(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧される潤滑のための、抄紙機または板紙抄紙機における水圧システムの使用方法において、該水圧システムに用いるべき水を該水圧システムへ送る前に、前記抄紙機または板紙抄紙機の紙料システムに用いられる化学薬品を該水と混合して、該水と化学薬品の混合物の粘度を前記水圧システムに適したレベルにまで上げ、該水と化学薬品との混合物を該水圧システムへ送り、該水圧システムを少なくとも１回循環させ、その後、該水と化学薬品の混合物を回収して、希釈し、希釈された状態で前記抄紙機または板紙抄紙機の紙料システムへ送ることを特徴とする水圧システムの使用方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記水と化学薬品との混合物を、ロールの液圧システムと、滑り軸受により軸支されたロールの潤滑システムと、液圧による加圧式ロールの負荷用部品の加圧システムおよび潤滑システムとからなるグループから選択した水圧システムに適用することを特徴とする水圧システムの使用方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記化学薬品を水と混合して、該水と化学薬品の混合物の運動粘度が少なくとも10 mm2/sのレベルになるような濃度にすることを特徴とする水圧システムの使用方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の方法において、前記用いられる化学薬品は前記抄紙機または板紙抄紙機の紙料システムに用いられる歩留り向上剤、凝固剤、または澱粉であることを特徴とする水圧システムの使用方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の方法において、前記選択される化学薬品を使用するときは、前記水と化学薬品の混合物の所定の粘度における該化学薬品の消費量が、前記抄紙機または板紙抄紙機の紙料システムにおける該化学薬品の必要量よりも少ないことを特徴とする水圧システムの使用方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載の方法において、前記用いられる化学薬品を表面サイズ用澱粉とすることを特徴とする水圧システムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、抄紙機または板紙抄紙機において、特に潤滑を必要とする用途および作動媒体を加圧する同様の用途において、水圧を使用する方法に関するものである。
【０００２】
従来、抄紙機および板紙抄紙機においては、いくつかの用途で冷却システムや軸受装置などに作動液として油を用いている。そのような装置を、油漏れという問題を防止するために密閉して、油が紙もしくは板紙などの抄造される製品を損なうことがないよう、あるいはその周辺に配されている装置類を汚染することがないようにする必要がある。さらに、油が、たとえば工場から出る水と共に環境へ流入する場合、環境汚染のため非常に有害である。ロールでさまざまな軸受を使用するときにかなりの量の熱が発生し、したがって、そのような軸受の使用時には大型の冷却システムを用いる必要があり、大型の冷却システムでは潤滑油をほとんどの場合、水で冷却する。油漏れは起こりうるものであり、油漏れはしばしば環境へ流入する。既に上述したように、油の廃棄は環境にかなりの負担をかける。さらに、熱い油は、火災に対する安全性の点から危険要因である。例えば、抄紙機に用いられ作動油で加圧されて滑り軸受で軸支されるロールを考えた場合、ロール当りの油圧媒体必要量はかなりのものになる。一例として、作動圧で加圧されるひずみ補正ロール１本に対して約10ないし12m3の作動油が必要であると言える。１台の抄紙機がかなりの数のそのようなロールを持つ場合、製紙工場は、非常に大量の作動油の在庫を維持する必要がある。
【０００３】
