JP5606202B2 - 古紙再生処理装置 - Google Patents

Description

本発明は古紙再生処理装置に関し、湿紙の脱水技術に係るものである。

従来、この種の技術には、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、パルプ液を供給するヘッドボックスとワイヤパーツとプレスパーツとドライヤーパーツからなる。 ヘッドボックスは、ワイヤ・網目の上に製紙原料を等しく配布する部分である。ワイヤパーツは、複数のローラとフォーミングローラに掛け渡したワイヤベルトからなり、ワイヤベルトはヘッドボックスから供給された９９.８%以上が水である希釈原料を受け取って水を排出させるもので、ろ過するために網になっている。

プレスパーツは、サクション・プレスローラと、複数のローラに掛け渡したフェルトベルトからなり、フェルトベルトはワイヤパーツのフォーミングローラにおいてワイヤパーツと重なるように回転し、脱水と紙の形成を行ないながら湿紙をワイヤパーツから受けてとる。サクション・プレスローラは、ドライヤーパーツのドライヤーのドラム面との間で湿紙を高圧下で圧縮させて湿紙が持っている水分を脱水し、脱水した水を真空吸引する。

また、特許文献２に記載する抄紙装置では、前工程のパルプ製造部から送られてくるスラリー状のパルプ懸濁液を抄紙工程部で抄いて湿紙とし、抄紙工程部で抄紙形成された湿紙を乾燥工程部で乾燥させて再生紙とする。

抄紙工程部および乾燥工程部の全長に亘って延びる網状ベルトは、パルプ懸濁液を濾過脱水する無数の網目よりなる網構造をなし、平滑面ベルトが乾燥工程の全長にわたり網状ベルトと共に直線状に平行かつ近接して走行する。乾燥工程部は、網状ベルトと平滑面ベルトに挟持搬送される湿紙を加熱乾燥する部位であり、湿紙の下側面を支持する平滑面ベルトを加熱ヒータで加熱する。

特開２００４−２０４３７５ 特開２００９−１９２５

しかしながら、上記した特許文献１では、プレスパーツのサクション・プレスローラとドライヤーパーツのドライヤーとの間でフェルトベルトと湿紙を押圧して脱水し、湿紙が持っている水分をサクション・プレスローラにフェルトベルトを通して真空吸引する。この構成において、脱水前に湿紙が含む水分およびフェルトベルトが含む水分はドライヤーに接触するので、ドライヤーの乾燥負荷（熱負荷）が大きくなる。

特許文献２では、網状ベルトが吸水能を発揮し得ないので、網状ベルトと平滑面ベルトに挟持搬送される湿紙をプレスローラと脱水ローラとの間において脱水し、その後に乾燥工程部で湿紙を加熱乾燥している。

しかしながら、含水量の多い状態で湿紙を圧搾脱水することは、湿紙中の繊維が偏在する原因となる。また、網状ベルトは金属製のベルト素材自体に吸水性がないが、湿紙から脱離した水分の一部は網目の中やベルト素材表面に付着して加熱ヒータの上方に搬送され、平滑面ベルトおよび湿紙を介して加熱ヒータの乾燥負荷となり、湿紙のみを乾燥させるのに必要な熱量以上の乾燥負荷が加熱ヒータに作用する。

さらに、再生紙の品質に影響を与える要件としては転写性能がある。例えば、特許文献１では、抄紙した湿紙がワイヤベルトからフェルトベルトへ転移する場合や湿紙がフェルトベルトからドライヤーのドラム面に転移する場合に、欠損等を伴わずに紙葉の全てを転写する如くに移動させる必要がある。転写性能に貢献する要素には、ワイヤベルトやフェルトベルトと湿紙との間での剥離性があり、フェルトベルトやドラム面等の転写対象面と湿紙との間の密着性があり、これは湿紙を効率良く乾燥させるための要素でもある。

