KR20200035939A - 패턴화된 실린더를 사용하여 종이 제품을 제조하는 방법 - Google Patents

패턴화된 실린더를 사용하여 종이 제품을 제조하는 방법 Download PDF

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폴 제이. 루드빈
프랭크 디. 하퍼
마크 엘. 로빈슨
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쥐피씨피 아이피 홀딩스 엘엘씨
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Abstract

패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면을 초기 웨브와 접촉시키는 단계, 및 투과성의 패턴화된 표면의 원호 길이에 걸쳐 전달 표면과 투과성의 패턴화된 표면 사이에서 초기 웨브를 이송하는 단계를 포함하는, 섬유상 시트를 제조하는 방법. 원호 길이는 성형 구역의 적어도 일부분을 형성한다. 이 방법은 또한 원호 길이의 적어도 일부분에 걸쳐 진공을 인가하는 단계를 포함한다. 이 방법은 성형 구역에서 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계를 추가로 포함한다. 진공은 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 동안 인가된다.

Description

패턴화된 실린더를 사용하여 종이 제품을 제조하는 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 8일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/542,378호에 기초한 2018년 6월 29일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제16/023,451호에 기초한다. 전술한 출원들의 우선권들이 본 출원에 의해 주장되고, 이들의 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 종이 타월 및 욕실 티슈와 같은 종이 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종이 제품의 형성 동안에 종이 웨브(web)를 성형하기 위해 패턴화된 실린더(patterned cylinder)를 사용하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 말하면, 종이 제품은 제지 섬유(papermaking fiber)들의 수성 슬러리를 포함하는 완성지료(furnish)를 형성 섹션(forming section) 상에 침착시켜 종이 웨브를 형성하고, 이어서 웨브를 탈수하여 종이 제품을 형성함으로써 형성된다. 종이 웨브를 형성하고 웨브를 탈수하기 위해 다양한 방법 및 기계류가 사용된다. 예를 들어, 티슈 및 타월 제품을 제조하기 위한 제지 공정에서, 상당한 변동성을 각각 갖는 공정들에서 물을 제거하는 많은 방법이 있다. 그 결과, 종이 제품은 마찬가지로 특성에 있어서 큰 변동성을 갖는다.
종이 웨브를 탈수하는 하나의 그러한 방법은 종래의 습식 프레싱(conventional wet pressing, CWP)으로서 당업계에 알려져 있다. 도 1은 CWP 제지 기계(100)의 일례를 도시한다. 제지기(papermaking machine, 100)는, 이 경우에 당업계에서 크레센트 형성기(crescent former)로 지칭되는, 형성 섹션(110)을 갖는다. 형성 섹션(110)은 형성 천(fabric)(114)과 제지 펠트(felt)(116) 사이에 수성 완성지료를 침착시킴으로써 초기 웨브(nascent web)(102)를 초기에 형성하는 헤드박스(headbox)(112)를 포함한다. 형성 천(114)은 롤(122, 124, 126, 128)들에 의해 지지된다. 제지 펠트(116)는 형성 롤(120)에 의해 지지된다. 초기 웨브(102)는 프레스 롤(132)로 연장되는 펠트 런(felt run)(118)을 따라 제지 펠트(116)에 의해 전달되고, 프레스 롤에서 초기 웨브(102)는 프레스 닙(nip)(130)에서 양키 건조기 섹션(Yankee dryer section)(140) 상으로 침착된다. 초기 웨브(102)는 양키 건조기 섹션(140)으로의 이송과 동시에 프레스 닙(130)에서 습식-프레싱된다. 그 결과, 웨브(102)의 주도(consistency)는 프레스 닙(130) 직전에서의 약 20% 고형물로부터, 프레스 닙(130) 직후에서의 약 30% 고형물 내지 약 50% 고형물로 증가된다. 양키 건조기 섹션(140)은, 예를 들어 웨브(102)를 추가로 건조시키기 위하여 스팀 충전 드럼(steam filled drum)(142)("양키 드럼") 및 고온 공기 건조기 후드(hot air dryer hood)(144, 146)들을 포함한다. 웨브(102)는 닥터 블레이드(doctor blade)(152)에 의해 양키 드럼(142)으로부터 제거될 수 있으며, 닥터 블레이드에서 웨브는 이어서 릴(reel)(도시되지 않음) 상에 권취되어 모 롤(parent roll)(190)을 형성한다.
제지기(100)와 같은 CWP 제지기는 전형적으로 낮은 건조 비용을 가지며, 분당 약 3천 피트 내지 분당 5천 피트 초과의 속도로 모 롤(190)을 신속하게 생성할 수 있다. CWP를 사용한 제지는 높은 가동성(runability)과 가동 시간(uptime)을 갖는 제지기를 제공하는 발달된 공정이다. 프레스 닙(130)에서 웨브(102)를 탈수하는 데 사용되는 압밀(compaction)의 결과로서, 생성된 종이 제품은 전형적으로 대응하는 높은 섬유 비용으로 낮은 벌크를 갖는다. 이는 롤당 높은 시트 총수(sheet count)를 갖는, 종이 타월 또는 화장지와 같은 롤형 종이 제품이 얻어지게 할 수 있지만, 종이 제품은 일반적으로 낮은 흡수도(absorbency)를 가질 수 있고 촉감이 거칠게 느껴질 수 있다.
소비자는 종종 부드럽게 느껴지고 높은 흡수율(absorbance)을 갖는 종이 제품을 요구하기 때문에, 다른 제지기 및 제지 방법이 개발되었다. 통기 건조(through-air-drying, TAD)는 이들 특성을 갖는 종이 제품이 얻어지게 할 수 있는 하나의 방법이다. 도 2는 TAD 제지기(200)의 일례를 도시한다. 이러한 제지기(200)의 형성 섹션(230)은 트윈-와이어 형성 섹션으로서 당업계에 공지된 것과 함께 도시되어 있고, 이는 크레센트 형성기(도 1의 형성 섹션(110))에 의해 생성되는 것과 유사한 시트를 생성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 완성지료는 헤드박스(202)를 통해 제지기(200)에서 초기에 공급된다. 완성지료는 형성 롤(208)의 앞에서 제1 형성 천(204)과 제2 형성 천(206) 사이에 형성된 닙 내로 헤드박스(202)에 의해 안내된다. 제1 형성 천(204) 및 제2 형성 천(206)은 연속 루프들로 이동하고, 형성 롤(208)을 너머 지나간 후에 분기한다. 진공 박스와 같은 진공 요소, 또는 포일(foil) 요소(도시되지 않음)가 분기 구역에 채용되어 시트를 탈수할 수 있고 시트가 제2 형성 천(206)에 부착된 상태로 유지되는 것을 보장할 수 있다. 제1 형성 천(204)으로부터 분리된 후에, 제2 형성 천(206) 및 웨브(102)는 흡입 박스(214)가 웨브(102) 및 제2 형성 천(206)으로부터 수분을 제거하는 추가의 탈수 구역(212)을 통과함으로써, 웨브(102)의 주도를 예를 들어 약 10% 고형물로부터 약 28% 고형물로 증가시킨다. 고온 공기가 또한 탈수 구역(212)에 사용되어 탈수를 개선할 수 있다. 이어서, 웨브(102)는 전달 닙(218)에서 통기 건조(TAD) 천(216)으로 전달되며, 전달 닙에서 예를 들어 슈(shoe)(220)가 TAD 천(216)을 제2 형성 천(206)에 대항하여 가압한다. 일부 TAD 제지기에서, 슈(220)는 TAD 천(216)으로의 웨브(102)의 전달을 돕기 위해 진공을 인가하는 진공 슈이다. 부가적으로, 소위 신속 전달(rush transfer)이 사용되어 전달 닙(218)에서 웨브(102)를 전달할 뿐만 아니라 웨브(102)를 구조화할 수 있다. 신속 전달은 제2 형성 천(206)이 TAD 천(216)보다 더 빠른 속도로 이동할 때 일어난다.
다음으로, 종이 웨브(102)를 이송하는 천(216)은 통기 건조기(222, 224) 둘레를 지나고, 통기 건조기에서 고온 공기가 웨브를 통해 강제되어 종이 웨브(102)의 주도를 약 28% 고형물로부터 약 80% 고형물로 증가시킨다. 웨브(102)는 이어서 양키 건조기 섹션(140)으로 전달되고, 양키 건조기 섹션에서 웨브(102)는 추가로 건조된다. 이어서, 시트는 닥터 블레이드(152)에 의해 양키 드럼(142)에서 조작되고, 릴(도시되지 않음)에 의해 권취되어 모 롤(도시되지 않음)을 형성한다. 건조 공정 동안의 최소한의 압밀의 결과로서, 생성된 종이 제품은 대응하는 낮은 섬유 비용으로 높은 벌크를 갖는다. 불행하게도, 이러한 공정은 많은 물이 고가의 열 건조에 의해 제거되기 때문에 작동에 비용이 많이 든다. 게다가, TAD에 의해 제조된 종이 제품에서의 제지 섬유는 전형적으로 강하게 결합되지 않아서, 약할 수 있는 종이 제품이 얻어지게 한다.