電気が駆動動力としていくつかの装置に用いられており、その関係で、それらの電動機に特殊な要求条件を課すことが、湿潤な環境のために必要となる。さらに、抄紙機における機器類には空気を駆動動力として用いているものもあり、そのため、さらにそれ自身の別個の空気圧システムを必要としている。いくつもの異なる種類の駆動動力を同時に用い、いくつもの異なる作動媒体流路を作り、装置類を格納し、火災に対する安全性などのために特別な装置を作る必要がある場合、それらの行為が、もちろん、かなりの費用を生じ、さらにこの種の解決策は、抄紙機に機器を配するために多くの空間を必要とする。環境を保護し経済的で空間をほとんど取らない耐久性のある装置を達成する試みが今日なされており、その関係で、他の作動媒体の代わりに駆動動力として環境に優しく経済的な水の利用がますます注目されている。
【０００４】
水圧システムに関連した従来技術に関して、例えばフィンランド特許第76409号を参照すると、それはジャーナル軸受を記載し、このジャーナル軸受は、トランスファーロールおよびスプレッダロールを回転させるのに適し、このジャーナル軸受では水を潤滑剤として用いる。水の利用はこの種のシステムには適している。なぜならば、作動媒体はシステムでは高圧を受けないからである。フィンランド特許に記載されているシステムは、高圧を受けるシステムには適用することができない。
【０００５】
米国特許第4167964号は、金属の圧延を目的とした装置を記載しており、その装置は圧力媒体によって加圧されるロールを用いている。この公報に記載されている事例では、水を加圧媒体として用いている。水をそのシステムにおいて加圧の他に潤滑および冷却にも用いている。高い作動圧にもかかわらず、そのシステムにおいては水の利用が可能である。なぜならば、加圧に加えて非常に高い流量の水を用いているからである。用いる水量がわずかである場合、水の粘度が低いため加圧には用いることができない。
【０００６】
フィンランド特許出願第942616号は、紙ウエブ用プリプレス、特にシュープレスを開示しており、シュープレスの負荷用シューでは作動液として水を用いている。このシステムにおいて水は、同時に潤滑媒体および負荷圧を生成する媒体として働く。この装置においても水の利用は可能である。なぜならば、用いられる負荷圧があまり高くはなく、さらに負荷媒体の流れが同時に大きいからである。その関係で、低粘度は、この装置を使用する観点からはあまり有害ではない。
【０００７】
本発明は、抄紙機および板紙抄紙機における水圧の利用を、作動媒体にかなりの圧を加圧する用途においても可能にする方法を提供することを目的とする。この目的を達成するために、本発明は、水圧に用いる水を利用場所へ送る前に、工程の紙料システムに用いる化学薬品を当該水と混合して、水と化学薬品との混合物の粘度をその利用場所に必要なレベルにまで上げるようにし、その後水と化学薬品との混合物を利用場所へ送って、その中を少なくとも１回は循環させ、その後、上記水と化学薬品との混合物を回収して、適切な濃度に希釈された状態で工程の紙料システムへ送ることを主たる特徴とする。
【０００８】
本発明の特別な適用として、本方法をロールの液圧技術、特に滑り軸受で軸支されたロールの潤滑、および／または液圧負荷式ロールなどの負荷用部品の加圧および潤滑に適用することを提案する。
【０００９】
したがって、本発明による方法において、特にかなりの高圧レベルを生成することを意図している油圧を、水圧に代える試みを行っている。これらの例としてはロールの滑り軸受と、内部負荷によるひずみ補正式ロールと、ロングニップロールなどのバンドロールと、それらに類するものを挙げることができる。水圧の利用により以前の装置をかなり上回る利益を生む。最も重要な利益の一つは環境に優しいことである。作動媒体に関して、本システムは非常に経済的である。なぜならば、従来から用いられている作動油は比較的高価であるからである。水圧の作動媒体は不燃性であることも大きな利点である。システムに漏出が発生した場合でも、この漏出が周囲を汚染することがない。