KR20080099554A

KR20080099554A - 제지장치용 건조기 그리고 상기 건조기를 이용한 제지장치및 제지방법

Info

Publication number: KR20080099554A
Application number: KR1020070045236A
Authority: KR
Inventors: 심인도
Original assignee: 심인도
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-13

Abstract

본 발명은 증기를 사용하지 않고 전기 히터를 열원으로 사용함으로써 비용을 절감하고 온도 조절을 용이하게 하는 제지장치용 건조기 및 상기 건조기를 이용한 제지장치 및 제지방법을 제공하고자 하는 것으로서, 본 발명에 따르면, 제지장치용 건조기로서, 상기 건조기는, 원통형의 드럼 몸체와, 상기 드럼 몸체의 양쪽에 설치되어 상기 드럼 몸체의 내부를 밀폐하는 측벽부와, 상기 측벽부의 중심에 연장 형성되는 축을 포함하며, 상기 건조기는 전기에 의하여 발열되는 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기가 제공된다.

제지, 종이, 지필, 건조, 히터, 고정축, 프레임

Description

제지장치용 건조기 그리고 상기 건조기를 이용한 제지장치 및 제지방법 {DRYER FOR A PAPER MANUFACTURING APPARATUS AND PAPER MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD USING THE DRYER}

도 1은 종이를 제조하는 공정을 설명하기 위한 제지장치의 개략적인 흐름도,

도 2는 제지장치에서 사용되는 종래의 건조기를 나타내는 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 제지장치용 건조기의 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 제지장치용 건조기의 횡단면도,

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 제지장치용 건조기에서 히터를 고정하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 건조기 11 : 드럼 몸체

12, 13 : 측벽부 14, 15 : 축

16 : 고정축 20 : 프레임

21 : 수직 지지부재 23 : 수평 지지부재

25 : 연결부재 30 : 히터

31 : 발열체 32 : 반사판

본 발명은 종이를 제조하기 위한 제지장치 및 제지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제지장치 중 압착 및 탈수된 지필을 건조시키기 위한 건조기에 관한 것이다.

통상 종이는 기계적 처리를 한 펄프에 여러 가지 약품을 첨가하여 엷은 현탁액으로 만든 다음 초지기로 떠서 탈수 및 건조시켜 만들어지며, 도 1에 종이를 제조하는 공정을 설명하기 위한 제지장치의 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종이를 제조하는 공정은 통상 해리, 정선 및 고해 과정으로 이루어지는 조성 공정과, 초조(지필형성), 압착 탈수 및 건조 과정으로 이루어지는 초지 공정과, 권취, 재단 및 포장 과정으로 이루어지는 완정 공정으로 이루어진다. 또한, 필요에 따라 초지 공정 이후에 종이의 광택, 인쇄 적성 등을 좋게 하기 위하여 종이 표면에 도료를 도포하는 등의 도공 공정이 추가적으로 실시될 수도 있다.

조성 공정은 초지 공정으로 지료(종이 원료)를 공급하기 위한 공정으로서, 종이의 기본적인 품질 특성이 결정되는 단계이다. 여기에서 종이의 주원료인 펄프는 해리, 정선 및 고해 과정을 거쳐 현탁액 상태로 만들어진 후 초지 공정으로 공급된다.

해리는 펄퍼(pulper)나 디플래이커(deflaker) 등에 의해 펄프를 물에 풀어 일정 농도로 조정하는 과정이고, 정선은 스크린(screen)이나 클리너(cleaner) 등에 의해 섬유질 이외의 이물질을 제거하는 과정이고, 고해는 비터(beater)나 리파이너(refiner) 등에 의해 섬유를 자르고 두드림으로써 피브릴(fibril)화하여 종이의 지합을 개선하고 강도를 향상시키는 과정이다.

