JP2012001822A - 抄紙機の湿紙乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湿紙が平滑面ベルトに貼り付くことを抑制しつつ最短の時間で湿紙を乾燥させることができる抄紙機の湿紙乾燥装置を提供する。
【解決手段】前工程から湿紙を転移させる搬送面が平滑面をなし、複数のローラ３１間に掛け渡して配置する平滑面ベルト３３と、平滑面ベルト３３の搬送方向に沿った複数の設置箇所に配置し、各設置箇所での湿紙１２４の含水率に応じた温度に平滑面ベルト３３を加熱して湿紙１２４を乾燥させる複数の電磁加熱３８を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、抄紙機の湿紙乾燥装置に関し、古紙を離解させた再生パルプから紙を製造する技術に係るものである。

一般的な製紙工場で行なっている製紙方法は、パルプ工程、抄紙工程、仕上工程からなり、古紙を原料として使用する場合には古紙パルプ工程が加わる。
このうち、抄紙工程では、抄紙機のワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、カレンダーパート、コーターパートを経て製品の紙とする。ワイヤーパートでは調製（再生）されたパルプを抄紙用の網（ワイヤー）に乗せて脱水して紙を抄き、プレスパートではワイヤーパートから出た水分を多く含んだ湿紙の水分を除去する。ドライヤーパートでは蒸気で加熱されたドライヤーに紙を通して乾燥させ、カレンダーパートではロール間に紙を通して表面の凹凸を平滑化し、コーターパートでは原紙に塗料を塗工する。

特許文献１に記載する古紙再生装置では、駆動ローラ、従動ローラ、プレスロール等を介して、平滑面無端ベルトを回転走行可能に懸架支持するとともに、平滑面無端ベルトの走行経路における水平走行部分にヒータプレートを設けており、平滑面無端ベルト上の湿紙は、ヒータプレートにより加熱された平滑面無端ベルトにより間接的加熱乾燥される。

特開２００７−２３４５０号公報

上記した従来の構成において、湿紙を最短時間で乾燥させるためには、水の沸点以上に加熱して乾燥させることが望ましい。しかしながら、水の沸点、通常は１００℃以上で湿紙を加熱すると、湿紙が平滑面ベルトに貼り付く現象が発生する。これは、ごく短時間のうちに水分が蒸発することにより、湿紙の水分中に含まれた異物が析出し、この異物が平滑面ベルトに焼き付くことが原因と推定される。

本発明は上記した課題を解決するものであり、湿紙が平滑面ベルトに貼り付くことを抑制しつつ最短の時間で湿紙を乾燥させることができる抄紙機の湿紙乾燥装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置は、前工程から湿紙を転移させる搬送面が平滑面をなし、複数のローラ間に掛け渡して配置する平滑面ベルトと、平滑面ベルトの搬送方向に沿った複数の設置箇所に配置し、各設置箇所での湿紙の含水率に応じた温度に平滑面ベルトを加熱して湿紙を乾燥させる複数の加熱手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置において、各加熱手段は、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％以上である場合は、平滑面ベルトの加熱温度を１００℃未満に制御し、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％未満である場合は、平滑面ベルトの加熱温度を１００℃以上に制御することを特徴とする。

また、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置において、各加熱手段は、平滑面ベルトの搬送方向で下流側に位置する加熱手段の加熱温度を、平滑面ベルトの搬送方向で上流側に位置する加熱手段の加熱温度に比べて高く制御することを特徴とする。

また、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置において、平滑面ベルトは、その搬送経路の一部が前工程の吸水ベルトとの間に湿紙を挟んで脱水するプレス部を形成することを特徴とする。