このことは、大きな漏出があっても問題は生じないし、ほとんどの場合、漏出水を排水路、または抄紙機の循環水の処理システムの中へ直接排出することができるということを意味する。水が低粘度のため、システムには大口径の管は必要としない。比較的長い管路も可能である。油圧から水圧に変更する場合、管路における実質的な改造は、油圧の管路が既に耐酸材料で作られている場合は、必ずしも行う必要はない。水圧システムの使用には、油圧システムの使用で起こるような空気分離の問題は生じない。水圧システムは、油圧システムに必要な種類の大型貯蔵槽を必要としない。場合によっては、水圧システムにおいて媒体として海水を用いることもできると考えられる。本発明のその他の利点および特徴は、以下の本発明の詳細な説明から明らかになる。
【００１０】
表１は、抄紙機ラインの代表的な生産能力を示す。
【００１１】
表２は、ポリマー系歩留り向上剤に関する紙生産ラインのバランスシート計算を示す。
【００１２】
表３は、さまざまな粘度において必要な化学薬品の消費量の計算結果を示す。
【００１３】
表４は、表１の生産に用いる１つの表面サイズ用澱粉の特性およびその必要量を示す。
【００１４】
水の低粘度が抄紙機における水圧の利用に関してかなり問題であることはすでに述べた。この問題は、例えばひずみ調整式ロールの滑り軸受および負荷用部品などの高圧を必要とする利用場所において非常に明確になる。十分な潤滑膜を作るために汲む必要のある純水の量は過度に多くなると考えられ、それは、制限された空間内で大量の水を処理することが問題となることを意味する。しかし、水の粘度を、ある添加剤によって増大させることができ、そのため、この種の添加剤を用いると、必要な水量を制御可能な水準にまですることができる。さまざまなポリマー系添加剤は比較的高価であり、単に水圧の点からそれらを利用することは経費の点で問題となる。
【００１５】
しかし、製紙工程においては、固定剤および歩留り向上剤などのさまざまな化学薬品が工程のさまざまな段階で用いられており、それらが水の粘度を増大させる。製紙工程において、これらの物質は工程の一定の点へ投与され、そこへは例えば紙料の特性を所望のようにするのに適した濃度にまで希釈されて送られる。本発明は、少なくとも工程へ供給される化学薬品を用い、それによって水の粘度を上昇させて、水圧を、例えばロールの滑り軸受装置と、ひずみ制御式ロールの負荷用部品、さらに弾性シェルロール、特にロングニップロールにおいて用いることができるようにする。これを添付の全体概略図面の図によって説明する。
【００１６】
図面の概略図１において、ポリマー用の処理システム付き混合タンクを参照番号１で示す。この中でポリマーが水と混合されて所望の濃度にされ、その結果、水は一定の粘度になる。従来の工程循環水システムにおいては、ポリマーと水の混合物は送り管路3'に沿って、同図の参照番号２で示すポリマー貯蔵タンクへ送り込まれていた。ポリマーと水の混合物は上記ポリマー貯蔵タンク２から適度に希釈されたまま管路６に沿って、同図の参照符号Ａで概略的に示す所定の工程段階へ送られる。この工程段階Ａを、例えばワイヤセクション、すなわちヘッドボックスへの紙料の供給とすることができる。したがって、図１に示すように、この物質はヘッドボックスの手前で適度な濃度に希釈された状態で供給される。抄紙機の循環水システムはそれ自体公知であるため、上記システムをさらに詳細に説明することはしない。
【００１７】
図１に示す本発明によるシステムにおいて、ポリマーと水の混合物はポリマー混合タンク１から直接にポリマー貯蔵タンク２へ送り込まれず、ロールの軸受の潤滑に水圧を利用することに関する同図に示す場合においては、ポリマーと水の混合物はポリマー混合タンク１から送り管路3in に沿ってロール４の軸受５へ送られる。軸受５からポリマーと水の混合物はさらに管路3outに沿ってポリマー貯蔵タンク２へ送り込まれる。したがって、ポリマー混合タンク１においては、ポリマーは水と混合されて、軸受５を流れる所定の流れに軸受５の潤滑のために必要な粘度を生じるような濃度になる。したがって、この濃度は必然的に工程に必要な濃度よりも高くなる。なぜならば、最終希釈はポリマー貯蔵タンク２の後まで行なわれないからである。