CWP에 비해 종이 제품의 벌크 및 부드러움을 증가시키면서 여전히 종이 웨브의 강도를 유지하고 TAD에 비해 낮은 건조 비용을 갖는 다른 방법이 개발되었다. 이들 방법은 일반적으로, 웨브를 압축식으로 탈수하는 것과, 이어서 원하는 특성을 달성하기 위해 웨브 섬유들을 재분배하도록 웨브를 벨트 크레이핑(belt creping)하는 것을 수반한다. 이러한 방법은 본 명세서에서 벨트 크레이핑으로서 지칭되며, 예를 들어 미국 특허 제7,399,378호, 제7,442,278호, 제7,494,563호, 제7,662,257호, 및 제7,789,995호(이들의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함됨)에 기술되어 있다.
도 3은 벨트 또는 천 크레이핑을 위해 사용되는 제지기(300)의 일례를 도시한다. 도 1에 도시된 CWP 제지기(100)와 유사하게, 이러한 제지기(300)는 형성 섹션(110)으로서 위에서 논의된 크레센트 형성기를 사용한다. 형성 섹션(110)을 떠난 후에, 롤(108)에 의해 일 단부에서 지지되는 펠트 런(118)은 슈 프레스 섹션(310)으로 연장된다. 여기에서, 웨브(102)는 배킹(backing) 롤(312)과 슈 프레스 롤(314) 사이에 형성된 닙에서 제지 펠트(116)로부터 배킹 롤(312)로 전달된다. 전달과 동시에 닙에 로딩하고 웨브(102)를 탈수하는 데 슈(316)가 사용된다.
웨브(102)는 이어서 크레이핑 닙(320)의 작용에 의해 크레이핑 닙(320)에서 크레이핑 벨트 또는 천(322) 상으로 전달된다. 크레이핑 닙(320)은 배킹 롤(312)과 크레이핑 벨트 또는 천(322) 사이에 한정되며, 이때 크레이핑 벨트 또는 천(322)은 크레이핑 롤(326)에 의해 배킹 롤(312)에 대항하여 가압된다. 크레이핑 닙(320)에서의 전달에 있어서, 웨브(102)의 셀룰로오스 섬유들이 재위치되고 배향된다. 웨브(102)는 크레이핑 벨트 또는 천(322)에 비해 배킹 롤(312)의 더 매끄러운 표면에 점착되는 경향이 있을 수 있다. 결과적으로, 배킹 롤(312)로부터 크레이핑 벨트(322)로의 전달을 용이하게 하기 위해 배킹 롤(312) 상에 이형 오일(release oil)을 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 배킹 롤(312)은 스팀 가열식 롤일 수 있다. 웨브(102)가 크레이핑 벨트 또는 천(322) 상으로 전달된 후에, 웨브(102)를 크레이핑 벨트 또는 천(322)의 토포그래피(topography)로 당김으로써 시트 두께를 증가시키기 위해 웨브(102)에 진공을 인가하는 데 진공 박스(324)가 사용될 수 있다.
크레이핑 벨트 또는 천(322)으로의 웨브(102)의 전달을 용이하게 하고 시트 벌크 및 부드러움을 추가로 개선하기 위해, 배킹 롤(312)로부터 크레이핑 벨트 또는 천(322)으로의 웨브(102)의 신속 전달을 수행하는 것이 일반적으로 바람직하다. 신속 전달 동안에, 크레이핑 벨트 또는 천(322)은 배킹 롤(312) 상의 웨브(102)보다 더 느린 속도로 이동하고 있다. 다른 것들 중에서, 신속 전달은 크레이핑 벨트 또는 천(322) 상에 종이 웨브(102)를 재분배하여 종이 웨브(102)에 구조체를 부여하여서 벌크를 증가시키고 크레이핑 벨트 또는 천(322)으로의 전달을 향상시킨다.
이러한 크레이핑 작업 후에, 웨브(102)는 저강도 프레스 닙(328)에서 양키 건조기 섹션(140) 내의 양키 드럼(142) 상에 침착된다. 도 1에 도시된 CWP 제지기(100)에서와 같이, 웨브(102)는 이어서 양키 건조기 섹션(140)에서 건조되고, 이어서 릴(도시되지 않음) 상에 권취된다. 크레이핑 벨트(322)가 웨브(102)에 바람직한 벌크 및 구조체를 부여하지만, 크레이핑 벨트(322)는 사용하기 어려울 수 있다. 크레이핑 벨트 또는 천(322)이 그의 주행을 통해 이동할 때, 벨트는 구부러지고 휘어져, 벨트 또는 천(322)의 피로를 초래한다. 따라서, 크레이핑 벨트 또는 천(322)은 피로 파괴에 민감하다. 게다가, 크레이핑 벨트 및 천(322)은 다른 상업적 유사체가 없는 맞춤 설계된 요소이다. 이들은 종이 웨브에 목표 구조체를 부여하도록 설계되며, 제조하기가 어려울 수 있는데, 그 이유는 이들이 작은 체적 요소이고 이전의 상업적인 이력이 거의 존재하지 않기 때문이다. 부가적으로, 직조 천(322)에 의해 웨브(102)에 부여될 수 있는 구조체의 패턴 및 유형은 벨트 설계 및 구성으로부터 기인하는 제약으로 인해 제한된다. 또한, 제지기(300)의 속도는 웨브(102)가 배킹 롤(312)로부터 크레이핑 벨트 또는 천(322)으로 신속 전달될 때 크레이프 비(crepe ratio)만큼 느려진다. 더 느린 출구 웨브 속도는 비-벨트 크레이프형 시스템에 비해 더 낮은 생산 속도로 이어진다. 부가적으로, 그러한 크레이핑 벨트 운행은 많은 양의 바닥 공간을 필요로 하며, 따라서 제지기(300)의 크기 및 복잡성을 증가시킨다. 또한, 크레이핑 벨트 또는 천(322)으로의 균일하고 신뢰성 있는 시트 전달이 달성하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 따라서, 천 크레이핑에 의해 제공되는 것과 유사하지만 크레이핑 벨트의 어려움 없이 종이 품질을 달성할 수 있는 방법 및 장치를 개발하려는 요구가 있다.
일 태양에 따르면, 본 발명은 섬유상 시트(fibrous sheet)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계 및 전달 표면 상에서 초기 웨브를 이동시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면을 약 20% 고형물 내지 약 70% 고형물의 주도를 갖는 초기 웨브와 접촉시키는 단계를 포함한다. 패턴화된 실린더는 내부 및 외부를 포함한다. 투과성의 패턴화된 표면은 (i) 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스(recess)들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖고, (iii) 공기에 대해 투과성이다. 이 방법은 초기 웨브를 투과성의 패턴화된 표면의 원호 길이에 걸쳐 전달 표면과 투과성의 패턴화된 표면 사이에서 이송하는 단계를 추가로 포함한다. 원호 길이는 성형 구역(molding zone)의 적어도 일부분을 형성한다. 이 방법은 원호 길이의 적어도 일부분에 걸쳐 진공을 인가하는 단계를 더욱 추가로 포함한다. 진공은 패턴화된 실린더의 내부에 인가되어 공기가 투과성의 패턴화된 표면을 통해 패턴화된 실린더의 내부로 유동하게 한다. 이 방법은 또한 성형 구역에서 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계를 포함한다. 진공은 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 동안 인가되어, 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 투과성의 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 성형 구역에서 투과성의 패턴화된 표면의 복수의 리세스들 내로 흡인되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 한다. 이 방법은 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계, 및 섬유상 시트를 형성하도록 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 섬유상 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계 및 전달 표면 상에서 초기 웨브를 이동시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면을 약 20% 고형물 내지 약 70% 고형물의 주도를 갖는 초기 웨브와 접촉시키는 단계를 포함한다. 패턴화된 표면은 (i) 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖는다. 이 방법은 패턴화된 표면의 원호 길이에 걸쳐 전달 표면과 패턴화된 표면 사이에서 초기 웨브를 이송하는 단계를 추가로 포함하고, 원호 길이는 성형 구역의 적어도 일부분을 형성한다. 이 방법은 성형 구역에서 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면으로 전달하여, 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 성형 구역에서 패턴화된 표면의 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 하는 단계를 더욱 추가로 포함한다. 이 방법은 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계, 및 섬유상 시트를 형성하도록 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계를 추가로 포함한다.
