JP2006247604A - 塗工装置のリードインペーパーロール - Google Patents

Abstract

【課題】 抄紙機等の塗工装置において塗工後のロールのみならず、リードインペーパーロール表面に塗工液が付着して起こるトラブルを防止する。
【解決手段】 ウエブ４に塗工液８を塗布する塗工装置の塗工部９へウエブ４を導入するリードインペーパーロール１０の外周壁１８表面を、セラミックス溶射皮膜２３で被覆し、ロール本体表面に塗工液８の飛沫等が付着し固化し難いようにする。ロール本体の内部に冷却水供給路としての給水管２４と通孔２６を設ける。ロール本体周壁を外周壁１８と内周壁２１の内外二重壁構造とし、冷却水供給路を通ってロール本体内に供給される冷却水を、内外の周壁間の流水路２２を経由して外部へ排出する。冷却水により、外周壁１８の内面が冷却されるので、ロール本体表面に結露水が発生し、該結露水によりロール本体表面へ塗工液飛沫等が付着し固化するのを防ぎ、汚れを防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、抄紙機等に設置される塗工装置において、該塗工装置の塗工部へウエブを導入するリードインペーパーロールに関するものである。

紙を製造する抄紙機においては、ワイヤーパートで湿紙のウエブ（紙匹）が形成された後、プレスパートで脱水され、さらに、ドライヤパートで乾燥されて紙が製造される。
通常、ドライヤパートは、プレドライヤパートとアフタードライヤパートに分割されており、これらドライヤパートの間にサイズプレスと呼ばれる塗工装置が配置され、この塗工装置により、紙の表面に耐水性を与えてインキのにじみを防止するサイズ液等の薬品が塗布されるようになっている。
この塗工装置は、古くからサイズ液を塗布する目的で設置されたためサイズプレスという名称が用いられるようになったが、現在ではサイズ液のみでなく、紙の表面強度の向上、平滑性の向上、剛度の向上、染色等、様々な目的の薬品を塗布するために用いられている。さらに、従来は別途塗工機（コーター）において塗工していた塗工紙用のカラー（塗料）を塗布して、塗工紙の下塗り塗工として使用したり、微塗工紙の製造にも用いられている。

このような塗工装置の形式としては、ポンド型サイズプレスと転写型サイズプレスが知られている。ポンド型サイズプレスは、２本のロールのニップ部に塗工液の液溜まり（ポンド）を形成して、ウエブがこのポンドを有するニップ部（塗工部）を通過することにより、塗工液が塗布される形式である。

転写型サイズプレスとしては、ゲートロール型と、シムサイザなどのブレードタイプがある。ゲートロール型は、通常ゲートロールコーターと称され、図１に示すように、ウエブの表面、裏面をそれぞれ３本のロールを使用して塗工する合計６本のロールから構成される。即ち、ウエブに直接接している一対のアプリケータロール、各アプリケータロール毎に設置された中央のメタリングロール、外側のファウンテンロールから構成され、ファウンテンロールとメタリングロール間に供給された塗工液が各アプリケータロールに転写され、ウエブがこれら一対のアプリケータロール間（塗工部）を通過することにより、ウエブの表裏に塗工液が塗布される。また、ブレードタイプは、ウエブに接しているアプリケータロールに塗工液を供給し、ブレードによって塗工液を掻き落とし塗工量の調整をして塗布する形式である。また、ブレードの代わりにロッドを用いるロッドタイプも知られている。

これら塗工装置の塗工部に適正な角度で紙を供給するために、通常、塗工部の直前にリードインロールと称するペーパーロールが設置される。また、塗工部から適正な角度でウエブを排出してアフタードライヤに供給するために、塗工部の直後にはリードアウトロールと称するペーパーロールや、皺発生防止のためのエキスパンダーロールが設置される場合がある。

