KR20100125390A - 종이보드 및 카드보드 웹을 적층하기 위한 적층 스테이션 - Google Patents

종이보드 및 카드보드 웹을 적층하기 위한 적층 스테이션 Download PDF

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KR20100125390A
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에케 페르손
카타리나 요나손
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테트라 라발 홀딩스 앤드 피낭스 소시에떼아노님
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Abstract

막(120)을 종이보드의 웹(110)에 적층하기 위한 적층 스테이션은 닙 롤러(150) 및 냉각 롤러(160)를 포함한다. 롤러들(150, 160) 사이에는 막(120) 및 종이보드의 웹(110)을 함께 가압하는 닙이 형성되고, 성형 개재되는 중합체 층(130) 또는 부착층은 막(120) 및 상기 종이보드의 웹(110) 사이에 배치된다. 닙 이후의 막(120), 종이보드 및 용융된 중합체는 특정한 각 간격 동안 냉각 롤러에 대하여 접한 채로 놓인다. 본 발명에 따르면, 닙 롤러(150)는 여러 유압 동작 압력 요소들을 갖는 바를 포함하거나, 또는 하나 또는 여러 강체 압력 바들을 포함하는 슈 프레스형 롤러이다.

Description

종이보드 및 카드보드 웹을 적층하기 위한 적층 스테이션{A LAMINATION STATION FOR LAMINATING A PAPERBOARD OR CARDBOARD WEB}
본 발명은 종이보드(paperboard) 또는 카드보드(cardboard) 재료의 웹에 막을 적층(laminating)하기 위한 적층 스테이션(lamination station)에 관한 것이다.
예를 들어 액체 패키지(package)용 포장 재료들의 적층 시에, 마감된 포장 재료가 원하는 특성들을 달성하도록 종이보드 또는 카드보드의 웹으로부터 시작하여, 웹의 하나 또는 양 측부들에 상이한 유형의 막들 또는 재료 층들이 차례대로 코팅(coating)되는 것이 정상적인 관례이다. 종이보드 또는 카드보드 재료를 코팅하기 위해 사용되는 상기 층들은 주로 여러 유형의 플라스틱 막들이지만, 상이한 유형의 금속 호일(foil)(예를 들어 알리포일(Alifoil)이 사용될 수 있다. 플라스틱 층들 및 가능한 금속 포일은 포장되어야 하는 제품 및 포장 재료 사이의 작용을 방지하는 목적을 실행한다. 다른 목적은 예를 들어 산소가 패키지 내로 침투하는 것을 방지하는 것이다.
가장 일반적으로, 종이보드 또는 카드보드의 웹은 매거진 릴(magazine reel)의 형태로 전달된다. 매거진 릴은 다수의 롤러들을 포함하는 적층 기계의 한 종단에 적용되고, 상기 다수의 롤러들은 웹에 대한 경로를 함께 형성한다. 적층에 필요한 압축력을 방출하기 위해, 일반적으로 닙(nip)이 롤러들 사이에 형성되도록 두 롤러들이 서로 근접하여 적용된다. 예를 들어 플라스틱 막 및 종이보드/카드보드 사이의 만족할만한 부착을 달성하기 위해, 닙에서의 압력은 특정 시간 동안 주어진 압력으로 유지되어야만 한다. 일반적으로, 압력이 낮은 경우, 시간이 길어야 하거나, 그 역이 되어야 한다고 할 수 있다.
종이보드 도는 카드보드의 밀도가 낮은 경우에 하나의 문제점, 즉 "보풀(fluffy)"일 발생한다; 의도가 롤러들 사이의 닙 이후에 낮은 밀도를 또한 유지하고자 하려고 하면, 압력이 낮아야만 하고(즉, 롤러들 사이의 틈이 커야만 한다); 그렇지 않으면, 웹이 닙 내의 압력에 의해 압축될 것이다. 상술한 바와 같이, 적층되어야 하는 막 및 웹 사이의 부착은 웹이 압력에 노출되는 시간뿐만 아니라 웹이 노출되는 압력에 좌우된다. 그러므로 압력이 낮은 경우, 닙에서 소비되는 시간은 동일한 레벨의 부착에 도달하기 위해 더 길어야만 한다.
두 롤러들 사이의 닙이 웹에 압력을 가하는 시간을 연장하는 두 방법이 존재한다: 첫번째 방법은 웹 속도를 낮추는 것인데, 그러나 제조의 경제적인 관점에서, 이는 적절성이 낮다. 다른 가능성은 롤러들의 지름을 증가시키는 것이데, 롤러들의 크기가 불합리해지는 지점에 금방 도달한다.