추가 태양에 따르면, 본 발명은 섬유상 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 초기 웨브를 스팀 충전 드럼의 외측 표면 상에서 이동시킴으로써 초기 웨브를 탈수하여, 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는 탈수된 웨브를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 성형 구역에서 진공을 인가하는 단계를 추가로 포함한다. 성형 구역은 스팀 충전 드럼의 외측 표면과 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면 사이에 한정된 닙이다. 패턴화된 실린더는 내부 및 외부를 포함한다. 투과성의 패턴화된 표면은 (i) 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖고, (iii) 공기에 대해 투과성이다. 이 방법은 성형 구역에서 탈수된 웨브를 스팀 충전 드럼의 외측 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계를 더욱 추가로 포함한다. 진공은 초기 웨브를 전달 표면으로부터 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 동안 인가되어, 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 투과성의 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 성형 구역에서 투과성의 패턴화된 표면의 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 한다. 게다가, 이 방법은 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계, 및 섬유상 시트를 형성하도록 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 섬유상 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 초기 웨브를 스팀 충전 드럼의 외측 표면 상에서 이동시킴으로써 초기 웨브를 탈수하여, 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는 탈수된 웨브를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 성형 구역에서 탈수된 웨브를 스팀 충전 드럼의 외측 표면으로부터 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계를 추가로 포함한다. 성형 구역은 스팀 충전 드럼의 외측 표면과 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면 사이에 한정된 닙이다. 패턴화된 표면은 (i) 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖는다. 이에 의해, 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 패턴화된 표면 상에 재분포되고 (ii) 성형 구역에서 패턴화된 표면의 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성한다. 게다가, 이 방법은 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계, 및 섬유상 시트를 형성하도록 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 태양이 하기의 개시 내용으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 습식 프레스 제지기의 개략도.
도 2는 통기-건조 제지기의 개략도.
도 3은 벨트 크레이핑과 함께 사용되는 제지기의 개략도.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 제지기 구성의 개략도. 도 4b는 도 4a에 도시된 패턴화된 실린더의 쉘의 상세부 4B를 도시하는 상세도. 도 4c는 도 4a에 도시된 패턴화된 실린더의 쉘의 대안적인 구성의 상세부 4B를 도시하는 상세도. 도 4d는 도 4a에 도시된 패턴화된 실린더의 쉘의 다른 대안적인 구성의 상세부 4B를 도시하는 상세도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 제지기 구성의 개략도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예의 제지기 구성의 개략도.
본 발명은 종이 제품을 제조하기 위해 패턴화된 실린더를 사용하는 제지 공정 및 장치에 관한 것이다. 본 발명자들은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다. 명세서 및 첨부 도면 전체에 걸쳐, 동일하거나 유사한 구성요소 또는 특징부를 지칭하기 위해 동일한 도면 부호가 사용될 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "종이 제품"은 제지 섬유들을 포함하는 임의의 제품을 포괄한다. 이는 예를 들어 종이 타월, 화장지, 안면 티슈 등으로 시판되는 제품을 포함할 것이다. 제지 섬유는 천연 펄프(virgin pulp) 또는 재생(2차) 셀룰로오스 섬유, 또는 적어도 51% 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유 혼합물을 포함한다. 그러한 셀룰로오스 섬유는 목재 및 비-목재 섬유들 둘 모두를 포함할 수 있다. 목재 섬유는, 예를 들어 북부 및 남부 연질목 크라프트(Kraft) 섬유들과 같은 연질목 섬유들, 및 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등과 같은 경질목 섬유들을 포함한, 낙엽수 및 침엽수로부터 얻어진 것들을 포함한다. 본 발명의 제품을 제조하기에 적합한 섬유의 예는 비-목재 섬유, 예를 들어 면 섬유 또는 면 유도체, 마닐라삼(abaca), 양마(kenaf), 사바이 풀(sabai grass), 아마(flax), 아프리카 띠 풀(esparto grass), 짚(straw), 황마(jute hemp), 버개스(bagasse), 밀크위드 플로스(milkweed floss) 섬유, 및 파인애플 잎 섬유를 포함한다. 추가의 제지 섬유는, 완성지료에 의도적으로 첨가될 수 있거나 완성지료에 재활용 종이를 사용할 때 혼입될 수 있는, 탄산칼슘, 이산화티타늄 무기 충전제 등과 같은 비-셀룰로오스 물질뿐만 아니라, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등과 같은 전형적인 인조 섬유를 포함할 수 있다.
"완성지료" 등의 용어는 종이 제품을 제조하기 위한, 제지 섬유 및 선택적으로 습식 강도 수지, 디본더(debonder) 등을 포함하는 수성 조성물을 지칭한다. 다양한 완성지료가 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 완성지료는 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제8,080,130호에 기술된 사양에 따라 사용된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 제지 공정에서 완성된 제품으로 건조되는 초기 섬유 및 액체 혼합물(또는 완성지료)은 "웨브", "종이 웨브", "셀룰로오스 시트" 및/또는 "섬유상 시트"로 지칭될 것이다. 완성된 제품은 또한 셀룰로오스 시트 및/또는 섬유상 시트로 지칭될 수 있다. 게다가, 제지기 또는 제지 공정의 특정 지점에서 웨브를 기술하기 위해 다른 수식어가 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨브는 또한 "초기 웨브", "습성(moist) 초기 웨브", "성형된 웨브", "탈수된 웨브", 및 "건조된 웨브"로 지칭될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명을 기술할 때, 용어 "기계 방향(machine direction)"(MD) 및 "폭 방향(cross machine direction)"(CD)이 당업계에서 이들의 잘 이해되는 의미에 따라 사용될 것이다. 즉, 천 또는 다른 구조체의 MD는 구조체가 제지 공정에서 제지기 상에서 이동하는 방향을 지칭하는 반면, CD는 구조체의 MD를 가로지르는 방향을 지칭한다. 유사하게, 종이 제품을 언급할 때, 종이 제품의 MD는 제품이 제지 공정에서 제지기 상에서 이동하는 제품 상의 방향을 지칭하고, 제품의 CD는 제품의 MD를 가로지르는 방향을 지칭한다.
본 명세서에서 본 발명을 기술할 때, 제지기 및 전환 라인을 위한 작동 조건의 구체적인 예가 사용될 것이다. 예를 들어, 제지기 상에서의 종이 생산을 기술할 때 다양한 속도 및 압력이 사용될 것이다. 당업자는 본 발명이 본 명세서에 개시된 속도 및 압력을 포함하는 작동 조건의 구체적인 예로 제한되지 않음을 인식할 것이다.
제지기의 제1 실시예
도 4a는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 종이 웨브를 생성하는 데 사용되는 제지기(400)를 도시한다. 도 4a에 도시된 제지기(400)의 형성 섹션(110)은 위에서 논의되고 도 1 및 도 3에 도시된 형성 섹션(110)과 유사한 크레센트 형성기이다. 그러나, 다른 적합한 형성 섹션이 사용될 수 있다. 그러한 대안적인 형성 섹션의 일례가 도 2에 도시된 트윈-와이어 형성 섹션(230)이다. 그러한 구성에서, 트윈-와이어 형성 섹션의 하류측에서, 그러한 제지기의 구성요소들의 나머지는 제지기(400)의 것과 유사한 방식으로 구성 및 배열될 수 있다. 트윈-와이어 형성 섹션을 갖는 제지기의 다른 예를 미국 특허 출원 공개 제2010/0186913호(그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함됨)에서 볼 수 있다. 제지기에 사용될 수 있는 대안적인 형성 섹션의 또 다른 예는 C-랩(wrap) 트윈 와이어 형성기, S-랩 트윈 와이어 형성기, 또는 흡입 브레스트 롤(breast roll) 형성기를 포함한다. 당업자는 이들 또는 심지어 또 다른 대안적인 형성 섹션이 어떻게 제지기에 통합될 수 있고 아래에서 논의되는 본 발명의 특징부와 함께 사용될 수 있는지를 인식할 것이다.
초기 웨브(102)가 형성 섹션(110)을 떠날 때, 초기 웨브는 펠트 런(118)을 따라 전달되고, 후속적으로 패턴화된 실린더(420)의 패턴화된 표면(422)으로 전달된다. 초기 웨브(102)는, 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 성형된 웨브(102)를 형성하기 위해 패턴화된 실린더(420) 상에서 실린더 크레이핑되고 성형된다. 초기 웨브(102)는 습윤될 때 실린더 크레이핑되고 성형될 수 있으며, 섬유는 예를 들어 약 20% 고형물 내지 약 70% 고형물의 주도로 이동성이다. 일부 실시예에서, 초기 웨브(102)는 형성 섹션(110) 후에 그리고 패턴화된 실린더(420) 이전에 발생하는 상당한 탈수 없이 실린더 크레이핑되고 성형될 수 있는데, 이 경우에, 초기 웨브(102)는 바람직하게는 약 20% 고형물 내지 약 35% 고형물의 주도로 실린더 크레이핑되고 성형된다. 그러나, 초기 웨브(102)의 바람직한 주도는 원하는 응용에 따라 달라질 수 있다.
