KR20100061695A - 평직물의 초음파 갭 용접에 의한 직물 시임 성형방법 - Google Patents

평직물의 초음파 갭 용접에 의한 직물 시임 성형방법 Download PDF

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린 에프 크롤
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Abstract

본 발명은 평직 직물의 초음파 갭 용접에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조절된 갭을 이용하여 직물의 시임 종단 얀 단부를 초음파 용접하는 방법에 관한 것이다. 기계적인 정지는 상기 혼과 앤빌 사이의 갭 또는 거리를 용접 깊이와 용접 에너지량에 근거하여 예정된 수준으로 조절하는데 사용될 수 있다. 다른 정도의 조절을 추가함으로써, 본 발명의 초음파 갭 용접 기술은 종래의 시임과 심지어 접착제로 강화된 시임보다 더 강한 직물 시임을 달성할 수 있고, 스폿 용접에 의해 또는 직물의 종단 방적사 단부를 따라 직물 시임의 형성에 도움이 된다.

Description

평직물의 초음파 갭 용접에 의한 직물 시임 성형방법{METHOD OF FORMING A FABRIC SEAM BY ULTRASONIC GAP WELDING OF A FLAT WOVEN FABRIC}
본 발명은 초음파 갭 용접으로 알려진 특이한 초음파 용접 기술을 이용한 평직 직물용 직물 시임 성형에 관한 것이다.
제지공정 도중, 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유의 수분산액(aqueous dispersion)을 초지기의 성형부 내의 이동 성형직물(moving forming fabric) 상에 올려 놓음으로써 셀룰로오스 섬유 웹(fibrous web)이 형성된다. 이 과정에서 많은 양의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배출되어, 성형 직물의 표면상에 셀룰로오스 섬유 웹을 남긴다.
새로이 형성된 셀룰로오스 섬유 웹은 성형부로부터 일련의 프레스 닙(press nib)을 포함하는 프레스부로 진행한다. 셀룰로오스 섬유 웹은 하나의 프레스 직물에 의하여 지지되는 프레스 닙을 통과하거나, 또는 그 경우에 종종 2개의 프레스 직물의 사이를 통과한다. 프레스 닙에서, 셀룰로오스 섬유 웹은 압축력을 받는데, 이 힘은 웹으로부터 물을 짜내고, 웹내의 셀룰로오스 섬유를 서로 부착시켜서 셀룰로오스 섬유 웹을 종이 시트(paper sheet)로 전환시킨다. 이 물은 프레스 직물 또는 직물에 의해 수용되어, 이상적으로는 종이로 돌아가지 않는다.
종이 시트는 최종적으로 건조부(dryer section)로 진행하는데, 이 건조부는 스팀에 의하여 내부적으로 가열되는, 적어도 하나의 일련의 회전 가능한 건조 드럼 또는 실린더를 포함한다. 새로이 형성된 종이 시트는, 상기 드럼의 표면에 종이 시트를 밀착시키는 건조 직물에 의하여, 일련의 각 드럼의 주위로 꾸불꾸불한 행로를 따라서 진행한다. 가열된 드럼은 증발을 통하여 종이 시트의 물 함량을 원하는 수준까지 감소시킨다.
가끔 산업용 직물(PMC;Paper Machine Clothing)로 불려지는 성형 직물(forming fabrics), 프레스 직물(press fabrics) 및 건조 직물(dryer fabrics)은 모두 제지기에서 순환 루프(endless loop)의 형태를 취하며, 컨베이어와 같이 기능한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 제지 공정은 상당한 속도로 진행되는 연속 공정이라는 것이 인식되어야 한다. 즉, 새로이 제조된 종이 시트가 건조 공정에서 빠져나온 후 연속적으로 롤상으로 권취되는 동안에도 섬유 슬러리는 성형부의 성형 직물위로 연속적으로 공급된다.
또한 평직 직물은 엔지니어드 직물로 제조될 수 있다. 상기 평직 직물이 DNT 벨트 또는 슬러지 필터 또는 이와 유사한 것 또는 직물 마무리용 벨트와 같은 습식 공정을 위해, 또는 스펀본딩 또는 수소융착(hydroentangling)과 같은 공정에 의해 부직포를 제조하기 위해, 이에 제한되지 않고 포함하고 사용되는 성형, 프레스, 건조, 직통공기건조(TAD;Through-Air-Drying) 또는 엔지니어드 직물이든지 아니든지, 시임 균일성 및 완전성의 성질은 중요하다.
시임을 형성하기 위해 엇갈리게 짜여지거나 섞여 짜여지는 직물 시임 종단 또는 방적사(얀;yarn)의 단부가 종이, TAD 또는 다른 산업기계 상에서 움직일 때, 직물이 기계방향(MD;Machine Direction) 인장을 받을 때 뒤로 당겨짐에 영향을 받기 쉽다. 이러한 시임의 "뒤로 당겨짐(pullback)"을 최소화하기 위해, 시임에서 방적사의 터미널 단부가 가끔 인접한 방적사에 접착제로 접착된다. 그러나, 접착제는 기계운전조건에 완전히 저항력이 있지 않고, 시간이 지남에 따라 발생하는 뒤로당겨짐 또는 방적사 미끄러짐을 허용한다. 유사하게는, PMC, TAD 또는 엔지니어드 직물의 터미널 단부를 재봉하는 것과 같은 다른 강화 수단과 함께 접착제의 사용은 원하는 시이의 완전함 또는 균일성을 갖게하지 못한다.
