JP2003514130A - 製紙機械上でペーパーウェブの品質を決定・制御する装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、製紙機械の乾燥機部でペーパーウェブの水分量および／または温度をオンライン測定する装置に関する。該装置は、ドクター手段および／または小型の換気管と共に、装置がドクター手段の下部またはその近傍で動作するような小型の構造に設計されている。本発明は、製紙機械の乾燥機部での測定に基づいて、ペーパーウェブの水分量および温度を制御する方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ペーパーウェブの製造中に該ペーパーウェブの品質を決定する装置
とその装置を使用する方法に関する。

【０００２】 製紙機械にあっては、加圧部を経た後のペーパーウェブの水分含有量は一般に
５５％のオーダーである。即ち、この段階でのペーパーウェブの重量の半分以上
は依然として水であることになる。加圧部を過ぎた時点でのペーパーウェブの横
断方向の各位置における水分含有量が、巻き取り機におけるペーパーウェブの横
断方向の各位置における伸張に影響を与えることがわかっている。さらに、巻き
取り機で測定されたウェブの横断方向の各位置における伸張の大きさが、ウェブ
仕上げ工程から印刷機械中の走行にも至るまでの後工程における、ウェブの横断
方向の各位置における性質にも反映されることが実験的に見出されている。ウェ
ブの横断方向の各位置における伸張が不均一であることが、様々な問題の原因と
なることは明らかであり、その一つは、製紙機械、仕上げ装置および印刷機械中
を走行するウェブの破断である。

【０００３】 一般的な技術水準としてFI 62571の特許公開公報を参照すると、該文献にはド
クターブレードと共に、またはドクターブレードの近傍において作動する送風管
を採用することが記載されている。さらに、乾燥機部を経た後、巻き取り機に入
る前に製紙機械を走行するウェブの品質を測定する技術が知られている。

【０００４】 現在では、ウェブの横断方向の各位置における最終的な水分量は、乾燥機部の
後に配置された走査ビーム装置で測定されており、この測定の結果によって、加
圧部内に配置された蒸気箱を使用し、非対称に圧力をかけ、そして乾燥部内また
はその直後に配置した湿潤ユニットを使用して、可能な限りウェブの横断方向の
各位置における水分量を均一に制御する試みがなされている。加圧部を通過した
後の、ウェブ横断方向の各位置における残留水分量に偏差が残っている可能性が
あるが、これは乾燥機部で低減される。その理由は、最後の数パーセント単位の
量の残留水分を蒸発させるためには著しく多量のエネルギーを投入する必要があ
り、通常の製紙機械において最終的な水分量を２％程度にまで低くしているから
である。これによって、ウェブの横断方向の各位置における水分量の、均一値か
らの偏差が微々たるものになる。このような処理方法は、ウェブの一部を過剰に
乾燥して、引き続いてその部分を再湿潤して、最終的に得られたウェブの横断方
向の各位置における水分量を予め定めた量以内にするという不要な段階を含んで
いる。このような過剰な乾燥はエネルギー消費量を増大させ、製紙コストを上昇
させることは明らかである。さらに、乾燥機部でウェブに賦課される乾燥の効果
が、乾燥機のシリンダーが汚れていることや、通気状態が不均一であることによ
って、結果として不均一なものになってしまい、加圧部を離れるときには、ウェ
ブの横断方向の各位置における水分量に少なからぬ影響を与えてしまう可能性も
ある。状況を更に複雑にする要因は、加圧部の各ユニットでなされる制御動作の
結果が、巻き取り機の前に配置されている走査ビーム装置によって、大幅に遅れ
てやっと検出されるということである。現代の製紙機械は2000 m/分にもなる非
常に速いウェブ走行速度を達成するように設計されているので、乾燥機部は従来
技術のものよりも長く作られていなければならない。すると、製紙機械の湿潤部
側で発生した変化が、乾燥機部のさらに後に配置された走査ビーム装置によって
、従来技術の標準よりさらに遅れて感知されることになる。これらの理由によっ
て、水分量や温度などのペーパーウェブの品質を乾燥機部において測定すること
が望ましく、加圧部の直後で測定すれば最も好適である。

【０００５】 円筒状の乾燥機部に配置されている測定機器および計器が誤りなく動作するの
を妨げる問題は、ビーム装置、管および装置に必要な類の要素が乾燥機筒の下に
配置されていると、ウェブが様々な方向に破断した場合に、これらの要素の上に
ペーパーウェブの破細片が蓄積してしまうことである。さらに、操作環境の周囲
温度および湿度が高いので、測定機器および計器は特別な要件を満たさなくては
ならない。

