JP3989961B2 - 紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥および／または通し乾燥に関する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥および／または通し乾燥に関する方法であって、紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料を、熱風および／または過熱蒸気および／またはその等価媒体を紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料に対して実質的に直角にインピンジ乾燥装置により吹き付けて乾燥させ、紙ウェブをワイヤまたはその等価物で支持して、インピンジ乾燥装置を通過するように送る方法に関するものである。
また、本発明は紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥および／または通し乾燥に関する装置であって、インピンジ乾燥および／または通し乾燥装置を含み、それを通過するように被乾燥ウェブをワイヤまたはその等価物で支持して送るように構成された装置に関するものである。
従来技術からは紙ウェブ乾燥用に様々なインピンジ乾燥／通し乾燥装置を用いることが知られており、それらの装置では、インピンジ乾燥装置により熱風または過熱蒸気を紙に対して実質的に直角に比較的高速度で吹き付けて紙ウェブを乾燥させる。これらの方式において、紙ウェブまたは同等のウェブ状材料は、ワイヤ、ロール、シリンダ、またはそれらの等価物で支持されて走行することが多い。紙ウェブの蒸発乾燥に関連しインピンジ乾燥に基づく従来技術の方式について、熱風を用いるウェブ乾燥方法および装置が記載された米国特許第4,361,466号を参照でき、過熱蒸気を用いる紙ウェブの乾燥用装置および方法が記載された米国特許第5,210,958号を参照できる。
従来技術から知られるように、過熱蒸気を乾燥媒体として用いるのは熱風を用いるよりも有利である。なぜならその場合、ウェブから分離される高温の水分も利用できるからである。紙を過熱蒸気で乾燥する場合、紙ウェブはワイヤで支持されて走行し、紙ウェブの側面に、蒸気吹き出し口および戻り蒸気の排出口を含むインピンジ乾燥機を配置し、インピンジ乾燥機の領域を囲いにより密閉空間として形成する装置を用いることが従来技術から知られている。囲いの内部には数個の独立した乾燥機を置くこともできる。囲いの内部の密閉空間は一般的には100℃よりもやや高温の蒸気で満たされる。インピンジ乾燥フードを設けた従来のインピンジ乾燥工程と比べると、囲いをした方式の利点は漏出の可能性のある箇所の数が２個、すなわち紙ウェブを囲いに送り込む箇所と紙ウェブを囲いの内部から送り出す箇所とに最少化されることである。
従来技術は、なかでも、そのような囲いの場合、囲いの内部でウェブの破損または同等の現象が発生してはならないという欠点を伴う。なぜなら、修理および／または保守作業のために囲いの内部へ入るには蒸気の排出という時間を消費する段階と、装置の冷却時間と、保守または洗浄の後には長い起動時間とが必要であり、起動時間中に空気を排出して装置を作動温度まで加熱する必要があるが、そのこと自体が装置の能力を低下させ、費用がかかるからである。
従来技術の方式において、紙ウェブはワイヤに支持されて走行することが多く、ワイヤを隔てた圧力差によってウェブのワイヤとの接触を保たせているが、インピンジ乾燥の乾燥用空気噴出装置はそれら自体ではこの圧力差を生成するには充分でない。なぜなら、ノズル面と紙との間の工程はやや動的であり、その関係で紙ウェブがワイヤから離れる可能性があるからである。
