KR20200033923A

KR20200033923A - 슈 프레스 형태의 가압 유닛을 갖는 식물 잔재에 기초하여 시트를 생산하는 기계 및 공정

Info

Publication number: KR20200033923A
Application number: KR1020207005132A
Authority: KR
Inventors: 시몽 세나; 쟝 도미니끄 봉팡티; 파브히스 질렛
Original assignee: 알리만드
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2020-03-30
Also published as: JP6960054B2; CN110996689A; WO2019016432A1; CN110996689B; JP2020527365A; FR3069254A1; FR3069254B1; RU2738638C1

Abstract

재생 차(reconstituted tea)와 같은 식물 잔재(plant debris)에 기초한 시트를 제조하기 위한 기계가 설명된다. 기계는 슈 프레스(shoe press)로 형성된 가압 유닛(11)에 의해 가해지는 가압 작용의 영향 하에서만 시트로부터 물을 추출하는 가압 유닛(11)을 포함한다. 이러한 기계를 제공하는 단계를 포함하는 식물 잔재에 기초한 시트를 제조하는 방법이 또한 설명된다.

Description

슈 프레스 형태의 가압 유닛을 갖는 식물 잔재에 기초하여 시트를 생산하는 기계 및 공정

본 발명은 재생 담배(reconstituted tobacco) 또는 재생 차(reconstituted tea)와 같은 식물 잔재(plant debris)에 기초하여 시트를 생산하는 기계에 관한 것으로, 본 기계는 식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 포함하는 헤드 박스형 공급 장치(head box type feed-in device), 공급 장치에 의해 성형 직물의 진행 방향에 수직으로 계수된(counted) 성형 직물의 폭에 걸쳐 액체 현탁액이 균일하게 분배되는 이동 성형 직물로서, 습윤 시트가 수득될 때까지 성형 직물에 의한 이송 동안 액체 현탁액의 배출을 보장하도록 구성된, 이동 성형 직물, 성형 직물 상에 미리 형성된 습윤 시트가 습윤 시트에 함유된 물의 양을 추출하기 위해 가압 작용을 받는 가압 유닛, 그리고 가압 유닛으로부터 나오는 습윤 시트가 건조 작용을 받는 건조 유닛을 포함한다.

본 발명은 또한 그러한 제조 기계를 제공하는 단계를 포함하는 식물 잔재 기반 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

지난 4 년 동안, 식물 잔재 기반 시트들의 효율적이고 안전한 제조와 관련하여 문제가 있어 왔다. 식물 잔재의 특성은 응용 분야들에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 이는 재생 담배 기반 시트들(reconstituted tobacco based sheets) 또는 다른 재생 차 기반 시트들(reconstituted tea based sheets)에 관한 것일 수 있다.

재생 담배의 특정 경우에, 담배 제조업자들은 담배를 구성하는 담배 혼합물의 일부로서 그것들을 재통합함으로써 담배 생산 중에 발생된 담배 폐기물들을 재사용한다. 이러한 담배 폐기물들은, 잎들을 수확한 후에 사용하지 않는 담배 잎 줄기들, 저품질의 잎들, 또는 잎들을 찢는 중에 그리고 담배를 생산하는 다른 단계들 중에 생성되는 다른 크기들을 갖는 담배 먼지들(tobacco dusts)로, 주로 구성된다.

통상적으로, 담배 폐기물들을 재활용하는 공정은 본질적으로 재생 담배 기반 시트의 제조를 포함한다. 그 제조가 완료되면, 재생 담배 시트는 이어서 시트를 함침하는(impregnating) 단계, 함침된 시트의 최종 건조 단계 및 분쇄 단계를 거치며, 이러한 단계들은 이하에서 설명된다.

재생 담배 시트의 제조는, 물에 담배 폐기물들을 산란시키는 단계, 이어서 배수 및 세척 단계, 이어서 폐기물들을 가압하여 섬유질 매트릭스로부터 이의 혼합물(juice)을 추출하는 단계, 이어서 담배 섬유들을 정제하는 단계, 이어서 그 섬유들을 물에 1 % 범위의 농도로 희석하는 단계를 포함한다. 이는 재활용 담배 섬유들 및 물을 포함하는 액체 현탁액을 형성시킨다.

그 후, 재생 담배 시트의 제조는 다음 단계들을 포함한다. 먼저, 현탁액은 관련 분야에서 일반적으로 헤드 박스라고 하는 공급 장치를 통해 회전 성형 직물에 분배되며, 이는 현탁액의 진행 속도에서 성형 직물의 전체 폭에 걸쳐 현탁액을 균일하게 분배한다. 이어서, 현탁액은 연속 시트를 형성할 때까지 성형 직물 위로 배수 단계를 거치고, 건조도(dryness)는 20 % 범위에서 건조 평량(grammage)은 65 g/㎡ 범위이다. 이후에, 성형 직물 상에 미리 형성된 이러한 시트는 건조도를 약 40 %로 증가시키기 위해 가압 유닛을 향해 이송된다. 이어서, 가압 유닛에서 가압된 시트는 건조 유닛으로 이송되어, 일반적으로 80 % 범위의 건조에 도달할 때까지 증기로 가열된 일련의 건조기 롤들(drier rolls)에서 건조 단계를 거친다.

