JP3890123B2 - 製紙工程でのロール表面の異物除去方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、製紙工程において、湿紙匹を加圧脱水したり、乾燥させたり、厚みを調整しながら搬送するために用いる各種のロールやシリンダードライヤー等の表面に付着した原料カスや異物を掻き取って除去する際に用いる製紙用カス取りドクターに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、紙の表面に顔料塗被組成物を塗布して塗工紙とする工程に、塗布用のブレードが用いられている。このような塗布用ブレードは、従来、その殆どがハイス鋼等の金属材から形成されており、先端のランド部で塗被組成物を密着させながら伸ばして塗布するようになっている。しかしながら、金属材で形成されている場合、ランド部が摩耗して均一に塗布できなくなるため、長期の使用における信頼性の面で極めて重大な問題を有していた。
【0003】
そこで、特公平2−36671号公報に示すように、ブレードの先端側面に炭化タングステン(WC)等の硬質膜を溶射したり、あるいは、特公平2−51398号公報に示すように、ブレードの少なくとも刃部をジルコニアセラミックスで形成することが提案されている。
【0004】
また、製紙工程においては、パルプ懸濁物から湿紙匹を形成するためのワイヤーを支持しているロール、湿紙匹を加圧し水分を除去するウェットプレス部のプレスロール及びフェルトを支持しているロール、湿紙匹を乾燥させるシリンダー、紙に各種の機能を付与する為のサイズプレス及びゲートロール装置等のロール、密度及び平滑性を調整するためのカレンダーなど必要に応じて様々なロールが設置されている。
【0005】
紙を造る際には湿紙匹と直接接触するロール表面にパルプ繊維、填料、サイズ剤、表面サイズ剤等に由来するカスが付着することは避けられない。更に、これらを放置しておくことは製品の品質を低下させるばかりでなく断紙の原因となり、甚だしい場合には事実上操業は不可能に陥る。
【0006】
その対策として、各種ロールの表面のカスを除去する為にドクターブレードを設置している。堅いロールには堅い材質のドクターブレードを、柔らかい材質のロールには柔らかい材質のドクターブレードを通常は使用する。その理由としては、ドクターブレードの素材としてロールにキズが付かない様に該ロールの硬度よりも柔らかい物を選定する必要があるためである。しかしながら、運転効率の面からはできるだけ摩耗の少ない堅い素材が好ましく、良好な連続操業を維持する為にはドクターブレードの寿命は最低でも1ヶ月程度の期間は必要である。特にプレスパートの様な部位のドクターブレードは長寿命であることの要求は強い。
【0007】
例えば、プレスパートの工程では、図3に示すように複数のロール10で湿紙12を加圧脱水する。このロール10は、金属材、樹脂材、石材等からなり、湿紙12を加圧して脱水したり、不図示の複数のロール群からなる乾燥パート(ドライヤー)で湿紙12を乾燥させる作用を成しながら、紙を搬送するようになっている。
【0008】
そして、上述したように、上記ロール10の表面には、紙料、液体、ゴミ等の異物11が付着しやすく、これらの異物11が湿紙12に付着すると、紙切れや不良品となってしまうため、予めカス取りドクター1の先端をロール10に押し当てて、異物11を除去するようになっている。
【0009】
この掻き取りドクター1は金属板や樹脂板からなり、異物を除去しやすいように、先端にはランド部を有するものが一般的であり、このランド部を回転しているロール10の表面に押し当てて、ロール10表面に付着した異物を除去している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製紙用カス取りドクター1の場合、先端のランド部はロール10と密着して摺動し続けるため、摩耗が激しかった。特に、上記のような金属製又は樹脂製の製紙用カス取りドクター1の場合、先端のランド部の摩耗により2週間から1ヶ月程度の使用で交換しなければならず、極めて効率の悪いものであった。
【0011】
