JP2005517816A - ウェブ温度を制御するためのプロセス、及び前記温度制御に利用される装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ウェブ形状の材料(例えば、紙等)の製造に関して、ウェブ内の縦軸方向及び横軸方向の両方向において同一の特性を保証するのは困難である。例えば、含水量の差異によって、紙が、それがシート状若しくは非常に狭いロール状に切断された後に、不均一な厚みを有したり、湾曲してしまったり、更には、乾燥速度の違いからエンド・ユーザの施設では波皺状になってしまう可能性がある。これは、例えば、コピー機若しくは印刷機等において問題が発生する原因となる。更に、紙を製造する際の紙の不均一な温度は、カレンダリングで(より艶を出すように、紙を1以上のローラの間で圧延する際に)問題が生じる原因となって、それにより、紙の光沢及びその表面粗さが不利益なように異なってしまう可能性がある。発生する別の問題として、紙が印刷機で印刷された後に、色むら(mottling)として公知のむらのある印刷結果を示してしまうことがあげられる。色むらは、紙に適用されるコーティング内の結合剤が不均一に分布して、それにより、印刷用インキが不規則に吸収されてしまうことによって生じる。これによって、インキの均一の領域が、「オレンジ・ピール(orange peel)」の外観を呈するようになってしまう。数ある中でも、コーティングの乾燥方法が、結合剤の移動及びそれに関連する色むらの動向に影響を及ぼしている。
含水量に関する限りでは、これは、ウェブ上のいずれかの場所での点測定によって、若しくは横断式含水量センサを用いることによって、測定可能である。横断毎に、多くの場合は30秒乃至90秒かかり、その後に、コンピュータがその情報を処理して、紙の縦方向及び横方向の見積含水量曲線を描画する。含水量センサは、この方法で、例えば、60秒毎に、ウェブ上の同一点に戻るようにされている。しかしながら、紙は毎分数千メートルにも達する速度で移動されるので、そのために測定精度が制限されてしまう。更に、使用される装置は、非常に高価及び複雑であり、含水量センサ(例えば、マイクロ波式)、それを保持するCランプ又はOランプ、この含水量センサを移動させる機構、測定信号を処理制御コンピュータに送信するための単一ケーブル、及び含水量の値を処理及び表示するためのコンピュータで構成されている。
ウェブ内に水が残存している限り、ウェブの温度は、ウェブの含水量との関係を有する。この関係は非常に強い関係である。簡潔には、より低温では、より高い残留含水量を示すと言うことができる。これは、図2に図示されている。興味深いのは、ウェブの温度が急速な上昇を開始することによって、自由水がもはや存在しなくなる点が特定される点である。ここで、湿気のある空気を外に移動し得る十分な空気の循環があると仮定している。
紙を製造する際には、例えば、紙を1以上のニップ・ローラを通過させることによって、ウェブの光沢及びその表面粗さを変化させる試みがなされる。これによって、紙の光沢が増して、その表面粗さが向上される。場合によっては、同様の方法を用いて、ウェブの無光沢性を増すことが望まれる可能性もある。
コーティングの乾燥に関して、色むらを回避するように最適な方法での乾燥が試みられている。この色むらという表現は、印刷のより暗い領域で特に目立ってしまう不均一の印刷結果を示して用いられている。通常、これは、特定の乾燥方式を取入れることによって、例えば、いわゆる不動点(即ち、自由水がもはや存在していない点)に到達するまでコーティングを急速に乾燥させることによって行われる。通常は、その次に、緩徐な乾燥を一定時間、続ける必要があり、その後に、所望する任意の速度での最終的な乾燥が実行可能となる。従って、機械の速度及びコーティングが変更されたとしても、不動点を特定することが重要である。コーティングが不動化された後は、結合剤はもはや移動不可能となる。不動化は、コーティングの固形分が約70%乃至約80%になると生じる。通常、このコーティングは、最終的に90%乃至95%の固形分へと乾燥される。湿っているコーティングに接触することは不可能であるため、且つコーティングの含水量をキャリア材料(例えば、紙等)と別個に測定することが困難であるため、今日、結合剤の移動及び色むらを最小限に抑えるように、乾燥を制御するための効果的な方法は存在していない。通常、水分量はウェブが完全に乾燥してから一度だけ測定される。コーティング内の温度を非接触測定することによって、ウェブ内で自由水がもはや存在していない点をみつけることが可能である。この点は、実際に関連している増加によって、それまでよりもより急速に温度が増大することによって示される。自由水の蒸発は、約65℃で生じる。この臨界点は、赤外線出力を増大させたり、減少させたりして、その温度を記録することによって、手動でみつけることが可能である。一度、臨界温度の値が特定されてしまえば、この温度がその後、保持されるように調節装置に赤外線出力を制御させることが可能となる。場合によっては、或いは多くの場合に、代替的に、コンピュータ・プログラムを用いて出力の短時間の変動を自動的に実行させると共に、温度勾配を記録させて、且つプログラムによって温度基準値を変更させて、それにより、自由水がもはや存在しなくなった際にシステムが最適の温度で実行されるようにすることも可能である。更に、非常に多くの場合に、コーティングはウェブを横断して変化しているので、横断方向に不動点を配置することが可能にされている必要もある。