従来技術において、メカニカルシールが１つの解決策として提案され、シールは囲いの最上部と底部との間における一定の圧力差の維持を可能とする。しかし、メカニカルシールは望ましくない。なぜなら、それらはワイヤに対して引きずられ、そのためワイヤを損耗させるからである。さらに、メカニカルシールを用いると、蒸気の圧力差を囲いの紙の入口から出口までの全体の長さにわたって維持する必要が生じることとなる。なぜなら、圧力差の維持用の交差方向の追加のシールが装置を相当程度に複雑化するからである。このため、囲いの出入口にはワイヤの上に圧力を配し、さらに／またはワイヤの下に真空を配するが、しかし、ウェブ用開口部の密閉による分離が充分に密閉されていない場合は、ワイヤの上の囲いからの蒸気の漏出、またはワイヤの下の前記開口部での囲い内への空気の流入を生じることとなる。
さらに、メカニカルシールのアライメントは困難である。なぜなら、シールを紙の縁に適切な精度で合わせる必要があり、それを生産状態において行うのは非常に困難だからである。紙ウェブの縁の外側のワイヤから漏出が発生すると、圧力差が減少し、または蒸気が最上部側から底部側へ流れることとなる。
密封の他に、紙ウェブまたは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥の適用におけるさらに重要な事項には、走行性の観点から、ウェブを実質的に直線に保つことと、ウェブの送風装置からの距離を保つこととが含まれる。ウェブの走行を制御するため、ワイヤの下にサクションボックスを使用することは公知であるが、ワイヤに対して引きずられるサクションボックスの各面と、サクションボックスにより生じる排気吸引によってウェブの走行性に問題を生じ、ワイヤの面上における安定性に影響を及ぼす。
本発明に関連する従来技術に関して、本願出願人のフィンランド特許第67,107号（米国特許第4,551,203号に対応）を参照でき、これには、紙ウェブをプレス部から乾燥部へ送り、ウェブを支持する乾燥用ワイヤの側に、多数の空気噴流を、実質的に乾燥用ワイヤの速度よりも早い速度で吹き付け、前記噴流の出口方向は前記位置において実質的にその乾燥用ワイヤの走行方向と同じであり、前記空気の吹き付けによって、乾燥用ワイヤと前記空気噴流を生み出す部材に対して配される壁との間に位置する空間から、空気を排出する方式が記載されている。この方式において、ブローボックスが用いられ、それらは前記乾燥用ワイヤの走路上の前記ワイヤの側に取り付けられ、実質的にウェブの全幅にわたって延び、１個または数個のノズルスロットを含み、それらブローボックスでは乾燥用ワイヤの走路と向かい合って配される壁は平面であり、実質的に乾燥用ワイヤの走路と平行である。
本発明はインピンジ乾燥において、特に過熱蒸気によって達成される装置において、走行性を確保できる方式を提供することを目的とする。
さらに本発明は上述の問題および欠点を生じない方式を提供することを目的とする。
上述の目的と後述の目的とを達成するため、本発明による方法は、インピンジ乾燥装置の領域においてウェブおよびワイヤを、ウェブに対して反対の、ワイヤの反対側から、真空ブローボックスによってウェブの実質的に全幅にわたって生成する吹き付けによって支持し、その第１の吹き付けを実質的に乾燥用ワイヤの速度よりも早い速度で吹き付け、吹き付けの出口方向が前記領域における乾燥用ワイヤの走行方向と実質的に同じであり、前記第１の吹き付け蒸気および／または空気を、乾燥用ワイヤと前記噴流を生成するブローボックスに対して位置する壁との間の空間から排出し、ブローボックスにより生成される第２の噴流をワイヤの走行方向と反対の方向に吹き付けて、ワイヤとブローボックスとの間の真空領域を密封し、本方法ではインピンジ乾燥装置で用いられるのと実質的に同じ媒体をブローボックスにおいて吹き付け媒体として用いることを主たる特徴とする。
さらに、本発明による装置は、ウェブおよびワイヤを真空ブローボックスによって生成する吹き付けによって、実質的にウェブの全幅にわたって支持するために真空ブローボックスをさらに含み、真空ブローボックス内の吹き付け媒体はインピンジ乾燥／通し乾燥装置における吹き付け媒体と実質的に同じ媒体であることを特徴とする。
