KR20080083124A - 초지용 프레스 펠트 - Google Patents

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KR20080083124A
KR20080083124A KR1020087015784A KR20087015784A KR20080083124A KR 20080083124 A KR20080083124 A KR 20080083124A KR 1020087015784 A KR1020087015784 A KR 1020087015784A KR 20087015784 A KR20087015784 A KR 20087015784A KR 20080083124 A KR20080083124 A KR 20080083124A
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아키라 오니쿠보
신 가와시마
히로유키 오다
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이치가와 가부시키가이샤
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Abstract

초지용 프레스 펠트(10)는, 기체(30)와, 습지측 배트층(20)과 프레스측 배트층(23)에 의하여 구성된다. 습지측 배트층(20)은, 습지접촉측 배트층(21)과 기체측 배트층(22)으로 이루어지고, 기체측 배트층(22)은, 절대점도가 80mPa·s 이상인 고분자량 나일론으로 이루어지는 심성분과, 상기 심성분보다 저융점인 나일론으로 이루어지는 초성분으로 구성되는 심초 복합 섬유(41)를 포함하고, 습지접촉측 배트층(21)은, 심초 복합 섬유(41)를 포함하지 않는 나일론 섬유(42)의 층으로 이루어진다.
심초 복합 섬유(41)의 초성분이 용융하여 기체측 배트층(22)이 치밀해져, 프레스측 배트층(23)의 수분이 습지측으로 이동하기 어려워지기 때문에 재습현상이 억제된다. 또한 심초 복합 섬유(41)의 심성분을 고점도로 함으로써 펠트의 내탈모/마모성 및 내압축 피로성이 향상된다.

Description

초지용 프레스 펠트{PRESS FELT FOR PAPERMAKING}
본 발명은, 초지기계(抄紙機械)에 사용되는 초지용 프레스 펠트(抄紙用 press felt)(이하, 간단하게 「프레스 펠트」라고 한다)에 관한 것이다.
종래부터, 제지공정(製紙工程)에 있어서 습지(濕紙)로부터 착수(搾水)하기 위하여 프레스 장치(press 裝置)가 사용되고 있다. 프레스 장치에 있어서, 지층(紙層) 형성이 이루어진 습지는, 프레스 닙(press nip)에 의하여 프레스 펠트를 사이에 두고 착수된다. 여기에서 일반적으로 프레스 장치는, 복수의 프레스 닙으로 구성된다.
도5는, 프레스 장치에 있어서의 프레스 닙의 개략도이다.
이 프레스 닙은, 한 쌍의 프레스롤(P', P')과, 습지(W')를 협지(挾持)하는 한 쌍의 프레스 펠트(11', 11')로 이루어지고, 프레스롤(P', P')의 가압부에 의하여 프레스 펠트(11', 11')와 습지(W')에 압력을 가함으로써, 습지(W')로부터 수분이 짜내어져 프레스 펠트(11', 11')에 흡수된다.
그러나 가압부의 중앙(닙부)으로부터 출구에 걸쳐서, 습지(W')와 프레 스 펠트(11', 11')에 걸리는 압력이 급격하게 해제되기 때문에, 이 부분에 있어서 프레스 펠트(11', 11')의 부피가 급격하게 팽창한다. 그 결과, 프레스 펠트(11', 11')에 마이너스압(陰壓)이 발생하고, 또한 습지(W')가 가는 섬유(細纖維)로 이루어지기 때문에 모세관 현상(毛細管 現象)도 증가하여, 프레스 펠트(11', 11')에 흡수되어 있던 수분이 다시 습지 측으로 이행하는 현상, 즉 재습현상(再濕現象; re-wetting)이 일어난다.
이 재습현상을 방지하기 위한 펠트로서, 예를 들면 일본국 공개특허 특개2004-143627호 공보(특허문헌1)에 개시되어 있는 프레스 펠트가 있다. 이것은, 기층(基層), 습지측 배트층(濕紙側 batt layer), 프레스측 배트층으로 이루어지는 펠트에 있어서 습지측 배트 중에 친수성 부직포(親水性 不織布)가 배치된 것으로서, 이 친수성 부직포의 친수작용에 의하여 친수성 부직포에 대한 수분의 이행작용, 이행된 수분의 지지작용이 발휘되기 때문에 재습현상을 효과적으로 억제할 수 있다고 한다.
또한 초지용 프레스 펠트에서는, 습지로부터 물을 짜는 기능(착수성(窄水性))을 유지하기 위하여, 가압에 의하여 압축된 펠트를 압력을 제거할 때에 편평화(扁平化) 하지 않고 회복시키는 기능(내압축 피로성(耐壓縮 疲勞性)이나, 펠트가 평활(平活)하게 됨으로써 습지 평활성을 높이는 기능(평활성(平滑性)) 및 내탈모/마모성(耐脫毛/磨耗性) 등도 중요시되고 있다.
이러한 기능을 구비한 펠트로서, 예를 들면 2성분 재료로 이루어지는 심초구조(core-sheath 構造)를 구비하는 섬유를 포함하는 프레스 펠트가 일본 국 공개특허공보 특개평8-302584호 공보(특허문헌2)에 개시되어 있다.