上記の問題を解決するように赤外線ドライヤを使用することに関連して、1以上のゾーン内で出力を制御可能にする必要性が存在する。これを実行可能にするために、何らかの形態の電力制御システムが必要とされる。概して、これらは、電子制御キュービクル内に取付けられている多数のいわゆるサイリスタ、若しくは半導体リレーから構成されている。電子制御キュービクル及び赤外線ドライヤ(ドライヤ)の間には多数のケーブル(一般的にドライヤ・ゾーン毎に2ケーブル)が走っている。ドライヤ・ゾーンが非常に多数存在し得るために、多数のケーブル(例えば、100のケーブル)が存在している可能性がある。電子制御キュービクル自体も容積が大きくて、長さが約2mから10m乃至15m、通常、幅が0.4m乃至0.8m、高さが約2mである空間が必要になる。このキュービクルのための空間を見つけ出すのは非常に困難であり得るし、或いは、これらのキュービクルを収容するための部屋を構築するのは費用がかさんでしまう可能性がある。更に、出力制御キュービクルも、それらのサイズのために高価である。赤外線ドライヤの所定の部分は磨耗部品である(例えば、赤外線照明装置、サイリスタ若しくは半導体リレー、ヒューズ等)ので、これらの部品の故障箇所発見及び交換には多大な時間がかかってしまう可能性がある。この発明は、更に、これらの点の解決若しくは向上、即ち、より小型化又は除去された出力制御キュービクル、より少数化されたケーブル、並びにより迅速で且つより単純な部品サービス及び部品交換を提唱している。
本発明は、以下で、付随の図1乃至図12−Aの図面に関連して、その詳細が説明されている。電気的な赤外線ドライヤ1は、通常、多数の取外し可能な赤外線モジュール2と、リフレクタ又はエミッタとの2つの部品から構成される。これらは、一般的に、多数の赤外線照明装置3、金属製ホルダ4、及び照明装置3の背後のリフレクタ5で構成されている。照明装置3を汚れから保護するための、通常は石英ガラス形式の保護ガラス6、電気端子ブロック、並びに何らかの形態の空気排気装置若しくは空気ノズル7、8も同様に設けられていてよい。
(対象のウェブ等に対向している)1以上の赤外線照明装置3をその前側部分に備えている赤外線モジュール2。これらの照明装置3は、その端部13が照明装置ホルダ14に固定して取付けられる。これらの照明装置ホルダ14は、照明装置の端部13を赤外放射線から保護するように、且つ冷却用空気が端部周囲を効果的に流れ得るように設計されている。照明装置端部13は、最大約350℃に加熱され得る。照明装置端部13は、より冷却されるように所定の角度で固定して設定される。これらの照明装置3は、シート金属構成要素16内に傾斜している収納用切込部15が設けられているそのホルダ14の中に固定されるように押込まれる。ホルダ14は、同時に保護ガラス6のためのホルダとしても機能し得る(図10及び図12参照)。これらのガラス6の背後に配置されているのはリフレクタ5であり、その目的は放射線を前方に反射させることである。このリフレクタ5は、赤外放射線を反射する金属、例えば、金被覆セラミックス若しくは鋼箔等で作られていてよい。前述のような保護ガラス6は、照明装置3の前に固定して配置されてよい。更に、前側には空気ノズルも配置されており、その目的は、水分若しくは溶剤を運び去ること、若しくは赤外線ドライヤ1の前側のウェブ12を安定化することである。この空気ノズル7、8は、適切に交換すること可能であり、それにより状況に応じて適合させ得る。例えば、それらは開口部であってもよいし、且つ「箔型」のものであってよい。これらは、ドライヤ1に近接するウェブ12を安定化させるのにコアンダ効果を利用している。それらは、超過圧力式のものであってもよい。それらによって、ウェブにより大きな圧力が加えられる。或いは、それらは閉じられていてもよい。この場合、空気は赤外線処理用筐体2内で内部的に循環して、ウェブ12と接触しないようにされている。これによって、乾燥効果は低くなるが、より高い加熱効果が得られる。モジュール2に対する出力制御装置16全体は、赤外線モジュール2の後部に組込まれている。
Claims (11)
- ウェブ(12)の表面処理に関して赤外線処理用筐体(9)によって影響が及ぼされるウェブ形状製品(12)の温度を制御するためのプロセスであって、
均一に分布しているゾーン(I、II、III、・・・)の内部で前記ウェブ(12)を横断する横方向(27)に互いから相互距離(B)で配置されている多数の温度センサ(26)を用いており、
