KR20160111412A

KR20160111412A - 제지기 내의 분무 장치를 위한 공기 시일 디바이스

Info

Publication number: KR20160111412A
Application number: KR1020167021970A
Authority: KR
Inventors: 만프레드 디벨; 미카엘 하리 오델
Original assignee: 아스텐존슨 인코포레이티드
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-09-26
Also published as: WO2015112274A1; EP3097225A4; US20160334021A1; DE102014100651B4; EP3097225A1; DE102014100651A1

Abstract

제지기 내에서 이동하는 웨브에 유체 코팅을 도포하기 위한 유체 분무 장치 내로 외부 공기가 유입되는 것을 감소시키거나 또는 최소화하기 위해 비접촉식 공기 시일 디바이스가 마련된다. 상기 공기 시일 디바이스는 2개의 공기 시일 조립체를 포함하며, 이들 공기 시일 조립체는 나란하게 서로에 대해 대향하여 위치하고, 웨브의 진행 방향으로 오프셋되게 배치되며 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면을 갖추어 S자 형상의 사인 곡선형 경로를 형성하며, 웨브가 공기 시일 디바이스를 통과할 때 웨브는 상기 경로를 따라 진행하고, 웨브가 유체 분무 장치 내로 진입하거나 유체 분무 장치로부터 빠져나올 때 웨브는 볼록하게 만곡된 웨브 대면 표면들 각각의 일부를 감싸게 된다. 각각의 공기 시일 조립체는 롤, 로드, 또는 슈(shoe)를 포함하며, 상기 롤, 로드, 또는 슈는 볼록하게 만곡되는 표면을 형성하고, 웨브는 이 표면 위로 공기 쿠션 상에서 접촉하지 않는 방식으로 지나가며, 상기 공기 쿠션은 또한 유체 분무 장치 외부의 주위 공기 및 경계층 공기 양자 모두의 유입을 최소화한다.

Description

제지기 내의 분무 장치를 위한 공기 시일 디바이스{AIR SEAL DEVICE FOR A SPRAY APPARATUS IN A PAPERMAKING MACHINE}

본 발명은 제지 과정에서 유체 분무 장치에 사용하기 위한 시일 디바이스(seal device)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 유체 분무 장치에 대해 이동하는 웨브(web)의 상류 입구 및 하류 출구 중 어느 하나 혹은 양자 모두에 위치하여 웨브를 지지하는 동안 주위 공기 및 경계층 공기의 유입을 최소화할 수 있는 시일 디바이스에 관한 것이다.

이동하는 웨브에 대해 액상 전분 사이징(liquid starch sizing)을 적용하는 알려진 분무 장치에서는, 일반적으로 분무기 내로의 주위 공기의 흡입이 최소화되도록 또는 완전히 방지되도록 요구된다. 보통 유체 분무 장치의 내부는, 웨브에 부착되지 않은 임의의 분무 재료를 회수하기 위해 유체 분무 장치의 외부 환경에 비해 약간 음압(negative pressure)에서 작동된다. 분무기의 외부 환경으로부터 새어 들어올 수 있거나 또는 웨브와 함께 이동하는 경계층 공기로서 유입되는 주위 공기는, 분사기 장치의 내부 환경 내의 고온의 포화 공기(섭씨 90도 내지 섭씨 95도임)에 비해 저온이며 건조하다. 이러한 주위 공기는, 이동하는 웨브 상에 분무된 액상 전분이 굳어지게 하고 분무 장치의 내부 표면 상에서 말라붙게 한다. 이는 매우 바람직하지 않은데, 왜냐하면 분무기가 적절히 작동하도록 하기 위해 전술한 고상 전분은 제거되어야만 하기 때문이다. 보다 저온인 주위 공기는 또한, 웨브 상에 분무된 재료를 웨브가 흡수 또는 유지하는 능력을 저하시키고, 이에 따라 분무 장치의 효율을 저하시킨다. 이동하는 웨브는 또한 경계층 공기의 층을 운반한다. 유체 분무 장치에 대해 현재 알려진 어떠한 시일 구성도 유체 분무 장치 내로의 주위 공기의 흡입을 방지 또는 최소화하는 데 있어서 효과적이지 않은데, 왜냐하면 이들 시일 구성은 웨브에 대해 순응하도록 적절히 조정되지 못하고, 공기의 흡입을 방지하기 위한 연속적인 활성 비접촉 시일을 제공하지 못하기 때문이다. 분무 코팅 효율을 개선하기 위해 그리고 분무 장치의 내부 표면 상에서 말라붙은 재료를 제거하는 데 요구되는 운전 중단 시간을 단축시키기 위해, 이상의 결점을 해소하기 위한 개선된 밀봉 구성이 요구된다.