이 프레스 펠트에서는, 배트층의 섬유로서 저융점의 초재료(sheath 材料)와 고융점의 심재료(芯材料)로 이루어지는 2성분 재료가 사용되고, 프레스 펠트의 가열경화(加熱硬化) 처리에 의하여 저융점의 초재료가 연화(軟化)되어서 배트층 내에 매트릭스가 형성됨으로써, 프레스 펠트의 탈배수(脫排水) 성능을 향상시키고 또한 압축 저항력을 증강시킬 수 있다고 한다.
또한 최근의 고속 초지기계에 대응하기 위하여, 착수성과 평활성이 우수한 직포(織布)가 사용되는 프레스 펠트가 사용되고 있다. 이 직포는 날실(warp yarn)(펠트의 CMD방향사)과 씨실(weft yarn)(마찬가지로 MD방향사)이, 모두 모노 필라멘트 단사(mono filament 單絲)에 의하여 직조(織造)되어 있다(일본국 공개특허 특개2000-170086호 공보(특허문헌3)).
그러나 특허문헌1 및 2의 프레스 펠트는, 프레스 장치에 의한 반복되는 압축피로를 받기 쉽다고 하는 문제가 있다.
또한 특허문헌2의 프레스 펠트와 같이 2성분 재료를 배트층에 사용할 경우에, 펠트 제조시의 열 프레스의 영향에 의하여 심재료의 기계적 강도의 저하나 화학적 열화(劣化)가 일어나고, 그 결과, 프레스 펠트의 사용 중에 섬유가 절단되거나, 탈모/마모가 진행하여 조기에 교환을 필요로 하는 것이 많았다.
또한 특허문헌3의 프레스 펠트에서는, 종래의 연사(撚絲)를 사용한 펠트에 비하여 니들 펀칭(needle punching)에 의한 배트 섬유(batt 纖維)와 직포의 고착성(固着性)이 나빠지기 때문에, 펠트의 탈모/마모성이 현저하게 나쁜 것이 알려져 있다.
따라서 재습현상을 억제함과 동시에 내압축 피로성, 평활성, 내탈모/마모성 등의 기능을 균형 있게 구비한 프레스 펠트가 요구되고 있다.
본 발명은, 상기 문제를 감안하여 재습현상을 억제함과 아울러 평활성, 내마모성, 내압축 피로성이 우수한 초지용 프레스 펠트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기체와, 습지측 층 및 프레스측 층을 구비한 배트층에 의하여 구성되는 초지용 프레스 펠트에 있어서, 상기 습지측 층이 습지접촉측 배트층과 기체측 배트층으로 이루어지고, 상기 기체측 배트층이, 절대점도가 80mPa·s 이상인 고분자량 나일론으로 이루어지는 심성분과, 상기 심성분보다 저융점인 나일론으로 이루어지는 초성분으로 구성되는 심초 복합 섬유를 포함하고, 상기 습지접촉측 배트층이, 상기 심초 복합 섬유를 포함하지 않는 나일론의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초지용 프레스 펠트에 의하여 상기 과제를 해결한다.
여기에서 절대점도가 80mPa·s 이상이라 함은, 나일론을 0.5g/95% 황산 100ml로 용해하여 25℃의 온도에서 측정한 절대점도로서, 진동식 점도계로 측정할 수 있다.
상기 기체측 배트층에 있어서의 상기 심초 복합 섬유의 함유율은, 10%∼60%인 것이 바람직하다.
또한 상기 기체측 배트층을 다층구조로 하고, 상기 기체측 배트층에 있어서 프레스측에서 습지측을 향하여 상기 심초 복합 섬유의 함유량을 단계적으로 증가시켜도 좋다.
그리고 상기 기체는, 날실(펠트의 CMD방향사)과 씨실(마찬가지로 MD방향사)이, 모두 모노 필라멘트 단사로 직조되어 있는 직포인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 심초 복합 섬유의 초성분이 용융되어 기체측 배트층이 치밀(緻密)해진다. 그 결과, 프레스측층의 수분은 상기 기체측 배트층이 배리어(barrier)가 되어서 습지측으로 이동하기 어려워지기 때문에, 재습현상을 억제할 수 있다.
또한 상기 심초 복합 섬유의 심성분을 고점도로 하는 것, 즉 고분자량 나일론을 사용함으로써 펠트의 내탈모/마모성 및 내압축 피로성이 향상되고, 그 결과, 펠트의 수명(라이프)이 연장되어 펠트의 교환회수가 감소하고, 탈모/마모에 의하여 빠진 털이 습지에 부착되는 것이 적어져 제지의 품질이 개선되고, 습지접촉면의 평활성이 유지되는 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한 기체측 배트층을 심초 복합 섬유로 구성하고, 습지접촉측 배트층을 심초 복합 섬유를 포함하지 않는 나일론의 층으로 구성함으로써, 평활성, 내탈모/마모성, 내압축 피로성이 균형 있게 구비된다.
