(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機の乾燥部から来た紙ウェブをk0≒35〜55％の乾燥加熱残分からk1≒90〜98％の乾燥加熱残分に蒸発乾燥するための方法において、該方法は、前記ウェブの進行方向に以下の順序で行う３つの連続する段階I,II,IIIからなる、すなわち、
Ｉ  前記第１段階において、前記抄紙機の前記乾燥部から来た前記紙ウェブを前記抄紙機の機械方向の部分（L1、L1≒３〜10mにおいて55〜85℃の温度まで加熱し、前記部分においては、比較的湿潤であるために弱い前記ウェブのウェブ破損を最少限度にするように、前記ウェブを支持しながら前記ウェブを直線走路に沿って送り、
II  前記第１段階（Ｉ）の後では、この第２段階（II）において、蒸発効率と、前記乾燥部の機械方向の単位長さ当りの前記ウェブの乾燥加熱残分の増加率とが、前記第１段階もしくは前記最終段階（III）よりも高くなるような前記蒸発効率および前記乾燥加熱残分の増加率で、前記ウェブの主要蒸発乾燥を行うように、乾燥をシングルワイヤドローのシリンダ乾燥として継続し、かつ、前記ウェブの温度が、乾燥の進行中に前記第２段階（II）においては上昇しない、
III  第３の最終段階において、低下した蒸発効率と、前段階（II）におけるよりも低いウェブの機械方向の乾燥加熱残分の増加率とによって、シングルワイヤドローのシリンダ乾燥で乾燥を継続し、紙質を同時に制御できるようにしており、
該第３段階（III）において、主として１つ、もしくはいくつかの接触乾燥用シリンダによって乾燥を行い、
該乾燥は、前記ウェブの繊維の内部にある水分を蒸発させるために、前記シリンダのうちの１つ、もしくはいくつかの上で、乾燥用ワイヤによって前記乾燥用シリンダの加熱面に前記ウェブを押し付けるとともに、蒸発効率を高める乾燥用気体流を前記乾燥用ワイヤに当てて、前記シリンダにより行われることを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の方法において、前記第１段階において、前記抄紙機の前記乾燥部から来た前記紙ウェブを前記抄紙機の機械方向の前記部分において70℃の温度まで加熱することを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項記載の方法において、ウェブの温度を迅速に上げる乾燥用ガスおよび／または電磁照射による強いエネルギー加熱作用を、無接触で前記紙ウェブに加えることによって前記第１段階（Ｉ）を行うことを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項４】
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の方法において、前記段階（II）において、蒸発効率のピークの間の該段階（II）における蒸発効率よりも高い該蒸発効率のピークを前記ウェブに与えて、該ウェブ内の繊維の間からおよび該繊維表面から主として蒸発を行うことを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項５】
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法において、蒸発の前記最後の段階（III）において、接触乾燥に加えて、多シリンダ乾燥機において接触乾燥を行っているときに、前記乾燥ワイヤの外側で前記ウェブに、蒸発を増大させる乾燥用ガス流を当てることによって蒸発を行い、それによって、前記ウェブの繊維内にある水分も蒸発させることを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項６】
請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の方法において、前記第２段階（II）において、蒸発効率のピークを前記ウェブに与え、該ピークの最大蒸発効率を該蒸発効率のピークの間の該段階（II）における蒸発効率より大きくすることと、該蒸発効率のピークの間の該段階（II）における前記蒸発効率を10〜30kg/m2/hの範囲の大きさにすることと、前記最大蒸発効率を50〜90kg/m2/hの範囲の大きさにすることとを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項７】
請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の方法において、前記第２段階（II）において、前記ウェブの乾燥加熱残分を50％から80％に増加させることを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項８】
請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の方法において、前記第２段階（II）における前記蒸発効率のピークの１つもしくは複数を、接触乾燥用シリンダの間にあるインピンジ乾燥／通し乾燥用装置によって実行し、
該装置においては、エネルギーの強力な乾燥用気体噴流をフードモジュール内において、乾燥用ワイヤの外側の面上に位置する前記ウェブに当てることを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項９】
請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の方法において、該方法の前記段階（III）において、前記ウェブのシリンダ接触の相対的な比率を増大させることによって、前記蒸発率を、シングルワイヤドローの通常のシリンダ乾燥に比べて増大させることを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項１０】