本発明は、乾燥部における乾燥負荷を低減して、かつ含水量の多い状態での圧搾脱水を回避し、転写性能を安定させるとともに、乾燥部の熱効率と脱水性能の向上を図ることができる古紙再生処理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、本発明の古紙再生処理装置は、湿紙を抄紙する抄紙工程をなす抄紙部と、湿紙を脱水する脱水工程をなす脱水部と、湿紙を乾燥させる乾燥工程をなす乾燥部を備え、脱水部は抄紙部から湿紙が転移する吸水性の素材からなる吸水ベルトを有し、乾燥部は脱水部の吸水ベルトから湿紙が転移する非吸水性の素材からなる平滑面ベルトと、平滑面ベルトおよび湿紙を加熱する加熱部を有することを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、上側に位置する平滑面ベルトと下側に位置する吸水ベルトを挟持し、平滑面ベルトと下吸水ベルトを介して両ベルト間の湿紙を圧搾する少なくとも１対の脱水ローラを有することを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、吸水ベルトがフェルトからなり、平滑面ベルトが金属もしくは合成樹脂からなり、加熱部が乾燥ローラからなることを特徴とする。
本発明の古紙再生処理装置において、平滑面ベルトは、湿紙に当接する搬送面が平滑面をなし、かつ搬送面にシリコーン樹脂コーティング又はフッ素樹脂コーティングを施してなることを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、乾燥部は、平滑面ベルトの搬送面に対向して配置し、平滑面ベルトとの間に湿紙を挟持する通気性の搬送ベルトを有することを特徴とする。

本発明の古紙再生処理装置において、平滑面ベルトと搬送ベルトは、乾燥した乾紙を乾燥部の次工程をなす仕上げ部に対して受け渡す位置まで延在することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、湿紙は吸水ベルトによる吸水で脱水した後に平滑面ベルトに転移させて乾燥部で乾燥させるので、湿紙が脱水前に含む水分および吸水ベルトが含む水分は乾燥部に接触することが無くなるので、脱水性能を向上させ、乾燥部の乾燥負荷（熱負荷）を小さくして熱効率を向上させることができる。

湿紙は吸水ベルトによる吸水で脱水した後に、脱水ローラが平滑面ベルトと下吸水ベルトを介して両ベルト間の湿紙を圧搾脱水するので、含水量の多い状態での圧搾脱水を回避して湿紙中の繊維が偏在する原因を抑制することができる。

平滑面ベルト上に湿紙を保持して加熱部に移送し、その状態で乾燥させるので、湿紙を加熱部の表面へ転移させるなどの余分な工数を必要とせず、搬送効率が良い。

本発明の実施の形態における古紙再生処理装置を示す模式図 図１の要部を示す拡大図 本発明の他の実施の形態における古紙処理装置を示す模式図 図３の要部を示す拡大図 本発明のさらに他の実施の形態における古紙処理装置の要部を示す模式図

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および図２において、古紙処理装置１は、湿紙１００を抄紙する抄紙工程をなす抄紙部２と、湿紙を脱水する脱水工程をなす脱水部３と、湿紙を乾燥させる乾燥工程をなす乾燥部４と、乾燥した乾紙を仕上げる仕上げ工程をなす仕上げ部５を備えている。

抄紙部２は、第１群のローラ２１の間に掛け渡されたワイヤーベルト２２と、パルプ懸濁液をワイヤーベルト２２に供給するヘッドボックス２３を有し、ワイヤーベルト２２の搬送面上に湿紙１００を抄紙する。ワイヤーベルト２２は金属製又は、合成樹脂であり、網目状をなして通水性、通気性を有している。

脱水部３は、第２群のローラ３１の間に掛け渡された吸水性の素材からなる吸水ベルト３２からなり、ここでは吸水ベルト３２がフェルトからなり通気性を有している。フェルトは例えば１４ＤＴＸであり、目付１２００ｇ／ｍ２、厚み３０３ｍｍ、密度０．３６４ｇ／ｃｍ３で、基布構成が２重構造、材質は合成樹脂で、ナイロン等の親水性樹脂が望ましい。

吸水ベルト３２およびワイヤーベルト２２は双方の搬送軌道の途中において相互に当接して抄紙転移部２０１を形成する。この抄紙転移部２０１においてワイヤーベルト２２と吸水ベルト３２のなす角度、すなわち、吸水ベルト３２に対するワイヤーベルト２２の入射角度θ１は、１０〜２０°であり、ワイヤーベルト２２を支持する第１群のローラ２１の直径はφ６０からφ８０である。

抄紙部２でワイヤーベルト２２の搬送面上に抄紙した湿紙１００は、抄紙転移部２０１において吸水ベルト３２に押圧され、ワイヤーベルト２２が第１群のローラ２１の外周に沿って反転して湿紙１００から離間することで、ワイヤーベルト２２から吸水ベルト３２に転移し、転移した湿紙１００から吸水ベルト３２が吸水して湿紙１００を脱水する。

