JP2006305470A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液などをウエブに塗布する為に流体噴霧方式を採用するにあたり、噴霧流体を効率的にウエブに塗布することができる塗布装置を提供する。
【解決手段】 ロール１ａ，１ｂのニップ部１ｃの周辺および直前のウエブ２’に向けてサイズ剤を噴霧するので、噴霧されたサイズ剤が、走行するウエブ２と各ロール１ａ，１ｂで囲まれた空間内において、該ウエブ２の走行とロール回転による随伴空気により、ニップ部１ｃに向って収束するように流れる。よって、噴霧ノズル４から噴霧されたサイズ剤が周囲に拡散され難く、より効率的にウエブ２に塗布することができる
【選択図】 図２

Description

本発明は、走行するウエブに液体を噴霧して塗布する塗布装置に関し、詳しくは、抄紙機などによる製紙工程中で走行しているウエブに対し、耐水性を付与するサイズ液などの薬液やその他の液体を噴霧して塗布する塗布装置に関する。

紙を製造する抄紙機においては、ヘッドボックス等により紙料をワイヤパートのワイヤ上に載せて、ワイヤパートにおいて湿紙のウエブを形成した後、プレスパートで脱水し、さらにドライヤパートで乾燥させて紙を製造する。
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(塗布装置とも言う)が配置され、ここで、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液が塗布される場合が多い。この塗工装置は、古くからサイズ液塗布の目的で設置されていたためにサイズプレスという名称が用いられているが、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、様々な目的の液体塗布に使用されている。さらに、塗工紙や微塗工紙用の塗料の塗工にも用いられている。
また、塗工装置の型式も、当初は２本のロールのニップ部に塗工液の液溜り（ポンド）を形成して、ウエブがこのポンドを通過することによりウエブ表面に塗工液が塗布されるポンド型サイズプレスが主流であつたが、最近は、ゲートロールやブレードタイプの転写型サイズプレスも用いられている。

ところで、製造する紙の種類によっては、サイズプレスのような塗工装置を装備していない抄紙機も存在する。例えば、段ボール原紙を製造する抄紙機のように、ウエブに高度な耐水性を付与する必要がない場合、塗工装置は不要であった。しかし、このような抄紙機も、最近の紙需要の多様化により、塗工機能を具備することが望まれている。
しかしながら、既存の抄紙機において、一般的に用いられている所謂サイズプレスと呼ばれるような塗工装置を増設することは、かなり困難な改造を伴う。つまり、塗工装置を増設する場合は、ドライヤパート、カレンダパート、リールパート、ワインダ等の再配置が必要となり、高価な改造になるばかりでなく、改造のための生産ロスも大きな問題となる。

このような抄紙機の改造を最小限に押さえつつ、パルプ製品にコーティングする装置として、新聞用紙等の抄紙機においてウエブを形成するスクリーン上（ワイヤパート）において、流体をスプレー塗布する技術が特許文献１に開示されている。また、該特許文献１には、スプレーガンによってコーティング流体を多量低速霧化空気でスプレー塗布することが記載されており、スプレーガン、霧化空気供給ダクトとチューブ、コーティング流体供給配管、スプレーガンのオンオフ操作用エア配管等を纏めてスプレーブームに収納して設置することが記載されている。

また、特許文献２及び特許文献３には、抄紙機のカンバス、ウエブ、ヤンキードライヤ等の走行体に対して、薬液などの液体をノズルから噴霧すると共に、別のノズルから気流を噴射して、噴霧された液体を該気流に乗せて吹き付けることにより、高速の走行体に対しても確実に液体を付与できる技術が開示されている。
また、特許文献４には、特に紙の製造工程において、紙面上等に所定の流体を散布する流体散布ノズルとノズル移動機構が記載され、さらに、液体の噴霧ノズルの周囲に周壁を設けると共に周壁の内側から圧縮空気を噴射してエアカーテンを形成することにより、所定の散布領域を逸脱することなく流体の噴射を行うことができる技術が開示されている。