請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の方法において、乾燥用エネルギーを、乾燥すべきウェブに主としてその上面を通して加えることによって、該方法の前記第１段階（Ｉ）を行うことと、
乾燥用エネルギーを、乾燥すべきウェブにその下面から加えることによって、該方法の前記第２段階（II）を行うことと、
乾燥用エネルギーを、乾燥すべきウェブにその両面から当てることによって、前記第３段階（III）を行うこととを特徴とする蒸発乾燥方法。
【請求項１１】
請求の範囲第１項ないし第10項のいずれかに記載の方法を行う抄紙機の乾燥部において、抄紙機のプレス部の後において、前記乾燥部が、一定の順序で機械方向に配置された以下の乾燥機装置を含む、すなわち、
前記方法の前記第１段階（Ｉ）を行うために、紙ウェブが直線走路に沿ってブローボックスおよび／または放射乾燥機装置を通過し、それによって前記ウェブが加熱面に直接接触せずに加熱される乾燥ワイヤ装置である第１の装置と、
前記方法の前記第２段階（II）を行うために、下方に向かって開口するシングルワイヤドローの少なくとも１つのシングルワイヤグループを含み、該グループにおいては、損紙の除去を重力の作用によって下方に行うことができるように、接触乾燥用シリンダが上列に、逆転サクションシリンダが下列に配置されている乾燥機装置とを含み、
さらに、前記方法の前記最終段階（III）を行うために、該乾燥部は、蒸発効率が低下したシングルワイヤドローの１つもしくはいくつかのグループを含み、前記ワイヤを介する蒸発を増大させるフード構造物が、該グループ内の１つもしくはいくつかの接触乾燥用シリンダの上に取り付けられていることを特徴とする乾燥部。
【請求項１２】
請求の範囲第11項に記載の乾燥部において、前記方法の前記最終段階（III）を行うために、該乾燥部の終端部は、下方に向かって開口するシングルワイヤドローの１つもしくはいくつかのグループを含み、
該グループにおいては、１つもしくはいくつかの接触乾燥用シリンダはその／それらの直径が、該グループ内の他の乾燥用シリンダの直径よりも、および／または該グループに先行するシングルワイヤドローの他のグループの乾燥用シリンダの直径よりも大きくなるように寸法決めされることを特徴とする乾燥部。
【請求項１３】
請求の範囲第11項または第12項に記載の乾燥部において、該乾燥部は、下方に向かって開口するシングルワイヤドローの２つもしくは３つのグループを含み、
該グループの間に、および／または、該グループの後に、乾燥用ワイヤを設けた１つもしくは複数の乾燥グループがあり、
該グループは、フードにより一部覆われる大径の１つのインピンジ乾燥／通し乾燥用シリンダと、該インピンジ乾燥／通し乾燥用シリンダよりも上の両側にある複数の接触乾燥用シリンダとを含み、
前記複数のシリンダへ前記ウェブは先行のシングルワイヤドローのグループから送られ、該シリンダのうちの最後の１つから前記ウェブは次のシングルワイヤドローのグループへ密閉ドローで送られることを特徴とする乾燥部。
【請求項１４】
請求の範囲第13項記載の乾燥部において、前記インピンジ乾燥／通し乾燥用シリンダは抄紙機室の床面の高さの下の基部空間内に配置され、他方シングルワイヤドローのグループは抄紙機の前記床面の高さより上で、かつ前記シリンダの上方に配置されることを特徴とする乾燥部。
【請求項１５】
請求の範囲第14項記載の乾燥部において、重力によって、損紙の除去が下方に向かって、下に置かれた損紙コンベア上へ行われることを、前記シングルワイヤドローのグループと、インピンジ乾燥／通し乾燥用シリンダのフードとが可能にすることを特徴とする乾燥部。
【請求項１６】
請求の範囲第11項ないし第15項のいずれかに記載の乾燥部において、該乾燥部は、
前記第１段階（Ｉ）を行う装置の後にシングルワイヤドローの装置を含み、その後にインピンジフード装置を含み、その後にシングルワイヤドローを有する装置を含み、その後に別のインピンジフード装置を含み、その後にシングルワイヤドローの第３のグループを含み、その後に第３のインピンジフード装置を含み、さらに、前記方法の前記段階（III）を行うために、１つ、もしくはいくつかのシングルワイヤグループとを含み、
該グループには、乾燥用ワイヤグループの内側で下列に逆転サクションシリンダがあり、上列に接触乾燥用シリンダがあり、
該接触乾燥用シリンダのうちの少なくとも２つのシリンダは、他方のシリンダよりも大径であり、かつインピンジフードを有することを特徴とする乾燥部。
【発明の詳細な説明】
本発明は、抄紙機のプレス部から来た紙ウェブを、kO≒35〜55％の乾燥加熱残分からk1≒90〜98％の乾燥加熱残分に蒸発乾燥する方法に関するものである。
さらに、本発明は、当該方法を実施するための抄紙機の乾燥部に関するものである。
従来技術により公知のように、抄紙機の多シリンダ乾燥機においては、ツインワイヤドローおよび／またはシングルワイヤドローを用いる。ツインワイヤドローにおいては、乾燥用シリンダのグループは２つのワイヤを有し、ワイヤは一方が上から、他方が下からウェブを加熱シリンダ面に押し付ける。通常は水平列である乾燥用シリンダの列間のツインワイヤドローにおいてウェブは自由で不支持のドローを有し、このドローは、はためき易く、それがウェブの破損を生じさせる、特にウェブが、まだ比較的湿潤で、そのために強度が低い乾燥段階において破損を生じさせる。このため、近年では上記シングルワイヤドローの使用が増大し続けており、シングルワイヤドローでは、乾燥用シリンダのそれぞれのグループは１つしか乾燥用ワイヤを持たない。そして、乾燥用ワイヤが、ウェブを乾燥用シリンダ上で加熱シリンダ面に押し付けるとともに、乾燥用シリンダ間の逆転シリンダもしくは逆転ロール上では、ウェブが外側の湾曲部側にあるように、このワイヤに支持されてウェブがグループ全体を通り抜ける。したがって、シングルワイヤドローにおいて、乾燥用シリンダはワイヤループの外側に、逆転シリンダもしくは逆転ロールはループの内側に位置する。従来技術によれば、いわゆるシングルワイヤドローのみを有する通常グループを含む乾燥部が知られている。このグループにおいて、乾燥用シリンダは上列内に、逆転シリンダもしくは逆転ロールは下列内に位置する。