게다가, 종래 기술을 이용하여 형성되고, MD에서 측정된 상기 시임영역의 폭은 통상 예를 들어 3.5~20인치 또는 그 이상의 범위에 있다. 많은 이유로, 시임영역을 감소시키는 것이 바람직하다.
도 1(a~d)는 종래의 시임 제조 기술과 관련된 문제점을 보여주고, 두개의 직물 모서리의 종단 단부가 시임 영역과 중요한 지점에서 겹쳐지고, 이러한 단부가 MD 방향에서 뒤로 당겨지게 되고, 상기 단부들 자체가 종이측 표면을 통해 돌출되고, 도 1a에서 확인된다. 결과적으로, 상기 겹침 영역에서 미끄러짐은 직물에서 증가된 국소응력으로 인해 화살표에 의해 도시된 것처럼 증가하고(도 1b), 완전한 미끄러짐 및 홀이 직물의 시임영역에서 발생한다(도 1c). 따라서, 상기 시임의 겹침 영역은 통상적으로 강도를 증가시키기 위해 수동으로 접착제로 접착시킴으로써 보강된다; 그러나 접착제로 접착하는 것은 번거롭고 시간이 소비되는 작업이다. 그것의 완전하지 못함으로 인해, 겹쳐지는 방적사에만 접착제를 바르는 것을 제한하는 것은 어렵다. 게다가, 직물의 유연함 및/또는 마모로 인해 상기 접착제가 결과적으로 떨어질 수 있다.
따라서, 시임 얀 단부 종단을 보강하기 위한 다른 또는 개선된 수단 및 지속적인 시임 강도가 필요하다.
직물용 시임 얀 단부 종단을 보강하기 위한 가능한 기술은 초음파 용접과 같은 용접기술이다. 초음파는 인간의 청각 범위 이상, 즉 20,0000Hz이상의 소리를 말하고, 초음파 용접은 음파로 재료를 녹이는 것을 말한다. 그러나, 초음파 용접으로부터 방적사의 과도한 용융, 감소된 시임 침투성, 및 국소 수축으로 인한 직물의 뒤틀림과 같은 받아들일 수 없는 시임 제조 결과가 발생한다.
다른 시임 방법이 다음 참고문헌에서 발견될 수 있다:
미국 특허 번호 4,032,382는 열가소성 모노필라멘트 재료의 결합장치 및 방법에 관한 것이다. 두개의 필라멘트가 하나의 장치 내에서 하나의 채널로 연결된다. 그것들은 채널에서 측면 압력을 받아 고주파 진동에 노출되고, 그 치수는 필라멘트의 본래의 직경에 상응한다. 그 결과 본래 재료에 가까운 직경으로 겹쳐잇기가 된다.
미국특허번호 4,401,137은 시임의 강도를 증가시키기 위해 초음파 용접된 "테일(tail)"이 절단되어 마킹이 없는(non-marking) 루프 핀 시임을 갖는 성형 직물에 관한 것이다.
미국특허번호는 4,501,782는 주변 직물 워프 단부를 완전히 견고한 수단으로 연결하는 다른 방법에 관한 것이다. 상기 워프 엔드는 엇갈리게 배치되고, 직물을 관통하여 연속적인 방법으로 초음파 접착된다. 상기 시임 조인트는 이러한 작동후 직물의 주요몸체로서 동일한 캘리퍼를 갖도록 요구한다.
그러나, 이러한 시임의 경우 종이에서 흠집을 초래하고 또는 고르지 않은 배수를 발생시킴에 따라 제지공정에서 상기 요구가 받아들여질 수 없다. 티슈 웹이 매우 얇아서 TAD 직물을 위해 상기 시임이 사용되면 종이 웹 손상의 위험이 높다.
미국특허번호 5,464,488은 초음파 용접 장치의 조절된 사용이 필요한 두개의 탄성 섬유층 사이에 잇는 강하고 유연한 접착 형성 방법에 관한것이다. 방적사는 부드러우나 녹지않고 이러한 공정 중 서로 접착된다. 상기 접착은 깨지지 않는 것처럼 유연해지고 유용하고, 결과적으로 종래기술에서 제시된 접착에서 크랙 및 파손되지 않는다.
그러나, 이러한 시임은 TAD 직물과 같은 개방 구조에서 유용하지 못하다. 시임은 직물의 주요 몸체에 가까운 성질을 갖는 통상적인 시임의 그것과 같이 시임은 성능에 있어서 필수적이다. 상기 제안된 시임은 향상된 종류이다.
미국특허번호 5,571,590은 보통의 방향에 있는 단부로부터 멀리 연장되는 단부를 갖는 평직 직물 요소의 겹쳐진 단부에 의해 제조된 기계횡방향("CD";Cross machine direction) 시임을 갖는 제지 직물을 제공하고; 동시에 상기 단부가 단부부분으로부터 제공되고, 상기 단부부분이 보통의 절단선을 따라 용융 접착된다.
