JP4008026B2 - 高真空によって通過する熱気を用いてセルロース材料シートを脱水する方法、この方法の実施装置および得られる製品 - Google Patents

Description

本発明は、特にセルロース綿または綿入れ繊維すなわちトイレットペーパー、ナプキン、家庭用ペーパータオルなど、単位面積あたりの重量が比較的小さく、一般にクレープ加工される衛生または家庭用吸収紙の製造範囲におけるセルロース材料シートの脱水に関する。本発明は特に、成形段階後だが最終乾燥前に実施される紙シートの脱水法に関する。
通常の紙の製造法では、紙を成形し、第一の水切りをする段階の後で、紙が乾く前に機械プレスによって脱水を行う。セルロース綿または綿入れ繊維の製造の場合、既知の方法は、まだ湿った紙を、乾燥フードを備えたいわゆるヤンキーシリンダに適切な接着剤で張り付けることからなる。
また、透水性のワイヤーそれ自体が透水性の支持体で運ばれ、このワイヤーによって支持されるシートに熱風ブローを通す脱水乾燥法が知られている。この方法は、回転ドラムの多孔質の壁から構成される。大気圧よりもやや高い圧力を持つ熱風流は、ドラムの内部からシートの表面に向かって案内され、シートを通過する。シートと向かい合った面に開かれ、やや負圧におかれる槽は、排気ブロワから排出される湿気で飽和した空気を収集する。米国特許第３３０３５７６号によれば、このようにして初期乾燥度２０％、繊維の単位面積あたりの重量２０ｇ／ｍ２のシートを乾燥度５０％まで導いているが、これには流量が約２〜３Ｎｍ３／秒ｍ２（３０−４５ｌｂｓ／分ｆｔ２）の２５０℃の熱風流を用い、周囲の圧力よりも水柱が約５〜１５ｃｍ高い供給槽内の圧力を用いている。また第二の通過空気ドライヤで乾燥度を８０％まで高めている。こうした装置を持つ該特許によれば、繊維を損なうことなくシートの幅全体が一様に乾燥される。このような乾燥システムの有効性は、その一部が、ドライヤに入る湿った繊維と乾燥空気との接触による蒸発に起因し、また空気流によって発生する液体としての水の同伴効果にも起因する。以下、一つまたは複数のシリンダを持つこのタイプのドライヤを通過空気型と呼ぶことにする。
蒸発による乾燥が、空気の容積および乾燥温度と湿った温度とによって決定される場合、液体粒子の同伴は、その速度から生じる。米国特許第３４４７２４７号で提案された乾燥装置では、乾燥空気を小型直径の複数の高速噴流としてシートに高速で噴出している。そのためこの空気は、これは圧力差が少ない場合に起こりうることであるが、抵抗が弱い方のゾーンだけを通って繊維材料を通過するのではなく、シートの表面全体を通るようにさせられる。その結果、乾燥はより均質になる。さらに噴流が高速であるために側面の漏れが制限され、パッキンの必要性が低減される。このようなシステムの有効性を理由として、他のドライヤまたは、熱風ドライヤと組み合わせて用いられているプレス、あるいはその両方を除去することができる。この特許に開示されている技術によれば、空気噴流は速度４０ｍ／秒で発生する。この速度は、従来の通過空気型ドライヤで発生する速度を大幅に上回る。しかしながら吸気槽レベルでの負圧は、水柱３０ｃｍ以下の低い値に保持される。
このタイプの乾燥は何年も前に提案されたが、一見して工業化されるには至っておらず、恐らくこれは、紙シートの構造とシステムの気密性を妨害する高エネルギー空気噴流を制御することが難しいためであろう。
本発明は、液体の状態での水の同伴と、透水性のワイヤーが搬送する湿ったシートに極めて多量の熱風流を通過させることから生じる蒸発とによる脱水を提案する。
この方法は、熱風がシートの自由面に運ばれると同時に、固定面を通して繰り出されるワイヤーの下で１００〜５００ミリバールの高真空が形成されて通過空気流が生じることを特徴とする。
比較的高い真空を使用することで、粘性によって自由水を繊維面に同伴すると共にこれをエーロゾルとしてシートから取り出すのに十分な速度で、シートの多孔質構造を通して空気流を形成することを目的とする。従って通過空気流を供給するための熱風の使用には次の二つの目的がある。
−繊維面の自由水を熱交換により加熱して、その粘性を低減し、結果として繊維との界面活性結合力を低減する。これにより空気を加熱しない抽出手段に比べると、シートから機械的に抽出される水の量が著しく増加する。
−湿った繊維との熱交換による水の蒸発を引き起こす。