抄紙機における最高ウェブ速度は今日では毎秒25メートルおよびそれより僅かに速い程度であり、まもなく毎秒25〜40メートルの速度範囲が一般的に使われるようになるであろう。そのような場合乾燥部は、抄紙機の走行性に関して障害になるであろう。従来技術の多シリンダ乾燥機を有する乾燥部の長さも耐え難いほど長くなると思われる。今日の多シリンダ乾燥機を、ウェブ速度が毎秒40メートルである新聞印刷用紙抄紙機に用いたとすると、抄紙機は約70台の乾燥用シリンダ（φ≒1800mm）を含み、その機械方向の長さが180メートルぐらいであろう。そのような場合、乾燥部は、約15個の別個のワイヤグループと、グループのギャップ上にそれに対応する数のドローとを有するであろう。毎秒30〜40メートルの速度範囲においては、通常の従来技術の多シリンダ乾燥機の走行性はもはや決して満足なものとはいえず、ウェブの破損が多量に発生し、抄紙機の効率を低下させるであろう。
毎秒30〜40メートルの速度範囲およびそれよりも速い速度において、さらに従来技術の多シリンダ乾燥機は不経済になると思われる。なぜならば、極端に長い抄紙機室への投資費用は過度に大きくなるであろうからである。抄紙機室の費用は現在では典型的に機械方向のメートル当り100万フィンランドマルクになると推定できる。
従来技術によると、紙ウェブの蒸発乾燥用のさまざまなインピンジ乾燥装置／通し乾燥装置を用いることが知られている。それらの装置は特にティッシュペーパーの乾燥に用いられてきた。この従来技術に関しては、一例として次の特許文献、米国特許第3,301,746号、第3,418,723号、第3,447,247号、第3,541,697号、第3,956,832号、第4,033,048号、カナダ特許第2,061,976号、ドイツ出願公開第Ａ−2,212,209号、第Ａ−2,364,346号、欧州特許出願公開第A2−0,427,218号、フィンランド公告公報第Ｂ−57,457号（スウェーデン特許第7503134−４号に同じ）、フィンランド公告公報第Ｂ−87,669号およびフィンランド出願公開第Ａ−931263号（欧州出願公開第0,620,313−A1号に同じ）を参照する。
本発明の１つの目的は、抄紙機の速度を増大させるとき、および最新化するときに、既存のシリンダ乾燥機に代えて新規の乾燥部を取り付けることができるようにすることを目的とする。これに関連して、本発明の別の目的は、従来技術に係わる乾燥部と比べて、これまでに無いほど短い乾燥部を可能にする乾燥部の概念を提供することである。
本発明の、さらに別の目的は、乾燥部の短い構造と、良好な紙質と、不安定性を十分に無くした走行性とを達成するように、さまざまな蒸発装置および蒸発技術を乾燥のさまざまな段階に最適に適用した乾燥部の概念を提供することを可能とすることである。
本発明の主たる目的は、紙ウェブ用の新規な乾燥用モジュールと、当該モジュール／複数モジュールを使用する乾燥部であって、Ｖ＞毎秒25メートルの高ウェブ速度（ｖ）での使用に適し、その速度をＶ≒毎秒30〜40メートルの程度、もしくはそれよりもさらに高速にすることができる乾燥部とを提供することである。
本発明の、さらに別の目的は、インピンジ乾燥および／または通し乾燥によって乾燥容量を増大し、これによって乾燥部の長さをより短かくし、それによって乾燥部の走行性の改善に寄与することである。
本発明の、さらに別の目的は、乾燥方法と乾燥装置を提供し、これらを用いることによって上記高速の範囲であろうとも、乾燥部の長さが現在作動しているシリンダ乾燥機の長さを越えず、少なくとも実質的には越えないように、乾燥部の機械方向の長さを妥当なものにすることができることである。本目的を達成することによって抄紙機室にある既存の抄紙機を更新および最新化してＶ≒毎秒40メートルのウェブ速度まで、およびそれ以上にさえすることができる。
本発明の、さらに別の目的は、ウェブの幅方向の収縮を実質的に防止するようにウェブが乾燥部の全長にわたって乾燥用ワイヤに確実に付着する乾燥方法と、当該方法を用いた乾燥部とを提供することである。
本発明の、さらに別の目的は、ウェブが乾燥部の開始端部においてシリンダに張り付くことを防止する乾燥方法と、当該方法を用いた乾燥部とを提供することと、紙質および抄紙機の走行性を改善することである。