그러나, 일부 실시예에서, 형성 섹션(110)과 별개인 탈수 섹션(410)이 패턴화된 실린더(420)의 상류측에서 초기 웨브(102)를 탈수하는 데 사용될 수 있다. 탈수 섹션(410)은 초기 웨브(102)의 고형물 함량을 증가시켜 습성 초기 웨브(102)를 형성한다. 습성 초기 웨브(102)의 바람직한 주도는 원하는 응용에 따라 달라질 수 있다. 이 실시예에서, 초기 웨브(102)는 바람직하게는 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물, 더 바람직하게는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 갖는 습성 초기 웨브(102)를 형성하도록 탈수된다.
이 실시예에서, 초기 웨브(102)는 제지 펠트(116) 상에서 이동됨에 따라 탈수된다. 도 4a에 도시된 탈수 섹션(410)은 초기 웨브(102)를 탈수하기 위해 슈 프레스 롤(412)을 사용한다. 슈 프레스 롤(412)의 슈(414)는 초기 웨브(102) 및 제지 펠트(116)를 배킹 롤(416)에 대항하여 가압하여 초기 웨브(102)로부터 물을 제거한다. 적합한 프레스 롤(412)은, 예를 들어 핀란드 에스푸 소재의 발멧(Valmet)에 의해 제조된 비스코닙(ViscoNip)(등록상표) 프레스, 또는 미국 특허 제6,248,210호(그 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함됨)에 기술된 프레스를 포함한다. 예를 들어, 당업자는 초기 웨브(102)가 예를 들어 미국 특허 제6,161,303호 및 제6,416,631호에 기술된 바와 같은 롤 프레스 또는 변위 프레스를 포함한 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법을 사용하여 탈수될 수 있음을 인식할 것이다.
초기 웨브(102)가 탈수 섹션(410)에서 탈수되는지 여부에 무관하게, 초기 웨브(102)는 전달 표면에 의해 성형 구역(430)으로 이동된다. 이 실시예에서, 전달 표면은 제지 펠트(116)이다. 패턴화된 실린더(420)의 패턴화된 표면(422)은, 초기 웨브(102)가 제지 펠트(116) 상에서 이동됨에 따라, 성형 구역(430)에서 초기 웨브(102)와 접촉하게 된다. 패턴화된 표면(422)은 패턴화된 실린더(420)의 쉘(426) 상에 형성된 복수의 리세스(또는 셀)(424)를 포함할 수 있다. 도 4b는 복수의 리세스(424)를 갖는 패턴화된 실린더(420)의 쉘(426)의 상세부(4B)를 도시하는 상세도이다. 패턴화된 표면(422)은 또한 도 4c에 도시된 바와 같이 복수의 돌기(425)를 포함할 수 있다. 패턴화된 표면(422)은 또한 도 4d에 도시된 바와 같이 셀(424) 및 돌기(425) 둘 모두를 포함할 수 있다. 셀(424)은 예를 들어 레이저 각인(laser engraving)을 포함한 임의의 적합한 방법을 사용하여 형성될 수 있고, 임의의 적합한 패턴을 가질 수 있다. 유사하게, 돌기(425)는 레이저 각인으로부터 기인할 수 있거나, 수형 엠보싱 요소가 엠보싱 롤러 상에 형성되는 방식과 유사하게 형성될 수 있다. 패턴화된 표면(422)이 이들 방법을 사용하여 형성되는 경우, 웨브(102)에 대해 사용되거나 부여될 수 있는 패턴의 유형에 대한 제한이 거의 없다. 또한, 쉘(426)은 예를 들어 패턴화된 실린더(420) 상에 사용될 상이한 패턴들을 갖는 상이한 쉘(426)들을 허용하는 슬리브로서 설계될 수 있다.
셀(424) 및 돌기(425)는 각각 임의의 적합한 깊이 또는 높이를 가질 수 있지만, 이들은 바람직하게는 약 10 mil(1 인치의 1000분의 1) 내지 약 15 mil이다. 셀(424) 및 돌기(425)는 패턴 또는 깊이 및 높이 중 어느 하나에서 균일할 필요는 없다. 예를 들어, 패턴화된 표면(422)은 웨브(102)에 배경 패턴 및 특징 패턴(signature pattern) 둘 모두를 부여할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 패턴화된 실린더(420)는 제지 펠트(116)가 초기 웨브(102)를 패턴화된 실린더(420)의 패턴화된 표면(422), 특히 셀(424) 내로 가압하도록 제지 펠트(116)에 대해 위치된다. 이 실시예에서, 초기 웨브(102)는, 예를 들어 닙 내에서 가압되고 성형되는 것과는 대조적으로, 투과성의 패턴화된 표면(422)의 원호 길이에 걸쳐 제지 펠트(116)와 투과성의 패턴화된 표면(422) 사이에서 가압되고 이송된다. 초기 웨브(102)를 투과성의 패턴화된 표면(422) 내로 가압하는 것은 가변적이고 패턴화된 섬유 배향들을 갖도록 종이 웨브(102) 내의 제지 섬유들을 재분배 및 재배향시켜, 성형된 웨브(102)를 형성한다. 따라서, 초기 웨브(102)가 제지 펠트(116)와 패턴화된 표면(422) 사이에서 이송되는 원호 길이는 성형 구역(430)의 적어도 일부분을 형성한다. 적합한 프레스 하중은 약 8 파운드/제곱인치 게이지(psig) 내지 약 32 psig일 수 있다.
초기 웨브(102)를 성형하는 것을 추가로 돕기 위해, 진공이 또한 성형 구역(430)에 인가될 수 있다. 도 4b 및 도 4c에서 알 수 있는 바와 같이, 패턴화된 실린더(420)의 쉘(426)은 패턴화된 표면(422), 특히 셀(424)이 패턴화된 실린더(420)의 내부와 연통되게 하는 복수의 채널(428)을 포함한다. (도 4d는 진공 또는 아래에서 논의되는 다른 특징부 없이 사용될 수 있는 불투과성 쉘(426)의 예를 도시하지만, 투과성 쉘(426)이 또한 셀(424)과 돌기(425)의 조합과 함께 사용될 수 있다.) 그 결과, 일부 실시예에서, 패턴화된 표면(422)은 투과성이고, 본 명세서에서 투과성의 패턴화된 표면(422)으로 또한 지칭된다. 패턴화된 실린더(420)의 쉘(426) 내의 채널(428)들의 밀도 및 기하학적 구조는 바람직하게는, 쉘(426)이 패턴화된 실린더(420)의 작동 조건, 예를 들어 쉘(426)에 인가되는 하중을 견디기에 적합한 구조적 강성을 유지하도록 설계되며, 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 패턴화된 표면(422)에서 비교적 균일한 진공 또는 공기압을 여전히 제공한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 쉘(426)은 패턴화된 실린더(420)의 내부에 위치된 고정식 진공 박스(432)를 중심으로 회전가능하다. 통상적으로 양도된 국제 특허 출원 공개 WO 2017/139123호, WO 2017/139124호, 및 WO 2017/139125호(이들의 개시 내용은 전체적으로 참고로 포함됨)의 성형 롤에 사용하기 위한 도시되고 기술된 진공 박스를 포함한 진공 박스(432)에 대한 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있다. 진공 박스(432)는 초기 웨브(102)가 제지 펠트(116)와 투과성의 패턴화된 표면(422) 사이에서 이송되는 원호 길이의 적어도 일부분 아래에서 연장된다. 이 실시예에서, 진공 박스(432)는 투과성의 패턴화된 표면(422)이 초기 웨브(102)와 초기에 접촉하는 위치에서 또는 그 직전에서 시작하여, 제지 펠트(116)가 종이 웨브(102)로부터 분리되는 지점을 지나 연장된다.
진공이 진공 박스(432) 내에 확립되고, 공기와 같은 유체를 쉘(426)의 채널(428)을 통해 흡인하여 성형 구역(430) 내에 진공을 생성하는 데 사용된다. 성형 구역(430) 내의 진공은 이어서 종이 웨브(102)를 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422) 상으로, 특히 복수의 셀(424) 내로 흡인한다. 따라서, 진공은 종이 웨브(102)를 성형하고, 종이 웨브(102) 내의 제지 섬유들을 가변적이고 패턴화된 섬유 배향을 갖도록 재배향시킨다.