미국특허번호 5,713,399는 직물의 의도된 폭보다 더 좁은 직조 직물 스트립을 나선형으로 감음으로써 제조되는 PMC를 제공한다. 상기 스트립은 적어도 일측 모서리에서 횡방향 방적사의 연결되지 않는 단부의 측면 겹침을 갖는다. 이러한 겹침은 스트립의 인접한 전환 모서리 아래에 놓이거나 위에 놓인다. 따라서 얻어진 나선형으로 연속적인 상기 시임은 초음파 용접에 의해 밀폐된다.
미국특허번호 5,731,063은 일반적인 방향에서 단부로부터 멀리 연장되는 단부 부분을 갖는 평직 직물 요소의 단부부분에 의해 형성된 기계횡방향 시임을 갖는 제지 펠트를 제공한다. 동시에 상기 단부는 단부 부분으로부터 제공되고, 상기 단부부분은 미국특허번호 5,571,590과 유사하게 일반적인 절단선을 따라 용융 접착된다.
미국특허번호 6,162,518는 특허 5,713,399와 유사하게 나선형으로 감겨진 PMC에 관한 것이다. 적어도 하나의 연결 실(Thread)는 처음부터 열 접착이 되기 전에 모서리의 돌출된 실부(thread section) 위에 놓여진다.
미국특허번호는 PMC의 의도된 폭보다 더 좁은 직조직물 스트립을 나선형으로 감음으로써 제조된 PMC에 관한 것이다. 상기 직물 스트립은 제1 및 제2측면모서리를 갖고, 상기 모서리를 따라 제1 및 제2립(LIP)이 각각 있다. 각 립은 횡방향 방적사로 직조된 적어도 하나의 길이방향 방적사를 갖는다. 상기 제1 및 제2립의 안쪽으로 및 인접하게 제1 및 제2갭이 각각 있고, 길이방향 방적사는 부족하지만 횡방향 방적사가 상기 립을 스트립의 몸체에 연결한다. 상기 립이 나선형으로 감겨질 때, 상기 립은 초음파 접착 또는 다른 수단에 의해 밀폐되도록 시임을 형성하기 위해 인접한 전환(TURN)의 갭에 놓여진다.
공개된 미국특허출원번호 2003/0221739는 순환벨트를 제조하기 위해 직물의 단부를 연결하는 핀 시임에서 적어도 하나의 미리 형성된 루프 또는 코일을 이용한 PMC에 관한 것이다. 상기 기초 직물의 단부는 단부를 안정화시키기 위해 봉합, 미리 짜내기(pre-squeezing) 및 꽉 채움에 의해 전 및/또는 후처리될 수 있다. 초음파 용융 또는 다른 수단은 또한 바느질 된 영역의 부드러운 표면을 제공하고 강화하기 위해 사용될 수 있다.
초음파 용접은 꿰매기, 접착제에 의한 접착과 같은 종래의 시임 형성보다 몇가지 잇점이 있지만, 종래의 초음파 용접이 다수의 파라미터의 시간, 에너지 및 거리를 변경함을 기반으로 한다는 사실로부터 전술한 이전의 초음파 용접 기술의 어떤 단점들이 부분적으로 발생된다. 따라서, 넓은 범위의 직물 종류에 적용할 수 있고 사용하기 쉽고, 받아들일 수 있는 표면 부드러움 및 강도를 갖는 직물 시임을 형성하는 수단이 당해기술분야에서 여전히 필요하다.
본 명세서에서 어떤 서류의 인용 또는 식별이 상기 서류가 종래 기술처럼 본 발명에 이용할 수 있다는 것을 허용하는 것은 아님을 주목하라.
본 발명은 PMC 직물, 직통공기건조(TAD) 직물, 엔지니어드 직물, 이송과 같은 직물 마무리 공정을 위한 직물/벨트 또는 테너리(tannery)벨트와 같은 평직 산업물 직물에서 시임을 형성하는 방법을 제공한다.
상기 방법은 여기서 초음파 갭 용접으로 설명된 초음파 용접에 관한 것이고, 혼과 앤빌 사이의 거리를 설정하는 단계, 상기 혼과 앤빌 사이에 용접되도록 재료를 배치하는 단계; 및 예정된 길이의 시간동안 더이상 캘리퍼의 손실 없이 갭에서 계속해서 용접하도록 정지가 도달할 때까지 또는 예정된 양의 에너지가 흡수될 때까지 초음파 에너지를 사용하여 재료의 일부를 용접하는 단계를 포함한다.