このような塗工装置においては、塗工装置を出てアフタードライヤに入るまではウエブが乾燥していないために、前記リードアウトロールやエキスパンダーロールが塗工液の付着により汚れてしまうという問題があった。
このような塗工汚れの問題を解決する方法として、特許文献１においては、抄紙機で抄紙された塗工原紙にコーターにより塗料を塗布して塗工紙を製造する際に、塗布工程と乾燥工程の間で、塗料を塗布された塗工紙の十分に乾燥していない塗工面に直接接触するペーパーロールにおいて、少なくともコーターで塗布される最小紙幅の両紙端通過面の内側から該ロールの表面中央部をクロムめっきで被覆し、それ以外の部分をセラミックないしサーメットで面一に被覆したコーター用ペーパーロールが開示されている。

また、特許文献２においては、ゲートロールコーターにおいて、一方のゲートロールの表面を、耐久性と耐蝕性及び濡れ性と摩擦係数に優れたセラミックスで被覆することが開示されている。

特開平０８−０８９８７３号公報 特開平０８−１６９０６３号公報

上述したように、塗工の際に直接塗工液が接触するロールや塗工された乾燥前のウエブが直接接触するロールにおいて、ロールが塗工液により汚染されることによるトラブルが問題視され、対策もとられてきた。
しかしながら、本発明者等は、抄紙機における紙切れの原因や紙の品質欠陥について鋭意検討した結果、塗工におけるトラブルの原因は、これらのロールに限定されず、塗工前のリードインペーパーロールもトラブルの原因となっていることに着目し、本発明を完成させた。
即ち、抄紙機の高速化等により、塗工液が付与されたロールの高速回転等により塗工液がミスト化して飛散し、リードインロール表面に付着し固化した塊が剥れて塗工装置や走行中のウエブ上に落下したり、塗工液の循環ラインに混入するなどして、ウエブに塗工液の塊が塗布されてしまい、紙切れを発生させたり、紙欠陥による品質トラブルを引き起こす原因になっていることが解った。従って、塗工トラブルの更なる改善のためには、塗工時や塗工後のロール表面に対する付着防止手段のみでなく、塗工前のリードインペーパーロールに対しても対策を施すが必要である。

本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、抄紙機等の塗工装置において、塗工時や塗工後のロールのみならず、塗工前のリードインペーパーロール表面に塗工液が付着して起こるトラブルを防止することを目的とする。

以上の目的を達成する為に本願第一発明は、紙に塗工液を塗布する塗工装置の塗工部へ紙を導入するリードインペーパーロールであって、ロール本体内部に冷却流体を通す流路を備えたことを特徴とする。
ここで、冷却流体としては、ロール本体内部を冷却してロール表面に結露水を発生させることができる流体、例えば冷却水などを採用することができる。

また本願第二発明は、前記ロール本体の周壁が内外二重壁構造であって、該内外二重壁間に前記流路が形成され、ロール軸内部に形成した冷却流体供給路を通ってロール本体中心部に供給される前記冷却流体を、前記二重壁間の流路を経由してロール本体外部へ排出することを特徴とする。

本願第三発明は、前記冷却流体が冷却水であることを特徴とする。

本願第四発明は、前記ロール本体の周壁表面がセラミックス溶射皮膜で被覆されていることを特徴とする。

本願第五発明は、前記ロール本体に添設されるドクターを具備していることを特徴とする。
また、該ドクターのブレードは樹脂製ブレードであることが好ましい。

本願第六発明は、前記ドクターのブレードとロール本体の周壁表面との接触部に液体を付与する手段を備えたことを特徴とする。
ここで、液体を付与する手段としては、前記第一発明によりロール表面に発生する結露水を兼用しても良いし、前記接触部に霧状水などを吹き付ける吹き付け手段を別途備えても良い。

本願第七発明は、前記塗工装置が抄紙機のドライヤパートの間に設置されていることを特徴とする。
ここで、ドライヤパートの間とは、プレドライヤパートとアフタードライヤパートのように、前後に配設されたドライヤパート相互の間を言う。
また、この場合の塗工装置は通常、サイズプレスとも呼ばれる。