乾燥部４は、ヒータ等の加熱装置を内蔵して加熱部をなす乾燥ローラ４１と、乾燥ローラ４１と第３群のローラ４２の間に掛け渡した非吸水性の素材からなる平滑面ベルト４３と、第４群のローラ４４の間に掛け渡した非吸水性の素材からなる搬送ベルト４５を有する。脱水部３の吸水ベルト３２と平滑面ベルト４３は双方の搬送軌道の途中において相互に当接し、脱水部３の吸水ベルト３２から乾燥部４の平滑面ベルト４３に湿紙１００が転移する脱水転移部２０２を形成する。

脱水転移部２０２には、平滑面ベルト４３と吸水ベルト３２を挟持する一対の脱水ローラ５１、５２を配置している。本実施の形態では一対の脱水ローラ５１、５２であるが、複数組の脱水ローラ５１、５２を配置することも可能である。一対の脱水ローラ５１、５２は、下側に位置する吸水ベルト３２に当接する脱水部３のローラ３１の一つと、上側に位置する平滑面ベルト４３に当接する乾燥部４のローラ４２の一つからなる。脱水ローラ５１、５２は、平滑面ベルト４３と吸水ベルト３２を介して両ベルト間の湿紙１００を圧搾して脱水するとともに、湿紙１００を平滑面ベルト４３に押圧し、吸水ベルト３２が下側の脱水ローラ５２の外周に沿って反転して湿紙１００から離間することで、湿紙１００が吸水ベルト３２から平滑面ベルト４３に円滑に転移する。

平滑面ベルト４３は金属もしくは合成樹脂からなり、ここでは厚み０．２ｍｍのステンレス薄板（ＳＵＳ４３０）からなる非通気性のものである。平滑面ベルト４３は、湿紙１００に当接する搬送面が平滑面をなし、かつ搬送面にシリコーン樹脂コーティング又はフッ素樹脂コーティングを施している。

本実施の形態において吸水ベルト３２の開口率はワイヤーベルト２２の開口率より小さく、平滑面ベルト４３は薄板状をなして無通気性である。
搬送ベルト４５は網目状の通気性を有するもので合成樹脂からなり、平滑面ベルト４３の搬送面に対向して配置し、平滑面ベルト４３との間に湿紙１００を挟持する。平滑面ベルト４３と搬送ベルト４５は、次工程の仕上げ部５に対して乾燥した乾紙１０１を受け渡す位置まで延在している。

また、ワイヤーベルト２２、吸水ベルト３２、平滑面ベルト４３のそれぞれに対して洗浄噴水を行なうことにより、あるいはスクレーパーやブラシローラなどを設けることにより、各々のベルト表面に付着した紙粉などのゴミを除去することも可能である。

仕上げ部５は、乾燥部４で乾燥させた乾紙１０１を切断するカッター１０２を備え、カッター１０２で設定サイズの再生紙１０３に仕上げる。
上記した構成における作用を説明する。抄紙部２では、ヘッドボックス２３からパルプ懸濁液をワイヤーベルト２２に供給してワイヤーベルト２２の搬送面上に湿紙１００を抄紙する。脱水部３では、抄紙部でワイヤーベルト２２の搬送面上に抄紙した湿紙１００を吸水ベルト３２に転移させ、吸水ベルト３２により湿紙１００から吸水して湿紙１００を脱水する。ワイヤーベルト２２の湿紙１００は抄紙転移部２０１の直前での含水率が約９９％である。抄紙転移部２０１では、ワイヤーベルト２２と吸水ベルト３２との入射角度θ１が１０〜２０°であり、第１群のローラ２１の直径がφ６０からφ８０であることで、吸水ベルト３２に対する湿紙１００の押圧と、ワイヤーベルト２２から湿紙１００から離間することを円滑に行なうことができる。

また、ワイヤーベルト２２は、その開口率が吸水ベルト３２の開口率より大きくて通気性が吸水ベルト３２の通気性に優るので、剥離性が吸水ベルト３２の剥離性より大きくなり、換言すれば吸水ベルト３２の密着性がワイヤーベルト２２の密着性に優る。よって、湿紙１００は剥離性が高いワイヤーベルト２２から容易に剥離し、密着性が高い吸水ベルト３２に容易に密着し、ワイヤーベルト２２から吸水ベルト３２へ湿紙１００が容易に転移し、高い転写性能を奏する。