본 발명의 목적은 종래의 시임 방법보다 더 강한 방적사 사이의 일관성있는 접착을 형성하는데 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적은 직물 내에서 더 좋은 시임 완전성을 형성하고, 상기 시임 영역이 상응하는 종래의 시임, 심지어 접착제에 의해 강화된 시임보다 MD에서 더 좁게 용접되게 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 MD에서 동일한 길이의 시임을 위한 더 강한 및/또는 더 내구성이 있는 시임을 갖는 직물을 제조하는데 있다. 바람직하게는, MD에서 측정되는 상기 시임 폭은 정상적인 시임 또는 동일한 강도의 종래기술을 이용하여 제조되는 시임의 폭의 일부이다. 상기 일부는 0.7 또는 더낮게, 바람직하게는 0.5 또는 더 낮게, 가장 바람직하게는 0.3 또는 더 낮게될 수 있다. 예를 들면, 만약 "X"가 종래의 실시예, 종래의 시임방법에 따라 MD에서 시임의 폭이라면, 동일한 강도를 갖지만 본 발명에 따라 제조된 시임의 폭이 예를 들어 0.7X 또는 더 낮게, 바람직하게는 0.5 또는 더 낮게, 가장 바람직하게는 0.3 또는 더 낮게될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 초음파 갭 용접 기술을 이용하여 산업용 직물에서 사용되는 것과 같은, 초지기 직물과 같은 특히 건조용 직물과 같은 핀 시임, 인라인 나선형 시임을 강화시키는데 있다. 핀 시임은 MD 얀을 직물 몸체에 재직조하는 것이 필요하고, 따라서 방적사 미끄러짐 및 빠짐으로 인해 약해지는 부분이 존재하고, 상기 핀 시임은 여기서 설명되는 초음파 용접 기술에 의해 개선될 수 있다. 상기한 시임에서, 시임 루프를 형성하는 MD얀은 작동하는 인장장치가 사용 중에 빠지지 않도록 CD얀들에 용접 및 융접될 수 있다. 종래의 초음파 용접과 관련된 단점을 제거함으로써, 본 발명에 따른 초음파 갭 용접기술은 충분한 강도로 부드러운 직물을 달성할 수 있고, 스폿 용접에 의해 또는 직물의 종단 단부를 따라 직물 시임의 형성에 도움이 된다.
또한 본 발명은 혼과 앤빌 사이의 단부 사이의 거리를 조절하는 기계적인 정지를 설정하는 단계, 평직 직물과 연결된 직물의 터미널 얀의 단부를 정렬하는 단계, 상기 혼과 앤빌 사이에 있는 시임에서 상기 정렬된 터미널 얀 단부를 배치하는 단계, 상기 혼과 앤빌 사이의 거리를 고정되고 예정된 갭으로 조절하는 단계, 예정된 길이의 시간동안 또는 예정된 양의 에너지가 얀에 의해 흡수될 때까지 더이상의 얀 또는 직물의 캘리퍼의 손실없이 상기 갭 거리에서 초음파 에너지로 직물의 터미널 얀 단부를 용접하는 단계를 포함하는 초음파 갭 용접에 의해 직물 시임 제조에 관한 것이다.
본 발명은 직물의 시임 터미널 단부의 초음파 용접을 포함하는 직물에서 터미널 얀 단부의 뒤로 당겨짐 및 시임 단부 종단의 마모를 최소화하는 방법을 포함한다.
또한 본 발명은 여기서 설명된 최소한의 워프 얀 겹침이 없는 방법을 이용하여 직물의 인접한 워프 얀의 양단부를 서로에게 또는 그것들이 지나는 CD얀에 용접하는 공정에 관한 것이다.
이하, 본 발명은 같은 참조번호가 같은 요소 및 부품을 지시하는 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이고, 아래에서 확인된다.
도 1 (a)~(b)는 종개의 시임 제조와 관련된 문제점을 도시한다;
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 갭 용접 방법을 도시한다;
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 갭 용접 방법을 도시한다;
도 3은 본 발명의 일면에 따른 초음파 갭 용접을 이용하여 제조된 직물의 일례이다;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 직물의 단면도이다;
도 5는 시임의 원리 및 인터록 위치를 도시하는 다이어그램이다;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 용접으로부터 형성된 다른 인터록 길이에서 직물 시임과 종래의 접착된 직물의 파단강도를 비교한다; 및
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예를 사용할 때 개선된 시임 강도와 시임 캘리퍼의 유지를 지시한다.
본 발명은 예를 들어 기계적인 정지를 설정하거나 혼(horn)과 앤빌(anvil) 사이의 거리를 조절하기 위한 다른 수단을 이용함으로써, 용접의 깊이를 조절하는 단계, 상기 혼과 앤빌 사이에 용접된 재료를 배치하는 단계; 및 예정된 길이의 시간동안 더이상 방적사(yarn) 캘리퍼(caliper)의 손실없이 상기 혼이 예정된 깊이 또는 갭에 도달하고 계속해서 그 간격에서 용접할 때까지, 또는 예정된 양의 에너지가 흡수될 때까지 초음파 에너지를 이용하여 상기 재료의 일부를 용접하는 단계를 포함하는 초음파 갭 용접으로서 여기서 설명되는 초음파 용접 방법에 관한 것이다.
갭 용접 동안, 기계적인 정지(미도시)는 혼이 앤빌에 도달할 수 있는 가장 가까운 거리를 조절하는데 사용된다. 바꿔 말하면, 상기 기계적인 정지는 초음파 혼이 용접되는 직물에 침투하는 깊이를 지시한다. 상기 혼과 앤빌 사이의 거리는 갭이 있다. 상기 혼이 기계적인 정지에 도달하면, 더이상 방적사 또는 직물 캘리퍼의 손실없이 얼마간의 시간 또는 에너지가 특정되기때문에 그 갭에서 용접하는 것이 계속된다. 상기 초음파 에너지기 적용될 때 상기 재료는 압축에 의해 고정된다. 이것은 방적사의 손상을 방지하고, 더 많은 에너지가 과용접, 캘리퍼 감소, 과열 없이 용접에 가해지게 하고, 분자 배열과 같은 방적사 재료 성질의 손실을 초래할 가능성이 거의 없다. 예를 들면, 직물 캘리퍼가 1.0mm라면, 기계적인 정지는 혼과 앤빌 사이에 0.4mm의 갭이 남도록 설정될 수 있다. 상기 혼은 직물에 0.6mm로 용접된다. 이것은 시간 또는 에너지 모드를 이용한 용접에서 에너지량의 증가를 초래한다. 그러나, 그 일은 혼의 침투깊이 또는 앤빌의 침투깊이를 제거하는 것이다. 이러한 경우, 상기 앤빌 및 혼의 끝단 사이의 갭은 형성된 용접강도 및 용접 깊이를 결정한다. 또한 상기 갭은 혼 움직임(진동)의 크기를 고려하여 계산되어야 한다.