종이 웨브(102)는 또한 제지 천(116)으로부터 성형 구역(430) 내의 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)으로 전달된다. 제지 천(116)을 지지하는 지지 롤(436)과 패턴화된 실린더(420) 사이에 제1 전달 닙(434)이 형성된다. 제지 천(116) 및 투과성의 패턴화된 표면(422)이 제1 전달 닙(434)을 빠져나갈 때, 이들은 분기하고, 종이 웨브(102)는 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422) 상에 남아 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 진공이 인가될 때, 진공 박스(432)는 바람직하게는, 제지 펠트(116)를 뒤따르는 대신에 투과성의 패턴화된 표면(422) 상에 종이 웨브(102)를 유지하는 것을 돕기 위해 제1 전달 닙(434)을 지나 연장되어 진공을 흡인한다. 제1 전달 닙(434)은 또한 웨브(102)를 전달하는 것을 돕기 위해 제1 전달 닙(434)의 상류측에서 제지 천(116)에 의해 부여되는 하중보다 더 높은 압력에서 로딩될 수 있다.
진공 박스(432)에 의해 흡인되는 진공은 바람직하게는 투과성의 패턴화된 표면(422)의 셀(424) 내로의 원하는 섬유 침투 깊이를 달성하도록 그리고 제지 펠트(116)로부터 투과성의 패턴화된 표면(422)으로의 종이 웨브(102)의 일관된 전달을 달성하도록 설정된다. 바람직하게는, 진공은 약 5 인치 수은 내지 약 25 인치 수은이다.
성형 및 전달을 추가로 돕기 위해, 초기 웨브(102)는 신속 전달에 의해 제지 천(116)으로부터 패턴화된 실린더(420)로 전달될 수 있다. 신속 전달 동안에, 패턴화된 실린더(420)는 제지 천(116) 및 따라서 종이 웨브(102)보다 더 느린 속도로 이동하고 있다. 이와 관련하여, 웨브(102)는 속도차에 의해 크레이핑되고, 크레이핑 정도는 종종 크레이핑 비로서 지칭된다. 이 실시예에서의 크레이핑 비(%로 표현됨)는 하기와 같은 수학식 1에 따라 계산될 수 있다:
[수학식 1]
크레이핑 비(%)=(S1/S2-1)×100%
여기서, S1은 제지 천(116)의 속도이고, S2는 패턴화된 실린더(420)의 속도이다. 크레이핑 비는 종종 시트 내의 벌크의 정도에 비례하지만, 제지기(400)의 처리량 및 따라서 제지기(400)의 수율에 반비례한다. 이 실시예에서, 제지 펠트(116) 상의 종이 웨브(102)의 속도는 바람직하게는 분당 약 1천 피트 내지 분당 약 6천5백 피트일 수 있다. 더 바람직하게는, 제지 펠트(116) 상의 종이 웨브(102)의 속도는 공정이 허용하는 만큼 빠르며, 이는 전형적으로 건조 섹션(450)에 의해 제한된다. 더 느린 제지기 속도가 수용될 수 있는 더 높은 벌크 제품의 경우, 더 높은 크레이핑 비가 사용된다.
성형 구역(430)에서 성형된 후에, 성형된 종이 웨브(102)는 제2 전달 닙(440)으로 이송되며, 제2 전달 닙에서, 성형된 종이 웨브(102)는 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)으로부터 픽업 표면으로 전달된다. 이 실시예에서, 픽업 표면은 픽업 천(442)이지만, 예를 들어 벨트 또는 롤을 포함한 다른 적합한 픽업 표면이 사용될 수 있다. 제2 전달 닙(440)은 픽업 천(442)을 지지하는 지지 롤(444)과 패턴화된 실린더(420) 사이에 형성될 수 있다.
패턴화된 실린더(420)는 또한 웨브(102)가 투과성의 패턴화된 표면(422)으로부터 픽업 천(442)으로 전달되는 제2 전달 닙(440)에서 송풍 박스(blow box)(446)를 가질 수 있다. 통상적으로 양도된 국제 특허 출원 공개 WO 2017/139123호, WO 2017/139124호, 및 WO 2017/139125호(이들의 개시 내용은 전체적으로 참고로 포함됨)의 성형 롤에 사용하기 위한 도시되고 기술된 송풍 박스를 포함한 송풍 박스(446)에 대한 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있다. 양의 공기압이 채널(428) 및 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)을 통해 송풍 박스(446)로부터 가해질 수 있다. 양의 공기압은 웨브(102)를 투과성의 패턴화된 표면(422)으로부터 멀어지게 그리고 픽업 천(442)을 향해 밀어냄으로써 제2 전달 닙(440)에서 성형된 웨브(102)의 전달을 용이하게 한다. 송풍 박스(446) 내의 압력은 픽업 천(442)으로의 성형된 웨브(102)의 일관된 전달을 달성하기에 충분한 수준으로 그리고 송풍 박스(446)로부터의 공기로 인해 웨브(102)에 결함을 유도하는 것을 피하기에 충분히 낮은 수준으로 설정된다. 웨브가 투과성의 패턴화된 표면(422)으로부터 해제되게 하기에 충분한 압력 강하가 웨브(102)를 가로질러 존재하여야 한다. 송풍 박스(446)는 바람직하게는, 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)을 뒤따르는 대신에, 픽업 천(442) 상에 성형된 웨브(102)를 보유하는 것을 돕기 위해 제2 전달 닙(440)을 지나 연장되어 공기를 송풍할 수 있다.
도 4a에 도시된 실시예에서, 픽업 천 지지 롤(444)은 진공 픽업 롤이다. 진공 픽업 롤(444)은 제2 전달 닙(440)에서 진공을 인가하기 위해 진공 박스(448)를 포함한다. 진공 픽업 롤(444)에 의해 인가되는 진공은 성형된 웨브(102)를 투과성의 패턴화된 표면(422)으로부터 픽업 천(442)으로 전달하는 것을 추가로 돕는다. 송풍 박스(446)에서와 같이, 진공 픽업 롤(444)의 진공 박스(448)는 바람직하게는, 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)을 뒤따르는 대신에, 픽업 천(442) 상에 성형된 웨브(102)를 유지하는 것을 돕기 위해 제2 전달 닙(440)을 지나 연장되어 진공을 흡인할 수 있다.
패턴화된 실린더(420)와 픽업 천(442) 사이의 속도차가 또한 성형된 웨브(102)를 패턴화된 실린더(420)로부터 픽업 천(442)으로 전달하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 속도차가 사용될 때, 크레이핑 비(%로 표현됨)는 다음과 같이 수학식 1과 유사한 수학식 2를 사용하여 계산된다:
[수학식 2]
크레이핑 비(%)=(S2/S3-1)×100%
여기서, S2는 패턴화된 실린더(420)의 속도이고, S3은 픽업 천(442)의 속도이다. 바람직하게는, 웨브(102)는 약 20% 내지 약 200%, 그리고 더 바람직하게는 약 60% 내지 약 115%의 비로 크레이핑된다. 성형 구역(430) 및 제2 전달 닙(440) 둘 모두에서 신속 전달이 사용될 때, 총 크레이핑 비가 각각의 닙에서의 크레이핑 비들을 합산함으로써 계산될 수 있고 위에서 논의된 바람직한 크레이핑 비들을 달성하도록 제어될 수 있다.
성형된 후에, 성형된 웨브(102)는 픽업 천(442)에 의해 건조 섹션(450)으로 전달되며, 건조 섹션에서 웨브(102)는 약 95% 고형물의 주도로 추가로 건조된다. 건조 섹션(450)은 양키 건조기 섹션(140)을 주로 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 양키 건조기 섹션(140)은, 예를 들어 웨브(102)를 건조하는 데 사용되는 스팀 충전 드럼(142)("양키 드럼")을 포함한다. 게다가, 웨브(102)가 양키 드럼(142) 상에서 이송됨에 따라 웨브(102)를 추가로 건조시키기 위해, 습윤 단부 후드(144) 및 건조 단부 후드(146)로부터의 고온 공기가 웨브(102)를 향해 지향된다.
웨브(102)는 닙(452)에서 양키 드럼(142)의 표면 상에 침착된다. 웨브(102)가 양키 드럼(142)에 접착되는 것을 돕기 위해 양키 드럼(142)의 표면에 크레이핑 접착제가 적용될 수 있다. 양키 드럼(142)이 회전함에 따라, 웨브(102)는 닥터 블레이드(152)에 의해 양키 드럼(142)으로부터 제거될 수 있으며, 닥터 블레이드에서 웨브는 이어서 릴(도시되지 않음) 상에 권취되어 모 롤을 형성한다. 릴은 웨브(102)에 추가 크레이프를 부여하기 위하여 정상 상태에서 양키 드럼(142)보다 더 느리게 작동될 수 있다.