本発明に最も緊密に関連する従来技術として、本出願人のフィンランド特許第93,876号（これは米国特許第5,553,393号に相当する）を参照する。これは、シングルワイヤドローのシリンダグループからなる抄紙機の乾燥部を記載する。その乾燥部においては、以下のことが新規であると考える。すなわち機械方向に乾燥部の単位長さ当りで計算した乾燥容量を最適化するために、その乾燥が進むに従って、乾燥用シリンダの直径Ｄの逆転ロールの直径ｄに対する比率ｋ＝D/dを変えて、乾燥部開始端部の最初の１つのグループもしくは複数のグループにおいて上記比率ｋ＝k1が乾燥部の中間区域のグループの比率ｋ＝k2よりも大きく、すなわちk1＞k2になるようにすることと、乾燥部の終端部の１つのグループもしくは複数のグループにおいて上記比率k2よりも大きい直径比率k3、すなわちk3＞k2を用いることとが新規である。上記フィンランド特許においては、乾燥部のさまざまな区域で実行されるさまざまな蒸発曲線を最適に考慮して、乾燥用シリンダの直径の逆転ロールの直径に対する比率D/dを選択する努力が行われた。上記フィンランド特許では乾燥部の最初の端部において、望ましくは１つのグループにおいて、乾燥部の中間区域、例えば第２、第３および第４のワイヤグループと比べて、平均よりも大きい上記直径比率を用いる。最後に記した複数のワイヤグループは水の蒸発が主としてウェブから起こる区域にある。上記の大きめの直径比率D/dは乾燥部の終端部にも用いられ、終端部では蒸発の大部分が乾燥用シリンダ上のワイヤおよびウェブの湾曲部上で起こる。
上記フィンランド特許においては、乾燥用シリンダの逆転ロールに対する直径比率ｋ＝D/dを最適に選択および変化させるため、乾燥部の長さが、上記率ｋを乾燥部の全長にわたって不変のまま用いる場合に比べて、最大で約10％短縮すると予測される。上記フィンランド特許においては、乾燥が進むにつれて、その乾燥工程の性質が実質的に変わるであろうことが分かっている。しかし、乾燥用シリンダの逆転ロールに対する直径比率、すなわちｋ＝D/dだけを、乾燥を最適化するために変えるが、それは乾燥工程および乾燥の構成の観点からは、あまり充分とは考えられない。なぜならば特に、抄紙機の速度がますます速くなり、紙に課される品質要求がますます厳しくなるからである。
本発明の目的は、乾燥部のさまざまな部分における乾燥工程および乾燥工程のさまざまな段階における乾燥工程と、乾燥部の構成とを最適化できるように、かつ乾燥部の長さを、速度はより速くなっても、短かくするもしくは不変に保つことができるように、抄紙機における蒸発乾燥および乾燥部をさらに発展させることである。
さらに本発明の別の目的は、抄紙機の効率を改善するとともに損紙を、より少なくするように、抄紙機の走行性を乾燥工程のさまざまな段階で最適化することである。本発明は、紙の品質特性を最適化できるように、紙の乾燥工程のさまざまな段階において、さまざまな構造／方法／工程を利用することを更なる目的とする。
乾燥工程の性質は本願発明者の最近の研究と、稼働中および試験装置での試験運転中の乾燥部においてさらに明らかになった。本発明は、抄紙機の乾燥部における乾燥工程を互いに異なる３つの処理段階に分割できるという所見に部分的に基づいている。すなわち、
（Ｉ）蒸発は実質的に起こらず、ウェブ中にある水分が主に加熱される加熱段階、
（II）シリンダによる乾燥だけを用いた場合に蒸発率が実質的に変わらない状態を保ち、かつファイバの間からおよびファイバの表面から主として水の蒸発が起こる主要蒸発区域、
（III）蒸発率が低下し、乾燥用シリンダ上で起こる蒸発の割合が大きくなる最終蒸発区域。この段階においては主としてファイバ内部にある水の蒸発が起こる。
従来技術の多シリンダ乾燥機においては、上記第１段階（Ｉ）で乾燥を最適化するために充分な高い温度を用いることができないことも問題であった。なぜならば、紙ウェブが乾燥用シリンダの高温面に接触した時、一定の数値よりも高い温度ではそのシリンダの高温面へのウェブの張り付きが発生し、それによりウェブが破損し、次に停止する。過剰に高温の接触乾燥用シリンダは紙の特性に対しても有害な影響を及ぼすことが分かっている。
本発明の目的は、上記従来技術をさらに発展させ、上述の従来技術の欠点および後述の従来技術の欠点を解消し、本発明の他の目的を遂行することである。
以上の目的を達成するために本発明の方法は、ウェブの進行方向に次の順序で行う３つの連続する段階Ｉ、II、IIIからなる方法であること主たる特徴とする。
Ｉ  第１段階においては、抄紙機のプレス部から来た紙ウェブを機械方向に抄紙機の短い部分において迅速に55〜85℃の温度、望ましくは約70℃の温度まで加熱し、比較的湿潤であるために弱いウェブのウェブ破損を最小限度にするようにウェブをこの部分において送る。
II  第１段階Ｉの後、この第２段階IIにおいては、第１段階もしくは最終段階IIIにおけるよりも蒸発効率と、乾燥部の単位長さ当りの加熱乾燥残分の機械方向の増加率とを実質的に高くしてウェブの蒸発乾燥を主として行い、ウェブの温度は第２段階では実質的には上がらないが、乾燥は進む。
III  第３の最終段階においては、蒸発効率を低くして乾燥が続行され、かつ、機械方向の加熱乾燥残分の平均増加率を前段階IIよりも低く、シングルワイヤドローの従来のシリンダ乾燥よりも平均増加率を高くして乾燥を続行して、紙質を同時に制御することができるようにする。
他方、本発明による乾燥部は、抄紙機のプレス部の後にある乾燥部が、機械方向に所定の順序に配置された以下の複数の乾燥機装置を含むことを主たる特徴とする。すなわち、
前記方法の第１段階Ｉを実行するために、第１の装置は乾燥用ワイヤ装置であり、この乾燥用ワイヤ装置においては、紙ウェブがブローボックスおよび／または放射乾燥機装置を通り過ぎ、これによって加熱面に直接接触することなくウェブを加熱する。そして、
前記方法の第２段階IIを実行するため、乾燥機装置は、シングルワイヤドローを有する少なくとも１つのシングルワイヤグループを含み、このシングルワイヤドローは、下方に向かって開口しており、このグループにおいては、損紙の除去を重力の作用によって下方に向かって行うことができるように、接触乾燥用シリンダを上列に、逆転サクションシリンダを下列に配置する。
本発明による方法の第１段階Ｉにおいては、ウェブが、まだ湿潤で比較的脆弱である本段階においてウェブの破損を最小にできるような最適な走行特性も有する乾燥部の構造を用いる。本発明による方法の最終段階IIIは、白色度、カールなどの紙の品質を制御することもできる装置を用いて行われる。
