JPH04504739A

JPH04504739A - 過熱蒸気の適用

Info

Publication number: JPH04504739A
Application number: JP2505909A
Authority: JP
Inventors: メイソン，ロバート　ジェームス　ハリー
Original assignee: マクミラン　ブローデル　リミテッド
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1992-08-20
Also published as: AU5423890A; CN1020934C; US4945654A; CA1319286C; EP0469005A1; WO1990012920A1; CN1050580A

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】発明の名称二過熱蒸気の適用 λ肌立旦Ｍ本発明は、巻取り紙、例えば紙匹（ｗｅｂ又はｗｅｂ　ｏｆ　ｐａｐｅｒ）に過熱蒸気（ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｄ　ｓｔｅａｍ）を当てることのできる蒸気アプリケータに関する。本発明は、また、１００℃よりも高い温度に維持したアプリケータから蒸気を供給することにより、著しい凝縮を起こすことなく紙匹の温度を上昇させることができるようにした紙匹の表面処理方法に関する。

＆匪■考遣スーパーカレンダー仕上げ、ハードニップカレンダー仕上げ、ソフトニップカレンダー仕上げ等は、製紙業界において長年使用されている。カレンダ一工程に関する研究も多く、これまで莫大な数の報告がなされている。

ケレケス氏及びパイ氏は、「パルプ　アンド　ペーパー　カナダＪ　（Ｖｏｌ、７５．　Ｎｏ、　１１．１９７４年１１月）に、「新聞用紙のカレンダー仕上げ：温度と負荷効果の比較実験」という論文を掲載している。実験プログラムは、ニップローディング、ニップ数及びロール温度に関して、特にハードロールのカレンダー仕上げとの関連において報告されている。この論文には、ロールを加熱することによって、所望の密度を得るために必要な圧力を小さくしニップ数を減らすことができること、及びロールの温度を高くすれば光沢を向上させることができることが記載されている。

アンダーソン氏に付与された１９７７年６月７日発行のカナダ特許第１，０１１．５８５号は、水分と温度に勾配をつけた（Ｉ！１０ｉｓｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｇｒａｄｉｅｎｔ）カレンダ一工程について記載した最も古い文献の１つであり、水分をシートに与えた後、加熱プラテンの上でそのシートを引きのばすと外観はどのようになるかについて記載している。

カレンダ一工程に水分勾配をつけるという考え方は、ライン氏が「ブリティシュ　ボード　インダストリーズフエデラル、ロンドンＪ　（１９７８年、　Ｖｏｌ、２．　ｆｌ＋４１−６６９頁）に、「紙のカレンダ一工程における水分と水分勾配の効果」という論文を記載している。この論文は、水分と温度によって、塑性的な流れとリグニン軟化が生じるという概念について論じており、従来のロール温度のとき、高温のロール温度のとき、及び高温のロール温度でカレンダーニップの直前に水分を与えたときの夫々について、これらのパラメータが紙匹の表面に及ぼす影響を調べている。

１９８２年１０月発行のＴａｐｐｉミルルミジャーナル１０１頁に掲載されたクロトギノ氏による「温度勾配をつけたカレンダー仕上げ」という論文には、紙のカレンダー仕上げに及ぼす温度勾配の効果について記載されている。紙匹の表面は加熱するが、熱が紙の内部にまで浸透するほど時間が長くないため、紙匹がカレンダーニップを通過するときは、依然として低温のままである。この結果、シートの中央部に著しい緻密化（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）を招来することなく表面特性を改善することができ、カレンダー仕上げ工程による強度低下を小さくすることができる。

ダンフィールド氏等は、ジャーナル　オブ　バルブアンド　ペーパー　サイエンス（Ｖｏｌ、１２．　Ｎｏ、　２．１９８６年３月）に掲載された「スチーム処理機でカレンダー仕上げした新聞紙のグラビア印刷特性」の中で、とりわけ、カレンダーのニップ前に蒸気シャワーを施すと、熱を加えなくても、水分勾配をつけたカレンダ一工程によって特性を向上させることができることを明らかにしている。

ブリーランド氏に付与された１９８６年１１月２５日発行の米国特許第４，６２４，７４４号、及び１９８８年６月７日発行の米国特許第４．７４９．４４５号は、ソフトパツキングロールを用いて、温度勾配をつけたカレンダー加工の効果について記載している。

１９８８年１月２８〜２９日に開催されたカナディアン　バルブ　アンド　ペーパー　アソシエーションのテクニカルセクションの中で、ケラー氏は、「新聞用紙の特性に及ぼすカレンダーの蒸気処理とロール温度の影響」という論文を掲載しており、温度勾配をつけたカレンダーに関して、高温ニップ工程の前に蒸気処理を行なったときの影響を更に調べている。そして、高温ニップ前に蒸気処理を行なうことによって、所定の粗さに対するＭＤ強度及びＣＤ引裂き強度の値が最も高くなることを示している。また、ロールの温度を高くすることによって所定密度に対する光沢（ｇｌｏｓｓ）が改善されることも記載している。更に、蒸気を当てると高温カレンダー加工の光沢向上効果が少し損なわれることも報告されている。また、より高密度のものにカレンダー加工するときに蒸気を加えても、高温ロールだけを用いて光沢が向上したのと同じにはいかなかったことも報告゛されている。