特表平１０−５００９０１号公報 特開２００３−２５１２５９号公報 特開２００４−５８０３１号公報 特開平０９−１２５４０号公報

これら従来技術に開示されるように、走行中のウエブに薬液などの流体を塗布する場合に、ウエブに直接流体を噴霧（スプレー）する流体噴霧方式（スプレーガン方式）を採用すると、比較的簡単な設備で設置可能である。
しかし、このような流体噴霧方式によれば、噴霧された流体が飛沫となって飛散し易く、全てウエブに塗布することは難しいため、効率がよくないと言う問題がある。
さらに、流体噴霧に伴って発生した余分な飛沫がウエブ以外の箇所、例えば噴霧ノズルやその他の塗布装置の部分などに付着して雫や塊が形成され易く、この雫や塊がウエブやロール上などに落下すると、塗工欠陥や紙切れ（走行中のウエブが切断するトラブル）などを引き起こす原因となる。また、噴霧ノズル先端部から噴霧流体の雫がウエブ上に滴下して塗工欠陥等となるトラブルも発生する。

本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、ウエブに直接流体を噴霧（スプレー）する流体噴霧方式を採用するにあたり、噴霧流体を効率的にウエブに塗布することを目的とする。さらに、噴霧流体の飛沫等によるトラブルを防止し得る塗布装置を提供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、走行するウエブに液体を噴霧して塗布する塗布装置であって、
液体と噴霧用空気の２流体ノズルで構成される噴霧ノズルを、前記ウエブの幅方向にわたり複数個配置した噴霧ノズル群と、
該噴霧ノズル群の各噴霧ノズルに液体を供給する液体供給配管、及び噴霧用空気を供給する噴霧空気供給配管を具備し、
前記各噴霧ノズルが、前記ウエブを走行させる２本のロールのニップ部周辺および該ニップ部直前のウエブに向けて液体を噴霧するよう配置されていること、若しくは、前記各噴霧ノズルが、前記ウエブを走行させる２本のロールのニップ部周辺または該ニップ部直前のウエブに向けて液体を噴霧するよう配置されていることを特徴とする。

また、本願第二発明は、前記各噴霧ノズルの噴射方向中心線が、前記ウエブの走行方向に対して６０度以内の角度であることを特徴とする。

本願第三発明は、前記各噴霧ノズルの下方に、空気を噴射する雫飛ばしノズルを備えることを特徴とする。

本願第四発明は、前記噴霧ノズル群、前記液体供給配管及び前記噴霧空気供給配管を収納してウエブの幅方向に配置される収納箱を具備すると共に、前記収納箱は、該収納箱外面に付着した前記液体の余分な飛沫を集積して排出する飛沫受け部材を備えることを特徴とする。

本願第五発明は、前記塗布装置が、抄紙機のドライヤパートの間、すなわち、ドライヤの群と群との間に設けられていることを特徴とする。

本願第六発明は、前記２本のロールが、抄紙機のブレーカースタックとして配設された既設のロールであることを特徴とする。

本願第七発明は、前記液体が紙に耐水性を付与するサイズ液であることを特徴とする。

本願第八発明は、前記ウエブが段ボールのライナー等の段ボール原紙であって、該段ボール原紙への薬液塗布に用いられることを特徴とする。

また、本願第一〜第八発明において、前記各噴霧ノズルから噴霧された液体の余分な飛沫を吸引する吸引手段を具備することが好ましい。具体的には、前記収納箱外面に吸引穴を設けることなどにより実施できる。

本発明に係る塗布装置は以上の構成としたことにより、以下の効果を有する。
第一発明によれば、走行するウエブに液体を塗布する装置において、該液体と噴霧用空気の２流体ノズルからなる噴霧ノズルで該液体をウエブに塗布する方式とし、２本のロールのニップ部周辺および／または該ニップ部直前のウエブに向けて液体を噴霧するので、噴霧された流体が、走行するウエブと２本のロールで囲まれた空間内において、該ウエブの走行とロール回転による随伴空気により、ニップ部に向って収束するように流れる。よって、噴霧ノズルから噴霧された流体が周囲に拡散され難く、より効率的にウエブに塗布することができるなど、多くの効果を有する。
また、前記２本のロールとして、抄紙機などの既存のロールを用いれば、サイズプレスのような大掛かりな塗布装置を設置することなく、安価且つ短期間に薬液などの液体をウエブに塗布できるようになる。

