JP5645491B2 - 抄紙機の湿紙乾燥装置 - Google Patents

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は、抄紙機のドライヤーパート部が内部中空の筐体をなす乾燥チャンバーと、乾燥チャンバー内の雰囲気を循環しつつ除湿乾燥するヒートポンプ方式の除湿乾燥機を有し、乾燥チャンバー内に複数の回転自在なロールを配置し、ロール間に無端帯状のキャンバスを配置してなる。

特許文献２に記載する抄紙装置は、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いて湿紙とする抄紙工程部と、抄紙工程部で抄紙形成された湿紙を乾燥させて再生紙とする乾燥工程部とを備え、抄紙工程部および乾燥工程部における抄紙工程および乾燥工程の全長に亘って延びる処理コンベアを備え、処理コンベアは、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の網状ベルトが走行するネットベルトコンベアの形態とされている。

図８に示す古紙処理装置では、乾燥部３００が複数のローラ３０１と内部にヒーターを備えた乾燥ローラ３０２の間に掛け渡したスチール製の搬送ベルト３０３と、複数のローラ３０４と乾燥ローラ３０２の間に掛け渡した網状をなす樹脂製の上搬送ベルト３０５を有してなり、搬送ベルト３０３と上搬送ベルト３０５が湿紙３０６を挟んで乾燥ローラ３０２の表面上で重なり、乾燥ローラ３０２に圧接させて湿紙３０６を乾燥させる。

特開２００８−１３３５５９号公報 特開２００９−１９２５号公報

上記した従来の構成においては、網状をなす樹脂製の上搬送ベルト３０５により湿紙３０６が搬送ベルト３０３から剥離することを防止するとともに、上搬送ベルト３０５の張力により湿紙３０６をスチール製の搬送ベルト３０３に押圧して密着させることで、搬送ベルト３０３を介して行なう乾燥ローラ３０２の熱伝達の効率を高めて乾燥を促進していた。

しかしながら、上搬送ベルト３０５の網目地が紙表面に転移されるので、乾燥後に紙表面平滑化処理としてカレンダ加工を高圧で行なって網目地を消す必要があった。
本発明は上記した課題を解決するものであり、上搬送ベルトの張力によらずとも、湿紙を搬送ベルト上に密着させて乾燥することができ、上搬送ベルトの不使用によって乾燥後に高圧のカレンダ加工を行う必要がなくな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て複数のローラ間に掛け渡して配置する平滑面ベルトと、平滑面ベルトを加熱して湿紙を搬送面に加熱定着させる加熱手段を備え、加熱定着により搬送面の平滑面に張付いた湿紙を乾燥させて搬送面に密着した側の紙面を平滑面となし、反対の紙面を非加圧状態で乾燥させて無加工面と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、加熱手段は、平滑面ベルトを１００℃以上に維持し、含水率５０％以上の湿紙を乾燥させて搬送面に加熱定着させ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、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、複数のローラのうちで１つのローラが乾燥ローラをなし、乾燥ローラの内部に加熱手段を配置したことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、湿紙を平滑面ベルトの搬送面をなす平滑面に加熱定着させることで、平滑面に張りついた湿紙は乾燥による収縮が抑制され、乾燥した紙は平滑面ベルトの搬送面に密着した側の紙面が平滑面をなし、反対の紙面が非加圧状態で乾燥した無加工面となる。よって、従来のように上搬送ベルトで湿紙を加圧する必要がないので、乾燥後に高圧のカレンダ加工を行う必要もなくなる。

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 従来の抄紙機の乾燥装置を示す模式図

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有する。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を乾燥させるとともに、湿紙１２４を搬送面に加熱定着させる。ここで、電磁加熱装置３８は平滑面ベルト３３を１００℃以上に維持する。プレス部２３を通過した湿紙１２４は含水率５０％以上であり、含水率５０％から６０％の湿紙１２４が好ましい。