グラットン氏等は、ジャーナル　オブ　バルブ　アンド　ペーパー　サイエンス（Ｖｏｌ、１４．Ｎｏ、　４．１９８８年７月）のＪ８２〜Ｊ９０頁に掲載された「新聞用紙のカレンダー加工におけるＺ方向水分と温度勾配の効果」という論文の中で、紙表面のカレンダー加工において温度及び水分の両者に勾配をつけたときの効果を調べており、高温のカレンダーロールを用いるとき、紙表面に水分を施しても、同じ温度のロールを用いて水分を施さずにカレンダー加工するときと比較して、あまり差異はなかったと結論づけている。

ブラック氏は、カレンダー　セミナー　コニゲスブロン（１９８８年３月２５日）に「高温カレンダー加工における水分と温度の低特性への影響」という論文を掲載し、そのの中で、カレンダーニップにおける水分と温度について論じており、高温カレンダー加工の主たる利点の１つは、高温ニップの出口側で急速固化される点にあり、これによってスプリングバック作用を軽減できると結論つけている。また、十分な水がニップ中で蒸発して急速に固化し得るときにのみ水分を多くすることの利点があることを示している。この文献は、更にまた、白色度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）の観点から表面温度を約１５０℃より低くすることが有利であることも示唆している。

クロトギノ氏等は、バルブ　アンド　ペーパー　リサーチ　インスティチュート　オブ　カナダによる雑レボ−ト（１９８７年３月）の中で「未コーティング砕本紙の７１−ドニップカレンダー加工とソフトニップカレンダー加工」という論文を発表し、蒸気シャワーを用いることによって嵩（ｂｕｌｋ）を小さくし紙の表面特性を改善できるという新たなカレンダー加工技術を明らかにしている。

前述したブラックの論文では、カレンダーのロール温度が高すぎると、処理紙の光沢特性に対して好ましくないことが示唆されている。

前記説明からも明らかなように、カレンダー加工において、温度と水分に勾配（変化）をつけるという考え方そのものは広く研究されている。しかし、専門家運の間では、温度勾配をつけてのカレンダー加工、即ち高温でのカレンダー加工は有利であり、更に水分勾配をつけてカレンダー加工することも有利であるが、水分と温度の両方に勾配をつけると、温度にだけ勾配をつけて行なうカレンダー加工の場合と比べて、光沢はほぼ同じかおそらく低下するものと結論づけられている。

ヒルデン氏等は、Ｔａｐｐｉミルルミジャーナル、７０．１９８７年７月）に「カレンダーの蒸気シャワー−新規な高温カレンダー加工の効果的方法」という論文を発表しており、カレンダースタック中に蒸気を施すための新規な蒸気シャワーの構造を開示している。このシャワーについては、バイズ氏等は、Ｔａｐｐｉミルルミジャーナル８年１０月）の第８７〜９０頁に「カレンダ一工程のスチームシャワーの実用的考察」という論文の中で、より詳細に記載している。

ヒルデン氏とソーリー氏は、バルブ　アンド　ベーノ（−カナダ（Ｖｏｌ、８８．　Ｎｏ、　１２．１９８７年）のＴ４５２〜Ｔ４５５頁に掲載した「カレンダーの蒸気シャワー−新規な高温カレンダー加工の効果的手段」という論文の中で、カレンダーの紙への蒸気の適用について、より詳細に記載している。同じような装置と方法について、ヒルデン氏とソーリー氏は、仕上げ加工協議会（Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）（１９８６年）のＴＡＰＰＩ会報第９５〜１００頁、及びカナダバルブペーパー協会の春会議（１９８７年５月１４〜１６日）の前刷り第１〜６頁の中に記載している。これら３つの刊行物を全て引用したのは、各刊行物に開示された内容に少し違いがあるからである。例えば、ノくルブアンドペーパー会議の文献には、高エネルギーの移動に言及しており、シートと蒸気アプリケータとの間の接触を含むスチームアイロン効果について記載されているが、他の文献には接触については何も言及していない。同じスチームシャワー装置に関する刊行物として、出願人の知るところで最も最近の刊行物は、カナダバルブベーパー協会定例の年会議（１９８９年）の中で、バイス氏とソーリー氏が発表した「カレンダースチームシャワーによる紙の平滑度（ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ）の制御」という論文である（前刷りＡ２０５〜Ａ　２０９頁参照）。これには、装置に使用された蒸気圧と温度に関する情報が記載されており、蒸気シャワーをシートに接近させて行なうことが記載されている（Ａ２Ｃ１６頁、第１欄、６行）。

後者の刊行物には、蒸気シャワーに供給される蒸気圧は１１５〜１２５℃の温度で８　ｐｓｉｇもの高い値が記載されている。

先の論文では、紙に達し得る最も高い温度は１００℃であり、この温度は蒸気シャワーに接近するシートの温度によって決定される。最新の文献にはシート温度の絶対値は記載されていない。第３図の中で温度上昇をプロットすると約２０度に達しているが、第１表の中では最低２３度である。

どの場合も、これら紙の方法を実施するときに得られる平滑度の上昇は、約１０ポイント（シェフイールドの平滑度）以下であり、殆んど意味がない。

上記したどの装置も、蒸気を紙匹に施すとき、アプリケータ又はシャワーに供給される蒸気の過熱量の程度は小さい。紙に達するとき、蒸気はアプリケータ自身によって冷却されている。蒸気はほぼ飽和状態にあり、温度はおそらく１００℃ 以下である。

これまでの技術を用いる際の問題の１つとして、紙匹のインテスティーズ（ｉｎｔｅｓｔｅｅｓ）の中に含まれていない蒸気の凝縮の問題が挙げられる。また、飽和蒸気を使用すると、シートの表面温度の上昇はは約１００℃程度であり、最高温度に制限を受ける。

