JPH04370288A - 抄紙機のツインワイヤフォーマの脱水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抄造される紙の配向度
を改善することができる抄紙機のツインワイヤフォーマ
の脱水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】抄紙機のツインワイヤフォーマにおいて
は、２枚のワイヤが各々ループを形成し、その間に原料
液を挟み込んで走行していく間に種々の脱水機器によっ
て原料液から水を脱水することによって徐々に繊維マッ
トが成長し、紙匹が形成されていく。

【０００３】図７及び図８に、現在の代表的なツインワ
イヤフォーマの２種を示す。図７に示されるものは、主
たるフォーミングゾーンにシューブレードを使用した固
定脱水機器で構成されるためにシューフォーマと呼ばれ
る。また図８に示されるものは、主たる脱水がロール部
で行なわれるためにロールフォーマと呼ばれる。

【０００４】図７に示すシューフォーマにおいては、ヘ
ッドボックス１から噴出された原料液のジェット２は、
通常フォーミングシュー本体１１の第１ブレード１２の
手前でワイヤ３に着地し、その後、第１ブレード１２上
で収束する２枚のワイヤ３，４に挟まれるとワイヤ４の
張力で発生する圧力（ｐ）により、フォーミングシュー
本体１１の第１ブレード１２及びこれに続くフォーミン
グシュー７″のワイヤ支持面においてワイヤ４を通して
脱水される。なお、図７中８はフォーミングシュー８の
下流側のフォーミングシュー，９は同フォーミングシュ
ー８の下流側のサクションボックス，１０は同サクショ
ンボックスの下流側のサクションロールであり、これら
は一方のワイヤ３のループ内に配置されている。

【０００５】一方、図８に示すロールフォーマの場合は
、ヘッドボックス１から噴出された原料液のジェット２
はフォーミングロール１３上で収束する２枚のワイヤ３
，４に挟まれるとワイヤ４の張力で発生する圧力（ｐ１
　）でワイヤ３，４を通して両側に脱水される。なお、
図８中、１４はフォーミングロール１３の下流側のフォ
ーミングシュー，１５は同サクションボックス１４の下
流側のフォーミングシュー，１６はワイヤ４のリードイ
ンロールであり、前記フォーミングシュー１５は一方の
ワイヤ３のループ内に配置され、前記フォーミングシュ
ー１４は反対側の他方のワイヤ４のループ内に配置され
ている。

【０００６】前記のシューフォーマとロールフォーマの
脱水圧力ｐ，ｐ１　は、一般に、 ｐ＝ｔ／ｒ・ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（１）ｐ１　＝ｔ１　／ｒ１　・ｋ１　　　　
　　　　　　　（２）ｐ，ｐ１　：脱水圧力 ｒ，ｒ１　：曲率半径 ｔ，ｔ１　：ワイヤ張力 ｋ，ｋ１　：濾過抵抗係数 で表わされる。通常，ｔ≒ｔ１　，ｒ＞＞ｒ１　である
のでロールフォーマの挟み込み部の方がシューフォーマ
より高い脱水圧力を発生する。図９に両形式のフォーマ
の代表的な圧力波形を示す。

【０００７】図９から判るように、ロールフォーマの方
が圧力の絶対値ばかりでなく挟み込み部のワイヤ走行方
向（マシン方向）の圧力勾配がシューフォーマに比べ高
くなっている。この圧力勾配によって、２枚のワイヤに
挟まれた原料液には、ワイヤ走行方向に剪断力が発生し
、繊維がワイヤ走行方向に配向させられることは良く知
られている。

【０００８】ロールフォーマの場合、ワイヤが約５°フ
ォーミングロール１３をラップする範囲（図９での接触
長ｘに相当）では、ヘッドボックスからの原料液（濃度
１％以下）中の繊維はこの圧力勾配によってワイヤ走向
方向（マシン方向）に配向させられると同時に、原料液
中の水の約５０％が脱水されて紙層が形成される。従っ
て、紙層の外層における繊維のワイヤ走行方向の配向度
は高い。フォーミングロール１３のその後の部分におけ
る圧力勾配は小さいので、その後形成される紙層におい
ては、ワイヤ走行方向の繊維の配向度は低くなる。

【０００９】一方、シューフォーマの場合、挟み込み部
の圧力勾配が小さいために、紙層の表層に近いマットの
繊維のワイヤ走行方向の繊維の配向度はロールフォーマ
に比べかなり低い。しかし、第１ブレードにおける脱水
量がヘッドボックス流量の約２０％程度であるので、後
続のシューブレード部へより多量の原料液が送られるこ
とになる。そこでは図９に示すようなパルス状の圧力が
繰り返し加わるために、内部まで繊維分散は促進され地
合の良いマットが形成されるが、半面内部における繊維
の配向度は高くなる。