더욱이, 종래의 적층 기계는 제공된 적층 압력에 대하여 설계된다. 이는 롤러들이 다소 볼록한 형태를 가질 수 있음을 의미하고, 이는 롤러의 외부 휨들을 보상하고 롤러들 사이의 특정한 압축력이 롤러들의 전체 폭 모두에 걸쳐 일정한 압력을 제공한다. 롤러들 사이의 힘이 증가하거나 감소하는 경우, 롤러들의 볼록면은 롤러들의 외부 휨에 대응하지 않을 것이고, 이 이유로 인해 롤러들 사이의 압출력을 수정하는 것이 가능한 범위가 제한된다.
EP 1 345 756은 두 층들의 탄성 재료들로 둘러싸이는 내부 강체(rigid) 코어(core)를 포함하는 롤러를 기술한다. 그와 같은 놀러 하나가 사용되면, 조금 더 긴 닙이 제공될 것이지만, 그러한 롤을 사용하는 중요 이유는 웹의 두께에 있어서의 변화에 상대적으로 둔감한 닙을 획득하는 것일 것이다.
닙에서의 긴 압력 시간을 달성하는데 있어서의 문제는 본 발명에 따라 닙 롤러가 슈 프레스(shoe press) 형 압력 롤러로 구성되어 해결된다.
재료 층 또는 막 및 종이보드 또는 카드보드의 웹 사이의 부착을 실현하기 위해, 성형 개재되는 중합체 층 또는 부착 층이 상기 막 및 상기 종이보드의 웹 사이에 제공될 수 있다.
액체 및 공기 밀봉에 관한 우수한 특성들을 획득하기 위해, 상기 막은 중합체 막 또는 알루미늄 포일(알리포일)로 구성될 수 있다. 상기 재료 층은 또한 압출 코팅(extrusion coating)에 의해 상기 종이보드의 웹 상에 인가될 수 있다.
상기 닙의 필요한 길이를 획득하기 위해, 상기 압력 롤러는 프레스 웹을 포함하고, 상기 프레스 웹은 상기 종이보드의 웹과 평행하게 상기 종이보드의 웹과 동일한 속도로 진행하고, 상기 프레스 웹은 롤러를 따라 신장되고 이 목적을 위해 제공되는 하나 이상의 압력 바(bar)들에 의해 냉각 롤러에 대해 가압된다.
동작 중에 압축력을 조정할 수 있도록, 상기 압력 바는, 상기 슈 형상의 부재에 작동하는 유압에 의해 수직으로 상기 프레스 웹에 대해 가압되는 일종의 "슈"와 닮은 외형을 갖는 신장된 부재일 수 있다. 이 기술은 종래의 슈 압력 유형의 기술과 같은 페이퍼 캘런더링(paper calendaring)의 분야에 공지되어 있다. 대안으로 그리고 더욱 현대의 슈 프레스 기술에 따르면, 상기 압력 바는 상기 프레스 웹에 대한 압력 및 상기 닙 내의 압력 프로파일을 생성하기 위해 수압으로 일련의 활성화되는 요소들을 포함할 수 있다.
슈 프레스 롤러 닙을 포함하는 적층 스테이션의 하나의 바람직한 응용은 패키징 재료들의 제조일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 닙에서의 긴 압력 시간을 달성하는데 있어서의 문제점이 해결된다.
본 발명은 이제 첨부 도면들을 참조하여 이후에 더 상세하게 기술될 것이다. 첨부 도면들에서:
도 1은 본 발명에 따른 적층 스테이션의 개략적인 측 입면도; 및
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 슈 프레스형 롤러 및 냉각 롤러 사이의 닙을 도시한 개략적인 측 입면도.
도 3은 본 발명의 대안 실시예에 따른 슈 프레스형 롤러 및 냉각 롤러 사이의 닙을 도시한 개략적인 측 입면도.
도 1, 2 및 3은 막(120)에 의한 종이보드(110)의 코팅을 위해 의도된 적층 기계의 일부를 도시한다. 막(120)을 종이보드(110)에 고정하기 위해, 용융된 중합체 또는 부착체 형태로 종이보드(110) 및 막(120) 사이에 박층(130)이 제공된다. 적층을 위해 필요한 압력 및 온도 감소를 발생시키기 위해, 종이보드(110), 막(120), 및 용융된 중합체(130)가 프레스 또는 닙 롤러(150) 및 냉각 롤러(160) 사이에서 서로 가압된다. 이 롤러들 사이의 압력 하에 놓이는 상기 영역은 일반적으로 닙으로 칭해지고, 이의 웹(110)의 길이 방향으로의 범위는 냉각 롤러 및 닙 롤러 사이의 힘의 의해 하나의 핸드(hand) 상에서, 그리고 닙 롤러 및 냉각 롤러에서의 재료가 얼마나 탄력적인지에 의해 다른 핸드 상에서 결정된다. 이따금, 냉각 롤러(160)는 예를 들어 내부 수냉(water cooling) 디바이스(도시되지 않음)에 의해 냉각된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 박막(130)이 없는 대신 접착제 또는 고온 용융 층(도시되지 않음)으로 코팅되는 막(120)을 사용하는 것이 가능하고, 이 막은 종이보드(110)의 웹 방향으로 대면한다. 또한 닙에서 막(120)이 전체적으로 또는 부분적으로 용융(소위 "핫 실린더(hot cylinder) 적층")에 의해 종이보드(110)에 부착되는 그러한 온도 및 압력을 획득하는 것이 가능하다.