재생 담배 시트를 제조하기 위한 기계의 출력에서, 전술한 함침 단계는 재생 담배 시트를 미리 추출된 혼합물로 다시 함침시키는 것으로 이루어지며, 이는 증발에 의해 미리 농축되고 다른 첨가제들이 첨가되어 최종 제품을 커스터마이징할(customize) 수 있다. 최종 평량은 일반적으로 105 g/m² 범위이다. 실제로, 재생 담배를 사용하는 개념은 처음에 신선한 담배의 일부를 대체하기 위해 재사용되지 않은 폐기물을 재활용함으로써 경제적인 목적으로 제조업자들에 의해 초기에 개발되었지만, 이후에 첨가제들을 첨가함으로써 담배의 조성물뿐만 아니라 그 연소 품질도 최적화할 수 있는 가능성들이, 담배 제조업자들이 사용할 수 있는 주요 도구로서 초기 경제적인 측면에 추가되었다.

공정이 완료되면, 후속 선적 및 운송 작업들을 위해, 파쇄는 다양한 용기들로 포장하기 위해 최종 시트를 파쇄들로 절단하는 것으로 구성된다.

재생 담배 시트를 제조하기 위한 기계가 고려해야 하는 문제점들 중에서, 종이 시트 제조 분야에서 공지된 기술들과 비교할 때, 재생 담배 시트의 강도는 유사한 평량을 갖는 담배 시트의 강도보다 상당히 낮다는 것이며, 이는 사용한 재료들(줄기들과 먼지들로부터 나오는 섬유들)의 기계적 특성들이 종이 시트에 있는 목재 섬유들의 특성들보다 현저히 낮기 때문이다. 결과적으로, 이의 제조 공정 전체에 걸쳐, 재생 담배 시트가 파손 및 비구조화될(destructured) 위험이 매우 높아서, 양호한 생산 수율을 얻는 것이 어렵다. 명백한 기술적 그리고 인간적 불편함 외에도, 생산 및 재정적 손실을 암시하는 이송 작업이라고 불리는 작업을 구현하기 위해, 생산되는 시트의 어떠한 중단도 생산 중단을 요구한다. 결과적으로, 독자는 본 발명의 분야에 의해 암시된 문제점들이 종이 시트 제조 분야에서 알려진 문제보다 매우 구체적이고 상당히 더 복잡하다는 것을 이해해야 한다.

제조 공정 동안 재생 담배 시트의 강도를 향상시키기 위한 시도에서, 희게 칠한 목재 섬유들(whitewashed wood fibers)을 재활용 담배 섬유들 용액에 혼입시키는 것이 이미 생각되어 왔다. 일반적으로 이들은 낙엽수보다 내성이 강한 수지성 목재 섬유들(resinous wood fibers)로 구성된다. 그러나 이러한 작업은 최종 제품의 비용을 상당히 증가시키기 때문에 반드시 필요한 정도로만 수행된다.

현재 가장 일반적인 기술로서, 또 다른 공지 기술은 첨부된 도 1에 도시된 것과 같은 제조 기계의 사용에 대응한다. 이는, 관련 분야에서 일반적으로 양키(Yankee)라고 불리는, 가압 수증기로 가열되는 매우 큰 실린더의 형태로, 회전 드럼(2)의 배열로 구성되는 가압 장치(1)의 제조 기계로 구성된다. 일반적으로, 드럼(2)의 직경은 5 미터 범위에서 매우 크다. 흡입 장치(4)에 의해 성형 직물(3)로부터 흡입된 후, 습윤 시트는 750mm 직경을 갖는 제1 가압 롤(6)과 이어서 제2 가압 롤(7)의 수준에서 드럼(2)에 대해 두 번 가압되기 전에 이송 펠트(5) 위로 이송된다. 그 후, 습윤 시트는 드럼(2)에 접촉된 상태로 유지되고, 후자는 시트가 건조 유닛 자체로 침투하기 전에도 방출된 수증기를 통해 습윤 시트의 건조를 개시할 수 있도록 만든다. 그 후, 드럼(2)의 출구에서 습윤 시트가 방출되어 건조 유닛에 의해 권취된다. 이러한 가압 유닛 내에서, 드럼(2)에 의한 수증기의 방출 영향에 의해 습윤 시트에 의해 수행되는 건조 작용과 결합된 2 개의 롤들(6, 7)을 통해 습윤 시트에 의해 수행되는 가압 작용은, 40 내지 45 % 범위에 있는 시트에 대해 요구되는 건조도에 도달하도록 만든다.

이러한 해결의 장점은 습윤 시트를 지지하면서 습윤 시트의 파손을 유발할 수 있는 이송을 최소화하도록 만드는 것이다.

그러나 다른 한편으로, 도 1에 따른 제조 기계는 전술한 것처럼 가압 장치의 설계와 관련하여 많은 단점들이 있다.

첫째, 그러한 양키의 사용은 상당한 부피와 매우 높은 비용 때문에 문제가 된다. 결과적으로, 대부분의 경우 사용자에게 여분의 양키가 없기 때문에 고장이나 유지 보수의 경우 전체 제조 기계가 작동하지 않음을 의미한다. 또한 이러한 장비에 개입하려면 크레인을 사용해야 한다.

또한, 양키를 작동시키기 위해서는 대량의 드럼(2)에 수증기를 사용해야 하는데, 이는 과압(overpressure)의 경우 잠재적으로 위험할 수 있으며 습윤 시트에서 물을 추출하는 것은 경제적이지 않다는 것을 의미한다.

또한, 양키에 의한 습윤 시트의 자동 권취 및 건조 장치에 의한 권취를 위해 양키로부터의 자동 분리에 적합한 조건들을 찾고 유지하는 것은 실제로 어렵다. 이로 인해 프레스 장치 수준에서 분리 문제들, 그리고 심지어 시트 파손들로 인해 제조 기계에 많은 걸림들(jams)이 발생한다.