製紙工程に過熱蒸気を用いること自体は新規なものではない。デーピッド氏等は、カナダバルブペーパー協会の年会議、技術セクション（１９８８年１月２８〜２９日）の前刷りＢ２３３〜２３７頁に、「過熱蒸気乾燥の低特性に及ぼす効果Ｊという論文を発表し、乾燥工程中に過熱蒸気の用いたときの効果を記載している。この文献には、過熱蒸気をハンドシートに施して、ハンドシートを乾燥させることにより、乾燥紙製品の物理的特性及び光学的特性が通常の空気乾燥の場合よりも著しく改善されることが示されている。しかしながら、過熱蒸気を用いて乾燥させる実用的な方法に関する開示は何もない。

日の　な：日本発明は、移動する紙匹の表面に過熱蒸気を当てることのできるアプリケータ、特に移動紙匹の表面に過熱蒸気を直接衝突させることのできるアプリケータを提供することを目的とする。

本発明は、アプリケータの直ぐ近傍にさほど凝縮を起こすことなく、移動する紙匹の表面に過熱蒸気を直接当てかうことのできることのできる方法を提供することを更に目的とする。

本発明は、紙匹の加熱のために使われる蒸気以外にアプリケータからの蒸気によって形成される凝縮量を少なくし、カレンダーの紙匹の表面仕上げを容易ならしめることを更に目的とする。

広く、本発明は、紙匹の表面に蒸気を当てることのできる方法及び装置に関し、紙匹の表面近傍に配備したアプリケータから過熱状態の蒸気を供給し、アプリケータの温度を１００℃以上に維持し、過熱蒸気を紙匹表面に直接衝突させることにより、蒸気の当たる紙匹以外の部分に著しい凝縮を起こすことなく、紙匹の少なくとも表面を加熱できるようにしている。

本発明の装置は、ハードロールだけを用いたカレンダー、又はソフトロールとハードロールの組合せを用いたカレンダーに使用することが望ましく、過熱蒸気は、ノ１−ドロールと最初に接触する紙匹の表面に当てることが望ましい。

広く、本発明は、移動する紙匹の表面を処理する方法に関し、紙匹がアプリケータを通過するときに１００℃以上の温度に維持したアプリケータから過熱状態の蒸気を紙匹表面に直接当てることによって紙匹の少なくとも表面を加熱して少なくとも紙匹の表面特性を改質するもので、紙匹の表面特性がほぼ改質された形態で処理ゾーンを通過することにより、処理ゾーンにおけろ紙匹の処理を容易にすることができる。処理ゾーンは通常はニップの形態がとられ、紙匹の改善を行なって、紙匹の表面特性を改質しつつ紙匹の厚さくｃａｌｉｐｅｒ）を小さくする。

本発明は、更に、移動する紙匹の表面にガス状の流体を吹き付けることのできるアプリケータに関し、該アプリケータは、チャンバー、蒸気をチャンバーに導入するための手段、熱をチャンバー内の蒸気に伝達させるためにチャンバーを加熱するヒータ一手段、出口手段を通って紙匹を移動させるための手段を備えており、出口手段は蒸気と接触させる方の紙匹表面に向けられており、紙匹は出口手段に近接しながら出口手段を進み、出口手段からの蒸気は直接紙匹表面に衝突し、過熱蒸気が出口手段と紙匹表面との間でさほど冷却されないようにしている。

なお、紙匹はアプリケータの表面に接触する程度にまで十分に接近させ、アプリケータの表面を１００℃以上の温度に加熱維持しながら、熱を紙匹に伝達することが望ましい。

処理ゾーンは、カレンダーニップとすることが望ましい。

区面迎」１１１斑朋本発明の更なる特徴、目的及び利点については、添付の図面に示す本発明の望ましい実施例に関する以下の詳細な説明によって明らかなものとなるであろう。

第１図は製紙機械に積み重ねた従来のカレンダースタックの側面図である。

第２図は本発明に基づいて過熱蒸気を当てかう位置を示す図である。

第３図は従来のカレンダーに過熱蒸気を当てかう位置を示す図である。

第４図は従来のスーパーカレンダーの任意の積み重ね位置に本発明の蒸気アプリケータを設置した状態を示す図である。

第５図は本発明にかかる過熱蒸気のアプリケータを内蔵したハードニップカレンダーの説明図である。

第６図は本発明にかかる過熱蒸気アプリケータを内蔵したソフトニップカレンダーの説明図である。

第７図は本発明に基づいて構成したアプリケータの側面図であって、紙匹を横切るセグメントに分割した部分、即ち紙匹の幅を横切る複数のコンパートメントのうちの１つを示す図である。

第８図は本発明に基づいて構成したアプリケータの略断面図である。

第９図は本発明の一実施例のアプリケータを出口から見た図である。

第１０図は本発明の他の実施例であって、表面を下向きに傾斜させている。

第１１図は第１０図のアプリケータの１１−１１線に沿う断面図である。

ましい　のｔＢ本発明の説明は主としてカレンダーを対象として行なうが、紙を処理又は製造するためのその他多くの用途に適用できることは勿論である。

第１図は代表的なカレンダースタック（１０）を示しており、複数のロールが縦に並べて設置されている。ロールの中で、（１２）（１４）（１６）等は加熱することができる。また、中間ロール（１８）は、可変クラウンロール（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｃｒｏｗｏｎ　ｒｏｌｌ）とすることにより、圧力をより均一なものにすることができる。同じようにして、底ロール（２０）はスイミングロール（ｓｗｉｍｍｉｎｇ　ｒｏｌｌ）とすることによって、ニップの軸方向長さにおけるニップ圧力の均一性を維持するのに有用である。なお、全てのロールを駆動させる必要はない。一般的にはロール（１６）だけを駆動させればよい。

