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 이러한 요소들의 모든 조합들 및/또는 동일한 결과들을 달성하기 위해서 동일한 방식으로 동일한 기능을 수행하는 방법 단계들은 본 발명의 범위 내에 존재한다. 또한, 본 발명의 설명한 형식이나 실시 예와 연결하여 도시하고 및/또는 설명한 구조물들 및/또는 요소들 및/또는 방법 단계들은 다른 형태나 실시 예들에 통합될 것이다. 그러므로, 이것들은 하기에 첨부된 특허청구범위로서 제한된다.

Claims (11)

1. 블레이드의 제조방법으로서,

   각각의 웹 층이 폴리아미드와 코폴리에스테르(copolyester)의 혼합물로부터 제조된 다수의 웹 층들을 제공하는 단계;

   두꺼운 펠트(felt)를 형성하도록 상기 다수의 웹 층들을 바느질하는 단계;

   상기 두꺼운 펠트를 캘린더 가공(calendering)하는 단계;

   상기 두꺼운 펠트의 테두리의 원하는 부분에 폴리우레탄을 적용하는 단계; 그리고

   상기 테두리 상에 각이 있는 표면을 형성하는 단계;를 포함하는 블레이드의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각이 있는 표면은 약 25 내지 80도 사이의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 각이 있는 표면은 약 45 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 캘린더 가공하는 단계는 증가된 온도하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 블레이드의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 원하는 부분은 처리될 표면과 교차하는 블레이드의 상부면인 것을 특징으로 하는 블레이드의 제조방법.
6. 산업용 블레이드로서,

   각각의 웹 층이 폴리아미드와 코폴리에스테르(copolyester)의 혼합물로부터 제조된 다수의 웹 층들;

   상기 다수의 웹 층들의 테두리의 원하는 부분 상에 도포되는 폴리우레탄; 그리고

   상기 피복된 영역의 각이 있는 표면;을 포함하는 산업용 블레이드.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 각이 있는 표면은 약 25 내지 80도 사이의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 블레이드.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 각이 있는 표면은 약 45도 각도인 것을 특징으로 하는 산업용 블레이드.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 웹 층들은 제조과정 동안에 캘린더 가공되는 것을 특징으로 하는 산업용 블레이드.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 웹 층들은 증가된 온도하에서 캘린더 가공되는 것을 특징으로 하는 블레이드.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 원하는 부분은 처리될 표면과 교차하는 블레이드의 상부면인 것을 특징으로 하는 블레이드.

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