また、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置において、平滑面ベルトが金属製をなし、加熱手段が電磁加熱装置からなることを特徴とする。
また、本発明の抄紙機の湿紙乾燥装置において、平滑面ベルトと電磁加熱装置の間に平滑面ベルトの内側面に摺接する金属製の加熱体を配置し、電磁加熱装置が加熱体を加熱することで平滑面ベルトを加熱することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、加熱手段がその設置箇所での湿紙の含水率に応じた温度で平滑面ベルトを加熱して湿紙を乾燥させるので、湿紙が平滑面ベルトに貼り付くことを抑制できる。すなわち、湿紙を高温で短時間のうちに急激に加熱すると、水分の蒸発に伴って湿紙の水分中に含まれた異物が析出して平滑面ベルトに焼き付く現象が生じるが、含水率が高い、例えば５０％を超える場合には１００℃以下で加熱し、含水率が低い、例えば５０％未満である場合には１００℃以上で加熱することにより、水分の蒸発に伴う異物の析出を抑制し、異物の焼き付きに起因する湿紙の貼り付きを抑制する。

本発明の実施の形態における抄紙機を示す模式図 同実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す斜視図 同実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す分解斜視図 同実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す要部側面図 本発明の他の実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す斜視図 同実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す分解斜視図 同実施の形態における抄紙機の湿紙乾燥装置を示す要部側面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図４において、抄紙機である古紙処理装置は、抄紙部１と脱水部２と乾燥部３を備えており、図示を省略するが、その他に古紙を離解して再生パルプを調製する再生パルプ部と、インク、トナー等の異物を繊維から分離して脱墨パルプを調製する脱墨パルプ部と、各部を制御する制御部を備えており、古紙から再生紙を調製するものである。

抄紙部１は、脱墨パルプを抄紙して再生紙を調製（再生）するものであり、ヘッドボックス１１、ワイヤー部１２からなる。ワイヤー部１２は両側のローラ１２１および中間のローラ１２２に掛け渡して展張したメッシュベルト１２３を有し、メッシュベルト１２３が無端軌道を形成している。メッシュベルト１２３にはヘッドボックス１１から脱墨パルプを含む脱墨パルプ含有液を均一に噴出させ、メッシュベルト１２３で水切りして繊維の層をなす湿紙１２４を形成する。

脱水部２は、複数のローラ２１の間に掛け渡したフェルトからなる吸水ベルト２２を有し、湿紙１２４をメッシュベルト１２３から吸水ベルト２２に転移させ、吸水ベルト２２で吸水して脱水するものであり、吸水ベルト２２の搬送軌道上にプレス部２３を形成している。プレス部２３はローラ２１と後述する乾燥部３のローラ３１の間で吸水ベルト２２と後述する乾燥部３の平滑面ベルト３３の間に挟んだ湿紙１２４を押圧して脱水するものであり、プレス部２３を通過した湿紙１２４が吸水ベルト２２から平滑面ベルト３３に転移する。

乾燥部３は、複数のローラ３１と乾燥ローラ３２の間に掛け渡したスチール製の平滑面ベルト３３有し、プレス部２３を形成するローラ３１は脱水部２のローラ２１との間において加えるプレス圧を調整可能な機構を備えている。

さらに、乾燥部３は、複数のローラ３１１と乾燥ローラ３２の間に掛け渡した網状をなす樹脂製の上搬送ベルト３３１を有しており、平滑面ベルト３３と上搬送ベルト３３１が湿紙１２４を挟んで乾燥ローラ３２の表面上で重なり、乾燥ローラ３２に圧接させて湿紙１２４を乾燥させる。

平滑面ベルト３３は搬送面が平滑面をなし、搬送面にシリコーン樹脂コーティングもしくはフッ素樹脂コーティングを施している。
乾燥ローラ３２は、平滑面ベルト３３を支持する両側の転輪３４の内側に、転輪３４を内側から回転自在に支持する複数の、ここでは３つの支持ローラ３５を配置しており、転輪３４の外側に転輪３４を回転駆動する駆動ローラ３６を配置している。

両側の転輪３４の間には平滑面ベルト３３の内側面に摺接する複数の金属製の加熱体３７および加熱体３７を加熱する加熱手段をなす複数の電磁加熱装置３８を配置している。電磁加熱装置３８は加熱体３７を加熱することで平滑面ベルト３３を加熱して湿紙１２４を乾燥させる。

