JP2005133237A - 抄紙機におけるリテンション自動制御方法と紙 - Google Patents

Abstract

【課題】 抄紙機におけるリテンションを所定範囲に安定制御できて高い品質及び生産性を確保できるリテンション自動制御方法を提供する。
【解決手段】 抄紙機６のストックインレット５における原料中の溶存ガス量を溶存ガス測定器１１にてオンラインで自動連続測定し、その測定値が所定目標値になるように添加量制御部１２にて凝結剤及び凝集剤の供給ポンプ８、１０を動作制御し、凝結剤及び凝集剤の添加量をフィードバック制御するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、抄紙機のワイヤーパートにおけるリテンションの自動制御方法とそれを適用して抄造した紙に関するものである。

抄紙機において、その操業中のワイヤーパートでの原料の歩留り（以下、単にリテンションと記す）が不安定であると、製品品質にばらつきを生じ、場合によっては断紙の原因になったりするため、その安定化は製品品質や生産性にとって極めて重要である。

リテンションは、抄造速度、原料流量、製品の坪量、原料のフリーネス、原料濃度、パルプ種、各パルプの配合率、填料などの添加量、歩留り向上剤の添加率以外に、その他の多くの各種要因によって変化するため、それを安定化するのは困難である。

従来のリテンション制御方法としては、リテンションが変化するとワイヤメッシュを通り抜ける白水の濃度が変化するため、白水濃度の測定値に応じて凝結剤や凝集剤などの歩留り向上剤の添加量を比例制御する方法が知られている。しかし、同じ抄紙機で同じ操業条件で抄造しても上記のように多くの不安定化させる要因により、リテンションと白水濃度との値を基にした比例制御について完全な再現性が見られないため、白水濃度の最適な目標設定値が決め難いという問題がある。そこで、実際には操業条件に応じて一定量の歩留り向上剤を添加し、操業状態が悪化した場合に原料をサンプリングし、原料濃度などを測定して歩留り向上剤の添加率を変更したり、歩留り向上剤の種類を変更するなどの処置を行っていた。

そこで、白水濃度を適正な値に維持する方法として、所定の操業条件において、白水濃度を濃度センサで検出し、操業を開始してから所定時間経過後の検出濃度が所定の変動範囲に所定時間継続した場合に、その濃度を目標濃度として採用し、白水濃度がその目標濃度となるように歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、上記白水濃度以外にも、インレット濃度、インレット濁度、インレットフリーネスを測定し、その測定値にて比例制御する方法も知られている。
特開平１０−３２５０９２号公報

ところが、上記のように白水濃度やインレット濃度やインレット濁度やインレットフリーネス等の測定値を用いて歩留り向上剤の添加量を制御する方法では、その測定機であるリテンションメータや濁度計が示す測定値が、原料の内容等の多くの不安定要素によって測定値の変動が大きいため、リテンションを安定的に制御するのが困難であるという問題がある。また、近年は古紙の多用による古紙由来の填料により、灰分の含有量が多い紙が多くなっているが、灰分の含有量が多い場合には上記リテンションメータや濁度計の測定精度が大きく低下するため、一層リテンションを安定的に制御するのは困難であるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、抄紙機のワイヤーパートにおけるリテンションを所定範囲に安定制御可能にすることで高い品質及び生産性を確保できるリテンションの自動制御方法、及びそれを適用して抄造した紙を提供することを課題とする。

本発明のリテンションの自動制御方法は、抄紙機のインレットにおけるインレット原料中の溶存ガス量をオンラインで自動連続測定し、測定値が所定目標値になるように歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御するリテンション自動制御方法において、溶存ガス量の測定値と操業条件に応じて予め設定された目標値との差に応じて歩留り向上剤の添加量の増減量を演算し、増減した添加量の歩留り向上剤を添加するものである。

インレット原料の溶存ガス量と抄紙機の濾水度は、ワイヤーパートにおける多くの不安定要素の存在下でも高い相関性を持っており、かつ溶存ガス量は高い精度で測定することができるので、オンラインで自動連続測定した溶存ガス量の測定値が所定目標値になるように歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御することで、濾水度を所定範囲に安定的に制御でき、それによってリテンションが安定的に所定範囲に制御され、品質の安定化を図ることができるとともに断紙の恐れを無くして生産性を向上することができる。また、コスト高の歩留り向上剤の添加量が適正化され、過剰な添加を無くすことができて、コスト低下を図ることができる。また、溶存ガス量の測定値と操業条件に応じて予め設定された目標値との差に応じて歩留り向上剤の添加量の増減量を演算し、増減した添加量の歩留り向上剤を添加すると、応答性良く精度の高い制御を実現することができる。