以下、上記構成の作用を説明する。古紙処理装置は、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。この際に、プレス部２３で湿紙１２４を平滑面ベルト３３に押圧することで湿紙１２４が平滑面ベルト３３の搬送面である平滑面に密着する。

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を加熱して平滑面ベルト３３を１００℃以上に維持し、加熱により湿紙１２４を乾燥させるとともに、湿紙１２４を搬送面に加熱定着させる。ここで、湿紙１２４は含水率５０％以上であり、含水率５０％から６０％の湿紙１２４が好ましい。

このように、乾燥時の温度を１００℃以上に維持することで、平滑面ベルト３３との接触部分における湿紙１２４の水分が急激に蒸発して湿紙１２４が平滑面ベルト３３の平滑面に密接する状態で張付いて定着する。

湿紙１２４を平滑面ベルト３３の搬送面をなす平滑面に加熱定着させることで、平滑面に張付いた湿紙１２４は乾燥による収縮が抑制され、乾燥した紙は平滑面ベルト３３の搬送面に密着した側の紙面が平滑面をなし、反対の紙面が非加圧状態で乾燥した無加工面となる。よって、従来のように上搬送ベルトで湿紙を加圧する必要がないので、乾燥後に高圧のカレンダ加工を行う必要もなくなる。

この湿紙１２４の加熱定着は、湿紙１２４に含まれた水分の急激な蒸発により湿紙１２４に含まれたパルプ成分以外の異物が平滑面上に析出し、この異物や細かいパルプ繊維の一部が一種の焼き付き現象を起こすことによると思われる。逆に、低温で湿紙１２４を加熱すると湿紙１２４の水分が徐々に蒸発することで、異物が析出して焼き付き現象が起きる前に、湿紙１２４と平滑面ベルト３３の間に蒸気による圧力が作用し、あるいは含水率低下による湿紙１２４の収縮が生じて湿紙１２４が部分的に平滑面ベルト３３から浮き上がる現象が発生する。

このため、乾燥時の温度を１００℃以上に維持して湿紙１２４を搬送面に加熱定着させることが好ましい。
表１は、加熱温度と含水率と張付きの関係を示すものである。１００℃未満、ここでは９５℃では、含水率の値に関わらず張付きが生じず、１００℃以上では、含水率５０％以上で張付きが生じる。

しかしながら湿紙１２４の加熱温度は１００℃以上に限定されるものではなく、水分の急激な蒸発により湿紙１２４が平滑面ベルト３３の平滑面に密接する状態で張付く加熱定着が生じる加熱温度および環境条件があればよく、１００℃以下の近傍値であっても可能である。

平滑面ベルト３３は、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剥離性を確保しているので、乾燥した紙は平滑面ベルト３３から容易に剥がして回収することができる。また、抄紙時に湿紙１２４の始端側の先端縁を先頭部が先細りした形状に形成し、しだいに湿紙１２４の幅を広げることにより、乾燥後に紙を平滑面ベルト３３から剥がす際には、始端側の先端縁の先頭部に集中して剥離作業を行なうことにより格段に剥離性が良くなる。

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の乾燥と加熱定着を行なった。

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の乾燥と加熱定着を行なう。

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

Claims (5)

1. 前工程から湿紙を転移させる搬送面が平滑面をなして複数のローラ間に掛け渡して配置する平滑面ベルトと、平滑面ベルトを加熱して湿紙を搬送面に加熱定着させる加熱手段を備え、加熱定着により搬送面の平滑面に張付いた湿紙を乾燥させて搬送面に密着した側の紙面を平滑面となし、反対の紙面を非加圧状態で乾燥させて無加工面とすることを特徴とする抄紙機の湿紙乾燥装置。
2. 加熱手段は、平滑面ベルトを１００℃以上に維持し、含水率５０％以上の湿紙を乾燥させて搬送面に加熱定着させ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. 平滑面ベルトは、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。
4. 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。
5. 複数のローラのうちで１つのローラが乾燥ローラをなし、乾燥ローラの内部に加熱手段を配置した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。

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