【００１０】図１０は、シューフォーマ及びロールフォ
ーマにおいて、繊維の配向度に影響を与える他の因子（
原料性状，ヘッドボックス形式，流量，抄速，ジェット
ワイヤ比─ジェット速度／ワイヤ速度等）を同じにして
抄造された紙の厚み方向の配向度分布を示す。この結果
は前述の各脱水形式の紙層内繊維配向度への影響を裏付
けるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】現在主流となっている
ツインワイヤフォーマにおいては、前記のようにその紙
層形成過程において強い剪断効果が働くために、地合は
良くなるが、ワイヤ走行方向（マシン方向）に繊維の配
向度の高い紙ができるという特徴があった。しかしワイ
ヤ方向の繊維配向度が高いことは、高い寸法安定性や紙
巾方向の剛度を要求される印刷用紙にとっては好ましく
ない性質で、最も厳しい品質が要求される場合には、ツ
インワイヤフォーマが採用されないという場合もある。

【００１２】そこで、本発明は、ツインワイヤフォーマ
でありながら、市場の要求する繊維配向度が低く、異方
性と表裏における繊維配向度差が少なく、かつ厚み方向
で繊維配向度分布の均一な紙を抄造することができるツ
インワイヤフォーマの脱水装置を提供しようとするもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、収束する２枚
のワイヤに挟み込まれた原料液を一方のワイヤに接触し
て脱水する脱水部をもつ抄紙機のツインワイヤフォーマ
の脱水装置において、前記脱水部を一方のワイヤに接す
る上流側の第１ブレードと下流側の脱水ゾーンによって
構成し、前記第１ブレードは、ワイヤ側へ向って凸の大
きい曲率半径とをもつワイヤの支持面と同ワイヤの支持
面にワイヤ走行方向に設けられた複数の脱水用溝をもつ
広巾ブレードで形成され、前記脱水ゾーンは、それぞれ
ワイヤ走行方向に直交する溝とランドの繰り返しよりな
るワイヤ支持面をもち上流側から下流側に順次配置され
た第１，第２及び第３のゾーンで形成され、前記第１の
ゾーンのワイヤ支持面はワイヤ側へ向って凸の曲率をも
ち、前記第２のゾーンのワイヤ支持面は平面状をなし、
前記第３のゾーンのワイヤ支持面はワイヤ側へ向って凸
の曲率をもつと共に、前記脱水ゾーンに前記原料液を脱
水する真空を作用させることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、脱水部の第１ブレード上で
２枚のワイヤに挟まれた原料液には、外側のワイヤ張力
とブレードのワイヤ支持面の曲率半径および濾過抵抗係
数によって決まる次式の脱水圧力が働く。 Ｐ＝Ｔ／Ｒ・Ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（３）Ｐ：脱水圧力 Ｒ：曲率半径 Ｔ：ワイヤ張力 Ｋ：濾過抵抗係数 前記（３）式は、第１ブレードのワイヤ支持面が大きい
曲率半径Ｒをもっているので、前記の（２）式と比較す
ると、Ｔ＝ｔ１　，Ｒ＝ｒ１　，Ｋ≒ｋ１　であり、到
達最大圧力Ｐはｐ１　とほぼ同じ値になる。

【００１５】ただし、従来のブレードと異なるところは
、２枚のワイヤに挟まれた原料液にワイヤ張力による脱
水圧力が作用した時、第１ブレードの支持面の脱水用溝
によって同第１ブレード側への脱水が可能となり、その
結果両側に脱水が行なわれることとなり、原料液がチョ
ークされる度合が少なく剪断力も少なくなるので繊維は
配向され難い。同時に両側から同様のメカニズムにより
脱水されるために、繊維の配向度が低く、しかも表裏差
の少ない紙層が形成される。

【００１６】また、この時に第１ブレードにおいて得ら
れる脱水量は、ヘッドボックス流量の約４０％程度と従
来のブレードに比べ倍程度に増大され、脱水能力が増す
と共に後続の脱水ゾーンへ送られる原料液濃度も高くな
る。

【００１７】前記第１ブレードに続く脱水ゾーンの最初
の第１のゾーンのワイヤ支持面は、ワイヤ側へ向って凸
の曲率を持っているために、第１ゾーンのワイヤ支持面
の先端でワイヤは折れ曲がりワイヤに連れまわる水を確
実に掻き取ることができ、ブレードとワイヤ間への白水
（水と繊維分の混ったもの）の進入による弊害が防止さ
れる。

