JP6157589B2 - 延伸ニップロール、延伸ニップロールを利用する延伸ニッププレス、製紙機械及び延伸ニッププレスの操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、延伸ニップロール、本発明の延伸ニップロールを備えた延伸ニッププレス、及びこのような延伸ニッププレスを備えた製紙機械に関する。本発明は、また、湿潤紙ウェブが通過する本発明の延伸ニップを操作する方法に関する。

本発明は、製紙機械において利用される延伸ニッププレスの分野に関する。製紙機械において、新たに形成された湿潤繊維ウェブから水分を押し出す（プレスする）ために延伸ニッププレスが通常利用されているが、延伸ニップは製紙機械において、例えばカレンダリング（圧延加工）等の他の目的にも利用され得る。延伸ニッププレスは、当初はダンボール等の厚手の紙用に導入されたが、その後は印刷用紙等の薄手の紙にも用いられるようになっている。近年では、このようなプレスは、ティッシュペーパーの製造機械においても利用されている。かかる機械において、延伸ニッププレスは、延伸ニップロールとこの延伸ニップロールに対するカウンタロールとして動作するヤンキードライシリンダとから形成されることが多い。延伸ニッププレスは、典型的には、凹面を有する剛性シューを備えた延伸ニップロールにより形成される。このような延伸ニップロールの剛性シューは、例えば、スチール又はアルミ等の材料から作成され得る。ＵＳ特許第７５２７７０８号は、スチール製のシューではなく弾性変形可能な支持体を利用する装置によりどのように延伸ニップが形成され得るを開示している。この文献に開示されている支持体は、圧力媒体源に接続され得る内圧チャンバを有している。

一般に、延伸ニッププレスのニップにおける圧力は、ニップの始部から上昇しニップの終部においてピークに達することが望ましい。このような圧力プロフィールは有利である。なぜならば、この圧力プロフィールであれば、ウェブがプレスニップから退出する際に紙ウェブが再び濡れてしまうことが減じられるからである。ＵＳ特許第７５２７７０８号には、段階的な推移を描く圧力カーブを得るように、異なる圧力チャンバが異なる圧力に設定されることが示唆されている。

本発明の目的は、適切な圧力プロフィールが得られるように設計された延伸ニッププレスを提供することである。

本発明の他の目的は、信頼性のある態様で潤滑剤が機能する延伸ニッププレスを提供することである。

本発明は、プレスニップをカウンタロールに対して形成可能な延伸ニップロールであって、前記プレスニップは前記延伸ニップロールが前記カウンタロールと協働するときに流れ方向における長さをもつ、という延伸ニップロールに関する。本発明による延伸ニップロールは、内面及び外面を有する可撓性ジャケットと、前記可撓性ジャケットの内側に配置されたプレス本体と、を備える。前記プレス本体は、弾性変形可能であるとともに前記可撓性ジャケットの前記内面に面する頂部を有する。前記プレス本体の前記頂部は、当該頂部の作用面が下流側端部を有するように流れ方向において面取りされており、前記下流側端部には、前記可撓性ジャケットの前記内面からそれていく出口側面が流れ方向に続いている。前記プレス本体は、少なくとも第１及び第２の内圧チャンバを更に有し、前記内圧チャンバは、前記プレス本体が膨張するように加圧され得る。前記第１の内圧チャンバは、前記作用面を越えるまでは延びない流れ方向における長さをもち、前記第２内圧チャンバは、前記第１の内圧チャンバの下流側に配置され、且つ、前記作用面の前記下流側端部を超えて延びる流れ方向における長さをもつ。前記延伸ニップロールは、前記プレス本体のための支持体を更に備え、前記支持体は、前記プレス本体の両側面に対する支持を提供するが、前記プレス本体が前記可撓性ジャケットの前記内面に向かう方向に膨張することを許容する。前記第２の内圧チャンバは流れ方向における長さをもち、この長さ（前記第２の内圧チャンバの流れ方向における長さ）の３０％より大きい部分が前記作用面の前記下流側端部を超えて延び、前記作用面と前記出口側面は、前記プレス本体の残りの部分の材料のショアＡ硬度よりも高いショアＡ硬度をもつ材料からなる。

前記延伸ニップロールの非負荷状態において、前記作用面の下流側の前記出口側面が作用面の接線に対して３０°乃至６５°の角度、好ましくは３５°乃至６０°の範囲の角度を形成するように、前記プレス本体が設計されてもよい。

前記延伸ニップロールが前記カウンタロールに対してニップを形成していないときの前記延伸ニップロールの非負荷状態において、前記頂部の前記作用面は、平坦面であってもよい。さらに、前記延伸ニップロールの非負荷状態において、前記作用面の下流側の前記出口側面は、前記作用面に対して４０°乃至５０°の角度を形成していてもよい。前記延伸ニップロールの非負荷状態において、前記作用面は、平坦面である代わりに、例えば凸面や凹面であってもよい。

本発明の実施形態において、前記プレス本体の一部は、前記作用面及び前記出口側面を形成するソールを備えてもよい。本実施形態において、前記ソールは、１ｍｍ乃至３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ乃至２５ｍｍ、更に好ましくは１０ｍｍ乃至２５ｍｍの範囲の厚さをもってもよい。

前記ソールは９０ショアＡ硬度より高い硬度をもつ一方で、前記内圧チャンバを取り囲む前記プレス本体の一部は９０ショアＡ硬度以下の硬度（すなわち最大で９０ショアＡ硬度）をもつ。好ましくは、前記ソールは９３ショアＡ硬度乃至１００ショアＡ硬度をもつ一方で、前記内圧チャンバを取り囲む前記プレス本体の前記一部は７０ショアＡ硬度乃至９０ショアＡ硬度をもつ。

