KR100487056B1 - A multilayer headbox for a papermaking machine - Google Patents
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Abstract
제지기용 다중 헤드박스는 상류입구와 하류출구를 갖는 슬라이스 챔버를 포함한다. 다수의 직선튜브들을 포함하는 튜브 뱅크는 슬라이스 챔버의 상류에 위치된다. 슬라이스 챔버에 있어서, 최소한 하나의 머신-와이드 세퍼레이터 베인은 테이퍼진 유리섬유 보강 에폭시 수지일 수 있거나, 또는 일정한 두께의 상류 강철부분과 유리섬유 보강 에폭시 수지의 하류 테이퍼부분으로 구성된다. 세퍼레이터 베인은 길이의 최소한 70%가 2100MPa의 탄성계수를 갖는 물질의 1mm 두께 기준시트 강성보다 더 높은 강성을 갖는다. 슬라이스 챔버에는 또한 다수의 머신-와이드 교란 발생 요소가 있다.The paper machine multiple headbox includes a slice chamber having an upstream inlet and a downstream outlet. A tube bank comprising a plurality of straight tubes is located upstream of the slice chamber. In the slice chamber, the at least one machine-wide separator vane may be a tapered glass fiber reinforced epoxy resin, or consists of an upstream steel portion of constant thickness and a downstream tapered portion of the glass fiber reinforced epoxy resin. Separator vanes have a stiffness of at least 70% of their length greater than the 1 mm thick reference sheet stiffness of materials having an elastic modulus of 2100 MPa. The slice chamber also has a number of machine-wide disturbance generating elements.
Description
본 발명은 섬유질 웨브를 형성하기 위해 제지기의 초지부(forming section)로 지료(stock)를 분출하는 다층 헤드박스(multilayer headbox)에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer headbox that ejects stock into a forming section of a paper machine to form a fibrous web.
제지분야에 있어서, 지료는 헤드박스의 슬라이스 챔버에서 제지기의 초지부로 분사된다. 초지부는 단일 성형 패브릭, 펠트와 함께 작용하는 단일 성형 패브릭 또는 한 쌍의 성형 패브릭(forming fabrics)을 포함한다. 초지부에서, 물이 지료에서 성형 패브릭을 통해 배수되어 섬유질 웨브가 형성된다. 다수의 층들을 갖는 섬유질 웨브를 생산하기 위해서, 슬라이스 챔버를 개개의 구획(section)들로 분리하는 머신-와이드 세퍼레이터 베인(machine-wide separator vanes)을 헤드박스에 채용하여 각각의 구획을 통해 지료가 인접 구획을 통과하는 지료의 조성과 다른 조성으로 통과하게 되는 것이 일반적이고 잘 알려져 있다. 예를 들어, 어느 한 구획은 짧은 섬유를 함유하는 지료 통로로 사용될 수 있는 반면, 다른 구획은 긴 섬유를 함유하는 지료 통로로 사용될 수 있다. In the papermaking sector, the stock is injected into the papermaking section of the paper machine in the slice chamber of the headbox. The papermaking section comprises a single forming fabric, a single forming fabric that works with the felt or a pair of forming fabrics. At the grassland, water is drained through the forming fabric in the stock to form a fibrous web. To produce a fibrous web with multiple layers, machine-wide separator vanes that separate the slicing chamber into individual sections are employed in the headbox to allow the stock to pass through each compartment. It is common and well known to pass through a composition different from the composition of the paper passing through adjacent sections. For example, either compartment may be used as a paper passage containing short fibers, while the other compartment may be used as a paper passage containing long fibers.
섬유질 웨브를 형성하는 동안, 응집을 방지하는 것과 웨브가 균일한 평량 프로파일(uniform basis weight profile)을 갖는 것이 중요하다. 몇 개의 층을 갖는 섬유질 웨브가 생산될 때, 웨브가 양호하고 균일한 층 순도(layer purity)와 양호한 적용범위(coverage)를 갖는 것이 중요하다. 본 출원서에서, 층 순도는 섬유질 웨브의 개개 층들이 각각의 조성을 유지할 수 있을 정도 즉, 층들의 혼합을 방지할 수 있을 정도로 이해하여야 할 것이지만 적용범위(coverage)는 섬유질 웨브의 각 층이 기계 횡방향으로 균일한 평량을 갖는 정도로 이해하여야 할 것이다. 형성된 웨브가 불량한 적용범위를 갖는 경우, 이것은 층 순도의 균일성에 역효과를 갖고, 이것은 균일한 층 순도가 제지공정의 다음 단계 중에 즉, 크레이핑 닥터(creping doctor)가 건조 실린더에 부착되는 쪽에 있는 섬유질 웨브의 표면특성에 따라 조절될 때 크레이핑하는 동안 필요하기 때문에 제지기의 작동을 더 어렵게 한다. 화학약품이 크레이핑을 촉진하기 위해 공정에 첨가되는 것이 일반적으로 실행되고 화학약품의 양과 조성이 섬유질 웨브의 표면 특성을 좌우한다. 불 균일한 층 순도의 웨브는 크레이핑 닥터의 조정과 화학약품의 첨가가 섬유질 웨브의 표면특성을 좌우하기 때문에 제지공정의 최적화를 불가능하게 한다. 더욱이, 종이웨브가 웨브를 가로지르는(즉, 기계 횡방향으로) 균일한 강도를 갖는 것이 바람직하고 불량한 적용범위를 갖는 웨브는 웨브를 가로지르는 강도가 균일하지 못할 것이다. 따라서, 양호하고 균일한 층 순도와 양호한 적용범위를 갖고 응집이 없으며 균일한 평량을 갖는 다층 웨브를 생산할 수 있는 다층 헤드박스가 필요하다.During the formation of the fibrous web, it is important to prevent aggregation and that the web has a uniform basis weight profile. When a fibrous web with several layers is produced, it is important that the web has good and uniform layer purity and good coverage. In this application, layer purity will be understood to the extent that the individual layers of the fibrous web can maintain their respective composition, i.e., to prevent mixing of the layers, but the coverage is that each layer of the fibrous web is machine transverse. It will be understood to have a uniform basis weight. If the web formed has poor coverage, this has an adverse effect on the uniformity of the layer purity, which means that the uniform layer purity is the fiber during the next stage of the papermaking process, i.e., where the creping doctor is attached to the drying cylinder. Operation of the paper machine is made more difficult because it is required during creping when adjusted according to the surface properties of the web. It is generally practiced that chemicals are added to the process to facilitate creping and the amount and composition of the chemicals will influence the surface properties of the fibrous web. Non-uniform layer purity webs make it impossible to optimize the papermaking process because the adjustment of the creping doctor and the addition of chemicals influence the surface properties of the fibrous web. Moreover, it is desirable for the paper web to have a uniform strength across the web (ie in the machine transverse direction) and a web with poor coverage will not have a uniform strength across the web. Accordingly, there is a need for a multilayer headbox capable of producing multilayer webs with good and uniform layer purity and good coverage, no aggregation and a uniform basis weight.