(57)【要約】【課題】  紙ウエブの水分プロファイルをより均一に制御することを可能にする、紙ウエブの水分プロファイル制御方法およびそれを用いた水分プロファイル制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の紙ウエブの水分プロファイル制御方法は、紙ウエブ２がドライヤシリンダ３に巻き掛けられさらにその外周面からキャンバス４が押し当てられた状態におけるキャンバス４の外周面に水分供給することでキャンバス４を介して紙ウエブ２に水分を供給するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された円筒状の複数のドライヤシリンダに巻き掛け、さらにその外周面に吸水性繊維からなる帯状のキャンバスを押し当てることによって紙ウエブを乾燥させる抄紙機のドライヤで用いられる紙ウエブの水分プロファイル制御方法であって、
前記紙ウエブの水分プロファイルを把握し、その把握した水分プロファイルに基づいて前記紙ウエブの帯幅方向の水分不足部分を特定し、前記紙ウエブが前記ドライヤシリンダに巻き掛けられかつその外周面から前記キャンバスが押し当てられた状態における前記キャンバスの外周面に水分供給し、水分が供給された前記キャンバスを介して前記紙ウエブの前記水分不足部分に水分を供給し、前記紙ウエブの水分プロファイルを一定に制御することを特徴とする紙ウエブの水分プロファイル制御方法。
【請求項２】
前記水分を供給する際の紙ウエブの水分率は３〜１２％の範囲である請求項１記載の紙ウエブの水分プロファイル制御方法
【請求項３】
加熱された円筒状の複数のドライヤシリンダに巻き掛け、さらにその外周面に吸水性繊維からなる帯状のキャンバスを押し当てることによって紙ウエブを乾燥させる抄紙機のドライヤに用いられる紙ウエブの水分プロファイル制御装置であって、
前記紙ウエブの水分プロファイルを把握する水分プロファイル把握手段と、
前記紙ウエブが前記ドライヤシリンダに巻き掛けられかつその外周面から前記キャンバスが押し当てられた状態における前記キャンバスの外周面に水分供給し、水分が供給された前記キャンバスを介して紙ウエブに水分を供給する水分供給手段と、
前記把握した水分プロファイルに基づいて前記紙ウエブの水分プロファイルを一定にするための前記紙ウエブの帯幅方向の水分不足部分を特定し、水分プロファイルが一定となるように水分供給するように前記水分供給手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする紙ウエブの水分プロファイル制御装置。
【請求項４】
前記水分供給手段は、水分率が３〜１２％の範囲である前記紙ウエブに水分を供給する請求項３記載の紙ウエブの水分プロファイル制御装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抄紙機のドライヤにおける紙ウエブの水分プロファイル制御方法およびそれを用いた水分プロファイル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、抄紙機の乾燥工程に用いられるドライヤは、内部に蒸気を充満させて加熱した円筒状のドライヤシリンダが複数配置されており、プレス工程等の前工程から送られてきた紙ウエブをこのドライヤシリンダの円筒表面に順次押し当てつつ通過させることで紙ウエブの水分を蒸発、乾燥できるように構成されている。
このようなドライヤにより乾燥された後の紙ウエブの水分率は６％前後に調整されるが、その帯幅方向の水分率分布である水分プロファイルには１〜５％程度のばらつきが発生することがあった。この原因には抄紙過程での秤量変動、プレス工程での脱水のばらつき、ドライヤシリンダ表面の熱分布のばらつき等、が挙げられる。乾燥された後の紙ウエブの水分プロファイルにばらつきが発生すると、紙製品としての品質ムラや、巻き取り時の巻きずれや断紙等、多くの問題を引き起こす原因となる。
【０００３】
そこで、ドライヤに入る前工程における塗工の際にその塗工液の液量を幅方向で制御したり、塗工の前に霧状の水分を直接紙ウエブにスプレーすることによって直接水分を供給したりすることによって、紙ウエブの水分プロファイルを調整したり（例えば特許文献１参照）、ドライヤの中間部あるいは出口部に設置されたドライヤシリンダに対して誘導加熱コイルを幅方向に複数配置してドライヤシリンダの表面を制御しつつ加熱し、乾燥のための熱量を幅方向で制御することで紙ウエブの水分プロファイルを調整するといったことがなされていた（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０９３９５号公報（第２頁）