본 발명은 전술한 문제에 대한 해법을 제시하며, 비접촉식 공기 시일 디바이스로서, 분무 장치의 내부 환경 내로의 주위 공기 및 경계층 공기 양자 모두의 유입을 최소화하여 분무 장치의 효율 및 효과를 개선하도록 의도된 비접촉식 공기 시일 디바이스에 관한 것이다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 비접촉식 공기 시일 디바이스는, 제지기 내에서 이동하는 웨브에 유체 코팅을 도포하기 위한 유체 분무 장치 내로 외부 공기가 유입되는 것을 감소시키거나 또는 최소화하기 위해 마련된다. 상기 공기 시일 디바이스는 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체를 포함하며, 이들 공기 시일 조립체는 각각 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면을 갖고, 상기 웨브 대면 표면 위로 웨브가 진행하며, 이때 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면은 웨브의 진행 방향으로 오프셋되게 배치되고, 서로에 대해 대향하게 배치되어 S자 형상의 사인 곡선형 경로를 형성하며, 웨브가 시일 디바이스를 통과할 때 웨브는 상기 경로를 따라 진행하고, 웨브가 유체 분무 장치 내로 진입하거나 유체 분무 장치로부터 빠져나올 때 웨브는 볼록하게 만곡된 웨브 대면 표면들 각각의 일부를 감싸게 된다. 볼록하게 만곡된 웨브 대면 표면들 각각에 공기 쿠션이 마련되며, 이때 상기 공기 쿠션은 웨브를 지지하도록 되어 있다. 바람직하게는, 상기 공기 시일 조립체는, 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면을 포함하는 천공된 고정 파이프 또는 슬롯 형성된 고정 파이프, 슬롯 형성된 고정식 슈(shoe), 또는 회전 로드 중 하나로 형성된다. 이러한 구성을 이용하면, 웨브는 공기 쿠션 상에서 비접촉 방식으로 진행하며, 또한 이에 따라 유체 분무 장치에 대해 외부에 있는 주위 공기 또는 경계층 공기 양자 모두의 유입이 최소화된다.

일 실시예에 있어서, 공기 시일 조립체는, 슬롯 또는 일련의 구멍과 같이 적어도 하나의 연속된 개구들 또는 불연속적 개구들이 갖춰진 고정 롤(stationary roll)로서 마련되며, 개구들은 고정 롤의 폭을 가로질러 연장되고 압축 유체의 소스와 유체 연통한다.

다른 실시예에 있어서, 공기 시일 조립체는, 단면에 있어서 볼록하게 만곡되는 고정식 만곡형 슈로서 마련되며, 이 고정식 만곡형 슈도 마찬가지로 웨브의 표면에 압축 유체를 제공하도록 구성된다.

또 다른 실시예에 있어서, 공기 시일 조립체는, 그 회전 운동으로 인해 웨브에 대한 공기 쿠션을 형성하는 회전 로드로서 마련된다.

본 발명의 추가적인 특징 및 실시예는 이하에서 그리고 청구범위에서 설명되며, 이들은 명시적으로 [과제의 해결 수단] 섹션에 통합되고 간결함을 위해 본 명세서에서 거듭 제시되지 않는다.

도 1은 웨브 형성 과정에서 사용하기 위한 종래 기술의 분무 장치의 단순화된 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉식 공기 시일 디바이스의 단면도로서, 압축 공기의 쿠션을 제공하는 2개의 고정 파이프를 포함하는 것인 공기 시일 디바이스의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉식 공기 시일 디바이스의 단순화된 단면도로서, 압축 공기의 소스를 구비하지 않으면서 2개의 대향 회전하는 로드(rod)를 포함하는 것인 공기 시일 디바이스의 단순화된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비접촉식 공기 시일 디바이스의 도면으로서, 시일을 형성하기 위해 사용되는 압축 공기의 소스가 2개의 만곡된 슈(shoe)에 마련되는 것인 공기 시일 디바이스의 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 웨브에 대해 가능한 최소 편향을 나타내는 것인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 비접촉식 공기 시일에 제공되는 4가지의 공기 시일 조정을 나타낸 것이다.