또한 모노 필라멘트 단사로 직조된 직포를 기체에 사용함으로써 직포의 통수성(通水性)이 개선되기 때문에 착수성과 탈모/마모성이 우수한 펠트를 구성할 수 있다.
도1은, 본 발명의 프레스 펠트 실시예의 단면도이다.
도2는, 본 발명의 프레스 펠트의 다른 실시예의 단면도이다.
도3은, 본 발명의 프레스 펠트의 효과를 확인하기 위한 장치의 개요도이다.
도4는, 본 발명의 프레스 펠트의 효과를 확인하기 위한 장치의 개요도이다.
제5도는, 제지기계의 프레스 장치의 개략적인 설명도이다.
이하, 본 발명의 초지용 프레스 펠트에 대해서 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 프레스 펠트(10)의 CMD방향의 단면도이다.
여기에서 「기계방향(MD)」이라 함은, 초지기가 프레스 펠트를 이동시키는 세로방향이며, 「기계횡단방향(CMD)」이라 함은, 초지기가 프레스 펠트를 이동시키는 방향을 가로 지르는 가로방향이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 프레스 펠트(10)는, 기체(30)와, 습지 측 배트층(20)과, 프레스측 배트층(23)을 구비하고, 습지측 배트층(20)은, 습지접촉측 배트층(21)과, 이 습지접촉측 배트층(21)의 내측에 배치되는 기체측 배트층(22)으로 이루어진다.
습지접촉측 배트층(21), 기체측 배트층(22), 프레스측 배트층(23)은, 스테이플 파이버(staple fiber)로 구성되고, 기체측 배트층(22) 및 프레스측 배트층(23)은, 니들 펀칭에 의하여 각각 기체(30)의 습지측 및 프레스측에 결합하여 일체화되고, 습지접촉측 배트층(21)은, 니들 펀칭에 의하여 기체측 배트층(22)에 결합하여 일체화되어 있다.
본 발명의 프레스 펠트(10)는, 기체측 배트층(22)이, 온도 25℃에서의 절대점도가 80mPa·s 이상인 고분자량 나일론으로 이루어지는 심성분과, 이 심성분보다 저융점인 나일론으로 이루어지는 초성분으로 구성되는 심초 복합 섬유(41)의 스테이플 파이버를 포함하고, 습지접촉측 배트층(21)은, 심초 복합 섬유(41)를 포함하지 않는 종래의 나일론 섬유(42)의 스테이플 파이버로 구성된다.
여기에서 온도 25℃에서의 절대점도가 80mPa·s 이상이라 함은, 나일론을 0.5g/95% 황산100ml로 용해하여 25℃의 온도에서 측정한 절대점도로서, 이것은 진동식 점도계로 측정할 수 있다.
도1에서는, 편의상 심초 복합 섬유(41)가 과장되어 나타나 있다.
종래에 2성분 재료로 이루어지는 심초구조를 구비하는 섬유를 프레스 펠트의 배트층에 사용할 경우에, 심성분의 점도, 즉 분자량에 관해서는 고려되고 있지 않았다. 본 발명에서는, 심성분을 종래보다 고점도 즉 고분자량 나일론을 사용하고, 또한 이 심초 복합 섬유로 이루어지는 층을, 기체측 배트층, 즉 습지접촉측 배트층의 내측에 배치함으로써 평활성, 내탈모/마모성, 내압축 피로성이 균형 있게 구비된다.
심초 복합 섬유(41)의 심성분에 사용되는 나일론은, 온도 25℃에서의 절대점도가 80mPa·s 이상의 고분자량 나일론이며, 또한 초성분보다 융점이 높은 것이 사용된다. 심성분의 나일론을 고점도(80mPa·s 이상)로 함으로써 펠트의 내탈모/마모성 및 내압축 피로성이 향상된다. 이것은 고분자량 나일론에서는 분자쇄(分子鎖)가 길어지기 때문에, 분자쇄 상호간의 얽히기 효과에 의한 기계적 특성(강도나 마찰/마모 등의 내구성)이 향상되기 때문이라고 생각된다. 절대점도가 80mPa·s 미만(중점도)의 나일론을 사용했을 경우에, 내탈모/마모성 및 내압축 피로성의 효과가 충분하게 얻어지지 않는다.