【００１８】
工程に用いられるポリマーに関しては、長鎖ポリマーが比較的短命であるということが一般的に言えるが、それはポリマーと水の混合物の粘度が一定の使用後に低下することを意味している。しかし、ポリマーを修正することによって長続きさせるようにすることができる。したがって、短鎖ポリマーは長鎖ポリマーよりも優れている。本発明による利用において、ポリマーを例えばロールの軸受の潤滑に図１に示す方法で使用する場合、その特性を失わないようにする必要がある。ポリマーと水の混合物が軸受５の中を流れて貯蔵タンク２へ入る間に、性質が、例えば図１に示す水圧システムにおいて実質的に変化した場合、ポリマーを、工程におけるポリマーの本来の目的に使用することが、もはや必ずしも可能ではない。
【００１９】
したがって、ポリマーの特性を失うことなく、ポリマーを例えば軸受の潤滑に少なくとも一回は用いることができるようなポリマーでなければならないことを意図している。このため、ポリマーを工程の他の場所においても利用できる。最も一般的には、ポリマーを２回ないし３回用い、その後更新しなければならないことが予想される。水は抄紙機もしくは板紙抄紙機の適切な点から集められ、タンクもしくはその等価物へ循環され、濾過、洗浄されて、ポリマー処理システム１へ送り込まれる。このポリマー処理システムにはさらに必要量の真水および新規のポリマーが供給されて、適度な濃度および粘度を達成するようにしている。
【００２０】
ポリマーを合成ポリマーもしくは生体ポリマーにすることができる。図面の図２は、製紙工程に用いられるさまざまな化学薬品が水の粘度に及ぼす影響を濃度の関数として示す。図２に示す化学薬品類はポリマー系歩留り向上剤、すなわち固定剤である。本発明をさらに説明するために、以下に示す表において軸受装置に必要ないくつかの異なる化学薬品（図２参照）の消費量をさまざまな粘度において計算し、抄紙機ラインに必要な量と比較した。
【００２１】
図２と、表２および３に示す歩留り向上剤は次の種類のものである。
【００２２】
物質１：陽イオン性凝集剤。低分子量を有し、その活性成分が架橋エピクロロヒドリン・ジメチルアミン（Epi-DMA ）ポリマーである線状陽イオン性高分子凝集剤。
【００２３】
物質２：陽イオン性凝集剤。低分子量であって、その活性成分がPolyDADMACである線状陽イオン性高分子凝集剤。
【００２４】
物質３：陽イオン性凝集剤、その活性成分はPolyDADMACおよびアクリル酸である。
【００２５】
物質４：陽イオン性凝集剤。中庸の分子量を有する架橋陽イオン性ポリマー。
【００２６】
活性成分は架橋エピクロロヒドリン・ジメチルアミン（Epi-DMA ）である。
【００２７】
物質５：陽イオン性凝集剤。低分子量を有し、その活性成分がPolyDADMAC（物質２と比較すると物理特性がいくらか異なる）から成る線状陽イオン性高分子凝集剤。
【００２８】
物質６：陽イオン性凝集剤。低分子量で、その活性成分が線状Epi-DMA ポリマーである線状陽イオン性高分子凝集剤。
【００２９】
物質７：陽イオン性乳化凝集剤。高分子量の合成陽イオン性ポリアクリルアミド共重合体系凝集剤。
【００３０】
物質８：陽イオン性乳化凝集剤。低分子量および高陽イオン性電荷を有する合成陽イオン性ポリアクリルアミド共重合体系凝集剤。
【００３１】
物質９：陽イオン性凝集剤。中庸の分子量を有し、その活性成分がアクリルア          ミド共重合体から成る液状陽イオン性ポリマー。
表１は抄紙機ラインの代表的生産能力を示す。次いで、表２はポリマー系歩留り向上剤に関する紙生産ラインのバランスシートの計算を示す。本表に示すこれらの物質は図２に示すものと同じである。次に、表３は、ロールの軸受装置において必要な上記化学薬品の消費量計算をさまざまな粘度について示す。
【００３２】