また、このカス取りドクター1をセラミックスで形成することも考えられるが、その場合でも、使用時には先端のランド部に大きな力が加わるためチッピングが生じやすかった。あるいは、カス取りドクター1の取扱時に破損したり、先端ランド部にチッピングが生じやすく、その結果、使用時にロール10の表面に傷をつけてしまうという問題があった。
【0012】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、耐摩耗性に優れ、かつ使用時にロールに傷をつけにくい製紙用カス取りドクターを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製紙工程で、湿紙匹を加圧したり乾燥させたり、厚みを調整しながら搬送するために用いるロールの表面に付着した紙料、液体、ゴミ等の異物を掻き取って除去するための異物除去方法であって、金属板の先端部に、ロールのSRAよりも平滑な面に仕上げられたジルコニアセラミックス製の板状体を固定し、該板状体のランド部に微小な面取りを形成し、板状体のランド部が、幅0.03〜1.0mmの平坦面、または曲率半径0.03〜1.0mmの曲面とし、板状体のエッジ部における刃先角度を20〜75°としたカス取りドクターを撓ませて板状体のランド部をロール表面に押しつけて使用することを特徴とする製紙工程でのロール表面の異物除去方法である。
【0016】
【作用】
本発明によれば、金属板の先端部にロールの表面平滑性の指標であるSRAよりも平滑なジルコニアセラミックス製板状体を固定した構造により、ドクターの大部分が金属板からなるため取扱時等の破損を防止できる。また、ランド部に微小な面取りを形成したことによって、ランド部のチッピングを防止し、使用時にロールに傷をつけることを防止できる。さらに、ランド部がジルコニアセラミックスからなるため、耐摩耗性に優れ長期間良好に使用することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を説明する。
【0018】
図1(a)に示すように、本発明のカス取りドクター1は、ハイス鋼やステンレス等からなる金属板2の先端側面に備えた凹状の取付部2aにジルコニアセラミックスからなる板状体3を接着剤4で接合したものである。そして、この板状体3にはランド部30を備えており、このランド部30をロール10の表面に接触させながら、ロール10を矢印方向に回転させると、表面に付着した紙料、液体、ゴミ等の異物11を掻き取って除去することができる。
【0019】
また、他の実施形態を図1(b)に示すように金属板2の先端に備えた平面状の取付部2bにジルコニアセラミックス製の板状体3を接合することもできる。
【0020】
また、カス取りドクター1の寸法は通常、厚さ0.9〜1.2mm程度、幅は70mm強で、全長は1500〜9000mmと長いものであり、板状体3は、この長さにわたって一体的に形成し、長尺状に設けることが好ましいが、複数に分割して、各々のランド部30が揃うように金属板2に接合しても良い。
【0021】
なお、板状体3の寸法は、厚さ0.2〜1mm、幅は7mm程度である。また、金属板2に形成する凹状の取付部2aの深さは、金属板2の厚さの1/3以下で、かつ板状体3の厚みを超えない範囲で設ければ良い。金属板2の厚さの1/3より深いと金属板2の強度が弱くなり、ロール10との密着性が悪くなるので好ましくない。
【0022】
また、図2に示すように、上記カス取りドクター1を成す板状体3のランド部30には面取り31を備えている。具体的には、図2(a)に示すように、ランド部30は幅Lの平坦面からなり、面取り31を備えている。
【0023】
あるいは図2(b)に示すようにランド部30に曲率半径Rの曲面からなる面取り32を備えてある。
【0024】
そのため、使用時や取扱時等にこのランド部30にチッピングが生じにくく、使用時にロール10の表面に傷がついてしまうことを防止できる。
【0025】
なお、図2(a)のようにランド部30を平坦面とした場合、その幅Lは0.03〜1.0mmとすることが好ましく、ランド部30のエッジ部は0.05mm程度の微小な面取り31を施すことが好ましい。
【0026】
また、図2(b)のように曲面状の面取り31を備える場合、その曲率半径Rは0.03〜1.0mmとすることが好ましい。