또한, 양키의 출구에서 습윤 시트의 분리는 종종 문제가 되고, 드럼(2)으로부터의 적절한 분리를 달성하기 위해 습윤 시트의 수득 건조도를 제한해야 한다.

더욱이, 매우 좁은 가압 영역들을 제공하는 2 개의 가압 롤들(6, 7)로 습윤 시트를 양키에 적용하는 것은 습윤 시트의 질량 부피가 적다는 것을 의미하며, 이는 후속 작업들에 문제가 될 수 있다. 실제로, 섬유질 매트가 너무 많이 가압된 경우, 동일한 원하는 양의 혼합물 및 첨가제를 시트에 다시 부여하는 것이 종종 문제가 되고, 때로는 함침이 매트의 코어에 도달하지 않아 품질 문제를 야기할 수도 있다(함침 동안, 시트가 암갈색으로 변하여, 함침 결함을 직접 검출하도록 만듦).

마지막으로, 매우 긴 이송 시간 동안 습윤 시트를 양키의 뜨겁고 매끄러운 표면과 접촉시키는 것은, 시트의 표면 기공률이 낮다는 것을 의미하며, 이는 다시 한번 후속 작업들에 문제가 된다. 실제로, 섬유질 매트의 코어가 만족스러운 질량 부피를 유지하더라도, 감소된 표면 다공성은 이후 재함침 작업을 손상시키도록 만든다.

이전의 문제들은 재생 담배 시트의 생산의 특정한 경우와 관련하여 언급되었지만, 이들은 여기에 제한되지 않으며, 유사한 문제들이 예를 들어, 재생 차 시트의 생산과 같이 대부분의 식물 잔재 기반 시트의 생산과 또한 관련된다.

본 발명은 전술한 단점들의 전부 또는 일부를 해결하는 것을 목적으로 한다.

이와 관련하여, 재생 담배 또는 재생 차와 같은 식물 잔재에 기초한 시트를 제조하는 기계를 제공할 필요가 있으며, 이는 가압 유닛의 수준에서 다음의 모든 목적들을 다룰 수 있게 만든다:

매우 깨지기 쉬운 것으로 알려진 습윤 시트의 파손 위험들을 최대한 피하면서 이송에 성공하는 것으로, 실제로, 이는 목재 섬유들에 기초한 종이 시트보다 훨씬 낮은 기계적 특성들을 갖는 섬유질 조립체로 구성된다.

건조 유닛을 향하여, 가장 건조한, 그리고 이에 따라 가능한 저항성이 많은 습윤 시트를 전달하기 위해 가능한 많은 물을 가압하여 추출하는 것이다.

재함침 작업 동안 혼합물의 흡수를 향상시키기 위해 습윤 시트의 가능한 최대 질량을 유지하는 것이다.

습윤 시트의 표면의 가능한 높은 기공도를 보존하는 것이다.

이를 위해, 재생 담배 또는 재생 차와 같은 식물 잔재에 기초한 시트를 제조하기 위한 기계가 제안되며, 이는

식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 함유하는 헤드 박스형 공급 장치,

공급 장치에 의해 성형 직물의 진행 방향에 수직으로 계수된(counted) 성형 직물의 폭에 걸쳐 액체 현탁액이 균일하게 분배되는 이동 성형 직물로서, 습윤 시트가 수득될 때까지 성형 직물에 의한 이송 동안 액체 현탁액의 배출을 보장하도록 구성된, 이동 성형 직물,

성형 직물 상에 미리 형성된 습윤 시트가 습윤 시트에 함유된 일정량의 물을 추출하기 위해 가압 작용을 받는 가압 유닛, 그리고

가압 유닛으로부터 나오는 습윤 시트가 건조 작용을 받는 건조 유닛을 포함한다.

제조 기계는 가압 유닛이 가압 작용의 영향에 의해서만 일정량의 물을 추출하고 슈 프레스(shoe press)에 의해 구성되도록 하고, 이는

베어링 표면을 갖는 프레싱 슈(pressing shoe),

프레싱 슈의 베어링 표면에 대향하여 배치된 베어링 표면을 갖는 카운터 프레스(counter press),

프레싱 슈의 베어링 표면을 카운터 프레스의 베어링 표면 방향으로 편향시키는(biasing) 가압 메커니즘,

프레싱 슈의 베어링 표면과 카운터 프레스의 베어링 표면 사이에 부분적으로 배치되어 있는 폐쇄 루프(closed loop)로 구성되고, 구동 메커니즘에 의해 주행 운동으로 구동되는 구동 벨트,

구동 벨트의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트가 구동 벨트와 카운터 프레스의 베어링 표면 사이에 위치하고, 가압 메커니즘에 의해 카운터 프레스의 베어링 표면 방향으로 프레싱 슈의 베어링 표면의 편향 영향에 의해 가압 작용을 하도록 구성되는 가압 유닛을 포함한다.

슈 프레스의 기술은 종이 시트 생산 분야에서 수년 동안 알려져 있지만, 식물 잔재 기반 시트들을 생산하는 특별한 경우에서의 그 사용은, 생산된 제품과 제조 기계의 효율성 모두를 크게 개선하도록 만드는 식물 잔재의 본질적 특성들에 대해 특히 후술하는 매우 큰 시너지들을 발생시킨다.