複数の電磁加熱装置３８は、平滑面ベルト３３の搬送方向に沿った複数の設置箇所のそれぞれに配置し、各設置箇所での湿紙１２４の含水率に応じた温度に平滑面ベルト３３を加熱して湿紙１２４を乾燥させる。すなわち、各電磁加熱装置３８は、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％以上である場合は、平滑面ベルト３３の加熱温度を１００℃未満に制御し、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％未満である場合は、平滑面ベルト３３の加熱温度を１００℃以上に制御するものであり、各電磁加熱装置３８は、平滑面ベルト３３の搬送方向で下流側に位置する電磁加熱装置３８の加熱温度を、平滑面ベルト３３の搬送方向で上流側に位置する電磁加熱装置３８の加熱温度に比べて高く制御する。

電磁加熱装置３８を使用することで、加熱の応答性が向上し、加熱体３７を使用することで電磁加熱による加熱ムラを防止する。
制御部（図示省略）には湿紙１２４の含水率に関するデータテーブルを記憶させてあり、データテーブルは各電磁加熱装置３８のそれぞれに対応するものを個別に用意してある。制御部はデータテーブルを参照して湿紙１２４の含水率および電磁加熱装置３８による加熱温度を決定する。湿紙１２４の含水率について以下に詳説する。

乾燥部３に到達する直前の湿紙１２４の含水率は、抄紙部１における抄紙時の紙厚さと、プレス部２３でのプレス圧により定まる。抄紙時の紙厚さは抄紙部１における抄紙速度や脱墨パルプ含有液の流量によって変化する。このため、湿紙１２４の含水率に関するデータテーブルは、各紙厚さおよびプレス圧毎に湿紙１２４の含水率を測定することで作成する。

表１は、最上流にある電磁加熱装置３８に対応するデータテーブルを例示するものであり、例えばプレス圧を１．５ｔ（トン）で一定とすると紙厚が大きくなるほどに含水率が高くなり、例えば紙厚を５５ｋで一定とするとプレス圧が大きくなるほどに含水率が低くなる。

以下、上記構成の作用を説明する。古紙処理装置の運転に際してユーザは、再生する紙について紙厚を制御部に選択入力し、さらに紙の品質を重視した再生処理を行なうか省エネを重視した再生処理を行なうかを制御部に選択入力する。

ユーザが品質を重視する選択を行なった場合に、制御部は再生した紙に吸水ベルト２２の素材（フェルト）目や芯体目の跡形が出ないようにプレス部２３のプレス圧を低めに設定する。ユーザが省エネを重視する選択を行なった場合に、制御部は乾燥部３における負荷を軽減して電磁加熱装置３８の電気消費量を抑えることを目的として強く脱水するためにプレス部２３のプレス圧を高め設定する。

古紙処理装置の運転時には、図１に示すように、メッシュベルト１２３にヘッドボックス１１から脱墨パルプを含む脱墨パルプ含有液を均一に噴出させ、メッシュベルト１２３で水切りして繊維の層をなす湿紙１２４を形成する。

そして、湿紙１２４をメッシュベルト１２３から吸水ベルト２２に転移させ、吸水ベルト２２で吸水して脱水し、プレス部２３で吸水ベルト２２と平滑面ベルト３３の間に挟んだ湿紙１２４を押圧して脱水し、プレス部２３を通過した湿紙１２４を吸水ベルト２２から平滑面ベルト３３の搬送面に転移させる。

次に、平滑面ベルト３３と上搬送ベルト３３１が湿紙１２４を挟んで乾燥ローラ３２の表面上で重なり、その状態で乾燥ローラ３２に圧接して湿紙１２４を乾燥させる。
平滑面ベルト３３は電磁加熱装置３８により加熱された加熱体３７に摺接することで加熱されており、湿紙１２４は平滑面ベルト３３の搬送面である平滑面において加熱される。乾燥ローラ３２において、電磁加熱装置３８は加熱体３７を加熱することで平滑面ベルト３３を加熱し、湿紙１２４をその含水率に応じて加熱して乾燥させる。

この際に、制御部はユーザにより設定された紙厚さ、品質もしくは省エネの設定に基づいてデータテーブルを参照し、その設定下での湿紙１２４の含水率を想定し、その含水率に応じて電磁加熱装置３８の加熱温度を決定する。