第二発明によれば、各噴霧ノズルの噴射方向中心線をウエブの走行方向に対し６０度以内の角度としたので、該角度が６０度を超える、例えば噴射方向中心線がウエブ走行方向に対し９０度の角度で略垂直に噴霧する場合に比べ、噴霧された流体が周囲に拡散する虞れが少なくなる。よって、ウエブに対し液体を効率良く塗布することができると共に、余分な飛沫の発生を防止することができる。

第三発明によれば、噴霧ノズルの下方に備えた雫飛ばしノズルで、噴霧ノズル先端に形成されやすい雫を分散させるので、該雫がウエブやロール等に落下、付着して生じるトラブルを未然に防止することができる。

第四発明によれば、噴霧ノズル群、液体供給配管、噴霧空気供給配管を収納箱に収納することで、噴霧された流体の余分な飛沫が、噴霧ノズル群、液体供給配管、噴霧空気供給配管の外面に直接付着することを防ぎ、且つ、収納箱外面に付着した余分な飛沫を飛沫受け部材で集積して排出するので、前記飛沫が集まって発生する雫や液塊がウエブやロール等に落下、付着して生じるトラブルを未然に防止することができる。

第五発明によれば、抄紙機のドライヤパートの間ではウエブの水分率が低い状態にあり、この部分で液体の塗布を行うので、塗布した薬液等がウエブ内部に浸透しにくく、ウエブ表面に作用させる表面サイズ剤のような薬液を効率良く塗布するのに適している。

第六発明によれば、当初からブレーカースタック（プレカレンダ）を装備した抄紙機が多いため、塗布装置を増設するにあたり、抄紙機の大幅な改造を強いることなく、ブレーカースタックを利用して、容易に本発明の塗布装置を設置することができる。

第七発明によれば、塗布装置によって紙に耐水性を付与する所謂サイズ液を塗布するが、本発明は該サイズ液をウエブに噴霧して塗布する方式を採用したので、サイズ液が紙の中心部に浸透し難い。よって、従来から知られている２本ロールのニップ部に液溜まり（ポンド）を形成して塗布するボンド型のサイズプレス方式などに比べ、表面サイズ剤の薬品原単位を大幅に改善することができる。本出願人は、段ボールのライナー原紙に本発明を採用した場合、２ロールのニップ部に液溜りを形成する従来のサイズプレスに比べサイズ剤の薬品原単位（円／製品ｋｇ）が約３倍改善されるという試験結果も得ている。

第八発明によれば、段ボールのライナー原紙を製造する場合、従来は内添サイズ剤を添加すれば充分であったが、撥水性を要求される品種に対して表面サイズ剤を塗布する必要が生じており、このような要望に対し、簡単な設備改造で容易に対応することができる。

次に、本発明に係る塗布装置の実施形態の一例を図１〜図４に基づき説明する。
本例では、段ボールのライナー原紙を製造する抄紙機において、そのブレーカースタック（プレカレンダ）における２本のロール１ａ，１ｂの前方（ウエブ２の走行方向に対し上流側）に塗布装置Ａを設置し、該塗布装置Ａにより、走行するウエブ２に対して表面サイズ剤を噴霧し塗布する場合を例示する。表面サイズ剤は、段ボールのライナー原紙に耐水性を付与するためのサイズ液である。

塗布装置Ａは、ウエブ２の幅方向に沿って配置した収納箱３内に、噴霧ノズル４をウエブ２の幅方向にわたり複数個配置した噴霧ノズル群と、各噴霧ノズル４に液体（表面サイズ剤）を供給するための液体供給配管５、及び噴霧用空気を供給するための噴霧空気供給配管６を収納してなり、走行するウエブ２に対し各噴霧ノズル４から表面サイズ剤を噴霧するよう構成されている。噴霧ノズル４は、ウエブ２の幅方向に６０〜１００ｍｍ程度のピッチで配置することが、均一な塗布の点で好ましい。