本願第八発明は、前記塗工装置がゲートロールコーターであることを特徴とする。

本発明に係るリードインペーパーロールは以上説明したように、ロール本体内部を冷却流体で冷却することで、ロール本体表面に結露水を発生させ、該結露水によりロール本体表面へ塗工液飛沫等が付着し固化するのを防ぎ、汚れを防止することができる。よって、リードインペーパーロール表面に付着して形成された塗工液等の塊が剥れて、走行中のウェブや塗工装置の上に落下して起こる塗工欠陥や紙切れ等のトラブルを防止することができる。また、これらトラブルを未然に防止する為に、抄紙機や塗工機等の運転を停止してリードインペーパーロールを定期的に洗浄する必要が有るが、前記飛沫等の付着防止作用によりその洗浄回数を大幅に減らすことができる。よって、抄紙工程や塗工工程の効率化、低コスト化に寄与するなど、多くの効果が期待できる。

また、第二発明によれば、ロール本体周壁を内外二重構造としてロール表面の内側に流路を形成し、ロール中心部に供給される冷却流体を、その流路を通してロール表面を冷却する構成としたので、冷却流体の速度を速くすることができ、ロール表面との間の熱伝導率を大きくすることが可能となると共に、ロール内部全体に冷却水を流す場合に比べ冷却流体量も効率的である。これにより冷却効率が向上し、ロール表面をより確実に結露させることができる。

第三発明によれば、前記冷却流体として、手軽に利用できる工業用水や水道水などの冷却水を用いてロール本体を冷却するので、安価且つ確実にロール表面を結露させることができる。

第四発明によれば、ロール本体の周壁がセラミックスで被覆されているので、セラミックスの本来の性質である耐磨耗性（硬質性）、耐腐食性により表面が滑らかに保たれると共に、セラミックスの水濡れ性によって、結露水によりロール表面が均一に濡れやすい。したがって、該ロール本体表面に塗工液の飛沫等が付着し難く、汚れ難い。

第五発明によれば、ドクターによりロール本体の周壁表面に付着した汚れを掻き落とし受け皿等に収めることにより、ロール表面の汚れをより確実に除去することができる。
さらに、ロール本体表面をセラミックス皮膜で被覆した場合、柔らかい材質である樹脂をドクターブレードの材質として用いることにより、セラミックスの磨耗を防ぐと共にロール表面を滑らかに保つことができる。

第六発明によれば、ロール表面とドクターブレードの接触部を、結露水や霧状水等の液体で濡らしながらドクタリングすることにより、該接触部でのロール及びドクターの摩耗や損傷を防止することができる。

第七発明によれば、抄紙機は一般にオフラインの塗工機より運転速度が速い場合が多く、塗工液の飛沫が飛びやすいので、本発明のリードインペーパーロールを抄紙機に用いると大きな効果が期待できる。

第八発明によれば、ゲートロールコーターは塗工に用いるロールが６本と多く、リードインロールに付着した塗工液の飛沫の塊等が落下して塗工液循環ラインに混入したり紙に付着するなどの不具合が発生し易いので、本発明のリードインペーパーロールをゲートロールコーターに用いると大きな効果が期待できる。

本発明に係るリードインペーパーロールを抄紙機のゲートロールコーターのリードインロールに適用した例について、図面を参照しながら以下に説明する。
本例の抄紙機は図１に示すように、プレドライヤパート１とアフタードライヤパート２の間に、サイズブレスとしてゲートロールコーター３が配置されている。

ゲートロールコーター３は、ウエブ（紙匹）４に直接接している一対のアプリケータロール５ａ，５ｂ、各アプリケータロール５ａ，５ｂ毎に設置された中央のメタリングロール６ａ，６ｂ、外側のファウンテンロール７ａ，７ｂから構成され、各メタリングロール６ａ，６ｂとファウンテンロール７ａ，７ｂの間に供給された塗工液８が各アプリケータロール５ａ，５ｂに転写され、ウエブ４がこれら一対のアプリケータロール５ａ，５ｂの間の塗工部９を通過することにより、ウエブ４の表裏に塗工液が塗布されるように構成されている。尚、本例では、上質紙や微塗工紙を生産するため、サイズ液のみならず、カラー（塗料）も塗工するようになっている。