また、歩留り向上剤として少なくとも凝結剤と凝集剤を用い、かつこれら凝結剤及び／又は凝集剤をファンポンプ前及び／又はファンポンプ後に添加すると、ファンポンプ前又はファンポンプ後に凝結剤でパルプ繊維や灰分を凝結させ、凝集剤で凝集させてフロックを形成することで、歩留りを効果的に向上できる。

また、ファンポンプの前に凝結剤、ファンポンプ後に凝集剤を添加することにより、凝結剤でアニオン性のパルプ繊維や灰分を凝結させた後凝集剤で凝集させてフロックを形成できるので、一層歩留りを向上できて好適である。

また、本発明は、以上のリテンション制御方法を適用して抄造し、抄造後再離解した際のパルプスラリーのカチオンデマンド値が０〜０．２ｍｅｑである紙、及びさらにその紙に古紙を含む紙を提供するものである。

本発明によれば、オンラインで自動連続測定した溶存ガス量の測定値が所定目標値になるように歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御することで、リテンションが安定的に所定範囲に制御され、品質の安定化を図ることができるとともに断紙の恐れを無くして生産性を向上することができる。

以下、本発明の抄紙機のワイヤーパートにおけるリテンション自動制御方法の一実施形態について、図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１において、調整された原料がマシンチェスト（図示せず）から種箱１に供給され、ファンポンプ２ａ、クリーナー３、ファンポンプ２ｂ、スクリーン４を介してストックインレット５に供給され、ストックインレット５にて抄紙機６のワイヤ６ａ上にその幅方向に均等に供給される。

ストックインレット５に供給される原料に対して、スクリーン４に導入される前に凝結剤タンク７から供給ポンプ８にて所定量の凝結剤が供給され、その後スクリーン４とストックインレット５の間で凝集剤タンク９から供給ポンプ１０にて所定量の凝集剤が供給され、リテンションの向上が図られる。

すなわち、原料スラリー中の表面が負の電荷のパルプ繊維や強アニオンの添量やサイズ剤などのアニオントラッシュに対して、カチオン性（正の電荷）の凝結剤を添加することにより凝結作用を生じさせ、その後さらにアニオン性（負の電荷）の凝集剤を添加することにより凝集作用を生じさせ、フロックを形成することで紙に抄き込ませて歩留りの向上が図られる。

カチオン凝結剤としては、ＰＡＭ（ポリマーアクリルアミド）、ＰＤＡＤＭＡＣ（ポリダドマック）、ｐＡｍ（ポリアミン）、ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）などが好適に用いられる。また、アニオン性凝集剤としては、アニオン性官能基としてカルボキシル基をポリアクリルアミドに導入したものが一般的に用いられ、スルホン基を導入したものも好適に用いられ、さらにアニオン性アクリルアマイドやアニオン変性澱粉も用いられる。また、凝集剤として、カチオン性ポリアミン樹脂、カチオン性ポリアミンポリアミド樹脂、カチオン性ポリアクリルアマイド、カチオン変性澱粉、スチレンアクリル樹脂などのカチオン系凝集剤も用いられる。

ストックインレット５に、溶存ガス測定器１１のサンプル取り出し口１１ａが接続され、インレット原料の溶存ガス量を溶存ガス測定器１１にてオンラインで連続自動測定するように構成されている。この溶存ガス測定器１１には、特に限定されるものではないが、これまでの調査研究の結果、現在のところ、界面活性剤の製造工程における消泡剤の添加量制御に使用されている、ＢＴＧ社の「ＧＡＳ６０」を転用するのが好適である。

溶存ガス測定器１１による測定データは添加量制御部１２に入力され、溶存ガス量の測定値に応じて供給ポンプ８、１０を動作制御して凝結剤及び凝集剤の添加量を制御するように構成されている。

次に、以上の構成におけるリテンション制御動作と作用・効果について説明する。本発明者が、ストックインレット５に供給されるインレット原料中の溶存ガス量毎に抄紙機６のワイヤパートにおけるドレネージカーブを調査したところ、インレット原料中の溶存ガス量とドレネージカーブの高さとが強い相関性を示すことが確認できた。また、ドレネージカーブの高い状態ほど濾水性が高く、乾燥効率が高いので、溶存ガス量と乾燥効率の相関を求めると、図２に示すような特性が得られた。また、溶存ガス量の測定は、高い精度で安定して測定できることも判明している。従って、インレット原料中の溶存ガス量が、乾燥効率が最も高くなる溶存ガス量となるように凝結剤及び凝集剤の添加量を制御することにより、高いリテンションに安定化することができる。