シートの表面に熱風噴流を噴射することからなる従来技術の解決法に比べ、ずっと単純でかつ経済的な方法を実施する装置を実現することができる。たとえば気密手段は、周辺パッキンだけにされ、紙シートのレベルに気密手段を備える必要はないが、これはシートを二枚のワイヤーの間に挟んで保護することを意味する。複数の狭い面に空気噴流を集中させていた従来技術とは異なり、空気案内手段が供給ボックス内に配され、シートの表面にできるだけ一様に空気流を配分する。確かに従来技術において、噴流の有効性は、シート内の繊維の配分が場合によっては不均質であることによって影響されないものの、その作動は表面全体で一様ではない。本発明ではさらに、真空により、空気の塊に対する脱水ポテンシャルを同じエンタルピーで増加することができる。
本発明の方法により、成形部を出た湿ったシートの乾燥度を約８〜２５％の値から２０〜７５％の値まで高めることができる。本発明の説明において、乾燥度は、完全に乾いた繊維の重量に対する湿った繊維の重量である。
最終乾燥度は、通過熱風流内のシートの滞在時間に依存する。この滞在時間は、通過空気流の強さおよびその温度の所定値に対して１／１０００秒〜３／１０秒まで変わる。
最終乾燥値も同様に、上記制限内で決められた滞在時間に対し、シートの最初の乾燥度、空気が通過する表面の構成、シートの多孔性および真空レベルに応じて５〜５０Ｎｍ３／ｍ２である通過空気量、また乾燥温度および湿った温度に依存する。
かくしてこの方法の他の特徴によれば、空気の乾燥温度は１００〜５００℃である。
この方法の別の特徴によれば、空気は湿り、その湿った温度は５０〜９０℃である。
この方法のもう一つの特徴によれば、空気は閉回路で循環し、該シートを通過後、空気は連続して、
−１００〜５００ミリバールの負圧下に保持される回収ボックスによって収集され、
−浮遊する水を除去するように空気と水の分離手段に導かれ、
−大気圧よりもやや高い圧力で圧縮され、
−温度１００℃〜５００℃に加熱され、
−シートを再び通過するように運ばれる。
この方法の他の特徴によれば、圧縮空気の一部を排出し、対応する分量を回路内に導入して、脱水空気を５０〜９０℃の湿った温度に保持する。
この方法のさらに他の特徴によれば、シートは、第一の空気流の後段で少なくとも第二の熱風流が通過するが、第二の熱風流の湿った温度は異なり、好適には第一の空気流よりも低い。こうした通過熱風流の機械的な方向における分割により、シートの乾燥度の変化に応じて空気流の熱力学的なパラメータを最適化することができる。特に乾燥度が４０％を越える場合、空気の含水量は、より少ない。
発明の他の特徴によれば、紙シートの製造法において、水切り後のシートの乾燥度を、本発明による高真空脱水法によって約３５〜７５％、好適には３５〜５０％の値まで上昇し、次いでヤンキー型のシリンダによって約９５％の乾燥度までシートを乾燥する。
この方法によれば、従来の機械ではフェルトで実施されたシートの機械的なプレスを本発明による脱水に代え、同じ乾燥度を得るように脱水をパラメータ化している。方法のこうした特徴により、速度性能、従って機械の容量の性能は元のままに保持しながら従来の機械を用いた場合よりも高いバルクを有する紙シートが得られるが、これはヤンキードライヤに入るシートの乾燥レベルは不変であるからである。
発明の他の特徴によれば、抄紙機において、水切り後、約３５〜７５％の乾燥度まで本発明による高真空脱水を実施し、そのとき搬送ワイヤーは「マーカー」のワイヤーでは次にヤンキー型シリンダで乾燥される。
「マーカー」のワイヤーとは、本発明による通過空気脱水の効果そのものによって異なる圧縮化ゾーンを含む不均質な構造をシートにもたらすように、高い多孔質ゾーンと低い多孔質ゾーンとを所定の幾何学的な決定に従って配置した製織構造を含むワイヤーを意味する。
水切り後のシートの乾燥度は、バルクに対して、また紙の抵抗に対して所望の品質に従って３５〜７５％に選択される。驚くべきことに、シートをワイヤー上でプリントするマーカーのワイヤーで高バルクの紙を製造する場合、最も多孔質のゾーンでシートのボリュームがアップする重要な型押し効果を得た。これは恐らくワイヤーの下を支配する高真空のためである。また同じく驚くべきことに、一見して破裂のリスクが高いのに、真空は層の外観および成形に有害な結果をもたらさず、層は元のまま保持される。
発明の他の特徴によれば、抄紙機において、水切り後、約２０〜４５％の乾燥度まで本発明による高真空脱水を実施し、そのとき搬送ワイヤーは「マーカー」のワイヤーである。次にシートをこの同じ搬送ワイヤーで、従来技術の通過空気型ドライヤによって乾燥度約５０〜９０％まで乾かし、最後にクレーピングドクタ付きのヤンキーシリンダによって乾燥度約９５％まで乾かす。