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명의 목적은 양호하고 균일한 층 순도를 갖고 응집이 없으며 균일한 평량을 갖는 다층 섬유질 웨브를 생산할 수 있는 다층 헤드박스를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 제지기용 다층 헤드박스에 관한 본 발명에 의해 달성된다. 다층 헤드박스는 지료가 슬라이스 챔버로 들어가게 하는 상류 입구와 지료가 슬라이스 챔버에서 제지기의 다음 초지부로 이동되게 하류출구를 갖는 슬라이스 챔버를 포함한다. 슬라이스 챔버는 슬라이스 챔버의 입구와 슬라이스 챔버의 출구 사이에 직선으로 의도된 지료의 주 유동방향을 갖는다. 슬라이스 챔버는 상부벽, 하부벽 및 두 측벽을 갖는다. 상부벽과 하부벽은 슬라이스 챔버를 통해 지료의 직선 주 유동방향으로 수렴한다. 헤드박스는 지료의 주 유동방향에 있는 슬라이스 챔버의 상류에 위치된 튜브 뱅크(tube bank)를 더 포함한다. 튜브 뱅크는 다수의 직선튜브를 포함한다. 튜브 뱅크의 튜브가 수직으로 이격된 튜브 뱅크부에 배열되어 튜브 뱅크에 있는 각각의 튜브 뱅크부는 성형될 섬유질 웨브의 한 층으로만 지료를 공급하도록 배열된다. 각각의 튜브 뱅크부에 있는 튜브들은 기계 횡방향으로 연장되는, 수직으로 이격된 열들에 배열된다. 따라서, 튜브 뱅크는 각각 수직으로 이격된 열들에 배열되는 다수의 직선 튜브들을 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 각각의 튜브는 상류 입구단부와 하류출구단부를 갖고, 지료가 하류출구단부에서 슬라이스 챔버의 입구로 이동되게 함으로써 튜브를 가진 튜브 뱅크가 통로를 형성하고 지료가 튜브의 상류입구단부에서 통로를 통해 슬라이스 챔버의 입구로 이동하게 된다. 통로는 지료의 직선 주 유동방향을 갖고 지료의 주 유동방향은 슬라이스 챔버에 있는 지료의 직선 주 유동방향과 일치하여 튜브의 상류입구단부에서 슬라이스 챔버의 하류출구까지의 모든 통로에서 지료가 하나의 직선 주 유동방향 및 같은 직선 주 유동방향으로 유동한다.It is an object of the present invention to provide a multilayer headbox capable of producing multilayer fibrous webs having good, uniform layer purity, no aggregation and a uniform basis weight. The object of the present invention is achieved by the present invention relating to a paper machine multilayer headbox. The multilayer headbox includes a slice chamber having an upstream inlet through which the stock enters the slice chamber and a downstream outlet through which the stock moves from the slice chamber to the next sheet of paper. The slice chamber has a main flow direction of the stock intended in a straight line between the inlet of the slice chamber and the outlet of the slice chamber. The slice chamber has a top wall, a bottom wall and two side walls. The upper wall and the lower wall converge through the slice chamber in the straight main flow direction of the stock. The headbox further includes a tube bank located upstream of the slice chamber in the main flow direction of the stock. The tube bank includes a plurality of straight tubes. The tubes of the tube bank are arranged in vertically spaced tube bank portions so that each tube bank portion in the tube bank is arranged to feed stock only to one layer of the fibrous web to be molded. The tubes in each tube bank section are arranged in vertically spaced rows extending in the machine transverse direction. Thus, the tube bank can be described as including a plurality of straight tubes, each arranged in vertically spaced rows. Each tube has an upstream inlet end and a downstream outlet end, allowing the stock to be moved from the downstream outlet to the inlet of the slice chamber, thereby forming a passage through the tube bank with the tube and the stock being sliced through the passage at the upstream end of the tube. It will move to the inlet of the chamber. The passageway has a straight main flow direction of the stock and the main flow direction of the stock coincides with the straight main flow direction of the stock in the slice chamber so that the stock has a straight line in all passages from the upstream end of the tube to the downstream outlet of the slice chamber. Flow in the main flow direction and in the same straight main flow direction.
본 발명에 있어서, 다층 헤드박스는 슬라이스 챔버에 최소한 하나 그러나 가능하면 2개 또는 3개의 머신-와이드 세퍼레이터 베인 또는 베인들을 포함한다. 세퍼레이터 베인(들)은 슬라이스 챔버를 세분하여 다층 섬유질 웨브가 형성될 수 있다. 튜브 뱅크에 있는 수직으로 이격된 튜브 뱅크부들 사이에 끼워진 세장 가로대(elongate ledge)가 슬라이스 챔버의 입구에 제공되고, 세장 가로대는 기계 횡방향으로 연장되고 튜브 뱅크부를 서로 연결한다. 세퍼레이터 베인(또는 각각의 세퍼레이터 베인)의 상류단부는 튜브 뱅크에서 수직으로 이격된 튜브 뱅크부들 사이에 끼워진 세장 가로대들 중 하나에 고정된다.In the present invention, the multilayer headbox comprises at least one but possibly two or three machine-wide separator vanes or vanes in the slice chamber. The separator vane (s) may subdivide the slice chamber to form a multilayer fibrous web. An elongate ledge fitted between the vertically spaced tube bank portions in the tube bank is provided at the inlet of the slice chamber, the elongate crosspiece extending transverse to the machine and connecting the tube bank portions to each other. The upstream end of the separator vane (or each separator vane) is secured to one of the elongated crossbars sandwiched between the tube bank portions vertically spaced from the tube bank.
본 발명에 있어서, 헤드박스는 슬라이스 챔버에서 지료의 유동방향으로 연장되는 다수의 머신-와이드 난류발생요소들을 더 포함한다. 각각의 난류발생요소는 상류단부와 하류단부를 갖는다. 각 난류발생요소의 상류단부는 튜브 뱅크부에서 튜브들의 수직으로 이격된 열들 사이에 끼워지고 열들 사이에 고정된다. 난류발생요소는 균일하지 않은 즉 거친 면을 가진 베인 형태이지만 발명자는 평탄한 표면을 가진 베인이 본 발명의 목적에 충분한 교란 발생 효과를 갖는다는 것을 알았다.In the present invention, the headbox further comprises a plurality of machine-wide turbulence elements extending in the flow direction of the stock in the slice chamber. Each turbulence generating element has an upstream end and a downstream end. The upstream end of each turbulence element fits between the vertically spaced rows of tubes in the tube bank section and is fixed between the rows. The turbulence generating element is in the form of a vane having a non-uniform or rough surface, but the inventor has found that the vane having a flat surface has a sufficient disturbing effect for the purpose of the present invention.