【０００６】 本発明による態様の最終目標は、上記の複雑さを排することである。本発明に
よる装置および方法の特徴は添付の特許請求の範囲に記載されている。

【０００７】 本発明の目的は、ペーパーウェブの品質、特に、実質的に製紙機械の乾燥機部
におけるウェブの水分量と温度とを測定する装置を提供することである。本発明
による装置は、ペーパーウェブの品質、特に、ウェブの水分量／温度を測定する
のに使用される単一の測定機器または複数の測定機器を有することができる。機
器の少なくとも一基が製紙機械の乾燥機部、好適には加圧部にできるだけ近い位
置に配置される。

【０００８】 当該測定装置において使用される測定機器は、一般に、走査ビーム装置として
知られている。走査ビーム装置の構造および操作原理は個々の必要に応じて変わ
ってくる場合がある。必須の要件は、走査ビーム装置が、仕様書に記載された測
定範囲に亘って信頼性高く正確に動作することであり、得られた情報を、例えば
、情報を利用するために採用された制御手段によって、さらに加工することがで
きるように出力することである。走査ビーム装置は、製紙機械を横断する方向に
ウェブ上を動くように取り付けられた少なくとも１つのセンサー10を収容する箱
形ビーム装置に囲まれた構造を有していると、最も好適である。これによって、
センサーを作動する要素が、それを保護する箱の内側に配置され、一基またはそ
れ以上のセンサー11のみが箱の外表面と同一平面上にあるようになる。

【０００９】 好ましい態様においては、送風箱７またはドクター６と連係して動作するよう
に、間に実質的な間隙がないように前記ユニットに非常に近接させて測定装置を
配置する。これによって、ペーパーウェブの破細片やより大きい紙の凝集体が蓄
積しにくい構造を達成することができる。センサー10と共に動くようにシールベ
ルト15を該センサー10に取り付けることによって、走査ビーム装置を閉鎖型の構
造にすることができる。このようにすると、センサー10の現在位置以外の全ての
位置において、シールベルトが走査ビーム装置のスロットをシールする。別の態
様においては、非常に多数のセンサー10を直線状に並べて取り付けることによっ
て、ウェブ９の実質的に全幅に亘って走査結果を得るために機械を横切る方向に
センサーを動かす必要をなくしている。

【００１０】 汚れが蓄積したり、装置の動く部品上で汚れが濃縮したりすると、このことが
装置の動きを妨げる原因となって装置を機能させなくする可能性がある。この汚
れのために、乾燥機部に配置されている全機械的装置は動作が妨げられる可能性
がある。本発明の態様によると、走査ビーム装置は空気供給手段12を備えており
、空気供給手段によって、ビーム装置の内部に空気を吹き込んで走査ビーム装置
の温度を安定化し、さらに空気供給によって走査ビーム装置の内部の圧力を周囲
圧力よりも高いレベルに保って箱形ビーム装置の内部に汚れが入るのを防ぐ。こ
のような構造によって、センサー10、センサー作動部品および汚れや湿気に敏感
な他の部品を取り囲む走査ビーム装置の内部を合理的な動作環境にする。

【００１１】 ある特定の状況下では、走査ビーム装置の内部に配置される温度センサーから
の情報に基づいて、走査ビーム装置の内部に吹き込まれる換気用空気の温度を、
ビーム装置の内部の温度が一定になるように制御することができるような構成を
採用することもできる。この目的のために、ビーム装置を換気するのに使用され
る空気は、換気装置と連係して動作するように設計された熱交換機によって、必
要に応じて加熱または冷却されなければならない。

【００１２】 ある種の態様においては、走査ビーム装置に上昇／下降システムを備えると好
適である。今後、この上昇／下降システムをリフト動作装置18と称することにす
る。このリフト動作装置によって、乾燥機筒に近接しているその動作位置から十
分に長い距離を置いた所にまで走査ビーム装置を降ろして、メンテナンス操作を
行い、然る後、例えば、床の高さの機械保守点検場所から適切な高さにビーム装
置を位置させる。

【００１３】 リフト動作装置18の動作を製紙プロセスに連結させて、ウェブが破断したとき
は、走査ビーム装置が通常の走査位置よりペーパーウェブから安全な距離だけ離
れた位置に動くようにしておいてもよい。このようにしておくことにより、走査
ビーム装置のすぐ前、またはすぐ後にある乾燥機筒で発生するウェブの破断の間
、破断片を機械保守点検場所に、障害なく、直接落とすようにすることもできる
。