発明の他の特徴によれば、水切り後、該脱水法によってシートの乾燥度を約８〜３０％の値から約２０〜４５％の値まで増加し、そのとき搬送ワイヤーは「マーカー」である。次いでこの搬送ワイヤーを、少なくとも一つの通過空気型ドライヤで乾燥度約９５％まで乾燥する。
発明の他の特徴によれば、配分ケースを供給する空気の少なくとも一部は、該通過空気型ドライヤから抽出される。
発明の他の特徴によれば、配分ケースを供給する空気の少なくとも一部は、ヤンキーシリンダ付きのドライヤの乾燥フードから抽出される。
本発明による脱水手段を実施する紙シート製造法の他の特徴によれば、脱水法が複数のゾーンを含む場合、特にシートの進行方向の第一の脱水ゾーンにおいて、熱風流をシートに通す前に、決められた多量の水蒸気を熱風流に噴射する。この噴射は、シートの幅方向に沿って空気の湿度を変えるように調整され、シートに対して横方向に様々な水の量を抽出することを目的とする。このようにして、乾燥後のシートの湿度特性とその品質を正確に制御する。
本発明はまた、この方法を実施可能な装置を目的とする。装置は、空気流入管とシートに向いた配分開口部とを有する少なくとも一つの空気供給ボックス、空気流入管に入る空気を加熱するための少なくとも一つの手段、該シートとその搬送支持ワイヤーとの反対側に配置され、供給ボックスの配分開口部の正面に少なくとも一つの吸入スリットを有する、供給ボックスから出る空気の少なくとも一つの回収ボックス、および１００〜５００ミリバールの負圧にボックスを保持する手段を含む。装置は殊に、加熱手段と接続するコンプレッサにより空気の循環を可能にする、気水分離器を同様に含む。
特にこの方法は、全エネルギー装置の実施を可能にする。かくしてこの場合、コンプレッサはガスタービン群によって駆動可能であり、その排気ガスは、供給ボックスに導入される前にコンプレッサからの空気流を加熱するための熱交換機に向かって進む。コンプレッサは、同様に複数の圧縮ユニットからなり、ガスタービン群もまた複数のガスタービンユニットからなる。
本発明はまた、高真空脱水法によって製造される特に高バルクの紙シートを目的とする。
この方法の他の特徴ならびに長所は、添付図面とともに、発明の限定的ではない実施例を読めば明らかになろう。
図１は、回転吸入シリンダを有する発明の第１実施例による装置を示す。
図２は、固定された吸入ボックスを有する第２実施例を示す。
図３は、発明の全エネルギー式の第３実施例を示す。
図４は、高真空脱水手段と従来の通過乾燥手段を組み合わせた発明の第４実施例を示す。
図５〜８は、モデル機械で実施した実験をまとめたグラフである。
図９は、シートの乾燥特性を補正するための蒸気噴射手段を含む、発明の第５実施例を示す。
単位面積あたりの重量が１２〜８０ｇ／ｍ２の吸収紙を製造するための第１実施例に対応する装置は、当業者に知られているあらゆるタイプのシート成形部をその湿った部分に含む。図示した実施例では、この装置は二重ワイヤー（すき網）１１および１２を含み、それらが重なる空間にヘッドボックス１３からパルプ噴流が噴射される。続いて、乾燥度８〜２５％までシートを水切りした後、シートは、透水性のワイヤー１７にシートを搬送する手段１５に向けて送られる。透水性のワイヤーは実施される製造法に依存して平ワイヤーでもよいし、マーカーワイヤーでもよい。湿ったシートは脱水装置１６に向けて搬送され、シートは水分の大半を除去されてそこから出る。シートの乾燥度はそのとき２５〜７５％である。
次いでワイヤーは、ヤンキー（Yankee）という名で知られるタイプの乾燥フードを備えた乾燥シリンダ１８に向けてシートを搬送し、シートは適切な接着剤によってシリンダに貼り付けられる。シリンダの回転の間で、シートは乾燥フードの下を通過し、そして周知のようにシートをクレープ仕上げするためにドクタによって剥がされる。