好ましくは、前記出口側面は、丸みを帯びた縁部により前記作用面から分離されており、前記丸みを帯びた縁部は、作用面に隣接する領域において第１半径を有すると共に、出口側面に隣接する領域において第２半径を有し、前記第２半径は、前記第１半径より小さい。本発明の実施形態において、前記第１半径は２０ｍｍ乃至４０ｍｍの範囲にあり、前記第２半径は６ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲にある。

前記作用面を前記出口側面から分離する前記丸みを帯びた縁部は、６ｍｍ乃至１６ｍｍの範囲にある流れ方向における長さをもってもよい。

本発明の実施形態において、前記プレス本体は、流れ方向において第１の内圧チャンバの上流側に配置された第３の内圧チャンバを有する。

好ましくは、前記内圧チャンバは矩形形状をもち、前記延伸ニップロールの径方向において前記流れ方向よりも大きい長さをもつ。

本発明の実施形態において、前記プレス本体は、前記作用面の上流側に配置されたリップを備え、前記リップは、上流方向に突出する。前記リップは、前記可撓性ジャケットの前記内面に面するとともに前記作用面の接線に対して２°乃至５０°の角度を形成する入口面を有する。有利なことに、潤滑剤を前記作用面に供給するための潤滑剤流路が設けられてもよい。ただし、かかる潤滑剤流路は選択的に設けられることが理解されるべきである。

好ましくは、前記プレス本体が交換可能な磨耗保護層により覆われている。ただし、かかる磨耗保護層をもたない実施形態も想定され得ることが理解されるべきである。

また、本発明は、上述したような延伸ニップロールと、前記延伸ニップロールと協働するカウンタロールと、を備える延伸ニッププレスに関する。好ましくは、前記カウンタロールは、加熱されるように配置されたロール、例えばヤンキードライシリンダであってもよい。

また、本発明は、上述の延伸ニップロールと、前記延伸ニップロールと協働して延伸ニッププレスを形成するカウンタロールと、前記延伸ニッププレスの上流側に配置された成形部と、を備える製紙機械に関する。

また、本発明は、上述の延伸ニッププレスを操作する方法に関し、湿潤紙ウェブが前記延伸ニッププレスを通るように送られ、前記ウェブが前記延伸ニッププレスのニップを通過する際に圧力がかけられる。前記ウェブが前記ニップを通過する際に圧力が上昇して、前記ウェブが前記プレス本体の前記作用面の前記下流側端部を通過するときに圧力がピークに達するように、前記延伸ニップが操作される。

図１は、本発明の延伸ニップロール及び延伸ニッププレスが利用され得る製紙機械の概略図である。 図２は、本発明による延伸ニッププレスの概略断面図である。 図３は、延伸ニップにおける望ましい圧力プロフィールを示す図である。 図４は、延伸ニップにおいて実際に可能な圧力プロフィールを示す図である。 図５は、本発明による延伸ニップロールにおいて利用されるプレス本体の支持体の断面図である。 図６は、支持体に配置された本発明によるプレス本体の断面図である。 図７は、本発明による延伸ニップロールのためのプレス本体のより詳細な実施形態を示す断面図である。 図８は、本発明の実施形態によるプレス本体の一部を示す断面図である。 図９は、本発明によるプレス本体の一部をより詳細に示す図９と同様の図である。 図１０は、図９と同様の図であるが、可撓性ジャケットの一部を含む図である。 図１１は、交換可能な磨耗保護層がプレス本体上にどのように配置され得るかを示す断面図である。

図１を参照すると、ティッシュペーパー、すなわちトイレットペーパー、キッチンタオル、または同様の品種の製品等のペーパーの製造に適した製紙機械１が示されている。多くの実際の適用例において、このような機械で製造されるティッシュペーパーは、１５ｇ／ｍ^２乃至２５ｇ／ｍ^２の範囲の秤量を有し得るが、当該範囲以外の秤量を有するティッシュペーパーも製造され得る。図１の製紙機械は、成形部４を有する。成形部４において、ヘッドボックス３１が、成形繊維３２とフェルト３３との間の隙間に原料を注入するように配置されている。成形繊維３２は、典型的には有孔ワイヤ（網状物）であり得る。フェルト３３は、形成ロール３５上を通過するように設けられ、フェルト３３と成形繊維３２とはガイドロール３４によりそれらのループ内を案内される。新たに形成された湿潤繊維ウェブＷが、フェルト３３によって、成形部４から、延伸ニップロール５とカウンタロール７との間に形成されたプレスニップＮまで搬送される。カウンタロール７はヤンキードライシリンダであり得るが、ウェブＷがヤンキードライシリンダ前のプレスニップにおいてまずプレスされ、続いてヤンキードライシリンダを通過する、という実施形態も想定され得る。延伸ニップロールとカウンタロール７との間のプレスニップＮにおいて水分がウエブＷから押し出されて、水分を受容するフェルト３３に吸収される。ウェブＷは、次いでヤンキードライシリンダ上を通過する。このヤンキードライシリンダは、図１の実施形態において、延伸ニップロール５のためのカウンタロール７と同一である。図１において、カウンタロール７（すなわちヤンキードライシリンダ）は、矢印「Ａ」方向に回転することが理解されるべきである。ヤンキードライシリンダ上で、ウェブは熱により乾燥するとともに、ニップＮ通過後のウェブに残る水分は熱により蒸発する。カウンタロール７は、図１において参照符号８によって象徴的に示される加熱手段により加熱され得る。実用において、加熱手段は、ヤンキードライシリンダの内部に導入される高温蒸気の供給機械であり得る。ヤンキーシリンダにおいて、高温蒸気は１００℃を大きく越える温度を有し得るとともに、ヤンキーシリンダの内壁面の温度はおよそ１８０℃程度に達し得る。ウェブＷにより覆われているヤンキー面としてのヤンキーシリンダの外面の温度は顕著に低いが、これは、湿潤したウェブＷ内の水分が蒸発する際に熱の大部分が消費されるためである。ティッシュペーパー用の製紙機械において、湿潤ウェブＷの下方の外側ヤンキー面の温度は、通常９５℃乃至１００℃の範囲であり得るが、各特定の適用例における操作状況及び要件に応じて上記の温度よりも高い温度、低い温度の両方が用いられ得る。場合により、１４０℃に達する表面温度も考えられる。基本的には、加熱手段８は高温蒸気以外のものであり得る。例えば、加熱手段は、カウンタロール７の内部又は外部に設置された誘導ヒータであり得る。ウェブがプレスニップに到達する際のウェブの乾燥固形物含有量は大きく変動し得るが、多くの実際の場合、ウェブがニップＮに到達するときの乾燥固形物含有量はおよそ１８％乃至２２％である。ニップＮを通過した後のウェブＷの乾燥固形物含有量は４０％乃至５５％であるが、この数字は例えばニップにおける線圧、カウンタロールの温度、ウェブＷがニップＮに到達する前のウェブＷの乾燥固形物含有量等の要因により左右される。ウェブＷは、典型的には、ドクタ９によりヤンキードライシリンダから剥ぎ取られる。次いで、こうして乾燥したウェブＷは、巻取機３へ移動する。図１を参照してなされた上記の説明は、本発明の実施例全てに適用され得るということが理解されるべきである。