본 발명의 중요한 측면에 있어서, 세퍼레이터 베인은 최소한 세퍼레이터 베인 길이의 7/10이 기계 횡방향으로 최소 강성을 갖도록 이루어진다. 세퍼레이터 베인의 강성은 평균적으로 최소한 36Nm 그리고 각 세퍼레이터 베인의 7/10에서 최소한 7N/m가 되도록 선택된다. 발명자에 의해 수행된 실험에서, 세퍼레이터 베인(들)이 1㎜ 두께 기준시트의 강성 또는 약 2100㎫의 탄성률을 갖는 물질의 기준판의 강성보다 최소한 180배 이상인 평균강성을 가져야 하고 베인(들) 길이의 최소한 7/10이 기준시트 또는 기준판보다 최소한 35배 이상의 강성을 가져야 한다.In an important aspect of the invention, the separator vanes are made such that at least 7/10 of the separator vane length has minimum rigidity in the machine transverse direction. The stiffness of the separator vanes is chosen to be at least 36 Nm on average and at least 7 N / m at 7/10 of each separator vane. In experiments conducted by the inventors, the separator vane (s) must have an average stiffness at least 180 times greater than the stiffness of the 1 mm thick reference sheet or the stiffness of the reference plate of the material having an elastic modulus of about 2100 MPa and the vane (s) length At least 7/10 of the stiffness shall be at least 35 times more rigid than the reference sheet or reference plate.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인(들)은 유리섬유강화 에폭시수지로 이루어진 균일한 요소이고 상류단부와 하류단부 사이의 모든 통로가 테이퍼져서 그 두께가 상류단부에서 하류단부까지 계속해서 감소한다.In a preferred embodiment of the invention, the separator vane (s) is a uniform element made of glass fiber reinforced epoxy resin and all passages between the upstream and downstream ends are tapered so that the thickness continues to decrease from the upstream end to the downstream end. do.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인(들)은 일정한 수직두께의 상류부분과 그 두께가 지료의 유동방향으로 감소하도록 테이퍼진 하류부분으로 분할된다. 이 실시예에 있어서, 상류부분은 세퍼레이터 베인의 상류단부와 같은 상류단부와 하류부분이 고정되는 하류단부를 갖는다. 같은 방식으로, 하류부분은 세퍼레이터 베인의 상류단부에 고정된 상류단부와 세퍼레이터 베인의 하류단부와 같은 하류단부를 갖는다. 상류부분이 하류부분에 고정되는 지점에서 즉, 상류단부와 하류단부 사이의 변환지점(transition)에서 하류부분이 상류부분 수직치수의 두께보다 작은 수직두께를 갖는 것 때문에 머신-와이드 단차부가 있다. 상류부분은 강철일 수 있지만 하류부분은 유리섬유강화 에폭시수지가 바람직하다.In another embodiment of the invention, the separator vane (s) is divided into an upstream portion of constant vertical thickness and a tapered downstream portion such that its thickness decreases in the flow direction of the stock. In this embodiment, the upstream portion has an upstream end, such as an upstream end of the separator vane, and a downstream end to which the downstream portion is fixed. In the same way, the downstream portion has an upstream end fixed to an upstream end of the separator vane and a downstream end such as a downstream end of the separator vane. There is a machine-wide step at the point where the upstream portion is fixed to the downstream portion, ie at the transition between the upstream and downstream ends, the downstream portion has a vertical thickness less than the thickness of the upstream portion vertical dimension. The upstream portion may be steel, but the downstream portion is preferably glass fiber reinforced epoxy resin.
본 발명의 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인(들)은 상류단부와 하류단부 사이의 모든 통로에 균일하게 테이퍼진 요소이고, 세퍼레이터 베인(들)은 표면 평탄도(surface smoothness) 또는 0.4㎛ 이하인 Ra 값을 갖는다.In an embodiment of the invention, the separator vane (s) is a uniformly tapered element in all passages between the upstream and downstream ends, and the separator vane (s) has a Ra value of less than or equal to surface smoothness or 0.4 μm. Has
본 발명의 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인(들)은 상류부분과 테이퍼진 하류부분으로 분할되고, 테이퍼진 하류부분은 표면 평탄도 또는 0.4㎛ 이하인 Ra값을 갖는다.In an embodiment of the present invention, the separator vane (s) is divided into an upstream portion and a tapered downstream portion, and the tapered downstream portion has a Ra flatness of surface flatness or 0.4 μm or less.
본 발명의 두 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인의 수직두께는 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부에서 0.7㎜ 미만이다. 바람직하게, 수직두께는 약 0.5㎜가 되어야 한다. 세퍼레이터 베인의 하류단부에서, 기계 횡방항의 두께는 물론 어느 정도 변화되기 쉽다. 발명자는 하류단부의 두께가 0.05㎜ 이상 변화되지 말아야 한다는 것을 발견했다. 세퍼레이터의 두께가 0.5㎜가 되도록 선택될 때, 이것은 세퍼레이터 베인이 하류단부에서 0.5㎜±0.05㎜ 또는 0.45㎜ 내지 0.55mm의 두께를 갖는 것을 초래한다.In both embodiments of the present invention, the vertical thickness of the separator vanes is less than 0.7 mm at the downstream end of the separator vane (s). Preferably, the vertical thickness should be about 0.5 mm. At the downstream end of the separator vane, the thickness of the machine transverse term is, of course, likely to change to some extent. The inventor has found that the thickness of the downstream end should not be changed by more than 0.05 mm. When the thickness of the separator is selected to be 0.5 mm, this results in the separator vanes having a thickness of 0.5 mm ± 0.05 mm or 0.45 mm to 0.55 mm at the downstream end.
세퍼레이터 베인(들)을 제공할 경우, 최소한 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부에서 0.4㎛ 미만인 표면 평활도를 갖는 것과 그 하류단부에서 두께가 0.7㎛ 미만을 갖는 것을 양호한 층 순도를 달성하는데 기여한다. 층 순도에 대해, 더 얇은 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부를 만드는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 발명자는 베인 선단이 0.5㎜ 보다 얇을 때, 이것은 선단을 약화시키고 피로에 의해 쉽게 파괴될 수 있다는 것을 발견했다. 따라서, 발명자는 베인 선단이 0.5㎜의 두께가 바람직하다는 것을 발견했다. 층 순도가 또한 균일하게 되도록 하기 위해, 성형된 웨브가 양호한 적용범위를 갖는 것이 필요하다.When providing separator vane (s), having a surface smoothness of at least less than 0.4 μm at the downstream end of the separator vane (s) and having a thickness of less than 0.7 μm at its downstream end contributes to achieving good layer purity. For layer purity, it may be desirable to make the downstream end of the thinner separator vane (s). However, the inventors have found that when the vane tip is thinner than 0.5 mm, it weakens the tip and can be easily destroyed by fatigue. Therefore, the inventors found that the vane tip had a thickness of 0.5 mm. In order to make the layer purity also uniform, it is necessary for the molded web to have good coverage.
발명자는 아래 특징이 양호한 적용범위를 달성하는데 기여한다는 것을 발견했다. The inventors have found that the following features contribute to achieving good coverage.
A) 튜브 뱅크에 의해 형성된 통로는 슬라이스 챔버와 같은 지료의 주 유동방향을 가지므로서 튜브 뱅크의 튜브입구와 슬라이스 챔버의 출구 사이의 모든 통로에서 지료가 하나 또는 동일한 주 유동방향으로 유동할 수 있다.A) The passage formed by the tube bank has the main flow direction of the stock such as the slice chamber so that the stock can flow in one or the same main flow direction in all passages between the tube inlet of the tube bank and the outlet of the slice chamber. .
B) 슬라이스 챔버는 난류발생요소를 포함한다.B) The slice chamber includes turbulence generating elements.
C) 세퍼레이터 베인(들)은 기계 횡방향으로 강성이 있다.C) The separator vane (s) is rigid in the machine transverse direction.
D) 하류단부에서 세퍼레이터 베인의 두께 변화는 0.05㎜ 이하이다.D) The thickness change of the separator vane at the downstream end is 0.05 mm or less.
발명자는 헤드박스가 직선 유동 헤드박스로 형성될 때 즉, 지료가 튜브 뱅크의 튜브 입구단부와 슬라이스 챔버 출구 사이의 모든 통로에서 하나 및 동일한 주 유동방향으로 유동할 때, 이것은 다음에 형성되는 섬유질 웨브의 적용범위에 유익한 효과를 갖고, 이러한 유익한 효과는 슬라이스 챔버에서 난류발생요소를 제공함으로써 보강될 수 있다.When the headbox is formed of a straight flow headbox, i.e. when the stock flows in one and the same main flow direction in all passageways between the tube inlet end of the tube bank and the slice chamber outlet, this is the next fibrous web to be formed. Has a beneficial effect on the scope of the application, and this beneficial effect can be augmented by providing turbulence in the slice chamber.