이러한 가압 유닛의 소형화는, 현재의 양키 형 해결책과 비교하여, 습윤 시트가, 그 구동 또는 추출된 물의 흡수를 보장하는 스트립에 의해 유리하게 영구적으로 지지되고, 어떠한 미지원 이송(non-supported travel) 없이 건조 유닛으로 이송되는 해결책을 설계하도록 만든다. 반대로, 양키를 사용한 설계는 시트가 분리된 후 시트가 임시적으로 배출됨을 의미한다. 이러한 장점은 생산 속도를 증가시키고 및/또는 생산 동안 시트의 파손 위험을 감소시키도록 만든다. 이에 따라 생산 라인의 수율이 향상된다. 또한, 종래 기술의 요구 사항과 관련하여, 시트의 기계적 강도를 강화하기 위해 목재 섬유들을 첨가할 필요성이 감소되고, 심지어 억제되어, 생산 비용을 낮춘다.

유리하게는, 이러한 가압 유닛의 작동은 사용자가 예비 부품들을 가지고 생산 중단을 피할 가능성이 있기 때문에 양키의 작동보다 상당히 더 안전하다. 또한, 슈 프레스 기술은 신뢰성 및 유지 보수 측면에서 잘 입증되어 있으며, 이러한 시트들, 예를 들어 재생 담배 시트들의 생산자들이, 이러한 장비에 손상이 발생하는 경우 생산 지속성에 대한 잠재적 위협을 구성하는 양키 스테이션을 제거할 수 있도록 만든다. 양키는 가압 장치들의 사용에 관한 제한 기준들이 적용되며, 이러한 측면은 더 이상 슈 프레스의 제약이 아니다.

또한, 프레싱 슈 및 카운터 프레스의 존재는 유리하게는 더 넓은 가압 영역에 걸쳐 압력을 가할 수 있도록 만들며, 이는 섬유질 구조물을 가압함으로써 많은 물을 추출하는 데 이상적이다. 또한, 이러한 현상은 일반적으로 재생 담배 시트인 식물 잔재 시트가 그 섬유들에서 물을 보유하는 경향이 자연적으로 낮다는 사실에 의해 촉진되는데, 이는 이러한 기술에 의한 가압의 효과 및 건조의 증가가 최적임을 의미한다. 프레싱 슈와 카운터 프레스 사이의 가압 작용에 의해 추출된 물의 양은 양키의 경우에 2 개의 가압 롤들(6, 7)을 통해 추출된 것보다 상당히 크다. 따라서, 단독 가압 작용에 의해 가압 유닛의 출구에서 더 우수한 강도 및 더 높은 건조도를 갖는 시트를 얻을 수 있다. 가압 장치 내에서 건조 기능을 제거하는 것은 안전성을 향상시키고 매우 경제적으로 만든다.

또한, 이러한 제조 기계는 양키 형 가압 유닛에 의해 달성된 것보다 최대 건조도를 달성하도록 만든다. 이는 흡입구의 건조도가 증가하여 건조 장치에서 스팀의 필요성이 감소하기 때문에 추가적인 에너지 절약이 가능하도록 만든다.

또한, 이러한 넓은 가압 영역에서 양키(Yankee)의 경우에서 롤들(6, 7)에 의해 적용되는 것보다 낮은 특정 압력을 가하는 프레싱 슈 및 카운터 프레스의 용량은, 상당히 유리하게, 제조된 시트의 질량 부피를 크게 유지하도록 만든다. 재생 담배의 특정 경우에, 이는 담배 폐기물들 및 첨가제들로부터 미리 추출된 혼합물로 재함침의 후속 동작 동안 혼합물의 흡수를 촉진시킨다.

특정 실시예에 따르면, 슈 프레스는,

프레싱 슈의 베어링 표면과 카운터 프레스의 베어링 표면 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트의 일부와, 카운터 프레스의 베어링 표면 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립(running absorbent strip)을 포함하고, 습윤 시트에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함하고, 및/또는

프레싱 슈의 베어링 표면과 카운터 프레스의 베어링 표면 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트의 일부와, 주행 구동 벨트 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립을 포함하고, 습윤 시트에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함한다.

이러한 배열들은 습윤 시트가 그 표면들 중 하나가 매끄럽거나 뜨거운 표면에 노출되는 것을 방지한다. 시장에서 이용할 수 있는 다양한 펠트들(felts)은 섬유질 매트의 상당한 표면 기공도를 유지하고 함침을 최대화하도록 만든다.

다른 특정 실시예에 따르면, 구동 벨트의 주행 경로를 따라 계수되는(counted) 프레싱 슈의 베어링 표면의 길이는 250 mm보다 크다. 프레싱 슈, 그리고 이에 따라 수반된 카운터 프레스가, 이러한 큰 길이를 갖는 베어링 표면을 포함한다는 사실은 전술한 목적을 위해 가압 영역이 상당히 넓은 표면을 가질 수 있도록 만들고, 이는, 가압의 단독 작용에 의해 다량의 물을 추출하기 위해서, 하지만 습윤 시트에 가해지는 기계적 압력이 너무 높지 않아, 후속 재함침 동작 동안 혼합물 및 첨가제의 흡수를 촉진시키는 질량 부피의 유지를 보장하기 위해서, 가압이 효과적임을 보장할 수 있도록 만든다. 실제로, 식물 잔재 기반 시트로부터의 압력에 의한 물 추출 모델들은 압력이 시트에 오랜 시간 동안 적용될 때 공정이 더 효과적임을 보여준다. 구체적으로 이들은 슈 프레스를 가압 유닛으로 사용하여 얻은 조건들이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 선형 압력은 이러한 넓은 표면 때문에 상당히 제한된 가압 영역에서 특정 압력을 동반한다.