사용에 따라, 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)은 세정을 필요로 할 수 있다. 제지 섬유 및 다른 물질이 패턴화된 표면(422), 특히 셀(424) 및 채널(428) 상에 보유될 수 있다. 작업 동안 아무때나, 패턴화된 표면(422)의 일부분만이 종이 웨브(102)와 접촉하여 이를 성형하고 있다. 도 4a에 도시된 롤들의 배열에서, 패턴화된 실린더(420)의 원주의 대략 절반이 종이 웨브(102)와 접촉하고 있고 다른 절반은 그렇지 않다. 종이 웨브(102)와 접촉하지 않는 패턴화된 표면(422)의 부분은 본 명세서에서 패턴화된 표면(422)의 "자유 표면"으로 지칭된다. 자유 표면을 갖는 패턴화된 실린더(420)의 섹션에서 패턴화된 실린더(420) 내부에 세정 섹션(460)이 구성될 수 있다. 투과성의 패턴화된 표면(422)의 이점은, 세정 장치가 성형 롤의 내부에 배치되어 세정 용액 또는 세정 매체를 외향으로 지향시킴으로써 패턴화된 표면(422), 특히 셀(424) 및 채널(428)을 세정할 수 있다는 것이다. 하나의 적합한 세정 장치는 패턴화된 실린더(420)에 위치된 샤워(462)일 수 있다. 샤워(462)는 채널(428) 및 투과성의 패턴화된 표면(422)을 통해 외향으로 (세정 매체로서의) 물 및/또는 세정 용액을 분무하여 이들을 세정할 수 있다. 다른 적합한 세정 장치는, 예를 들어 채널(428) 및 투과성의 패턴화된 표면(422)을 통해 (세정 매체로서의) 가압 공기를 강제하는 송풍 박스(도시되지 않음) 또는 에어 나이프(air knife)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
제지기의 제2 실시예
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예를 도시한다. 본 발명자들은 습성 초기 웨브(102)의 주도가 낮을수록, 습성 초기 웨브가 성형 롤 상에서 성형될 때, 성형이 벌크 및 흡수도와 같은 바람직한 시트 특성에 대해 더 큰 영향을 미친다는 것을 알아내었다. 따라서, 일반적으로, 시트 벌크 및 흡수도를 증가시키기 위해 초기 웨브(102)를 최소한으로 탈수하는 것이 유리하며, 일부 경우에, 형성 동안 발생하는 탈수가 성형을 위해 충분할 수 있다. 웨브(102)가 최소로 탈수될 때, 습성 초기 웨브(102)는 바람직하게는 약 20% 고형물 내지 약 35% 고형물, 더 바람직하게는 약 20% 고형물 내지 약 30% 고형물의 주도를 갖는다. 그러한 낮은 주도에 의해, 성형 후에 더 많은 탈수/건조가 일어날 것이다. 가능한 한 성형 동안 웨브(102)에 부여된 구조체의 많은 것을 보존하기 위해 비압밀 건조 공정이 사용될 수 있다. 하나의 적합한 비압밀 건조 공정은 TAD의 사용이다. 따라서, 다양한 실시예 중에서, 습성 초기 웨브(102)는 따라서 약 20% 고형물로부터 약 70% 고형물까지 포괄하는 일정 범위의 주도에 걸쳐 성형될 수 있다.
도 5는 도 4a를 참조하여 위에서 논의된 패턴화된 실린더(420)와 함께, TAD 건조 섹션(530)을 사용하는 제2 실시예의 예시적인 제지기(500)를 도시한다. 임의의 적합한 형성 섹션(510)이 웨브(102)를 형성하고 탈수하는 데 사용될 수 있지만, 이 실시예에서, 형성 섹션(510)은 도 2에 관하여 위에서 논의된 것과 유사한 트윈 와이어 형성 섹션이다. 이어서, 웨브(102)는 전달 닙(514)에서 제2 형성 천(206)으로부터 전달 천(512)으로 전달되며, 전달 닙에서 슈(516)가 전달 천(512)을 제2 형성 천(206)에 대항하여 가압한다. 슈(516)는 전달 천(512)으로의 웨브(102)의 전달을 돕기 위해 진공을 인가하는 진공 슈일 수 있다.
웨브(102)는 이어서 전달 천(512)에 의해 성형 구역(430)으로 전달되고, 성형 구역에서 웨브(102)는 도 4a를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 성형되어 전달 천으로부터 패턴화된 실린더(420)의 투과성의 패턴화된 표면(422)으로 전달된다. 성형 후에, 성형된 웨브(102)는 이어서 제2 전달 닙(440)에서 패턴화된 실린더(420)로부터 건조 섹션(530)으로 전달된다. 이 실시예에서, 픽업 표면은 통기 건조 천(216)이다. 도 2를 참조하여 위에서 논의된 제지기(200)에서와 같이, 제2 전달 닙(440)에서 진공 슈(522)를 사용하여 패턴화된 실린더(420)로부터 통기 건조 천(216)으로 웨브(102)를 전달하는 것을 돕기 위해 진공이 인가될 수 있다.
다음으로, 종이 웨브(102)를 이송하는 천(216)은 통기 건조기(222, 224) 둘레를 지나고, 통기 건조기에서 고온 공기가 웨브(102)를 통해 강제되어 종이 웨브(102)의 주도를 약 80% 고형물로 증가시킨다. 웨브(102)는 이어서 양키 건조기 섹션(140)으로 전달되고, 양키 건조기 섹션에서 웨브(102)는 추가로 건조되며, 닥터 블레이드(152)에 의해 양키 건조기 섹션(140)으로부터 제거된 후, 웨브는 릴(도시되지 않음)에 의해 권취되어 모 릴(도시되지 않음)을 형성한다.
대안적으로, 초기 웨브(102)는 별개의 탈수 구역(212)에 의해 최소로 탈수될 수 있다. 이 실시예에서, 탈수 구역(212)은 시트가 성형 구역(430)에 도달하기 전에 약 20% 고형물 및 약 35% 고형물의 바람직한 주도를 달성하기 위해 흡입 박스(214)가 웨브(102)로부터 수분을 제거하는 진공 탈수 구역이다. 고온 공기가 또한 탈수 구역(212)에 사용되어 탈수를 개선할 수 있다.
제지기의 제3 실시예
도 6은 본 발명의 제3 실시예의 예시적인 제지기(600)를 도시한다. 여기에서, 패턴화된 실린더(420)와 양키 드럼(142) 사이에 성형 닙(610)이 형성되고, 습성 초기 웨브(102)가 패턴화된 실린더(420)에 의해 성형되어 성형 닙(610)에서 성형된 웨브(102)를 형성한다. 이 실시예에서, 초기 웨브(102)는 도 1을 참조하여 전술된 CWP 제지기(100)와 유사하게 형성된다(양키 건조 섹션(140)의 추가 특징부가 또한 도 4 및 건조 섹션(450)을 참조하여 제1 실시예에서 논의되어 있다). 그러나, 이 실시예에서, 프레스 닙(130) 및 양키 건조기 섹션(140)은 웨브(102)를 탈수하여 습성 초기 웨브(102)를 형성하는 데 사용된다. 바람직하게는, 습성 초기 웨브(102)는, 성형 닙(610)에 진입함에 따라, 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물, 더 바람직하게는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 가질 것이다.
습성 초기 웨브(102)는 성형 닙(610)에서 양키 드럼(142)으로부터 패턴화된 실린더(420)로 전달된다. 성형 및 전달을 추가로 돕기 위해, 습성 초기 웨브(102)는 신속 전달에 의해 양키 드럼(142)으로부터 패턴화된 실린더(420)로 전달될 수 있다. 속도차가 사용될 때, 크레이핑 비(%로 표현됨)는 다음과 같이 수학식 1 및 수학식 2와 유사한 수학식 3을 사용하여 계산된다:
[수학식 3]
크레이핑 비(%)=(S4/S5-1)×100%
여기서, S4는 양키 드럼(142)의 속도이고, S5는 패턴화된 실린더(420)의 속도이다. 바람직하게는, 습성 초기 웨브(102)는 약 20% 내지 약 200%, 그리고 더 바람직하게는 약 60% 내지 약 115%의 비로 크레이핑된다.
이전의 실시예들에서와 같이, 패턴화된 실린더(420)의 패턴화된 표면(422)은, 웨브(102)의 전달 및 성형 둘 모두를 돕기 위해 성형 닙(610)에서 진공 박스(432)에 의해 진공이 흡인되게 하도록 투과성일 수 있다. 투과성의 패턴화된 표면(422)이 사용될 때, 송풍 박스(446) 및 세정 섹션(460)과 같은 다른 특징부가 또한 사용될 수 있다.