【００１８】前記第１ゾーンに続く脱水ゾーンの第２ゾ
ーンのワイヤ支持面は平面状に形成されていて真空によ
る脱水を行なうことにより、同第２ゾーンの各ランドの
先端で急激な圧力勾配を生じることなく脱水が行なわれ
、ここでも繊維配向度の低いマットが形成される。

【００１９】前記脱水ゾーンの最終の第３ゾーンのワイ
ヤ支持面を、前記第１ブレードと同じ方向にワイヤ側へ
向って凸の曲率を持つように形成することによって、作
用する真空値を調整することによって、さらに脱水をコ
ントロールすることが可能であると同時に脱水部の出側
でワイヤがしっかりと支持されるのでその走行が安定す
る。

【００２０】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１ないし図３によ
って説明する。

【００２１】図１において、脱水部本体５の第１ブレー
ド６は、２枚のワイヤ３，４が収束する部分に配置され
、同第１ブレード６は、広巾で大きい曲率半径（Ｒ１　
）をもちワイヤ３，４側へ凸に湾曲するワイヤ３を支持
する表面を備え、かつ脱水部本体５に固定されたＴバー
５ａに抜き差し可能に支持されている。第１ブレード６
の前記表面には、図２又は図３に示すようなワイヤ走行
方向に直交する巾方向に間隔をおいて設けられた複数の
溝を有する。

【００２２】図２における溝６ａは、ブレードの上流端
から（ｌ）だけ入った所から始まり、深さ（ｈ）でワイ
ヤ走行方向下流側へ延びて下流端に向って開放されてい
る。ブレード先端には、巾方向に連続したランド部６ｃ
が形成され、ワイヤ３に連れ廻わる水を巾方向均一に掻
き取ることができるようになっている。

【００２３】従って、原料液２がワイヤ３，４挟まれる
と、前述のようにワイヤ４の張力（ｔ４　）と第１ブレ
ード６の表面の曲率半径（Ｒ１　）で決まる脱水圧力に
よって、ワイヤ３，４を通して両側に脱水される。その
時、ワイヤ３を通してブレード側に脱水された白水は溝
６ａを通って開放部より排出される。溝の巾（ｗ）とピ
ッチ（ｓ）はワイヤのたれ込み及び巾方向脱水ムラが生
じない適切な寸法に定められている。

【００２４】また図３は、第１ブレード６の他の溝形状
を示す。本図において、溝６ａ′はブレード先端から（
ｌ）だけ入った所から始まり、ワイヤ走行方向下流側へ
延び、かつブレード下流端に向って角度（θ）で傾斜し
ている。溝６ａ′をこのような形状にすることにより、
脱水圧力に加えフォイル効果による真空が作用するので
、脱水は、図３に示される溝６ａの場合より促進される
。

【００２５】次にワイヤ３，４に挟まれた原料液は下流
側に第１ブレード６に連続して配置された脱水ゾーンに
進入する。図１において、その脱水ゾーンは巾方向に連
続した複数のスロット部７ａと複数のランド部７ｂが繰
り返されるように構成された目板７で形成される。同脱
水ゾーンは、上流側から下流側へ順次配置された第１ゾ
ーンＩ，第２ゾーンＩＩ及び第３ゾーンＩＩＩ　の３つ
のゾーンに分けられ、第１ゾーンＩのワイヤ３を支持す
るランド上面は曲率半径（Ｒ２　）でワイヤ３側に凸に
湾曲しており、続く第２ゾーンＩＩは、ワイヤ３を支持
するそのランド上面がフラットであり、さらに続く第３
ゾーンＩＩＩ　は、ワイヤ３を支持するそのランド上面
が曲率（Ｒ３　）で第１ゾーンＩと同一方向にワイヤ３
側に凸に湾曲している。前記第１ゾーンＩＩと第２ゾー
ンＩＩＩ　の間の脱水部本体５は、仕切り５ｂで仕切ら
れており、第１ゾーンＩと第２ゾーンＩＩ及び第３ゾー
ンＩＩＩ　はそれぞれ別の真空源に連結されている。前
記第１ないし第３のゾーンＩ，ＩＩ及びＩＩＩ　は、同
一の目板で構成してもよく、製作上の便宜を考えてそれ
ぞれ別個の目板で構成することもできる。