단독 가압 작용에 의해 가능한 많은 물을 추출할 수 있도록 하기 위해, 가압 메커니즘은 특히 프레싱 슈의 베어링 표면을 편향시켜, 구동 벨트의 주행 경로에 수직으로 계수되는 프레싱 슈의 베어링 표면의 폭의 미터당 600 내지 1200 kN의 범위 내로 포함되는 선형 압력을 프레싱 슈의 베어링 표면이 받는다.

일 실시예에 따르면, 카운터 프레스의 베어링 표면은 프레싱 슈의 베어링 표면의 형상에 상보적인 형상을 갖는다. 이는 습윤 시트가 프레싱 슈의 베어링 표면의 길이에 걸쳐 이송되는 전체 기간 동안 가압 작용을 최적화할 수 있도록 만든다.

가압의 양호한 효과를 위해, 그리고 감소된 벌크 내에서의 가압 길이를 최대화하기 위해, 볼록한 형상을 갖는 카운터 프레스의 베어링 표면 및 오목한 형상을 갖는 프레싱 슈의 베어링 표면을 제공하는 것이 유리하다. 일반적으로, 프레싱 슈의 베어링 표면의 형상은, 프레싱 슈의 베어링 표면과 카운터 프레스의 베어링 표면이 서로 대향하고 구동 벨트의 주행 경로에 수직인 것을 따르는 방향에 수직으로 배향하는 축을 갖는 직선 실린더의 일부이다.

다른 실시예에 따르면, 제조 기계는 성형 직물과 가압 유닛 사이에 배치되고, 가압 유닛의 구동 벨트를 향하여 성형 직물로부터 습윤 시트의 이송을 보장하도록 구성된 흡입 이송 유닛을 포함한다. 슈 프레스 형태의 가압 유닛은 가압 유닛 내에서 이의 이송 동안 습윤 시트의 지지가 없는 것을 피하도록 만든다고 이미 설명되었지만, 이러한 이송 유닛은, 습윤 시트를 성형 직물로부터 슈 프레스를 향하여 이송하는 동안 습윤 시트의 지지가 없는 것을 피하면서, 이에 따라 습윤 시트의 파열 또는 성형 직물의 말단에서 분리의 부재의 위험들을 제한하는 이러한 동작을 완료하도록 의도된다.

유리하게는, 슈 프레스는 오일과 같은 윤활제를 주입하기 위한 시스템을 포함할 수 있고, 이러한 시스템은 프레싱 슈의 베어링 표면과 구동 벨트 사이에 이러한 윤활제를 갖는 필름을 형성하도록 적용되고, 효율 및 견고성 이유들로 인해, 구동 벨트와 프레싱 슈의 베어링 표면 사이의 마찰들을 피하거나 제한하도록 만든다.

또한 본 문서에는 다음을 포함하는 식물 잔재 기반 시트의 제조 방법이 제안되어 있으며,

이러한 제조 기계를 제공하는 단계,

제조 기계의 공급 장치에 식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 공급하는 단계,

공급 장치에 의해, 성형 직물의 진행 방향에 수직으로 계수된 성형 직물의 폭에 걸쳐 액체 현탁액을 균일하게 분배하는 단계,

습윤 시트를 얻을 때까지, 배출에 수반하여, 성형 직물에 의한 액체 현탁액을 이송하는 단계,

제조 기계의 가압 유닛을 구성하는 슈 프레스에 의해 습윤 시트를 가압하는 단계를 포함하고, 가압 유닛은 슈 프레스에 의해 습윤 시트에 적용된 가압 작용의 영향에 의해 습윤 시트에 함유된 일정량의 물을 독점적으로 추출하고, 구동 벨트의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트는, 구동 벨트와 카운터 프레스의 베어링 표면의 사이에 위치하고, 가압 메커니즘에 의한 카운터 프레스의 베어링 표면의 방향에서 프레싱 슈의 베어링 표면의 편향 영향에 의해 가압 작용을 받는 것을 포함한다.

유리한 실시예에 따르면, 식물 잔재는 담배 잔재로 구성되어 제조 기계에 의해 제조된 시트는 재생 담배 시트이다.

대안적으로, 식물 잔재는 차 잔재로 구성되어 제조 기계에 의해 제조된 시트는 재생 차 시트가 된다.

본 발명은 비제한적인 예시들로서 제공되고 첨부 도면들에 표현된 본 발명의 특정 실시예들에 대해 다음의 설명을 사용하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술로서 공지된 제조 기계의 일례인 양키 형태의 가압 유닛을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 기계의 일례의 가압 유닛을 도시한다.
도 3은 도 2에 사용된 프레싱 슈와 카운터 프레스를 나타낸다.
도 4는 도 2와 도 3에서 사용된 프레싱 슈와 가압 메커니즘을 나타낸다.

위에서 간략하게 제시된 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 식물 잔재 기반 시트를 제조하기 위한 기계에 관한 것이다. 이들 식물 잔재의 성질은 그 자체로 제한되지 않지만, 이들은 바람직하게는 담배 잔재일 수 있으며, 제조 기계가 재생 담배 시트 또는 차 잔재의 생산과 관련되어, 제조 기계가 재생 차 시트의 제조와 관련된다. 종이와 유사한 평량을 갖는 식물 잔재의 낮은 저항과 관련하여 취하는 예방책들과 관련하여, 식물 잔재 시트의 생산은 종이 시트의 생산과는 상당히 다르다.