성형된 후에, 성형된 웨브(102)는 패턴화된 실린더(420)로부터 건조 섹션(620)으로 전달되어 건조된 웨브(102)를 형성한다. 이러한 실시예에서, 도 5를 참조하여 제2 실시예에서 전술되고 나타내어진 TAD 건조 섹션(530)과 같은 비압밀 건조 공정은 성형된 웨브(102)에 부여된 패턴의 변경을 피하기 위해 사용된다. 성형된 웨브(102)는 도 5를 참조하여 제2 실시예에서 전술된 제2 전달 닙(440)에서 TAD 천(216)으로 전달될 수 있다. 통기 건조기(222, 224)에 의해 건조된 후에, 건조된 웨브(102)는 TAD 천(216)으로부터 제거되는데, 여기서 건조된 웨브는 이어서 릴(도시되지 않음) 상에 권취되어 모 롤(190)을 형성한다.
다른 실시예
다수의 패턴화된 실린더(420)가 위에서 논의된 실시예들에서 사용되어 패턴을 성형하여 초기(습성 초기) 웨브(102)에 부여할 수 있다. 예를 들어, 제1 배경 패턴이 제1 패턴화된 실린더(420)에 의해 부여될 수 있고, 이어서 제2 특징 패턴이 제2 패턴화된 실린더(420)에 의해 배경 패턴 위에 중첩될 수 있다. 2개의 패턴화된 실린더(420)가 전술된 실시예들과 함께 사용될 때, 둘 모두의 패턴화된 실린더(420)는 건조 섹션(각각 450, 530, 620)의 상류측에 위치되고, 2개의 패턴화된 실린더(420) 사이의 중간 건조 없이 웨브(102)를 처리하여, 둘 모두의 패턴이 유사한 주도들에서 웨브(102)에 부여되게 할 수 있다.
2개의 패턴화된 실린더(420)를 사용하는 다른 변형은 제1 실시예와 제3 실시예의 조합일 수 있다. 제1 패턴화된 실린더(420)는 도 4를 참조하여 제1 실시예에 기술된 바와 같이 위치되고 작동될 수 있다. 양키 드럼(142) 및 제2 패턴화된 실린더(420)는 도 6을 참조하여 제3 실시예에서 기술된 바와 같이 작동될 수 있다. 성형된 웨브(102)는 이어서 도 6을 참조하여 제3 실시예에서 기술된 바와 같이 건조되어 건조된 웨브(102)를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 변형을 채용하는 제지기는 제1 및 제2 패턴들 둘 모두가 종이 웨브(102)의 동일한 표면에 부여되도록 구성될 것이다.
본 발명이 소정의 구체적인 예시적인 실시예들에서 설명되었지만, 많은 추가의 변경 및 변형이 이러한 개시 내용에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명이 구체적으로 기술된 것과 달리 실시될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예들은 모든 면에서 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 범주는 전술한 설명에 의해서라기보다는 본 출원에 의해 지지가능한 임의의 청구항 및 그의 등가물에 의해 결정되는 것으로 간주되어야 한다.
산업상 이용가능성
본 발명은 종이 타월 및 욕실 티슈와 같은 바람직한 종이 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 종이 제품 산업에 적용가능하다.

Claims (74)

  1. 섬유상 시트(fibrous sheet)를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제지 섬유(papermaking fiber)들의 수용액으로부터 초기 웨브(nascent web)를 형성하는 단계;
    (b) 상기 초기 웨브를 전달 표면 상에서 이동시키는 단계;
    (c) 패턴화된 실린더(patterned cylinder)의 투과성의 패턴화된 표면을, 약 20% 고형물 내지 약 70% 고형물의 주도(consistency)를 갖는 상기 초기 웨브와 접촉시키는 단계로서, 상기 패턴화된 실린더는 내부 및 외부를 포함하며, 상기 투과성의 패턴화된 표면은 (i) 상기 패턴화된 실린더의 상기 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스(recess)들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖고, (iii) 공기에 대해 투과성인, 상기 단계;
    (d) 상기 투과성의 패턴화된 표면의 원호 길이에 걸쳐 상기 전달 표면과 상기 투과성의 패턴화된 표면 사이에서 상기 초기 웨브를 이송하는 단계로서, 상기 원호 길이는 성형 구역(molding zone)의 적어도 일부분을 형성하는, 상기 단계;
    (e) 상기 원호 길이의 적어도 일부분에 걸쳐 진공을 인가하는 단계로서, 상기 진공은 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부에 인가되어 공기가 상기 투과성의 패턴화된 표면을 통해 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부로 유동하게 하는, 상기 단계;
    (f) 상기 성형 구역에서 상기 초기 웨브를 상기 전달 표면으로부터 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계로서, 상기 진공은 상기 초기 웨브를 상기 전달 표면으로부터 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 동안 인가되어, 상기 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 상기 투과성의 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 상기 성형 구역에서 상기 투과성의 패턴화된 표면의 상기 복수의 리세스들 및 상기 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 하는, 상기 단계;
    (g) 상기 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계; 및
    (h) 섬유상 시트를 형성하도록 상기 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면을 상기 초기 웨브와 접촉시키는 단계에서, 상기 초기 웨브는 약 20% 고형물 내지 약 35% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 탈수된 웨브를 형성하도록 상기 초기 웨브를 탈수하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 슈 프레스(shoe press), 롤 프레스, 진공 탈수, 변위 프레스, 및 열 건조 중 적어도 하나를 사용하여 상기 초기 웨브를 탈수하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 상기 초기 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계 이전에 일어나는, 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 진공은 약 5 인치 수은 내지 약 25 인치 수은인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이송하는 단계는 상기 초기 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면 내로 가압하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 초기 웨브는 약 8 파운드/제곱인치 게이지 내지 약 32 파운드/제곱인치 게이지의 힘으로 가압되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 전달 표면을 전달 표면 속도로 이동시키는 단계; 및
    (j) 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 전달 표면 속도는 상기 실린더 속도보다 빠른, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부에 양의 공기압을 인가하여, 공기가 반경 방향으로 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부로부터 멀어지게 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 통해 유동하게 하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 양의 공기압은 상기 성형된 종이 웨브를 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 멀어지게 전달하도록 인가되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 양의 공기압은 상기 성형된 웨브를 상기 픽업 표면으로 전달하는 동안에 인가되는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 진공 구역에서 제2 진공을 인가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 진공은 상기 성형된 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 흡인하도록 인가되며, 상기 성형된 웨브는 상기 진공 구역에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천(fabric) 또는 벨트를 포함하고, 상기 진공은 흡입 롤에 의해 인가되는, 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하는, 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 상기 투과성의 패턴화된 표면과 상기 픽업 표면 사이에 형성된 닙(nip)에서 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계; 및
    (j) 상기 픽업 표면을 픽업 표면 속도로 이동시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 실린더 속도는 상기 픽업 표면 속도보다 빠른, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더와 상기 픽업 표면 사이의 크레이핑 비(creping ratio)가 약 60% 내지 약 115%인, 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 건조 섹션은 양키(Yankee) 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 양키 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제1항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기(through-air) 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 통기 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조 천을 추가로 포함하고, 상기 픽업 표면은 상기 통기 건조 천인, 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 자유 표면에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 세정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 세정하는 단계는 성형 롤의 반경 방향으로 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부로부터 멀어지게 상기 투과성의 패턴화된 표면을 통해 세정 매체를 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 세정 매체는 공기, 물 및 세정 용액 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  26. 섬유상 시트를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계;
    (b) 상기 초기 웨브를 전달 표면 상에서 이동시키는 단계;
    (c) 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면을, 약 20% 고형물 내지 약 70% 고형물의 주도를 갖는 상기 초기 웨브와 접촉시키는 단계로서, 상기 패턴화된 표면은 (i) 상기 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖는, 상기 단계;
    (d) 상기 패턴화된 표면의 원호 길이에 걸쳐 상기 전달 표면과 상기 패턴화된 표면 사이에서 상기 초기 웨브를 이송하는 단계로서, 상기 원호 길이는 성형 구역의 적어도 일부분을 형성하는, 상기 단계;
    (e) 상기 성형 구역에서 상기 초기 웨브를 상기 전달 표면으로부터 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로 전달하여, 상기 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 상기 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 상기 성형 구역에서 상기 패턴화된 표면의 상기 복수의 리세스들 및 상기 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 하는 단계;
    (f) 상기 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계; 및
    (g) 섬유상 시트를 형성하도록 상기 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면을 상기 초기 웨브와 접촉시키는 단계에서, 상기 초기 웨브는 약 20% 고형물 내지 약 35% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  28. 제26항에 있어서, 탈수된 웨브를 형성하도록 상기 초기 웨브를 탈수하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 슈 프레스, 롤 프레스, 진공 탈수, 변위 프레스, 및 열 건조 중 적어도 하나를 사용하여 상기 초기 웨브를 탈수하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 상기 초기 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로 전달하는 단계 이전에 일어나는, 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  33. 제26항에 있어서, 상기 이송하는 단계는 상기 초기 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면 내로 가압하는 단계를 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 초기 웨브는 약 8 파운드/제곱인치 게이지 내지 약 32 파운드/제곱인치 게이지의 힘으로 가압되는, 방법.