図２を参照すると、プレスニップＮが延伸ニップロール５とカウンタロール７との間に形成されていることが理解される。延伸ニップロール５は、ニップＮが開放されるようにカウンタロール７から退避され得ることが理解されるべきである。延伸ニップロール５がカウンタロール７と協働しているとき、プレスニップＮは流れ方向における長さをもつ。

延伸ニップロール５は、内面１１と外面１２とを有する可撓性ジャケット１０を備えている。可撓性ジャケット１０は、典型的には、ポリウレタンからなるか、又はポリウレタンを含んでいる。可撓性ジャケット１０は、流れ方向に交差する方向に延在するチューブとして成形されている。通常、可撓性ジャケット１０は、その軸方向両端部において、軸を中心として回転可能な端部壁に接続されている。このような配置は製紙機械の技術において周知であり、可撓性ジャケットの軸方向端部の固定方法の例は、例えばＵＳ特許第５９０４８１３号及びヨーロッパ特許第１２７３７０１号に開示されている。このようにして、可撓性ジャケット１０は、閉鎖空間を画成し得る。有利には、可撓性ジャケット１０内の閉鎖空間が加圧空気で充たされ得るように、延伸ニップロール５は加圧空気源に接続され得る。このような構成は、可撓性ジャケットの形状を維持するのに役立つ。

プレス本体１３が、可撓性ジャケット１０の内部に配置されている。プレス本体１３は弾性変形可能であるとともに、可撓性ジャケット１０の内面１１に面する頂部１４を有している（図６及び１０も参照）。プレス本体１３は、プレス本体１３用の支持体２１内に配置されている。支持体２１は、プレス本体１３の両側に対する支持を提供するが、プレス本体１３が可撓性ジャケット１０の内面１１に向かう方向に膨張することは許容する。図５を参照すると、支持体２１は、プレス本体１３を配置可能な溝３６を有している。溝３６は、底壁３７と、上流側壁３８と、下流側壁３９とを有している。どのようにプレス本体１３が支持体２１の溝３６内に配置されるかが、図６から理解され得る。プレス本体１３は、ＵＳ特許第７５２７７０８号に開示された方法と同様にして加圧流体源に接続され得る。ＵＳ特許第７５２７７０８号に記載のように、プレス本体１３は（例えばその軸方向両端部において）密封されつつ、圧力媒体源に接続される。圧力媒体は、例えば油圧オイルであり得る。図６、図７、図８、及び図１１から理解されるように、プレス本体１３は、少なくとも第１及び第２内圧チャンバ１８及び１９を有している。本発明の実施形態において、例えば図７に示すように、プレス本体１３は、第３の内圧チャンバ２０を選択的に有し得る。プレス本体１３は３つ以上の内圧チャンバを選択的に有し得る。４つ、５つ、６つ又は更に多くの内圧チャンバを有する実施形態が考えられる。プレス本体１３が加圧媒体源に接続されると、加圧媒体が内圧チャンバ１８、１９及び２０を充填するように利用され得る。内圧チャンバ１８、１９及び２０が（例えばプレス本体１３の軸方向両端部において）密封されている場合、内圧チャンバ１８、１９及び２０は、加圧流体で充填されると加圧されるようになる。

