종이를 만드는 기계인 초지기는 어떤 원리로 우리에게 균일하고 얇은 종이를 만들어 줄 수 있을까요?
종이를 뜬다는 말처럼 정말 한지와 같이 물에 메쉬를 담그고 떠서 종이를 만드는 방식일까요?
요즘 종이는 헤드박스에서 와이어로 종이를 사출해서 그걸 건조하고 코팅까지 하는 과정을 통해 종이를 만든다고 할 수 있습니다.
오늘은 헤드박스에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 헤드박스
헤드박스
1) 개요
- 팬펌프에서 파이프라인을 통해 들어온 지료를 균일한 흐름과 지폭에 맞게 만들어 MD(Machine Direction) 방향으로 균일한 속도로 와이어에 사출하는 장비
- 종이는 헤드박스에 의해 섬유와 충전제가 균일하게 교반되어 와이어에 사출되는데 이때 섬유와 충전제의 균일함이 종이를 좌지우지함.
2) 헤드박스의 목적
- 와이어에 지료를 균일하게 퍼지도록 하는 설비
- CD(Cross Direction)으로 농도와 흐름을 균일화 하는 설비
- MD 방향 속도의 균일화
- 섬유 Floc(뭉치)를 제거하기 위한 조절가능한(컨트롤 가능한) 난류를 형성하는 설비
- 적절한 위치와 각도로 섬유를 사출하기 위한 슬라이스 조절을하는 설비
3) 헤드박스의 종류
(1) 개방형(Open)
- 헤드박스 상단이 뚜껑 없이 공기중에 노출되어 헤드박스 내 지료의 높이를 이용해 사출 속도를 제어함.
(2) 밀폐형(Pressurized)
- Air Cushioned: 사출 에너지는 Feed Pump에 의해 조절 되지만 헤드박스 내 지료의 레벨은 (Pond level은) 에어 쿠션에 의해 압력 감쇠 효과를 통해 조절됨.
- Hydraulic: Feed Pump의 압력을 통해 사출 속도 제어
4) 사출 속도(v)
- v = √2gh (루트에 2gh 모두 들어갑니다. 그리는 법을 모르겠네요)
- g: 중력가속도(9.81m/s2)
- h: Pond level(m)
2. 플로우 스프레더(Flow Spreader, Manifold)
1) 개요
- 헤드박스의 폭에 맞춰 일정한 압력과 속도로 지료를 공급하기 위해 지료를 고르게 헤드박스로 분배해주는 장치
- 집합에 영향을 줄 수 있는 매우 중요한 장치이기 때문에 헤드박스에 달려있는 장치이지만 따로 언급할만큼 중요함.
2) 원리
꼬깔로된 형태의 플로우 스프레더를 요즘 많이 사용하며 사진에서처럼 오른쪽 화살표로 재순환되어 들어가는 지료의 양을 조절하여 각 노즐로 동일한 압력을 가하여 고르제 지필이 분배되도록함.
3. 슬라이스
1) 개요
- 슬라이스는 헤드박스 사출에 관여하는 장치로 형태에 의해 사출 방향과 사출 두께를 조절하는 장치임.
- 슬라이스는 Top과 Bottom(apron)으로 구성되어 Top은 위아래로 움직여 사출을 조절하고 apron은 앞뒤로 움직여 사출량과 각을 조절하게 됨.
- 사진에서 보이는 L과 b의 비에 의해 Jet 사출 각이 달라지고 각에 의해 지필 형성이 달라짐
- 실제 Jet 스피드는 측정되지 않고 헤드박스 압력으로 판단하고 조절
4. 기타 헤드박스 기능
1) 난류 형성
헤드 박스내 구멍이 뚤린 롤이 15RPM 정도의 속도로 돌면서 난류를 형성하여 섬유 응집을 풀어주고 충전제와 섬유의 균일한 분배를 도와줌