  35. 제26항에 있어서,
    (h) 상기 전달 표면을 전달 표면 속도로 이동시키는 단계; 및
    (i) 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 전달 표면 속도는 상기 실린더 속도보다 빠른, 방법.
  36. 제26항에 있어서, 진공 구역에서 진공을 인가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 진공은 상기 성형된 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 흡인하도록 인가되며, 상기 성형된 웨브는 상기 진공 구역에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하고, 상기 진공은 흡입 롤에 의해 인가되는, 방법.
  38. 제26항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하는, 방법.
  39. 제26항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 상기 패턴화된 표면과 상기 픽업 표면 사이에 형성된 닙에서 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  40. 제26항에 있어서,
    (h) 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계; 및
    (i) 상기 픽업 표면을 픽업 표면 속도로 이동시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 실린더 속도는 상기 픽업 표면 속도보다 빠른, 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더와 상기 픽업 표면 사이의 크레이핑 비가 약 60% 내지 약 115%인, 방법.
  42. 제26항에 있어서, 상기 건조 섹션은 양키 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 양키 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  43. 제26항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 통기 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조 천을 추가로 포함하고, 상기 픽업 표면은 상기 통기 건조 천인, 방법.
  45. 섬유상 시트를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계;
    (b) 상기 초기 웨브를 스팀 충전 드럼(steam filled drum)의 외측 표면 상에서 이동시킴으로써 상기 초기 웨브를 탈수하여, 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는 탈수된 웨브를 형성하는 단계;
    (c) 성형 구역에서 진공을 인가하는 단계로서, 상기 성형 구역은 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면과 패턴화된 실린더의 투과성의 패턴화된 표면 사이에 한정된 닙이고, 상기 패턴화된 실린더는 내부 및 외부를 포함하며, 상기 투과성의 패턴화된 표면은 (i) 상기 패턴화된 실린더의 상기 외부 상에 형성되고, (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 갖고, (iii) 공기에 대해 투과성인, 상기 단계;
    (d) 상기 성형 구역에서 상기 탈수된 웨브를 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면으로부터 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계로서, 상기 진공은 상기 초기 웨브를 전달 표면으로부터 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로 전달하는 동안 인가되어, 상기 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 상기 투과성의 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 상기 성형 구역에서 상기 투과성의 패턴화된 표면의 상기 복수의 리세스들 및 상기 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 하는, 상기 단계;
    (e) 상기 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계; 및
    (f) 섬유상 시트를 형성하도록 상기 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  47. 제45항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 후드(hood)로부터의 고온 공기를 상기 초기 웨브를 향해 지향시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  48. 제45항에 있어서, 상기 진공은 약 5 인치 수은 내지 약 25 인치 수은인, 방법.
  49. 제45항에 있어서,
    (g) 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면을 드럼 속도로 이동시키는 단계; 및
    (h) 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 드럼 표면 속도는 상기 실린더 속도보다 빠른, 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더와 상기 픽업 표면 사이의 크레이핑 비가 약 60% 내지 약 115%인, 방법.
  51. 제45항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부에 양의 공기압을 인가하여, 공기가 반경 방향으로 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부로부터 멀어지게 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 통해 유동하게 하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 양의 공기압은 상기 성형된 종이 웨브를 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 멀어지게 전달하도록 인가되는, 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 양의 공기압은 상기 성형된 웨브를 상기 픽업 표면으로 전달하는 동안에 인가되는, 방법.
  53. 제45항에 있어서, 진공 구역에서 제2 진공을 인가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 진공은 상기 성형된 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 흡인하도록 인가되며, 상기 성형된 웨브는 상기 진공 구역에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하고, 상기 진공은 흡입 롤에 의해 인가되는, 방법.
  55. 제45항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하는, 방법.
  56. 제45항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 상기 투과성의 패턴화된 표면과 상기 픽업 표면 사이에 형성된 닙에서 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  57. 제45항에 있어서,
    (g) 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계; 및
    (h) 상기 픽업 표면을 픽업 표면 속도로 이동시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 실린더 속도는 상기 픽업 표면 속도보다 빠른, 방법.
  58. 제45항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 통기 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조 천을 추가로 포함하고, 상기 픽업 표면은 상기 통기 건조 천인, 방법.
  60. 제45항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더의 자유 표면에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 투과성의 패턴화된 표면을 세정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  61. 제60항에 있어서, 상기 세정하는 단계는 성형 롤의 반경 방향으로 상기 패턴화된 실린더의 상기 내부로부터 멀어지게 상기 투과성의 패턴화된 표면을 통해 세정 매체를 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  62. 제61항에 있어서, 상기 세정 매체는 공기, 물 및 세정 용액 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  63. 섬유상 시트를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제지 섬유들의 수용액으로부터 초기 웨브를 형성하는 단계;
    (b) 상기 초기 웨브를 스팀 충전 드럼의 외측 표면 상에서 이동시킴으로써 상기 초기 웨브를 탈수하여, 약 30% 고형물 내지 약 60% 고형물의 주도를 갖는 탈수된 웨브를 형성하는 단계;
    (c) 성형 구역에서 상기 탈수된 웨브를 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면으로부터 패턴화된 실린더의 패턴화된 표면으로 전달하는 단계로서, 상기 성형 구역은 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면과 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면 사이에 한정된 닙이고, 상기 패턴화된 표면은 (i) 상기 패턴화된 실린더의 외부 상에 형성되고 (ii) 복수의 리세스들 및 복수의 돌기들 중 적어도 하나를 가져, 상기 초기 웨브의 제지 섬유들이 (i) 상기 패턴화된 표면 상에 재분포되도록 하고 (ii) 상기 성형 구역에서 상기 패턴화된 표면의 상기 복수의 리세스들 및 상기 복수의 돌기들 중 적어도 하나에 의해 형상화되어 성형된 종이 웨브를 형성하도록 하는, 상기 단계;
    (d) 상기 성형된 종이 웨브를 픽업 표면으로 전달하는 단계; 및
    (e) 섬유상 시트를 형성하도록 상기 성형된 종이 웨브를 건조 섹션에서 건조하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  64. 제63항에 있어서, 상기 탈수된 웨브는 약 40% 고형물 내지 약 55% 고형물의 주도를 갖는, 방법.
  65. 제63항에 있어서, 상기 탈수하는 단계는 후드로부터의 고온 공기를 상기 초기 웨브를 향해 지향시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  66. 제63항에 있어서,
    (f) 상기 스팀 충전 드럼의 상기 외측 표면을 드럼 속도로 이동시키는 단계; 및
    (g) 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 드럼 표면 속도는 상기 실린더 속도보다 빠른, 방법.
  67. 제66항에 있어서, 상기 패턴화된 실린더와 상기 픽업 표면 사이의 크레이핑 비가 약 60% 내지 약 115%인, 방법.
  68. 제63항에 있어서, 진공 구역에서 진공을 인가하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 진공은 상기 성형된 웨브를 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 흡인하도록 인가되며, 상기 성형된 웨브는 상기 진공 구역에서 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면으로부터 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하고, 상기 진공은 흡입 롤에 의해 인가되는, 방법.
  70. 제63항에 있어서, 상기 픽업 표면은 천 또는 벨트를 포함하는, 방법.
  71. 제63항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 상기 패턴화된 표면과 상기 픽업 표면 사이에 형성된 닙에서 상기 픽업 표면으로 전달되는, 방법.
  72. 제63항에 있어서,
    (f) 상기 패턴화된 실린더의 상기 패턴화된 표면을 실린더 속도로 회전시키는 단계; 및
    (g) 상기 픽업 표면을 픽업 표면 속도로 이동시키는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 실린더 속도는 상기 픽업 표면 속도보다 빠른, 방법.
  73. 제63항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조기를 포함하고, 상기 건조하는 단계는 상기 통기 건조기를 사용하여 상기 성형된 종이 웨브를 건조하는 단계를 포함하는, 방법.
  74. 제73항에 있어서, 상기 건조 섹션은 통기 건조 천을 추가로 포함하고, 상기 픽업 표면은 상기 통기 건조 천인, 방법.
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