심성분으로 바람직하게 사용되는 나일론으로서는, 고분자량 나일론6, 고분자량 나일론66, 고분자량 나일론46, 고분자량 나일론610, 고분자량 나일론612 등인 것이 바람직하다. 상세하게는 ε카프로락탐(εcaprolactam)의 중합(나일론6)이나, 헥사메틸렌디아민/아디핀산염(hexamethylenediamine/adipic acid 鹽)의 중축합(나일론66), 1,4-디아미노부탄/아디핀산염(diaminobutane/adipic acid 鹽)의 중축합(나일론46), 헥사메틸렌디아민/세바신산염(hexamethylenediamine/sebacic acid 鹽)의 중축합(나일론610), 헥사메틸렌디아민/도데칸이산염(hexamethylenediamine/dodecanedioic acid 鹽)의 중축합 (나일론612) 등 나일론염의 중축합에 의하여 얻어진 나일론이 바람직하고, 또한 DSC(시차주사 열분석계(視差走査熱分析計)에 의한 융점이 200℃ 이상인 지방족 나일론을 들 수 있다. 이들의 고분자 나일론의 0.5g/95%황산100ml에서의 절대점도는 80mPa·s 이상인 것이 바람직하다. 또한 이들의 고분자량 나일론은, 공지의 중합방법 또는 일단 중합한 나일론 플레이크(nylon flake)를 산소를 포함하지 않는 120∼200℃의 불활성 가스 분위기 내에 놓고, 고상중합(固相重合)하는 방법(예를 들면 특표2002-529604호)에 의하여 제조된 것이 사용된다.
심초 복합 섬유(41)의 초성분에 사용되는 나일론은 심성분보다 저융점인 나일론이 사용된다. 초성분에 바람직하게 사용되는 나일론으로서는, 나일론6/12, 나일론6/610, 나일론66/6, 나일론66/12, 나일론66/610 등의 2원 공중합 나일론, 나일론6/66/12, 나일론6/66/610 등의 3원 공중합 나일론을 들 수 있다. 또한 이들의 공중합 나일론은 조성(組成)(공중합 성분의 중량%)에 의하여 융점이 변동하는 것은 잘 알려진 것이지만, 본 발명에서 사용할 수 있는 공중합 나일론은 그 융점이 180℃ 이하의 것에 한정된다.
프레스 펠트의 제조공정의 열 프레스 시에 초성분이 용융함으로써 심초 복합 섬유(41)의 섬유수축이 일어나고, 그에 따라 기체측 배트층(22)과 습지접촉측 배트층(21)이 치밀해져 펠트 표면의 평활성이 향상된다.
기체측 배트층(22)과 습지접촉측 배트층(21)이 치밀해지면, 프레스 펠트(10)가 닙 가압을 벗어나 갈 때에, 프레스측 배트층(23)에 있는 수분이, 치밀층이 배리어가 되어서 이동하기 어려워지므로 재습현상이 효과적으로 억제된다.
본 발명에서는, 습지접촉측 배트층(21)에는 심초 복합 섬유(41)가 포함되지 않고 통상의 나일론 섬유(42)로 구성되고, 기체측 배트층(22)에만 심초 복합 섬유(41)가 포함되는 구성으로 한다. 이에 따라 평활성, 내탈모/마모성, 내압축 피로성이 균형 있게 구비된다. 습지접촉측 배트층(21)에 심초 복합 섬유(41)가 포함될 경우에, 초성분이 용융하여 펠트 표면의 접촉영역이 증가하기 때문에 평활성은 우수하지만, 초성분의 공중합 나일론의 기계적 강도가 비교적 낮기 때문에 내탈모/마모성이 악화하여 내구성이 뒤떨어지는 것이 된다.
기체측 배트층(22)은, 심초 복합 섬유(41)와 통상의 나일론 섬유(42)가 일정한 비율로 혼면(混綿)된 섬유로 구성되는 것이 바람직하고, 이에 따라 평활성, 내마모성, 내압축 피로성을 보다 균형 있게 갖출 수 있다. 이 경우에, 혼면의 비율은, 심초 복합 섬유(41)의 함유율 60%∼10%, 나일론 섬유(42)의 함유율 40%∼90%로 하는 것이 바람직하다.
심초 복합 섬유(41)의 함유율이 10% 미만인 경우에, 펠트 표면의 평활성이 나빠지고, 재습현상을 억제하는 효과가 충분하게 얻어지지 않는다.
한편 심초 복합 섬유(41)의 함유율이 60%을 넘은 경우에는, 펠트의 평활성, 내마모성이 우수하고, 재습현상을 효과적으로 억제할 수 있는 반면, 기체측 배트층(22)이 압축에 피로하기 쉬워 편평화 하기 쉬운 경향이 있다.
또한 기체측 배트층(22)을 다층구조로 하고, 기체측 배트층(22)의 프레스측에서 습지측을 향하여 심초 복합 섬유(41)의 함유량을 단계적으로 증가시켜도 좋고, 이에 따라 평활성과 내마모성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
도2는, 기체측 배트층(22)을 제1층(22a), 제2층(22b)의 2층구조로 하였을 경우의 실시예를 나타낸 것으로서, 제1층(22a)은 제2층(22b)보다 심초 복합 섬유(41)의 함유량이 많아지고 있다.
이러한 구조로 함으로써 기체측 배트층(22)과 습지접촉측 배트층(21)의 치밀성이 한층 더 향상되는 구조가 된다. 즉, 기체측 배트층(22)이 단층인 경우와 비교하여, 평활성과 탈모/마모성을 한층 더 향상시킬 수 있음과 아울러 치밀층이 2층으로 구성되기 때문에 재습성이 한층 더 개선된다.