【００１４】 以下において、添付の図面を参照しながら本発明をより詳しく記載する。

【００１５】 製紙機械における乾燥機部の構造に応じて、図において上から下に見ていって
装置の構造は、図１に示すように、ドクターブレード６、送風管７および走査ビ
ーム装置８を有するものであり、あるいは、図２に示すように、ドクターブレー
ド６、走査ビーム装置８および送風管７を有するものであり、さらにまた、図３
および４に示すようなものである。

【００１６】 まず、図１には本発明の一態様が示されている。乾燥機筒の下には、その下部
に送風管７が取り付けられたドクターブレード６が配置されている。この部分組
立体の直下には、走行するウェブ９の水分量および温度を感知する箱形走査ビー
ム装置８が設けられている。図１には、ウェブが破断した後の走査ビーム装置の
前面に残っているペーパーウェブ破細片を洗浄媒体によって洗い流す、洗浄スプ
レー17を設けてもよいことも示されている。

【００１７】 図２には実用的な態様が示されている。この態様においては、乾燥機等の下方
に、その下部に走査ビーム装置８が配されているドクター６が配置されている。
走査ビーム装置８の直下には、送風管７が配置されている。ウェブが破断した場
合には、送風管がノズル13より空気を噴出して、測定装置の表面からペーパーウ
ェブ破細片を引き離す。正常な走行状態での測定中には、送風管は、ドクター６
、走査ビーム装置８、送風管７、乾燥機筒16およびウェブ９の間にある空間に乾
燥した空気を噴出して過剰の湿気を除去し、問題のない測定環境を保証する。

【００１８】 図３には、走査ビーム装置８が送風管７の近傍に配置されない、隙間のない機
械配置のための実用的な態様が示されている。この態様においては、板体または
それに類する要素14が送風管７と走査ビーム装置８との間に配置されており、走
査ビーム装置と送風管とを一体化した構造にするようになっている。

【００１９】 図４には、走査ビーム装置８がドクター６の近傍に配置されない、隙間のない
機械配置のための実用的な態様が示されている。この態様においては、板体また
はそれに類する要素14がドクター６と走査ビーム装置８との間に配置されており
、走査ビーム装置とドクターとを一体化した構造にするようになっている。

【００２０】 図５には、走査ビーム装置８の箱部構造が概略的に示されている。重要な部品
は全て走査ビーム装置の箱部分の内部に囲い込まれている。走査ビーム装置は１
つまたはそれ以上のセンサーを収容することができる。製紙機械の幅全体に亘っ
て上記ウェブの品質を測定するために製紙機械を横断する方向に動いているセン
サーの現在位置以外の全ての位置において、走査ビーム装置のセンサー用スロッ
トはシールベルト15によって覆われている。

【００２１】 本発明は、さらに、ペーパーウェブの製造中にペーパーウェブの品質を測定す
る方法にも関する。本発明の方法によると、ペーパーウェブの品質、より詳しく
はウェブの水分量と温度とは、製紙機械を横断する方向および／または製紙機械
の動作方向におけるウェブの各位置において測定される。この測定は、特に、製
紙機械の乾燥機部で行われる。

【００２２】 本発明による方法の最も好ましい態様は、製紙機械の乾燥機部において、特に
好適には加圧部に可能な限り近い位置において、ペーパーウェブの水分量と温度
とを測定することである。ペーパーウェブの品質を測定すること、好ましくは加
圧部のすぐ後で測定することの目標は、ここでは、乾燥機部における効果はやは
り微々たるものであるので、ウェブの断面方向の各位置において発生する可能性
のある水分量の不均一を妨害要素の入らない方法で検出することを可能にするこ
とである。このようなウェブの横断方向の各位置における水分量の情報に基づい
て、乾燥機部に入って行く時点でウェブの横断方向の各位置において望ましい量
の水分をペーパーウェブが有しているように、ヘッドボックス、蒸気箱、および
／または加圧部の動作を制御することによって、他の利点と共に、特に、ウェブ
の横断方向の各位置における伸張を最適にすることができる。本発明の構成では
、走査ビーム装置を加圧部に非常に近接した位置に持ってくることが可能である
ので、乾燥機部を通過した後に得た測定情報に基づいてヘッドボックス、蒸気箱
および加圧部を制御する従来法と比較して、制御操作への反応を著しく早めるこ
とができ、また、より正確にすることができる。

【００２３】 加圧部の直後でウェブ横断方向の各位置における水分量を測定することによっ
て、測定の後に、例えば、後湿潤ユニットによって、先の測定で検知されたウェ
ブ横断方向の各位置における水分量の望ましくない点を修正することができる。
その結果、望ましくない水分量状態のウェブが巻き取り機に到達するのを防ぐこ
とができる。したがって、本発明による構成では、リアルタイムでウェブの水分
量分布を容易に制御することができる。所望であれば、ワイヤ部、加圧部、さら
に乾燥機部、またはこれら処理部のいずれかの後で、制御のために後湿潤ユニッ
トを利用すると最も好ましい。