도시하지는 않았으나, 그 밖에도 조성 공정에는, 종이에 특수 기능을 부여하기 위하여 유지, 무기 화학약품류와 염료 등을 믹싱 체스트(mixing chest)에서 첨가 및 혼합하는 배합 과정이나, 최종적으로 정선된 원료를 디스크필터(discfilter) 등에 의해 망을 통과시켜 탈수하는 방식으로 농축하는 농축 과정 등이 포함되기도 한다.

초지 공정은 지료를 탈수 건조하여 종이를 초조하는 공정으로서, 여기에서 조성 공정으로부터 공급된 지료는 초조(지필 형성), 압착 탈수, 건조 과정을 거쳐 종이로서 완성된다.

초조, 즉 지필 형성은 헤드 박스(head box)나 와이어(wire)에 의해 지료를 일정한 두께로 분배하여 지필화하는 과정이고, 압착 탈수는 프레스(press)에 의해 지필을 압착하여 탈수시킴으로써 조직을 치밀하게 하고 와이어 마크를 교정하는 과정이고, 건조는 실린더(cylinder)나 드럼 드라이어(drum dryer)에 의해 탈수되지 않은 섬유내 결합수를 증발 건조시키는 과정이다.

도시하지는 않았으나, 그 밖에도 초지 공정에는, 표면 사이징, 안료 코팅을 통해 표면강도 및 인쇄적성을 향상시키는 사이징 과정이나, 최종적으로 건조된 종이를 다단가압 방식으로 가압하여 두께를 조절하고 평활성을 부여하여 광택을 내는 광택 과정 등이 포함되기도 한다.

완정 공정은 초지 공정 또는 도공 공정이 완료된 종이를 수요자의 요구에 따라 권취하거나 평판으로 재단한 다음 포장하는 공정이다.

상술한 바와 같은 제지장치 중에서, 지필에 열을 전달하여 이 지필을 건조시키기 위해 사용되는 종래의 드럼 혹은 원통형의 건조기의 일례가 도 2에 도시되어 있다. 이러한 종래의 건조기는 통상 주철로 제작되어 증기에 의해 가열되며, 제지장치 내에는 지필의 이동경로를 따라서 하나 이상의 건조기가 배열될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 건조기(110)는, 원통형의 드럼 몸체(111)와, 이 드럼 몸체(111)의 양쪽에 설치되어 드럼 몸체(111)의 내부를 밀폐하는 측벽부(112, 113)로 이루어진다. 이 측벽부(112, 113)의 중심에는 각각 축(114, 115)이 연장 형성되어 있고, 이 축(114, 115)은 도시하지 않은 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한 일측의 축(114)에는 외부로부터의 증기를 드럼 몸체(111) 내부로 공급하기 위한 공급라인(121)이 설치되고, 타측의 축(115)에는 드럼 몸체(111) 내부에서 응축된 응축수를 배출시키기 위한 배출관(122) 및 배출라인(123)이 설치된다. 도 2에는 공급라인(121)과 배출관(122) 및 배출라인(123)이 각각 다른 축에 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 공급라인(121)과 배출관(122) 및 배출라인(123)이 하나의 축에 설치되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 종래의 건조기(110)는 증기에 의해 가열되었기 때문에, 건조기에서 사용되기 위한 증기를 발생시키는 보일러(도시생략)와, 증기가 순환될 수 있는 증기의 공급라인(121) 및 배출라인(123) 등의 설비가 필요하였다. 그에 따라 장치 가 대형화되고 보일러 사용으로 인하여 에너지가 대량으로 소비되는 문제가 있었으며, 증기에 의한 온도 조절이 매우 어렵다는 문제가 있었다.

특히, 보일러에서 증기를 발생시키기 위해서 벙커C유 등의 연료를 연소시켰으므로 연료비로 인한 비용증가 및 공해물질 배출로 인한 환경오염의 문제가 있었다.

