JP4319075B2 - カウンターブレード及びブレード装置 - Google Patents

Description

本発明は、抄紙機において搬送される紙料から水分を除去するワイヤパートで使用されるブレード装置及びこのブレード装置に装着されるカウンターブレードに関し、特に、紙料の搬送を行うために走行するワイヤに対して衝突する水流の衝撃度を高めて搬送ワイヤ内における紙料基礎材の分散効果を向上させるための構造に関する。

抄紙機のワイヤパートにおいては、ストックインレット（図示せず）から供給されたパルプを含んだ大量の水分から成る紙料をワイヤ上に吐出して脱水するが、ツインワイヤ型式のワイヤパートにおいては、第１（ボトム）ワイヤと第２（トップ）ワイヤとで挟み、第１ワイヤ及び第２ワイヤ（抄紙ワイヤ）の回転走行によって紙料（紙匹）を脱水フォイル装置に搬送して吸引等により脱水作用が行われる。
ワイヤパートにおける第１ワイヤ及び第２ワイヤ（抄紙ワイヤ）の回転走行は、水平面に沿って行われる場合の他に、高速対応型として鉛直方向に沿って行われる場合がある。

このワイヤパートにおけるブレード装置は、例えば図３及び図４に示されるように、紙料３を第１ワイヤ１及び第２ワイヤ２（抄紙ワイヤ１０）で挟み、抄紙ワイヤ１０が下から上へ回転走行するように設置し、ワイヤ走行部の一方側（図における左側）に配置された複数（２基）の固定ブレード３１，３１で抄紙ワイヤ１０を支持して構成されている。
すなわち、各固定ブレード装着部３０には、抄紙ワイヤ１０の搬送方向に対して直角に配置されて抄紙ワイヤ１０（第２ワイヤ２）に接触する広幅（３０〜４０ｍｍ程度）で長尺状の支持面３２を有する固定ブレード３１が装着されている。そして、ワイヤ走行部の他方側で前記複数（２基）の固定ブレード３１で挟まれた位置には、抄紙ワイヤ１０（第１ワイヤ１）に接触する狭幅（１５〜２５ｍｍ程度）のカウンターブレード４１が装着されたカウンターブレード装着部４０が配置されている。

カウンターブレード装着部４０は、図示しない昇降手段でカウンターブレード４１のブレード面（ワイヤ支持面４２）をワイヤ面に対して略垂直方向（図の左右方向）に調整可能に形成することで、抄紙ワイヤ１０への接触位置を変化させて抄紙ワイヤ１０の曲率が調整できるようになっている。
また、カウンターブレード４１のワイヤ支持面４２に続く下側端部には、長手方向に円弧の連続した曲面（以下、Ｒ面と称する）４３が形成されている。従来、この曲面４３の曲率半径は、１．５〜３ｍｍ程度であった。

上記構成によれば、抄紙ワイヤ１０が高速度で走行するに際して、抄紙ワイヤ１０の外側周囲に白水５０が導かれるが、カウンターブレード４１のＲ面４３によって抄紙ワイヤ１０の第１ワイヤ１外側における余分な白水を排除して脱水するとともに適量の白水を抄紙ワイヤ１０内に戻し、その際の水流の衝撃により紙料３内における繊維の分散が促進されて地合を良好とさせることができる。

尚、カウンターブレード装置の構造に関する先行技術としては、ブレードの昇降手段に関するもの等がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２７０８７

しかしながら、図３及び図４に示すような上記のカウンターブレード４１の構造であると、Ｒ面４３により抄紙ワイヤ１０にすなわち紙料３に白水が戻されるので、戻される白水（逆流白水）と脱水される白水との境界が明確に設定できず、抄紙ワイヤ側に戻される白水量を制御するのが困難であるとともに、カウンターブレード４１の長手方向での均一性を確保できないという問題点があった。
特に、紙料３として古紙を使用する場合においては、紙料３中でのフロック部が硬いので、従来に比して抄紙側へ戻される白水による強力な衝撃力が分散に必要であり、古紙を使用するような場合に上述したようなＲ面４３を有するカウンターブレード４１は適していなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、抄紙機のワイヤパートにおけるブレード装置において、抄紙ワイヤ側へ戻す白水と排除する白水とを所望の割合で調整できるとともに、抄紙ワイヤ側へ戻す白水により大きな衝撃力が得られるようにしたカウンターブレードの構造及びこれを使用したブレード装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため請求項１は、紙料３を搬送する抄紙ワイヤ１０の搬送方向に対して直角に配置され、前記抄紙ワイヤ１０に接触する長尺状の支持面２２を有するカウンターブレード２１において、次の構成を含むことを特徴としている。
前記抄紙ワイヤ１０の搬入側に前記支持面２２に対して傾斜角を有するテーパ面２３を設けることで前記抄紙ワイヤとの間に空間を形成する。
該テーパ面２３の反支持面側に頂辺となるエッジ部２４を形成する。