【0027】
これは、幅L又は曲率半径Rが0.03mm未満であるとチッピングを防止する効果に乏しく、1.0mmを超えると異物11を掻き取る効果が乏しくなるためである。
【0028】
なお、より好ましくは、幅L及び曲率半径Rは0.1〜1.0mmの範囲が良い。
【0029】
また、ランド部30や面取り31、32の形状は、図2に示すものに限らず、先端のチッピングを防止し、かつ良好に掻き取りを行うことができれば、その他のさまざまな形状とすることができる。また、この面取り及び曲率は用途及び使用条件で変わる場合があり、使用者がこの加工を行う場合もありうる。
【0030】
さらに、上記ランド部30における刃先角度θは20〜75°とすることが好ましい。これはθが20°未満であると刃先の形状が崩れやすく、75°を超えると掻き取り効果が乏しくなるためである。
【0031】
なお、本発明のカス取りドクター1を使用する際に、カス取りドクター1自体が撓むことが重要である。即ち、撓むことによって、板状体3のランド部30をロール10の表面に均一に押しつけることができ、異物11を確実に掻き取ることができるのである。そこで、本発明では、金属板2の先端にジルコニアセラミックス製の板状体3を接合する構造として、主体を金属板2で構成したため、予めその厚みを調整しておけば、カス取りドクター1を撓みやすくすることができる。
【0032】
また、カス取りドクター1自体を撓みやすくした場合、使用時や搬送時等の撓みにより板状体3にも曲げ応力が加わるため、板状体3の材質、寸法、形状を調整して、撓んでも破損が生じないようにしておけば良い。特に板状体3の材質が重要であり、撓みに耐えられるような、強度、靱性の高いジルコニアセラミックスを用いることが重要である。
【0033】
具体的には、高強度、高靱性の部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましい。これは、ZrO2 を主成分とし、Y2 O3 、MgO、CaO、CeO2 、Dy2 O3 等の一種以上の安定化剤を含み、正方晶の結晶相を主体とした部分安定化ジルコニアセラミックスのことであり、このようなジルコニアセラミックスは、応力を受けた際に正方晶相が単斜晶相に変化する応力誘起変態の作用によって、強度80kg/mm2 以上、破壊靱性K1C5.0以上と、極めて強度、靱性を高くすることができる。
【0034】
なお、本発明のカス取りドクター1は、図3に示す製紙工程に使用することができる。即ち、製紙工程において、パルプをシート状に成形して乾燥させ、厚みを調整して連続シート状の紙を製造する際に、図3に示すように、複数のロール10で湿紙12を搬送しながら、各ロール10で湿紙12を加圧脱水したり、不図示の乾燥手段を備えて湿紙12を乾燥させる工程がある。
【0035】
この時、上記ロール10の表面には、紙料、液体、ゴミ等の異物11が付着しやすく、これらの異物11が湿紙12に付着すると不良品となったり紙切れになってしまうため、本発明のカス取りドクター1の先端をロール10に押し当てて、異物11を除去するものである。
【0036】
さらに他の実施形態として、図示していないが、金属板2の裏側にジルコニアセラミックス製の板状体3を配置しておいて、まず金属板2側をロール10に当接させて使用することもできる。この場合、使用初期には金属板2が摩耗してロール10の表面形状に沿った形状となり、この状態で裏側のジルコニアセラミックス製の板状体3が露出してくるため、ロール10とのなじみを良くすることができる。
【0037】
【実施例】
本発明を以下の実施例に基づき詳細に説明する。
【0038】
実施例1、比較例1〜2
本発明実施例1として、図1(a)に示すカス取りドクター1を試作した。金属板2はハイス鋼で形成し、厚さ0.5mm、幅70mm、長さ1500mmとし、取付部2aの深さを0.2mmとした。板状体3は、3モル%のY2 O3 を含む部分安定化ジルコニアセラミックスで形成し、厚み0.2mm、幅7mm、長さ1500mmとして、両者をエポキシ系の接着剤4で接合した。
【0039】
なお、ランド部30は、図2(a)に示すように、幅Lが0.2mmの平坦面とし、下部のエッジ部には0.03mmの面取り31を形成し、刃先角度θは40°とした。
