JP4523166B2 - パルプウェブ形成方法および装置 - Google Patents
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Description
(技術分野)
本発明は、パルプウェブを形成するための前記請求項1の前段に示す方法に関する。
【0002】
その方法によれば、パルプ乾燥工程、より詳細には、パルプ原料のウェブ形成が好適な方法で実行され得る。
【0003】
本発明はまた、前記請求項9の前段に示す装置に関する。
【0004】
(背景技術および発明が解決しようとする技術的課題)
US3823062号公報は、2つの金網型ウェブ形成装置を開示する。この装置は2つの金網で構成されるくさび状ギャップを有し、その中にパルプがウェブ形成のために送られる。金網で構成されるギャップは、金網を支持する排水ボックスと水浸透性表面を有する金網との境界とによってつくられていることが述べられている。前記公報によれば、ウェブ形成は、排水ボックスから流れ出たしみ出し水の量を測定して絞ることにより調節される。これは非常に概略的に方法を提供するもので、特に同等の方法がパルプウェブ形成に適用されると、幾つかの欠点を伴う。この従来技術の方法は、通常はパルプの場合であるが、特に厚いウェブについて、ウェブの形成と形成部下流側でのウェブの結合力を制御するのに非常に困難な方法を提供するものであることが分かっている。この解決手段は、脱水能力に関しても制限があり、約12%より高い乾燥含有量を達成できない。なぜなら、くさび状部の下流側端部での圧力が、パルプが取り扱いにくい状態でギャップ部から放出されることになるような高いレベルに増加することになるためである。これは金網部を離れさせ、その結果、ウェブはその結合力の制御を失い、ウェブ形成に失敗することになる。
【0005】
フォードリニアワイヤ形成部を有する従来公知のパルプ乾燥機がある。これでは、フォードリニアワイヤ上に製紙原料を供給するためにヘッドボックスが使用される。製紙原料はワイヤ部で脱水され、ワイヤ部下流側での乾燥含有量は一般に約20%である。パルプ乾燥に関してフォードリニアワイヤを用いたときの1つの問題は、片側のみの脱水である。ある時点では、いわゆるウェットワイヤがそれ自体に対抗してウェブの層を発展させているが、これはウェブからの水の放出を減少させる。従来技術では、この問題は、いわゆる吸引ホイルボックスまたは吸引フラットボックスのようないわゆる減圧脱水装置をワイヤ部に設けることによって対処されている。これにより、水の分離を引き起こすか又は促進する圧力差を増加させることにより脱水が強化される。このタイプおよび同様の以前の部分では、吸引装置が運転に不可欠の要素である。しかしながら、吸引装置は、パルプ乾燥機の形成部に関する運転費用と共に設備投資コストのかなりの部分を構成する。
【0006】
フィンランド公報第61218号は、パルプ乾燥機を開示する。この乾燥機は、乾燥させる製紙材料と共に、ウェットまたはくさび状部、幾つかのローラ対を有するレジスタ部、および前方プレス部を備えている。この公報は、ウェット部に金網を通して水分を吸い取る吸引ボックスを設けることを提案する。このタイプの解決手段にあっても、吸引装置が上述した欠点を伴う。
【0007】
公報WO97/42374号は一種のウェットラップ機を開示するが、この機械は種々のサブアセンブリを有するので非常に複雑になる。
【0008】
従来公知の解決手段における別の問題は、概して脱水効率である。利用できる解決手段は、所望の効率でパルプを脱水できない。特に、強力な減圧のために設計された吸引ボックスは、金網の目詰まりとウェブ表層の圧縮を招来し、脱水を妨害することになる。
【0009】
(発明の開示)
本発明の目的は、従来技術の欠点を排除し、パルプウェブの形成および乾燥のための全く新しい解決手段を提供し、従来技術の不都合を最小にすることにある。
【0010】
前記目的を達成するため、本発明のパルプウェブ形成方法は、パルプをヘッドボックスから2つの金網などで形成されるくさび状収束空間へ送り、前記金網などは少なくとも1つの水収容チャンバをそれぞれ有するチャンバユニットで支持され、前記パルプは少なくとも約10%から約12%の値に前記収束空間で増加した乾燥含有量を有するパルプウェブ形成方法において、前記収束空間のほぼ直近および/またはその下流側端部で、パルプに対してそれに垂直(Z方向)な独立調節可能な圧搾力をかけることを特徴とするものである。
【0011】
本発明のパルプウェブ形成装置は、2つの金網などで形成されるくさび状収束空間を有し、前記空間にはヘッドボックスから第1の乾燥含有量でパルプが供給され、前記金網などは少なくとも1つの水収容チャンバをそれぞれ有するチャンバユニットで支持されたパルプウェブ形成装置において、前記収束空間は、前記金網などの間にある前記パルプに垂直方向(Z方向)の圧搾をかける圧縮部材を設けた下流側部分または直近部分を有することを特徴とするものである。