アプリケータ（２２）から供給される過熱蒸気は１００℃以上の温度に維持され、紙匹（２４）の表面に向けられる。アプリケータ（２２）は、例えば第２図に示すようにカレンダーの適当な位置に配置し、紙匹（２４）かニップに入ってロール（１２）に接触する直前に、過熱蒸気を紙匹の露出表面に吹きつけ紙匹の表面を予め加熱できるようにする。多くの場合、ロール（１２）は加熱することができる。過熱蒸気を紙匹（２４）の表面に吹き付けたときの効果については後で説明する。

第３図において、紙匹は、カレンダーの幾つかのロールの中の１つのロール（この場合は符号（１６）で示すロール）から取り除き、ターニングロール（２８）の上を通過させ、紙（２４）のループ内に配置したアプリケータ（２２Ａ）から過熱蒸気が当てられて加熱される。前述したように、アプリケータは１００℃以上、望ましくは１１０℃以上の温度に維持され、過熱蒸気はロール（１６）と接触する直前に紙匹（２４）の表面に吹き付けられる。アプリケータの温度が高くなればなるほど、より多くの熱が紙匹に供給伝達されるから、アプリケータは１２０℃以上の温度で使用することが望ましい。しかし、紙匹を損なうような温度まで上昇させてはならない。

一般的に、製紙機械に使用するとき、紙匹に熱と水分を加えるために飽和蒸気を付与するのと同じ位置で過熱蒸気を当てるようにするが、アプリケータの温度は１００℃以上に維持して行なう。アプリケータは、ニップに近接した位置で過熱蒸気を供給できるように小さく作り、また必要なエネルギーを与えることができるようにする。

第４図は、代表的なスーパーカレンダーを示しており、該スーパーカレンダーは繰出しスタンド（３０）、カレンダースタック（３２）及び巻戻しスタンド（３０）を備えている。

カレンダースタックは、ソフトロール（３６）とハードロール（３８）を交互に配置する構成であって、一般的には加熱する。過熱蒸気は図示のアプリケータ（２２）によって供給され、まず最初に紙匹（４０）の一方の表面に供給され、次に、アプリケータ（２２Ｂ）　（２２Ｃ）から紙匹（４０）の他方の表面に供給される。各場合とも、過熱蒸気はまさにハードロール（３８）に接触しようとする直前の紙匹（４０）の表面に供給される。前述の装置と同じように、アプリケータ（２２）は１００℃以上の温度に維持される。

第５図に、温度勾配を与えるオンラインカレンダーを示しており、該カレンダーは一対のハードロールによって各ニップを形成している。図示の如く、ロール（４２）（４４）は、磁気誘導ヒーター（４６）　（４８）によって加熱される。

なお、内部オイル加熱装置等の他の加熱手段を用いることもできる。ロール（４２）（４４）は、夫々、ハードロール（５０）　（５８）とニップを形成する。

紙匹はロール（４２）（５０）によって形成される第１のニップを通って、ロール（４４）（５８）によって形成される第２のニップに至る。本発明の実施に際しては、第１のニップの直前に、過熱蒸気アプリケータ（２２Ｄ）から、加熱したロール（４２）に接触する側の紙匹（５４）の表面に過熱蒸気が供給される。

第２のアプリケータ（２２Ｅ）から紙匹（５４）の反対側表面に過熱蒸気を直接供給し、紙匹（５４）が第２のニップを通過する直前にこの表面を加熱する。アプリケータ（２２Ｅ）によって加熱された紙匹の面は、加熱したロール（４４）と接触する方の面である。

過熱蒸気を当てる方の紙匹の面と接触するロール（４２）（４４）を加熱するようにしているが、これらのロールに接触する紙匹の表面状態によっては、必ずしも加熱する必要はないこともある。過熱蒸気を適用することによって、飽和蒸気を適用する場合よりも紙匹の表面温度を著しく高めることができ、ロールの加熱効果は小さくなるからである。過熱蒸気（及び過熱アプリケータ）を適用することによって温度が十分に高くなるとき、これらのロールを冷却し、紙匹がニップを出て行く前に紙匹表面を凍らすことが望ましいこともある。

第６図に示す装置は、第５図に示す装置と本質的には同じであるので、同様な部品については同じ引用符号を付すものとする。第６図の実施例との違いは、第６図のロール（５０）　（５８）はソフトロールであって、適用すべき処理の内容によっては冷却するのである。アプリケータ（２２Ｄ）　（２２Ｅ）から、ハードロール又は成形ロールと接触する紙匹表面、即ち改質（平滑度を高める）しようとする表面に過熱蒸気が供給される。ロール（４２）　（４４）は、前述した通り、加熱する必要はない。

アプリケータ（２２）　（２２Ａ）　（２２Ｂ）　（２２Ｃ）　（２２Ｄ）　（２２Ｅ）　（２２Ｆ）の特表千４−５０４７３９　（５）具体的な構造について、第８図及び第９図を参照しながら詳細に説明する。各アプリケータには、紙シートの幅部分の全体に過熱蒸気を供給するために、少なくとも一列の孔が紙シートのほぼ全幅にわたって形成される。これらの孔は、必要に応じて狭い溝としてもよい。アプリケータの温度を１００℃以上に維持するための手段が設けられる。この手段は、後記するように、ヒーターを備えているのが通常であるが、入ってくる蒸気か十分に過熱されているものであれば、その蒸気によってアプリケータの温度を１００℃以上に維持することができる場合もある。