乾燥部４では、吸水ベルト３２により脱水した湿紙１００を脱水転移部２０２で平滑面ベルト４３に転移させる。この際に、脱水転移部２０２の一対の脱水ローラ５１、５２が、平滑面ベルト４３と吸水ベルト３２を介して両ベルト間の湿紙１００を圧搾して脱水するとともに、かつ湿紙１００を平滑面ベルト４３に押圧することで湿紙１００の転移を促進して転写性能が高まる。吸水ベルト３２の湿紙１００は脱水転移部２０２の直前での含水率が約８０％であり、脱水後の平滑面ベルト４３の湿紙１００は含水率が約５０％である。

また、平滑面ベルト４３は無通気性であり、通気性の吸水ベルト３２より密着性が高く、換言すれば吸水ベルト３２の剥離性が平滑面ベルト４３の剥離性に優る。よって、湿紙１００は剥離性が高い吸水ベルト３２から容易に剥離し、密着性が高い平滑面ベルト４３に容易に密着し、吸水ベルト３２から平滑面ベルト４３へ湿紙１００が容易に転移する。

このように、本実施の形態において、湿紙１００は高い通気性を有して剥離性に優れるワイヤーベルト２２から低い通気性を有して密着性に優る吸水ベルト３２へ転移し、さらに吸水ベルト３２から無通気性で密着性に優る平滑面ベルト４３へ転移することで、湿紙１００の転移が常に剥離性に優れたベルトから密着性に優れたベルトに対して行なわれるので、優れた転写性能を実現できる。

そして、平滑面ベルト４３が吸水ベルト３２の上方に位置する状態で、脱水ローラ５１、５２で搾り出した水は、脱水ローラ５２より下方に配置したトレー（図示省略）に排出される。このため、脱水ローラ５１、５２を通過した吸水ベルト３２は再生されて吸水可能な状態となる。

湿紙１００が転移した平滑面ベルト４３は乾燥ローラ４１へ向けて進行し、その途中から平滑面ベルト４３の搬送面に対向して搬送ベルト４５が並走し、搬送ベルト４５と平滑面ベルト４３との間に湿紙１００を挟持する。この状態で搬送ベルト４５と平滑面ベルト４３と湿紙１００が乾燥ローラ４１の転動に伴って進行し、乾燥ローラ４１から受ける熱によって湿紙１００が乾燥して乾紙１０１となる。この際に、湿紙１００は脱水転移部２０２で平滑面ベルト４３に密着しているので、平滑面ベルト４３と湿紙１００との間の熱伝導性が良くなり、高い熱効率を実現する。

また、平滑面ベルト４３に湿紙１００を保持したまま乾燥ローラ４１のローラ面上に巻装し、その状態で乾燥させるので、湿紙１００を乾燥ローラ４１の表面へ転移させるなどの余分な工数を必要とせず、搬送効率が良くなる。

平滑面ベルト４３と搬送ベルト４５は乾紙１０１を仕上げ部５に対して受け渡す位置まで延在し、互に相反する方向へ反転して乾紙１０１を剥離させる。この際に、平滑面ベルト４３は搬送面にシリコーン樹脂コーティング又はフッ素樹脂コーティングを施してあるので、乾紙１０１が円滑に剥離する。

このように、搬送ベルト４５は、乾燥ローラ４１の外周上において湿紙１００を平滑面ベルト４３との間に挟持することで、乾燥ローラ４１の外周において平滑面ベルト４３が下方から上方にかけて回転しながら反転する際に湿紙１００が平滑面ベルト４３から剥がれることを防止する。さらに、搬送ベルト４５は、乾燥した乾紙１０１を仕上げ部５まで平滑面ベルト４３との間に挟持して搬送するので、乾燥ローラ４１を通過した湿紙に表裏の温度差に起因してカールが発生することを防止する。

仕上げ部５では、平滑面ベルト４３と搬送ベルト４５から剥離した再生紙１０３をカッター１０２で設定サイズの再生紙１０３に仕上げる。
図３および図４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう構成要素には同符号を付して説明を省略する。図４および図５においては、抄紙部２のワイヤーベルト２２と脱水部３の吸水ベルト３２との抄紙転移部２０１を通過したワイヤーベルト２２を剥離角度θ２の方向に導くために、ワイヤーベルト２２は第１群のローラ２１ａを通過して搬送経路上の次の第１群のローラ２１ｂに向けて展張されている。剥離角度θ２が大きいほどに、ワイヤーベルト２２から吸水ベルト３２へ湿紙１００が円滑に行なえる。ここでは、双方のローラ２１ａ、ローラ２１ｂ間におけるワイヤーベルト２２と吸水ベルト３２とのなす剥離角度θ２は３０°以上が好ましい。

