JP2009127186A - シート形成方法、およびパルプ繊維を製造するためのウェットエンド - Google Patents

Abstract

【課題】
繊維配向を改善して製紙機械または板紙機械でパルプ繊維を製造するためのシート形成方法、およびその工程を行うための適切なウェットエンドを提供する。
【解決手段】
流体が、機械のウェットエンドのヘッドボックス（１）の乱流ブロック（３）の後方に配置された開口部（９、９’）を通して端からパルプ懸濁液に加えられることにより解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維配向を改善して製紙機械または板紙機械でパルプ繊維を製造するためのシート形成方法と、それを行うための適切なウェットエンドとに関する。

製紙機械でパルプ繊維を形成するために、ヘッドボックスを使用してパルプ懸濁液がワイヤに加えられる。この場合、ヘッドボックスは、機械幅にわたってパルプ懸濁液を分配するための分配装置と、多数の乱流管からなる乱流ブロックと、ヘッドボックスノズルとを備える。優れたシート形成を達成するために、パルプ懸濁液噴流が機械幅全体にわたってできるだけ均一にワイヤに衝突することが重要である。また、ヘッドボックスからの噴流は、ヘッドボックスノズルから出た後に広がり、そして開放噴流がワイヤに衝突した後にさらに広がる。したがって、開放噴流およびパルプ懸濁液をワイヤに導くためのワイヤエッジ制限部が必要となる。ワイヤエッジ制限部がないと、懸濁液がワイヤの端から流出し、これにより、坪量が減少し、繊維のエッジ領域の繊維配向が乱されるであろう。

また、ワイヤエッジ制限部は、望ましくない影響も有する。一方では、横方向ヘッドボックスノズル壁またはワイヤエッジ制限部とパルプ懸濁液との間のエッジの摩擦によって、繊維配向が乱され、また作動方向においてワイヤのエッジよりも中央の方が速度が速い状態で、不均一な速度プロファイルが懸濁液に生じる。他方では、懸濁液がワイヤエッジ制限部に衝突した場合、ワイヤエッジ制限部は、ワイヤの中央に向かって反射波を生じさせる。この望ましくない影響は、機械の作動方向に広がるワイヤエッジ制限部によって軽減される。しかし、パルプ懸濁液が、この広がりによって開かれた領域に流入し、この結果、より薄いエッジを有するパルプマットが形成されてしまう。

これらの２つの問題に対する種々の解決策が最新技術から知られている。例えば、（特許文献１）は、乱流発生器のエッジの乱流チャンネルが残りの乱流発生領域からそれぞれ分離されるヘッドボックスを開示している。これらの横方向乱流チャンネルの各々は、繊維配向プロファイルに影響を与えるために使用できるエッジ流れ用の供給管を有する。（特許文献２）は、乱流ブロックの近傍の一体化されたエッジ供給構成を有するヘッドボックスを記載している。

しかし、乱流ブロックのエッジ流れの送入は、その後のエッジの摩擦の影響を補償または低減できるようにするために、非常に大量のエッジ流れを供給しなければならないという欠点を有する。この著しい過剰投与により、噴流がヘッドボックスからから出る前に流れの乱れが生じ、したがって繊維配向の乱れが生じる。

欧州特許出願公開第１６１９２９８号明細書 欧州特許第０８５７８１６Ｂ１号明細書

したがって、本発明の課題は、上記欠点を回避し、このようにして、繊維配向の乱れを低減し、かつ機械幅全体にわたって改善された坪量分布を有する繊維マットを形成する改良されたシート形成方法、およびそれに適切な製紙機械または板紙機械のウェットエンドを提供することである。

この目的は、流体が、機械のウェットエンドのヘッドボックスにおける乱流ブロックの後方に配置された開口部を通して端からパルプ懸濁液に加えられるシート形成方法によって達成される。このことにより、懸濁液の案内が改善され、エッジの摩擦が低減または補償される。さらに、ワイヤエッジ制限部が広がった場合、この広がりによって開かれた領域は、流体で充填され、このようにして、懸濁液がワイヤのこれらのエッジ領域から流出することを防止する。

この場合使用される流体は、特に簡単なプロセス流を可能にする白水であることが好ましいが、この理由は、大量の白水が、いずれにせよウェットエンドで製造されるからである。

他の好ましい実施形態では、使用される流体は、ヘッドボックス分配装置に供給されるパルプ懸濁液よりも低いかまたは高い密度を有することもできるパルプ懸濁液である。パルプのこの追加の投入によって、機械の作動方向を横切る坪量の差をより効果的に補償できる。機械の作動方向に広がるワイヤエッジ制限部により、広がりによって形成された空間は、パルプのこの追加の投入のためにパルプ懸濁液で充填され、このようにして、ワイヤの均一な懸濁液の高さが実現される。このことは、パルプ繊維の全幅にわたる均一な坪量分布に有利である。

さらに、使用される流体はガス、特に空気であり得る。このことにより、パルプマットを形成するために追加の液体をエッジに加えることなく、エッジの摩擦の低減を実現することもできる。