헤드박스는 미국 특허 제4,941,950호(샌포드(Sanford))에 공지되어 있다. 이 특허에서, 지료는 지료가 슬라이스 챔버로 들어갈 때 그 유동방향을 바꾸도록 힘을 받는다. 본 발명의 발명자는 그와 같은 설계가 섬유질 웨브의 적용범위에 부작용을 갖는다는 것을 알았고, 따라서 발명자는 지료가 슬라이스 챔버로 들어갈 때 그 유동방향을 변경하지 않는 직선유동 헤드박스로 본 발명의 헤드박스를 설계했다.Headboxes are known from US Pat. No. 4,941,950 (Sanford). In this patent, the stock is forced to change its direction of flow as it enters the slice chamber. The inventors of the present invention have found that such a design has side effects on the coverage of the fibrous web, so the inventors have found that the headbox of the present invention is a linear flow headbox that does not change the flow direction when the stock enters the slice chamber. Designed.
발명자는 또한 양호한 적용범위를 얻기 위해서 세퍼레이터 베인(들)이 기계 횡방향으로 강성을 가져야 한다는 것을 발견했다. 발명자는 불량한 적용범위를 유발하는 것이 기계 횡방향으로 세퍼레이터 베인(들)의 불충분한 강성이라는 것을 발견했다. 기계 횡방향으로 베인(들)의 강성이 불충분할 경우, 다음에 형성되는 웨브 층이 기계 횡방향으로 균일한 평량을 갖지 못한다. 즉, 적용범위가 불량하게 된다. 기계 방향으로 균일한 섬유질 웨브를 얻고자 할 경우 기계 방향의 강성을 높이는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용된 세퍼레이터 베인은 그 두께가 베인들의 선단으로 갈수록 감소하도록 즉, 베인 하류단부에서의 베인 두께가 베인 상류단부에서 보다 작게 되도록 설계된다. 이러한 이유로, 베인의 강성은 균일하지 못하다. 대신에, 각 베인의 강성은 베인의 하류단부로 갈수록 감소한다. 따라서, 본 발명에 따른 세퍼레이터 베인의 강성은 베인의 위치마다 다르게 계산되어야 한다. 두께 h, 탄성계수 E를 갖는 판의 미터 길이 당 굽힘 강성은 아래 공식으로 계산될 수 있다.The inventors also found that the separator vane (s) must be rigid in the machine transverse direction to obtain good coverage. The inventors have discovered that it is the insufficient stiffness of the separator vane (s) in the machine transverse direction causing the poor coverage. If the stiffness of the vane (s) in the machine transverse direction is insufficient, the web layer formed next does not have a uniform basis weight in the machine transverse direction. In other words, the coverage becomes poor. In order to obtain a uniform fibrous web in the machine direction, it is desirable to increase the rigidity in the machine direction. The separator vanes used in the present invention are designed such that the thickness decreases toward the tip of the vanes, that is, the vane thickness at the vane downstream end is smaller than at the vane upstream end. For this reason, the rigidity of the vanes is not uniform. Instead, the stiffness of each vane decreases toward the downstream end of the vane. Therefore, the stiffness of the separator vanes according to the present invention should be calculated differently for each vane position. The bending stiffness per meter length of a plate with thickness h and modulus of elasticity E can be calculated by the formula below.
S=Eh3/12(1-ν2) S = Eh 3/12 (1 -ν 2)
여기서, S는 강성이고 ν는 포아송 비이다. 이것은 본 특허 출원서에서 이용되는 강성의 정의이다. 강철용 포아송 비는 일반적으로 약 0.3인 반면, 유리섬유강화수지용 포아송 비는 약 0.15 정도로 주어진다. 따라서, 탄성계수와 판 두께의 곱(product)에 비례한다.Where S is the stiffness and v is the Poisson's ratio. This is the definition of stiffness used in this patent application. The Poisson's ratio for steel is generally about 0.3, while the Poisson's ratio for glass fiber reinforced resins is given as about 0.15. Therefore, it is proportional to the product of the elastic modulus and the plate thickness.
본 발명은 다른 두 실시예를 갖고 두 실시예에서, 세퍼레이터 베인(들)에 사용된 물질(들)은 어느 정도 등방성이고 그것은 기계 방향 및 기계 횡방향으로 같은 특성을 갖는다(수직치수에 반드시 필요한 것은 아니다). 따라서, 강성이 본 출원서에 정의된 바와 같이, 세퍼레이터 베인의 강성은 기계 방향 및 기계 횡방향이 같을 수 있다. 강성을 증가시키는 한가지 방법은 베인의 두께 증가시키는 것이다. 그러나, 베인(들)의 하류단부에서 베인의 두께는 양호한 층 순도를 얻기 위해서 작아야 하고, 0.7㎜ 이하이고 약 0.5㎜ 정도가 바람직하다. 그러나, 발명자는 세퍼레이터 베인(들)의 상류단부가 높은 강성이고 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부만이 더 작은 강성인 경우 상대적으로 작은 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부 강성이 섬유질 웨브의 양호한 적용범위의 충분한 감소를 발생시킬 수 있기에 충분하지 않다는 것을 발견했다. 본 발명의 두 실시예에서 세퍼레이터 베인(들)에 사용된 물질(들)이 어느 정도 등방성이고 그것은 기계 방향과 기계 횡방향으로 같은 특성을 갖는다는 것이 언급될 것이다. 이러한 이유로, 강성이 본 출원서에 정의된 바와 같이, 세퍼레이터 베인의 길이를 다라 주어진 모든 위치에서의 강성은 기계 방향과 기계 횡방향으로 같게 될 것이다.The present invention has two other embodiments, and in both embodiments, the material (s) used in the separator vane (s) is somewhat isotropic and it has the same properties in the machine direction and in the machine transverse direction. no). Thus, as the stiffness is defined in this application, the stiffness of the separator vanes can be the same in the machine direction and the machine transverse direction. One way to increase stiffness is to increase the thickness of the vanes. However, the thickness of the vanes at the downstream end of the vane (s) should be small, in order to obtain good layer purity, 0.7 mm or less and preferably about 0.5 mm. However, the inventors have found that the upstream end of the separator vane (s) is of high rigidity and only the downstream end of the separator vane (s) has a smaller stiffness so that the downstream end stiffness of the separator vane (s) is of good coverage of the fibrous web. It was found that it was not enough to cause a sufficient reduction. It will be mentioned that in both embodiments of the invention the material (s) used in the separator vane (s) are somewhat isotropic and it has the same properties in the machine direction and in the machine direction. For this reason, as the stiffness is defined in this application, the stiffness at any given position across the length of the separator vanes will be equal in the machine direction and the machine transverse direction.
발명자에 의해 수행된 실험에 있어서, 다른 세퍼레이터 베인들은 약 2100㎫의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1㎜ 두께 기준시트 또는 기준판과 비교되었다. 기준시트로 사용된 물질의 포아송 비는 약 0.3이었다. 강성이 본 출원의 명세서에 정의된 바와 같이, 기준시트의 강성은 상류단부에서 하류단부까지 동일하고 21㎫*(0.001m)3/12/(1-0.32)=0.2Nm로 계산될 수 있다.In the experiments conducted by the inventors, the other separator vanes were compared with a 1 mm thick reference sheet or reference plate of polycarbonate material having an elastic modulus of about 2100 MPa. The Poisson's ratio of the material used as the reference sheet was about 0.3. As the stiffness is defined in the specification of the present application, the stiffness of the reference sheet is the same from the upstream end to the downstream end and can be calculated as 21 MPa * (0.001 m) 3 /12/(1-0.3 2 ) = 0.2 Nm. .