本発明によれば、紙ウェブまたは同等のウェブ状材料およびワイヤの反対側には、インピンジ乾燥機に相対して、真空ブローボックス、すなわちブロー装置を配し、これによってワイヤの下に真空を生成し、前記真空ブロー装置はワイヤを隔てて圧力差を生成し、その関連で紙ウェブはワイヤと接触を保ち、走行性を確保する。
本発明において、走行性を確保するため、新規の方法でインピンジ乾燥の使用を真空ブローボックスと組み合わせ、これによってウェブのワイヤ上の保持を確保し、またこれによって同時にウェブのインピンジ乾燥装置からの所望の距離および前記距離の制御を達成でき、その関連で蒸発の効率も制御できる。このようにして、本発明の方式により紙ウェブのインピンジ乾燥装置における囲いを通過する紙の所望の摺動が達成される。
本発明による方式によって、無接触のシール方式が達成され、ワイヤに対して、または紙ウェブに対して引き摺る面は生じない。本発明による走行性の装置におけるブロワを、例えば保守用の走行停止状態において囲いから蒸気を抜くために、また起動手順中に別個の装置を使用せずに空気を抜くために使用することもできる。
ウェブを過熱蒸気で乾燥する場合、真空ブロー装置においては蒸気を吹き付け媒体として用い、蒸気は望ましくは囲いの内部から、主としてワイヤの下から取得して、妨害流を囲い内で垂直方向に発生させないようにする。必要に応じて、各ブローボックス用の蒸気供給配管内に加熱装置、例えば蒸気熱交換器または生蒸気直接供給装置を置き、適切な温度レベルを維持して、露化のおそれを除く。本発明による方式について、走行性および蒸気の状態の制御装置を適用することも望ましく、その場合はブロワによって紙ウェブおよびワイヤの上から蒸気をも吸引し、同量の蒸気を加熱後に送り戻す。囲いの中の温度水準を保つためには、走行性の装置に設けた加熱装置は概ね適切であり、他の加熱手段または蒸気の囲いへの供給装置を必要としない。
次に、添付図面中の図を参照して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は前記図の内容に厳格に限定されるものではない。
第１図はインピンジ乾燥に関連した本発明による走行性の方式の概略図である。
第２図は本発明による方式に関連して用いる２つの各ブローボックスの概略図である。
第１図に示す実施例において、紙ウェブＷはインピンジ乾燥機10によって乾燥され、その周囲の領域は、紙ウェブＷの上およびワイヤＦの下の両方がボックス20によって囲まれる。インピンジ乾燥機10からは過熱蒸気が、ワイヤＦに支持されて走行する紙ウェブＷの方へ吹き出される。囲い20は密閉空間21を形成し、それはウェブＷが前記密閉空間21へ入り込む点Ａと、ウェブＷが密閉空間21から出る点Ｂとで開口する。ウェブＷの前記の通過点Ａ、Ｂには支持シール部材22A、22Bを設ける。
囲い20の内部の密閉空間21内で、ワイヤＦの下に多数の真空ブロー装置30が取り付けられる。これらの真空ブローボックス30によってワイヤＦおよびウェブＷの走行を安定化し、これによってウェブＷのインピンジ乾燥機10を通過し、囲い20を通り抜ける走行性を改善する。
第２図に示すように、ワイヤＦ側に配されるブローボックス30からは蒸気および／または噴流S₁が実質的にワイヤＦの走行方向に吹き出し、前記噴流S₁の速度はワイヤＦの速度よりも実質的に早い。よく知られているように、移動するワイヤＦはそれに伴って蒸気／空気を運ぶ。ワイヤＦがそれに伴って蒸気／空気を取り込む区域を密封できれば、真空が前記区域で生成される。本発明の方法において、密封は噴流によって行う。噴流S₁の速度がワイヤＦの速度よりも速いため、排出作用が生じ、ワイヤＦにおけるポンプ排気作用により生じる真空度を高める。他方の方向の真空区域の密封は蒸気および／または空気噴流S₂によって行う。
各ブローボックス30とワイヤＦとの間の真空空間27に形成される真空にさらされる区域の影響によって蒸気／空気がワイヤＦを流れようとする。ウェブＷが実際には空気を通さないので、ウェブＷはワイヤＦに対してぴったりと付着し、有害なはためきが発生しない。したがって、ブローボックスがワイヤＦおよびウェブＷのインピンジ乾燥機10の領域における走行を安定させる。