식물 잔재 기반 시트를 제조하기 위한 이러한 기계는 이들 식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 포함하는 헤드 박스형 공급 장치(미도시)를 포함한다.

재생 담배의 특정 경우에서, 섬유들, 그리고 일반적인 액체 현탁액은 일반적으로 이전 담배 생산 공정에서 유래된 담배 폐기물들을 수중에 산란시키는 단계, 이어서 회전 및 세척 단계, 이어서 폐기물들을 가압하여 섬유질 매트릭스로부터 이의 혼합물을 추출하는 단계, 이어서 담배 섬유들을 정제하는 단계, 이어서 담배 섬유들을 물에 1 % 범위의 농도로 희석하는 단계의 결과이다.

공급 장치의 설계 및 구성은 그 자체로 제한되지 않으며, 당업자는 공지된 기술들로부터 그리고 액체 현탁액의 특성들로부터 이들을 어떻게 적용시키는지를 알고 있다.

제조 기계는 또한 이동 성형 직물(10)을 포함하며, 출구 단부만이 도 2에 도시되어 있다. 공급 장치는 액체 현탁액을 성형 직물(10)의 폭에 걸쳐(특히 그 경로에 수직으로) 균일하게 분배한다. 직물(10)은 F로 표시된 습윤 시트가 수득될 때까지 성형 직물(10)에 의한 이송 동안 액체 현탁액의 배출을 보장하도록 구성된다. 공급 장치와 유사하게, 성형 직물(10)에 의해 구성되는 섹션은 식물 잔재를 생산하는 분야의 특정 맥락에서 추구하는 기능에 적합하다면 그 자체로 제한되지 않으며, 임의의 설계 및 구성을 특징으로 할 수 있으며, 이러한 시트의 특성들은 종이 시트의 특성과 관련하여 상당히 특징적이며, 그럼에도 불구하고, 당업자는 공지된 기술들로부터 성형 직물(10)을 상당히 조정할 수 있다.

그 후, 제조 기계는 도 2 내지도 4에 구체적으로 도시되고 본 발명에 특히 관련된 가압 유닛(11)을 포함한다. 가압 유닛(11) 내에서, 성형 직물(10) 상에 미리 형성된 습윤 시트(F)는 양키를 내장한 종래 기술의 용액과 달리, 가압 작용만을 받고 어떠한 건조 작용도 받지 않는다. 가압 유닛(11)에서 수행되는 이러한 가압 작용은 습윤 시트(F)에 함유된 일정량의 물을 추출하고, 가압 유닛(11)을 통하고 이에 의하여 이송 동안 습윤 시트(F)의 건조도를 증가시키도록 만든다.

제조 기계는 또한 성형 직물(10)과 가압 유닛(11) 사이에 배치되고 성형 직물(10)로부터 습윤 시트(F)가 가압 유닛(11)의 구동 벨트(13)를 향한 이송을 보장하도록 구성된, 이하에서 상세히 설명함, 흡입 이송 유닛(12)을 포함한다. 함몰(depression)에 의해 작용하는 이러한 전달 유닛(12)은 성형 직물(10)과 가압 유닛(11) 사이의 습윤 시트(F)에 의해 받는 중력의 영향을 저항할 수 있도록 만들어, 성형 직물(10)로부터 가압 유닛(11)을 향하여 그 전달 동안 습윤 시트(F)의 지지가 없는 것을 제한하고, 이에 따라 습윤 시트(F)의 파열 또는 성형 직물(10)의 단부에서의 분리의 부재의 위험들을 제한한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 이송 유닛(12)의 존재는 현탁액의 요구들과 특성들에 의존하여 선택적인 상태로 유지된다.

가압 유닛(11)에 이어서, 제조 기계는 최종적으로 가압 유닛(11)으로부터 나오는 습윤 시트(F)가 건조 작용을 받는 건조 유닛(14)을 포함한다. 일반적으로, 건조 유닛(14)은 일련의 건조기 롤들(15)을 포함한다. 건조 유닛(14)의 설계 및 구성은 그 자체로 제한되지 않으며, 당업자는 공지된 기술들로부터 후자를 조정할 수 있다.

선택적으로, 가압 유닛(11)으로부터 건조 유닛(14)을 향한 이동 동안 습윤 시트(F)의 이송을 보장하는 구동 이송 장치(16)를 제공하는 것이 가능하다.

종래 기술에 따른 양키의 작동과 달리, 가압 유닛(11)은 건조 작용 없이 가압 작용의 효과에 의해서만 가압 유닛(11) 내에서 추출된 물 전체량을 추출한다.

본 발명의 주요 특징 및 이를 위해, 가압 유닛(11)은 슈 프레스로 구성된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 이러한 슈 프레스는 베어링 표면(20)을 갖는 프레싱 슈(19), 그리고 프레싱 슈(19)와 카운터 프레스(21) 사이의 습윤 시트(F)의 이동 평면에 일반적으로 수직인 가로 방향(Z)에 따라 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)에 대향하여 배치된 베어링 표면(22)을 갖는 카운터 프레스(21)를 포함한다. 베어링 표면들(20, 22) 사이의 그 가압 동안 습윤 시트(F)의 경로를 이해하기 위해 주행 방향은 X 부호로 참조되며, 측면 방향(Y)은 X 방향과 Z 방향 모두에 수직인 방향이다.

이제 도 3을 참조하면, 슈 프레스는, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트(F)의 일부와, 주행 구동 벨트(13) 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립(18)을 포함하고, 습윤 시트(F)에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 프레싱 슈(19)와 프레스 드럼(24) 사이의 가압 작용에 의해 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함한다.