請求項２は、請求項１のカウンターブレードにおいて、前記傾斜角が５〜４５度であることを特徴としている。尚、傾斜角は、ワイヤ支持面２２とテーパ面２３のなす角度（傾斜角２６）である。

また、エッジ部は、厳密には長手方向に微小な曲率半径の円弧が連続した曲面で構成されており、該曲率半径は０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。

請求項３は、請求項１又は請求項２のカウンターブレードにおいて、前記支持面の幅が４〜１４ｍｍであることを特徴としている。

請求項４は、一対のワイヤ１，２（抄紙ワイヤ１０）で紙料３を挟んで鉛直方向に搬送するワイヤ走行部に対して、ワイヤ走行部の一方側に前記抄紙ワイヤ１０を支持する支持面３２を有する複数の固定ブレード３１を設け、ワイヤ走行部の他方側における２基の固定ブレード３１に挟まれた位置に、搬送方向に対して直角に配置され、前記抄紙ワイヤ１０に接触する長尺状の支持面２２を有するカウンターブレード２１を設けた一群のブレード装置であって、次の構成を含むことを特徴としている。
前記カウンターブレード２１は、前記抄紙ワイヤ１０の搬入側に前記支持面２２に対して傾斜角を有して形成することで前記抄紙ワイヤとの間に空間を形成するテーパ面２３と、該テーパ面２３の反支持面側に頂辺となるエッジ部２４とを具備して成る。

請求項５は、請求項４のブレード装置において、前記カウンターブレードの搬送下流側に位置する固定ブレード３１のワイヤ搬入側に、支持面３２に対して傾斜角を有するテーパ面３３を形成することを特徴としている。

尚、本発明における「カウンターブレード」とは、ツインワイヤ型式の抄紙機のワイヤパート（オントップワイヤも含む）の抄紙ワイヤ（ツインワイヤ）走行面の一方側の面（外面）に固定ブレード装置を設ける場合に、該ワイヤの他方側の面（外面）に設けられる狭幅のブレードであり、ワイヤ面に対しほぼ垂直方向に移動可能で、ワイヤ支持面の幅が固定ブレードより狭幅であり、通常２５ｍｍ以下のものを指す。一般に、カウンターブレードの移動は空気圧により膨張するチューブなどを用いて遠隔操作で行うことができる。これに対して、固定ブレードは、ブレードをワイヤ面に対し略垂直方向に遠隔操作で移動させることができない構造のブレード装置である。

本発明によれば、カウンターブレード２１において、支持面２２に対して傾斜角を有するテーパ面２３と、テーパ面２３の端部に頂辺となるエッジ部２４を形成したので、抄紙ワイヤ外のカウンターブレード装着部２０側に存在する白水について、エッジ部２４を境界として抄紙ワイヤ１０側へ戻す白水と脱水する白水とに明確に分けることができる。したがって、設計時のエッジ部の位置で抄紙ワイヤ内に戻す白水の量を制御することができる。

また、テ―パ面２３に沿って白水が流れるので、白水による水流を抄紙ワイヤ１０へ衝突させて紙料３に衝撃を与え、紙料を効率良く分散させることができる。
したがって、白水による水流を抄紙ワイヤ１０へ衝突させるに際して、従来例に比較して大きな衝撃を紙料に与え、抄紙ワイヤ内の紙料を効率良く分散させることができるので、地合が良好となり、特に古紙を紙料として用いた場合であっても、古紙による硬いフロックによる繊維をも効率良く分散させ、地合を良好とさせることができる。