脱水装置１６は、軸を水平にして取付けた回転シリンダ１９からなっている。シリンダの表面は開孔率が高い多孔質である。回収ボックスを形成する内部容積スペース２０は、シリンダの一部を被覆する固定マスク２１と、シリンダの残りの部分とによって画成されている。この回収ボックスは、導管２２を介して比較的に低圧の真空源に接続されている。補集ボックスは更に、マスク２１によって塞がれていないシリンダの表面部分を介して、シリンダ外部に配置された一つまたは複数の熱風供給ボックス２４と接続し、このボックス２４は、シリンダの壁と平行な円弧の形をした複数の開口部を含む。これらの開口部は、フィンまたはその他の同等手段のような空気流の均一化手段を備え、それによって空気流がシートの表面全体を一定の速度で流れる。ボックス２４には、たとえば電気モータ２７によって駆動されるコンプレッサ２６により熱風を供給される。コンプレッサは、軸流型でもよいし、遠心型でもよい。コンプレッサから送られる空気は加熱手段によって所望の温度に加熱され、この加熱手段は図示された例ではバーナ２８である。コンプレッサをバーナ２８に接続する導管３０は、回路からの空気抽出を制御するバルブ３１を備えた分岐管３４を含む。さらに可変式空気導入手段３２を有する開口部３３は、開口部３４から抽出された空気を補い、バーナ２８によって加熱する前に管３０からの残りの圧縮空気との混合物を形成することを可能にする。新しい空気と抽出空気の分量は、ボックス２４の内部の空気の湿度に応じて適切な制御装置により制御することができる。同様に制御回路は、供給ボックス２４の空気の温度に応じてバーナ２８への燃料の流量を制御する。導管２２は、空気中に浮遊する水滴が回路から排出されるようにサイクロンまたは他のタイプの分離器２３に接続されている。この分離器は図示されているように脱水装置の外部にある。しかしながら、たとえば樋を備えたそらせ板を槽２０の入口領域の空気流に対して横方向に配置し、湿った紙シートの下流側すぐ後で空気出口近くの空気から水を分離することもまた発明の範囲内に入る。この実施例は図示されていない。分離器で回収した水は大気圧になるまで加圧されて放出される。湿り気を取った空気は分離器を出るとコンプレッサ２６の入口に導かれ、大気圧よりもやや高い圧力に再び圧縮され、脱水に用いられる。
脱水装置は次のように機能する。ワイヤー１７上の湿ったシートはシリンダ１９の周囲に搬送され、ボックス２４の熱風の出口ノズルの下を通る。ボックス内の低い負圧はコンプレッサ２６の吸入によって発生し、１００〜５００ミリバールの値に調整されるため、ボックスから出る空気流は高速でシートを通過することになる。この速度は好適には５〜５０ｍ／秒である。水分は、一部が蒸発によって、一部がエーロゾルとしてシートから排出される。分離器は、ボックス２０から選択した一定距離のところに配置され、液体として空気中に浮遊する水が、空気流に蒸発する前に分離器で沈降するようにした。分離器から負圧で抽出された飽和した空気は、コンプレッサによって大気圧よりもやや高い圧力に圧縮される。
加熱器の出口の空気の温度は１００℃〜５００℃に調整され、３４のところで回路から抽出される空気の量と、また新たに３３のところで導入される空気の量とを適切に調整しながら湿潤空気の温度は５０℃〜９０℃に保持される。
図１に示した構成が唯一の可能性ではない。特に、シリンダの吸入部分および熱風供給ボックスを、シリンダの上部に配置づけることもできる。
この場合、シート成形部とヤンキードライヤへの貼り付け部との間で１個しかない透水性の脱水ワイヤーは、図示された軌道とは別の軌道を取ることになる。しかしこうした構成は、実施例の原理といささかも違わない。
連続しての脱水を可能にするために、複数、少なくとも２個の閉鎖回路を備えることもまた発明の範囲に入る。各閉鎖回路は、供給ボックス、吸入スリットを有する回収ボックスと、圧縮手段と、供給ボックスに再導入される空気の加熱手段を備える。このような構造の目的は、各回路に個別の新しい空気導入手段を調整することにより、空気の熱力学的な状態とりわけ空気の湿潤温度を調整可能にすることにある。主として液体としての水の抽出による脱水が２０〜３５％まで行われる一つまたは複数の第一ゾーンでは、回収ボックスとコンプレッサとの間に気水分離器を組み込むようにする。
図２に示された第２実施例では（図１と同じ要素は同じ参照番号を有する）、マーカーの脱水ワイヤー１７は、二個の固定ボックス装置１２０および１２４を通して湿ったシートを送る。脱水ワイヤー側の吸い込み回収ボックス１２０はシートを脱水する吸い込み面を決定し、熱風供給ボックス１２４は湿ったシート側に位置づけられる。
二個のボックスは互いに近距離に配置される。ワイヤー１７は、このように二個のボックス間に形成される間隔に、熱風が導入されるボックス側に湿ったシートがくるように案内される。ワイヤー自体はたとえばローラ１２１によって支持され、あるいはスリットを備えたプレート上をスライドする。図１の実施例のように、ボックス１２４を支配する負圧のため空気は速度５〜５０ｍ／秒に上げられ、湿ったシートと多孔質のワイヤーとを連続して通過し、空気は所望の分量の湿気をそこから抽出する。