アプリケータ（２２）は、符号（２４）　（４０）　（５４）で示す如き紙匹の幅全体に跨がって配備され、各アプリケータは１００℃以上の温度に維持され、過熱した蒸気を紙匹に供給できるようにしている。もし、紙匹の幅方回の特定部位に供給すべき蒸気の量又は温度を局部的に変えたい場合、第７図に示すアプリケータ（２２Ｆ）の如く、アプリケータを複数のコンパートメントに分割すればよい。この実施例では、６つの異なるコンパートメント（６０）　（６２）　（６４）　（６６）　（６８）　（７０）に分割しており、隣り合う２つのコンパートメント、即ち（６０）（６２）、（６４）　（６６）及び（６８）（７０）が１つの組を構成している。蒸気は、メインヘッダー（８０）から、コンパートメントの組ごとに枝分かれしたダクト（８２）を介して供給される。各ダクトを通る蒸気の流れは、バルブ（８４）によってコントロールされる。これらのバルブ（８４）は、必要に応じて個々にコントロールできるようにしている。また、必要に応じて、各コンパートメントは互いに独立して形成し、各コンパートメントごとにダクト（８２）とバルブ（８４）を分離して設けるようにしてもよい。

コンパートメント（６０）　（６２）　（６４）　（６６）　（６８）　（７０）は、夫々にヒーター（８６）　（８８）　（９０）　（９２）　（９４）（９６）を配備し、更に、温度制御装置（８７）（なお、２つだけを図示しているが、各ヒーター（８６）〜（９６）ごとに１つ設けることもできる）を個々に配備することが望ましい。温度調節は、温度が異なる２つのスチームヘッダーを配備し、各ヒーターからの蒸気を各コンパートメントの中で調節混合することによって行なうことができる。入ってくる蒸気の温度は、２つのヒーター内の各蒸気温度の間で所望温度にコントロールすることができる。紙匹の横方向の温度制御が必要でない場合、１つのヒーター付コンパートメントを用いて、処理すべき紙匹の幅全体に広げるようにすればよい。

具体的なコンパートメントの断面図を第８図に示している。蒸気は、入口（２０２）を通ってアプリケータ（２００）にれはアプリケータ（２２）〜（２２Ｆ）の中の任意の１つでもよい）に向けて送られ、コンパートメント（２０４）に入る。中央に隔壁（２０５）が設けられているから、入口（２０２）から出口オリフィス（２１２）を通過するとき、蒸気はまずコンパートメントの一方の側部に沿って流れ、次に他方の側部に沿って流れる。コンパートメント（２０４）の少なくとも一方の側に加熱コイル（２０６）が設けられる。図示の実施例では、コンパートメント（２０４）の各側部に１つずつ加熱コイル（２０６）及び／又は（２０８）（ヒーター（８６）〜（９６）を含む）が設けられる。ヒーター（２０６）及び／又は（２０８）、従ってヒーター（８６）〜（９６）は、所定の熱と温度を蒸気に供給伝達できるものであればどのような種類のヒーターを用いても構わない。例えば、蒸気、高温オイル等の高温流動体によって加熱されたインダクションヒーターを使用することができる。入り蒸気が十分に過熱されてさえおれば、その蒸気を利用してアプリケータを加熱することができる。即ち、熱がアプリケータに奪われた後でも、紙匹に接触する蒸気がまだ十分に過熱状態にあると、紙匹表面を所定温度にまで加熱し、アプリケータの温度を１００℃以上に維持することができる。なお、熱を、蒸気及びアプリケータに接触する紙匹に伝達するために使用するヒーターについては、出願人は、電気ヒーターを使用することを選択する。

チャンバー（２０４）内部では、入口（２０２）を通って入ってくる蒸気の温度は、蒸気を過熱することのできる温度に調節され、アプリケータを出て紙匹に接触するとき、蒸気は所望の程度にまで過熱されている。これらについては後で説明する。蒸気は入り蒸気（ｉｎｃｏｍｉｎｇ　ｓｔｅａｍ）よりも高い温度にまで加熱することか望ましく、このようにすれば紙匹（２１０）表面に蒸気を当てる直前に蒸気を過熱または更に過熱することができる。

紙がアプリケータに接近したときの温度は９０℃よりも低いのが通常であり、紙匹が実際にアプリケータに接触する場合、熱はアプリケータと紙匹との間に移動する。

これらの条件では、アプリケータに入る蒸気は、紙匹とアプリケータとの間で行なわれる熱移動の分を十分に補うようにすることが重要である。蒸気はアプリケータに配備された加熱コイル等によって再び加熱することにより、アプリケータから出る蒸気を所定の程度まで過熱して十分な熱を保有させ、紙匹に加えられる蒸気の過熱温度を十分に高くすることができる。

紙匹とアプリケータとが接触しない場合でも、アプリケータの温度は１００℃以上とすることが非常に重要である。そうでないと、コンパクトな構造としているために、著しい凝縮を生ずる不都合がある。アプリケータから出てくる蒸気が紙匹に接触するまでは過熱状態のままとなように、アプリケータ（２２）の温度を十分高い温度に維持しなければならない。