次に、これらの表を、一例を用いて考察することができる。例えば表２で、そこに一番目のものとして現われている歩留り向上剤（物質１）を見ると、表１による生産の場合の上記歩留り向上剤の要求量は最大で3,969kg/min であることが分かる。表２および表３とともに、図２に示すものを考慮すると、最初にサクションロールの滑り軸受の作動において必要な粘度が消費量146 l/min時で20 cStであることがすぐ分かる。図２により、最初に、物質１が濃度2%時に必要な粘度になることがわかる。同様にして、この濃度および流れにおいて化学薬品の消費量は3.4kg/min である。この量は、表１に示す生産の場合の最大化学薬品要求量よりも小さい。しかし、より低い粘度でも十分な場合があり、10 cStの値を水と化学薬品の混合物の運動粘度の下限と見なすことができる。したがって、上記物質はサクションロールの滑り軸受動作における粘度の増大に用いるのに大変適している。なぜならば、上記化学薬品を、生産工程自体に必要な量よりも大きな量で実際の滑り軸受の作動のためにシステムへ導入する必要がないからである。
【００３３】
例えば、紙の表面サイズおよび塗工用クレー液に用いる澱粉を水圧システムにおける粘度上昇の１つの注目すべき選択と考えることができる。表４は表１の生産の場合の１つの表面サイズ用澱粉の特性および要求量を示す。表４が示すように、表１の生産の場合、表面サイズ用澱粉の消費量は、塗工量が2 g/m2 の時は35.28 kg/minである。塗工には濃度10% が用いられ、そのため、表面サイズ用澱粉および水の合計消費量は352.8 l/minである。温度30℃における溶液の粘度は30 cStである。水溶液としての総量を滑り軸受の作動に必要な消費量と比較すると、表面サイズ処理に必要な水溶液中の表面サイズ用澱粉の総量がサクションロールおよびプレスロールの滑り軸受の作動に必要な水溶液の消費量よりも非常に大きいことがすぐわかる。したがって、表面サイズ用澱粉の水溶液をサイズプレスへ送る前に、それを軸受装置の中へ通すことができるであろう。このような物質を使用した場合に起こり得る欠点として構成部品および管の目詰まりが、特に運転休止中に予想される。しかし、これは休止中にシステムを常に洗浄して、表面サイズ用澱粉が管および構成部品内に残らないようにすることによって回避することができるであろう。システムの始動も問題はない。なぜならば、たとえばプレスやカレンダ、その他を始動させる場合、上記装置類は無負荷状態にあるからである。そのため、加圧媒体の濃度が低くても十分であり、したがって、始動段階においても目詰まりの危険はない。
【００３４】
水圧の利用はサクションロール、プリプレスロールなどのワイヤセクションおよびプレスセクションのロールの軸受装置に特に有利である。なぜならば、その軸受装置の密封に関して決められる要求条件が、油を用いる場合ほどまだ厳しくないからである。このような場合においては、潤滑水を例えばロールからサクションボックスおよびサクションダクトへ通すができる。そのため、軸受装置用の密閉された潤滑用循環を作ることもできる。
【００３５】
以上、本発明を実施例により説明した。しかし、本発明はこれらの実施例のみに全く限定されない。したがって、本発明のさまざまな実施例を、添付の特許請求の範囲に規定する本発明の概念内で変えることができる。
【００３６】
【表１】
0003958575.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003958575.tif 000003
【００３８】
【表３】
0003958575.tif 000004
【００３９】
【表４】
0003958575.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明によるシステムの全体概略図である。
【図２】  図２は、抄紙工程において用いる化学薬品が水の粘度に与える影響を濃度の関数として示す。
【図１】
0003958575.tif 000006
【図２】
0003958575.tif 000007