各噴霧ノズル４は、前記２本のロール１ａ，１ｂのニップ部１ｃの周辺および該ニップ部１ｃ直前のウエブ２'に向けて、表面サイズ剤を噴霧可能なよう配置されている。
また各噴霧ノズル４は、表面サイズ剤と噴霧用空気の２流体ノズルで構成され、その噴射方向中心線Ｌのウエブ２の走行方向に対する角度（噴射角度）θが６０度以内になるよう、収納箱３の前面３ａ側に設置されている。

液体供給配管５は、各噴霧ノズル４にそれぞれ表面サイズ剤を供給するチューブ５ａの集合体であり、多数のチューブ５ａが束になって配設されており、チューブ５ａの収納箱３の外部には、それぞれ流量調整可能なフローメータ（図示せず）が設置され、塗布量の幅方向への均一化が可能である。尚、図２における符号５の外円部分は収納箱３の側壁貫通部を示している。
また、噴霧空気供給配管６は分岐ホース６ａを介して各噴霧ノズル４に噴霧用空気を供給するようになっている。

また、塗布装置Ａは、各噴霧ノズル４から噴霧された表面サイズ剤の余分な飛沫を吸引する吸引手段を備えている。
吸引手段は、収納箱前面３ａの上部において収納箱３の幅方向と高さ方向にわたり複数開設した大小の前側吸引穴７ａと、収納箱上面３ｂの前部において収納箱３の幅方向に沿う長孔状に開設した上側吸引穴７ｂと、これら吸引穴７ａ，７ｂを介して収納箱３内に前記余分な飛沫を吸引し、吸引した飛沫を空気と共に収納箱３外へ排出する複数の吸気配管８と、複数の吸気配管８が集合して吸引される吸気ファンなどの吸引機（不図示）により構成されている。本例では、吸気配管８は収納箱後面３ｃ側に等間隔で複数配置され、前記余分な飛沫を塗布装置Ａの後方側に排出する。
収納箱の上面３ｂには、前記吸引穴７ａ，７ｂからの前記飛沫の吸引を効率良く行うために、該上面３ｂに傾斜状に立ち上がる遮蔽板９が設けられている。また、遮蔽板９の上面は後述する飛沫受け部材としても機能する。

また収納箱３は、後述する飛沫受け部材１０をウエブ２とほぼ平行に支持するための取付面３ｅを箱底部に備えると共に、箱外面に付着した前記余分な飛沫を効率良く前記飛沫受け部材１０に集積するために、前面３ａ，上面３ｂ，後面３ｃ，下面３ｄの各面が傾斜面となる略五角形状に形成されている。

飛沫受け部材１０は、収納箱３の幅方向にわたる長さを備えた板材で、ボルト・ナットなどの固定部材により収納箱３底部の取付面３ｅに固定されて、収納箱上面３ｂ，前面３ａに付着し伝い落ちる前記余分な飛沫の雫を前側突出面１０ａで集積し、収納箱後面３ｃ，下面３ｄに付着し伝い落ちる前記余分な飛沫の雫を後側突出面１０ｂで集積するよう形成されている。また、飛沫受け部材１０は、前側突出面１０ａに設けた雫排出口に接続する雫排出管１０ｃを備え、該雫排出管１０ｃにより、前記集積した雫を排出するようになっている。

飛沫受け部材１０の先端には、前記各噴霧ノズル４の下方に位置する雫飛ばしノズル１１が形成されている。雫飛ばしノズル１１は、飛沫受け部材１０の幅方向に沿って、噴射用空気供給管１１ａと空気噴射用長孔１１ｂを配設し、噴射用空気供給管１１ａから供給される空気を空気噴射用長孔１１ｂから噴射して、噴霧ノズル４先端からの雫や飛沫受け部材１０の先端部に形成される雫を分散させるようになっている。