支持体２１は固定された位置に配置されて、延伸ニッププレスの動作中は移動しないということが理解されるべきである。支持体２１は、回転可能な端壁を有し得る支持ビーム（図示せず）により支持され得る。この端部壁に可撓性ジャケット１０の軸方向両端部が公知の上述の方法で固定されている。内圧チャンバ１８、１９及び２０が加圧されると、プレス本体１３は膨張する。支持体２１の底壁３７、上流側壁３８及び下流側壁３９は、その膨張をこれらの壁の方向において防止又は制限する。また、支持体２１も同様に軸方向両端部（図示せず）に壁を有し、その軸方向の膨張を防止又は制限する。しかしながら、プレス本体１３の頂部１４は支持体２１のいずれの壁にも制限されていない。したがって、内圧チャンバが加圧されると、プレス本体１３はその頂部１４において可撓性ジャケット１０の内面１１の方向に自由に膨張する。内圧チャンバ１８、１９及び２０が加圧されると、プレス本体１３はこれにより膨張する。延伸ニップロール５が利用される場合、内圧チャンバ１８、１９及び２０の圧力に起因してプレス本体１３が膨張すると、典型的にはプレスニップＮが閉鎖されるということが理解されるべきである。

延伸ニッププレスにおいて、プレスニップの終部の直前でピーク圧力が実現されてその後圧力が迅速に減少するような態様となるように圧力プロフィールは非対称であるべきである。このような圧力プロフィールであれば、紙ウェブが再び濡れてしまうことが減少される。最初は圧力が緩やかに上昇するように、ニップの始部において圧力勾配が比較的小さいことが望ましい。その後、圧力はニップの終部においてピークに達するまで漸次上昇すべきである。

図３を参照すると、所望の圧力プロフィールが図示されている。図３において、横軸（ＮＬ）はニップの長さを表し、縦軸（Ｐ）は圧力を表している。図３から理解されるように、ニップの圧力は、ニップの始部では小さい圧力勾配で漸次上昇し、ニップの終部に向かうにしたがって圧力が急勾配で上昇する。圧力がニップの始部で緩やかに上昇すると、ウェブ破損の危険性が削減される。

本発明の一態様によれば、プレス本体１３は、ピーク圧力がニップの終部で出現するような圧力プロフィールの作成を支援するように、設計されている。この目的を果たすために、プレス本体は以下のような方法で設計されている。図６、図７、図８、図９及び図１０を参照すると、プレス本体１３の頂部１４は、流れ方向において当該頂部の作用面１５が下流側端部１６を有するように、面取りされている。下流側端部１６には、可撓性ジャケットの内面１１から離れるようにそれていく出口側面１７が流れ方向に続いている。作用面１５は頂部１４の一部であり、カウンタロール７に対して作用して実際のニップＮを形成することが意図されている。

図７に最もよく示されるように、第１の内圧チャンバ１８は流れ方向における長さを有し、この長さは作用面１５を超えて延びない。このことは、作用面が流れ方向において第１の内圧チャンバの長さよりも短くない長さをもち、第１の内圧チャンバで発生する力が作用面の一部に分散されるということを意味する。したがって、圧力は作用面１５の一部に亘って比較的一様に分散されることとなる。しかしながら、この圧力分布は完全に一様であるというわけではない。なぜならば、この圧力分布は、例えば第１の内圧チャンバ１８の上流及び下流の圧力等による他の要因にも影響されるからである。図８を参照すると、第２の内圧チャンバ１９が第１の内圧チャンバ１８の下流に配置されている。図８から理解されるように、第２の内圧チャンバ１９は、流れ方向に延びる長さＬ_１をもつ。同じく図８から理解されるように、第２の内圧チャンバ１９は、流れ方向において作用面１５の下流側端部１６を超えて延びるとともに、第２の内圧チャンバ１９の一部は、作用面１５の下流側端部１６の上流側に位置する作用面１５の一部分の下方に延在している。第２の内圧チャンバ１９の上方に位置する作用面１５の一部分は、流れ方向に延在する長さＬ_２をもつ。この長さＬ_２は、第２の内圧チャンバ１９の長さＬ_１より短い。したがって、第２の内圧チャンバ１９において圧力により発生する力は、第２の内圧チャンバ１９の有効面積より小さい面に分散する。このため、第２の内圧チャンバが作用する作用面１５の一部分への圧力は第２の内圧チャンバ１９における圧力より高く、圧力は「シフトアップ」する。このようにして、圧力ピークがプレスニップＮの終部の直前の領域で得られる。この圧力ピークは、第２の内圧チャンバの圧力が第１の内圧チャンバ１８の圧力と同じか又はいくらか低い場合であっても、得ることができる。本件発明者らは、第２の内圧チャンバ１９が、自身の長さ（第２の内圧チャンバ１９の流れ方向長さＬ_１）の３０％より大きい部分が作用面１５の下流側端部１６を超えて延びるような流れ方向における長さＬ_１をもつ、すなわちＬ_２＜０．７０Ｌ_１であるべきことを見出した。好ましくは、第２の内圧チャンバ１９は、自身の長さ（第２の内圧チャンバの流れ方向長さ）の４０％より大きい部分が作用面１５の下流側端部１６を超えて延びるような長さをもつ。好ましくは、長さの９０％以下が下流側端部１６を超えて延びるべきである。更に好ましくは、長さＬ_１の７０％以下が下流側端部１６を超えて延びるべきである。多くの実際の実施形態において、長さＬ_１の４０％乃至６０％が作用面１５の下流側端部１６を超えて延びている。例えば、第２の内圧チャンバ１９の長さＬ_１の４５％乃至５０％が作用面１５の下流側端部１６を超えて延び得る。