또한 종래의 건조기(110)는 증기에 의해 가열되었기 때문에, 증기의 열이 드럼 몸체(111)로 전달되면 증기가 응축 액화되어 드럼 몸체(111)의 내부에 고이게 된다. 내부에 고인 응축수는 드럼 몸체(111)가 회전됨에 따라 드럼 몸체(111)의 내주면에 응축수막을 형성한다. 드럼 몸체(111)의 내주면에 응축수막이 형성되면 증기의 열이 효율적으로 드럼 몸체(111)에 전달되는 것을 방해하므로, 이 응축수는 배출관(122)을 통해 배출되어야만 한다.

그러나 실제로는 드럼 몸체(111) 내부의 응축수가 완전히 배출되지 못하므로 어느 정도의 응축수막이 항상 존재하게 되며, 이는 증기로부터 드럼 몸체(111)에 이르는 열전도를 방해하는 절연효과를 나타낸다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 증기를 사용하지 않고 전기 히터를 열원으로 사용함으로써 비용을 절감하고 온도 조절을 용이하게 하는 제지장치용 건조기 및 상기 건조기를 이용한 제지장치 및 제지방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 제지장치용 건조기로서, 상기 건조기는, 원통형의 드럼 몸체와, 상기 드럼 몸체의 양쪽에 설치되어 상기 드럼 몸체의 내부를 밀폐하는 측벽부와, 상기 측벽부의 중심에 연장 형성되는 축을 포함하며, 상기 건조기는 전기에 의하여 발열되는 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기가 제공된다.

여기에서, 상기 건조기는, 상기 드럼 몸체의 내부에서 양쪽 축을 관통하여 연장되도록 설치되는 고정축과, 상기 고정축에 프레임을 통하여 설치되어 상기 드럼 몸체를 가열하는 열원으로서 사용되는 상기 히터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프레임은 복수개가 상기 고정축에 대하여 서로 일정한 각도 간격을 두고 방사상으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프레임은, 한 쌍의 수직 지지부재와, 상기 수직 지지부재 사이를 연결하며 하나 이상의 상기 히터가 설치되는 수평 지지부재와, 상기 수직 지지부재를 상기 고정축에 결합시키기 위해 상기 고정축에 끼워지는 연결부재를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수직 지지부재에는 수평 지지부재와의 결합을 위한 결합구멍이 형성되어 있으며, 상기 결합구멍은 수직 지지부재의 길이방향을 따라서 복수개 형성되어 수직 지지부재의 설치 위치를 조절할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결부재의 외주면에는 상기 수직 지지부재의 설치개수와 동일한 개수의 평면이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 펄프를 해리, 정선 및 고해하여 종이의 원료를 제조한 후 지필을 형성하고, 상기 지필을 압착 탈수 및 건조하여 종이를 제조하는 제지장치로서, 상기 제지장치는, 상기 지필에 열을 전달하여 상기 지필을 건조시키기 위해서 전기에 의하여 발열되는 히터에 의해 가열되는 상기 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 펄프를 해리, 정선 및 고해하여 종이의 원료를 제조한 후 지필을 형성하고, 상기 지필을 압착 탈수 및 건조하여 종이를 제조하는 제지방법으로서, 상기 제지방법은, 전기에 의하여 발열되는 히터에 의해 가열되는 상기 건조기에 의해 상기 지필에 열을 전달하여 상기 지필을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제지장치용 건조기를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 제지장치용 건조기의 종단면도 및 횡단면도가 도시되어 있으며, 도 5 및 도 6에는 상기 건조기에 히터를 고정하는 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제지장치용 건조기(10)는, 원통형의 드럼 몸체(11)와, 이 드럼 몸체(11)의 양쪽에 설치되어 드럼 몸체(11)의 내부를 밀폐하는 측벽부(12, 13)로 이루어진다. 이 측벽부(12, 13)의 중심에는 각각 축(14, 15)이 연장 형성되어 있고, 이 축(14, 15)은 도시하지 않은 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

또한 상기 드럼 몸체(11)의 내부에는 양쪽 축(14, 15)을 관통하여 연장되는 고정축(16)이 설치되고, 이 고정축(16)에는 드럼 몸체(11)를 가열하는 열원으로서 사용되는 히터(30)가 프레임(20)을 통하여 설치되도록 구성되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 프레임(20)은 복수개가 고정축(16)에 대하여 서로 일정한 각도 간격을 두고 방사상으로 설치된다.