塗工部９に適正な角度でウエブ４を供給するために、塗工部９の直前にリードインペーパーロール１０が設置されており、また、塗工部９から適正な角度でウエブ４を排出してアフタードライヤパートのシリンダードライヤ２に供給するために、塗工部９の直後にはリードアウトペーパーロール１１が設置されている。尚、リードアウトペーパーロール１１の代わりに、ウエブ４の皺を除去できるエキスパンダーロールを設置しても良く、両方のロールを設置することもできる。
また、プレドライヤパートのシリンダードライヤ１とリードインペーパーロール１０の間には別のペーパーロール１２も設置されている。

リードインペーパーロール１０は、図３，図４に拡大して示すように、軸受１３で回転自在に支持される左右のロール軸１４、１５の内端部位に円形の側板１６，１７を固定すると共に、これら側板１６，１７の外周縁間にわたって円筒状の外周壁１８を固定し、且つ、夫々の側板１６，１７の内面側に固定した支持部材１９，２０により円筒状の内周壁２１を固定して、内外二重壁構造のロール本体１０’を構成したもので、外周壁１８と内周壁２１の間が流水路（流路）２２となっている。

一方のロール軸１４の軸心部には給水管２４がロールに対し回転自在に貫通しており、この給水管２４の一端は冷却水の給水口２５に連絡する一方、他端側はロール軸１４内端から突出し、ロール本体１０’の軸心を通って、他方のロール軸１５の軸心部に設けた通孔２６の内端に挿入されている。通孔２６の外端は、側板１７の内側にて放射状に分岐されて外周壁１８と内周壁２１の間の流水路２２に連通している。そして、給水口２５から供給される冷却水が、冷却流体供給路としての給水管２４及び通孔２６を経由して流水路２２に流入し、該流水路２２内において、他方のロール軸１５側から一方のロール軸１４側に向けて流動するよう構成されている。

また、一方のロール軸１４の軸心部における前記給水管２４の外側には、排水路２７が形成されている。この排水路２７の一端はロール軸１４に設けた排水口２８に連絡し、他端側は側板１６の内側にて放射状に分岐されて流水路２２に連通しており、流水路２２内を他方のロール軸１５側から一方のロール軸１４側に向けて流動した冷却水が、排水路２７、排水口２８を経由してロール本体１０’の外部に排出されるよう構成されている。

冷却水は、１５〜３５℃程度の工業用水や水道水などであり、該冷却水が流水路２２内を前記のように流動することで外周壁１８の内側を冷却している。ドライヤパートのシリンダドライヤの表面温度は通常１００℃程度の高温状態であり、ロール本体１０’の周壁表面、すなわち、外周壁１８の表面は、ドライヤパートを通ってきたウエブ４との接触により７０℃程度の高温状態になっており、前記冷却水による冷却作用により、外周壁１８表面に結露水が発生し、該結露水によりロール本体１０’表面へ塗工液飛沫等が付着し固化するのを防ぎ、汚れを防止することができる。

ロール本体１０’の外周壁１８は通常、鋼管などによって製造されるが、錆の発生やキズ、磨耗防止のため、本例では、周壁表面、すなわち、外周壁１８の表面を、例えば表面粗さ（Ｒａ）：１．０〜１．８μｍ程度のセラミックス溶射皮膜２３で被覆された滑らかな表面にしており、塗工液の飛沫等が付着し難く、汚れ難いよう形成されている。また、セラミックス溶射は従来からロールの溶射に用いられている技術を用いることができ、セラミックス溶射皮膜２３の厚さは例えば２００〜６００μｍ程度とすることができる。また、セラミックス溶射皮膜２３の硬度は、例えばＨｖ７００〜１０００とすることができる。

本例のリードインペーパーロール１０には、ドクターが添設されていないが、ドクターを設置してもよく、ドクター３０を設置した例を図２に示す。ドクター３０は、ロール本体１０’表面に付着した汚れ等を掻き落とすためのブレード３１と、掻き落とされた汚れ等を受け止める受け皿３２を備えており、そのブレード３１を樹脂製ブレードとすることで、ロール表面のセラミックス皮膜２３の磨耗を防ぐと共にロール表面を滑らかに保つことができる。