흡수 스트립(18)을 대체하여, 또는 조합하여, 슈 프레스는, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트(F)의 일부와, 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립 (17)을 포함하고, 습윤 시트(F)에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 프레싱 슈(19)와 프레스 드럼(24) 사이의 가압 작용에 의해 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 카운터 프레스(21)는 지면에 연결되고, 지지 프레임(23)에 대해 회전 가능하게 장착된 실린더 형태의 프레스 드럼(24)을 지지하는 지지 프레임(23)을 포함한다. 실제로, 베어링 표면(22)은 프레싱 슈(19)의 반대편에 위치한 드럼(24)의 부분에 의해 매번 구성된다.

프레싱 슈(19)의 오목한 베어링 표면(20)의 곡률은 카운터 프레스(21)의 볼록한 베어링 표면(22)의 직경(흡수성 스트립들(17, 18)의 두께 내)에 상응하며, 이는 사용된 프레스 드럼(24)의 직경에 해당한다. 따라서, 2 개의 베어링 표면들(20, 22)은 Z 방향에 따라 그리고 X 방향에 따라 이동하는 동안 습윤 시트(F)를 따르는 연속적 가압을 보장하는 상보적인 형상들을 갖는다.

보다 구체적으로, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 형상은 그 축이 Y 방향에 따라 배향되는 중공 직선 실린더의 일부이다.

슈 프레스는 또한 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 방향으로 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)을 편향시키는 가압 메커니즘(25)을 포함한다. 가압 메커니즘(25)은, 스페이서(spacer) 시스템(27)을 통해 프레임(23)에 고정된 Y 방향에 따라 배향되는 지지 빔(26)을 따라 엇갈린 복수의 유압 실린더들을 포함한다. 따라서, 이러한 해결책은 기계적 힘들을 루핑(looping)하고 그 힘들이 지면을 통해 전달되지 않는다는 이점을 갖는다.

가압 메커니즘(25)는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)을 편향시켜, 그 폭을 따라, 즉 Y 방향으로 계수되는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 폭의 미터당 600 내지 1200 kN의 범위 내로 포함되는 선형 압력을 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)이 받는다.

전술한 것처럼, 슈 프레스는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 부분적으로 배치되고 구동 메커니즘(28)에 의해 주행 운동으로 구동되는 폐쇄 루프로 구성된 구동 벨트(13)를 포함한다. 구동 벨트(13)에 의해 한정되지 않은, 용어 슬리브(sleeve)로도 알려진 폐쇄 루프는, 도 4에 도시된 것처럼 가압 메커니즘(25) 및 구동 메커니즘(28)의 빔(26) 주위에서 폐쇄된다. 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이의 공간에서, 구동 벨트(13)의 진행 방향은 시트(F)의 진행 방향에 대응하며, 도 3의 X 방향으로 도식화되어 있다.

구동 벨트(13)의 주행 경로를 따라 계수되는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 길이(L)(도 4)는 250 mm보다 크고, 심지어 300 mm보다 크다.

도 3에 도시된 것처럼, 구동 벨트(13)의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트(F)는 구동 벨트(13)와 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 위치하고, 가압 메커니즘(25)에 의해 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 방향으로 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 편향 영향에 의해 카운터 프레스(21)에 대항하여 슈(19)의 가압 작용을 받는다.

바람직하게는, 슈 프레스는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 구동 벨트(13) 사이에 오일 막을 형성하기 위해 오일과 같은 윤활제(30)를 주입하기 위한 시스템(29)을 포함하여, 구동 벨트(13)와 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20) 사이의 마찰들을 피하거나 제한하도록 만든다.

전술한 제조 기계는 그 특성에 관계없이 식물 잔재에 기초하여 시트를 생산하기 위한 임의의 종류의 기술로 응용될 수 있다. 일반적으로, 식물 잔재는 담배 또는 차 잔재의 사전 제조로부터 유래된 담배 잔재일 수 있다.

전술한 제조 기계의 사용은 다음 공정의 구현에 해당할 수 있다.

식물 잔재 기반 시트를 제조하는 방법은 다음 단계들,

전술한 바와 같은 제조 기계를 제공하는 단계,

공급 장치에 의해, 성형 직물(10)의 진행 방향에 수직으로 계수된 성형 직물(10)의 폭에 걸쳐 액체 현탁액을 균일하게 분배하는 단계,

습윤 시트(F)가 수득될 때까지, 배출에 수반하여, 성형 직물(10)에 의한 액체 현탁액을 이송하는 단계,

제조 기계의 가압 유닛(11)을 구성하는 슈 프레스에 의해 습윤 시트(F)를 가압하는 단계를 포함하고, 가압 유닛(11)은 슈 프레스에 의해 습윤 시트(F)에 적용된 가압 작용의 영향에 의해 습윤 시트(F)에 함유된 일정량의 물을 독점적으로 추출하고, 구동 벨트(13)의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트(F)는, 구동 벨트(13)와 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)의 사이에 위치하고, 가압 메커니즘(25)에 의한 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)의 방향에서 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 편향 영향에 의해 가압 작용을 받는 것을 포함한다.

물론, 본 발명은 앞에서 도시되고 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 반대로 그 모든 변형들을 포함한다.