도 1(종래 기술)에 도시된 바와 같이, 웨브(15)는 웨브 형성 기계(도시되어 있지 않음)에서의 상류 프로세스로부터 분무 장치(1)의 웨브 유입 영역(5)으로 소정 속도로 이송된다. 웨브(15)는 한정된 기계 횡단 방향(CD)의 폭을 가지며, 뿐만 아니라 제1 평면 및 제2 평면을 갖는다는 것을 이해할 것이다. 알려진 장치(1)에 있어서, 종래 기술에 따른 입구 시일(6)은 웨브 유입 영역(5)에 마련되며, 이 시일(6)은 보통 대향하는 고정식 플레이트들 또는 파이프들의 쌍의 형태를 취하고, 이들 플레이트 또는 파이프는 각각 근접하게 위치하지만 바람직하게는 웨브가 유입 영역(5)으로 유입될 때 웨브의 평면에 접촉하지 않는다. 제2 시일(12)이 분무 장치(1)의 웨브 출구 영역에 위치하며, 이 제2 시일은 입구 시일(6)과 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 입구 시일(6) 및 출구 시일(12)의 목적은, 웨브(15)의 표면으로부터 경계층 공기를 걷어내고 분무 환경(2)으로 주위 공기가 유입되는 것을 방지하는 것인데, 상기 분무 환경은 공기 출구(7a, 7b)에 의해 외부 환경에 비해 약간의 음압으로 유지된다.

화살표(MD)로 표시된 방향으로 웨브(15)가 분무 장치(1)의 분무 환경(2) 내로 이동할 때, 웨브(15)와 대면하는 대향 측에서 2개의 분무 비임(17a, 17b) 각각에 위치하는 일련의 분무 노즐 유닛(20a, 20b)은 분무화된 처리액 분무(22a, 22b)가 웨브의 적어도 하나의 표면으로 그리고 보통 양 표면으로 향하게 하여, 웨브가 시트 출구 영역(10)에서 분무 환경(2)을 빠져나갈 때, 유체로 된 고른 코팅이 적어도 하나의 표면에 도포되도록 한다. 임의의 과도한 코팅은 드립 팬(drip pan; 3a, 3b)으로 빨아들여지고, 빨아들여진 코팅은 재순환을 위해 드립 팬으로부터 제거된다.

다양한 유형의 코팅이 유체 분무 장치(1)에서 웨브에 도포될 수 있지만, 유체 전분의 코팅을 도포하는 것이 가장 일반적이며, 이는 또한 사이징(sizing)으로 알려져 있다. 웨브 상에 분무되는 유체 전분 용액이 섭씨 90도 이상과 같이 비교적 높은 온도로 유지되지 않으면 그리고 분무 환경이 매우 습한 상태로 유지되지 않으면, 유체 전분은 응고되며 분무 장치의 구성요소 상에서 굳어지게 된다는 것이 잘 알려져 있다. 다양한 유형의 고정식 시일(6 및 12)이 외부 공기(주위 공기, 경계층 공기)의 유입을 방지하기 위한 시도에서 사용되었지만, 어떠한 시도도 완벽하게 성공적이지 않았거나 또는 특히 비용 효과적이지 않았다.

종래 기술에 관한 이러한 문제를 극복하기 위해, 현재 비접촉 유형의 공기 시일 디바이스가 존재하며, 공기 쿠션을 제공하는 상기 공기 시일 디바이스로서, 웨브가 분무 환경 내로 유입되거나 또는 분무 환경으로부터 빠져나갈 때 웨브가 이 공기 쿠션 상에서 떠 있을 수 있는 것인 공기 시일 디바이스는 이러한 요구를 성공적으로 해소할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉식 유형의 공기 시일 디바이스(30)의 단면도를 제시한 것이다. 공기 시일 디바이스(30)는 분무 장치의 분무 환경 내에서 상류 웨브 유입 영역(5') 또는 하류 웨브 출구 영역(10') 중 하나 또는 양자 모두에 위치하도록 의도된다[분무 장치의 존재는 점선(1')으로 개략적으로 제시되어 있음].