以上の構成になるリードインペーパーロール１０を採用したゲートロールコーター３は、塗工液等の塊が走行中のウェブや塗工装置の上に落下して起こる塗工欠陥や紙切れ等のトラブルを防止することができる。また、このゲートロールコータ３を設置した図１の例の抄紙機においては、リードインペーパーロールの定期洗浄作業を、従来品が月３回程度必要だったところ、月１回に削減することができた。

尚、詳細な説明と図示は省略するが、図２の例に示したブレード３１とロール表面との接触部に、摩耗及び損傷防止の為の液体を付与する手段を備えると良い。液体付与手段は、前述した結露水を用いることもできるが、ロール表面（外周壁１８の表面）とブレード３１の接触部に、霧状水等の液体を吹き付けるよう構成することができる。
シャワー水をロール表面にかけたり、ロール下部を水につけたりすることもできるが、水量が多すぎてロール表面を水回りするのは好ましくない。
また、ドクター３０を使用する場合に液体を付与することは必須要件ではなく、水回り防止を重視して、液体を付与しない運転も可能である。

また、前述したリードアウトロール１１やペーパーロール１２に対しても、前記リードインペーパーロール１０と同様に、ロール本体の周壁表面をセラミックス溶射皮膜で被覆すると共に、ロール本体内部に冷却水循環経路を設けて、塗工液飛沫等の付着や汚れを防止し得るよう形成することが有効である。さらに、これらのロールに対しても、樹脂製ブレード３１を有するドクター３０の設置や、ブレード３１との接触部への液体付与手段を設置することも有効である。

以上、本発明の実施形態の例を図面に基づき説明したが、本発明に係るリードインペーパーロールの構成及び用途は図示例のものに限定されず、各請求項記載の技術的思想の範疇において種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係るリードインペーパーロールの構成は、ロール表面の汚れ防止に役立つものであり、従来から塗工液の汚れ対策を取って来た塗工機のリードアウトペーパーロールやその他のペーパーロールにも同様の構成が適用できる。また、本発明に係るリードインペーパーロールは、塗工装置であれば、抄紙機に設置されるものに限らず、オフラインのコーター（塗工機）にも適用できることは言うまでもない。

本発明のリードインペーパーロールの実施形態の一例に係るゲートロールコーターを示す簡略側面図。 本発明のリードインペーパーロールの実施形態の他例に係るゲートロールコーターを示す簡略側面図。 図１または図２におけるリードインロールの拡大縦断正面図。 図３の（Ｘ）−（Ｘ）線に沿う断面図。

符号の説明

１：プレドライヤパートのシリンダードライヤ
２：アフタードライヤパートのシリンダドライヤ
３：ゲートロールコータ-
４：ウエブ（紙匹）
８：塗工液
９：塗工部
１０：リードインペーパーロール
１０’：ロール本体
１８：外周壁
２１：内周壁
２２：流水路（流路）
２３：セラミックス溶射皮膜
２４：給水管（冷却流体供給路）
３０：ドクター
３１：ブレード

Claims (8)

1. ウエブに塗工液を塗布する塗工装置の塗工部へウエブを導入するリードインペーパーロールであって、ロール本体内部に冷却流体を通す流路を備えたことを特徴とするリードインペーパーロール。
2. 前記ロール本体の周壁が内外二重壁構造であって、該内外二重壁間に前記流路が形成され、ロール軸内部に形成した冷却流体供給路を通ってロール本体中心部に供給される前記冷却流体を、前記二重壁間の流路を経由してロール本体外部へ排出することを特徴とする請求項１記載のリードインペーパーロール。
3. 前記冷却流体が冷却水であることを特徴とする請求項１または２記載のリードインペーパーロール。
4. 前記ロール本体の周壁表面がセラミックス溶射皮膜で被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のリードインペーパーロール。
5. 前記ロール本体に添設されるドクターを具備していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のリードインペーパーロール。
6. 前記ドクターのブレードとロール本体の周壁表面との接触部に液体を付与する手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のリードインペーパーロール。
7. 前記塗工装置が抄紙機のドライヤパートの間に設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のリードインペーパーロール。
8. 前記塗工装置がゲートロールコーターであることを特徴とする請求項７記載のリードインペーパーロール。

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