다층 필터 재료 제조방법 및 장치

다층 필터 재료 제조방법 및 장치

제1도는 본 발명의 실시예 사용되는 형성기를 도시하는 개략적인 입면도이다.

제2도는 제1도에 도시된 배출 영역들 중 하나를 상세히 도시한 확대 부분도이다.

제3도는 제2도에 도시된 배출 롤(drainage)의 길이 방향 부분을 도시한 것이다.

제4도는 경사진 와이어와 수평의 와이어 부분 사이에 있는 천이 영역을 도시하는 확대된 부분 입면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 웨브 형성기 6 : 브레스트 롤

8 : 신장 홀 10,12 : 와이어 부분

14 : 헤드박스 16 ₁ -6 _N : 격벽수단

18 ₁ -18 _N : 유동채널 18 _N-1 : 채널

20 ₁ -20 _N : 배출용 롤 24 ₁ -24 _N : 와이어 부분

26 : 흡수 배출 박스 30 : 샤프트

본 발명은, 다중 채널의 경사진 와이얼 형성기에 있는 와이어상에서 다층(multilayer)의 필터 재료 웨브(web)를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 높은 여과 성능을 지니며 공기 및 기름 여과에 사용 되는 필터지(filter paper) 생산을 위한 신규의 방법 및 장치에 관한 것이다.

기체 또는 유체로부터 입자를 여과하려면 보다 긴 여과 성능의 수명 보장을 위하여 상이한 밀도의 단층으로 구성된 여과 재료를 사용하여야 한다는 사실이 공지되어 있다.

다층 필터지의 제조방법 및 장치들은 공지되어 있다.

다층 필터지는 개별적인 웨브 형성기의 와이어상에서 개별적인 단층을 형성하고 그들을 함께 중첩시킴으로써 이루어질 수 있다.

미국 특허 제2,928,765호는 경사진 와이어를 사용하는 웨브 형성기상에서 이중 단층의 공기 여과지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 경사진 와이어상으로 섬유의 제1슬러리(slurry)를 유동시킴으로써 공극이성기게 되어 있는 층을 형성하는 단계 및, 상기 단계 이후에 즉시 와이어상으로 제2의 슬러리를 유동시켜서 공극이 미세한 층을 형성하는 단계를 포함한다.

DW-AS 제1,220,716호는 다층의 섬유 웨브를 제조하는 장치를 설명하며, 여기에서는 재료가 수평으로 배치된 복수개의 개별적인 채널을 통해서 웨브 형성기의 경사진 와이어로 공급된다.

다층의 필터 재료가 경사진 와이어상에서 형성되고 상이한 단층들에 대한 섬유의 슬러리가 차례로 즉시 적용될때, 단층 사이의 계면에서 섬유의 혼합 작용이 이루어진다. 혼합 영역이 나타나는 것에 기인하여, 필터 재료의 여과 결과는 긍정적인 영향을 받는다.

개별적인 웨브 형성기의 와이어상에서 형성된 개별적인 단층들을 중첩시킴으로써 다층의 여과지가 형성될때, 단층들 사이에서는 섬유의 상호 혼합작용이 발생하지 아니한다.

필터 재료의 사용에 따라서 상이한 여과 특성이 필요하다. 필터 재료의 효능 및 수명에 관해서 최적의 값이 달성되도록 다공성의 정도 및 기초 중량이 선택된다.

본 발명의 목적은 다층 필터 재료의 웨브 제조에 있어서 신규하고 진보된 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이것에 의해서 이제까지 형성된 웨브 보다 나은 특성을 지니는 필터 웨브가 제공되며, 필터 재료의 성능, 효과, 부피, 수명, 기초 중량등에 관한 다양한 필요 조건에 보다 용이하게 적용될 수 있다.

비록 본 발명의 다양한 변형예가 다음의 상세한 설명에서 구체화된 신규한 발명의 사상의 영역을 이탈함이 없이 가능할지라도, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 설명에 기재된 실시예를 참고함으로써 보다 자명해질 것이다.

본 발명의 방법은, 경사진 와이어 부분 및 거의 수평인 와이어 부분을 지니는 형성용 와이어로 재료를 이송시키는 단계 및, 선행의 형성 영역에서 형성된 단층에 각각의 섬유 단층이 중첩되어 형성되는 연속적인 형성 영역에서 섬유의 단층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 특징에 따르면, 상이한 등급의 재료가 복수개의 재료 용기로 공급되며, 상기 재료는 하나 또는 그 이상의 선택된 재료 용기로부터 하나 또는 그 이상의 선택된 유동채널로 공급된다.