도 2에 도시된 바와 같이, 웨브(15)는 상류 프로세스로부터 공기 시일 디바이스(30)에 접근하고 시일 디바이스를 통해 분무 장치(1')의 분무 환경(2') 내로 (또는 분무 환경 외부로) 이동한다. 공기 시일 디바이스(30)는 2개의 고정식 공기 시일 조립체(32a, 32b)를 포함하며, 각각의 공기 시일 조립체는 조정 가능한 지지부(31a, 31b)에 장착되는 공기 시일 파이프(34a, 34b)를 구비하고, 각각의 조정 가능한 지지부는, 수직 방향, 수평 방향, 회전 방향 또는 바우잉 방향(bowing direction) 중 임의의 방향(33)으로 고정식 공기 시일 조립체(32a, 32b)의 조정이 가능하게 이동 가능하다. 공기 시일 파이프(34a, 34b)는 공기 시일 디바이스(30)에서 나란히 위치하며, 서로로부터 수직방향으로 오프셋되어 사인 곡선 형태의 “S자 형상의” 만곡된 경로를 형성하고, 웨브는, 웨브가 유체 분무 장치(1')의 분무 환경(2') 내로(또는 분무 환경 외부로) 진행하면서 공기 시일 파이프들을 통과할 때 공기 시일 파이프들 사이에서 상기 경로를 따르게 된다.

공기 시일 파이프(34a, 34b)의 내부 영역(36a, 36b)에는 압축 공기(도시되어 있지 않음)이 마련되며, 이 압축 공기는 분무 환경(2')의 온도 및 습도 수준에 근접한 온도 및 습도 수준으로 유지되는 것이 바람직하다. 각각의 공기 시일 파이프(34a, 34b)의 외부 표면은, 내부(36a, 36b)와 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 노즐 또는 축선에 대해 평행하게 배향되는 연속된 슬롯 또는 불연속적인 슬롯, 일련의 천공부 혹은 유사한 개구(38a, 38b)를 포함하며, 상기 개구는 이 개구를 통한 압축 공기의 제어된 이송을 가능하게 한다. 바람직하게는, 파이프 축선에 대해 평행하게 선형으로 배치된 복수 개의 공기 노즐이 마련된다. 대안으로, 파이프의 축선에 대해 평행하게 파이프의 길이를 따라 선형적인 방식으로 배치되는 일련의 슬롯 또는 원형 천공부가 마련된다. 추가적인 대안으로서, 다공성 재료 또는 소공 재료(foraminous material)로 마련되는 연속적인 슬롯이 제공되며, 이 재료는 스테인레스 강과 같은 소결 금속 또는 세라믹 재료와 같이 그 길이 및 폭을 따라 유체의 균일한 배출을 가능하게 한다. 세라믹 재료라면, 한 가지 적절한 재료로는 폴 코포레이션(Pall Corp.)으로부터 입수 가능한 폴 카르보 필터 요소(Pall Carbo filter element)를 들 수 있다. 금속으로 제조된다면, GKN 진터 메탈스 게엠베하로부터 입수 가능한 것과 같은 필터가 만족스러운 것으로 입증될 수 있다.

작동 중에, 압축 공기는 공기 시일 파이프(34a, 34b)의 내부 영역(36a, 36b)으로 공급되며, 웨브(15)의 일 표면으로 지향되고 충분한 압력을 갖는 제어된 공기 제트(37a, 37b)로서 개구(38a, 38b)에서 각각의 파이프를 빠져나가 실질적으로 연속적인 공기 쿠션(39a, 39b)을 형성한다. 이러한 공기 쿠션은 몇 가지 기능을 수행한다. a) 공기 쿠션은 공기 시일 파이프(34a, 34b)의 만곡된 표면으로부터 떨어지게 웨브(15)를 들어올리며, 이에 따라 웨브는 상기 만곡된 표면과 접촉하지 않으면서 만곡된 표면 위로 지나가게 된다. b) 공기 쿠션은, 웨브와 함께 이동하는 임의의 경계층 공기의 대부분이 분무 환경(2')으로부터 멀리 바깥으로 향하게 한다. c) 공기 쿠션은 입구 영역(5') 또는 출구 영역(10')으로부터 외부로 고온의 공기가 왕성하게 누출되도록 유지하며, 이는 주위 공기의 유입을 방지한다.