【0040】
一方比較例1、2として、上記と同じ寸法で、全体が金属(ハイス鋼)からなるカス取りドクター、及び全体が樹脂(フッ素樹脂)からなるカス取りドクターをそれぞれ用意した。
【0041】
各カス取りドクター1のランド部30をSRA0.4μmの金属製のロール10に接触させ、周速度600m/分でロール10を連続回転させた時、ランド部30の摩耗により使用不能となるまでの時間を調べた。
【0042】
結果は、表1に示す通り、樹脂や金属製のカス取りドクターでは1週間〜4週間で、ランド部の摩耗のために使用不能となったのに対し、本発明実施例のカス取りドクターは8週間後も充分使用可能であり、格段に寿命を長くできることがわかった。
【0043】
【表1】
【0044】
実施例2〜5、比較例3〜4
次に、上記本発明実施例1のカス取りドクター1において、ランド部30の形状を表2に示すように種々の形状、寸法となるように変化させ、実施例2〜5及び比較例3、4を用意した。それぞれ、実施例1と同じ試験を行い、使用不能となるまでの寿命と、異物11の除去の程度を調べた。
【0045】
結果は表2に示す通りである。この結果より、ランド部30の幅Lまたは曲率半径Rが1.0mmを超えるものでは異物11が完全に除去できない場合があった。したがって、ランド部30の幅Lまたは曲率半径Rは0.03〜1.0mmの範囲が好ましいことがわかる。
【0046】
【表2】
【0047】
実施例6〜7、比較例5〜6
次に、実施例1において、刃先角度θを表3に示すように種々に変化させ、実施例1と同様の試験を行った。
【0048】
結果は表3に示す通りである。この結果より、刃先角度θが20°未満のものでは刃先角度がくずれて除去が困難になりやすく、75°を超えるものでは掻き取り効果が乏しくなるため、刃先角度θは20〜75°の範囲が良いことがわかる。
【0049】
【表3】
【0050】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、製紙工程で、紙を加圧脱水したり、乾燥させたり、厚みを調整しながら搬送するために用いるロールの表面に付着した紙料、液体、ゴミ等の異物を掻き取って除去する製紙用カス取りドクターであって、金属板の先端にジルコニアセラミックス製の板状体を固定し、該板状体に微小な面取りを有するランド部を形成したことによって、使用時や取扱時等にランド部にチッピングが生じることがないためロールに傷をつけにくく、また耐摩耗性に優れるため、長期間良好に使用することができる。
【0051】
特に、上記板状体のランド部の幅Lを0.03〜1.0mmの平坦面、または曲率半径0.03〜1.0mmの曲面とすることによって、良好に異物を除去できるとともに、耐摩耗性に優れたドクターとできる。
【0052】
また、上記板状体のランド部における刃先角度を20〜75°とすることによって、異物の掻き取り効果を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の製紙用カス取りドクターの使用状態を示す斜視図、(b)は他の実施形態を示す斜視図である。
【図2】(a)(b)は本発明の製紙用カス取りドクターのランド部を示す拡大図である。
【図3】製紙用カス取りドクターの使用工程を示す概略図である。
【符号の説明】
1:カス取りドクター
2:金属板
2a:凹状の取付部
2b:平面状の取付部
3:板状体
30:ランド部
31、32:面取り
4:接着剤
10:ロール紙
11:異物
12:湿紙
Claims (1)
- 製紙工程でのロール表面の異物除去方法であって、金属板の先端部にジルコニアセラミックス製の板状体を長尺状に固定し、該板状体の先端に面取りを有するランド部を形成し、ランド部が、幅0.03〜1.0mmの平坦面、または曲率半径0.03〜1.0mmの曲面であり、該板状体のランド部における刃先角度が20〜75°であるカス取りドクターを撓ませて、該板状体のランド部をロール表面に押しつけて使用することを特徴とする製紙工程でのロール表面の異物除去方法。
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