ここでもまた図２に示された構成が唯一の可能性ではない。従って二個のボックスを逆にして、回収ケースを脱水ワイヤーの下に配置すると、図示された軌道とは別の軌道を取ることになるが、この実施例の原理は少しも変わらない。ここで脱水ワイヤーは、シートの湿った成形部分と乾燥シリンダ上の乾燥部分との間でただ一つであることに気づく。
図３に全エネルギー式の実施例を示した。上記同様、さまざまな実施例に共通な装置の要素は同じ参照番号で示されている。この実施例では、コンプレッサ２６の駆動はガスタービン群１２６によって確保される。ガスタービン群は、それ自体既知の方法でコンプレッサ１２６Ｃを含み、コンプレッサ１２６Ｃのロータ軸を駆動するタービン１２６Ｔは、コンプレッサによってそれ自体燃焼空気を供給される燃焼室から出るガスによって作動される。タービンはまたコンプレッサ２６の軸へ連結部によって接続される軸を駆動する。タービンを出るガスは、本発明の脱水装置における熱源として用いるのに十分な温度で、約５００℃である。このため、コンプレッサ２６から送られる空気の加熱手段は、熱交換機１２８から構成される。熱交換機は、一方で導管１２７によってタービン１２６から送られる熱風に接続され、他方で導管１３０によってコンプレッサ２６の空気の出口に接続される。交換機の空気用分路１２９を備えることもできる。二個のダンパ１３２，１３３は、空気供給ボックス１２４の内部で空気の温度調整回路によって制御され、交換機を有効に通過する空気の流量を制御する。図示されていない補助バーナは、交換機１２８の後段のボックス１２４の吸気管に配置することができる。このバーナの供給は、同じ温度調整器によるダンパ１３２，１３３と縦続接続で制御される。
コンプレッサから出る空気を熱交換機によって加熱する代わりに、ガスタービンの排気ガスの少なくとも一部をコンプレッサの空気と混合することも本発明の範囲に入る。
図４は、発明の第四実施例を示したもので、湿ったシートの行程において、高真空脱水装置１６とヤンキー型の乾燥シリンダとの間に、水平軸の周囲に回転装着されたシリンダ１４２を含む少なくとも一つの従来の通過空気型ドライヤ１４０を配置した。バーナ１４６によって加熱される空気は、循環ブロワ１４４によって、ワイヤー１７に取り付けた湿ったシートを通って送られる。ドライヤへの空気導入回路において、周知のようにバーナを配備した。
湿った紙シートは、成形ワイヤーからワイヤー１７へ移送され、その乾燥度は約８〜３０％である。紙シートは本発明による装置１６を通って高真空脱水を受け、乾燥度２０〜４５％でそこから出る。次いで紙シートはドライヤ１４０を通過し、その乾燥度を５０〜９０％まで上げる乾燥を受ける。さらにシートはヤンキー型乾燥シリンダ１８に取り付けられ、乾燥度約９５％まで乾かされる。乾かされたシートは、クレープ加工製品を製造する場合に知られているように、クレーピングドクタによってシリンダからはがされる。
図４は原理図であって、特に複数システムまたは付加搬送ワイヤーの使用など、実際の機能で必要な要素全体を図示しているわけではない。
発明の高真空脱水を例外的に従来の通過空気型ドライヤに結びつけることもまた発明の範囲に入る。
脱水および乾燥の有効性に対する各種パラメータの影響を明確にするために実験装置で幾つかの実験をした。
・−最初の乾燥度の影響
O'KAY商標で商品化されているもののような、クレープ加工したセルロース綿または綿入れ繊維で製造される市販のペーパータオルシートで、この方法をテストした。測定した分量の水分を霧状にして吹きかけることによりシートを濡らした。
実験装置は、真空スリットを備えた平面支持体を含み、この支持体の上で通気性のワイヤーを移動する。ワイヤーの速度は所定の設定値に調整することができる。加熱可能な空気を供給されるノズルがワイヤーの上の真空スリットのレベルに配置される。真空スリットは２５０ミリバールに調整された真空源と接続する。
シートの初期乾燥度を変えることにより、四組の実験を行った。この四組に対して、ノズルから出る空気の温度と、サンプルが受ける乾燥の時間とを決めた（真空スリット上のワイヤーの移動速度を調整することにより）。
これらの値は次のようになった。
実験組番号 １ ２ ３ ４
空気の温度（℃） 室温 １５０ １５０ １５０
乾燥時間（秒） ９／１００ ４．５／１００ ６／１００ ９／１００ 複数の初期乾燥値に対して、サンプルが達した乾燥値を記録した。これらの値を図５のグラフにした。
