(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のワイヤループを有する抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器において、
脱水機器を構成する脱水ブレードと、
前記ワイヤループの走行方向の上流側に位置し、かつ前記脱水ブレードを支持する第１の支持体と、
前記第１の支持体より前記走行方向の下流側に位置し、かつ前記脱水ブレードを支持する第２の支持体と、を備え、
前記第１の支持体は前記脱水ブレードを支持する支持面が固定であり、前記第２の支持体は前記脱水ブレードを支持する支持面が曲率半径方向に可変であり、
前記脱水ブレードが前記第１の支持体側を中心として揺動することにより、前記脱水ブレードの前縁及び後縁におけるワイヤラップ角を調整することを特徴とする抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器。
【請求項２】
前記第２の支持体は、前記脱水ブレードを支持する可撓性のチューブを備えることを特徴とする請求項１記載の抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は抄紙機ツインワイヤフォーマに適用される脱水機器における脱水ブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にツインワイヤフォーマ型の抄紙機においては、２枚のワイヤが各々ループを形成し、そのワイヤ間に挟み込まれた原料液が走行していく間に種々の脱水機器によって脱水されることによって徐々に繊維マットとして成長し、紙匹が形成されていく。
図６に従来のツインワイヤフォーマの全体図を、図５にツインワイヤフォーマで使用される代表的な固定脱水機器の詳細図を示す。図５、図６において、ヘッドボックス５から噴出された原料液９はブレストロール３、フォーミングロール４直後のギャップ部１０で２枚のワイヤテンションによる絞り効果、その後に続く固定脱水機器６部で原料液に作用するパルス状の圧力によって上下両側へ同時に脱水される。その時上方へ脱水された水は下流のオートスライスブレード７ａによって掻き取られ、オートスライス７に溜められて排出される。
【０００３】
図４は固定脱水機器に使用される脱水ブレードの従来の支持方法と固定脱水機器部で発生する脱水圧力プロファイルを示す。脱水ブレード６ｂは脱水機器本体の曲率半径Ｒ２  ′上に配置されたＴバー６ｃに幅方向に抜き差し可能に支持されている。従って脱水ブレード６ｂの上面もまた近似曲率半径Ｒ２  の上にあることになる。しかもブレード上面が平面であること及びブレード間にスペースが存在する為、実際のワイヤの走行は多角形を描くことになる。脱水ブレード部で発生するパルス圧力は２枚のワイヤに挟まれた原料液がブレードを乗り越えて走行する時、原料液に加わるモーメント変化に起因すると言われており、その支配因子であるブレード端部におけるワイヤのラップ角（入側：θ１  、出側：θ２  ）が大きい程発生する圧力も大きくなる。そのラップ角は曲率半径Ｒ２  とブレード間のスペーシングＬ，Ｌ′によって決まり、曲率半径が小さい程、またスペーシングが大きい程大きくなる。
図４において曲率半径Ｒ２  は所定値であるので脱水ブレードを１本置きに配置した方がスペーシングＬが大きくなるため、ラップ角も大きくなり、結果として大きなパルス圧力が得られる（実際はブレードを１本置きに配置した場合を示し、一点鎖線はブレードを全数使用した場合を示す）。
前記オートスライスブレード７ａは通常原料のない状態で第２のワイヤ２に接触する様セットされる。しかし実際の運転においては原料の厚みが加わる為、オートスライスブレード部においても、ワイヤは脱水機器６の最終ブレードの後端及びオートスライスブレード７ａの先端でラップ角を持ち、固定脱水機器部と同様の圧力が発生するものと思われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