図５は本発明の他の実施の形態を示すものである。ここでは、脱水転移部２０２における脱水ローラ５１、５２は、双方の軸心を含む平面Ａが鉛直面Ｂに対して微小角度θ３で傾斜し、上位の脱水ローラ５１が平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２の搬送方向で後方に位置し、下位の脱水ローラ５２が平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２の搬送方向で前方に位置する。

上位の脱水ローラ５１は、双方の脱水ローラ５１、５２が平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２を介して当接するニップ部５００を基準位置として、この基準位置から脱水ローラ５１の回転方向の後方に向けた軸心廻りの所定角度範囲に相当する外周領域に、平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２が重なっており、下位の脱水ローラ５２は、基準位置のニップ部５００から脱水ローラ５２の回転方向の前方に向けた軸心廻りの所定角度範囲に相当する外周領域に、平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２が重なっている。

平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２は、脱水転移部２０２への進入時に相互間の角度θ４が４〜５°をなす搬送軌道を形成し、脱水転移部２０２からの離脱時に相互間の角度θ５が７〜８°をなす搬送軌道を形成している。

この構成により、平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２は、双方の脱水ローラ５１、５２が当接するニップ部５００に到達する前に、双方のベルト間が漸次に狭くなりつつ双方の間に湿紙１００を挟持する状態となり、湿紙１００を挟持する状態で平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２が上位の脱水ローラ５１の外周面上に重なることで、吸水ベルト３２に湿紙１００の水分を十分に吸水して予備的な転移操作を行なう。

この予備的な転移操作の後に、湿紙１００を挟持する平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２をニップ部５００でプレスして湿紙１００を吸水ベルト３２から平滑面ベルト４３に転移させることで、湿紙１００の地合いが良好なものとなる。

予備的な転移操作を行なわずにニップ部５００で突然に平滑面ベルト４３、吸水ベルト３２および湿紙１００をプレスすると、湿紙１００が平滑面ベルト４３および吸水ベルト３２の搬送方向の逆方向へ押し出されて流動し、吸水ベルト３２から平滑面ベルト４３への湿紙１００の転写性能が阻害されて湿紙１００の地合いが不良となる。

１ 古紙処理装置
２ 抄紙部
３ 脱水部
４ 乾燥部
５ 仕上げ部
２１、２１ａ、２１ｂ 第１群のローラ
２２ ワイヤーベルト
２３ ヘッドボックス
３１ 第２群のローラ
３２ 吸水ベルト
４１ 乾燥ローラ
４２ 第３群のローラ
４３ 平滑面ベルト
４４ 第４群のローラ
４５ 搬送ベルト
５１、５２ 脱水ローラ
１００ 湿紙
１０１ 乾紙
１０２ カッター
１０３ 再生紙
２０１ 抄紙転移部
２０２ 脱水転移部
２０３ 加熱プレート
２０４、２０５ 押圧ローラ
５００ ニップ部

Claims (6)

1. 湿紙を抄紙する抄紙工程をなす抄紙部と、湿紙を脱水する脱水工程をなす脱水部と、湿紙を乾燥させる乾燥工程をなす乾燥部を備え、脱水部は抄紙部から湿紙が転移する吸水性の素材からなる吸水ベルトを有し、乾燥部は脱水部の吸水ベルトから湿紙が転移する非吸水性の素材からなる平滑面ベルトと、平滑面ベルトおよび湿紙を加熱する加熱部を有することを特徴とする古紙再生処理装置。
2. 上側に位置する平滑面ベルトと下側に位置する吸水ベルトを挟持し、平滑面ベルトと下吸水ベルトを介して両ベルト間の湿紙を圧搾する少なくとも一対の脱水ローラを有することを特徴とする請求項１に記載の古紙再生処理装置。
3. 吸水ベルトがフェルトからなり、平滑面ベルトが金属もしくは合成樹脂からなり、加熱部が乾燥ローラからなることを特徴とする請求項１に記載の古紙再生処理装置。
4. 平滑面ベルトは、湿紙に当接する搬送面が平滑面をなし、かつ搬送面にシリコーン樹脂コーティング又はフッ素樹脂コーティングを施してなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の古紙再生処理装置。
5. 乾燥部は、平滑面ベルトの搬送面に対向して配置し、平滑面ベルトとの間に湿紙を挟持する通気性の搬送ベルトを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の古紙再生処理装置。
6. 平滑面ベルトと搬送ベルトは、乾燥した乾紙を乾燥部の次工程をなす仕上げ部に対して受け渡す位置まで延在することを特徴とする請求項５に記載の古紙再生処理装置。

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