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따른 초음파 갭 용접을 보여준다. 이와 관련하여, 직물을 용접하기 위해 고주파 초음파 에너지를 이용하는 초음파 혼(10)이 적용된다. 앤빌(20)은 지지수단으로 사용되고, 앤빌 위에 용접된 직물(30)이 배치된다. 상기 초음파 혼(10)은 용접된 직물의 캘리퍼 두께 및 용접이 필요한 깊이에 근거하여 예정된 수준으로 낮춰진다. 도 2b는 본 발명의 초음파 용접에 사용된 장치의 다른 개념도이다. 상기 장치는 초음파 용접기 또는 일반적으로 당해기술분야에서 초음파 스택(14)(또는 음파 스택)으로 언급되는 것을 포함한다. 상기 스택(14)은 3개의 부품, 즉 컨버터(22), 부스터(24), 및 혼(26)으로 구성된다. 부스터를 감싸는 링(28)은 스택(14)이 스택 홀더(25) 내에 고정된 곳에 있다. 기계적인 정지(15)는 스택 홀더(25) 또는 스택의 중심점을 고정하는 클램프 또는 부스터가 원하는 지점으로부터 더 아래로 움직이지 않도록 설정되어 있다. 상기 초음파 용접기가 온될 때, 상기 혼의 단부는 상기 크기 및 이 설정 지점 이하에서 진동한다. 그러나, 상기 초음파 용접기가 오프되면, 상기 기계적인 정지(15)는 혼(10)과 앤빌(20) 사이의 고정된 거리를 설정하는 것이다. 예를 들어, 부품(part)1 및 2는 서로 용접되어 있고, 상기 정지(15)는 상기 부품들의 캘리퍼 및 원하는 용접 깊이에 근거하는 예정된 높이에 설정된다. 상기 스택(14)이 아래로 움직이면 초음파 팁(tip)은 오프되고, 상기 혼이 샘플에 접촉한 후 곧바로 예정된 하중값에 도달된다. 이 하중은 예를 들어 스택 하우징에 장착된 압력센서에 의해 측정된다. 이 지점에서 초음파 에너지는 온(on)으로 켜진다. 이 지점에서 스택하우징(고정되는 부스터(24)의 링(28)에 의해 지시되는)은 정지(15)(stop)에 접촉하지 않는다. 용접이 계속됨에 따라, 상기 부품에서 혼의 아래방향 압력과 함께 용접에 의해 발생된 열은 스택하우징(25)이 정지(15)를 건드릴 때까지 용접영역에서 재료의 캘리퍼의 감소를 초래함으로써, 방적사 또는 직물의 캘리퍼의 더 많은 감소를 방지한다. 그러나, 상기 초음파 에너지는 온 상태로 되고, 계속해서 용접된다. 상기 초음파 에너지가 오프된 후, 용접된 부품들은 통상적으로 예정된 시간동안 압력을 받아 용접되어 부품들을 서로 냉각 및 고체화되게 하고, 이에 따라 용접영역에서 강도와 같은 물리적인 성질을 향상시킨다. 그 다음, 상기 스택(14)은 후퇴하고, 상기 갭 용접이 완료된다.
표준 용접은 시간, 에너지 또는 거리를 이용하여 조절된다. 예를 들어, 특정한 제동력(trigger force)이 만족되면, 기계는 설정된 시간동안, 설정된 에너지까지, 소정 거리 이하로 직물을 용접한다. 상기 초음파 갭 용접 기술은 받아들일 수 있는 양의 방적사 뒤틀림(yarn distortion)과 함께 강한 접합을 발생시키고, 더 큰 윈도우의 받아들일 수 있는 진행 조건과 함께 더 확고한 진행에 도움을 주는 추가적인 정도의 제어를 부가할 뿐만 아니라, 용접을 위한 모든 파라미터들이 고정되어 있기 때문에 직물의 전체 폭에 대해 일관된 용접을 고려한다.
본 발명은 PMC, TAD 직물, 엔지니어드 직물 또는 캘린더링과 같은 직물 마무리 공정을 위해 사용되는 직물/벨트, 또는 하이드 테닝(hide tanning) 벨트와 같은 평직 산업용 직물에서 시임(seam)을 만드는 데 특정한 적용을 포함한다. 그러나, 다른 적용들도 가능하다. 이와 관련하여 도 3은 본 발명에 따른 초음파 갭 용접 기술을 이용하여 용접된 직물(30)의 예이다. 상기 용접은 터미널 방적사 단부가 직물의 직조 시임 안에 위치되는 곳에서 발생한다. 몇몇 직물들은 10,000 또는 그 이상의 터미널 방적사 단부를 갖는다. 상기 직물(30)의 단면도는 CD 얀에 용접 뿐만 아니라 용접된 터미널 방적사 단부를 보여주는 도 4에 도시된다. 여기서 용접된 상기 직물(30)은 0.9mm의 캘리퍼를 갖고, 앤빌과 초음파 혼 사이의 갭은 0.4mm로 설정된다. 본 기술은 용접 공정에 정확성과 캘리퍼 균일성을 제공한다는 것이 도 3 및 4로부터 관찰될 수 있다.