これによれば、空気が室温にある場合（曲線１）、初期乾燥度がいかなるものであっても、到達する乾燥度は４５％を越えない。同じ乾燥時間（９／１００秒）でも、熱風は乾燥度を６５〜７５％にすることができる（曲線４）。
・−乾燥時間の影響
単位面積あたりの重量１７．６ｇ／ｍ２で、初期乾燥度が同じ繊維紙のサンプルで新しい二組の実験を行った。真空源は３４０ミリバールに調整した。
第一組（１）では、ノズルの供給空気を室温の条件においた（２０℃で、乾燥空気１キロ当たり水蒸気５ｇ）
第二組（２）では、空気を予め２００℃に加熱し、著しく加湿した。測定された湿った温度は６４℃であった（乾燥空気１キロ当たり水蒸気１２０ｇ）。サンプルが受ける乾燥時間の値の増加に対してサンプルが達した乾燥度を測定した。図６は、得られたグラフを示している。これによれば室温（曲線１）では、時間が長くても乾燥度４０〜４５％を越えることは不可能である。しかし湿った熱風（曲線２）はこの値を非常に早く超えることができる。また脱水速度がいつでもずっと速いことが認められる。これは、シートの乾燥度と関連して１ｍ２ごとに毎時抽出される水（ｋｇ）で脱水速度を対数目盛において示した各曲線（１’）および（２’）から非常にはっきりと現れている。
それに比べて、従来の通過空気ブローによる乾燥（いわゆる通過空気型）は、次の特徴すなわち
−ワイヤーの速度 ７６０ｍ／分
−空気の乾燥温度 ２００℃
−２７０°に開いた直径３．６０ｍのシリンダ
を有し、６７／１００秒でシートの乾燥度を６５％にする。従って本発明によるドライヤの乾燥時間は、５〜１０倍高い真空で７〜８倍短い。
・−非常に湿ったシートの脱水容量に対する通過空気中の湿気の分量の影響
成形ワイヤーを有する成形部と、マーカーのワイヤーへの搬送手段と、迂回が可能な通過空気による乾燥部と、搬送プレス付きのヤンキー型乾燥シリンダとを含む、紙幅が
狭い実験抄紙機で複数の実験をした。これらの実験の必要性から、本発明による脱水／乾燥部をマーカーのワイヤーのレベルに配置した。装置の全体は、図４の装置にほぼ対応するものであった。
三組の実験を行った。操作パラメータは、以下のものとした。

さまざまな乾燥時間の複数の値に対して、シートの対応乾燥値を正規直交基準において示した。これらの値を平滑化した後で、１組、２組、３組に対応する図７の曲線（１）、（２）、（３）を得た。
これによれば、液体の水の搬送によって主に脱水が行われる乾燥度１５〜３５％のゾーンで、曲線の勾配に対応する脱水速度は、空気に含まれる蒸気の量とともに増加する。
このゾーンでの平均脱水速度は、１ｍ２当たり毎時抽出される水分ｋｇで示すと、次のようであった。

−シートのバルクに対する本発明による方法の影響
マーカーのワイヤーを用いて上記の実験抄紙機で繊維紙の製造実験を行った。これらの実験では、製造された製品は単位面積あたりの重量が全てほぼ同じで、また繊維の組成が同じである。これらは全て、同一乾燥度９５％にヤンキーで乾燥かつクレープ加工された。ヤンキードライヤの入口における乾燥度と、クレープ加工後のシートのバルク（ｃｍ３／ｇ）とを測定した。
実験第一組（１）：通過空気乾燥装置のマーカーのワイヤーに結合した従来の真空ボックスのように、空気を加熱せずに脱水装置を用いた。
実験第二組（２）：本発明による脱水装置だけを用い、シートの乾燥度がヤンキードライヤの入り口で５０％になるように時間および空気の湿度パラメータを調整した。
実験第三組（３）：湿った熱風を供給される真空ボックスを用いた本発明の脱水を、従来の通過空気による乾燥に組み合わせた。
図８では、三つの組（１，２，３）で得られたシートのバルクの値を示した。対応する三つの点群（１）、（２）、（３）が得られる。
これによれば、本発明による方法だけを適用してシートを乾燥度５０％だけに乾燥することにより（２）、１５〜１７ｃｍ３／ｇのバルクが得られる。従来の通過空気ブロー型の方法（１）では、６０〜６５％まで乾燥することが必要である。
二つの方法を組み合わせると（３）、シートのバルクが１９〜２１ｃｍ３／ｇという著しい増加が認められる。
任意の説明によって関連づけなくても、本発明の方法は、マーカーのワイヤーの構造に繊維をよりよく適合することができるが、というのも繊維は、空気が室温であった従来技術の真空ボックス内よりも熱く、従ってより柔軟であるからである。さらに、高真空による成形後、繊維をずっと急に乾燥する。このようにして平均湿度をより低くして、構造をより早く安定化する。また、従来の通過空気乾燥の範囲よりも乾燥度を低くしてヤンキードライヤのシリンダの壁にシートを貼っても、同じバルクを得ることができる。