종래 기술에 따른 적층 기계에서, 냉각 롤러(160) 및 닙 롤러(150) 이 둘은 대개 실린더형이다. 이는 큰 힘이 롤러들을 서로 가압되지 않으면, 닙이 상대적으로 짧아지는 결과를 초래한다. 그러나, 예를 들어 압축은 종이보드(110) 자체의 경직성 또는 강성을 감소시키기 때문에 종이보드(110)가 압축을 겪을 큰 힘을 사용하는 데에는 복수의 결점들이 있다. 종래 기술에 따른 짧은 닙은 상기 닙에서 머무는 시간이 짧을 것이고, 이는 웹이 닙을 통과할 수 있는 속도를 제한하는 결과를 초래한다. 더욱이, 닙에서의 고압은 종이보드(110)에 같은 경제적인 종이보드 유형들을 사용하는 것을 어렵게 하는데, 왜냐하면 낮은 가격의 종이보드 유형은 일반적으로 밀도가 낮아서, 그 결과 닙에 의해 서로 가압되는 경향이 있음이 명백하기 때문이다. 종이보드가 서로 가압되면, 그 두께는 감소할 것이고 감소된 두께는 재료의 강도가 감소하는 것을 의미하고, 이는 차례로 재료로부터 제조되는 패키지가 자체의 형상을 잃을 위험이 있음을 의미한다.
본 발명에 따르면, 닙 롤러(150)는 소위 슈 롤러이고; 그러한 슈 롤러의 기능은 도 2 및 도 3을 참조하여 이후에 설명될 것이다.
본 발명에 따른 닙 롤러(150)는 동작 시에 냉각 롤러(160), 종이보드의 웹(110) 및 막(120)과 동일한 속도로 진행하는 프레스 웹(155)을 포함한다. 적층에 필요한 압력은 냉각 롤러(160)에 대하여 적어도 하나의 압력 바(157)에 의해 프레스 웹(155)이 가압됨으로써 발생된다. 바(157)는 냉각 롤러(160)에 대해 정적으로 위치되고, 이는 프레스 웹(155)이 바(157)의 전면(158)에 대해 슬라이딩될 것임을 의미한다.
슈 롤러 유형의 닙 롤러(150)를 사용함으로써, 닙을 보다 큰 영역에 걸쳐 분포시키는 것이 가능하고, 이는 차례로 오랜 압력 시간을 유지하는 동안 적층 속도를 증가시키거나, 또는 더 낮은 압력 및 더 긴 압력 시간을 가지는 것을 가능하게 한다.
복수의 상이한 유형들의 롤러들이 있다: 그러나 이들에 공통되는 특징은 이들에게는 카운터 롤러(counter roller)(본 발명에 따르면 냉각 롤러)와 동일한 속도를 갖고 프레스 웹(155) 및 카운터 롤러 사이에 압력을 생성하도록 제공되는 압력 발생 바에 대하여 슬라이딩하는 프레스 웹(155)이 제공된다. 종이 산업을 위한 슈 롤러들은 상업적으로 구입 가능하다(예를 들어 Metso paper Karlstan가 상표들 Optidwell and Symbelt 하에서 슈 롤러를 판매한다). 그러나 종이 산업용으로 의도된 슈 롤러들은 종이 산업에 적합한 슈 롤러들이 상당히 고 압축 압력을 제공하는 점에서 적층에 적합한 롤러들과는 상이하다; 종이 산업 내의 압축 압력은 적층에 필요한 압력보다 3 내지 4배 더 높다.