第１図において、ブローボックス30の数は次々と配された２つのブローボックス30の３つの群であり、前記群間の空隙にはガイドロール33が配される。インピンジ乾燥機10の配置により、１個または数個のブローボックスとすることができる。前記ブローボックスは平坦な上面28を有し、それは前記面28に対面して走行する乾燥用ワイヤＦから一定の距離△で配される。前記距離△は望ましくは５〜30mmの範囲である。ブローボックス30内の平坦な壁28の両端部にはノズルスロット29があり、これによって上述の噴流S₁およびS₂が生成される。ノズルをブローボックス30の縁に配することもでき、ボックスとワイヤとの間の蒸気／空気が前記の縁ノズルにより生成される噴流によって密閉される。
第１図および第２図に示すように、ブローボックス30に必要な蒸気は囲い20の内部の密閉空間21から、望ましくはワイヤＦの下の部分からダクト18へ取り込み、妨害する垂直の流れを囲い20の内側で生じないようにする。ダクト18から蒸気はレギュレータ43を設けたダクト40に従ってブロワ41へ送る。ブロワ41によって蒸気を送風管に従ってダクト17を介して各送風装置30へ送り込み、それらのダクト内にはレギュレータ44を取り付けて、各装置30における送風を調整する。送風管42はさらに加熱装置45、例えば蒸気熱交換機または蒸気を直接供給する装置をも含むこともでき、その場合、適切な温度レベルを囲い20の内部の密閉空間21で保持して、露化のおそれを除くことができる。
ブロワ41によって、蒸気を囲い20の内部の密閉空間21のワイヤＦおよびウェブの上からダクト51、52に沿って吸い込み、加熱後にダクト53、54に沿って送り戻すこともできる。ダクト53には供給される蒸気量調整用の調整部材55を設ける。例えば乾燥機の保守のため、囲いの内部の密閉空間21から蒸気を空にする必要がある場合、ブロワ41によって蒸気を囲い20から排出し、同様に、装置の起動段階中に空気をブロワ41およびダクト18、40を介して囲い20の内部の密閉空間21から除去することができる。
以上、インピンジ乾燥機10において蒸気を乾燥用媒体として用いる実施例を参照して、本発明を説明した。本発明による方式は上述の原理によって、熱風またはその等価物をインピンジ乾燥装置10において乾燥用媒体として用いる方式にも適用できる。
以上、本発明をその１つの実施例のみを参照して説明したが、本発明は前記実施例の内容に厳密に限定されるものではない。後続の請求の範囲に明記する本発明の概念の範囲内で、多くの応用および変形が可能である。

Claims (12)

1. 紙ウェブまたは同等のウェブ状材料を、熱風および／または過熱蒸気および／またはその等価媒体を該紙ウェブまたは同等のウェブ状材料に対して実質的に直角にインピンジ乾燥装置により吹き付けて乾燥させ、該ウェブをワイヤまたはその等価物で支持して前記インピンジ乾燥装置を通過するように送る、紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥および／または通し乾燥に関する方法において、前記インピンジ乾燥装置の領域において前記ウェブおよび前記ワイヤを、該ワイヤの該ウェブと接触しない側から、真空ブローボックスによりウェブの実質的に全幅にわたって生成する噴流によって支持し、前記真空ブローボックスによって生成される第１の噴流を実質的に前記乾燥用ワイヤの速度よりも速い速度で吹き付け、該噴流の出口方向は前記領域における前記乾燥用ワイヤの走行方向と実質的に同じであり、該第１の噴流により蒸気および／または空気を、前記乾燥用ワイヤと前記噴流を生成する前記ブローボックスに対して配される壁との間の真空空間から排出し、前記ブローボックスにより生成される第２の噴流を前記ワイヤの走行方向と反対の方向に吹き付けて、前記ワイヤと前記ブローボックスとの間の真空空間を密封し、前記インピンジ乾燥装置において用いられるのと実質的に同じ媒体を前記ブローボックスにおける噴流媒体として用いることを特徴とする乾燥方法。