チャンバー（２０４）内の過熱蒸気は円形孔（２１２）の如き孔から出て、紙匹（２１０）の対向する表面に直接衝突する。

一般的に、第９図に示す如く、アプリケータ（２００）（即ち、（２２）〜（２２Ｆ））は、処理すべき紙匹の幅部分の全体を特表千４−５０４７３９　（７）網羅できるように、アプリケータの幅のほぼ全体に亘って複数の孔（２１２）が −列に開設されている。本発明を用いて過熱蒸気を当てるとき、孔の大きさは、飽和蒸気を当てがうときに通常使用される孔の大きさよりも小さくすることができる。しかし、Ｄで示される直径の正確な大きさ、及びＳで示される孔ピッチはあまり重要なものではない。実際、オリフィス（１１２）の全部を相互に連通させて溝を形成してもよい。しかしながら、蒸気が多すぎたり、または少なすぎて蒸気に背圧を生じたり、アプリケータを出る蒸気の速度が遅すぎることのないように、出口の全面積に注意をはられねばならない。以下の具体的な実施例では、孔直径は１／３２インチ、孔ピッチは１７１０インチ、即ち、Ｄ　＝　１／３２インチ、Ｓ　＝　１７１０インチのときに満足すべき結果が得られた。なお、これらの寸法を変更できることは勿論である。

加熱したアプリケータを使用することによって、蒸気の送りを低圧で行なうことができる。なお、もし蒸気を紙匹に当てる直前に過熱するならば、さほど過熱しなくてもよい場合がある。これは、アプリケータによる蒸気の冷却を補うために蒸気にある程度の過熱を供給するよりも簡単であり、蒸気が紙匹と接触しても十分に過熱状態にある。なお、蒸気温度は１１０℃以上に維持することが望ましい。過熱蒸気の用途によっては、アプリケータの温度は約１２５℃よりも高い温度に維持することが望ましいこともある。

アプリケータと紙匹との間の距離Ｘ（第７図参照）は、一般的には約１インチよりも長くするべきでない。１インチの間隔でも、紙匹に接触する前に過熱蒸気は拡がって多くの熱損失が生じ、装置周囲の凝縮量を減らすという点においても好ましくないからである。従って、距離Ｘは一般的には１／８インチよりも小さく維持することが望ましい。特に、カレンダ一工程にて過熱蒸気を紙匹に当てるときは、Ｘ＝０、即ちアプリケータの表面（２２０）（第８図及び第９図参照）を紙匹に接触させ、紙匹を少し撓ませて行なうことが望ましく、中央部に２フイートのスパンで配置したときは、例えば約１７４インチ撓ませることによって良好な結果が得られた。アプリケータの表面（２２０）の温度は比較的高く、熱はアプリケータ表面から紙匹に伝達されて紙匹の加熱に寄与する。アプリケータから紙匹への熱伝達は、紙匹の速度、紙匹表面と加熱アプリケータとの接触度合、並びに紙匹及びアプリケータの温度によって異なる。

アプリケータのオリフィス即ち出口（１１２）間の距離Ｙと、符号（２３２）　（２３４）　（これらは前述したカレンダーニップを表わしている）で示すロール間のニップ（２３０）によって、蒸気から熱が紙匹に伝達され、次に表面を冷却する時間（紙匹速度によって異なる）が決定される。シートの温度を上昇させて所定の深さまで熱を浸透させることが望ましい。アプリケータ（２２）はニップに比較的接近して配置することが望ましく、Ｙは２フイー）・以下とし、６インチよりも少ないことが望ましく、約２インチよりも少ないことが最も望ましい。紙匹表面は急速に冷えるため、距離Ｙの最大許容値は正確には明らかでないが、紙匹はカレンダ一工程を容易に行なうために必要な特性を維持するように設定する必要がある。

シートの速度が速いほど距離Ｙの通過時間は短くなり冷却時間は少なくなるから、紙匹の速度は最大長さＹに関係があり、ニップに入るとき紙匹は所望の状態になっているようにする。紙匹への熱伝達は非常に速く、冷却はもっと時間に依存する。

ロール（２３２）は必要に応じて加熱することができ、前述したロール（１２）　（３８）　（４２）又は（４４）と同じである。一方、ロール（２３２）と共にニップ（２３０）を形成するロール（２３４）は、ロール（１４）　（３６）　（５０）又は（５８）の何れか１つ、即ち適当なハードロール又はソフトロールと同じである。出口（２１２）から吹き出される蒸気によって加熱される表面は、ニップ（２３０）のロール（２３２）と直接接触しながら通過する。

紙をカレンダー加工するためのカレンダ一工程において、過熱蒸気の量と温度は、アプリケータと紙匹との間の熱伝達に関連し、紙匹の少なくとも表面を十分に加熱できるものとする。少なくとも蒸気と接触する位置では十分に高い温度で供給され、少なくとも紙匹表面の特性を改質し、カレンダー加工を容易にし、紙匹に所望の表面仕上げをもたらすようにしなければならない。

紙匹表面を加熱しすぎると黒ずむので、処理しようとする紙匹が黒ずむ温度まで紙匹表面の温度を上げるべきではない。

アプリケータの加熱効果は、ヒーター付アプリケータとヒーターなしのアプリケータについて、各々の出口孔から１７２インチ離れた位置の蒸気温度を測定することによってめられる。ヒーターを作動させたとき、アプリケータブロックの温度は約２５０℃に維持することができた。