【特許文献２】特公平８−２６５１９号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように水分等を供給することによって水分プロファイルを調整する場合、水分を霧状としても紙ウエブにとっての水分供給量としては過剰であり、紙ウエブの水分率が３０〜４０％といったようなドライヤに入る前段階での高い水分率の紙ウエブでしか調整できなかった。そして結果的に水分プロファイルを調整した時の水分率とドライヤ出口での水分率とが大きく異なってしまい、紙ウエブの水分プロファイルを均一に制御することが困難となる場合があった。
また上記特許文献２のように、ドライヤの中間部あるいは出口部で加熱乾燥によって水分率分布を調整する場合、ドライヤ出口部での水分率に近い状態で調整できるが、紙ウエブ全体が過乾燥となり易く、製品としての品質を低下させる恐れがあった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、抄紙機のドライヤによる乾燥工程において紙ウエブの水分プロファイルをより均一に制御することを可能にする、紙ウエブの水分プロファイル制御方法およびそれを用いた水分プロファイル制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための第一の本発明は、加熱された円筒状の複数のドライヤシリンダに巻き掛け、さらにその外周面に吸水性繊維からなる帯状のキャンバスを押し当てることによって紙ウエブを乾燥させる抄紙機のドライヤで用いられる紙ウエブの水分プロファイル制御方法であって、前記紙ウエブの水分プロファイルを把握し、その把握した水分プロファイルに基づいて前記紙ウエブの帯幅方向の水分不足部分を特定し、前記紙ウエブが前記ドライヤシリンダに巻き掛けられかつその外周面から前記キャンバスが押し当てられた状態における前記キャンバスの外周面に水分供給し、水分が供給された前記キャンバスを介して前記紙ウエブの前記水分不足部分に水分を供給し、前記紙ウエブの水分プロファイルを一定に制御することを特徴としている。
【０００７】
上記の第一の発明によれば、前記キャンバスの外周面に水分供給すると、その水分が前記キャンバスに吸収される。その後、前記キャンバスに吸収された水分が前記紙ウエブに達することで、前記紙ウエブに水分が供給される。このとき、供給された水分のうち余剰な水分は前記キャンバスに吸収されるので、前記紙ウエブに対する水分供給が過剰になることを防止できる。従って、前記紙ウエブの水分プロファイルのばらつき幅が大きくない場合であっても、前記紙ウエブの前記水分不足部分に対して適量の水分供給ができる。また、水分は一旦前記キャンバスに吸収されるため、例えば、前記紙ウエブ表面で水分が水滴等を作ることによって点在状態となることがなく、前記水分不足部分に対して水分を適度に分散した均一な状態で供給できる。
【０００８】
上記目的を達成するための第二の発明は、加熱された円筒状の複数のドライヤシリンダに巻き掛け、さらにその外周面に吸水性繊維からなる帯状のキャンバスを押し当てることによって紙ウエブを乾燥させる抄紙機のドライヤに用いられる紙ウエブの水分プロファイル制御装置であって、前記紙ウエブの水分プロファイルを把握する水分プロファイル把握手段と、前記紙ウエブが前記ドライヤシリンダに巻き掛けられかつその外周面から前記キャンバスが押し当てられた状態における前記キャンバスの外周面に水分供給し、水分が供給された前記キャンバスを介して紙ウエブに水分を供給する水分供給手段と、前記把握した水分プロファイルに基づいて前記紙ウエブの水分プロファイルを一定にするための前記紙ウエブの帯幅方向の水分不足部分を特定し、水分プロファイルが一定となるように水分供給するように前記水分供給手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記の第二の発明に係る水分プロファイル制御装置によれば、第一の発明に係る方法を用いて前記紙ウエブに水分を供給できるので、前記紙ウエブの水分プロファイルのばらつき幅が大きくない場合であっても、前記紙ウエブの前記水分不足部分に対して適量の水分供給を行うことができる。