本件発明者らは、プレス本体１３が弾性材料からなると、多くの利点があるということを見出した。利点のひとつは、プレス本体が弾性であることによりプレス本体が加圧流体により膨張可能となることである。他の利点は、プレス本体がカウンタロールの外形に非常に正確に適合することができ、一定の圧力分布が得られるということである。しかしながら、本件発明者らは、プレス本体１３の弾性は、圧力分布に直結する問題となり得ることも知見している。図４に示すように、プレスニップの終部において意図されたピーク点（ＩＰＰ）を得た後、圧力が再び上昇して第２のピークＳＰ（図４参照）が生じ得るということを本件発明者らは知見している。このような第２のピーク又は「復帰ピーク」は、このようなピーク領域における潤滑を妨げるため有害である。意図しない第２のピークが高すぎると、ウェブに損傷を与える場合もある。本件発明者らは、第２のピークの理由を以下のように考えている。すなわち、プレス本体１３における弾性材料があまりに軟性であると、実際の作用面下流側のプレス本体の一部が、可撓性ジャケット１０に実際に接触し可撓性ジャケット１０の外面１２をカウンタロールに対して押圧して（プレスして）第２のピークを引き起こす程度に変形し得るからである。

本件発明者らは、作用面１５と出口側面１７が、プレス本体１３の他の部分の材料よりも高いショアＡ硬度を有する材料から形成されていれば、第２のピークが回避され得る、又は減じられ得るということを知見している。

図７を参照すると、頂部１４の少なくとも一部がプレス本体１３の他の部分の材料よりも硬質の材料から形成され得る。図７に示す実施形態において、作用面１５と出口側面１７とを形成するプレス本体１３の一部は、ソール２２である。ソール２２はより硬質の材料から作成され得るのに対し、プレス本体の残りの部分はより軟質の部分２３である。ソール２２は、内圧チャンバ１８、１９及び２０が形成されている部分２３よりも高いショアＡ硬度を有している。ソール２２は、好適には１ｍｍ乃至３０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ乃至２５ｍｍ、更に好ましくは１０ｍｍ乃至２５ｍｍの範囲の厚さをもつ。ソールは１ｍｍより薄くてはならない。なぜならば、１ｍｍより薄いと撓みすぎて第２のピークの危険性を増加させ得るからである。厚すぎる場合、カウンタロールの形状に適合するソール２２の能力が減少する場合があり、好ましくない。

好適には、ソール２２は９０ショアＡ硬度より高い硬度をもち、内圧チャンバ１８、１９及び２０を取り囲むプレス本体１３の軟質部分２３は９０ショアＡ硬度以下の硬度をもつ。好ましくは、ソールは９３ショアＡ硬度乃至１００ショアＡ硬度をもち、内圧チャンバ１８、１９及び２０を取り囲むプレス本体の軟質部分２３は７０ショアＡ硬度乃至９０ショアＡ硬度をもつ。本件発明者らの想定する実際の実施形態において、ソール２２は９５ショアＡ硬度を有し得るとともに、内圧チャンバ１８、１９及び２０を取り囲む軟質部分２３は９０ショアＡ硬度を有し得る。これは、内圧チャンバ１８、１９及び２０を取り囲むプレス本体１３の軟質部分２３が、内圧チャンバ１８、１９及び２０の圧力増加に応じて変形して膨張するほど十分に軟性であるということを意味している。同時に、ソール２２は、簡単に変形して第２のピークを生じるということが起こらないような硬度をもつことも意味する。

延伸ニップロール５の非負荷状態において、作用面１５の下流側の出口側面１７は、好適には、作用面１５の接線に対して３０°乃至６５°の角度β、好ましくは３５°乃至６０°の範囲の角度β（図７参照）を形成している。多くの実際の実施形態において、延伸ニップロール５がカウンタロール７に対してニップを形成していないときの延伸ニップロール５の非負荷状態において、頂部１４の作用面１５は平坦な面である。このような実施形態において、延伸ニップロール５の非負荷状態において、作用面１５の下流側の出口側面１７は、作用面１５に対して４０°乃至５０°の角度βを形成し得る。出口側面１７が作用面に対して（或いは、延伸ニップロールの非負荷状態において作用面が平坦面でない場合には、作用面の接線に対して）３０°乃至６５°の角度βを形成している場合、出口側面１７は、第２のピークの生じる危険性が減じられる程度にニップ及び可撓性ジャケット１０からそらされていく。同時に、プレス本体１３をニップＮで支持するように寄与し得る材料が作用面１５の下流に存在している。

第２のピークの生じる危険性を更に減少させるために、本件発明者らは、作用面１５が出口側面１７に移り変わる領域は、好ましくは、第２のピークが生じるようにプレス本体１３が変形するいかなる傾向に対抗するような形状とすべきであることを知見した。

図９及び図１０を参照すると、出口側面１７は作用面１５から丸みを帯びた縁部２４によって分離されている。この縁部２４は、作用面１５に隣接した領域において第１半径Ｒ_１を有し、出口側面１７に隣接した領域における第２半径Ｒ_２を有している。本発明の有利な実施形態によれば、第２半径Ｒ_２は第１半径Ｒ_１より小さい。これにより、丸みを帯びた縁部２４は、ニップから最初は緩やかに、そしてその後急激に離間する。丸みを帯びた縁部２４のこのような形状は、第２のピーク（復帰ピーク）の危険性を更に減少させる。本発明の多くの実際の実施形態において、第１半径Ｒ_１は２０ｍｍ乃至４０ｍｍの範囲にあり得る一方で、第２半径Ｒ_２は６ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲にあり得る。したがって、丸みを帯びた縁部２４は、相対的に大きい半径Ｒ_１を有する第１ゾーンと、相対的に小さい半径Ｒ_２を有する第２ゾーンとに分割されている。流れ方向において、丸みを帯びた縁部は、６ｍｍ乃至１６ｍｍの範囲の全長を有し得る。