【００２４】 本発明が先に記載された態様に限定されず、添付の請求項の精神および範囲内
で変更することができるのは、当業者には明らかである。したがって、本発明は
、製紙機械として同様の方法で動作する厚紙製造機等の他の機械にも適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明による装置の一態様である。

【図２】 図２は、本発明による装置の別の態様である。

【図３】 図３は、本発明による装置のまた別の態様である。

【図４】 図４は、本発明による装置の更にまた別の態様である。

【図５】 図５は、操作ビーム装置の構造と動作原理とを示す略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リストラ，ヤーリ フィンランド国，エフイーエン−48300 コトカ，ヴァンハメーエンティエ 23 Ｆターム(参考） 4L055 CG20 DA09 DA12 DA14 DA16 DA17 DA18 DA20 FA20 FA22 FA23

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に、製紙機械を横断する方向および／または製紙機械の動
   作方向におけるウェブの各位置での品質の状態からペーパーウェブの品質を測定
   するために、測定機器が製紙機械の乾燥機部に実質的に配置されていることを特
   徴とする、ペーパーウェブ製造工程中にペーパーウェブの品質を機械上で測定す
   る装置。
2. 【請求項２】 前記装置が、ペーパーウェブの品質の測定、より詳しくはウ
   ェブの水分量および／または温度を測定するのに適当な少なくとも一基の走査ビ
   ーム装置（８）または類似の測定装置を有し、前記測定装置の少なくとも一基が
   製紙機械の乾燥機部、好適には加圧部にできるだけ近接した位置に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記装置が、ドクター要素を有するビーム装置の下方、もし
   くはドクター要素を有するビーム装置に近接した位置で動作するように、または
   前記ドクター要素を有するビーム装置に連結された、もしくは前記ドクター要素
   を有するビーム装置に近接する空気分散要素の下部で動作するように配置される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記走査ビーム装置（８）が少なくとも一基のセンサー（10
   ）を有し、該センサー（10）のレンズ部分（11）のみが走査ビーム装置の封入箱
   の外表面と同一平面上にあるように、該センサーがその作動要素と共に前記封入
   箱の内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
   の装置。
5. 【請求項５】 前記走査ビーム装置（８）がドクター要素または送風管の実
   質的近傍で動作するように配置されており、直接にまたは板体もしくは類似の要
   素を介して該ドクター要素または送風管と一体型の構造を形成するようになって
   いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記走査ビーム装置の封入箱部分が密閉構造を有しており、
   走査ビーム装置の内部空間を制御された温度および周囲環境よりも加圧された雰
   囲気に保つ換気用空気送風装置を備えていることを特徴とする請求項１〜５のい
   ずれか一項に記載の装置。
7. 【請求項７】 好適には前記測定装置の光線によって走査される領域を掃引
   して前記測定装置のレンズおよび光線に水分および塵を近づけないように、前記
   測定装置のレンズと走査されるウェブとの間を通過する空気流を吹き込むように
   設計されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記測定装置が、走査ビーム装置を、走査されるウェブから
   測定位置、安全位置および保守点検位置に移動させる昇降／移送手段を備えてい
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記走査ビーム装置の上方に、前記走査ビーム装置の機械の
   横断方向の長さに亘って延在し、特に光線を発する側で動作するようになってい
   る洗浄スプレー管が配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
   項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 実質的に製紙機械の乾燥機部で、ウェブの横断方向および
    ／または機械走行方向の各位置における、特に、水分量および／または温度を測
    定する方法によってペーパーウェブの品質を制御することを特徴とする、ペーパ
    ーウェブの製造中にペーパーウェブの品質を機械上で測定する方法。
11. 【請求項１１】 ウェブの品質、特にその水分量および温度が、製紙機械の
    乾燥機部に、より好適には、加圧部にできるだけ近接した位置に配置された走査
    ビーム装置（８）によって、全体的にまたはその最も重要な部分について測定さ
    れることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 このようにして得られた測定情報が、最も好適には、ペー
    パーウェブの製造中にリアルタイムで利用されることを特徴とする請求項１０ま
    たは１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 このようにして得られた測定情報、特に、ペーパーウェブ
    の水分量および／または温度に関する測定情報に基づいて、望ましい最終結果を
    達成するように、ヘッドボックス、ワイヤ部、加圧部、乾燥機部、霧箱部および
    ／または後湿潤ユニットを制御することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれ
    か一項に記載の方法。