【００２６】前記本実施例に係る脱水部は、図５及び図
６に示すように、ループをなして走行して下方へ向って
開口する収束部をもつ２枚のワイヤ３，４の収束部に下
方から上方へ向ってヘッドボックス１から原料液のジェ
ット２を噴射し、原料液を両ワイヤ３，４の間に挟み込
んでワイヤ３，４が上方へ移動する抄紙機のツインワイ
ヤフォーマのワイヤ３，４の収束部付近からその上方に
わたって配置される。図６に示す場合には、同脱水部は
、一方のワイヤ３のループ内に配置され、その後流側の
ワイヤ３のループ内に順次脱水機器８，９及びサクショ
ンロール１０を備えている。また、第７図に示す場合に
は、一方の脱水機器８が反対側のワイヤ４のループ内に
配置されている。

【００２７】以上説明した本実施例においては、溝６ａ
又は溝６ａ′をその表面に有し、かつその表面がワイヤ
３側へ凸に大きい曲率半径（Ｒ１　）で湾曲した第１ブ
レード６において、前記したように、ワイヤ３，４の両
側へ向って適当な脱水圧力によって原料液の脱水が行な
われ、繊維の配向度が低く、かつ、表裏差の少ない紙層
が形成される。

【００２８】次いで、第１ブレード６に続く脱水ゾーン
の第１ゾーンＩにおいては、その表面がワイヤ３側へ向
って凸に曲率半径（Ｒ２　）で湾曲しているために、同
第１ゾーンＩの表面先端で湾曲３が折れ曲がり、同ワイ
ヤ３に連れまわる水を確実に掻き取って、ブレードとワ
イヤ間への白水の進入を防ぐことができる。また、同第
１ゾーンＩにおいては、ワイヤ３を支持するその表面が
曲率半径（Ｒ２　）でワイヤ３側へ向って湾曲し、かつ
、同第１ゾーンＩは真空源に接続されているために、ワ
イヤ張力と真空の作用によって、原料液を更にワイヤ両
側へ向って脱水することができる。

【００２９】第１ゾーンＩに続く第２ゾーンＩＩにおい
ては、ワイヤ３を支持する表面がフラットな平面状に形
成されているために、真空が作用しても急激な圧力勾配
が生ずることなく原料液の脱水が行なわれ、同ゾーンＩ
Ｉにおいては繊維配向度の低いマットが形成される。

【００３０】第２ゾーンＩＩに続く第３ゾーンＩＩＩ　
においては、ワイヤ３を支持する表面がワイヤ３側へ向
って凸に曲率半径（Ｒ３　）で湾曲し、かつ真空源に接
続されるために、ワイヤ張力と真空の作用によって更に
ワイヤ両側へ向って原料液の脱水を行なうことができる
。

【００３１】この場合、第３ゾーンＩＩＩ　は、前記の
ように、第１ゾーンＩと第２ゾーンＩＩとは別の真空源
に接続されており、作用する真空値を第１ゾーンＩと第
２ゾーンＩＩとは異る値に調整することができ、脱水を
コントロールすると共に、同第３ゾーンＩＩＩ　の出側
でワイヤをしっかりと支持してその走行を安定させるこ
とができる。

【００３２】以上説明したように、本実施例では、ツイ
ンワイヤフォーマにおいて、繊維の配向度が低く、異方
性と表裏にわたって繊維の配合度差が少く、かつ、厚み
方向で繊維配向度分布が均一な紙を抄造することができ
る。

【００３３】また、本実施例を、図５に示すように配置
した場合には、図７に示す従来のツインフォーマのフォ
ーミングシューよりなる脱水機器１１の代りに本実施例
に係る脱水部を配置したこととなり、前記の作用及び効
果によって、ツインワイヤ形式でありながら繊維配向度
の低い紙を抄造することができ、しかも後続のフォーミ
ングシュー８，サクションボックス９等の脱水機器によ
って地合の良さを維持することができる。

【００３４】更に、本実施例を図６に示すように配置し
た場合には、本出願人の出願に係る特願平２−１９９２
３０号の特許出願明細書中に説明したように、ワイヤの
両側へ向っての脱水が効果的に行なわれ、抄造される紙
の地合の維持と同時に表裏差のない紙を抄造することが
できる。

【００３５】本発明の第２の実施例を、図４によって説
明する。本実施例は、図１ないし図３に示す前記第１の
実施例の脱水ゾーンにおける目板を従来のシューフォー
マで一般的に用いられている抜き差し可能なシューブレ
ード７′に置換したものである。

【００３６】即ち、複数のシューブレード７′が、脱水
部本体５の上面に取付けられた図示しないＴバーに支持
されてワイヤ支持面を形成しており、同ブレード７′の
上面は、第１ゾーンＩで近似的に曲率半径（Ｒ２　）で
ワイヤ側へ凸に湾曲しており、第２ゾーンＩＩでフラッ
ト、第３ゾーンＩＩＩ　で近似的に曲率半径（Ｒ３　）
でワイヤ側へ凸に湾曲している。