Ｋ皿皿ユ第１表Ｘ＝１２インチのと　の蒸　温５　Ｌ３２　８０第１表に示す如く、加熱したアプリケータの場合、アプリケータの表面から１７２インチ離れた位置で測定した温度は、アプリケータを加熱しないときよりもかなり高い。また、装置を通る蒸気の流れが増すにつれて（圧力か高くなる）、蒸気の温度は低くなることがわかる。このアプリケータの加熱容量では、流速又は流量（ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ）を多くした場合、高い温度に維持するには十分でなかった。アプリケータを加熱しなかったとき、蒸気の温度は、流れが増すにつれた僅かに上昇した。しかし、その温度は、ブロックを加熱したときに得られた場合と比べて依然として低かった。アプリケータを加熱しない場合、凝縮が生じる不都合がある。アプリケータへの入り蒸気の過熱が十分である場合、この蒸気を用いてアプリケータを１００℃まで加熱することができる。紙匹に接触する蒸気は十分に過熱されているから、紙匹の表面を予め軟化させることができる。

この実施例では、加熱したアプリケータの加熱チャンバーは約５インチ×１７２インチ幅、アプリケータの長さは３０インチである。その３０インチの長さ部分に蒸気入口が６箇所に形成される。この６本の枝管付へラダーを用いると、アプリケータの各セクション即ち各コンパートメントは、機械の横方向で５インチである。

加熱アプリケータからの出口は、直径約１７３２インチのオリフィスが１／ｌＯインチの間隔をあけて真っ直ぐ一列に形成される。

裏狙貫ス紙匹に接触させる過熱蒸気の温度を、蒸気の流量を変えながら、２列のオリフィスを有するアプリケータを用いて測定した。ブロックの温度は約２２５〜２５０ °Ｃの範囲に維持した（ブロック温度は入り蒸気の温度及び流量によって変動する）。

蒸気の温度は、アプリケータからの間隔を変えて測定した。即ち、距離Ｘは３７６４インチから１インチまで変えて行なった。

第２表から明らかなように、流量が少なく圧力が低いときの蒸気温度は、距離Ｘが短いときは比較的高く、約２００℃まで上昇する。これに対し、間隔が大きいとき、例えばＸ＝１インチのとき、蒸気の温度は０．０２ｐｓｉの圧力で約１２０℃、圧力が０．１６ｐＳｉと高くなると７７℃まで低下した。アプリケータからの温度プローブの間隔が短くなればなるほど温度は高くなり、また間隔が５／８インチまでのとき、試験条件の蒸気の流れとは関係なく、蒸気温度は１００℃ 以下までは下がらず、非過熱状態にはならなかった（これは３７４インチの間隔で背圧（ｂａｃｋ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は００４〜０．０９ｐｓｉであり、１インチの間隔で背圧は０．０２〜０．０３ｐｓｉであった）。

試験結果の多くは、紙匹に当てられる蒸気の温度が１１５℃を超えており、アプリケータから伝達される熱との組合せによる蒸気の流れによって、紙匹の表面は十分に加熱されていることは明らかである。

第２表アプリケータ　か゛の　ＸＯ，００２００２４３１４６２５２８８２４３，０３２１６２３２２０６２３４２０４２３３，０４２１５２３０２０４２３２２０３２３２，０９２１５２３０２０４２３１２０４２３１，１３２１４２２９２０４２３０２０４２３０，１５２１３２２７２０４２２８２０４２３０，１６２１２２２７２０２２２８２０３２２９第２表（続き）０．００　６５　２４８　５９　２５５　５２　２４４．０１　１４３　Ｚ３９　１３９　２４２　１３７　２４７．０４　１３０　２２９　１０８　２３５　８６　２３３．０９　１２６　２２９　９９　２３１　８１　２３１．１２　１２５　２３０　９５　２２９　８０　２３１．１３　１２３　２３２　９１　２２７　７９　２３０．１６　１１３　２２５　９０　２２９　７７　２３１実験の終わりに、ブロックのヒーターのスイッチを切り、蒸気の流量を最大にして、即ち０．１６ｐｓｉの背圧で供給し、アプリケータの冷却速度を測定した。温度の測定開始時は２３０℃であった。３分経過後、１０℃低下した。

５分経過後、約３０℃低下した。８分経過後、５０℃低下して約１８０℃となり、１０分経過後、約１６５℃となった。１０分以上経過したときの全温度低下はほぼ７０℃にもなり、ヒーターがいかに蒸気の温度に対して寄与して（Ｘる力）力（わかる。

異なるヒーターを用いたり、もつとたくさんのヒーターを用いると、アプリケータ内の蒸気に伝達される実際の熱は変わることになる。

Ｘ施亘１一連の試験では蒸気背圧を０．１２ｐｓｉにして行なった。

アプリケータブロックを加熱しｌ：ときの蒸気温度は、アプリケータブロックから１７１６インチ離れた位置で測定した。試験結果を第３表に示す。

第４表上記の試験はスーパーカレンダーにつ０てのものであるが、ソフトカレンダー又はノ１−ドニ・ンプカレンダーを用いても同様な改善効果を得ることができる。

前記の説明は主としてカレンダー加工（こ関するものであるが、アプリケータをその他種々の異なる用途１こ用０ることができることは理解されるであろう。例えζｆ１本発明の装置を製紙機械のプレス工程に用（＼て過熱蒸気を供給することもできる。即ち、紙（こ加える水分のポンド当たりＢＴＵを多くしてインノくルス乾燥を実施する。アプリケータから出る蒸気の温度は、適当な熱伝達手段力・ら追加される熱によってコントロールされる力１ら、紙匹に当てる直前に、単に過熱の程度を変える１＝けで熱（温度）と水分を制限の範囲内で所望の比率に調節することができる。もし、水分をもつと多く必要とする場合、蒸特表平４− ５０４７３９　（１０）気をより多く供給すると、温度の水分に対する比率を下げることができる。また、蒸気量を少なくするとより多くの温度が供給されるから、用途に応じて所望通りにこの比率を大きくすることができる。このようにして、機械を横切る方向（紙匹の幅方向）についても、水分分布を調節することができる。