次に、図９に関して発明のもう一つの実施例を説明する。この図では、従来の通過空気型ドライヤ１０１を組み込んだ抄紙機のドライパートを、多孔質の壁を有する回転シリンダ１０２と、空気ブローフード１０３と共に示した。たとえばマーカーのワイヤー１０４は、成形部から送られるシートを支持し、シリンダ１０２の周囲のドライヤに運ばれる。
本発明によれば、シリンダ１０２の前段に回収ボックス１０５を配置し、その吸入スリットはシートに相対するワイヤー１０４の側に開いている。ボックス１０５は、１００〜５００ミリバールの高真空源と接続される。スリットが周囲の空気を吸い込む従来技術の装置とは異なり、本発明の回収ボックスは、吸入側で、熱風供給ボックス１０６と接続される。空気の乾燥温度は１００〜５００℃である。その湿った温度は５０〜９０℃である。
発明の新しい特徴によれば、この空気の湿度を幅方向に調整する。実際、上記に示したように、装置によってシートの液体としての水を脱水する有効性は、通過する熱風流によって運ばれる湿度が高ければ高いほど大きい。この特性を利用して、シートの残留湿度特性を幅方向に調整する。
このため、一定の間隔でボックス１０６の横方向に配置される分離壁によって、ボックス１０６をより小型の多数の隣接ボックス１０６’に分割する。各ボックス１０６’の内部に、好適には過熱した蒸気噴射勾配１０７を位置づけた。各勾配は、バルブ１０７’を介して管寄せから蒸気を供給され、バルブの開閉は、シートの対応ゾーンに対する所望の乾燥度によって決定される設定値に応じて制御される。これらのゾーンの各々に対してドライヤの後段あるいはドライヤに続くヤンキーシリンダの後段でシートの乾燥度を測定し、またバルブ１０７’の各々を相関的に制御することにより、ドライヤの出口あるいはドライヤに続くヤンキーシリンダの出口でシートの乾燥特性を補正することができる。

Claims (22)

1. セルロース材料のシート、特に湿った紙シートを脱水するための方法であって、このシートの乾燥状態の単位面積あたりの重量が１０〜８０ｇ／ｍ2で、最初の乾燥率が成形ワイヤー上で水切りした後で約８〜３０％であり、該シートが透水性のワイヤーで支持され、少なくとも１回の高速の熱風がシートを通過する、方法において、熱風が、ワイヤーの下の１００〜５００ミリバールの負圧によって生じることを特徴とする方法。
2. 空気の乾燥温度が１００℃〜５００℃であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. 空気の湿潤温度が５０℃〜９０℃であることを特徴とする請求の範囲第１項および２項のいずれか一項に記載の方法。
4. 気流は、該シートを通過後、閉回路で循環し、気流は続いて−１００〜５００ミリバールの負圧下に保持される回収ボックスに収集され、
   −浮遊する水分を除去するように気水分離手段に導かれ、
   −大気圧よりも高い圧力に圧縮され、
   −温度１００℃〜５００℃に加熱され、
   −透水性ワイヤーによって支持されるシートの表面に向けて、気流の通過運動により案内されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
5. 圧縮空気の一部を外部に排出し、対応する分量を回路内に導入して、供給ボックスに入る空気を湿った温度５０〜９０℃に保持することを特徴とする、前記請求の範囲第４項に記載の方法。
6. 少なくとも一つの第二の熱風が第一の熱風の後段でシートを通過し、第二の熱風の湿った温度は異なり、好適には低いことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか一項に記載の脱水法。
7. 二つの空気流は二つの個別閉回路の一部をなし、各回路は請求の範囲第４項に記載の方法の複数の段階と、気水分離手段を含む少なくとも第一回路とを含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。
8. 水切り後のシートの乾燥度を、高真空脱水法によって約８〜３０％の値から約３５〜７５％、好適には約３５〜５０％の値まで上昇させること、次いでヤンキー型のシリンダによって約９５％の乾燥度までシートを乾燥させることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項に記載の高真空脱水法を実施する紙シートの製造法。