도 2에 따른 압력 바(157)에는 한 벌의, 또는 다수, 예를 들어 세 개별 통제 압력 요소들(157', 157'', 및 157''')이 제공된다. 본 발명의 특정한 실시예들에서, 압력 요소들(157', 157'', 및 157''')은 슈 롤러의 전체 길이에 걸쳐 신장되고, 그 결과는 전체 길이에 걸쳐 압축 압력이 일정하게 분배될 것이다. 다른 실시예들에서, 압력 요소들의 일부는 전체 길이에 걸쳐 신장되지 않아서, 그 결과는 닙이 웹의 폭에 걸쳐 다양할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 이 실시예에서, 압력 요소들(157', 157'', 및 157''')은 유압 액체를 포함하는 다수의 챔버(chamber)들을 갖는 연장된 가요성 다이(die)로 구성되고, 각각의 챔버는 압력 요소를 나타낸다. 2부터 실제로 실현 가능한 수까지 여러 압력 요소들인 존재할 수 있으나, 통상적으로 2 내지 6이다. 다이는 챔버로부터 다이의 아래에 제공되는 유압에 의해 프레스 웹에 대하여 가압되고, 그 힘은 다이로부터 프레스 웹(155)으로, 그리고 웹(110)을 통해 냉각 롤러(160)로 전달된다.
유압은 또한 압축 압력이 웹의 전체 폭을 따라 일정할 주요 장점을 제공하는데, 왜냐하면 유압은 닙 또는 냉각 롤러들의 임의의 가능한 외부 휨과 완전히 동일하기 때문이다.
본 발명의 대안의 실시예에 따르면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 다수의 프레스 디바이스들(157, 157')(여러 부가적인 프레스 디바이스들이 있을 수 있으나 도시되지 않는다)은 연장 바들, 강체 재료의 스트립(strip)들 도는 비드(bead)들로 배치된다. 바들, 스트립들 또는 비드들은 실질적으로 프레스 웹(155)의 전체 폭에 걸쳐 신장되고, 유압 실린더에 의해 그에 대해 가압될 수 있다.
본 발명에 내재하는 부가적인 장점은 예를 들어 EP 1 345 756에 기술된 것과 유사한 닙을 실현하기 위해 프레스 웹(155)이 특정 탄성 산출 능력을 나타내는 재료로 코팅될 수 있다. 이는 압축 압력이 보다 "탄력적"일 것이라는 특성을 제공하고, 이는 예를 들어 빨대의 관통에 대한 표시를 실현하기 위해, 압축 압력이 종이보드에 구멍이 있는 영역들 내부에 도달함을 의미한다.
상술한 실시예들 모두에서 유압을 증가 도는 감소시킴으로써 동작 동안 닙 내의 압력을 조절하는 것이 가능하다.
본 발명에 내재하는 다른 부가적인 장점은 닙 롤러 및 냉각 롤러 사이의 긴 닙은 예를 들어 이 층들을 동시에 손상시키지 않고 다공성 종이보드 또는 다공성 플라스틱 층들의 적층을 개선시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 재료 층 또는 막(120) 및 종이보드 또는 카드보드(110)의 적층을 위한 적층 스테이션으로서, 상기 적층 스테이션은 닙 롤러(150) 및 냉각 롤러(160)를 포함하고, 상기 닐 롤러(150) 및 냉각 롤러(160) 사이에 상기 재료 층 또는 상기 막(120) 및 상기 종이보드의 웹(110)을 함께 가압하는 닙이 형성되고, 상기 닙 이후의 상기 막(120) 또는 상기 재료 층은 소정의 각 간격 동안 상기 냉각 롤러에 대하여 접하는, 적층 스테이션에 있어서, 상기 닙 롤러(150)는 슈 프레스 형 롤러인 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    성형 개재되는 중합체 층(130) 또는 부착층은 상기 막(120) 및 상기 종이보드의 웹(110) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막(120)는 중합체 막 또는 알루미늄 포일(알리포일)인 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재료 층은 압출 코팅에 의해 상기 종이보드의 웹 상에 인가되는 용융된 중합체인 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슈 프레스 형 롤러는 프레스 웹(155)을 포함하고, 상기 프레스 웹(155)은 상기 종이보드의 웹(110)과 평행하게 상기 종이보드(110)의 웹과 동일한 속도로 진행하고, 상기 프레스 웹(155)은 이 목적을 위해 제공되는 압력 요소들(157', 157'', 157''')을 갖는 바에 의해 상기 냉각 롤러에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력 요소들(157', 157'', 157''')은 유압으로 활성되는 요소들(157', 157'', 157''')인 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슈 프레스 형 롤러는 프레스 웹(155)을 포함하고, 상기 프레스 웹(155)은 상기 종이보드의 웹(110)과 평행하게 상기 종이보드(110)의 웹과 동일한 속도로 진행하고, 상기 프레스 웹(155)은 상기 프레스 웹(155)의 실질적으로 전체 폭에 걸쳐 신장되는 강체 재료로부터의 하나 이상의 압력 바들에 의해 상기 냉각 롤러에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 적층 스테이션.
  8. 포장 재료의 제조를 위한 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 적층 스테이션의 사용.
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