이상이 구현될 수 있도록 하기 위해, 웨브로 이송되는 공기 쿠션(39a, 39b)의 외향 압력(P)은, 공기 시일 파이프(34a, 34b)의 만곡된 표면의 반경(R)으로 웨브 장력(T)을 나눈 값 이상이어야만 하며, 즉 P≥T/R이어야만 한다. 제어된 공기 제트가 고정식 공기 시일 조립체(32a, 32b)에서의 개구(38a, 38b)를 빠져나갈 때 제어된 공기 제트(37a, 37b)에 의해 이동하는 웨브(15)에 대해 공기 쿠션(39a, 39b)에 의해 인가되는 공기 압력이 전술한 관계를 충족하면, 이때 공기 쿠션(39a, 39b)은 비접촉 유형의 공기 시일을 제공하여 주위 공기 및 경계층 공기를 배척한다. 인가되는 공기 압력(P)은 바람직하게는 전술한 값보다 크게 되어(즉, P>T/R), 누설 공기가 웨브(15) 아래에서 공기 시일 파이프(34a, 34b)의 웨브 대면 표면에 걸쳐 공기 제트(37a, 37b)에 의해 제공되는 것을 보장한다. 일반적으로 말해서, P=T/R±25%이다.

연결 수단(31a, 31b)에 대한 조정(33)은 수직 방향, 수평 방향, 회전 방향 또는 바우잉 방향 중 임의의 방향으로 고정식 공기 시일 조립체(32a, 32b)의 위치 변경을 가능하게 하여, 균일한 공기 쿠션 및 시일의 제공을 보장하고, 연속적인 상류 공기 이동을 제공하여 주위 공기의 흡입을 방지한다. 유체 분무 장치로 진입하는 웨브가 보통 그 기계 단면 방향 상태에 있어서 균일하지 않을 때 종종 이러한 조정이 요구되며, 이에 따라 전술한 변동을 허용할 수 있도록 공기 시일에 대한 조정이 이루어져야만 한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉식 공기 시일 디바이스(40)의 단순화된 단면도로서, 제1 실시예에서와 같은 압축 공기를 공급하지 않는 2개의 대향 회전하는 로드를 포함하는 것인 공기 시일 디바이스의 단순화된 단면도이다. 도시된 바와 같이, 웨브(15)는 상류 프로세스로부터 공기 시일 디바이스(40)에 접근하고 시일 디바이스를 통해 유입 영역(5")에서 분무 장치(1")의 분무 환경(2") 내로 이동한다[또는 출구 영역(10")에서 분무 환경 외부로 분무 장치(1")를 빠져나감]. 공기 시일 디바이스(40)는 2개의 고정식 공기 시일 조립체(42a, 42b)를 포함하며, 각각의 공기 시일 조립체는 조정 가능한 지지부(41a, 41b)에 장착되는 회전식 공기 시일 로드(44a, 44b)를 구비하고, 각각의 조정 가능한 지지부는, 수직 방향, 수평 방향, 회전 방향 또는 바우잉 방향 중 임의의 방향(33)으로 고정식 공기 시일 조립체(42a, 42b)의 조정이 가능하게 이동 가능하거나, 또는 로드의 "바우잉"의 조정이 가능하게 이동 가능하다. 공기 시일 로드(44a, 44b)는 나란히 오프셋되는 방식으로 공기 시일 디바이스(40) 내에 위치하며, 이에 따라 웨브(15)는 유체 분무 장치(1")의 분무 환경(2") 내로 진행할 때 공기 시일 로드들 사이를 통과하면서 사인곡선형의 "S"자 형상 곡선을 따르게 된다.

각각의 공기 시일 로드(44a, 44b)는 중공형일 수도 있고 중실형일 수도 있지만, 조정 가능한 지지부(41a, 41b)에 회전 가능하게 장착되어 벨트, 체인, 기어, 또는 전기 모터와 같은 적절한 구동 모터에 연결된 다른 구동 트레인 등 임의의 적절한 구동부에 의해 구동될 수 있다. 공기 시일 로드(44a, 44b)의 외부 표면은 대체로 매끈하며 중단부가 없고, 임의의 노즐 또는 다른 공기 개구를 포함하지 않는다.