발명자에 의해 수행된 실험은 1㎜ 두께의 기준시트가 세퍼레이터 베인으로 사용된 경우, 형성된 섬유질 웨브가 만족스럽지 못한 적용범위를 갖는다는 것을 보여주었다. 그러나, 발명자는 세퍼레이터 베인(들)이 기계 횡방향으로 강성을 가질 경우, 즉 베인 길이의 최소한 7/10(70%)가 약 2100㎫의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1㎜ 두께 기준시트 강성보다 최소한 35배 클 경우 적용범위에 대한 만족스런 결과가 얻어질 수 있다는 것을 발견했다. 형성된 섬유질 웨브의 적용범위에 대해 만족스런 결과를 제공하는 베인이 기준시트 강성보다 최소한 180배 이상인 평균 강성을 갖는다는 것을 발견했다.Experiments conducted by the inventors showed that the fibrous web formed had unsatisfactory coverage when 1 mm thick reference sheets were used as separator vanes. However, the inventors have found that when the separator vane (s) is stiff in the machine transverse direction, that is, at least 7/10 (70%) of the vane length has a 1 mm thick reference sheet stiffness of polycarbonate material having an elastic modulus of about 2100 MPa. It has been found that satisfactory results for coverage can be obtained if at least 35 times larger. It has been found that the vanes providing satisfactory results for the coverage of the fibrous web formed have an average stiffness that is at least 180 times greater than the reference sheet stiffness.
"평균 강성" 표현은 기계 방향으로 서로 균일하게 이격된 세퍼레이터에서 최소한 11지점을 선택하고, 다른 지점의 강성 값을 더하고 지점들 수로 그 결과 값을 나눔으로서 얻어지는 강성 값으로 이해되어야 할 것이다. "베인 길이의 최소한 7/10(70%)가 약 2100㎫의 탄성계수를 갖는 1㎜ 두께 기준시트 강성보다 최소한 35배 클 경우"의 표현은 세퍼레이터 베인(들)의 상류단부에서 강성이 약 2100㎫의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1㎜ 두께 시트(판) 보다 더 높고 강성이 세퍼레이터 베인(들)의 하류단부로 갈수록 점차적으로 감소하지만 그 길이의 최소한 7/10(70%)의 베인(들)이 약 2100㎫의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1㎜ 두께 기준시트보다 최소한 35배 이상의 강성을 가짐으로써 세퍼레이터 베인의 하류단부에서 세퍼레이터 베인의 3/10 정도가 약 21㎫의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1㎜ 기준시트의 35배 강성 미만의 강성을 갖는 의미로 이해되어야 한다.The expression "average stiffness" should be understood as the stiffness value obtained by selecting at least 11 points in the separator evenly spaced from each other in the machine direction, adding the stiffness values of the other points and dividing the result by the number of points. The expression "at least 7/10 (70%) of the vane length is at least 35 times larger than the stiffness of the 1 mm thick reference sheet with an elastic modulus of about 2100 MPa" is about 2100 at the upstream end of the separator vane (s). Higher than a 1 mm thick sheet (plate) of polycarbonate material having an elastic modulus of MPa and the stiffness gradually decreases toward the downstream end of the separator vane (s), but at least 7/10 (70%) of the vane ( S) have at least 35 times more rigidity than the 1 mm thick reference sheet of polycarbonate material having an elastic modulus of about 2100 MPa, so that 3/10 of the separator vanes at the downstream end of the separator vanes have an elastic modulus of about 21 MPa. It should be understood as having a stiffness less than 35 times the stiffness of the 1 mm reference sheet of polycarbonate material having.
본 발명의 바람직한 제 1실시예에는, 세퍼레이터 베인(들)이 사용되고, 세퍼레이터 베인(들)은 그 두께가 상류단부에서 하류단부까지 선형적으로 감소하도록 테이퍼진다. 바람직하게, 이러한 베인에 사용된 물질은 25,000㎫의 탄성계수를 등방성 유리섬유강화 에폭시수지이다. 기준(상류단부)에서, 이러한 베인은 3.8㎜두께를 가질 수 있다. 두께는 선단(베인의 하류단부)으로 갈수록 점차적으로 감소하고 선단에서 두께는 약 0.5㎜ 정도이다. 선택된 물질의 포아송 비는 0.15이다. 강성이 본 출원서에 정의된 바와 같이, 이러한 베인의 상류단부에서 강성은 S=Eh3/12(1-ν2), 25000㎫*(0.0038m)3/12(1-0.152)=117.2Nm이다. 강성이 세퍼레이터 베인 길이의 7/10(70%)까지 점차적으로 감소하지만, 세퍼레이터 베인의 하류단부에서 강성은 최소한 7Nm이고 따라서 1㎜ 두께 기준시트의 강성보다 최소한 35배 더 높다. 세퍼레이터 베인(들)의 이러한 강성 값 선택은 다음에 형성되는 섬유질 웨브의 양호한 적용범위를 얻는데 상당히 기여한다.In a first preferred embodiment of the invention, separator vane (s) are used, and the separator vane (s) is tapered such that the thickness decreases linearly from the upstream end to the downstream end. Preferably, the material used for these vanes is an isotropic glass fiber reinforced epoxy resin having an elastic modulus of 25,000 MPa. At the reference (upstream end), these vanes may have a thickness of 3.8 mm. The thickness gradually decreases toward the tip (downstream of the vane) and the thickness is about 0.5 mm at the tip. The Poisson's ratio of the selected material is 0.15. As the stiffness is defined in the present application, at the upstream end of this vane stiffness S = Eh 3/12 (1 -ν 2), 25000㎫ * (0.0038m) 3 /12(1-0.15 2) = 117.2Nm to be. Although the stiffness gradually decreases to 7/10 (70%) of the separator vane length, the stiffness at the downstream end of the separator vane is at least 7 Nm and is therefore at least 35 times higher than that of the 1 mm thick reference sheet. This selection of stiffness values of the separator vane (s) contributes significantly to obtaining good coverage of the fibrous web that is formed next.
본 발명의 바람직한 제1실시예에서는 세퍼레이터 베인(들)이 2개의 분리부분으로 모든 통로에서 실질적으로 일정한 강성을 갖는다. 하류부분은 그 후 점차적으로 감소하는 강성을 갖는다. 일정한 두께의 상류부분은 강철이고 203,000㎫의 탄성계수와 약 12㎜의 두께를 갖는다. 이러한 경우 포아송 비(ν)는 약 0.3이다. 하류단부의 길이는 세퍼레이터 베인의 길이가 830㎜로 주어진 경우 330㎜ 정도이다. 강성이 본 특허 출원서에 정의된 바와 같이, 상류단부와 하류단부의 강성은 117.2Nm로 계산된다. 베인 길이의 최소한 7/10에서, 이러한 세퍼레이터 베인의 강성은 최소한 57Nm이고 따라서 1㎜ 두께 기준시트의 강성보다 280배 이상이다. 평균 강성은 약 20449Nm이고 따라서 기준시트의 강성보다 180배 이상이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인(들)의 상류단부와 베인(들)의 하류단부 사이의 변환부에서 머신-와이드 단차부가 양호한 적용범위를 얻도록 이어진다.In a first preferred embodiment of the present invention, the separator vane (s) has substantially constant rigidity in all passages with two separate portions. The downstream portion then has a stiffness that gradually decreases. The upstream portion of constant thickness is steel, having an elastic modulus of 203,000 MPa and a thickness of about 12 mm. In this case the Poisson's ratio v is about 0.3. The length of the downstream end is about 330 mm when the length of the separator vane is 830 mm. As stiffness is defined in this patent application, the stiffness of the upstream and downstream ends is calculated to be 117.2 Nm. At at least 7/10 of the vane length, the stiffness of these separator vanes is at least 57 Nm and is therefore 280 times greater than the stiffness of the 1 mm thick reference sheet. The average stiffness is about 20449 Nm and is therefore 180 times more than the stiffness of the reference sheet. In an embodiment of the invention, the machine-wide stepped portion at the transition between the upstream end of the separator vane (s) and the downstream end of the vane (s) is followed to obtain good coverage.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 헤드박스의 단면도.1 is a cross-sectional view of a head box according to a first embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드박스의 부분을 보다 상세하게 도시한 도1과 유사한 단면도.FIG. 2 is a sectional view similar to FIG. 1 showing in more detail a portion of a headbox according to a second embodiment of the invention; FIG.