本発明による方法と、その方法を実行する乾燥部の概念により、上述の目的を達成し、上記欠点を実質的に解消することができる。本発明によれば、速い機械速度においても乾燥部の作動特性を依然として良好な状態に保つように、従来技術よりも短く、コンパクトな乾燥部を提供することができる。
本発明による方法および乾燥部においては、第１段階Ｉにおいて乾燥用エネルギーを少なくとも主としてウェブの上面の側から、かつ上面の全体に加え、第２段階IIにおいて乾燥用エネルギーをウェブにその下面の側から、かつ下面の全体に加え、第３段階IIIにおいて乾燥用エネルギーをウェブにその両面から、かつ両面全体に加えるように、ウェブを乾燥することが好ましい。
次に、添付の図面中の図に示す本発明のいくつかの実施例を参照して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、これらの詳細な実施例に厳密に限定されるものでは全くない。
第1A図は、本発明による方法を有利に適用できる本発明による乾燥部の概略側面図である。
第1B図は、本発明による乾燥部に用いることが好ましい接触乾燥／インピンジ乾燥装置を示す。それらの装置が３台、第１図に示す乾燥部内にあり、これらの装置はシングルワイヤグループによって互いに分離される。
第1C図は、第1A図よりも拡大した乾燥部の最終ワイヤグループを示す。本発明による方法の段階IIIがそこで行われる。
第２図は、ウェブの乾燥加熱残分および乾燥部の機械方向の長さからなる座標系に、本発明の方法のさまざまな段階を、従来技術の多シリンダ乾燥機と比較して、グラフにより示したものである。
第３図は、蒸発容量および乾燥部の機械方向の長さからなる座標系に、本発明の乾燥方法および従来技術の乾燥方法を、第２図と同様にグラフにより示したものである。
第４図は、乾燥部の機械方向における紙ウェブの温度分布の、第２図および第３図と同様なグラフである。
第５図は、本発明の定義による段階IIIの蒸発容量を、本発明の方法および従来技術の乾燥部について、ウェブの乾燥加熱残分率の関数として示す図である。
第1A図は、本発明による乾燥部の特に有利な全体概念を示す。第1A図に示すように、紙ウェブＷは、乾燥加熱残分kO≒35〜55％および温度TO≒30〜60℃のときに抄紙機のプレス部10からトランスファーファブリック11の底面に送られ、次に、PressRun（登録商標）ボックス11aに支持されて、乾燥用ワイヤ12のガイドロール13上を通る乾燥用ワイヤ12の上面上へ送られる。第１の平坦な乾燥装置R1はブローフード15を含む。ブローフード15の下を、乾燥すべきウェブＷがワイヤ12の水平走路上を走行する。ワイヤ12はロール14に支持される。ワイヤ12の上記水平走路は、ウェブＷを支持する溝付きロールからなる平面、および／または、ウェブＷを支持するサクションボックスもしくはブローボックスからなる平面を構成する。装置R1において、強い乾燥用エネルギーの衝撃をウェブＷに加える。そのために、装置R1の後のウェブＷの温度はT1≒60〜85℃になる。装置R1において、ウェブＷおよびそれに含有される水の一次加熱が行われるが、水の蒸発は実質的には、まだ起こらない。装置R1の機械方向の長さL1は代表的にはL1≒３〜10mの程度である。
装置R1において、紙ウェブが大きく方向変更をしないように、かつまだ比較的湿潤で、そのため低強度であるウェブにウェブ破損を生じるかも知れない大きな力学的力がウェブに加わらないように、紙ウェブは乾燥用ワイヤ12の上側の走路に支持されて水平面内の直線経路に沿って走行する。ブローフード15の内部にはノズル装置があり、この装置を用いて空気もしくは蒸気などの高温の乾燥用ガスをウェブの上面に吹付ける。それに加えて、もしくはその代わりに赤外線加熱器を用いることができる。装置R1において、ウェブＷの横方向にウェブＷをプロファイルするために上記ブロー装置および／または放熱器の出力を横方向に調節することができる。
第1A図において、装置R1の後には第１のいわゆる通常の（逆転していない）シングルワイヤ装置R2が続く。第１の逆転サクションロール21の区域においてシングルワイヤ装置R2の乾燥用ワイヤ22上へウェブＷを密閉ドローで移す。下方に向かって開口するシングルワイヤ装置R2、および、シングルワイヤ装置R2に続くシングルワイヤ装置R4、R6、R8は、上列にある蒸気加熱式接触乾燥用シリンダ20と、下列にある逆転サクションロール21、例えば本願出願人の前記VAC−rolls（登録商標）とを含む。シリンダ20の下方にはドクタおよび換気送風装置25がある。乾燥すべき紙ウェブは蒸気加熱式乾燥用シリンダ20の面との直接接触に入り、逆転サクションロール21上でウェブＷは、乾燥用ワイヤ22上、かつ外側の湾曲部にある。