Claims

재생 담배(reconstituted tobacco) 또는 재생 차(reconstituted tea)와 같은 식물 잔재(plant debris)에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계로서,
식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 포함하는 헤드 박스형 공급 장치(head box type feed-in device);
상기 공급 장치에 의해 성형 직물(10)의 진행 방향에 수직으로 계수된(counted) 성형 직물(10)의 폭에 걸쳐 액체 현탁액이 균일하게 분배되는 이동 성형 직물(10)로서, 습윤 시트(F)가 수득될 때까지 성형 직물(10)에 의한 이송 동안 액체 현탁액의 배출을 보장하도록 구성된, 이동 성형 직물(10),
성형 직물(10) 상에 미리 형성된 습윤 시트(F)가 습윤 시트(F)에 함유된 일정량의 물을 추출하기 위해 가압 작용을 받는 가압 유닛(11); 그리고
가압 유닛(11)으로부터 나오는 습윤 시트(F)가 건조 작용을 받는 건조 유닛(14)을 포함하고,
상기 제조 기계는, 가압 유닛(11)이 가압 작용의 영향에 의해서만 일정량의 물을 추출하고, 슈 프레스에 의해 구성되며, 상기 슈 프레스는,
베어링 표면(20)을 갖는 프레싱 슈(pressing shoe)(19);
프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)에 대향하여 배치된 베어링 표면(22)을 갖는 카운터 프레스(counter press)(21);
프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)을 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 방향으로 편향시키는(biasing) 가압 메커니즘(25);
프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 부분적으로 배치되어 있는 폐쇄 루프(closed loop)로 구성되고, 구동 메커니즘(28)에 의해 주행 운동으로 구동되는 구동 벨트(13)
를 포함하고,
상기 가압 유닛(11)은 구동 벨트(13)의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트(F)가 구동 벨트(13)와 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 위치하고, 가압 메커니즘(25)에 의해 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 방향으로 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 편향 영향에 의해 가압 작용을 하도록 구성되는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항에서,
구동 벨트(13)의 주행 경로를 따라 계수되는(counted) 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 길이(L)는 250 mm보다 큰 것인, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 또는 제2항에서,
가압 메커니즘(25)은 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)을 편향시켜, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)이 구동 벨트(13)의 주행 경로에 수직으로 계수되는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 폭의 미터당 600 내지 1200 kN의 범위 내로 포함된 선형 압력을 가하는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)은 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 형상에 상보적인 형상을 갖는 것인, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)은 볼록 형상을 갖고, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)은 오목 형상을 갖는 것인, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 형상은, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)이 서로 대향하고 구동 벨트(13)의 주행 경로에 수직인 것을 따르는 방향에 수직으로 배향하는 축을 갖는 직선 실린더의 일부인, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
성형 직물(10)과 가압 유닛(11) 사이에 배치되고, 가압 유닛(11)의 구동 벨트(13)를 향하여 성형 직물(10)로부터 습윤 시트(F)의 이송을 보장하도록 구성된 흡입 이송 유닛(12)을 포함하는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
슈 프레스는, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트(F)의 일부와, 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립(running absorbent strip)(17)을 포함하고, 습윤 시트(F)에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함하는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
슈 프레스는, 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22) 사이의 공간에서 이동하는 습윤 시트(F)의 일부와, 주행 구동 벨트(13) 사이에 위치하는 구동 흡수 스트립(18)을 포함하고, 습윤 시트(F)에 대해 견디도록 의도된 적어도 일면은, 추출된 일정량의 물의 일부를 흡수하도록 적용된 빈 공간을 생성하는 섬유 배열을 포함하는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
슈 프레스는 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)과 구동 벨트(13) 사이에 윤활제(30)의 필름을 형성하는 윤활제(30)를 주입하기 위한 시스템(29)을 포함하는, 식물 잔재에 기초한 시트를 생산하기 위한 제조 기계.
식물 잔재 기반 시트를 생산하기 위한 제조 방법으로서,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제조 기계를 제공하는 단계;
상기 제조 기계의 공급 장치에 상기 식물 잔재에 기초한 섬유들을 포함하는 액체 현탁액을 공급하는 단계;
공급 장치에 의해, 성형 직물(10)의 진행 방향에 수직으로 계수된 성형 직물(10)의 폭에 걸쳐 액체 현탁액을 균일하게 분배하는 단계;
습윤 시트(F)가 수득될 때까지, 배출에 수반하여, 성형 직물(10)에 의한 액체 현탁액을 이송하는 단계;
상기 제조 기계의 가압 유닛(11)을 구성하는 슈 프레스에 의해 습윤 시트(F)를 가압하는 단계를 포함하고, 가압 유닛(11)은 슈 프레스에 의해 습윤 시트(F)에 적용된 가압 작용의 영향에 의해 습윤 시트(F)에 함유된 일정량의 물을 독점적으로 추출하고, 구동 벨트(13)의 주행 운동의 영향에 의해 연속적으로 구동되는 습윤 시트(F)는, 구동 벨트(13)와 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)의 사이에 위치하고, 가압 메커니즘(25)에 의한 카운터 프레스(21)의 베어링 표면(22)의 방향에서 프레싱 슈(19)의 베어링 표면(20)의 편향 영향에 의해 가압 작용을 받는 것을 포함하는, 식물 잔재 기반 시트를 생산하기 위한 제조 방법.
제11항에서,
식물 잔재는 담배 잔재(tobacco debris)로 구성되어, 상기 제조 기계에 의해 생산된 시트는 재생 담배 시트인, 식물 잔재 기반 시트를 생산하기 위한 제조 방법.
제11항에서,
식물 잔재는 차 잔재(tea debris)로 구성되어, 상기 제조 기계에 의해 생산된 시트는 재생 차 시트인, 식물 잔재 기반 시트를 생산하기 위한 제조 방법.