도3은 양호한 층 순도와 양호한 적용범위를 갖는 다층 섬유질 웨브의 다면도.3 is a side view of a multilayer fibrous web having good layer purity and good coverage.
도4는 불량한 층 순도를 갖는 다층 섬유질 웨브의 단면도.4 is a cross-sectional view of a multilayer fibrous web having poor layer purity.
도5는 양호한 층 순도와 불량한 적용범위를 갖는 다층 웨브의 단면도.5 is a cross-sectional view of a multilayer web having good layer purity and poor coverage.
도6은 약 2100㎫의 탄성계수를 물질의 1㎜ 두께 기준시트 강성과 비교된 다른 두 세퍼레이터 베인들의 강성을 비교한 그래프.FIG. 6 is a graph comparing the stiffness of the other two separator vanes compared to an elastic modulus of about 2100 MPa with a 1 mm thick reference sheet stiffness of the material.
도7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세퍼레이터 베인을 도시한 단면도.7 is a sectional view showing a separator vane according to a preferred embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세퍼레이터 베인을 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view showing a separator vane according to a second embodiment of the present invention.
도9는 슬라이스 챔버의 몇몇 부분들을 보다 상세하게 도시한 도1과 같은 단면도.9 is a cross-sectional view as in FIG. 1 showing some parts of the slice chamber in more detail.
도1에는 헤드박스(1)가 도시되어 있다. 헤드박스는 슬라이스 챔버(2)를 갖고 슬라이스 챔버는 상부벽(3)과 하부벽(4)과 한 쌍의 측벽(도시하지 않음)으로 한정된다. 슬라이스 챔버는 상류입구(5)와 하류출구(6)를 갖고 작동하는 동안 지료가 상류입구(5)에서 하류출구(6)로 이동하여 슬라이스 챔버가 상류입구(5)에서 하류출구(6)까지의 직선 주 유동방향을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 지료의 주 유동방향에서 슬라이스 챔버 슬라이스 챔버(2)의 입구로 그리고 슬라이스 챔버(2) 내로 이동되게 하는 통로를 형성한다. 튜브 뱅크(18)에 의해 형성된 통로는 슬라이스 챔버에 있는 지료의 직선 주 유동방향과 일치하는 직선 주 유동방향을 갖거나 바꾸어 말하며, 지료가 튜브 뱅크(18)에서 출발하여 슬라이스 챔버(2)로 들어갈 때, 지료는 그 유동방향을 변경하지 않는다(물론, 지료 유동은 수렴하지만 주 유동방향은 변하지 않는다). 따라서 지료는 튜브 뱅크에 있는 튜브의 상류입구 단부에서 노즐챔버의 하류출구까지의 모든 통로에서 하나 및 동일한 주 유동방향으로 유동한다. 발명자는 튜브 뱅크와 슬라이스 챔버를 통과하는 모든 통로에서 지료의 직선 유동이 섬유질 웨브의 양호한 적용범위에 기여함으로써 층 순도의 더 큰 균일성에 기여하여 형성된 섬유질 웨브가 도 3에 도시된 것과 같은 단면을 갖는다는 것을 발견했다. 도3에 3겹의 제지웨브 단면이 도시되어 있고, 여기서 상부층과 하부층은 짧은 섬유로 구성되는 반면, 중간층은 긴 섬유로 구성될 수 있다. 지료가 슬라이스 챔버로 들어가는 것처럼 그 이동방향을 변경하도록 힘을 받을 경우, 이것은 불량한 적용범위의 섬유질 웨브를 초래하는 경향이 있어 형성된 섬유질 웨브가 도5에 도시된 것과 같은 단면을 갖는다. 도5에 도시된 바와 같이, 층들은 잘 분리되어 있지만 각각의 층들은 균일한 평량을 갖지 못한다. 도4는 종이웨브의 단면을 도시한 것이고 여기서 층들은 서로 함께 혼합되어 층 순도가 불량하게 된다.1 shows a headbox 1. The headbox has a slice chamber 2 and the slice chamber is defined by an upper wall 3 and a lower wall 4 and a pair of side walls (not shown). The slice chamber has an upstream inlet 5 and a downstream outlet 6 while the stock moves from the upstream inlet 5 to the downstream outlet 6 so that the slice chamber moves from the upstream inlet 5 to the downstream outlet 6. It can be described as having a straight main flow direction of. A passage is formed in the main flow direction of the stock to be moved to the inlet of the slice chamber 2 and into the slice chamber 2. The passage formed by the tube bank 18 has or alternately has a straight main flow direction that matches the straight main flow direction of the stock in the slice chamber, where the stock starts from the tube bank 18 and enters the slice chamber 2. At that time, the stock does not change its flow direction (of course the stock flow converges but the main flow direction does not change). The stock thus flows in one and the same main flow direction in all passageways from the upstream inlet end of the tube in the tube bank to the downstream outlet of the nozzle chamber. The inventors have a cross-section such that the fibrous web formed by the straight flow of paper in all passages through the tube bank and the slice chamber contributes to greater uniformity of layer purity by contributing to good coverage of the fibrous web. Found that. A three-ply paper web cross section is shown in Figure 3, where the top and bottom layers consist of short fibers, while the intermediate layer can consist of long fibers. When the stock is forced to change its direction of movement as it enters the slice chamber, it tends to result in a poor coverage of the fibrous web so that the formed fibrous web has a cross section as shown in FIG. As shown in Fig. 5, the layers are well separated but each layer does not have a uniform basis weight. Fig. 4 shows a cross section of the paper web where the layers are mixed together with poor layer purity.
슬라이스 챔버(2)의 입구에서, 튜브 뱅크에 있는 수직으로 이격된 튜브 열들 사이에 끼워지고 튜브 열들을 서로 연결하는 헤드박스에는 기계 횡방향으로 연장되는 세장 가로대(19)가 제공된다. 세장 가로대(19)는 다층 섬유질 웨브 생산을 위해 슬라이스 챔버를 개개의 채널들로 세분하는 머신-와이드 세퍼레이터 베인(20, 21)들의 부착들 가능하게 한다. 도1에는 2개의 세퍼레이터 베인들이 도시되어 있지만 본 발명이 오직 하나의 세퍼레이터 베인 또는 3개의 세퍼레이터 베인을 갖는 헤드박스에 동일하게 잘 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 세퍼레이터 베인(20,21)은 지료의 유동방향으로 연장되고 머신-와이드 세퍼레이터 베인(20, 21) 각각은 상류단부(22)와 하류단부(23)를 갖고, 각 세퍼레이터 베인의 상류단부는 튜브 뱅크(18)에 있는 수직으로 이격된 튜브 열들 사이에 끼워진 세장 가로대들중 하나에 고정된다.At the inlet of the slice chamber 2, a headbox fitted between the vertically spaced tube rows in the tube bank and connecting the tube rows to each other is provided with an elongate rung 19 extending laterally in the machine. The elongate rung 19 enables attachment of machine-wide separator vanes 20, 21 that subdivide the slice chamber into individual channels for multilayer fibrous web production. Although two separator vanes are shown in FIG. 1, it will be appreciated that the present invention can equally well be applied to a headbox having only one separator vane or three separator vanes. The separator vanes 20 and 21 extend in the flow direction of the stock and each of the machine-wide separator vanes 20 and 21 has an upstream end 22 and a downstream end 23, and the upstream end of each separator vane is a tube bank. It is secured to one of the three rungs fitted between the vertically spaced tube rows in (18).