【００１０】
また、上記の本発明によれば、前記紙ウエブへの水分供給量を微量にできるので、乾燥が進行しほぼ完了している状態の前記紙ウエブ、すなわち水分率が３〜１２％の範囲である前記紙ウエブに対して水分供給することができる。この場合、ほぼ乾燥完了状態の前記紙ウエブの水分プロファイルを調整することによって、その制御をより均一かつ精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る紙ウエブの水分プロファイル制御方法および水分プロファイル制御装置によれば、前記キャンバスを介して前記紙ウエブに水分供給するので、前記紙ウエブの水分プロファイルのばらつき幅が大きくない場合であっても適量の水分供給ができ、紙ウエブの水分プロファイルをより均一に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水分プロファイル制御方法を適用した水分プロファイル制御装置を備えたドライヤの概略を示す側面図である。
【００１３】
図中のドライヤ１は、抄紙機の乾燥工程に用いられ、プレス工程あるいは乾燥工程内に配置されるサイズプレス等から送られてきた紙ウエブ２を乾燥するための装置である。このようなドライヤ１では、図中矢印Ａに沿って前工程から送られてきた紙ウエブ２が入口部Ｓからドライヤ１内に入り、ドライヤ１内で乾燥された紙ウエブ２を図中出口部Ｅから次工程に送り出すようになっている。このドライヤ１は、複数のドライヤシリンダ３と、この紙ウエブ２をドライヤシリンダ３の表面に押し当てるためのキャンバス４と、このキャンバスの軌道を構成する複数のキャンバスロール５と、水分プロファイル制御装置としての水分供給装置６および紙ウエブ２の帯幅方向の水分率分布である水分プロファイルを測定するための水分プロファイル測定装置７と、制御部８とを備えている。
【００１４】
ドライヤシリンダ３（以下、シリンダ３ともいう）は、鋳鋼などを用いて円筒形状に成形されており、その内部に蒸気を供給して表面を加熱するようになっている。これらシリンダ３は、円筒軸方向を紙ウエブ２の幅方向に対して平行にかつ、紙ウエブ２の進行方向に沿って上下二段に配列されている。紙ウエブ２はシリンダ３に対して上下段交互に巻き掛けられており、これらシリンダ３を所定の回転速度で回転させ、紙ウエブ２を出口部Ｅの方向へ送りつつ加熱されたシリンダ３の表面に接触させることで、紙ウエブ２を乾燥するように構成されている。
【００１５】
キャンバス４は、木綿や合成繊維等、吸水性を有する繊維により無端帯状に形成されており、その帯幅はシリンダ３の円筒面長手方向の寸法と略同じに設定されている。そして、このキャンバス４は、シリンダ３表面の紙ウエブ２が巻き掛けられた部分に押し当てられており、紙ウエブ２をドライヤシリンダ３表面に密着するように保持すると同時にキャンバス４自体も水分を吸収し、均一かつ効率よく乾燥できるようにされている。また、キャンバス４は、前記のようにこのキャンバス４をシリンダ３表面に押し当てるように形成された複数のキャンバスロール５による周回軌道に架け渡されており、シリンダ３の回転速度と同期するように制御されてその軌道上を周回するしている。この周回軌道上において、キャンバス４が紙ウエブ２に接触しない部分には吸収した水分等を乾燥するための乾燥機（図示せず）等が配置されており、キャンバス４はその乾燥機により乾燥された後、再度紙ウエブ２と接触するようになっている。
【００１６】
本実施形態に係る水分プロファイル制御装置は、図１中、出口部Ｅ寄りのシリンダ３の下部に配置された水分供給手段としての水分供給装置６と、出口部Ｅから送り出された紙ウエブ２における出口部Ｅの直後位置に配置された水分プロファイル把握手段としての水分プロファイル測定装置７と、制御手段としての制御部８とを備えている。
水分供給装置６は、出口部Ｅに最も近い下段のシリンダ３の下部に長手方向を紙ウエブ２の帯幅方向と平行になるようにかつ、シリンダ３に対して所定の間隔を空けて配置されている。そして、紙ウエブ２が巻き掛けられたシリンダ３に向けて霧状の水分を適宜スプレーすることにより紙ウエブ２に水分を供給する。図２は、水分供給装置６の外観を示す斜視図である。この水分供給装置６は、棒状のスプレーヘッダー６ａと、このスプレーヘッダー６ａの側面に長手方向に沿って一列に等配された多数のスプレーノズル６ｂとを備えている。