【0012】
本発明の1つの好適な実施形態では、前記圧縮部材が平面プレスとして設計される。
【0013】
本発明は、添付図面を参照してより詳細に以下に説明されるであろう。
【0014】
(発明を実施するための最良の形態)
図1は、ウェブWを形成する本発明の装置1を概略的に示す。この装置は、上部金網3および下部金網4のような2つの無端金網ループの間に形成される収束するくさび状空間5に少なくとも約1.5%の乾燥含有量(dry content)でパルプを供給するための、本発明のパルプ乾燥工程で使用されるヘッドボックス2を備えている。前記空間5は、該空間5の上流側端部に間隔をおいて配置された逆転ローラ50,51の周囲を金網3,4がくさび状空間を形成するために相対的に収束するようにそれぞれ移動するようしたことにより形成される。チャンバユニット6,7が(パルプの流れから離れた)金網3,4の内面に係合してそれぞれ取り付けられている。チャンバユニット6,7には、幾つかの脱水チャンバ8が設けられている。脱水チャンバ8では、パルプから放出されることになる水の流量および二次的には水圧もまたバルブ22によって調節可能であり、工程が続行するにつれてパルプから除去された水でほぼ満たされる。それゆえ、パルプから放出された水は、チャンバ8内で既に除去された水と混ざるように導かれ、さらには放出管へと導かれる。脱水チャンバからは、ウェブから除去された水を後続の工程へ運ぶための水放出管が延びている。このように、本発明の解決手段では、パルプウェブから放出される水の流れが、脱水工程を制御するこの方法によって必要に応じて調節される。そのため、放出管には、絞りを変えて流量を調節するためのバルブ22が設けられている。各チャンバの流量は、前もって設定された値に維持されるのが望ましい。明瞭にするため、図面は下部チャンバからの管だけを示すが、上部チャンバにも管がそれぞれ設けられているか、あるいは、上部および下部の横並びの各チャンバが1つの共通管に連結されていることは明らかである。図示された解決手段では、パルプは、それが移動している間に空間5で正の圧力が生じるような速度および圧力で搬送される。この超過圧力(overpressure)により、パルプの水が金網を通過して脱水チャンバ8へしみ出る。本質的なことは、脱水チャンバと空間5との間に圧力差があることである。本発明の1つの好適な実施形態では、空間5と脱水チャンバ8との間の圧力差が連続的に測定され、その測定値が工程制御で用いられる。チャンバ8からの脱水は、各チャンバの領域の速度比が好ましくは約0.9−1.1であるように調節される。速度比は、金網前進速度によって分離される、ウェブに平行なチャンバ間に生じる液体の流れに関連する(refers to)。チャンバ8は、金網3,4に係合する表面がパルプから除去される水がチャンバ8内へ移動できるようになっている点を除けば、大体は水を通さない。金網に係合する表面がほぼ連続するように幾つかのチャンバ8が連続して配置されているのが好ましい。分かれたチャンバユニット6,7は、上部金網3および下部金網4用の逆転ローラ50,51のすぐ下流側から始まり、くさび状空間5を形成するように所定距離だけ延びており、そこを上部および下部金網3,4が通っている。チャンバユニット6,7は、好適なくさび形状を形成するように、適当な位置にほぼ対称に、かつ固定的に支持されているのが好ましい。チャンバユニット6,7によって形成される収束する空間5には、その下流側部分またはその直近に、上部金網3と下部金網4間の相対距離を調節するための圧縮部材(compaction member)9などが必要に応じて設けられている。図1において、圧縮部材は、回動可能に連結された上部要素31,34と、固定された下部要素30とを有する平面プレス(plane press)9からなるように示されている。空間5を通過する間に、パルプは平面プレス9の前に少なくとも12%の乾燥含有量を有するように脱水する。平面プレスは、平面プレスの後においてパルプの乾燥含有量が約18%、好ましくは約20%であるように、パルプからさらに水を除去するために用いられる。乾燥含有量は、収束空間5内において容易に約18−20%に増加可能であり、したがって平面プレス9は空間5の出口から出てくるパルプの結合力を維持するためだけに使用され得る。くさび状空間から出てくるパルプは高圧力で出てくるため、本発明の圧縮部材がないと、制御不能になって、金網3,4が離れるように開き、その結果、既に形成されたパルプウェブが崩壊することになる。必要であれば、例えば2つのローラ10,11間で集合体を圧搾することによって、ウェブWが二つの金網3,4間に支持されたままの状態で平面プレス9の下流側で本発明により水がさらに除去される。その後、上部金網3と下部金網4は互いに離れるようにガイドされ、本発明ではウェブWは下部金網4の上面に載って引き続き搬送され、そのときウェブはおおよそ28%の乾燥含有量を有する。このように、本発明によれば、ウェブは十分に支持された状態で搬送される。必要であれば、下部金網は、下部金網と共にウェブが移動するのを確実にするために、いわゆる移動吸引ボックスを取り付けた下側表面を有する。ウェブWは、下部金網4の上面に支持された状態で上部フェルト14を有するプレスニップNを通って引き続き搬送される。ウェブWは、ローラ12,13間のニップNにおいて、上部側面が前記フェルトに接するとともに下部側面が下部金網4に接して移動する。前記ニップは、いわゆる靴プレス(shoe press)で構成されるのが好ましい。