본 발명에 따른 세퍼레이터 베인들은 평균적으로 최소한 36Nm 인 강성이 주어지고 이것은 세퍼레이터 베인의 상류단부에서 세퍼레이터 베인 길이의 최소한 7/10까지 펼쳐지는 세터레이터 베인의 일부에서 최소한 7Nm 강성을 갖는다. 이것에 의해 세퍼레이터 베인은 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 또는 기준판보다 평균적으로 최소한 180배 이상인 강성을 갖고, 세퍼레이터 베인은 세퍼레이터 베인의 상류단부에서 세퍼레이터 베인 길이의 최소한 7/10까지 펼쳐지는 세퍼레이터 베인의 일부에서 기계 횡방향으로 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 또는 기준판 강성보다 최소한 35배 이상인 강성을 갖는다.The separator vanes according to the present invention are given an average of at least 36 Nm of stiffness, which has at least 7 Nm of stiffness in the part of the separator vanes that extends to at least 7/10 of the separator vane length at the upstream end of the separator vanes. This allows the separator vane to have an average rigidity of at least 180 times greater than the 1 mm thick reference sheet or reference plate of polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa, and the separator vane is at least 7 / the length of the separator vane at the upstream end of the separator vane. Some of the separator vanes that extend up to 10 have a stiffness that is at least 35 times greater than the 1 mm thick reference sheet or reference plate stiffness of the polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa in the machine transverse direction.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 세퍼레이터 베인은 약 25,000MPa의 탄성계수를 갖는 유리섬유강화 에폭시수지로 이루어지고 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 강성보다 최소한 180배 이상인 기계 횡방향으로 세퍼레이터 베인의 평균 강성을 갖도록 계산된 두께를 갖고, 세퍼레이터 베인의 상류단부에서 세퍼레이터 베인길이의 최소한 7/10(70%) 이상까지 강성은 2100MPa의 탄성계수를 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트(또는 기준판) 강성보다 최소한 35배 이상이다.In a preferred embodiment of the present invention, each separator vane is made of glass fiber reinforced epoxy resin having an elastic modulus of about 25,000 MPa and is at least 180 times greater than the 1 mm thick reference sheet stiffness of the polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa. The thickness is calculated to have the average stiffness of the separator vanes in the machine transverse direction, and the stiffness from the upstream end of the separator vane to at least 7/10 (70%) of the separator vane length is 2100 MPa. It is at least 35 times greater than the reference sheet (or reference plate) stiffness.
도6에는 2100MPa 의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트와 본 발명에 따른 두 세퍼레이터 베인들간에 강성을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 도6에 있어서, 곡선(1)은 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 강성(기준으로)을 도시한 것이고 곡선(2)은 1mm 두께 기준시트의 강성과 비교되는 것으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유리섬유강화 에폭시수지의 테이퍼진 세퍼레이터 베인 강성을 도시한 것이다. 이러한 경우 강성의 평균값은 약 36.2Nm이고 따라서 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 평균값보다 181배 이상이고, 베인 길이의 7/10에서 강성은 최소한 7.1Nm이고 따라서 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 강성보다 35.5배 이상이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 세퍼레이터 베인은 상류단부에서 대략 3.8mm의 두께를 갖는다. 두께는 각 세퍼레이터 베인의 하류단부로 갈수록 선형적으로 감소하고 그 길이는 800∼850mm 정도이다 (발명자는 830mm가 적적한 세퍼레이터 베인 길이인 것으로 간주한다.) 베인의 하류단부에서 그 두께는 대략 0.5mm 정도이다. 발명자는 양호한 층순도를 얻기 위해서 베인 두께가 세퍼레이터 베인들의 하류단부에서 0.7mm를 초과하지 말아야 하는 것을 발견했다. 발명자는 하류단부에서 두께가 약 0.5mm이고 두께의 변화량이 0.05mm 이상이지 않아야 한다고 생각한다. 두께는 양호한 층순도를 얻기 위해서 0.7mm 이하로 선택된다. 베인의 사용수명이 지나치게 짧지 않은 것을 보장하기 위해서, 약 0.5mm의 두께가 바람직하다. 적용범위를 고려하여, 두께 변화량이 0.05mm 이하인 것이 바람직하다. 세퍼레이터 베인에 사용된 물질은 어느 정도 등방성이고 그것은 기계방향 및 기계 횡방향으로 같은 기계적 특성을 갖는다. 수직치수에서 기계적 특성이 기계방향과 기계횡방향으로 반드시 같을 필요가 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 사용된 물질은 그것이 모든 방향으로 같은 기계적 성질을 가질 정도로 등방성일 필요는 없다.6 shows a graph comparing the stiffness between a 1 mm thick reference sheet of polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa and two separator vanes according to the present invention. In Fig. 6, curve 1 shows the 1mm thickness reference sheet stiffness (as reference) of a polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa and curve 2 is compared with the stiffness of the 1mm thickness reference sheet. The tapered separator vane stiffness of the glass fiber reinforced epoxy resin according to a preferred embodiment of the present invention. In this case, the average value of the stiffness is about 36.2 Nm, and therefore 181 times higher than the average value of the 1 mm thick reference sheet of polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa, the stiffness at 7/10 of the vane length is at least 7.1 Nm and thus the elastic modulus of 2100 MPa 35.5 times greater than the 1mm thickness reference sheet stiffness of the polycarbonate material. In an embodiment of the invention, the separator vanes have a thickness of approximately 3.8 mm at the upstream end. The thickness decreases linearly toward the downstream end of each separator vane and the length is about 800 to 850 mm (inventors assume that 830 mm is the appropriate separator vane length). At the downstream end of the vane, its thickness is approximately 0.5 mm. to be. The inventors have found that the vane thickness should not exceed 0.7 mm at the downstream ends of the separator vanes in order to obtain good layer purity. The inventors believe that the thickness at the downstream end is about 0.5 mm and the amount of change in thickness should not be more than 0.05 mm. The thickness is chosen to be 0.7 mm or less to obtain good layer purity. In order to ensure that the service life of the vanes is not too short, a thickness of about 0.5 mm is preferred. In consideration of the application range, the thickness change amount is preferably 0.05 mm or less. The material used in the separator vanes is somewhat isotropic and it has the same mechanical properties in the machine direction and in the machine direction. It will be appreciated that the mechanical properties in the vertical dimension do not necessarily have to be the same in the machine and transverse directions. Thus the material used need not be isotropic enough that it will have the same mechanical properties in all directions.