도 4에는 모두 8개의 프레임(20)이 서로 일정한 각도 간격을 두고 방사상으로 설치되어 있는 모습이 도시되어 있지만 이는 단지 예시일 뿐, 프레임(20)의 설치 개수는 본 발명을 한정하는 것이 아님은 물론이다. 한편, 도 3을 참조하면 하나의 프레임(20)에 3개의 히터(30)가 배치되어 있지만, 히터(30)의 설치 개수 역시 본 발명을 한정하지 않는다.

도 3 내지 도 6에는 상기 히터(30)를 고정축(16)에 설치하기 위한 프레임(20)이 도시되어 있으며, 특히 도 5에는 프레임(20)의 수직 지지부재(21)와 고정축(16) 사이의 연결구조가 도시되어 있고, 도 6에는 프레임(20)의 수직 지지부재(21)와 수평 지지부재(23) 사이의 연결구조 및 수평 지지부재(23)와 히터(30) 사이의 연결구조가 도시되어 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(20)은, 한 쌍의 수직 지지부재(21)와, 상기 수직 지지부재(21) 사이를 연결하며 히터(30)가 설치되는 수평 지지부재(23)와, 상기 수직 지지부재(21)를 고정축(16)에 결합시키기 위해 고정축(16)에 끼워지는 연결부재(25)로 이루어진다.

상기 수직 지지부재(21)와 수평 지지부재(23)는 횡단면이 ㄱ자 형상을 가지도록 절곡된 금속 각재일 수 있다.

상기 수직 지지부재(21)의 일단에는 연결부재(25)와의 나사결합을 위해 볼트(19)가 삽입되는 구멍(22a)이 형성된 고정편(22)이 용접 등에 의해 부착되어 있으며, 그 타단에는 수평 지지부재(23)와의 나사결합을 위해 볼트(19)가 삽입되는 결합구멍(21a)이 형성되어 있다. 이 결합구멍(21a)은 수직 지지부재(21)의 길이방향을 따라서 복수개 형성되는 것이 바람직하며, 그에 따라 수직 지지부재(21)의 설치 위치를 조절할 수 있어 드럼 몸체(11)의 내주면과 히터(30)와의 거리를 조절하는 것이 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결부재(25)는, 하나 이상의 볼트(19)가 반경방향으로 체결됨으로써 고정축(16)과의 고정 상태를 유지할 수 있도록 하나 이상의 제1 고정구멍(26a)이 형성된 제1 고정부(26)와, 상기 고정부(26)와 일체로 형성되며 상기 수직 지지부재(21)가 볼트(19)에 의해 고정될 수 있도록 복수의 제2 고정구멍(27a)이 형성된 제2 고정부(27)로 이루어진다.

제2 고정부(27)의 외주면에는 수직 지지부재(21)의 설치개수와 동일한 개수의 평면이 형성되는 것이 바람직하며, 도시된 예에서는 8개의 평면을 가지는 8각형 단면(도 4 참조)을 가진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 수평 지지부재(23)는 볼트(19)에 의해 수직 지지부재(21)와 결합되며, 수직 지지부재(21)가 복수의 결합구멍(21a)을 가지므로 상술한 바와 같이 수평 지지부재(23)의 결합위치는 조절될 수 있다.