図７を参照すると、プレス本体１３が、流れ方向において第１の内圧チャンバ１８の上流側に配置された第３の内圧チャンバ２０を有する形態が想定され得る。また、３つ以上の内圧チャンバを有する実施形態も想定される。複数の内圧チャンバ１８、１９及び２０を使用することにより、異なる圧力が異なる圧力チャンバ１８、１９及び２０において利用できるため、上昇する圧力の形成が容易となる。

好ましくは、内圧チャンバ１８、１９及び２０は、矩形形状をもち、延伸ニップロール５の径方向において流れ方向よりも大きい長さをもつ。

本発明の他の態様を図６及び図７を参照しつつ説明する。本発明の実施形態において、プレス本体１３は、選択的に、作用面１５の上流側に配置されるリップ２７を有している。リップ２７は、上流方向に突出し、可撓性ジャケット１０の内面１１に面する入口面２８を有している（図６及び図７において可撓性ジャケット１０は図示されていないが、実際にはプレス本体１３を取り囲んで動作中にプレス本体１３上を走行するように配置されていることが理解されるべきである）。入口面２８は、作用面１５の接線に対して２°乃至５０°の角度αを形成している。好ましくは、入口面２８は、作用面１５の接線に対して、又は延伸ニップロールの非負荷状態において作用面が平坦である場合は作用面それ自体に対して、約５°乃至１５°の角度αを形成している。本件発明者らが想定する実施形態において、入口面２８は延伸ニップロールの非負荷状態において平坦であり得る作用面に対して１０°の角度αを形成している。作用面から後方に突出して内圧チャンバ１８、１９及び２０のいずれかにより作動され得る頂部１４の領域を超えるリップを利用することにより、特に入口面２８が作用面１５に対して角度を形成している場合には、ニップＮにおける圧力が緩やかなスタートを得られる。このようにして、リップ２７は圧力カーブの円滑なスタートの獲得に寄与する。

好ましくは、潤滑剤流路２９が設けられて作用面１５に潤滑剤を供給する。図７に示す実施形態において、潤滑剤流路２９はソール２２中に配置されているが、潤滑剤流路２９はソール２２が始まる地点よりも上流側にも配置されてもよい。延伸ニップロールは、潤滑剤を供給する追加の手段を更に有し得ることが理解されるべきである。例えば、オイルのような潤滑剤が、ニップから離れた位置例えば可撓性ジャケット１０がニップＮに到達する直前の位置で、可撓性ジャケット１０の内面１１に供給され得る。延伸ニップロール５はこのような使用済の潤滑剤を排出する手段を備え得ることが理解されるべきである。

図示しないが、本発明の延伸ニップロールは、使用後の潤滑流体が継続的に新しい潤滑流体（例えばオイル）に交換され得るように、使用済の潤滑流体を除去する排出システムを備え得ることが理解されるべきである。

図１１を参照しながら、更に別の特徴を説明する。選択的に、プレス本体１３は、プレス本体１３の上流側及び下流側の支持体に固定され得る交換可能な磨耗保護層３０により覆われていてもよい。磨耗保護層３０は、スクリュー、ボルト又は他の好適な締結要素等のエレメント４０によって支持体２１に取り外し可能に固定され得る。磨耗保護層３０は、例えば、ソードン（Ｔｈｏｒｄｏｎ）シートであり得る。

作動中、ウェブＷは成形部で形成され、延伸ニップロール５とカウンタロール７との間に形成された延伸ニッププレスに送られる。ウェブＷがニップＮを通過する際にウェブＷは圧力を受ける。圧力はウェブＷがニップＮを通過していくにつれて上昇し、ウェブがプレス本体１３の作用面１５の下流側端部を通過するときにピークに達する。

プレス本体１３が２つの内圧チャンバ１８及び１９を有している場合、延伸ニッププレスの作動中の第１の内圧チャンバ１８における油圧は約０．１６ＭＰａであり得るとともに、第２の内圧チャンバ１９における圧力は約３．２ＭＰａであり得る。ピーク圧力はおよそ６．５ＭＰａ程度であり得る。他の実施形態において、第１のチャンバ１８における圧力は約０．９ＭＰａであり得るとともに、第２の内圧チャンバ１９における圧力は約２．６ＭＰａであり得る。そしてピーク圧力は約６ＭＰａである。プレス本体１３の形状や第２の内圧チャンバ１９における圧力に応じて、ピーク圧力は６．５ＭＰａよりかなり高い場合もある。プレス本体の設計により、ピーク圧力は第２の内圧チャンバ１９における実際の圧力よりも明らかに高い。一般的に言って、作動中の第１の内圧チャンバ１８における好適な圧力レベルは、多くの実施形態において、０．１ＭＰａ乃至０．６ＭＰａであり得るとともに、第２の内圧チャンバ１９の圧力は、多くの実際の実施形態において、１．５ＭＰａ乃至５ＭＰａの範囲であり得る。

実現される実際のピーク圧力（ニップＮにおいてウェブＷに作用する最高圧力）は、例えば内圧チャンバにおける圧力やプレス本体の形状等に応じて変化し得る。多くの実施形態において、ニップＮにおいて実現される実際のピーク圧力は、例えば、１．６ＭＰａ乃至６．５ＭＰａの範囲であり得る。しかしながら、これより低い若しくは高い圧力も考えられる。

本発明の多くの実際の実施形態において、ニップ長は例えば８０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲であり得るが、他の寸法も考えられる。ニップ長は、プレス本体１３の作用面１５の長さに依存する。想定されるある実際の実施形態において、ニップ長は１３０ｍｍであり得る。