반대로, 기체측 배트층(22)의 프레스측에서 습지측을 향하여 심초 복합 섬유(41)의 함유량을 단계적으로 감소시킨 경우에는, 상기한 구조와는 역의 구조가 되기 때문에, 기체측 배트층(22)이 단층인 경우와 비교하여 평활성과 탈모/마모성 및 재습성이 악화된다.
도2에서는 기체측 배트층(22)을 2층으로 하였지만, 3층 이상으로 구성하더라도 좋다.
또 심초 복합 섬유(41)의 심부와 초부의 용적 비율은 특별하게 한정되지 않지만, 5:1∼1:5의 범위, 바람직하게는 1:1이다.
또한 습지접촉측 배트층(21), 프레스측 배트층(23)을 구성하는 나일론 섬유(42) 및 심초 복합 섬유(41)와 혼면되는 나일론 섬유(42)로서는, 나일론6, 나일론66, 나일론46, 나일론610, 나일론612 등이 바람직하다.
기체(30)는, 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 날실(31)(펠트의 CMD방향사)과 씨실(32)(마찬가지로 MD방향사)을 모노 필라멘트 단사로 직조함으로써 얻어진 직포를 사용하는 것이 바람직하지만, 직조직으로서는 (2/1, 1/2), (3/1, 1/3), (5/1, 1/5) 등의 2중조직이나 3중조직 또는 (단조직+2중조직), (2중조직+2중조직) 등의 적층조직을 사용할 수 있다. 모노 필라멘트 단사의 굵기는 지름 0.lmm∼0.6mm이고, 조직의 실밀도는 10∼100개/25mm를 사용할 수 있다.
또 본 발명은 이에 한정되지 않고, MD방향사재(MD方向絲材)와 CMD방향사재(CMD方向絲材)를 직조하지 않고 포갠 구성, 필름, 편물, 가는 띠 모양체를 스파이럴(spiral)로 감아서 폭이 넓은 띠 모양체를 얻은 구성 등 다양한 구성을 적당하게 채용할 수 있다. 또한 기체(30)의 소재로서는, 양모 등의 천연섬유나 내마모성, 내피로성, 신장 특성, 오염 방지성 등이 우수한 폴리에스테르나 나일론6, 나일론66 등의 합성섬유가 사용된다.
또한 심초 복합 섬유(41)의 섬도(finess)는, 초지기의 프레스 파트(press part)의 전단(前段)에서 사용하는 픽업용 펠트에서는 15∼25데시텍스(dtex) 정도, 또한 초지기의 프레스 파트의 중단(中段)에서 사용하는 2번 프레스나 3번 프레스용의 펠트에서는 10∼20데시텍스(dtex) 정도의 것을 사 용하면 좋다.
또한 초지기의 프레스 파트의 후단(後段)에서 사용하는 4번 프레스나 슈프레스용(shoe press用)의 펠트에서는 5∼20데시텍스(dtex) 정도의 것을 사용하면 좋다.
또한 나일론 섬유(42)의 섬도는, 초지기의 프레스 파트의 전단에서 사용하는 픽업용 펠트의 습지측 배트층(20)에는 10∼25데시텍스(dtex) 정도, 프레스측 배트층(23)에는 15∼25데시텍스(dtex) 정도의 것을 사용하면 좋다.
또한 초지기의 프레스 파트의 중단에서 사용하는 2번 프레스나 3번 프레스용의 펠트의 습지측 배트층(20)에는 10∼15데시텍스(dtex) 정도, 프레스측 배트층(23)에는 10∼20데시텍스(dtex) 정도의 섬도의 것을 사용하면 좋다.
또한 초지기의 프레스 파트의 후단에서 사용하는 4번 프레스나 슈프레스용의 펠트의 습지측 배트층(20)에는 5∼15데시텍스(dtex) 정도, 프레스측 배트층(23)에는 5∼20데시텍스(dtex) 정도의 섬도의 것을 사용하면 좋다.
(실시예1)
본 발명의 초지용 프레스 펠트의 제1실시예를, 이하의 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
심초 복합 섬유의 제조;
정련(精鍊)된 나일론6(카프로락탐(caprolactam) : 융점 220℃)과 공중합 나일론6/12(카프로락탐/라우로락탐(laurolactam) : 융점 140℃)를 준비하고, 각 각을 탈휘구(脫揮口; vent to eject volatiles) 부착 압출기에 개별로 투입한 후에, 압출기 안에서 휘발물(揮發物)을 제거하고, 용융한 심재의 나일론6 및 초재의 공중합 나일론6/12를, 용융 상태에서 정량 기어 펌프에 의하여 정량(定量)하여 각 심초 복합 방사 노즐에 공급하였다. 심초 복합 방사 노즐을 거쳐서 방사(紡絲)된 심초 복합 섬유를 침니(spinning chimney)에서 냉각하면서 오일링 하여 일단 자연 연신비(自然 延伸比)로 권취(卷取)하고, 그 후에 연신권축(延伸捲縮)가공 후에 정해진 길이로 잘라, 심초 복합 섬유의 스테이플 파이버를 제조하였다.