【００３７】本実施例においては、前記第１の実施例と
同様な作用及び効果を発揮することができる。

【００３８】なお、本実施例も、前記第１の実施例と同
様に、図５及び図６に示すように、ツインワイヤフォー
マに配置される。

【００３９】本実施例において、第３ゾーンＩＩＩ　を
繊維の分散場として使用したい場合には、ブレード７′
の本数を変えることによりパルス圧力を変えることがで
きる。

【００４０】なお、前記の第１及び第２の実施例は、縦
型のツインワイヤフォーマの脱水装置に係るものである
が、本発明は横型のツインワイヤフォーマにも適用でき
ることはいう迄もない。

【００４１】

【発明の効果】本発明は次の効果を発揮することができ
る。

【００４２】（１）　　　抄紙機のツインワイヤフォー
マのワイヤが収束して原料液のジェットを挟み込む部分
の脱水装置として、曲率半径の大きな溝付きの第１ブレ
ードを採用することにより、原料液に加わる剪断力を最
小限に抑えながら両方向に同じ脱水メカニズムで脱水が
行なわれ、これによって、初期の脱水で形成されるマッ
トを、繊維配向度が低く、しかも、表裏における繊維配
向度差の少ないものとすることができる。

【００４３】（２）　　　前記第１ブレードに続く、脱
水ゾーンをそのワイヤ支持面が曲率−平面−曲率という
順に変化させることにより、紙層内部の繊維の配向度も
低いものが得られる。

【００４４】（３）　　　以上の効果を持つ脱水部をツ
インワイヤフォーマの初期脱水装置として採用すること
により、ツインワイヤフォーマでありながら印刷用紙，
情報用紙として要求される配向度の低い、表裏差の少な
い紙を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る脱水部の構成図で
ある。

【図２】同実施例の第１脱水ブレードの１例の斜視図で
ある。

【図３】同実施例の第１脱水ブレードの他の例の斜視図
である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る脱水部の構成図で
ある。

【図５】前記本発明の第１及び第２の実施例に係る脱水
部を組込んだツインワイヤフォーマの１例の全体図であ
る。

【図６】前記本発明の第１及び第２の実施例に係る脱水
部を組込んだツインワイヤフォーマの他の側の全体図で
ある。

【図７】従来のツインワイヤフォーマの１例の全体図で
ある。

【図８】従来のツインワイヤフォーマの他の例の全体図
である。

【図９】従来のロールフォーマとシューフォーマにおけ
る原料液挟み込み部の脱水圧力の圧力分布の説明図であ
る。

【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、それぞれ
シューフォーマ及びロールフォーマにおける厚み方向の
繊維配向度分布の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　ヘッドボックス ２　　　　　　原料液のジェット ３，４　　　　ワイヤ ５　　　　　　脱水部本体 ５ａ　　　　Ｔバー ５ｂ　　　　仕切板 ６　　　　　　第１ブレード ６ａ，６ａ′　　溝 ６ｂ　　　　ワイヤ走行方向ランド ６ｃ　　　　巾方向ランド ７　　　　　　目板 ７ａ　　　　スロット ７ｂ　　　　ランド ７′，７″　　シューブレード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　収束する２枚のワイヤに挟み込まれた
   原料液を一方のワイヤに接触して脱水する脱水部をもつ
   抄紙機のツインワイヤフォーマの脱水装置において、前
   記脱水部を一方のワイヤに接する上流側の第１ブレード
   と下流側の脱水ゾーンによって構成し、前記第１ブレー
   ドは、ワイヤ側へ向って凸の大きい曲率半径とをもつワ
   イヤの支持面と同ワイヤの支持面にワイヤ走行方向に設
   けられた複数の脱水用溝をもつ広巾ブレードで形成され
   、前記脱水ゾーンは、それぞれワイヤ走行方向に直交す
   る溝とランドの繰り返しよりなるワイヤ支持面をもち上
   流側から下流側に順次配置された第１，第２及び第３の
   ゾーンで形成され、前記第１のゾーンのワイヤ支持面は
   ワイヤ側へ向って凸の曲率をもち、前記第２のゾーンの
   ワイヤ支持面は平面状をなし、前記第３のゾーンのワイ
   ヤ支持面はワイヤ側へ向って凸の曲率をもつと共に、前
   記脱水ゾーンに前記原料液を脱水する真空を作用させる
   ことを特徴とする抄紙機のツインワイヤフォーマの脱水
   装置。