第1A図において、シングルワイヤドローを有するグループR2の後には、本発明による乾燥装置R3が続く。乾燥装置R3は第1B図によれば、２つの接触乾燥用シリンダ30と、多孔マント付きの大径D1のインピンジ乾燥／通し乾燥用シリンダ31とを含む。乾燥用シリンダ31を以下では大シリンダと呼ぶ。接触乾燥用シリンダ30および大シリンダ31の周囲を乾燥用ワイヤ32が走行する。そのワイヤはガイドロール33によって案内される。乾燥装置R3のインピンジ乾燥／通し乾燥用フードモジュールM1が、抄紙機室の床面の高さK1_K1より下の基部空間KTにあり、当該空間の床間の高さK2_K2で支持される。本発明による装置R3と、同様のそれに続く乾燥用装置R5,R7における接触乾燥用シリンダ30の中心軸は、実質的に抄紙機室の床面に、もしくは上記平面K1_K1の近くに、望ましくは上記平面K1_K1よりもわずか上にある。乾燥すべき紙ウェブＷは、密閉ドローでシングルワイヤ装置R2から乾燥用装置R3（Rn）内の第１の乾燥用シリンダ30上へ送られる。その後ウェブＷは装置R3のワイヤ32に乗って第１のモジュールM1の大シリンダ31を越える。越えるときに、乾燥用ワイヤに支持され、著しく大きい扇形部ｂ≒220〜280゜上にある。さらに装置R3（Rn）の第２の乾燥用シリンダ30上へ送られる。この乾燥用シリンダ30からウェブＷは密閉ドローで、シングルワイヤドローを有する次の通常な装置R4へ移送される。その装置R4は実質的に上述の装置R2と同じである。この後には第２の乾燥用装置R5（Rn）が続く。この装置R5は上述の乾燥用装置R3と同じである。装置R5の大シリンダ31も基部空間KT内に位置する。この乾燥用装置R5の後、ウェブＷは密閉ドローで、次のシングルワイヤ装置R6へ送られる。装置R6の後には第３の乾燥用装置R7（Rn）が続く。装置R7の大シリンダ31が同様に基部空間KT内に位置する。装置R7には特殊なシングルワイヤ装置R8が続く。装置R8からウェブWoutが巻取装置もしくは仕上装置（図示しない）へ送られる。その特殊な装置R8の構造と動作は、後に第1C図を参照して、より詳細に説明する。
基部空間において、モジュールM1、M2、M3の他に、第1A図ではパルパー40a,40bも示されている。これらのパルパーの間には損紙コンベア41があり、コンベアが損紙をパルパー40a,40bへ運ぶ。ウェブが破損したときは、ウェブＷを、装置R1の後の、下にあるパルパー40aへ直接送り込む。シングルワイヤ装置R4、R6、R8は、下方に向かって開口しており、したがって、シングルワイヤ装置R4、R6、R8から損紙は重力作用によって、下にある損紙コンベア41の上へ、もしくは直接パルパー40a、40bの中へ落下する。また、損紙がモジュールM1、M2、M3から、実質的に重力作用によって、多くの手作業を要せずに、下にある損紙コンベア41上へ落下するように、モジュールM1、M2、M3も下方に向かって開口している、もしくは下方に向かって開口することが可能である。
モジュールM1、M2、M3の下であって、基部空間KTの床面K2−K2より上には、加熱空気もしくは加熱蒸気などの加熱媒体をモジュールM1、M2、M3のフード内へ送り込むダクトなどのさまざまな装置のための空間KTOが、さらにある。この下部空間KTOは下の方から基部空間の床面高さK2−K2により、上の方からは損紙コンベア41より下にある隔壁42によって境界が決まる。乾燥用装置R2〜R8の上には、それ自体は公知である空調フード50がある。
第1B図は、本発明によるインピンジ乾燥／通し乾燥用フードモジュールＭのより詳細な図である。第1B図に示すように、大シリンダ31を回って走行するワイヤ32aは最初に、シングルワイヤドローを有する先行するグループRn-1内の最後の下部シリンダ21aを周回して装置Rn内の第１の接触乾燥用シリンダ30上へ送られる。さらにシリンダ30から、短かい直線走行を行い、大シリンダ31の扇形部ｂをｂ≒220〜280゜の範囲で渡り、グループRn内の第２の接触乾燥用シリンダ30上へ送られ、このシリンダ上を約90゜の扇形部に渡って送られる。この後、ウェブＷはシリンダ10の面に追従し、密閉ドローで次のグループRn+1の乾燥用ワイヤ22上へ送られる。２つの部分35からなる、大シリンダ31のフードがそのシリンダを、実質的にウェブＷの湾曲扇形部ｂ全体とワイヤ32aに渡って覆う。扇形部ｂ上でウェブＷはワイヤ32a上の外側の湾曲部の側にあり、ウェブの外面は自由である。大シリンダ31は、大シリンダ31の軸ジャーナル36上に取り付けられ、軸ジャーナル36を介して真空装置（図示しない）と通じている。この仲介によって適度な真空がシリンダ31の内部に生じる。その真空はpO≒１〜3kPaの程度である。この真空pOは、ウェブＷが外側の湾曲部の側にあるとき、ウェブＷをワイヤ32a上に保持し、それと同時に、真空pOは、ウェブＷおよびワイヤ32aを通して生じる可能性のある通し乾燥を促進する。大シリンダ31上の扇形部ｂ以外の扇形部360゜−ｂは、乾燥用シリンダ30間の間隙に配置したカバープレート34によって覆われる。また同様に、グループRnの逆転シリンダと呼ぶこともできるグループRn内の最後のシリンダ21aも妨害板29によって覆われる。さらに詳細な実施例に関しては、大シリンダ31の溝付き多孔外部マント31aは、例えば上記フィンランド特許出願第931263号に説明するものと同じであり、特に、この特許出願の第11図に図示するものと同じである。したがって、これに関して構造を再び説明することはしない。
第1B図によれば、大シリンダ31は、大シリンダ31の軸ジャーナル36によって取り付けられる。軸ジャーナル36はフレーム構造物37に支持される。フレーム構造物において、駆動側と監視側の両方に水平な機械方向梁37aがある。梁の上面に、もしくはこの上面に設けたレール上にフードの半分35が、車輪39上を移動可能に設けられている。フードの半分は開位置35aに示される。開位置においてモジュールＭの点検修理をすることができる。これらのフードの半分35は駆動用シリンダ38によって開位置および閉位置に移動する。モジュールＭおよびそのフード35は、下方に向かって開口しているため、重力の作用によって、損紙を矢印WAの方向へ、すなわち下にある損紙コンベア41上へ、実質的な手動操作無しに除去できる。損紙の除去を改善するために、フード35の上面は、なめらかに下方へ向かって傾斜した形に形成されている。