流体がヘッドボックスノズルの内部の懸濁液に既に加えられており、結果として、従来のワイヤエッジ制限部を依然として使用できると有利である。

また、他の可能性としては、ワイヤエッジ制限部に至るまで流体が加えられることはなく、この結果、シート形成領域の直接のエッジの摩擦を特に十分に低減できる。

液体の大部分が機械の作動方向に加えられ、このことがワイヤエッジ制限部とパルプ懸濁液との間の流体膜の形成を容易にすると実用的である。この場合、機械の作動方向の流体の流速がパルプ懸濁液の速度よりも速いと有利である。

交互に配置された複数の箇所において、流体を機械の作動方向に加えることができ、この場合、個々の箇所において、異なる流速でまたは異なる量で流体を加えることができる。パルプ懸濁液が脱水工程によって濃縮し、このようにして、エッジの摩擦を補償するために必要な作用力が増加するので、流体の量および／または流速が１つの添加点から次の添加点に機械の作動方向に増加すると有利である。

さらに、本発明は、パルプ懸濁液に流体を供給するための開口部を有する供給チャンネルが乱流ブロックの後方のワイヤエッジ制限部および／またはヘッドボックスノズルに設けられるシート形成用のウェットエンドに関する。開口部から出る流体により、エッジの摩擦が低減され、シート形成が改善される。

この場合、ヘッドボックスノズルの側壁にまたはワイヤエッジ制限部の側壁に開口部を配置できる。ヘッドボックスノズルへの流体の添加により、既存のワイヤエッジ制限部の変更が不要になるという利点が得られ、これに対して、ワイヤエッジ制限部を介した添加により、シートの最後の形成までエッジの摩擦の最小化の改善が可能になる。

好ましい実施形態では、供給チャンネルは機械の作動方向とほぼ平行に側壁で終端する。このことにより、流体の大部分が機械の作動方向に流れるという利点が得られる。

この場合、流体を加えるための開口部は、エッジの摩擦を最小限に抑え、対称的な坪量プロファイルを形成するので、ウェットエンドの両側に設けられると有利である。

側壁が開口部の後方に少なくとも１つの凹部を有し、この凹部が、機械の作動方向に狭くなる断面を有し、ここで、側壁が、凹部の領域に加えられる流体用の案内面として機能すると好ましい。側壁のこの特殊な構造によって、流体がほぼ機械の作動方向でパルプ懸濁液に加えられ、また摩擦低減流体膜の形成が改善される。

ウェットエンドの好ましい実施形態では、複数の出口開口部は、機械の作動方向に見て好ましくは交互に設けられる。ウェットエンドの複数の箇所に流体を加えることによって、エッジの摩擦が低減されおよび／またはパルプが加えられる領域を拡大できる。

図面を参照して、本発明の実施形態の２つの例について以下に説明する。

本発明によるウェットエンドの概略図である。 本発明によるウェットエンドの別形態の概略図である。 図１の概略側面図である。 図１の詳細斜視図である。

図１に示した形態は、分配装置２と、多数の乱流管４を備える乱流ブロック３と、分配装置２によって供給されたパルプ懸濁液がワイヤ６に吐出される引き続くヘッドボックスノズル５とからなるヘッドボックス１を示している。機械の作動方向は矢印１５で示されている。ワイヤエッジには、ワイヤ６に衝突するパルプ懸濁液がワイヤ６の端から流出することを防止するワイヤエッジ制限部７がある。供給チャンネル１０の開口部９はワイヤエッジ制限部７の側壁８に配置される。これらの供給チャンネル１０を通して、流体、例えば、水、希釈水またはパルプ懸濁液、空気、あるいはこれらの構成要素の混合物が加えられる。この流体が加えられることにより、流体が懸濁液と側壁８との間に境界膜を形成するので、パルプ懸濁液とワイヤエッジ制限部７の側壁８との間のエッジの摩擦が低減される。この場合、流体の大部分はノズルを通して機械の作動方向に導入され、ここで、流体の流速はワイヤのパルプ懸濁液の速度よりも速い。ワイヤエッジ制限部７の側壁８の開口部９は凹部１１に配置される。これらの凹部１１により、流体は、ノズルを通してワイヤエッジ制限部７の側壁８と、ヘッドボックス１から来るパルプ懸濁液との間の機械の作動方向にできるだけ平行に導入される。

図２は、本発明の別の実施形態を示している。この場合、参照図は、図１で用いられている実施形態に対応する。しかし、この実施形態では、流体は、供給チャンネル１０’の開口部９’を通してヘッドボックスノズル５の側壁８’に加えられる。開口部９’は側壁８’の凹部１１’に配置され、このようにして、機械の作動方向における流体供給が改善される。

図３は、図１の側面図を示している。この場合、ヘッドボックス１の下方のブレストロール１２によって偏向されるワイヤ６を特に明確に見ることができる。ヘッドボックスノズル５から出たパルプ懸濁液は衝突点１３でワイヤ６に衝突する。ワイヤエッジ制限部７の側壁８の開口部９および凹部１１が示されている。