【００１７】
この多数のスプレーノズル６ｂは、例えば水タンク９からポンプ等で所定の水圧を与えてスプレーヘッダー６ａに供給される水を霧状にスプレーするものであり、すべてのスプレーノズル６ｂのスプレー方向が互いに平行にかつスプレーヘッダー６ａの長手方向に垂直な方向を向くように取り付けられている。そして、スプレーする際の水の排出能力等は個々のスプレーノズル６ｂにおいて略同じとなるように、これらは実質的に同一のものを用いている。スプレーヘッダー６ａは、シリンダ３の円筒面長手方向の寸法と略同じに設定されており、すべてのスプレーノズル６ｂから水分をスプレーした場合、シリンダ３の円筒面長手方向の略全体、すなわち、紙ウエブの帯幅方向の略全体に対して均等に水分供給できるようにされている。また、図１も参照して、スプレーヘッダー６ａには、個々のスプレーノズル６ｂに対して水の供給を断続可能とする電磁弁６ｃが取り付けられている。なお、図１では、スプレーノズル６ｂと電磁弁６ｃとを一対示しているが、この電磁弁６ｃは同様の構成でスプレーヘッダー６ａの長手方向に沿って等配された多数のスプレーノズル６ｂ個々に対応して取り付けられている。そして、個々のスプレーノズル６ｂから水分をスプレーするか否かをそれぞれ個別的に制御できるように構成されている。すなわち、個々のスプレーノズル６ｂに対応する電磁弁６ｃを開閉制御することによって、紙ウエブ２の帯幅方向における選択した部分のみ部分的にスプレーさせることができる。
【００１８】
水分プロファイル測定装置７は、紙ウエブ２の水分プロファイルを測定するための装置で、β線と赤外線とを紙ウエブ２の測定部分に透過させることでその測定部分の秤量（単位面積当たりの重量）と単位面積当たりの水分量とを同時に測定することができるように構成されたＢＭ計（Basis Weight and Moisture Sensor）７ａを備えている。すなわち、このＢＭ計７ａによればこれらの値から紙ウエブ２の単位面積当たりの水分率を算出することができる。また、このＢＭ計７ａは、紙ウエブ２を帯幅方向に走査できるようにされている。ＢＭ計７ａによる水分率の測定はβ線等が照射されるごく限られた狭い範囲で行われるため、このＢＭ計７自体を紙ウエブ２の帯幅方向に走査しつつ紙ウエブ２の水分量を測定することで、この水分プロファイル測定装置７は、紙ウエブ２の水分プロファイルを測定できるようにされている。
【００１９】
制御部８は、水分プロファイル測定装置７と水分供給装置６とを制御するためのもので、例えばマイコン等を用いている。この制御部８には、水分プロファイル測定装置７と水分供給装置６とが接続されており、水分プロファイル測定装置７から送られてくる水分プロファイルの測定データに基づいて紙ウエブ２の帯幅方向の水分不足部分を特定し、紙ウエブ２の水分プロファイルが一定となるように水分供給装置６を制御している。
【００２０】
上記のように構成されたドライヤ１に備えられた水分プロファイル制御装置は、以下に示す水分プロファイル制御方法によって紙ウエブ２の水分プロファイルを均一に制御している。
すなわち、水分プロファイル測定装置７によって紙ウエブ２の水分プロファイルを把握し、その把握した水分プロファイルに基づいて紙ウエブ２の帯幅方向の水分不足部分を特定し、水分供給装置６によって紙ウエブ２の水分不足部分に水分を供給し、紙ウエブ２の水分プロファイルを一定に制御している。
【００２１】
ここで、紙ウエブ２に対する水分供給装置６の水分供給について以下に詳述する。図３は、水分供給装置６と、シリンダ３と、キャンバス４と、紙ウエブ２と、の配置の関係を模式的に示した側面図である。なお、図中では、これらの関係の理解を容易にするため、キャンバス４と紙ウエブ２との厚みを誇張して示している。
図中、シリンダ３の円筒表面には紙ウエブ２が巻き掛かけられている。そしてさらにその外周面である紙ウエブ２の表面にはキャンバス４が紙ウエブ２をシリンダ３に押し当てられている。シリンダ３の下部には、上述したように水分供給装置６が所定の間隔を空けて配置されており、そのスプレーノズル６ｂはシリンダ３の方向に向けられている。
【００２２】