수평 지지부재(23)에는 그 길이방향을 따라서 하나 이상의 히터(30)가 설치될 수 있다. 수평 지지부재(23)에는 하나의 히터(30)에 대하여 총 2쌍의 관통구 멍(23a, 23b)이 형성되어 있으며, 그 중 한 쌍의 제1 관통구멍(23a)은 볼트(19)를 삽입함으로써 히터(30)를 수평 지지부재(23) 상에 고정시키기 위한 것이고, 다른 한 쌍의 제2 관통구멍(23b)은 히터(30)의 발열체(31)에 전기를 공급할 전선(33)을 설치하기 위한 것이다.

상기 히터(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전기에 의해 발열하는 발열체(31)와, 이 발열체(31)의 주위에 설치되어 열을 반사하는 반사판(32)으로 이루어지는 것으로서, 전기를 에너지원으로 하여 열을 발생할 수만 있다면 특별히 한정되지 않는다.

상기 히터(30)의 발열체(31)는 온도가 대략 120℃까지 상승될 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 드럼 몸체(11)는 대략 100℃의 온도를 유지할 수 있다. 상기 히터(30)는 도시하지 않은 온도 조절수단에 의해 온도가 미세하게 조절될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 전기에 의한 히터(30)를 사용할 경우, 종래 벙커C유를 연소시켜 발생된 증기를 사용하는 경우에 비해 건조기의 운용비용을 대폭적으로 절감시킬 수 있으며, 증기 및 응축수의 순환을 위한 배관설비가 불필요해지므로 장치를 단순화할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 제지장치용 건조기를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 증기를 사용하지 않고 전기 히터를 열원으로 사용함으로써 비용을 절감하고 온도 조절을 용이하게 하는 제지장치용 건조기 및 상기 건조기를 이용한 제지장치 및 제지방법이 제공된다.

Claims

제지장치용 건조기로서,

상기 건조기는, 원통형의 드럼 몸체와, 상기 드럼 몸체의 양쪽에 설치되어 상기 드럼 몸체의 내부를 밀폐하는 측벽부와, 상기 측벽부의 중심에 연장 형성되는 축을 포함하며,

상기 건조기는 전기에 의하여 발열되는 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
청구항 1에 있어서,

상기 건조기는, 상기 드럼 몸체의 내부에서 양쪽 축을 관통하여 연장되도록 설치되는 고정축과, 상기 고정축에 프레임을 통하여 설치되어 상기 드럼 몸체를 가열하는 열원으로서 사용되는 상기 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
청구항 2에 있어서,

상기 프레임은 복수개가 상기 고정축에 대하여 서로 일정한 각도 간격을 두고 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
청구항 2에 있어서,

상기 프레임은, 한 쌍의 수직 지지부재와, 상기 수직 지지부재 사이를 연결하며 하나 이상의 상기 히터가 설치되는 수평 지지부재와, 상기 수직 지지부재를 상기 고정축에 결합시키기 위해 상기 고정축에 끼워지는 연결부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
청구항 4에 있어서,

상기 수직 지지부재에는 수평 지지부재와의 결합을 위한 결합구멍이 형성되어 있으며, 상기 결합구멍은 수직 지지부재의 길이방향을 따라서 복수개 형성되어 수직 지지부재의 설치 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
청구항 4에 있어서,

상기 연결부재의 외주면에는 상기 수직 지지부재의 설치개수와 동일한 개수의 평면이 형성되는 것을 특징으로 하는 제지장치용 건조기.
펄프를 해리, 정선 및 고해하여 종이의 원료를 제조한 후 지필을 형성하고, 상기 지필을 압착 탈수 및 건조하여 종이를 제조하는 제지장치로서,

상기 제지장치는, 상기 지필에 열을 전달하여 상기 지필을 건조시키기 위해서 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지장치.
펄프를 해리, 정선 및 고해하여 종이의 원료를 제조한 후 지필을 형성하고, 상기 지필을 압착 탈수 및 건조하여 종이를 제조하는 제지방법으로서,

상기 제지방법은, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 건조기에 의해 상기 지필에 열을 전달하여 상기 지필을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제지방법.