【0015】
特に、パルプウェブは、総合工程(comprehensive process)によって形成されるとともに、効率的に脱水され得る。総合工程において、パルプは、上部金網3および下部金網4のような2つの無端金網ループ間に形成される収束するくさび状空間5に送られる。このくさび状空間5には、複数の脱水チャンバが連通している。パルプから除去されて前記脱水チャンバを通る水の流量は調節可能である。この場合、パルプウェブから放出される水の流れは、このように脱水工程を制御するために必要に応じて調節される。チャンバユニット6,7によって形成される収束空間5には、その下流側部分に又はその直近に、上部金網3と下部金網4との間の相対距離を調節するための圧縮部材9などが必要に応じて設けられる。本発明では、ウェブWは、下部金網4の上面上に支持された状態でさらに連続的に搬送されて、上部フェルト14を有するプレスニップNを通過する。ローラ12,13間のニップNにおいて、ウェブは上面が前記フェルトと接するとともに下面が下部金網4に接した状態で前記プレスを通って移動する。前記ニップは、特に、十分なニップ圧力と長い作用時間を与えるために、いわゆる靴プレスにより構成されるのが好ましい。
【0016】
この工程において、ウェブWは、ニップNの下流側での乾燥含有量がおおよそ40%になるように乾燥される。本発明の上述した方法は、ウェブWの効率的でかつ信頼性のある形成を行うためのパルプ乾燥機において使用可能である。この解決手段は簡易化された形成部分を提供し、ウェブWは乾燥含有量がおおよそ40%になるまで包括的に支持され、この時点でウェブWは後続の工程段階への最初の支持されていない通過を破断することなく耐え得る十分な強度を有する。本発明の方法では、ウェブWはまた相当な厚みを有する。したがって、本発明によれば、ウェブWを支持する下部金網4の通路がほぼ直線状に延びるようにしてある。
【0017】
本発明は、例えば以下のような主要な恩恵を提供する。
従来公知の装置を用いた場合よりもパルプウェブの形成をより効率的に行える。
パルプ製造機のウェブ形成部分を従来公知の解決手段よりも小さいスペースに収容でき、これは投資コストについて数百万マルッカの節約につながる。
支持された走行によりウェブの通行がより信頼性のあるものになり、これにより中断時間が減少し、機械の全体効率が向上する。
【0018】
図2は、主として平面プレス9が上部要素および下部要素の両方について調節可能にしてある点において、図1の実施形態とは異なる装置1を示す。また、図2は、配線15−20による例で示すように、測定データを伝送する適当な測定装置に接続され、かつ種々の適当な要素に駆動指令を伝送する調節制御ユニット21を図示する。本発明では、そのデータは、ヘッドボックス供給コンシステンシ(consistency)、ヘッドボックス圧力、空間5内の圧力、チャンバ8内の圧力、金網速度、平面プレスの圧搾力/圧力、バルブ22を通る水流量のうちの幾つか又はすべてを含む。これらの数量のうち予め選択された幾つかのもの又はそれら全てが調節制御ユニットに伝送され、乾燥工程を制御するための数量に基づいて所望の方法で駆動指令が実行される。前記駆動は、バルブ22の制御、平面プレスの荷重(loading)、金網速度、ヘッドボックス供給ポンプの制御、ヘッドボックスコンシステンシの制御などの制御を含むのが好ましい。本発明では、圧搾力を測定および調節するためのロードセル(loadcell)および/または圧力測定センサを平面プレス9に設けてもよい。チャンバ8には、チャンバから圧力を測定するためのゲージが取り付けられており、必要であれば、空間5内の圧力を測定し、および/または、チャンバ8と空間5との間の圧力差を決定するための圧力送信機も取り付けられ、これによりチャンバ8と空間5との間の圧力差の調節を行うために例えばバルブ22を使用することができる。ウェブWはまた、乾燥工程の適当な位置で乾燥含有量について測定され、そこから受信した情報に基づいて、必要であれば、調節制御ユニットにより駆動指令を実行することが可能になる。さらに、本発明では、空間5内において所望により圧力を調節できるとともに、種々の位置で所望により乾燥含有量を調節して脱水するための平面プレス9ならびにプレスローラ10,11および12,13による圧力を調節できる。したがって、本発明によれば、チャンバ8からの水の放出が、工程から発生する情報に基づいて明確に、乾燥機のすべての運転パラメータを監視することによって包括的に制御され、チャンバから出る水流量だけでなく所望に応じてかつ最適な方法で連続的に進行するように乾燥脱水工程を運転することができる。