すなわち、各電磁加熱装置３８は、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％以上である場合は、平滑面ベルト３３の加熱温度を１００℃未満に制御し、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％未満である場合は、平滑面ベルト３３の加熱温度を１００℃以上に制御する。

このように、電磁加熱装置３８がその設置箇所での湿紙１２４の含水率に応じた温度で平滑面ベルト３３を加熱して湿紙１２４を乾燥させるので、湿紙１２４が平滑面ベルト３３に貼り付くことを抑制できる。すなわち、湿紙１２４を高温で短時間のうちに急激に加熱すると、水分の蒸発に伴って湿紙１２４の水分中に含まれた異物が析出して平滑面ベルトに焼き付く現象が生じるが、含水率が高い、例えば５０％を超える場合には１００℃以下で加熱し、含水率が低い、例えば５０％未満である場合には１００℃以上で加熱することにより、水分の蒸発に伴う異物の析出を抑制し、異物の焼き付きに起因する湿紙１２４の貼り付きを抑制する。

本実施の形態では、平滑面ベルト３３の内側面に摺接する複数の金属製の加熱体３７を配置し、電磁加熱装置３８で加熱体３７を加熱することで平滑面ベルト３３を加熱して湿紙１２４の乾燥を行なった。

しかしながら、図５から図７に示すように、乾燥ローラ３２の内部に乾燥ローラ３２の周方向に沿って複数の支持体２００を配置し、各支持体２００に複数の電磁加熱装置３８を平滑面ベルト３３に摺接、もしくは近接させて設けることも可能である。

この場合には、電磁加熱装置３８で平滑面ベルト３３を直接に加熱し、湿紙１２４の乾燥を行なう。

１ 抄紙部
２ 脱水部
３ 乾燥部
４ カレンダ部
１１ ヘッドボックス
１２ ワイヤー部
２１、３１、１２１、１２２、 ローラ
２２ 吸水ベルト
２３ プレス部
３２ 乾燥ローラ
３３ 平滑面ベルト
３４ 転輪
３５ 支持ローラ
３６ 駆動ローラ
３７ 加熱体
３８ 電磁加熱装置
１２３ メッシュベルト
１２４ 湿紙
２００ 支持体
３１１ ローラ
３３１ 上搬送ベルト

Claims (6)

1. 前工程から湿紙を転移させる搬送面が平滑面をなし、複数のローラ間に掛け渡して配置する平滑面ベルトと、平滑面ベルトの搬送方向に沿った複数の設置箇所に配置し、各設置箇所での湿紙の含水率に応じた温度に平滑面ベルトを加熱して湿紙を乾燥させる複数の加熱手段を備えることを特徴とする抄紙機の湿紙乾燥装置。
2. 各加熱手段は、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％以上である場合は、平滑面ベルトの加熱温度を１００℃未満に制御し、自己の設置箇所での湿紙の含水率が５０％未満である場合は、平滑面ベルトの加熱温度を１００℃以上に制御することを特徴とする請求項１に記載の抄紙機の湿紙乾燥装置。
3. 各加熱手段は、平滑面ベルトの搬送方向で下流側に位置する加熱手段の加熱温度を、平滑面ベルトの搬送方向で上流側に位置する加熱手段の加熱温度に比べて高く制御することを特徴とする請求項１または２に記載の抄紙機の湿紙乾燥装置。
4. 平滑面ベルトは、その搬送経路の一部が前工程の吸水ベルトとの間に湿紙を挟んで脱水するプレス部を形成することを特徴とする請求項１に記載の抄紙機の湿紙乾燥装置。
5. 平滑面ベルトが金属製をなし、加熱手段が電磁加熱装置からなることを特徴とする請求項１に記載の抄紙機の湿紙乾燥装置。
6. 平滑面ベルトと電磁加熱装置の間に平滑面ベルトの内側面に摺接する金属製の加熱体を配置し、電磁加熱装置が加熱体を加熱することで平滑面ベルトを加熱することを特徴とする請求項５に記載の抄紙機の湿紙乾燥装置。

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