前記ウェブ(12)上の温度が、ウェブの運動方向(28)に沿う方向、及び横断する方向(27)で連続的に測定されるようにされており、
前記ウェブ(12)の前記各ゾーン(I、II、III、・・・)からの測定結果が、各ドライヤ・モジュール(2)に送信されて、各々に関連付けられている前記ウェブ(12)の前記ゾーン(I、II、III、・・・)が加熱を受けるようにされており、
前記ドライヤ・モジュール(2)は、共通の前記赤外線処理用筐体(9)で支持されており、前記ウェブの前記運動方向(28)を横断する横方向に近接して一緒に詰込まれており、且つ前記ウェブの前記運動方向(28)に沿う方向で延在されていることを特徴とするプロセス。 - 測定は、対象の類のウェブ(12)の前記運動方向(28)に概ね沿って延在している赤外線照明装置(3)の端部で行われることを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 前記温度は、前記ウェブ(12)の前記運動方向(28)から見て前記ランプ(9)及び前記照明装置(3)の下流で測定されることを特徴とする請求項2に記載のプロセス。
- ウェブ(12)の表面処理に関して赤外線処理用筐体(9)によって影響が及ぼされるウェブ形状製品(12)の温度をモニタリングするための請求項1乃至請求項3のうちの1以上に記載のプロセスを実行するための配置であって、
加熱及び/又は乾燥の目的が企図されており、ドライヤ・モジュール(2)内に含まれており、且つ対象の類のウェブ(12)の前記運動方向(28)に概ね沿って延在している多数の赤外線照明装置(3)を収納している赤外線処理用筐体(9)上に、
赤外線処理用筐体(9)を形成することが意図されており、照明装置(3)を含んでいるドライヤ・モジュール(2)の一端で、均一に分布しているゾーン(I、II、III、・・・)の内部に、前記ウェブ(12)を横断する横方向(27)に、多数の温度センサ(26)が互いから相互距離(B)で配置されており、
そのように配置することによって、前記ウェブ(12)の前記各ゾーン(I、II、III、・・・)内の測定温度が、各々に関連付けられている前記ウェブ(12)の前記ゾーン(I、II、III、・・・)が加熱を受けるように、通知のためにドライヤ・モジュール(2)に連続的に送信されるように、前記ウェブ(12)に沿って配置されるようにされていることを特徴とする配置。 - 補助温度センサ(26)を備えている前記ドライヤ・モジュール(2)は、対象の前記ウェブを横断して延在するランプ・フレームに着脱可能に取付けることが可能であることを特徴とする請求項4に記載の配置。
- 前記ドライヤ・モジュールの一端に配置されたフープ形状ハンドル(30)によって、少なくとも1の、好適には、2の温度センサ(26)が設けられており、ワイヤ(31)が、前記モジュールの前記内部空間(32)の中に延在されていることを特徴とする請求項5に記載の配置。
- 前記ウェブ(12)の前記各ゾーンからの測定結果の送信を可能にするように、前記温度送信ワイヤ(31)は、コンピュータへと延在されており、
前記コンピュータは、前記温度に関するこの情報に基づいて、前記ウェブ(12)を横断する温度分布を記録及び表示することが可能であり、且つ/又はウェブ(12)への赤外線出力に関する前記調整を自動的に変化させることが可能にされていることを特徴とする請求項6に記載の配置。 - 各赤外線モジュール(2)は、前記照明装置(3)の端部(13)が、前記各照明装置の縦方向の中心面沿いから見て所定の角度で設定されて固定して配置されるように、所定の角度で配置されている、赤外線照明装置(3)のための多数の取付部分(14)を有することを特徴とする請求項7に記載の配置。
- 各赤外線処理用筐体モジュール(2)は、電流用のケーブル(24)若しくは銅レール(25)を介して伝導されて且つヒューズ(20)を経由して接続される電流によって電力供給がされるように、配置されていることを特徴とする請求項5乃至請求項8のうちの1以上に記載の配置。
- 各赤外線処理用筐体モジュール(2)は、前記赤外線処理用筐体(2)に通じている供給空気用通路から前記赤外線照明装置の前記取付用端部(13)の領域に冷却用空気(10)を供給するための開口部を有し、
前記空気供給用開口部は、好適には、前記赤外線モジュール内で内部的に空気を循環させるための接続が可能にされていることを特徴とする請求項5乃至請求項9のうちの1以上に記載の配置。 - 各赤外線モジュール(2)は、該赤外線モジュール(2)をその一端でヒンジ式に取付けるためのフック形状取付部分(23)を有しており、
前記赤外線モジュールの他端にガイド・ピン(22)が設けられており、
前記赤外線モジュール(2)の前記の各端部(2A、2B)でクィック結合装置(22、23)が設けられていることを特徴とする請求項5乃至請求項10のうちの1以上に記載の配置。
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