또한, 본 발명은 다층 여과 재료의 웨브 제조용 장치에 관한 것이며, 이것은 최소한 하나의 경사진 외이어 부분과 수평 또는 거의 수평인 와이어 부분을 지니는 형성을 와이어가 제공된 웨브 형성기 및, 다중 채널의 헤드 박스 (head box)를 포함하며, 상기 헤드박스 에서는 유동 채널의 상부벽이 그위에 있는 유동 채널의 하부벽을 형성하는 방식으로 유동 채널들이 배치되고, 상기 유동 채널들은 선행의 형성 영역내에 형성된 단층위에 중첩됨으로써 섬유의 단층이 형성되는 차후의 형성 영역으로 들어간다. 본 발명에 따르면, 재료를 헤드 박스로 공급하는 수단은 도관 및 밸브 시스템을 포함하여, 이것에 의해 재료 용기들 중 어느 것으로부터 나온 재료가 헤드 박스의 유동 채널들 중 어느 한곳에 이송될 수 있다.

다음의 설명들은 첨부된 도면을 예로 들어 이루어질 것이다.

제1도는 다층의 필터지 제조용으로 적용된 웨브 형성기(2)를 도시한다. 이것은, 브레스트 롤(breast roll, 6) 및 복수개의 회송(return roll)롤, 안내 롤(guide roll)과 신장 홀(strech roll, 8) 둘레를 공지의 방식으로 무한 루프(loop)를 형성하여 회전하는 와이어(4)와 같은 형성 직물을 포함한다. 와이어는 경사진 와이어 부분(10) 및, 수평 또는 거의 수평인 와이어 부분(12)을 포함한다. 헤드 박스 (head box, 14)는 격벽수단(16 ₁ -6ｎ)에 의해서 경사진 와이어에 면하는 개별적인 유동 채널(18 ₁ -18 _ｎ )로 분할된다.

각각의 유동 채널은 상부벽 및 하부벽을 지니고 한 채널(18 _ｎ-1 )의 그 상부에 유동 채널(18 _ｎ )의 하부벽을 형성한다.

경사진 와이어 부분을 복수개의 배출용 롤(20 ₁ -20 _ｎ )에 의해 지지되며, 이것은 복수개의 평탄한 형성 영역 (22 ₁ -22 _ｎ )을 구성하여 이것의 경사각(2)이 와이어의 이송 방향(4)으로 감소된다. 각각의 형성 영역 위치 및 길이는 일반적으로 와이어 부분(24 ₁ -24 _ｎ )의 위치 및 길이에 해당하며, 와이어상에는 유동 채널(18 ₁ -18 _ｎ )로부터의 섬유가 놓여 진다. 따라서 각각의 유동 채널은 상이한 경사각을 지니는 평탄한 형성 영역으로 들어간다.

배출 롤(20)은 제2도 및 3도에 보다 상세하게 도시되어 있다. 롤은 회전가능한 샤프트(30)를 포함하며 샤프트상에는 복수개의 디스크(32)가 각각으로부터 거리를 두어 배치되어 있다. 복수개의 길이방향 로드(34)는 서로 떨어져 있는 디스크의 링(rim)에 부착됨으로써, 매우 낮은 유동 저항을 지니는 롤을 형성한다. 작동에 있어서는, 연속적인 한쌍의 로드사이에 있는 틈이 와이어 아래를 통과할때마다 롤은 와이어가 롤의 중심을 향해 운동할 수 있게 하여 와이어의 진동을 일으키며, 따라서 와이어상에서 섬유 단층이 형성되고 습기가 제거되는 것에 긍정적인 영향을 준다.

와이어 아래에는 복수개의 진공 또는 흡수 배출 박스(26)가 있으며, 각각의 배출 박스에는 편향기 또는 하이드로포일(hydrofoil)이나 포일 블레이드(foil blade)와 같은 복수개의 배출 요소(28)가 있다. 배출 롤은 배출 박스내에도 배치된다.