사용 중에, 상류 로드(44a)는 제1 방향으로 회전하게 되어 상류 로드의 웨브 대향 표면은 공기를 상류 방향으로 유도함으로써 분무 장치(1")의 내부 분무 환경(2")으로부터의 고온의 포화 대기가 상류 로드의 표면 위로 향하게 한다. 하류 로드(44b)는 상류 로드(44a)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하여, 또한 상류의 분무 환경(2")으로부터의 고온의 포화 공기가 하류 로드의 웨브 대향 표면 위로 유도되게 한다. 각각의 로드(44a, 44b)의 웨브 대향 표면 위로 이동하는 고온의 포화 공기는 경계층 공기의 층을 형성하여 에어 쿠션(49a, 49b)을 제공하며, 이 에어 쿠션 위에서 웨브(15)는 비접촉 방식으로 진행할 수 있다. 제1 실시예에서와 같이, 이러한 공기 쿠션은 또한 웨브에 동반될 수 있는 임의의 경계층 공기를 제거하거나 최소화하는 역할을 할 뿐만 아니라, 분무 환경(2") 내로의 주위 공기의 유입을 방지하는 양의 압력 힘을 제공하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비접촉 유형의 공기 시일의 단순화된 단면도를 제시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 웨브(15)는 유입 영역(5"')에서 분무 장치(1"')의 분무 환경으로 유입된다. 공기 시일이 분무 장치(1"')의 출구 영역에 위치하더라도 유사한 구성이 이루어질 수 있다. 웨브의 제1 표면은 본 발명의 제3 실시예에서 비접촉 유형의 시일 디바이스(50)의 제1 공기 시일 조립체(52a)의 고정식 슈(54a)에 의해 마련되는 제1의 볼록하게 만곡된 웨브 대향 표면(56a) 위로 향하게 된다. 52a 및 52b와 같이 2개의 공기 시일 조립체가 마련되며, 이들 조립체는 나란하게 배치되고 오프셋되어 서로 대향하며 이에 따라 이들 조립체의 볼록하게 만곡된 웨브 대향 표면(56a, 56b)들은 각각 웨브를 향하여 그리고 상대 웨브 대향 표면을 향하여 배향되어, 웨브(15)가 분무 장치(1"')의 분무 환경에 유입될 때(또는 분무 환경으로부터 빠져나갈 때) 다소 사인곡선형인 "S"자형상의 경로를 따르도록 한다.

고정식 슈(54a)는 적어도 하나의 기계 단면 방향(CD) 채널(53a)을 포함하며, 이 채널에는, 지지부(51a) 내에 위치한(또는 지지부와 별도로 위치한) 공기 덕트(55a)와 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐(58a)에 의해 고온의 포화 압축 유체(57)가 공급된다. 채널(53a)은 볼록하게 만곡되는 웨브 대향 표면(56a)을 가로질러 기계 단면(CD)에서 연장되며 MD에 대해 수직하다. 적어도 하나의 노즐(58a)로 이송된 후 표면(56a)으로 이송되는 고온의 압축 포화 유체(57a)의 양은, 쿠션(59a)의 외향 압력이 표면(56a)으로부터 웨브(15)를 들어올리기에 충분하면서 상류 방향 및 하류 방향 양자 모두로의 누출로 인한 경계층 공기 및 주위 공기의 유입이 방지되도록 제어된다.

제1 실시예에서와 같이, 공기 제트(57a)를 통해 고온의 습한 유체를 이동시킴으로써 형성되는 쿠션(59a)에 의해 제공되는 외향 압력(P)은 슈(54a)의 만곡된 표면(56a)의 반경(R)으로 웨브 장력(T)을 나눈 값 이상이어야만 하며, 즉, P≥T/R이어야만 한다. 이러한 만곡된 표면은 또한 웨브가 분무 장치(1"')의 분무 환경 내로 진행하기 이전에 보통 웨브의 측방향 에지 부근에서 웨브의 임의의 주름을 제거하는 데 도움이 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에서 웨브에 대해 가능한 최소 편향을 제시하고 있으며, 여기서 만곡된 공기 시일 조립체(도 2 및 도 3에 도시된 바와 같음)는 웨브에 대해 공기 쿠션을 제공하는 기능을 하도록 허용된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 웨브(15)는 상류 프로세스로부터 하류로, 오프셋되고 대향하는 2개의 만곡된 표면(70a, 70b)을 포함하는 분무 장치(도시되어 있지 않음)를 향해 진행하며, 이러한 만곡된 표면 위에서 웨브는 접하여 이동하고, 접점(71 및 72)에서만 만곡된 표면과 접촉하게 된다. 만곡된 표면(70a, 70b)은 본 발명의 실시예에 따라 구성 및 배치되며, 웨브(15)가 접점(71 및 72)에서 이들 표면에 대해 작은 힘을 가하게 되도록 위치한다. 공기 쿠션은 공기 제트(제1 실시예 및 제3 실시예에서와 같음)에 의해 또는 대향 회전 표면(44a, 44b와 같은 로드 등)에 의해 만곡된 표면 부근에 마련된다. 비접촉 표면을 제공하기 위해 공기 쿠션에 의해 가해질 필요가 있는 외향 압력(P)은, 앞서 언급된 실시예에서와 같이 표면(70a, 70b)의 반경으로 웨브의 장력(T)을 나눈 값 이상이어야 하며, 즉, P≥T/R 이상이어야만 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 대해 이용 가능한 조정의 외측 한계를 제시한 것이다.