또, 심초 복합 섬유의 제조에는 「동양정밀공업(東洋精密工業)제의 MODEL-EMF」 방사장치를 사용할 수 있다. 이 장치에서는, 압출기와 넬슨식 다단 연신기 및 권취기를 사용할 수 있다.
본 실시예에서는, 심재로서 고분자량 나일론6(25℃에서의 절대점도85mPa·s, 융점220℃)과, 중분자량 나일론6(25℃에서의 절대점도70mPa·s, 융점220℃)의 2종류, 초재료로서 공중합 나일론6/12(융점140℃)를 사용하고, 심부와 초부의 용적비율이 1:1인 심초 복합 섬유의 스테이플 파이버를 2종류 제조한다. 심재로서 고분자량 나일론6을 사용한 것을 복합 섬유A, 중분자량 나일론6을 사용한 것을 복합 섬유B라고 한다.
본 실시예에 있어서 절대점도 85mPa·s와 절대점도 70mPa·s의 수치를, 범용적인 측정수단(우베로데(Ubbelohde) 점도법)으로의 상대점도(ηr에타알)로 나타내면 ηr=4.5 및 3.0이 된다. 그래서 절대점도 80mPa·s는 ηr=4.0에 상당한다.
초지용 프레스 펠트의 제조;
실시예, 비교예 모두 여러 가지 조건을 공통으로 하기 위하여, 모든 펠트의 기본구성을 다음과 같이 한다.
·기체 : 직포A[240dtex의 나일론 모노필라멘트를 꼬아서 두 개를 만들고, 이 2개를 서로 꼰 연사(撚絲; plied yarn)를, MD방향 실재와 CMD방향 실재로 하여 직조한 (3/1, 1/3)의 2중조직] : 평량(坪量)300g/m2
: 직포B[1100dtex의 나일론 모노필라멘트 단사를, MD방향 실재와 CMD방향 실재로 하여 직조한 (3/1, 1/3)의 2중조직] : 평량300g/m2
·배트층 : 습지접촉측 배트층에는 (17dtex의 나일론6섬유 및 17dtex의 복합 섬유A 또는 B의 스테이플 파이버)로 총평량 120g/m2
: 기체측 배트층(제1층)에는 (17dtex의 나일론6 섬유 및 17dtex의 복합 섬유A 또는 B의 스테이플 파이버)로 총평량120g/m2
:기체측 배트층(제2층)에는 (17dtex의 나일론6 섬유 및 17dtex의 복합 섬유A의 스테이플 파이버)로 총평량120g/m2
:프레스측 배트층에는 (17dtex의 나일론6 섬유의 스테이플 파이버)로 총평량100g/m2
·니들링 프리퀀시 밀도 : 700회/cm2
·열프레스 : 니들링 프리퀀시(needling frequency) 후의 펠트를, 1쌍의 열 캘린더 롤(熱 calender roll)(롤 온도160℃, 프레스 압력 50kg/cm)에 2m/min의 속도로 5회 반복해서 통과시켜 0.5g/cm3 이상의 밀도를 가지는 펠트를 얻었다.
실시예1∼8 및 비교예1∼8의 펠트의 구성을 표1 및 표2에 나타낸다.
(표1)
실시예 1 2 3 4 5 6 7 8
습지접촉측 배트층 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론
기체측 배트층(제1층) 복합A 60% 복합A 40% 복합A 10% 복합A 60% 복합A 40% 복합A 70% 복합A 70% 복합A 60%
기체측 배트층(제2층) 나일론 나일론 나일론 복합A 40% 복합A 10% 나일론 복합A 40% 나일론
기체 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체B
프레스측 배트층 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론
(표2)
비교예 1 2 3 4 5 6 7 8
습지접촉측 배트층 복합A 60% 복합B 40% 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론
기체측 배트층(제1층) 나일론 나일론 복합A 5% 나일론 복합A 5% 복합A 10% 복합A 40% 나일론
기체측 배트층(제2층) 나일론 나일론 나일론 나일론 복합A 5% 복합A 40% 나일론 나일론
기체 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체A 기체B
프레스측 배트층 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론 나일론
상기의 실시예 및 비교예의 초지용 프레스 펠트를 사용하여 이하의 조건, 방법에 의하여 재습현상의 평가 및 내압축 피로성, 내탈모/마모성, 평활성을 평가하였다.
재습현상의 평가;
도3 및 도4에 나타내는 장치에 의하여 재습현상을 평가하였다.
우선, 도3, 도4에 나타나 있는 장치에 있어서, 도면에서 P는 프레스롤, 110은 상측 펠트, 10은 하측 펠트, SC은 흡입 튜브, SN은 샤워 노즐이다.
또한 상기 실시예 및 비교예는, 어느 쪽의 장치에 있어서도 하측 펠트(10)로서 사용되고 있다. 이 경우에, 상측 펠트로서는 비교예4에 나타낸 것과 같은 프레스 펠트를 사용하였다.
또한 도3, 도4에 나타나 있는 장치는, 모두 펠트의 주행속도가 500m/min이며, 프레스 압력이 100kg/cm이다.