本発明に係るブレード装置の実施の形態の一例について、図１を参照しながら説明する。
本発明に係るブレード装置は、図３及び図４に示した従来例と同様に、抄紙機におけるワイヤパートにおいて使用されるものであり、一対のワイヤで紙料を挟んで鉛直方向に搬送するワイヤ走行部となる第１ワイヤ１及び第２ワイヤ２（抄紙ワイヤ１０）が下から上へ走行するように設置され、ワイヤ走行部の一方側（図における左側）に抄紙ワイヤ１０を支持する複数の固定ブレード３１を設け、ワイヤ走行部の他方側の前記固定ブレード３１の内の２基に挟まれた位置にカウンターブレード２１を設けて構成されている。

本発明に係るカウンターブレード２１は、紙料３を搬送する抄紙ワイヤ１０の搬送方向に対して直角になるように、図１の紙面に垂直方向に長尺であるカウンターブレード装着部２０に装着されている。このカウンターブレード２１は、抄紙ワイヤ１０に接触するその搬送方向に沿った略４〜１４ｍｍ幅の長尺状の支持面２２を有するとともに、抄紙ワイヤ１０の搬入側に支持面２２に対して傾斜角５〜４５度（傾斜角２６）を有する平面状のテーパ面２３が形成されている。

支持面２２の幅を従来に比較して狭い４〜１４ｍｍとしたのは、支持面２２の幅が大きいと支持面２２の両端でのみ抄紙ワイヤ１０に接触するような場合が生じるが、支持面２２の抄紙ワイヤ１０への接触面積を小さくすることで、支持面全体が抄紙ワイヤ１０に接触して抄紙ワイヤ１０の曲率を自然な状態に保持するためであり、その結果として抄紙ワイヤ１０の耐久性の向上を図ることができる。
この幅が狭すぎる場合は、抄紙ワイヤ１０への接触面積が小さくなり過ぎて、抄紙ワイヤの不安定な支持によりカウンターブレード２１の耐久性を低下させることになる。
また、支持面２２の更に好ましい幅は、カウンターブレード２１の耐久性の見地から５〜１０ｍｍ程度である。

また、支持面２２とテーパ面２３のなす傾斜角については、４５度を越えて角度を大きくし過ぎると抄紙ワイヤ１０に白水を戻す作用が低下するため好ましくなく、５度未満にすると脱水量が不安定になって好ましくない。したがって、抄紙ワイヤ１０に白水を戻す作用を効果的に行うための傾斜角２６の更に好ましい角度は、５〜３０度である。

そして、このテーパ面２３の反支持面側（抄紙ワイヤ搬送上流側）には、テーパ面２３とこの面に交わる斜面２５とで、図１の紙面に垂直方向に頂辺を有するエッジ部２４が形成されている。
エッジ部２４は、厳密には長手方向に微小な曲率半径の円弧が連続した曲面で構成されており、該曲率半径は０．１〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．３ｍｍが更に好ましい。該曲率半径が小さすぎるとセラミック等のブレードが割れ易くなり、曲率半径が大きすぎると抄紙ワイヤに戻す白水の量を制御しにくくなるので好ましくない。
また、カウンターブレード２１は、図３に示された従来のカウンターブレード４１と同様に、図示しない昇降手段でブレード面を図の左右方向に調整可能に形成することで、抄紙ワイヤ１０への接触位置を変化させて抄紙ワイヤ１０の曲率が調整できるようになっている。

カウンターブレード装着部２０と反対面の位置に設置された複数の固定ブレード３１は、抄紙ワイヤ１０を支持するために図の紙面に垂直方向（抄紙機の幅方向）に長尺であり、それぞれブレード装着部３０に装着されている。これらの固定ブレード３１の各支持面３２は、一定の位置に固定されている。
また、抄紙ワイヤ１０の搬入下流側に位置するブレード装着部３０のブレード３１には、カウンターブレード２１と同様に、支持面３２に対して傾斜面となるテーパ面３３を設けることが好ましい。そして、このテーパ面３３の傾斜角度を調整することにより、抄紙ワイヤ１０側へ戻される水流の強さを調整することができ、この傾斜角度は、５〜３０度が好適である。