2. 請求の範囲第１項に記載の方法において、該方法は、過熱蒸気を前記真空ブローボックスにおける噴流媒体として用いることを特徴とする乾燥方法。
3. 請求の範囲第１項または第２項に記載の方法において、該方法は、前記紙ウェブまたは同等のウェブ材料をワイヤまたはその等価物で支持して、囲いにより形成される実質的に密閉された密閉空間を通過させ、該通過する際は、該ウェブおよび前記ワイヤは入口点から前記囲いの中へ送り込まれ、出口点から前記囲いの外へ移動し、該方法はさらに、前記過熱蒸気を、密閉空間の内部から取得し、前記囲いの内側から取り出された該過熱蒸気の少なくとも一部を前記真空ブローボックスへ戻すことを特徴とする乾燥方法。
4. 請求の範囲第３項に記載の方法において、該方法は、前記過熱蒸気を、前記真空ブローボックスが配される、前記ウェブおよび前記ワイヤの側から取得すること特徴とする乾燥方法。
5. 請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法において、前記ブローボックスへ送り込む蒸気を加熱することを特徴とする乾燥方法。
6. 請求の範囲第３項ないし第５項のいずれかに記載の方法において、前記ウェブおよび前記ワイヤの走行性は、前記真空空間によって調整され、前記囲いの内側の密閉空間は、蒸気を該囲いの内部から吸引して該蒸気を過熱後に送り戻すブロワによって調整されることを特徴とする乾燥方法。
7. 請求の範囲第６項に記載の方法において、前記真空ブローボックス装置の前記ブロワにより、起動期間中に、前記密閉空間の空気を除去することを特徴とする乾燥方法。
8. インピンジ乾燥および／または通し乾燥装置を含み、被乾燥ウェブを、ワイヤまたはその等価物の支持により該装置を通過するように備え付ける、紙ウェブもしくは同等のウェブ状材料のインピンジ乾燥および／または通し乾燥に関する装置において、該装置はさらに、前記ウェブおよび前記ワイヤを真空ブローボックスがウェブの全幅にわたって生成した噴流により支持するため該真空ブローボックスを含み、前記真空ブローボックスは、前記ワイヤの前記ウェブと接触しない側に、前記インピンジ乾燥および／または通し乾燥装置の領域に配設され、該真空ブローボックスは、ノズルスロットを含み、該ノズルスロットによって第１の噴流を前記乾燥用ワイヤの走行方向に吹き付け、該ノズルスロットによって第２の噴流を前記ワイヤの走行方向と反対の方向に吹き付け、前記真空ブローボックスにおける噴流媒体は前記インピンジ乾燥／通し乾燥装置における噴流媒体と実質的に同じ媒体であることを特徴とする乾燥に関する装置。
9. 請求の範囲第８項に記載の乾燥に関する装置において、前記ブローボックスの前記噴流媒体は過熱蒸気であり、前記インピンジ乾燥装置および／または通し乾燥装置を、囲いを設けて実質的に密閉した密閉空間に配し、該密閉空間には入口点および出口点を設けることを特徴とする乾燥に関する装置。
10. 請求の範囲第８項または第９項に記載の乾燥に関する装置において、該装置の前記ブローボックスは、レギュレータを設けたダクトを介してブロワと連絡し、該ブロワは、レギュレータを設けたダクトを介して前記密閉空間に設けられた排気管と連絡して、前記真空ブローボックスにおける噴流が前記ブロワによって生成されるよう配備されていることを特徴とする乾燥に関する装置。
11. 請求の範囲第10項記載の乾燥に関する装置において、前記ブロワはレギュレータを設けた排気ダクトを介して、前記インピンジ乾燥装置の側で、前記囲いの内側の密閉空間に取り付けられた排気管と連絡し、前記ブロウは送りダクトを介して送り管と連絡し、該送り管を前記密閉空間で前記インピンジ乾燥装置の側へ延ばして、前記密閉空間の蒸気を制御することを特徴とする乾燥に関する装置。
12. 請求の範囲第10項または第11項に記載の乾燥に関する装置において、前記ブロワに関連して加熱装置を設けて、前記噴流媒体を加熱することを特徴とする乾燥に関する装置。

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