このような構成になる本例の塗布装置は、複数のドライヤ群からなるドライヤパートのドライヤ群間に位置するブレーカースタック（プレカレンダ）に設置され、段ボールのライナー原紙に対し、各噴霧ノズル４により表面サイズ剤を噴霧して塗布する。その際、ブレーカースタックの２本のロール１ａ，１ｂのニップ部１ｃ周辺および／または該ニップ部１ｃ直前のウエブ２'に向けて表面サイズ剤を噴霧するので、噴霧された流体が、走行するウエブ２と各ロール１ａ，１ｂで囲まれた空間内において、該ウエブ２の走行と各ロールの回転による随伴空気により、ニップ部１ｃに向って収束するように流れる。よって、噴霧されたサイズ剤が周囲に拡散され難く、より効率的にウエブ２'に塗布することができる。また、各噴霧ノズル４のウエブ２に対する噴射角度θは、ロールニップ部１ｃ周辺等に向けて噴霧するので鋭角とし、大凡６０度以内とすることが好ましく、１０〜５０度の範囲がさらに好ましく、ウエブ２に対しサイズ剤を効率良く塗布することができると共に、余分な飛沫の発生を防止することができる。また、各構成要素を収納箱３内に収納すると共に、サイズ剤の噴霧に伴う余分な飛沫を吸引する吸引穴７ａ，７ｂ、集積・排出する飛沫受け部材１０、雫飛ばしノズル１１などを備えるので、前記余分な飛沫が雫や液塊となりそれがウエブ２やロール１ａ，１ｂ等に落下、付着して生じ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など、多くの効果を奏する。

尚、本例では、抄紙機のブレーカースタック（プレカレンダ）に塗布装置Ａを設置する場合について説明したが、塗布装置Ａの設置箇所はこれに限定されず、抄紙機のドライヤパートの間や別の場所に設けるなど、必要に応じて適所に設置可能である。また、塗布装置Ａの用途も、本例のように、段ボールのライナー原紙の製造工程において表面サイズ剤を塗布する場合に限定されず、各種紙の製造工程において、表面耐水性の向上、表面強度の向上、平滑性の向上、剛度の向上、染色、塗工紙の塗工等、様々な目的の液体塗布に適用可能であることは言うまでもない。
さらに、ウエブの両面側にそれぞれ塗布装置を設けて塗布することも出来ると共に、ロールと塗布装置をセットで設置する場合にも適用可能である。

本発明に係る塗布装置の実施形態の一例を示す側面図。 塗布装置における収納箱の内部構造を表す図１の要部拡大図。 図２の平面図。 図２の正面図

符号の説明

Ａ：塗布装置
１ａ，１ｂ：ロール
１ｃ：ニップ部
２，２'：ウエブ
３：収納箱
４：噴霧ノズル
５：液体供給配管
５ａ：チューブ
６：噴霧空気供給配管
６ａ：分岐ホース
７ａ，７ｂ：吸引穴
８：吸気配管
９：遮蔽板
１０：飛沫受け部材
１１：雫飛ばしノズル
Ｌ：噴射方向中心線
θ：噴射角度

Claims (8)

1. 走行するウエブに液体を噴霧して塗布する塗布装置であって、
   液体と噴霧用空気の２流体ノズルで構成される噴霧ノズルを、前記ウエブの幅方向にわたり複数個配置した噴霧ノズル群と、
   該噴霧ノズル群の各噴霧ノズルに液体を供給する液体供給配管、及び噴霧用空気を供給する噴霧空気供給配管を具備し、
   前記各噴霧ノズルが、前記ウエブを走行させる２本のロールのニップ部周辺および／または該ニップ部直前のウエブに向けて液体を噴霧するよう配置されていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記各噴霧ノズルの噴射方向中心線が、前記ウエブの走行方向に対して６０度以内の角度であることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記各噴霧ノズルの下方に、空気を噴射する雫飛ばしノズルを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布装置。
4. 前記噴霧ノズル群、前記液体供給配管及び前記噴霧空気供給配管を収納してウエブの幅方向に配置される収納箱を具備すると共に、前記収納箱は、該収納箱外面に付着した前記液体の余分な飛沫を集積して排出する飛沫受け部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の塗布装置。
5. 抄紙機のドライヤパートの間に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の塗布装置。
6. 前記２本のロールが、抄紙機のブレーカースタックとして配設された既設のロールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の塗布装置。
7. 前記液体が紙に耐水性を付与するサイズ液であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の塗布装置。
8. 前記ウエブが段ボール原紙であって、該段ボール原紙への薬液塗布に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の塗布装置。

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