さらに、フード35の開位置35aにおいてモジュールＭは、他のいくつかの点で容易に点検修理洗浄することもできる。大シリンダ31の直径D1は、一般的にはD1＞2mの範囲で、すなわち一般的にはD1≒２〜8m、望ましくはD1≒２〜4mの範囲で選択する。グループRn内の乾燥用シリンダ30の直径D2は、一般的にはD2≒1.5〜2.5mの範囲で、望ましくはD2≒1.8〜2.2mの範囲で選択する。シングルワイヤドローのグループRn-1およびRn+1における乾燥用シリンダ20の直径は、望ましくは≒D2である。逆転サクションシリンダ21、21aの直径D3は、一般的には、D3≒0.6〜1.8m、望ましくはD3≒1.0〜1.5mの範囲で選択する。フード35の上面は、損紙の除去を改善するために、なめらかに下方に向かって傾斜した形に形成される。
後半の乾燥用シリンダ30より上にある、ワイヤ32aのガイドロール33aを固定、または移動可能にすることができる。グループRn-1、Rn、Rn+1間にわずかな速度差を持たせる。その速度差は代表的には約0.1〜0.2％である。その結果、ウェブＷが前進すると、ワイヤ22、32a、22上で速度が、より早くなる。乾燥部の最後の端部において、速度差を逆転することもできる。
モジュールＭのフード35のさらに詳細な構造と、フードを吹き抜ける乾燥用ガスの循環装置は、本出願人により本発明と同日に提出するフィンランド特許出願第971713号に、特に、その第３図および関連する明細書の部分に詳細に説明する。それをここでは参照する。
第1C図は、第1A図よりも拡大して、本発明による乾燥部のシングルワイヤドローの最後のグループR8を示す。そのグループにおいて本発明の第３段階を実行する。乾燥すべき紙ウェブＷは、第1A図に示すモジュールM3の最後の接触乾燥用シリンダ30からグループR8へ密閉ドローで運ばれる。すなわちグループR8の第１の逆転サクションロール61上へ運ばれる。グループR8のワイヤループ62の内側にこれらの逆転サクションシリンダが５つある。グループR8は５つの接触乾燥用シリンダ60、60Aを含む。それらのシリンダのうち２つの中央のもの60Aは接触乾燥用シリンダである。その直径は、他のシリンダ60よりも大きく、D4≒1.8〜2.5mである。小さい方のシリンダ60の直径はD5≒1.0〜1.8mであり、逆転サクションシリンダ61の直径はD6≒1.0〜1.5mである。これらの逆転サクションシリンダ61間には送風装置65があり、シリンダ60、60Aとシリンダ61との間の空間を換気し、乾燥を促進する。ウェブＷおよびワイヤ62から自由である逆転サクションシリンダ61の上側扇形部の上にはブローボックス64があり、ブローボックス64は、シリンダ61内部の真空の維持を促進する。
第1C図に示すグループR8によって、本発明による方法の段階IIIを行うことができる必要があるため、かつ充分に大きな蒸発容量を実現する必要と、第４図の曲線T1のようにウェブＷの温度TWを上昇させる必要とがあるために、大径の接触乾燥用シリンダを用いて、ウェブＷの上面からも、すなわち乾燥用ワイヤ62からもウェブＷを乾燥する。このために通風フード66をシリンダ60Aの上に設ける。そのフードの中へ、充分に高温で乾燥した乾燥用空気ガスを、吸気管67を介して送る。通風フード66の加圧されている内部からは、加湿された通風用空気が、乾燥部の周囲のフード50の中へ放出される。そこから、従来技術による公知の方法で空気は除去される。これらの乾燥用気体は、シリンダ60Aの扇形部ｄ内で乾燥用ワイヤ62に吹き付ける。この扇形部は、ｄ≒180゜、もしくはさらに大きいことが望ましい。このようにして、ワイヤ62とウェブＷの上面とを介し水の蒸発が促進される。通風フード66の開位置66aを示すと共に、それらの吸気管の開位置67aを示す。この位置66aにおいて、通風フードの洗浄点検修理を行うことができ、さらにウェブＷの通紙もその時に行うことが最も好ましい。それらの構造に関しては、通風フード66を、本特許出願と同日に提出するフィンランド特許出願第971713号さらに詳細に説明しているものと同じにすることができる。
通風フード66の構造および動作のさまざまな詳細に関しては、本出願人のフィンランド特許出願第951746号およびTeollisuusmittaus Oy社のフィンランド特許第83,679号から知られる従来技術を参照する。
第２図は、抄紙機の乾燥部の長さＬに対する紙の乾燥加熱残分KAを関数として示す。曲線Ｋは、本発明による最適化された方法を示し、曲線KPAは、従来技術に係る方法および乾燥部による乾燥加熱残分を示す。曲線ＫおよびKPAは本出願人の乾燥部の工程モデルを用いてコンピュータシミュレーションによって得られたものである。曲線KPAの基本は、本出願人の従来技術に係わるSymRun（登録商標）乾燥部の概念である。それは、下方に向かって開口しているシングルワイヤドローの連続するＮ個のグループから成る。曲線Ｋは、第１図による乾燥部の概念に基づいている。
第２図からは、乾燥部の長さを長さLPAから長さL1に、すなわち実際には約15〜40パーセント短くすることができることがすぐ分かる。第１図ないし第４図によれば、本発明による方法が３つの異なる段階I,II,IIIに分割されている。第２図で分かるように、第１段階ＩにおいてはウェブＷの乾燥加熱残分KAの増加率は、曲線KPAに比べると、曲線Ｋに従って初期値KOから、より急勾配で高くなる。なぜならば、ウェブＷの初期温度が高いからであり、これは同図の段階Ｉにおける温度曲線T1およびTPAの比較から明らかになる。さらに、第１段階Ｉにおいて、第３図に示すように、蒸発効率PEは、曲線PEIによれば、従来技術の方法である段階Ｉ（第３図）の曲線PEPAよりも実質的に高い。本発明において、最初の段階Ｉは水平乾燥機装置R1上で行う。ここでは、第４図から明らかなように、ウェブＷの温度を約55〜85℃まで、望ましくは約70℃まで上昇させる。本発明において、この温度上昇を非常に迅速に行うことができる。なぜならば、装置R1においては、張り付きの恐れが無いようにウェブＷの乾燥を無接触で行うため、非常にエネルギーの強いインピンジ段階および／または赤外線照射を用いることができるからである。