固定脱水機器部で発生する圧力パルスによって原料液中に剪断力が働き、繊維分散が促進されることは一般に知られているが、繊維が動き易い初期マット形成時から大きな圧力をかけると流れ方向に強い剪断力が加わることで地合の良いマットが形成される反面、中層の繊維配向度が高くなる（特願平３−１２４５８１号の図１０）。また脱水ブレード部で形成される外層のマットの形成メカニズムが第１のワイヤ側と第２のワイヤ側で異なる（特願平２−１９９２３０号）ため、初期マット形成時に強いしごき（大きな入側ラップ角）を与えると、第１のワイヤ側の紙層の有孔度が高く、微細繊維、灰分の歩留りが悪く、表裏差（微細繊維分布、灰分分布、インクの吸収性等）が大きくなり、均質なマットが得にくくなる。
【０００５】
従ってマットの形成度合に応じてパルス圧力値をコントロール出来ることが好ましいが、従来の脱水ブレードの支持方法では曲率半径Ｒ２  が固定である為、ブレード配列を変えることで対処しなければならなかった。しかし抄造条件に応じてブレード配列を変えることはマシンの停機を伴う作業であり、効率が悪く従来はあまり行なわれていなかった。
またオートスライスブレード部を通過する原料厚みが厚くなり過ぎる抄造条件においてはワイヤラップ角が過大になり、それを避けるためにブレード７ａと第２のワイヤ２との間に隙間をあけると上方に脱水された水がブレード７ａと第２のワイヤの間を通り抜け易くなり、何れの場合も形成されたマットを壊す可能性があった。この様にオートスライス７の位置設定は微妙であり、これも抄造条件に合わせて設定を変えることは行なわれていなかった。
本発明は前記従来の問題を解決しようとするもので、抄造条件に応じて適正なパルス圧力が得られる様、マシン運転中においてもその支配因子であるワイヤのラップ角を変更出来るようにした抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、２枚のワイヤループを有する抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器において、脱水機器を構成する１つの脱水ブレードにおいて支持体を２箇所設け、そのうちの一方の支持体は支持位置が固定、他方の支持体はその支持位置が可変であり、かつ脱水ブレード前縁及び後縁のワイヤラップ角の分担を任意に調整可能に構成してなるもので、これを課題を解決するための手段とするものである。
また本発明は、支持位置が可変である他方の支持体が可撓性のチューブで構成されてなるもので、これを課題を解決するための手段とするものである。
【０００７】
【作用】
ツインワイヤフォーマに広く採用されている抜き差し可能な狭幅のブレード部で発生するパルス圧力は、２枚のワイヤに挟まれた原料液がブレードを乗り越えて走行する時、原料液に加わるモーメント変化に起因すると言われており、その支配因子であるブレード端部におけるワイヤのラップ角（入側：θ１  、出側：θ２  ）が大きい程発生する圧力も大きくなる。本発明の姿勢の設定が自在なブレードを使用することにより、ブレード数、取付ピッチ、取付面の曲率半径を変えることなく、圧力値を変えることが可能である。
【０００８】
【実施例】
以下本発明を図面の実施例について説明すると、図１及び図３は本発明の第１実施例を示し、脱水機器６に本発明のブレードを採用した場合の具体的構造例と、前後のブレード関係により発生する圧力プロファイルを合わせ示したものである。
脱水機器６′の本体は従来の脱水機器６の本体と同様の構造をしており、その上面は曲率半径Ｒ3 を持つ曲面で形成されている。そして従来同様のＴバー６ｃ′（第１の支持体）及びその上面にアリ溝を有するＴバー６ｃ″（第２の支持体）がピッチＬ1 ′ で交互に取付けられている。更にＴバー６ｃ″のアリ溝には流体圧によって伸縮可能なチューブ６ｄが装着されている。