図４には、図１の詳細斜視図が示されており、この詳細斜視図は、側壁８の凹部１１の形状を明確に示している。この場合、パルプ懸濁液は、ヘッドボックスノズル５のノズル開口部１４から出て、衝突点１３でワイヤ６に衝突する。流体は開口部９から出る。開口部９は、側壁８の凹部１１に機械の作動方向にスロット形状で垂直に配置される。凹部１１の断面は機械の作動方向に連続的に狭くなる。

作動中、パルプ懸濁液は分配装置２を通してヘッドボックス１に供給される。この場合、還流２’によって、懸濁液の一部を除去することもできる。パルプ懸濁液は、ヘッドボックス１において、多数の乱流管４を通ってヘッドボックスノズル５に流入する。ヘッドボックスノズル５から出た後、パルプ懸濁液は衝突点１３でワイヤ６に衝突する。パルプ懸濁液の速度プロファイルを変更するために、流体が供給チャンネル１０、１０’を通してワイヤエッジ制限部７またはヘッドボックスノズル５に噴射される。機械の作動方向の流体の流速は、好ましくは、パルプ懸濁液の速度よりも速く、さらに、それに該当する場合、前記流体はパルプ懸濁液よりも低い粘度および密度を有する。流体の流速が速くなることにより、エッジ領域のパルプ懸濁液が機械の作動方向に加速される。結果として、均一な速度プロファイルがパルプ懸濁液の全幅にわたって形成される。

図面に示した実施形態は本発明の好ましい実施形態を示しているに過ぎない。さらに、本発明は、他の実施形態、例えば、ヘッドボックスノズル５の側壁８’を通してまたワイヤエッジ制限部７の側壁８を通して流体を噴射することに関する。その上、機械の作動方向に配置された複数の開口部９、９’を有することが可能であろう。この場合、各開口部を通して、異なる速度でおよび／または異なる量で流体を加えることができる。パルプ懸濁液が脱水工程によってワイヤ６で濃縮し、このようにして、エッジの摩擦を補償するためにより大きい作用力を必要とするので、個々の開口部９、９’を通して加えられた流体の速度が機械の作動方向に増加すると有利である。

Claims (15)

1. ヘッドボックス（１）とワイヤエッジ制限部（７）とを有するウェットエンドを有する製紙機械または板紙機械でパルプ繊維を製造するためのシート形成方法において、流体が、前記機械のウェットエンドの前記ヘッドボックス（１）の乱流ブロック（３）の後方に配置された開口部（９、９’）を通して端からパルプ懸濁液に加えられることを特徴とするシート形成方法。
2. 白水が流体として使用されることを特徴とする請求項１に記載のシート形成方法。
3. パルプ懸濁液が流体として使用されることを特徴とする請求項１に記載のシート形成方法。
4. ガス、特に空気が流体として使用されることを特徴とする請求項１に記載のシート形成方法。
5. 前記流体の大部分が機械の作動方向に加えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のシート形成方法。
6. 前記流体が、交互に配置された複数の箇所において、異なる流速でおよび／または異なる量で機械の作動方向に加えられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のシート形成方法。
7. 個々の箇所において、前記流体の量および／または流速が機械の作動方向に増加することを特徴とする請求項６に記載のシート形成方法。
8. ヘッドボックス（１）とワイヤエッジ制限部（７）とを有する、パルプ繊維を製造するための機械のウェットエンドであって、前記ヘッドボックス（１）が分配装置（２）と乱流ブロック（３）とヘッドボックスノズル（５）とを含み、前記ワイヤエッジ制限部（７）が前記ヘッドボックスノズル（５）に近接するウェットエンドにおいて、前記パルプ懸濁液に流体を供給するための開口部（９、９’）を有する供給チャンネル（１０、１０’）が、前記乱流ブロック（３）の後方の前記ワイヤエッジ制限部（７）および／または前記ヘッドボックスノズルに設けられることを特徴とするウェットエンド。
9. 前記開口部（９’）が前記ヘッドボックスノズル（５）の側壁（８’）に配置されることを特徴とする請求項８に記載のウェットエンド。
10. 前記開口部（９）が前記ワイヤエッジ制限部（７）の側壁（８）に配置されることを特徴とする請求項８に記載のウェットエンド。
11. 前記供給チャンネル（１０、１０’）が前記機械の作動方向とほぼ平行に前記側壁（８、８’）で終端することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載のウェットエンド。
12. 前記開口部（９、９’）が、前記機械の作動方向に見て前記ウェットエンドの両側に設けられることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載のウェットエンド。
13. 前記側壁（８、８’）が前記開口部（９、９’）の後方に少なくとも１つの凹部（１１、１１’）を有し、該凹部が、機械の作動方向に狭くなる断面を有し、前記側壁（８、８’）が、前記凹部（１１、１１’）の領域に加えられる流体用の案内面として機能することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載のウェットエンド。
14. 複数の開口部（９、９’）が設けられることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一つに記載のウェットエンド。
15. 前記開口部（９、９’）が、機械の作動方向に見て交互に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のウェットエンド。

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