第１図ないし第４図に示す段階IIは主要蒸発区域である。そこでは、第２図によれば、ウェブの乾燥加熱残分KAは、乾燥が進むにつれて段階Ｉにおけるよりも急勾配で増加する。第３図は、段階IIの３つの連続する蒸発のピークPE1、PE2、PE3を示す。そこにおける最大蒸発効率PEは、PE≒60kg/m2/h（毎時平方メートル当りのキログラム）の程度である。これらの蒸発のピークは、第１図に示す乾燥部のフードモジュールM1、M2、M3によって達成される。モジュールM1、M2、M3もしくはそれと同等のものの動作モードに依存するが、最大蒸発効率をさらに高くすることができる。上記ピークPE1、PE2、PE3間の蒸発効率PEは、20kg/m2/hの程度、すなわち第３図における曲線PEPAによる蒸発効率と平均では同じ程度の大きさのものである。
第４図の実施例において、ウェブ温度TWは、曲線T1およびTPAによると、段階IIにおいては約60〜70゜の範囲で実質的に変化しない。説明したように、段階IIは主要蒸発区域であり、そこでは水はウェブＷ内の繊維間および繊維の表面から蒸発する。
本発明による第３段階IIIにおいて、乾燥加熱残分の増加の険しさは、段階IIと比べて減少している。蒸発効率も第３図によれば減少しているのに対して、ウェブＷの温度TWは約70℃から100〜110℃へ上がり始めている。乾燥部の機械方向の同様の場所において、従来技術の方法では、蒸発効率は、第３図の曲線PEPAによれば、まだ変化せず、第４図における曲線TPAによる温度もそうである。本発明による乾燥部において、段階IIIは最後のシリンダグループR8において行われる。そこでは蒸発が、大径のシリンダ60Aの上に配置されたフード66によってより強くなる。そのフード内では、充分に強力で高温の乾燥用気体を、乾燥用ワイヤ62の下にあるウェブＷと、ワイヤ62の環境とに供給する。この結果、ウェブの温度TWを、第４図によれば、段階IIIで非常に急勾配で上昇させることができる。その関係でまた紙ウェブＷの繊維の内部にある水を、乾燥部の機械方向の充分に短い距離Ｌ上で効率的に蒸発させることができる。第５図は、本発明の段階IIIにおける、すなわち乾燥加熱残分KAが80〜98％である区域における蒸発効率PEを示す。曲線PRIは本発明による方法を、曲線PEPAは、従来技術であるSymRun（登録商標）の概念を用いて行われる同様の曲線を表す。第５図は、曲線PEIによると、段階IIIの始めにおける乾燥加熱残分区域80〜82の蒸発効率が、従来技術の概念におけるよりも実質的に高く、かつ乾燥加熱残分区域84〜91および乾燥加熱残分区域93〜98においては、僅かに高いことを示す。この改善は主として特殊なグループR8において大径の乾燥用シリンダ60Aによって、かつそれらの通風フード66からの送風によって行われる。したがって、本発明による乾燥方法および乾燥部におけるウェブの最終乾燥加熱残分であるk1≒96〜98％は、乾燥部の機械方向の長さLIにおいて達成される。それに対して従来技術においては実質的にもっと長い長さLPAが必要であった。
上述のことから、特に第1A図から知られるように、本発明による方法の段階Ｉは、乾燥用エネルギーを主にウェブＷの上面を介して加えることによって行われる。図１に示すように、本方法の第２段階IIにおいては、乾燥用エネルギーを主にウェブの下面のみを介して、ワイヤグループR3、R4、R5、R6、R7、R8によって、およびフードモジュールM1、M2、M3によって加える。一方、グループR8（第1C図）および段階IIIにおいては、乾燥用エネルギーを接触乾燥用シリンダ60および60Aによってウェブの下面から、およびそれらのシリンダの扇形部上の通風フード66によってウェブの上面から加えることによって、乾燥用エネルギーをウェブＷに、その両面から加える。この装置によって短い乾燥部を提供するとともに、同時に紙質、例えば紙のカールを制御可能にする。
これに関連して、強調すべきことは、本発明による方法を、第1A図および第1B図のものの他に、多くの他の乾燥部の概念および装置を用いて行うこともできるということである。これらの他の乾燥部の概念の例は、本願と同日に提出する本願出願人のフィンランド特許出願（第971713号および第971715号）に記載されているいくつかの乾燥部の概念である。本発明による乾燥部の本質的な特徴は、既述の異なる乾燥段階I,II,IIIにおいて、本発明によるウェブの加熱および蒸発を最適に行うことができる種類の装置をきちんと用いることである。このことによって必然的に、従来技術とは異なり、本発明の異なる段階I,II,IIIにおいて、互いに異なる装置を用いる必要があるという結果になる。そのことは第１図に示される。
以下に特許請求の範囲を示す。本発明のさまざまな詳細は、当該請求の範囲に規定される本発明の範囲内で変更することができ、かつ一例としてのみ既述した詳細とは異なることが可能である。
【図１Ａ】
0003604704.tif 000002
【図１Ｂ】
0003604704.tif 000003
【図１Ｃ】
0003604704.tif 000004
【図１Ｄ】
0003604704.tif 000005
【図２】
0003604704.tif 000006
【図３】
0003604704.tif 000007
【図４】
0003604704.tif 000008
【図５】
0003604704.tif 000009