延伸ニップロール５の寸法は当然様々であり得る。しかしながら、多くの実際の実施形態において、延伸ニップロール５は、例えば８００ｍｍ乃至１５００ｍｍの範囲の直径を有し得る。例えば、延伸ニップロール５は１１００ｍｍの直径を有し得る。

実際に、本発明の延伸ニップロールが利用される機械は、例えば毎分８００ｍ乃至１８００ｍの範囲の速度で作動され得る。毎分１８００ｍよりも早い速度も考えられる。一般的に、高速であるということは本来的に高い生産性を意味するため、高速であることは通常望ましい。しかしながら、速い機械速度はいくつかの問題を伴う場合がある。例えば、速い機械速度はニップＮにおける停止時間が短いということを意味する。ニップＮにおける停止時間が短いということは、ウェブから押し出される水分の量がより少なくなるという結果を招き得る。カウンタロール７が高温ヤンキーシリンダであって線形負荷が１５０ｋＮ／ｍである適用例において、機械速度を毎分１５００ｍｍから毎分１８００ｍｍに上昇させたところ、ニップＮ通過後の乾燥レベルが１％減少したことに留意すべきである。

ティッシュペーパーの押圧が低温で実施される場合、例えば対応ロール７が室温（約１０℃乃至３０℃）である場合、脱水が機械速度によってそれほど影響を受けないことが実験により示されていることを補足する。しかしながら、ニップの温度が高い場合（カウンタロールが高温ヤンキーシリンダである場合）、ニップでの停止時間によってティッシュウェブの脱水効果は大きく異なる。ニップＮが例えばヤンキーシリンダ等の高温カウンタロールに接触するように形成されている場合、脱水が更に効果的になる。

原則として、延伸ニップロール５は製紙機械が始動されるとき既に加圧され得るとともにニップＮは閉鎖され得る。しかしながら、製紙機械が始動されるとき、延伸ニップロール５は通常加圧されていない、又は少なくとも十分に加圧されていない。実際には、ニップＮは製紙機械が始動されるときに開放され得る。機械が特定の速度、例えば毎分５５０ｍ乃至毎分６５０ｍの範囲の速度に達すると、ニップＮは閉鎖され得るとともに内圧チャンバが加圧され得る。好ましくは、延伸ニップロール５全体が（ヤンキーシリンダであり得る）カウンタロール７に向かって、及び、カウンタロール７から離れるように可動であり得る。機械が特定の速度（例えば毎分６００ｍ）に達すると、延伸ニップロール５がカウンタロール７に接近するように移動する、という始動に続く事象が起こり得る。延伸ニップロール５がカウンタロール７に接近した位置に到達すると、プレス本体１３が径方向外側に膨張するように、内圧チャンバが加圧され得る。プレス本体１３が膨張すると、可撓性ジャケット１０がカウンタロール７に向かって押圧され、ニップＮが閉鎖される。ニップＮの閉鎖が成し遂げられると、内圧チャンバにおける上昇した圧力によって負荷が上昇され得る。或いは、内圧チャンバが軽く加圧され得るとともに、延伸ニップロール５がニップＮが閉鎖するまでカウンタロール７に向かって移動する。ニップＮの閉鎖が成し遂げられると、内圧チャンバにおける上昇した圧力により負荷が上昇され得る。

大きい嵩を有する製品の製造が望まれる場合、最後方の内圧チャンバにおける圧力が減少するように（流れ方向において第２の内圧チャンバ１９が最後方の内圧チャンバであるから、最後方の内圧チャンバは第２の内圧チャンバ１９である）圧力プロフィールを変更することができる。このようなプロフィールは嵩を増大させるが脱水はあまり効果的でなくなる。エネルギ消費を低く維持すべきであれば、ニップＮにおける効果的な脱水が望ましい。もし効果的な脱水が望まれるのであれば、最後の内圧チャンバ（すなわち第２の内圧チャンバ１９）における圧力を高くすべきである。このようにすると嵩が減少するとともにニップ負荷が上昇することが広く知られている。

本願において、流れ方向とは、ウェブが成形部から巻取機に向かって移動する方向であるということが理解されるべきである。

本発明を延伸ニップロール、延伸ニッププレス、製紙機械、及び延伸ニッププレスの操作方法に関して説明したが、これらのカテゴリーは同一の発明の異なる態様を反映しただけであることが理解されるべきである。したがって、本発明の延伸ニップロールは本発明の延伸ニッププレスにおいて利用可能であり、本発明の延伸ニッププレスは本発明の機械及び本発明の方法において利用可能である。

Claims (15)