각각의 유동 채널에 대한 유동은 제4도에 도시된 각각의 배출 박스에서 압력을 제어함으로써 분리 제어된다. 유동 채널의 재료의 유동은 유동 측정기에 의해 측정된다. 배출 박스내로부터 맑은 물(white water)이 유동하는 것은 유동 측정기에 의해 측정된다. 배출 박스내 맑은 물의 수위는 수위 제어기 및 밸브에 의해 제어된다. 진공 펌프는 배출 박스에 연결된다. 압력 제어기는 배출 박스에 연결된다. 유동 제어기는 진공 제어기 및 유동 제어기에 연결된다. 유동 채널로의 체적 유동과 배출 박스로부터 나오는 맑은 물의 체적 유동, 즉 와이어를 통과하는 액체의 양 사이에서 평형이 유지된다. 적용될 수 있는 유동량은 와이어상의 섬유매트(fiber mat)의 배출 저항에 의해 제한된다.

필터지는 복수개의 단층으로 구성된다. 각각의 단층은 이전의 형성 영역에서 형성된 단층위에 중첩된다. 섬유 매트의 배출 저항이 하나의 형성 영역으로부터 다음의 영역으로 증가됨에 따라서, 물의 제거 압력은 그에 해당하여 증가되어야 한다. 그러나, 와이어의 경사가 와이어의 이송 방향에서 감소됨에 따라, 형성 영역의 길이는 경사진 와이어의 단부를 향해 증가한다. 이러한 것은 증가하는 배출 저항을 보상하는 배출 가능시간이 증가하는 것을 의미한다.

박판의 최소한 일부가 경사진 와이어상에서 형성될 것이다. 최상부의 단층은 유동 채널(18 _ｎ ＋1)에 의해 이송된 것으로부터 수평 와이어상에서 형성된다. 모든 다른 단층들에 대한 것뿐만 아니라 마지막 단층에 대한 것은 아직 완전히 형성되지 아니한 박판상에 증착됨으로써, 계면에서 섬유의 혼합이 발생한다.

재료의 이송 시스템은 복수개의 재료용기(stook chest, 52 ₁ -52 _ｎ )를 포함한다. 각각의 재료용기는 선도(56 ₁ -56 _ｎ ,58 ₁ -58 _ｎ )를 통해서 재료용 펌프(54 ₁ -54 _ｎ )로 연결되며, 상기의 선도는 재료의 회로를 형성하여 각각의 재료용기로부터 나온 재료의 최소한 일부가 용기로 들어간다.

형성 영역(22)으로부터의 맑은 물은 제1의 회수용기(60)에 집적된다. 다른 형성 영역(22 ₂ -22 _ｎ )으로부터의 맑은 물은 제2의 회수용기(20₂)에 집적된다. 각각의 유동 채널은 재료 이송 선도(64 ₁ -64 _ｎ )를 통해서 혼합용 펌프(62 ₁ -62 _n )에 연결된다. 혼합용 펌프(62 ₁ )를 통해서 제1의 회수용기에 연결되며, 혼합용 펌프 (62 ₁ -62 _ｎ )는 맑은 물 회송 선도 (62 ₁ -62 _ｎ )로 통해서 제2의 회수용기에 연결됨으로써 복수개의 유동 회로가 형성된다. 재료를 제1의 유동채널 (18 ₁ )로 이송시키는 제1혼합용 펌프(62 ₁ )의 유입구는 연결 선도(68 ₁ -68 _ｎ )를 통해서 각각의 재료 회로에 연결된다. 재료를 제2의 유동 채널(18 ₂ )로 이송시키는 제2혼합용 펌프(62 ₂₎ 의 유입뷰는 마찬가지 방식으로 (도시되지 아니한) 선도를 통해 각각의 재료회로에 연결된다. 각각의 연결용 선도에는 밸브(70 ₁ -70 _ｎ )가 있으며, 이것에 의해 하나 또는 그 이상의 선택된 재료 용기로부터 나온 재료는 하나 또는 그 이상의 선택된 유동 채널로 이송될 수 있다. 이러한 것은 다층 필터지장치의 작동에 있어서 높은 융통성을 제공한다.

본 발명은 통상적으로 3개층의 필터지 생산에 이용되며, 상기 3개층들 중 2개층은 경사진 와이어 부분에서 형성되고 제3의 층은 형성되고 있는 웨브의 수평 부분에서 형성된다. 선택적으로는 모든 단층들이 경사 와이어상에서 형성될 수 있다. 본 발명은, 와이어 부분의 경사각이 모든 형성 영역 또는 만곡된 와이어에서와 같은 경사 와이어 부분을 지니는 필터지 장치에서 사용될 수 있다.