공기 시일 디바이스는 유체 분무 장치에 대해 바람직하게는 독립적으로 그리고 융통성 있게 장착되어 임의의 이동과 무관하게 그 정렬을 보장하게 되며, 추가적으로, 공기 시일은 그 길이를 따라 조정 가능하여 공기 시일의 프로파일이 분무 장치에 유입되는 웨브의 프로파일에 대해 평행하게 되어야만 한다. 도 6은 본 발명의 비접촉식 공기 시일 조립체의 조정 가능성의 특징을 제시한 것이다. 롤, 로드, 파이프, 슈 또는 다른 만곡된 표면일 수 있는 개별적인 시일 구성요소(80)는 바우잉 조정(82)을 허용하도록 지지되어 선형 구성으로부터 만곡된 구성으로 구성요소의 길이의 일부를 따라 구성요소가 편향 가능하게 허용함으로써 웨브의 인장 상태에 더욱 양호하게 적응 및 순응하도록 한다. 이는 31a, 31b와 같은 지지부에 의해 구현될 수 있으며, 상기 지지부는 롤, 로드, 파이프, 슈가 바우잉하도록 축방향으로 조정 가능하며, 개별적으로 조정 가능한 복수 개의 지지부를 사용함으로써 원하는 바우잉 형상이 설정되도록 페이퍼 웨브(paper web)를 향해 또는 페이퍼 웨브로부터 멀리 독립적으로 이동하게 될 수 있다. 추가적으로, 구성요소(80)는 84로 제시된 바와 같이 수평 방향, 수직 방향 및 둘레 방향 각각으로 조정될 수 있다. 이에 따라 구성요소(80)는 웨브가 분무 장치에 유입될 때(또는 분무 장치로부터 빠져나올 때) 웨브의 프로파일에 순응하게 할 수 있으며, 이에 따라 주위 공기 및 경계층 공기의 유입을 최소화하고, 이와 같이 구비된 경우, 필요에 따라 공기 제트가 웨브로 향하게 한다.

본 발명의 공기 시일 디바이스(롤, 로드, 파이프, 슈)는, 한정하는 것은 아니지만 고밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리머, 스테인레스 강과 같은 금속, 세라믹, 또는 유리 섬유를 비롯하여 의도되는 최종 용도에 대해 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다.