このとき、紙ウエブ２に水分を供給すべく水分供給装置６のスプレーノズル６ｂから霧状の水分をスプレーすると、スプレーされた水分がキャンバス４に吸収される。その後、キャンバス４に吸収された水分が紙ウエブ２に達することで、紙ウエブ２に水分が供給される。すなわち、紙ウエブ２に供給される水分は、キャンバス４を介して間接的に供給されることになる。このとき、水分供給装置６から供給された水分のうち余剰な水分はキャンバス４に吸収されるので、水分供給が過剰になることを防止できる。従って、紙ウエブの水分プロファイルのばらつき幅が大きくない場合であっても、紙ウエブ２の水分不足部分に対して適量の水分供給ができる。また、供給水分は一旦キャンバス４に吸収されるため、例えば、紙ウエブ２表面で水分が水滴等を作ることによって点在状態となることがなく、適度に分散した状態で均一に供給できる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る水分プロファイル制御方法における紙ウエブ２への水分供給は、紙ウエブ２がシリンダ３に巻き掛けられ、さらにその外周面からキャンバス４が押し当てられた状態の時にキャンバス４の外周面に水分供給することで、キャンバス４を介して適量の水分を紙ウエブ２に供給することができる。従って、ドライヤ１による乾燥工程において紙ウエブ２の水分プロファイルをより均一に制御することができる。
【００２４】
また、水分供給装置６が設置されているドライヤ１の出口部Ｅに近いシリンダ３に巻き掛けられる紙ウエブ２は、ドライヤ１による乾燥がほぼ完了している状態にあり、その水分率は５〜１０％の範囲にある。このような状態の紙ウエブ２に対して霧状の水分を直接供給した場合、過剰に水分を供給してしまい、その水分プロファイルを均一にすることはできない。
【００２５】
本実施形態では、紙ウエブ２への水分供給量をキャンバス４を介することで適量にできるので、ほぼ乾燥完了状態の紙ウエブ２の水分プロファイルの調整を可能とし、その制御をより均一かつ精度よく行うことができる。
さらに、乾燥工程がほぼ完了している段階で紙ウエブ２の水分プロファイルを均一に調整するので、次工程へ送られるまでの間に紙ウエブ２の水分プロファイルに影響を及ぼす要因をほとんど無くすことができ、水分プロファイルが均一に調整された状態の紙ウエブ２を次工程に送ることができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る水分プロファイル制御装置は、上述したような水分プロファイル制御方法によって紙ウエブ２の水分プロファイルを制御できるので、ドライヤ１による乾燥工程における紙ウエブ２の水分プロファイルをより均一に制御することができる。
【００２７】
また、本発明の水分プロファイル制御方法およびそれを用いた水分プロファイル制御装置によれば、キャンバス４を介して水分供給を行うことによって紙ウエブ２に供給される水分を適量にすることができるので、水分供給に際してその水分量を精密に制御する必要がない。従って、既存の水分供給装置等を利用することができ、低コストで実施することができる。また、本発明では、水分供給により水分プロファイルをより均一に制御しており、前記従来例のように誘導コイル等を用いた乾燥手段による水分プロファイルの制御方法と比較して、電力等のランニングコストを低減することができる。
【００２８】
なお、本発明の水分プロファイル制御方法およびそれを用いた水分プロファイル制御装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、水分プロファイル測定装置、水分供給装置の構成や配置位置等は、本発明の趣旨に基づいて適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る水分プロファイル制御装置を備えた抄紙機の乾燥工程に用いられるドライヤの概略を示す側面図である。
【図２】水分供給装置の外観を示す斜視図である。
【図３】水分供給装置と、前記シリンダと、キャンバスと、紙ウエブとの配置の関係を模式的に示した側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      ドライヤ
２      紙ウエブ
３      ドライヤシリンダ
４      キャンバス
６      水分供給装置
７      水分プロファイル測定装置
８      制御部
【図１】
2006002312.tif 000003
【図２】
2006002312.tif 000004
【図３】
2006002312.tif 000005