도3에 나타나 있는 장치는, 닙 압력을 벗어난 습지가 하측 펠트(10)에 재치되어 반송되는 구조로 되어 있다. 따라서 닙 압력을 벗어난 후에 하측 펠트(10)에 재치되어 반송된 위치(프레스 출구(1))에 있어서의 습지의 습윤정도를 계측하면, 재습현상이 발생한 습지의 수분 함유량 데이터를 얻을 수 있다.
이에 대하여 도4에 나타나 있는 장치는, 하측 펠트(10)가 프레스롤에 접촉하는 면적이 크고, 닙 압력을 벗어난 습지가 펠트(10, 110)와 접촉하는 시간이 매우 짧은 것이다. 여기에서 이 닙 압력을 벗어난 직후의 위치(프레스 출구(2))에 있어서의 습지의 습윤정도를 계측하면, 재습현상이 거의 발생하지 않고 있는 습지의 수분 함유량 데이터가 얻어진다.
여기에서 도3의 장치에 의한 수분 함유량 데이터와, 도4의 장치에 의한 동(同) 데이터의 차이를 구하여 재습현상을 평가한다. 이 때에, 양자의 차이가 0.5% 미만인 것은 재습현상이 발생하지 않는 것으로 한다(평가 「양호」). 한편 이 양자의 차이가 0.5% 이상 1.0% 미만의 것은, 약간 재습현상이 발생하고 있는 것으로 하고(평가 「가」), 1.0% 이상의 것은 재습현상이 발생하고 있는 것으로 한다(평가 「불량」).
반복 압축피로 시험;
150kg/cm2으로 10Hz 펄스의 하중을 반복하여 20만회 주고, 압축피로 시험을 하였다. 압축 피로성을 (시험후의 밀도/초기 밀도)의 비율로 나타내고, 1.40 미만을 「우수」, 1.40 이상 1.49 이하의 것을 「양호」, 1.50을 넘은 것을 「불량」이라고 한다.
테이퍼 탈모/마모 시험;
JIS1023-1992에 의거한 테이퍼 연마 시험기에 의하여 초지용 펠트로부터 떨어진 섬유량을 계측함으로써 내탈모/마모성를 평가한다. 회전하는 턴테이블(turntable) 상에 원반 모양의 시험편(試驗片)을 재치하고 또한 시험편 상에 저항이 큰 회전롤을 접촉시켜서, 섬유의 떨어진 양(탈모/마모량)을 계 측하였다(하중:1kg, 휠:CS-17, 회전수:5000회, 단위:mg).
탈모/마모량이 50mg 미만인 것을 「우수」, 50mg 이상 99mg 이하의 것을 「양호」, 100mg을 넘는 것을 「불량」이라고 하였다.
표면조도의 측정;
테이퍼 탈모/마모 시험 전의 초기 펠트의 10곳의 평균 조도Rz(μm)(JIS-B0601)을 측정하고, 펠트 표면의 평활성을 평가한다.
표면 조도 30μm 미만의 것을 「우수」, 30μm 이상 70μm 이하의 것을 「양호」, 71μm을 넘은 것을 「불량」이라고 하였다.
각 시험의 측정결과 및 평가를 표3에 나타낸다.
(표3)
초기 밀도(g/cm3) 반복 압축 피로 시험 테이퍼 마모 시험(mg) 표면조도시험(μm) 착수성 및 재습시험
프레스 출구(1)에서의 수분(%) 프레스 출구(2)에서의 수분(%) 재습성 평가
실시예1 0.505 1.46 (양호) 55(양호) 25(우수) 48.3 48.6 양호
실시예2 0.505 1.43 (양호) 60(양호) 50(양호) 48 48.5 양호
실시예3 0.500 1.40 (양호) 75(양호) 70(양호) 47.5 48.4 가
실시예4 0.510 1.49 (양호) 40(우수) 20(우수) 48.4 48.6 양호
실시예5 0.510 1.46 (양호) 45(우수) 35(양호) 48.3 48.4 양호
실시예6 0.505 1.49 (양호) 55(양호) 25(우수) 48.5 48.6 양호
실시예7 0.510 1.51 (불량) 40(우수) 20(우수) 48.4 48.6 양호
실시예8 0.510 1.48 (양호) 60(양호) 25(우수) 47.1 47.3 양호
비교예1 0.530 1.48 (양호) 105(불량) 15(우수) 49.5 49.7 양호
비교예2 0.550 1.51 (불량) 130(불량) 20(우수) 49.5 49.7 양호
비교예3 0.500 1.35 (우수) 75(양호) 80(불량) 47.3 49 불량
비교예4 0.500 1.30 (양호) 80(양호) 100(불량) 47 49 불량
비교예5 0.500 1.36 (우수) 75(양호) 75(불량) 47.3 48.4 불량
비교예6 0.505 1.47 (양호) 70(양호) 70(양호) 48 49 불량
비교예7 0.510 1.50 (불량) 75(양호) 60(양호) 48.1 48.6 가
비교예8 0.500 1.30 (우수) 100(불량) 100(불량) 46 48.6 불량
표3의 실시예1∼5에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 초지용 프레스 펠트는, 재습현상을 억제함과 동시에 내압축 피로성, 내탈모/마모성, 평활성의 기능을 균형 있게 구비하는 것이 확인되었다.