1. プレスニップ（Ｎ）をカウンタロール（７）に対して形成可能な延伸ニップロール（５）であって、前記プレスニップ（Ｎ）は前記延伸ニップロール（５）が前記カウンタロール（７）と協働するときに流れ方向における長さをもつ、という延伸ニップロール（５）であって、前記延伸ニップロールは、
   内面（１１）及び外面（１２）を有する可撓性ジャケット（１０）と、
   前記可撓性ジャケット（１０）の内側に配置されたプレス本体（１３）と、
   前記プレス本体（１３）のための支持体（２１）と、を備え、
   前記プレス本体（１３）は、弾性変形可能であるとともに前記可撓性ジャケット（１０）の前記内面（１１）に面する頂部（１４）を有し、
   前記プレス本体（１３）の前記頂部（１４）は、当該頂部の作用面（１５）が下流側端部（１６）を有するように流れ方向において面取りされており、
   前記下流側端部（１６）には、前記可撓性ジャケット（１０）の前記内面（１１）からそれていく出口側面（１７）が流れ方向に続いており、
   前記プレス本体（１３）は、少なくとも第１及び第２の内圧チャンバ（１８、１９）を更に有し、
   前記内圧チャンバ（１８、１９）は、前記プレス本体（１３）が膨張するように加圧可能であり、
   前記第１の内圧チャンバ（１８）は、前記作用面（１５）を越えるまで延びない流れ方向における長さをもち、
   前記第２の内圧チャンバ（１９）は、前記第１の内圧チャンバ（１８）の下流側に配置され、且つ、前記作用面（１５）の前記下流側端部（１６）を超えて延びる流れ方向における長さをもち、
   前記支持体（２１）は、前記プレス本体（１３）の両側に対する支持を提供するが、前記プレス本体（１３）が前記可撓性ジャケット（１０）の前記内面（１１）に向かう方向に膨張することを許容するようになっており、
   前記第２の内圧チャンバ（１９）は流れ方向における長さをもち、この長さの３０％より大きい部分が前記作用面（１５）の前記下流側端部（１６）を超えて延び、
   前記作用面（１５）と前記出口側面（１７）は、前記プレス本体（１３）の残りの部分の材料のショアＡ硬度よりも高いショアＡ硬度をもつ材料からなる、延伸ニップロール。
2. 前記延伸ニップロール（５）の非負荷状態において、前記作用面（１５）の下流側の前記出口側面（１７）は、前記作用面（１５）の接線に対して３０°乃至６５°の角度を形成している、請求項１に記載の延伸ニップロール。
3. 当該延伸ニップロール（５）が前記カウンタロール（７）に対してニップを形成していないときの当該延伸ニップロール（５）の非負荷状態において、前記頂部（１４）の前記作用面（１５）は、平坦面であり、
   当該延伸ニップロール（５）の非負荷状態において、前記作用面（１５）の下流側の前記出口側面（１７）は、前記作用面（１５）に対して４０°乃至５０°の角度を形成している、請求項１に記載の延伸ニップロール。
4. 前記プレス本体（１３）の一部は、前記作用面（１５）及び前記出口側面（１７）を形成するソール（２２）を含み、
   前記ソール（２２）は、１ｍｍ乃至３０ｍｍの範囲の厚さをもつ、請求項１乃至３のいずれかに記載の延伸ニップロール。
5. 前記ソール（２２）は９０ショアＡ硬度より高い硬度をもつ一方で、前記内圧チャンバ（１８、ｌ９、２０）を取り囲む前記プレス本体（１３）の部分は９０ショアＡ硬度以下の硬度をもつ、請求項４に記載の延伸ニップロール。
6. 前記出口側面（１７）は、丸みを帯びた縁部（２４）により前記作用面（１５）から分離されており、
   前記丸みを帯びた縁部（２４）は、作用面（１５）に隣接する領域において第１半径を有すると共に、出口側面（１７）に隣接する領域において第２半径を有し、
   前記第２半径は、前記第１半径より小さい、請求項１乃至５のいずれかに記載の延伸ニップロール。
7. 前記第１半径は２０ｍｍ乃至４０ｍｍの範囲にあり、前記第２半径は６ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲にある、請求項６に記載の延伸ニップロール。
8. 前記作用面（１５）を前記出口側面（１７）から分離する前記丸みを帯びた縁部（２４）は、６ｍｍ乃至１６ｍｍの範囲にある流れ方向における長さをもつ、請求項６又は７に記載の延伸ニップロール。
9. 前記プレス本体は、流れ方向において第１の内圧チャンバ（１８）の上流側に配置された第３の内圧チャンバ（２０）を有する、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の延伸ニップロール。
10. 前記内圧チャンバ（１８、１９、２０）は矩形形状をもち、前記延伸ニップロール（５）の径方向において前記流れ方向よりも大きい長さをもつ、請求項１乃至９のいずれかに記載の延伸ニップロール。
11. 前記プレス本体（１３）は、前記作用面（１５）の上流側に配置されたリップ（２７）を備え、
    前記リップ（２７）は、上流方向に突出し、
    前記リップ（２７）は、前記可撓性ジャケット（１０）の前記内面（１１）に面するとともに前記作用面（１５）の接線に対して２°乃至５０°の角度を形成する入口面（２８）を有し、
    潤滑剤を前記作用面（１５）に供給するための潤滑剤流路（２９）が設けられる、請求項１乃至１０のいずれかに記載の延伸ニップロール。
12. 前記プレス本体（１３）が交換可能な磨耗保護層（３０）により覆われている、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の延伸ニップロール。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の延伸ニップロールと、
    前記延伸ニップロール（５）と協働するカウンタロール（７）と、
    を備え、
    前記カウンタロール（７）は、加熱されるように配置されたロールである、延伸ニッププレス（２）。
14. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の延伸ニップロール（５）と、
    前記延伸ニップロール（５）と協働して延伸ニッププレス（２）を形成するカウンタロール（７）と、
    前記延伸ニッププレス（２）の上流側に配置された成形部（４）と、を備える製紙機械。
15. 請求項１３に記載の延伸ニッププレス（２）を操作する方法であって、
    湿潤紙ウェブ（Ｗ）が前記延伸ニッププレスを通るように送られ、前記ウェブが前記延伸ニッププレス（２）のニップ（Ｎ）を通過する際に圧力がかけられ、
    前記ウェブが前記ニップ（Ｎ）を通過する際に圧力が上昇して、前記ウェブが前記プレス本体（１３）の前記作用面（１５）の前記下流側端部を通過するときに圧力がピークに達する、延伸ニッププレス（２）を操作する方法。

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