そこで、添加量制御部１２においては、図３に示すように、溶存ガス測定器１１により測定された溶存ガス量を取り込み（ステップＳ１）、次に図２の特性図から予め求められている目標溶存ガス量と測定値との差を演算し（ステップＳ２）、次に予め実験的に求められた換算式に基づいて若しくは変換テーブルを参照して溶存ガス量の差分に応じた凝結剤及び凝集剤の添加増減量を演算し（ステップＳ３）、次に増減した凝結剤及び凝集剤の添加量を供給ポンプ８、１０に指令して動作制御する。かくして、ストックインレット４に供給されるインレット原料中の溶存ガス量を乾燥効率、即ち濾水度が最も高くなるように安定して制御でき、リテンションが安定的に所定範囲に制御され、品質の安定化を図ることができるとともに断紙の恐れを無くして生産性を向上することができる。

次に、本発明のいくつかの実施例と比較例を説明する。パルプ原料として、ＬＢＫ９０％、ＮＢＫ１０％から成るパルプスラリーに填料として炭酸カルシウムを紙中灰分が１２％となるように添加し、さらに内添薬品としてカチオン化澱粉を０．６％、アルキルグテンダイマーを０．３％添加して原料パルプスラリーを調整し、下記の表１に示す条件で抄造を行い、リテンションと抄紙操業性を評価した。

表１中、実施例の制御方法は、溶存ガス量を測定し、その溶存ガス量変動が所定の目標値になるように凝集剤と凝結剤の添加量を制御する方法であり、比較例の制御方法として、インレット濃度制御とインレットフリーネス制御を行った。インレット濃度制御は、インレット原料の濃度を測定し、その濃度変動に基づき凝集剤の添加量増減を制御する方法であり、インレットフリーネス制御は、インレット原料のフリーネスを測定し、そのフリーネス変動量に基づき凝集剤の添加量増減を制御する方法である。

操業性評価基準は、
◎：プレスパートにおけるドロー値の変動がなく、このままの抄造で安定操業できる
○：プレスパートにおけるドロー値の変動が若干あるが、抄速の変更の必要無し
×：プレスパートにおけるドロー値の変動が大きく、減速しなければ断紙、品質変動が 生じる恐れがある
とした。

表１から、溶存ガス量制御を行った各実施例においては、６７．８％以上のリテンションを確保できるとともに、安定した操業を確保できるのに比して、インレット濃度制御やインレットフリーネス制御を行った比較例においては、６６．８％以下のリテンションとなるとともに操業性が悪いことが分かる。

本発明の抄紙機におけるリテンション自動制御方法は、オンラインで自動連続測定した溶存ガス量の測定値に基づいて歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御することで、リテンションが安定的に所定範囲に制御され、品質の安定化と生産性の向上を図ることができ、全ての抄紙機及び抄造品種のリテンションシステム制御に有用である。

本発明の一実施形態における抄紙機の原料供給部の概略構成図である。 ストックインレットに供給される原料中の溶存ガス量と乾燥効率の関係を示すグラフである。 同実施形態における溶存ガス量に基づく凝結剤及び凝集剤の添加量の制御フロー図である。

符号の説明

５ ストックインレット
６ 抄紙機
７ 凝結剤タンク
８ 供給ポンプ
９ 凝集剤タンク
１０ 供給ポンプ
１１ 溶存ガス測定器
１２ 添加量制御部

Claims (5)

1. 抄紙機のインレットにおけるインレット原料中の溶存ガス量をオンラインで自動連続測定し、測定値が所定目標値になるように歩留り向上剤の添加量をフィードバック制御するリテンション自動制御方法において、溶存ガス量の測定値と操業条件に応じて予め設定された目標値との差に応じて歩留り向上剤の添加量の増減量を演算し、増減した添加量の歩留り向上剤を添加することを特徴とする抄紙機におけるリテンション自動制御方法。
2. 歩留り向上剤として少なくとも凝結剤と凝集剤を用い、かつこれら凝結剤及び／又は凝集剤をファンポンプ前及び／又はファンポンプ後に添加することを特徴とする請求項１記載の抄紙機におけるリテンション自動制御方法。
3. ファンポンプの前に凝結剤、ファンポンプ後に凝集剤を添加することを特徴とする請求項１又は２記載の抄紙機におけるリテンション自動制御方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のリテンション制御方法を適用して抄造し、抄造後再離解した際のパルプスラリーのカチオンデマンド値が０〜０．２ｍｅｑであることを特徴とする紙。
5. 請求項４に記載の紙であって、かつ古紙を含むことを特徴とする紙。
   

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