상기 혼과 앤빌 사이의 갭은 또한 용접되는 재료에 의해 결정된다. 본 발명의 일구현예에서, 상기 용접되어야 할 재료는 직물이고, 혼과 앤빌 사이의 갭은 직물 캘리퍼 두께의 약 30%에서 약 55% 범위에 있다. 본 발명의 다른 구현예에서, 상기 혼과 앤빌 사이의 갭은 초기 직물 캘리퍼 또는 두께의 약 40%이다. 상기 목적을 위해 적절한 다른 갭 거리가 계획된다.
산업용 직물, 초기 직물의 두께가 약 0.5~3.5mm 사이의 범위에 있을 수 있음에 주목하라. 엔지니어드 직물의 경우에, 초기 두께가 0.8~6.0 mm 또는 그이상의 범위에 있을 수 있다.
MD 방향에서 각각의 실제적인 용접 길이는 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이 연결영역에서 평행한 너클의 수와, 경사(warp yarn) 및 위사(weft yarn)의 치수 및 그들의 밀도(수 및 공간)에 따라 달라진다. 그러나, 이것은 시임 및 연결 위치의 원리의 설명일 뿐이다. 상기 실제적인 패턴은 직물의 주요 몸체의 직조패턴에 따라 달라지고, 종단지점의 가능한 분배는 그것과 관련된다. 각각의 폭은 또한 필라멘트의 직경 및 상기 워프 또는 MD 얀 공간에 따라 달라진다. 상기 용접은 직물, 결과적으로 종이 또는 제조되는 다른 제품의 특징을 유지하기 위해 가능한한 축소된다.
TAD 직물의 본질 때문에, TAD 직물의 사용은 여기서 개시된 방법에 의해 직물 시임의 형성을 위해 선호되는 구현예이다. 상기 직물 시임은 저절로 뒤로 접히지 않고; 오히려 상기 직물 시임은 종래의 평직 및 봉합된 직물과, 상기 직물의 방적사의 터미널 단부가 예를 들어 핀 봉합된 직물에 반대되는 것처럼 직물의 반대쪽 끝에 직조된 시임 직물의 그것과 같다.
상기 평직 직물이 TAD 또는 엔지니어드 직물이든지, 의도된 목적을 위해 사용될 때, 직물의 기계이동측면 또는 뒤쪽 측면에 상기 터미널 얀 단부의 위치, 시임 강도, 균일성의 성질이 많은 제품을 위해 중요하다.
본 발명에 따라 형성된 직물 시임 종단(Termination)은 혼의 치수에 따라 어떤 길이/또는 폭이 될 수 있다. 종단 크기는 새 제품 및 또 상기 종단을 더 짧게 만들고, 시임 영역을 가능한한 짧게 만드는데 목적이 있다는 사실에 따라 변할 수 있다. 본 초음파 용접 방법의 사용 결과는 직물의 MD 방향에서 종래의 시임과 같은 길이에 있어서 더 강한 및/또는 더 잘 견딜 수 있다. 바람직하게는, MD 방향에서 측정된 시임 폭은 동일한 강도의 종래기술을 이용하여 형성되는 시임 또는 정상적인 시임의 폭의 일부이다. 상기 일부는 0.7 또는 더 낮을 수 있고, 바람직하게는 0.5 또는 더 낮고, 및 가장 바람직하게는 0.3 또는 더 낮게될 수 있다. 예를 들어, 만약 "X"가 종래의 실시예 또는 종래의 시임 방법에 따라 MD 방향으로 시임의 폭이라면, 본 발명에 따라 형성된 시임의 폭은 예를 들어 동일한 강도에서 0.7X 또는 더 낮을 수 있고, 바람직하게는 0.5X 또는 더 낮을 수 있고, 가장 바람직하게는 0.3X 또는 낮을 수 있다.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 용접은 단지 각각의 연결(interlock)에서 두개의 방적사 종단으로 구성되고, 상기 연결 지역에서 CD 얀에 접합을 제공한다.
TAD 직물 및 엔지니어드 직물과 같은 평직 직물은 통상적으로 모노필라멘트 스트랜드 또는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아마이드(나일론) 및 폴리비닐리덴 풀루오라이드(PVDF)와 같은 폴리머 얀을 포함한다.
평직 직물에서 시임 얀 단부 종단은 전술한바와 같이 기계이동조건하에서 뒤로 당겨지기 쉽다. 상기 시임 얀 단부 종단을 접착하는데 사용되는 표준 접착제는 시간을 초과하여 발생하는 얀의 뒤로당겨짐을 어느정도까지는 허용할 수 있다. 초음파 용접은 표준 접착 방법보다 더 두배 또는 세배의 강도로 시임 단부를 고정한다. 허용가능한 초음파 용접은 직물의 두께를 55%까지 감소시키고 강한 접합을 발생시킨다. 그러나, 용접의 너무 넓은 영역, 방적사의 과도한 용융, 및 직물의 전체적인 뒤틀림은 허용할 수 없는 결과를 초래하기 때문에, 적절한 파라미터가 필요하다.