脱水ブレード６ｂ′には従来ブレードと 同様なＴ形溝及び伸縮チューブ６ｄの位置に箱形の溝が設けられており、従来のブレード同様に幅方向から抜き差しが可能で、運転時にはＴバー６ｃ′の上面及び伸縮チューブ６ｄの上面の２個所で支持され、その姿勢が保たれる。
【０００９】
図１においてブレード６ｂ′のランドの中心線がＴバー６ｃ′の中心線と一致した時、ランドの先端Ｏ、後端Ｑでのワイヤのラップ角θ１  ，θ２  が等しくなり、下記式で決定される。
【数１】
θ１  ＝θ２  ＝Ｌ１  ／２Ｒ３  （ｒａｄ）                    ‥‥‥  （１）
このように伸縮チューブ６ｄの調整により前記作用の如くワイヤのラップ角を調整することが可能であり、図３に示す様にブレードのランド部全体に小さな圧力（実線…θ１  ≒θ２  の場合）を発生させることもブレード先端部に大きな圧力（一点鎖線…θ１  ＞＞θ２  の場合）を発生させることも可能である。また要すればθ１  ＜＜θ２  としてブレード先端でのワイヤのラップ角を小さくし、しごき度合を弱めることも可能である。図１には脱水機器６′の最終ブレードに本発明のブレードを採用した場合の後続のオートスライスブレード７ａとの相対関係により発生する圧力プロファイルが合わせ示されている。
前述の如くオートスライスブレード７ａは原料がない状態で最終ブレード後端Ｑ及びオートスライス先端Ｓでワイヤが折れ曲がらない（一点鎖線で示す）様に設定される。しかし実際の運転状態ではワイヤ間の原料厚みｔによってワイヤ１，２は押し拡げられ、結果としてワイヤは脱水ブレード６ｂ′の後端Ｑとオートスライスブレード先端Ｓで折れ曲がることになる。従って圧力プロファイルに示す如く、通常発生するよりも大きな圧力Ｐ２  ，Ｐ３  が各々の場所に作用する。これら過大な圧力発生を避けるために、後述の式（３）（４）を用いたモーメントの釣合式（下記）
【数２】
ｌ１  ×（Ｒ１  ＋Ｒ２  ）＋ｌ２  ×Ｆ１  ＋ｌ３  ×Ｗ＝ｌ４  ×Ｆ２    ‥‥  （２）
Ｆ１  ＝ｆ１  （Ｐ２  ）：圧力Ｐ２  の関数
Ｆ２  ＝ｆ２  （Ｐ）：チューブ内圧Ｐの関数
より分かる様に、適度な脱水圧Ｐ２  ′になる様チューブ圧Ｐを設定しておけば、進入してくる原料の厚みに関係なく自動的に脱水ブレードの位置は適正に保たれる。
【００１０】
次に図１の実施例に基づいて作用を説明すると、ブレード６ｂ′はワイヤ１に接するランド部を有し、その下方に設けた従来のブレード６ｂと同じＴ形溝によって、Ｔバー６ｃ′に幅方向に抜き差し可能に支持されている。しかしＴ形溝とＴバーの隙間が従来より少し広くとられていること、またＴバー６ｃ′の下流側のＴバー６ｃ″には伸縮可能なチューブ６ｄが装着されており、脱水ブレード６ｂ′はＴバー６ｃ′の上流側上端のＺ点を中心として回動可能であり、ブレードの先端Ｏ点の位置を殆ど変えることなくブレードの姿勢を変えることが可能である。その時ブレードの位置は下記モーメント釣合式によって決定される。
【数３】
Ｍｃｃ＝ｌ１  ×（Ｒ１  ＋Ｒ２  ）＋ｌ２  ×Ｆ１  ＋ｌ３  ×Ｗ        ‥‥  （３）
【数４】
Ｍｃ＝ｌ４  ×Ｆ２                                    ‥‥‥‥‥  （４）
Ｍｃｃ：Ｚ点を中心とした反時計回りのモーメント
Ｍｃ：Ｚ点を中心とした時計回りのモーメント
Ｒ１  ：脱水された水及びワイヤの衝突力
Ｒ２  ：ワイヤとブレードランド部に作用する摩擦力
Ｆ１  ：ブレード後端付近に作用する脱水圧力Ｐ２  による力
Ｆ２  ：伸縮可能なチューブ内の流体圧力Ｐによる力
Ｗ：ブレード重量
前記モーメントの釣合いをくずす方向にＦ２  の力を変えると、