습지접촉측 배트층을 심초 복합 섬유로 구성한 비교예1, 2는, 펠트 표 면의 평활성에서는 우수하지만, 내탈모/마모성이 나쁘고 내구성에서 뒤떨어지는 것을 알 수 있다. 또한 재습평가는 좋지만, 프레스 출구에서의 수분(1 및 2)이 모두 높아, 착수성이 나쁜 것이 확인되었다.
또한 기체측 배트층의 심초 복합 섬유의 함유량이 10% 미만인 비교예3, 5 및 심초섬유를 포함하지 않는 비교예4에서는, 내압축 피로성의 기능은 발휘하고 있지만 재습현상이 억제되지 않는 것을 알 수 있다.
또한 기체측 배트층의 프레스측에서 습지측을 향하여 심초 복합 섬유의 함유량을 단계적으로 감소시킨 비교예6은, 내압축 피로성, 내탈모/마모성, 평활성 전부의 기능을 발휘하고 있지만, 재습 감소가 억제되지 않는다. 이것은 심초 복합 섬유를 많이 포함하는 기체측 배트층(제2층)과 습지접촉측 배트층과의 거리가 떨어져 있기 때문에 기체측 배트층과 습지접촉측 배트층의 치밀성이 나빠지므로, 프레스 펠트가 닙 압력을 벗어나 갈 때에, 기체측 배트층(제1층)에 있는 수분이 습지접촉측 배트층을 그대로 지나쳐서 습지에 재습되기 때문이라고 생각된다.
또한 심초 복합 섬유의 심성분에 중분자량 나일론을 사용한 비교예7은, 고분자량 나일론을 사용한 실시예와 비교하여 내압축 피로성이 나빠지는 것을 알 수 있다. 또한 실시예8은, 기체B에 모노 필라멘트 단사로 직조된 직포를 사용하고 있으므로, 기체A의 모노 필라멘트 연사로 직조된 직포를 사용한 실시예1보다 프레스 출구에서의 수분(1 및 2)이 모두 낮아, 착수성이 우수하다는 것이 확인되었다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 심초 복합 섬유의 초성분이 용융하여 기체측 배트층이 치밀해지는 결과, 프레스측 층의 수분은 기체측 배트층이 배리어가 되어서 습지측으로 이동하기 어려워지기 때문에 재습현상을 억제할 수 있다.
또한 상기 심초 복합 섬유의 심부분을 고점도로 하는 것, 즉 고분자량 나일론을 사용함으로써 펠트의 내탈모/마모성 및 내압축 피로성이 향상하고, 그 결과, 펠트의 수명(라이프)이 연장되어서 펠트 교환회수가 감소하고, 탈모/마모에 의하여 빠진 털이 습지에 부착되는 것이 적어져 제지품질이 개선되고, 습지 접촉면의 평활성이 유지되는 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한 기체측 배트층을 심초 복합 섬유로 구성하고, 습지접촉측 배트층을 심초 복합 섬유를 포함하지 않는 나일론의 층으로 구성함으로써, 평활성, 내탈모/마모성, 내압축 피로성이 균형 있게 구비된 펠트가 된다.
또한 모노 필라멘트 단사로 직조된 직포를 기체로 함으로써 직포의 통수성이 개선되기 때문에 착수성과 탈모/마모성이 우수한 펠트를 구성할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기체(基體)와, 습지측층(濕紙側層) 및 프레스측층(press側層)을 구비한 배트층(batt layer)에 의하여 구성되는 초지용 프레스 펠트(抄紙用 press felt)에 있어서,
    상기 습지측층이 습지접촉측 배트층과 기체측 배트층으로 이루어지고,
    상기 기체측 배트층이, 절대점도(絶對粘度)가 80mPa·s 이상인 고분자량 나일론(高分子量 nylon)으로 이루어지는 심성분(芯成分)과, 상기 심성분보다 저융점(低融點)인 나일론으로 이루어지는 초성분(sheath 成分)으로 구성되는 심초 복합 섬유(core-sheath 複合纖維)를 포함하고,
    상기 습지접촉측 배트층이 상기 심초 복합 섬유를 포함하지 않는 나일론의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초지용 프레스 펠트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기체측 배트층에 있어서의 상기 심초 복합 섬유의 함유율이 10%∼60%인 것을 특징으로 하는 초지용 프레스 펠트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기체측 배트층을 다층구조(多層構造)로 하고, 상기 기체측 배트층의 프레스측에서 습지측을 향하여 상기 심초 복합 섬유의 함유량을 단계적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 초지용 프레스 펠트.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체가, 모노 필라멘트 단사의 날실(warp yarn)과 씨실(weft yarn)로 직조(織造)되는 직포인 것을 특징으로 하는 초지용 프레스 펠트.
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