すなわち、ブレード３１にテーパ面３３を設けたのは、水流による衝撃力を確保するためである。本装置のように、カウンターブレード２１を設置することによりブレード装置内において抄紙ワイヤ１０に曲率を与えて蛇行させる場合、搬入下流側のブレード３１にテーパ面を設けることにより、水流による衝撃力を効果的に与えることが可能となり、繊維分布が効率良く促進されて地合を良好とすることができる。

上述したブレード装置の構成によれば、抄紙ワイヤ１０が高速度で走行するに際して、抄紙ワイヤ１０の外側周囲に白水５０が導かれ、抄紙ワイヤ１０とともに走行状態となるが、カウンターブレード２１のエッジ部２４を境界に外側（右側）の白水５１は余分な水として斜面２５に沿って排除されるとともに、エッジ部２４による境界より内側（左側）の白水５２はテーパ面２３に沿って流れることで抄紙ワイヤ１０内に戻される。すなわち、エッジ部２４は、戻される白水（逆流白水）と脱水される白水との境界を明確にする役割を有している（図２参照）。
また、カウンターブレード２１にエッジ部２４が形成されることで、従来のＲ面に比較して抄紙ワイヤ１０とテーパ面２３とに存在する空間の体積を大きく取ることができ、抄紙ワイヤ１０内に戻される白水による衝撃力を有効に発揮させることができる。

したがって、設計時に設定されたエッジ部２４の位置により抄紙ワイヤ１０の周囲に生じる白水について、抄紙ワイヤ内に戻す白水の量を制御することができる。また、抄紙ワイヤ内に戻る白水がテーパ面２３に沿った水流により行われるので、抄紙ワイヤ１０に戻された際の水流の衝撃により紙料内における繊維の分散が効率良く促進され、地合を良好とさせることができる。
すなわち、本装置のようにカウンターブレード２１が設置されることでブレード装置内において抄紙ワイヤ１０に曲率が与えられるので、カウンターブレード２１にテーパ面２３を設けた場合に、テーパ面２３に沿って流れる白水量を多くすることができ、水流による衝撃を効果的に与えることができる。
そして、エッジ部２４を設けることと相俟って、この水流による衝撃は従来例の構造に比較して大きいものとすることができ、古紙を紙料として用いた場合であっても、古紙による硬いフロックによる繊維をも効率良く分散させ、地合を良好とさせることができる。

また、ツインワイヤ型式のワイヤパートの場合、固定ブレード側よりカウンターブレード側に強いフロックが発生し易いため、従来は設けられなかったカウンターブレード側にテーパ面を設け、この方向からワイヤに対し水流を衝突させる方がフロック分散効果がより高くなり、地合向上の点で好ましい。

また、戻される白水（逆流白水）と脱水される白水との境界となるエッジ部２４は、カウンターブレード２１の長手方向（抄紙機幅方向）に連続して形成されているので、抄紙ワイヤ１０へ戻す白水量の抄紙機幅方向での均一性を確保し、その結果として地合を良好にすることができる。

更に、従来例に比較して支持面２２の幅を小さくすることで、支持面２２の抄紙ワイヤ１０への接触面積を小さくし、支持面２２全体が抄紙ワイヤ１０に接触して抄紙ワイヤ１０の曲率を自然な状態に保持することができ、抄紙ワイヤ１０の耐久性の向上を図ることができる。

本発明によれば、カウンターブレードにおいて、支持面に対して傾斜角を有するテーパ面と、テーパ面の端部に頂辺となるエッジ部を形成したので、抄紙ワイヤ外のカウンター部側に存在する白水について、エッジ部を境界として抄紙ワイヤ側へ戻す白水と脱水する白水とに明確に分けることができ、エッジ部の設計位置により抄紙ワイヤ内に戻す白水の量を制御することができる。

また、テ―パ面に沿って白水が流れるので、白水による水流を抄紙ワイヤへ衝突させて従来例に比較して大きな衝撃を紙料に与え、抄紙ワイヤ内の紙料を効率良く分散させることができるので、地合が良好となり、特に古紙を紙料として用いた場合であっても、古紙による硬いフロックによる繊維をも効率良く分散させ、地合を良好とさせることができる。
また、ワイヤ搬入側に設けるテーパ面は、カウンターブレードと固定ブレードの両方に設けることにより、上記効果が更に得易くなる。