도2 및 도8에도 본 발명의 제2실시예가 도시되어 있다. 본 발명의 제2실시예에 있어서, 각각의 세퍼레이터 베인은 머신-와이드 상류부분(31)과 머신-와이드 하류부분으로 구성된다. 상류부분(31)은 세퍼레이터 베인 자체의 상류단부와 같은 상류단부와, 하류부분이 고정된 하류단부(35)를 갖는다. 상류단부는 일정한 두께의 강철판으로 구성되지만, 하류부분(29)은 유리섬유강화 에폭시수지로 이루어진다. 강철판은 203,000MPa의 탄성계수를 갖고 그 두께가 12mm 이다. 강성이 본 출원서에 정의된 바와 같이, 상류부분의 강성은 32123Nm로 계산되고 따라서 1mm 기준시트의 강성보다 160615배 이상이다. 하류부분은 상류단부(30)와 세퍼레이터 베인자체의 하류단부와 공통인 하류단부(23)를 갖는다. 하류부분(29)의 상류단부(30)는 연관된 상류부분의 하류단부(33)에 고정된다. 하류부분은 그 상류단부에서 상류부분의 하류단부 두께보다 적은 두께를 가짐으로서 상류부분과 하류부분 사이의 변환부에 머신-와이드 단차부(32)가 있다. 머신-와이드 하류부분은 그 두께가 지료의 주 유동방향으로 선형적으로 감소하는 방식으로 테이퍼지고, 25,000MPa의 탄성계수를 갖는 유리섬유강화 에폭시수지로 바람직하게 이루어진다. 하류부분(29)은 그 상류단부에서 2.8mm의 두께를 갖고 강성이 본 특허출원서에서 정의된 바와 같이 하류단부에서 강성이 약 117Nm로 계산될 수 있다. 섬유질 웨브의 더 양호한 층순도를 얻기 위한 하류부분의 표면 평탄도 또는 Ra 값은 0.4㎛ 이하로 이루어진다.2 and 8 also show a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, each separator vane is composed of a machine-wide upstream portion 31 and a machine-wide downstream portion. The upstream portion 31 has an upstream end, such as an upstream end of the separator vane itself, and a downstream end 35 on which the downstream part is fixed. The upstream end is composed of a steel plate of constant thickness, but the downstream part 29 is made of glass fiber reinforced epoxy resin. The steel sheet has an elastic modulus of 203,000 MPa and is 12 mm thick. As the stiffness is defined in this application, the stiffness of the upstream portion is calculated to be 32123 Nm and is therefore 160615 times greater than that of the 1 mm reference sheet. The downstream portion has an upstream end 30 and a downstream end 23 in common with the downstream end of the separator vane itself. The upstream end 30 of the downstream part 29 is fixed to the downstream end 33 of the associated upstream part. The downstream portion has a thickness at its upstream end that is less than the downstream end thickness of the upstream part such that there is a machine-wide step 32 in the transition between the upstream and downstream parts. The machine-wide downstream portion is tapered in such a way that its thickness decreases linearly in the main flow direction of the stock, and is preferably made of glass fiber reinforced epoxy resin having an elastic modulus of 25,000 MPa. The downstream portion 29 has a thickness of 2.8 mm at its upstream end and the stiffness can be calculated to be about 117 Nm at the downstream end as defined in this patent application. The surface flatness or Ra value of the downstream portion to achieve better layer purity of the fibrous web is made 0.4 mu m or less.
도6에 있어서, 곡선(3)은 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트(또는 기준판)의 강성과 비교한 본 발명의 제2실시예에 따른 세퍼레이터 베인 강성을 도시한 것이다. 도3에 도시된 바와 같이, 일정한 두께의 상류부분과 테이퍼진 하류부분으로 구성된 세퍼레이터 베인은 그 길이의 제1부분(일정한 두께를 갖는 상류부분)에서 일정한 강성을 갖는다. 상류부분과 하류부분 사이의 변환부에 세퍼레이터 베인의 직접적인 강성 감소가 있고, 테이퍼진 하류부분은 그 하류부분은 갈수록 점차적으로 감소하는 강성을 갖는다. 이러한 베인의 평균 강성은 2100MPa의 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 강성의 180배 보다 상당히 높다. 사실, 강성이 특허 출원서에 정의된 바와 같이, 이러한 세퍼레이터 베인의 평균강성은 2049Nm 이다. 베인길이의 최소한 7/10 사이에서 강성은 57.1Nm 이상이고 따라서 2.1Nm의 강성을 갖는, 2100MPa 탄성계수를 갖는 폴리카보네이트 물질의 1mm 두께 기준시트 강성보다 280배 이상 높다.In Fig. 6, curve 3 shows the separator vane stiffness according to the second embodiment of the present invention compared with the stiffness of the 1 mm thick reference sheet (or reference plate) of polycarbonate material having an elastic modulus of 2100 MPa. . As shown in Fig. 3, the separator vane composed of the upstream portion and the tapered downstream portion of constant thickness has a constant rigidity in the first portion (upstream portion having a constant thickness) of its length. There is a direct decrease in the stiffness of the separator vane at the transition between the upstream and downstream portions, and the tapered downstream portion has a stiffness that gradually decreases downstream of the downstream portion. The average stiffness of these vanes is significantly higher than 180 times the 1mm thickness reference sheet stiffness of polycarbonate material with an elastic modulus of 2100 MPa. In fact, as the stiffness is defined in the patent application, the average stiffness of such separator vanes is 2049 Nm. At least 7/10 of the vane length, the stiffness is at least 57.1 Nm and is therefore at least 280 times higher than the 1 mm thick reference sheet stiffness of the polycarbonate material having a 2100 MPa modulus of stiffness of 2.1 Nm.
본 발명의 두 실시예에 있어서, 헤드박스의 슬라이스 챔버(2)에는 도9에 도시된 바와 같이 다수의 머신-와이드 난류발생요소(25,26,27)가 더 제공된다. 각각의 난류발생요소는 상부벽(3)과 세퍼레이터 베인(20,21)사이에, 두 세퍼레이터 베인(20,21) 사이에 형성된 개개의 유동채널들 중 어느 하나에 위치된다. 머신-와이드 난류발생요소 각각은 지료의 유동방향으로 연장되고 각각의 난류발생요소는 상류단부(34)와 하류단부(28)를 갖는다. 각 난류발생요소(25, 26,27)의 상류단부는 튜브 뱅크에 있는 수직으로 이격된 두 튜브 열들 사이에 끼워지고 상기 열들 사이에 고정된다.In both embodiments of the present invention, the slice chamber 2 of the headbox is further provided with a plurality of machine-wide turbulence elements 25, 26, 27 as shown in FIG. Each turbulence generating element is located in one of the individual flow channels formed between the top wall 3 and the separator vanes 20, 21 and between the two separator vanes 20, 21. Each machine-wide turbulence generating element extends in the flow direction of the stock and each turbulence generating element has an upstream end 34 and a downstream end 28. The upstream end of each turbulence element 25, 26, 27 is sandwiched between two vertically spaced tube rows in the tube bank and fixed between the rows.
본 발명은 다층 섬유질 웨브가 양호한 층순도와 양호한 층순도가 균일하게 되는 것을 보장하는 양호한 적용범위를 갖는 것이 생산될 수 있도록 달성한다. 부가하여, 섬유질 웨브는 웨브를 가로지르는 균일한 강도 특성을 갖는다.The present invention achieves such that a multilayer fibrous web can be produced having a good coverage which ensures that the good and the good layer purity are uniform. In addition, the fibrous web has uniform strength properties across the web.
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| KR10-1998-0708878A KR100487056B1 (en) | 1996-06-12 | 1997-05-29 | A multilayer headbox for a papermaking machine |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| SE9602347-8 | 1996-06-12 | ||
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|---|---|---|---|---|
| KR101834463B1 (en) * | 2017-01-17 | 2018-03-05 | 전용경 | Headbox for Paper manufacturing equipment |
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1997
- 1997-05-29 KR KR10-1998-0708878A patent/KR100487056B1/en active IP Right Grant
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