【0019】
図3,4は、平面プレス9の1つの実施形態を示す。平面プレス9は、固定した下部要素30と、下部要素30に対する位置を調節可能な上部要素31とを有する。上部要素30は、空間5の下流側部分に符号32の位置で回動可能に連結されている。パルプは、スロット40に沿って空間5から金網間に送られる。要素31は、連結部材37により下部で互いに連結された直立ストラット35に固定されている。連結部材37は、クッション要素すなわちベロー36を介して平面プレス9の固定下部要素30に固定されている。本発明では、空間5から送られてくるウェブは制御された方法で前方にガイドされ、平面プレスの上部および下部要素はチャンバユニットの位置に関してだけでなくその相対位置に関しても調節可能である。さらに、本発明では、平面プレスの荷重は、ウェブ厚みにおいて起こり得る変動に適度に従うことができる手段によってもたらされる。したがって、起こり得る不調の事態においても、平面プレスでの過度の圧力の発生が防止される。標準状態では、平面プレスは調節可能な調節ロッド33などにより所望の力でもって荷重がかけられている。これらのロッド33には、特定の安定した設定を維持するために特定の力が作用している。その結果、上部要素31と下部要素30間の相対位置は、調節可能な手段によって機械的に決められ得る。例えば、平面プレスが生産の変更のためにリセットされなければならない位置にあるのであれば、機械が操業している間に調節ロッドを調節するためのアクチュエータを調節ロッドなどに設けるのが好ましい。荷重は、例えば空気のような圧縮性媒体を用いたクッション36によって付与され得るのが好ましく、これによりウェブ厚みの時々の増大が媒体の圧縮によって補償される。不調が通過した後、距離は元の状態に自動的に戻される。このように、クッション部材36の弾性によって、この解決手段では、非常に簡単な方法で、厚み変動を起こすパルプに生じ得る不調を排除することができる。異なるタイプの距離制御も可能であり、平面プレスは圧力および距離の測定によって調節された位置を有する。
【0020】
上述した圧縮部材は平面プレスであるが、本発明は、2つのローラで構成されるニッププレスからなり、そのニップは収束空間の出口の直近に位置している圧縮部材を用いることも考えられる。これは、例えば図5に示すように、ローラ61,62で構成されるニップの近傍に延びるようにチャンバユニットの末端部60を設計することにより実行され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明のパルプウェブ形成装置を概略的に示す。
【図2】 図2は図1の装置で本発明を実施する1つの変形例を概略的に示す。
【図3】 図3は本発明のパルプウェブ形成装置の圧縮部材を側面図で概略的に示す。
【図4】 図4は図3の圧縮部材を正面図で示す。
【図5】 図5は圧縮部材の代替設計を示す。
【符号の説明】
1…パルプウェブ形成装置、2…ヘッドボックス、3…上部金網、4…下部金網、5…くさび状空間、6,7…チャンバユニット、8…脱水チャンバ、9…圧縮部材、21…調節制御ユニット、22…バルブ。
Claims (17)
- パルプをヘッドボックス(2)から2つの金網(3,4)などで形成されるくさび状収束空間(5)へ送り、前記金網などは少なくとも1つの水収容チャンバ(8)をそれぞれ有するチャンバユニット(6,7)で支持され、前記パルプは少なくとも10%から12%の値に前記収束空間(5)で増加した乾燥含有量を有するパルプウェブ形成方法において、
前記収束空間(5)のほぼ直近および/またはその下流側端部で、パルプに対してそれに垂直(Z方向)な独立調節可能な圧搾力をかけ、前記少なくとも1つのチャンバは、工程が続行する間に、前記パルプから除去された水でほぼ満たされ、脱水アセンブリが水の流量を調節する装置(22)とともに設けられていることを特徴とするパルプウェブ形成方法。 - 前記収束空間の前記下流側部分で、および/または、そのほぼ直近で適用される前記圧搾力が前記収束空間(5)内に存在する圧力と少なくとも等しい圧力を前記パルプにかけ、前記ウェブは次の前プレス処理(prepress treatment)に耐え得る十分な乾燥含有量を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブは、前記圧搾力によって少なくとも18%の値に増加した乾燥含有量を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記パルプウェブに対してそれに垂直(Z方向)な圧搾力をかけた後、前記ウェブは異なる前プレス領域(10,11)を通って前記2つの金網(3,4)の間を引き続き搬送され、その後、上部金網(3)と下部金網(4)は互いに離れるようにガイドされ、ウェブ(W)は前記下部金網(4)の上面に載ってさらに前進することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブ(W)は前記下部金網(4)の上面上で支持された状態で搬送されて上部フェルト(14)を有するプレスニップ(N)を通過し、ローラ(12,13)間の前記ニップ(N)において前記ウェブ(W)は上側面が前記フェルトに接するとともに下側面が前記下部金網(4)に接した状態で移動し、この工程は前記ニップの下流側での乾燥含有量が少なくとも40%であるように前記ウェブ(W)を乾燥させることを特徴とする請求項1または4に記載の方法。
- 前記少なくもと1つの水収容チャンバ(8)には前記チャンバから圧力を測定する要素が設けられるとともに、この圧力測定値を工程制御のため使用する調節制御要素(21)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 水の流量を調節する前記装置(22)が前記調節制御ユニット(21)に接続され、前記調節制御ユニットが工程から生じる情報に基づいて水の流量を調節する装置を駆動することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記調節制御ユニットが、工程から生じる情報に基づいて水の流量を調節する装置を駆動することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- パルプウェブ形成装置であって、前記装置(1)は2つの金網(3,4)などで形成されるくさび状収束空間(5)を有し、前記空間にはヘッドボックス(2)から第1の乾燥含有量でパルプが供給され、前記金網などは少なくとも1つの水収容チャンバ(8)をそれぞれ有するチャンバユニット(6,7)で支持されたパルプウェブ形成装置において、
前記収束空間(5)は、前記金網(3,4)などの間にある前記パルプに垂直方向(Z方向)の圧搾をかける圧縮部材(9)を設けた下流側部分または直近部分を有し、前記少なくとも1つの水収容チャンバは、工程が続行する間に、前記パルプから除去された水でほぼ満たされ、脱水アセンブリを水の流量を調節する装置(22)と共に設けたことを特徴とするパルプウェブ形成装置。 - 前記圧縮部材(9)には、前記第1の値より高い値にパルプの前記乾燥含有量を増加させるために、前記収束空間(5)内の圧力と少なくとも等しい圧力で圧搾をかける動力装置(power units)が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 圧縮部材(9)には、ウェブ厚みにおける時々刻々の機械支配(machine-directed)の変動を補償する要素(36)を有する動力装置が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- ウェブ厚みにおける時々刻々の機械支配の変動を補償する要素が、圧縮部材(9)の時々刻々の動作を補償する空気クッション(36)を有することを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記金網(3,4)などの間にあるパルプの垂直圧搾のための前記圧縮部材(9)には、前記圧搾を制御するための測定、調節および制御装置(21)が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記金網(3,4)などの間にあるパルプの垂直圧搾のための前記圧縮部材(9)には、圧搾力および/または圧力を測定する測定装置と、前記空間(5)から圧力を測定する測定装置と、前記空間(5)内の圧力と少なくとも等しくなるように前記圧縮部材(9)間に存在する圧力を調節する要素とを設けたことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記圧縮部材(9)は平面プレス(30,31)で構成され、上部要素(31)と下部要素(30)間の相対位置が調節可能な手段(33)によって機械的に決められ得ることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記手段(33)には、機械が操業している間に前記手段を調節するアクチュエータが設けられていることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記圧縮部材が2つのローラ(61,62)で構成されるニッププレスを有することを特徴とする請求項9に記載の装置。
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