Ｍｃ＞Ｍｃｃの場合
ブレードは時計回りに回動しθ１  は小さくなり、発生圧力Ｐ１  もまた小さくなる。ブレードのＴ形溝のＸ部がＴバーに当たると動きが規制され、ブレード先端とワイヤ間には隙間が出来ない様になっている。
Ｍｃ＜Ｍｃｃの場合
ブレードは反時計回りに回動しθ１  は大きくなり、発生圧力Ｐ１  も大きくなる。そしてその最大値は曲率半径Ｒ３  とスペーシングＬとで決まり、
【数５】
θ１  ＭＡＸ  ＝Ｌ／Ｒ３  （ｒａｄ）                      ‥‥‥‥‥  （５）
で表わされる。
【００１１】
図２は本発明の第２実施例であって、本実施例においてはＴバー６ｃ′の代わりに円形ロッド６ｅが使用されており、同円形ロッド６ｅ側を中心にブレードが揺動し、姿勢の調整がなされる。また円形ロッド６ｅと可撓性チューブ６ｄとの中間部にはストッパ６ｆが設けられ、そのクリアランスＣ１  ，Ｃ２  を適度に設定することにより、広範囲なワイヤラップ角調整を可能とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く本発明によると、抄紙機ツインワイヤフォーマの脱水機器の脱水ブレードを、その姿勢が外部よりコントロール出来る様に支持することにより、紙品質を最適にする圧力パルスのコントロールが可能となる。それは図５に示されるような各ゾーン毎に脱水ブレードの姿勢を調整することも含まれるもので、ゾーン１  の初期抄紙段階ではθ１  ＜＜θ２  になる様セットすることによりブレード先端によるしごき度合を最小とし、表裏差の改善やリテンションの向上を図り、ゾーン２  ではθ１  ≒θ２  になる様な中間の値にセットし、次いでゾーン３  ではθ１  ＞＞θ２  になる様にセットすることにより、大きなパルス圧力を作用させることが出来、マット濃度が高くなった場合でも繊維分散を促進することが出来る。また脱水機器の曲率方向が逆転する個所で発生する過大な圧力を抑えることが出来、フレキシブルな運転が可能となった。このように抄紙段階に応じたきめ細かな適正パルス圧力が得られることとなり、抄造条件に応じた微妙な紙質の実現を可能にすることができる。
また本発明は、１つの脱水ブレードにおいて支持体を２箇所設け、そのうちの一方の支持体は固定、他方の支持体は可変であり、かつ脱水ブレード前縁及び後縁のワイヤラップ角（入側θ１  、出側θ２  ）の分担を任意に調整可能に構成することにより、ブレード数、取付ピッチ、取付面の曲率半径を変えることなく、圧力値を変えることが可能である等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る脱水ブレードの構造を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る脱水ブレードの断面図である。
【図３】本発明の脱水ブレードの配置及び作用説明図である。
【図４】従来の脱水ブレードの配置及び作用説明図である。
【図５】ツインワイヤフォーマの固定脱水機器ゾーンの詳細断面図である。
【図６】従来のツインワイヤフォーマを示す全体を示す側面図である。
【符号の説明】
１，２  第１、第２のワイヤ
３，４  ブレスト及びフォーミングロール
５  ヘッドボックス
６  固定脱水機器
６ａ  広幅ブレード
６ｂ  脱水ブレード
６ｂ′  脱水ブレード
６ｂ″  脱水ブレード
６ｃ  Ｔバー
６ｃ′，６ｃ″  Ｔバー
６ｄ  可撓性チューブ
６ｅ  支持体
６ｆ  ストッパ
７  オートスライス
７ａ  オートスライスブレード
８  サクションボックス
９  原料ジェット
１０  ギャップ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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