9. 水切り後のシートの乾燥度を、該脱水法によって約８〜３０％の値から約３５〜７５％の値まで上昇させ、その場合、搬送ワイヤーは「マーカー」のワイヤーであること、次いでヤンキー型のシリンダで乾燥度９５％までシートを乾かすことを特徴とする請求の範囲第１項から７項のいずれか一項に記載の脱水法を実施する紙シートの製造法。
10. 水切り後のシートの乾燥度を、該脱水法によって約８〜３０％の値から約２０〜４５の値まで上昇させ、その場合、搬送ワイヤーは「マーカー」型のワイヤーであること、次いでこの搬送ワイヤーを少なくとも一つの通過空気型ドライヤで乾燥度約５０〜９０％まで乾燥し、最後にクレーピングドクタと結合するヤンキーシリンダで乾燥度約９５％まで乾燥することを特徴とする請求の範囲第１項から７項のいずれか一項に記載の脱水法を実施する紙シートの製造法。
11. 水切り後のシートの乾燥度を、該脱水法によって約８〜３０％の値から約２０〜４５％の値まで上昇させ、その場合、搬送ワイヤーは「マーカー」のワイヤーであること、次いで、同じ搬送ワイヤー上で少なくとも一つの通過空気型のドライヤにより乾燥度９５％まで乾燥することを特徴とする請求の範囲第１項から７項のいずれか一項に記載の脱水法を実施する紙シートの製造法。
12. 供給ボックスに供給される空気の少なくとも一部は、該通過空気型のドライヤから抽出されることを特徴とする請求の範囲第１０項または第１１項に記載の紙シートの製造法。
13. 供給ボックスに供給される空気の少なくとも一部は、該ヤンキーシリンダ付きドライヤの乾燥フードから抽出されることを特徴とする請求の範囲第８項から１０項のいずれか一項に記載の紙シートの製造法。
14. 熱風をシートに通す前に、決められた多量の水蒸気で、特にシートの幅方向に調整した多量の水蒸気を熱風に噴射し、熱風がシートを通過する前に熱風の湿度を変えることを特徴とする請求の範囲１から１３のいずれか一項に記載の脱水手段を実施する紙シートの製造法。
15. 第一の熱風に水蒸気を噴射することを特徴とする請求の範囲第７項から第１４項に記載の方法。
16. −脱水シートの支持面を有する可動透水性ワイヤー
    −空気流入管および該支持面に向いた配分開口部を有する空気供給ボックス
    −空気流入管に入る空気の加熱手段
    −該支持面の反対側に配置され、供給ボックスの配分開口部の正面に少なくとも一つの吸入スリットを有する、供給ボックスから出る空気の回収ボックス
    −１００〜５００ミリバールの負圧で回収ボックスを保持する手段
    を含むことを特徴とする前記請求の範囲第１項から第１５項のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
17. さらに、
    −回収ボックスと接続する気水分離器
    −気水分離器と接続するエアコンプレッサ
    −エアコンプレッサと接続する空気の加熱手段
    −加熱手段を供給ボックスに接続する導管
    −エアコンプレッサと接続する排気手段
    −加熱手段と接続する空気導入手段
    を含むことを特徴とする前記請求の範囲第１６項に記載の装置。
18. 該コンプレッサを駆動するガスタービン群を含むこと、該加熱手段は、該ガスタービン群の排気ガスによって供給されることを特徴とする前記請求の範囲第１７項に記載の装置。
19. 該コンプレッサを駆動するガスタービン群を含むこと、該加熱手段は、該ガスタービン群の排気ガスと該エアコンプレッサから出る空気流とに接続する熱交換機から構成されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の装置。
20. 連続ゾーン用の供給ボックスを有する少なくとも二個の脱気用回路を含み、少なくとも第一回路は、気水分離器を含む第一ゾーンを供給することを特徴とする請求の範囲第１６項から第１９項のいずれか一項に記載の装置。
21. 供給ボックスの少なくとも第一ボックスの内部に配置される蒸気噴射手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１６項から第２０項のいずれか一項に記載の装置。
22. 供給ボックスは、機械の方向に関して幅方向に配置された複数のボックスに仕切られ、少なくとも一つの仕切りは蒸気投入手段を含むことを特徴とする前記請求の範囲第２１項に記載の装置。

Images