여기서 설명된 상기 초음파 갭 용접 기술이 허용가능한 양의 뒤틀림을 갖는 더욱 강한 직물 시임을 발생시킴을 주목하라. 예를 들어 도 7a는 본 발명의 0.4mm 초음파 갭 용접 기술과, 시간에 따른 정상적인 초음파 용접기술을 이용하여 혼 움직임의 크기의 80%에서 시간에 따른 TAD 직물의 캘리퍼 또는 두께 유지를 도시한다. 도 7b는 두가지 기술에 의해 제조된 두개의 직물의 인장강도를 상대적으로 비교한다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 초음파 갭 용접 기술을 이용하여 향상된 시임 강도를 도시함으로써, 직물 캘리퍼 또는 두께가 유지되고, 시임 강도가 향상된다.
또한, 본 발명은 시임 얀 종단 마모를 감소시킴을 주목하라. 상기 시임 종단(termination)은 직물의 평면보다 더 높게 돌출되어 있기 때문에 자주 직물의 몸체보다 더 빨리 마모된다. 상기 직물의 평면 아래로 종단을 유지 및 유도함으로써, 여기서 설명된 상기 초음파 갭 용접 방법은 직물의 몸체보다 더 마모되기 쉬운 방적사의 종단을 감소시킨다.
게다가, 본 발명은 초음파 갭 용접을 포함하는 직물에서 시임 종단 단부의 터미널 시임 단부 뒤로당겨짐을 최소화하는 방법을 포함한다.
본 발명은 또한 여기서 설명된 방법을 이용하여 시임 강도를 향상시키는 것에 관한 것이다. 상기 초음파 갭 용접 공정에 의해 형성된 시임은 더 짧고(MD 방향에서 측정됨), 더 강한 시임의 장점을 갖게 함으로써, 예를 들어 종이 시트 마킹의 잠재성을 감소시키거나, 터미널 얀 단부가 이동하여 티슈/타올 시트에서 홀을 발생시키는 것을 방지한다.
또한 본 발명은 시임의 보전상태를 향상시키는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 직물이 사용중 일 때, 직물이 예를 들어 종이 티슈 또는 타올 기계에서 이동하는 동안 시임 영역이 그 보전상태를 유지하는 것이 중요하다. 모든 얀 단부 종단이 중요하고, 상기 제안된 공정이 특정한 방적사에 특정 장소에서 예정된 패턴으로 적용될 수 있다. 상기 방법의 결과로서, 시임 얀 종단부가 접착제에 의해 접착된 얀 종단에 비교하여 덜 손상되게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 시임 얀 종단영역이 원하는 본래의 직물보다 더 낮은 캘리퍼로 제조될 수 있다. 상기 직물 시임의 보전상태를 유지하는 것은 직물의 수명을 증가시키는데 유용하다. 평직 직물을 위한 시임이 설명되었지만, 본 초음파 용접 기술은 예를 들어 핀 시임과 같은 다른 형태의 시임에 적용될 수 있고, 작동하는 인장장치가 사용중일 때 빠지지 않도록 시임 루프를 형성하는 MD 얀이 CD얀에 용접되거나 융접됨으로써, 응력 또는 분포 하중에서 시임 강도 및 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명은 제한되지 않는 다음 예에 의해 더 상세하게 설명될 것이다.
실시예
실시예1
40kHz 초음파 갭 용접기를 이용하여, TAD 직물은 500ms 용접시간 및 1초의 유지시간(즉, 혼을 상승시키기 전에 1초동안 용접위치에서 혼 스테이를 용접한 후)동안 40㎛ 크기로 노출되었다. 상기 시임영역에서의 측정압력은 144kPa 및 제동력(TRS;Trigger Force)는 111N이었다.
상기 공정의 결과에 따르면, 강화된 시임 방적사 종단(도 3 참조)을 갖는 TAD 직물은 초지기에서 시험 이동하는 동안 최소한의 터미널 시임 방적사 뒤로당겨짐 현상이 발생하였다. 게다가 결과적으로 TAD 직물의 시임 종단 단부가 시임 접착보다 상당히 더 큰 강도를 발생하였다.