1 : 유체 분무 장치
2 : 분무 환경
3a, 3b : 드립 팬(drip pan)
5, 5' : 2에 대한 상류 웨브 유입 영역
6 : 입구 시일 디바이스(종래 기술)
7a, 7b : 공기 출구(진공)
10, 10' : 2로부터의 하류 웨브 출구 영역
12 : 출구 시일 디바이스(종래 기술)
15 : 웨브
17a, 17b : 제1 분무 비임 유닛 및 제2 분무 비임 유닛(쌍으로 사용됨)
20 : 분무 노즐 유닛(20a, 20b)
22 : 분무 노즐 유닛(20)으로부터의 유체 분무(22a, 22b)
30 : 비접촉식 시일 디바이스(제1 실시예)
31 : 분무 장치에서의 공기 파이프에 대한 조정 가능한 지지부
32a, 32b : 공기 시일 조립체
34a, 34b : 공기 파이프
36 : 압축 공기 공급부
37 : 공기 제트
38 : 공기 노즐
39 : 공기 쿠션
40 : 비접촉식 시일 디바이스(제2 실시예)
41a, 41b : 조립체(42a, 42b)를 위한 조정 가능한 지지부
42a, 42b : 공기 시일 조립체
44a, 44b : 공기 시일 로드
49a, 49b : 회전 로드(44a, 44b) 위에 형성되는 공기 쿠션
50 : 비접촉식 시일 디바이스(제3 실시예)
51a, 51b : 조립체(52a, 52b)를 위한 조정 가능한 지지부
52a, 52b : 공기 시일 조립체
54a, 54b : 슈(shoe)
55 : 공기 덕트(기계 횡단 방향)
56 : 만곡된 슈 표면
57 : 공기 제트(고온의 포화 공기)
58 : 공기 노즐
59 : 공기 쿠션
60 : 30, 40, 또는 50에 대한 가요성 장착부
61 : 분무 하우징
62 : 노즐
63 : 처리액 분무
MD : 장치(1)를 통한 웨브의 이동 방향
70a, 70b : 만곡된 표면
71 : 제1 접점
72 : 제2 접점
80 : 시일 구성요소
82 : [구성요소(80)에 대한] 바우잉 조정(bowing adjustment)의 정도
84 : 시일 조정

Claims

웨브 형성 프로세스(web forming process)에서 이동하는 웨브에 유체 코팅을 도포하기 위한 분무 장치의 입구 또는 출구 중 적어도 하나에 대한 비접촉식 공기 시일 디바이스로서, 상기 비접촉식 공기 시일 디바이스는,
- 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체로서, 이들 조립체는 각각 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면을 포함하며, 이 웨브 대면 표면 위로 웨브가 지나가고, 상기 웨브의 진행 방향으로 오프셋되게 그리고 서로에 대해 대향하게 배치되는 상기 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면들은 S자형 사인곡선식 경로를 형성하며, 웨브는 공기 시일 디바이스를 통과할 때 상기 S자형 사인곡선식 경로를 따라 진행하며 상기 볼록하게 만곡되는 웨브 표면들 각각의 일부를 감싸는 것인 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체;
- 상기 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면들 각각에 마련되는 공기 쿠션으로서, 상기 웨브를 지지하도록 되어 있는 것인 공기 쿠션
을 포함하며,
상기 공기 시일 조립체는, 볼록하게 만곡되는 웨브 대면 표면을 포함하는 천공된 고정 파이프 또는 슬롯 형성된 고정 파이프, 슬롯 형성된 고정식 슈(stationary shoe), 또는 회전식 롤(roll) 중 하나를 포함하는 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제1항에 있어서,
공기 쿠션을 형성하는 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체에 연결되는 압축 공기 소스
를 더 포함하는 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체는 천공된 고정 파이프 또는 슬롯 형성된 고정 파이프 또는 슬롯 형성된 고정식 슈를 포함하며, 각각 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체 각각의 길이방향 축선에 대해 평행하게 선형으로 배치되는 일련의 노즐, 천공부 또는 불연속적 슬롯을 포함하는 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체 각각은 선형으로 배향되는 슬롯에 위치하는 다공성 재료를 포함하는 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 공기 시일 조립체는, 구동부에 의해 구동되고 경계층 공기의 층을 수반하여 공기 쿠션을 형성하는 회전식 롤을 포함하는 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제1항에 있어서,
분무 장치에 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체를 장착시키는 조정 가능한 지지부
를 더 포함하며, 상기 조정 가능한 지지부는 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체의 수직방향 위치설정, 수평방향 위치설정 및 회전식 위치설정 중 적어도 하나를 제공하는 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제6항에 있어서, 상기 조정 가능한 지지부는 제1 공기 시일 조립체 및 제2 공기 시일 조립체의 바우잉 배향(bowed orientation)을 형성하도록 위치 설정 가능한 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제1항에 있어서, 일 표면 주위에서의 웨브의 랩핑 각도(angle of wrap)는 0도 내지 25도, 바람직하게는 5도 내지 15도인 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 공기 쿠션은 웨브에 P=T/R±25%인 압력을 제공하며, 여기서 T는 웨브 장력이고 R은 만곡된 표면의 반경인 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.
제9항에 있어서, P≥T/R인 것인 비접촉식 공기 시일 디바이스.