（実験結果）
図３に示す抄紙機のワイヤパートにおいて、長手方向にＲ面を有するカウンターブレードを、図１に示すような傾斜角３０度のテーパ面を有するカウンターブレードに取り替えて、抄紙した紙の地合指数を測定して比較した。カウンターブレード支持面の幅は改善前１２ｍｍ、改善後５ｍｍであり、抄紙した紙は新聞用紙で古紙を４０％以上含んでいる。
地合指数は、平均値で、約７．０ポイント上昇した（改善前４８．０、改善後５５．０）。この実験により、本発明のカウンターブレード使用により、紙の地合いが改善されることが確認できた。
尚、地合指数は、Ｍ／Ｋｓｙｓｔｅｍｓ社製３Ｄシートアナライザー（光学式地合計）を用いて行い、測定方法は下記による。
（地合指数の測定方法）
１）紙サンプルをガラス製ドラムに巻き付け、回転させながら、ドラム軸上に設置された光源（白色光）を紙シートに照射する。
２）紙サンプルを透過した光をフォトディテクターにて検出し、透過光（測定点数１００，０００ポイント）を６４クラスに分類する。
３）６４クラスの中のピーク度数を、１００以上の度数を持つクラス数で割り、これを１／１００にした数値を地合指数（３ＤＳＡ）とする。
・地合指数(3DSA)＝（ピーク度数／100度数以上のクラス数）×1／100
（*100度数未満の部分は、紙の全体を決定づけるわけではないので、無視する。）
ピーク度数が大きく、クラス数が少ない程、地合指数は大きくなり、均一な（地合が良い）紙と言える。

本発明のカウンターブレードを装着したブレード装置の構造を示す側面説明図である。 本発明のカウンターブレードを用いた場合の水流発生メカニズムを説明するための模式図である。 従来のカウンターブレードを装着したブレード装置の構造を示す側面説明図である。 従来のカウンターブレードを用いた場合の水流発生メカニズムを説明するための模式図である。

符号の説明

１ 第１ワイヤ
２ 第２ワイヤ
３ 紙料
１０ 抄紙ワイヤ
２０ カウンターブレード装着部
２１ カウンターブレード
２２ 支持面
２３ テ―パ面
２４ エッジ部
２５ 斜面
２６ 傾斜角
３０ 固定ブレード装着部
３１ 固定ブレード
３２ 支持面
３３ テーパ面
５０ 白水

Claims (5)

1. 紙料を搬送する抄紙ワイヤの搬送方向に対して直角に配置され、前記抄紙ワイヤに接触する長尺状の支持面を有するカウンターブレードにおいて、
   前記抄紙ワイヤの搬入側に前記支持面に対して傾斜角を有するテーパ面を設けることで前記抄紙ワイヤとの間に空間を形成し、
   該テーパ面の反支持面側に頂辺となるエッジ部を形成する
   ことを特徴とするカウンターブレード。
2. 前記傾斜角は５〜４５度である請求項１に記載のカウンターブレード。
3. 前記支持面の幅は４〜１４ｍｍである請求項１又は請求項２に記載のカウンターブレード。
4. 一対の抄紙ワイヤで紙料を挟んで鉛直方向に搬送するワイヤ走行部に対して、ワイヤ走行部の一方側に前記抄紙ワイヤを支持する支持面を有する複数の固定ブレードを設け、ワイヤ走行部の他方側における前記複数の固定ブレードの内の２基に挟まれた位置に、搬送方向に対して直角に配置され、前記抄紙ワイヤに接触する長尺状の支持面を有するカウンターブレードを設けた一群のブレード装置であって、
   前記カウンターブレードは、
   前記抄紙ワイヤの搬入側に前記支持面に対して傾斜角を有して形成することで前記抄紙ワイヤとの間に空間を形成するテーパ面と、
   該テーパ面の反支持面側に頂辺となるエッジ部と
   を具備して成ることを特徴とするブレード装置。
5. 前記カウンターブレードに対し、搬送下流側に位置する固定ブレードのワイヤ搬入側に、支持面に対して傾斜角を有するテーパ面を形成することを特徴とする請求項４に記載のブレード装置。

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