도 6은 접착제로 접착된 직물과 초음파 갭 시임 용접된 직물에 대하여 인터록(interlock) 길이에 따른 직물의 파단강도를 비교한다. 명확하게는, 본 발명의 초음파 갭 용접을 이용하여 용접된 직물은 시임 안에서 인터록의 접착 MD 길이가 중간 또는 짧을 때 특히 종래의 접착 직물 시임의 그것보다 더 높은 강도를 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적 및 잇점이 실현되고, 여기서 바람직한 구현예가 설명되고 개시되었지만, 본 발명의 범위 및 목적은 상기 구현예에 의해 한정되지 않고 그 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (26)

  1. 용접하는 동안 혼과 앤빌 사이의 예정된 갭을 결정하는 단계;
    상기 혼과 앤빌 사이에 용접되도록 직물의 시임 영역 터미널 단부를 배치하는 단계;
    상기 혼과 앤빌 사이의 거리를 예정된 갭에 조정하는 단계; 및
    예정된 길이의 시간 동안 또는 예정된 양의 에너지가 상기 시임 영역 터미널 단부에 의해 흡수될 때까지 에너지를 사용함으로써 예정된 갭에서 상기 직물의 시임 영역을 용접하는 단계를 포함하고, 시임영역을 갖는 산업용 직물의 용접방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 직물은 PMC 직물, TAD, 엔지니어드 직물, 캘린더링 및 하이드 테닝과 같은 직물의 마무리 공정을 위해 사용되는 직물:로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 혼과 앤빌 사이의 갭은 용접되는 직물의 초기 두께의 30%~50% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 직물은 평직 직물인 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 예정된 갭은 기계적 정지에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 용접된 시임 영역은 정상적인 시임 또는 직물의 MD에서 동일한 길이의 종래기술을 이용하여 형성된 시임보다 더 강한 및/또는 더 내구성이 있는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  7. 청구항 1에 있어서, MD에서 측정된 상기 시임 영역의 폭은 정상적인 시임 또는 동일한 강도의 종래기술을 이용하여 형성된 시임의 폭의 일부이고, 상기 일부는 0.7 또는 그보다 더 낮거나, 바람직하게는 0.5 또는 그보다 낮거나, 및 가장 바람직하게는 0.3 또는 그보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 용접방법.
  8. 직물의 터미널 얀 단부를 초음파 용접하는 단계, 혼의 침투를 예정된 갭으로 제한함으로써 상기 용접이 혼과 앤빌 사이의 예정된 갭으로 조절되는 단계, 및 상기 터미널 얀 단부가 직물의 평면 아래에 있도록 유지하는 단계를 포함하는 직물에서 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 직물의 터미널 얀 단부는 최소한의 워프 얀 겹침으로 서로 용접되는 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 직물은 PMC 직물, TAD, 엔지니어드 직물, 캘린더링 및 하이드 테닝과 같은 직물의 마무리 공정을 위해 사용되는 직물/벨트로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 혼은 용접되는 직물의 초기 캘리퍼 또는 두께의 30~55% 사이에 침투하는 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 직물은 평직 직물인 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 용접된 시임 종단 영역은 정상적인 시임 또는 직물의 MD에서 동일한 길이의 종래기술을 이용하여 형성된 시임보다 더 강한 및/또는 더 내구성이 있는 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  14. 청구항 8에 있어서, MD에서 측정된 상기 시임 종단 영역의 폭은 정상적인 시임 또는 동일한 강도의 종래기술을 이용하여 형성된 시임의 폭의 일부이고, 상기 일부는 0.7 또는 그보다 더 낮은, 바람직하게는 0.5 또는 그보다 더 낮은, 및 가장 바람직하게는 0.3 또는 더 낮은 것을 특징으로 하는 시임 종단 영역의 마모 저감 방법.
  15. 용접하는 동안 혼과 앤빌 사이의 예정된 갭을 결정하는 단계;
    상기 혼과 앤빌 사이에 용접되도록 직물의 시임 영역 터미널 단부를 배치하는 단계;
    상기 혼과 앤빌 사이의 거리를 예정된 갭으로 조정하는 단계; 및
    예정된 길이의 시간 또는 예정된 양의 에너지가 상기 시임 영역 터미널 단부에 의해 흡수될 때까지 에너지를 적용함으로써, 상기 예정된 갭에서 직물의 상기 시임 영역을 용접하는 단계를 포함하는 방법에 따라 형성된 산업용 직물의 시임.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 직물은 PMC 직물, TAD, 엔지니어드 직물, 캘린더링 및 하이드 테닝과 같은 직물의 마무리 공정을 위해 사용되는 직물/벨트로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 혼과 앤빌 사이의 갭은 용접되는 직물의 초기 두께의 30%~50% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 직물은 평직 직물인 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  19. 청구항 15에 있어서, 상기 예정된 갭은 기계적인 정지에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 직물의 터미널 단부는 최소한의 워프 얀 겹침으로 서로 용접되는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  21. 청구항 15에 있어서, 상기 용접되는 시임 영역은 정상적인 시임 또는 직물의 MD에서 동일한 길이의 종래기술을 이용하여 형성된 시임보다 더 강한 및/또는 더 내구성이 있는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  22. 청구항 15에 있어서, MD에서 측정된 상기 시임의 폭은 정상적인 시임 또는 종래기술을 이용하여 형성된 시임의 폭의 일부이고, 상기 일부는 0.7 또는 더 낮은, 바람직하게는 0.5 또는 더 낮은, 및 가장 바람직하게는 0.3 또는 더 낮은 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  23. 청구항 15에 있어서, 상기 터미널 단부는 직물의 평면 아래에 있는 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  24. 청구항 1에 있어서, 상기 시임은 핀 시임 또는 인라인 나선형 시임인 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  25. 청구항 15에 있어서, 상기 시임은 핀 시임 또는 인라인 나선형 시임인 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
  26. 청구항 8에 있어서, 상기 시임은 핀 시임 또는 인라인 나선형 시임인 것을 특징으로 하는 산업용 직물의 시임.
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