なお、アプリケータが１つの場合でも前述と同様である。また、複数のアプリケータを並べて設けることによって、紙匹に当てかう過熱蒸気の量を増やすことができる。また１つのアプリケータの場合でも、孔を２列以上に形成し、ヒーターのサイズ及び保持時間を十分にすれば過熱蒸気の量を増やすことができる。

アプリケータのサイズは、従来の蒸気シャワー又はアプリケータと比べて非常に小さく作ることができる。従って、従来の蒸気アプリケータでは取り付けることができなかった位置にでも用いることができる。過熱蒸気を当てかうことができるので、１００℃以上の温度、望ましくは１０５℃乃至１１０℃以上の温度に維持することができるから、熱と水分を移動する紙匹に当てることができる。

これは、製紙機械以外の装置、例えば、段ポール紙を作る機械にも使用することができる。また、表面を平滑にし印刷特性を改善する代わりに、ニップロールに模様を施し、例えば光沢仕上げ、マット仕上げ又は他の模様を施した紙匹を得ることもできる。

第１０図及び第１１図に示す如く、アプリケータ（２００Ａ）はアプリケータ（２００）と同様であるが、孔（２１２Ａ）を形成した主表面（２２０Ａ）は下向きに傾斜し、凸形状である。

紙匹（２１２）は、下向き表面に倣って傾斜表面（２２０Ａ）の上を張った状態で通過する。図示の構造では、表面（２２０Ａ）は中心部が高く、両縁部は下がっている。このため、紙匹がその表面から出ていくとき、矢印（３００）及び（３０２）に示すように紙匹を横方向に伸ばすように作用するから、紙匹がロールによって伸ばされるのと同じようにして紙匹の幅は広くなる。必要に応じて、紙匹に対する屈曲表面の方向を変えて、紙匹が分離される位置の表面（２２０Ａ）の長さよりも長い位置の表面に対して紙匹を当てることにより、紙匹を横方向に縮むようにすることもできる。

蒸気ヘッダー（３０４）に所定間隔をあけて突設したパイプ（３０６）を介してアプリケータ（２１２Ａ）に送られた蒸気は、孔（２１２Ａ）　（第８図及び第９図の実施例の孔（２１２）に相当する）から出て、噴出口（２１２）から出る蒸気と同じように紙匹（２１１）を加熱する。第１０図及び第１１図の実施例において、紙匹はアプリケータの表面（２２ＯＡ）に強制的に押しつけられる。このようにして、噴出口（２１２Ａ）から出た蒸気は潤滑膜又は流体ベアリングのように作用し、表面（２２０Ａ）への紙匹の移動を容易ならしめる。

第１０図及び第１１図の実施例において、アプリケータ（２１２Ａ）は間接的な流体熱交換器を有している。間接ヒーターはアプリケータ（２０ＯＡ）を通る複数の通路（３１０）によって形成される。蒸気の如き加熱流体が、符号（３０８）で示す間接熱交換器の一端部に導入され、通路（３１０）を通って熱をアプリケータ（及び適用蒸気）に熱を伝達し、ライン（３１２）を介して取り除かれる。

通路（３１０）内の加熱流体は所定温度であればどんな流体でもよく、必要な熱をアプリケータに移し、蒸気を施すことができる。このような流体として、例えば高温蒸気、高温オイル等を挙げることができる。蒸気を加熱流体として用いる場合、ライン（３１２）内の蒸気の少なくとも一部がヘッダー（３０４）の中に適用蒸気として送られる。

本発明について説明したが、当該分野の専門家であ゛れは添付の請求の範囲に規定された発明の精神から逸脱することなく変形をなすことはできるであろう。

ＦＩＧ、９．。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

（１）過熱状態の蒸気を、該蒸気を衝突させるべき紙匹に極く近接させて配置したアプリケータから放出し、アプリケータの温度を１００℃以上に維持し、紙匹以外の部分に蒸気の凝縮をあまり生じさせることなく紙匹表面に蒸気を衝突させる工程から構成される、紙匹の表面に蒸気を当てる方法。
（２）蒸気アプリケータは１１０℃以上の温度に維持される請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）熱は、アプリケータから出された蒸気が紙匹表面に当たる直前に、アプリケータ内の蒸気に伝達される請求の範囲第１項に記載の方法。
（４）アプリケータは１１０℃以上の温度に維持される請求の範囲第３項に記載の方法。
（５）アプリケータを１００℃以上の温度に維持しながら紙匹表面にアプリケータから過熱蒸気を直接当てることにより、過熱蒸気を紙匹に接触させ、紙匹の少なくとも表面を加熱し、過熱蒸気による熱によって紙匹を高温に維持しつつ、一対のロールによって形成されその１つのロールに紙匹の表面が接触するニップの中に、紙匹を直ちに通過させることを特徴とする紙のカレンダー加工方法。
（６）アプリケータは１１０℃以上の温度に維持される請求の範囲第５項に記載の方法。
（７）熱はアプリケータ内の蒸気に伝達される請求の範囲第５項に記載の方法。
（８）アプリケータは１１０℃以上の温度に維持される請求の範囲第７項に記載の方法。
（９）紙匹の表面と、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面との距離は１／２インチより小さくなるように紙匹が配置される請求の範囲第５項に記載の方法。
（１０）紙匹の表面と、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面との距離は１／２インチより小さくなるように紙匹が配置される請求の範囲第８項に記載の方法。
（１１）紙匹の表面と、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面との距離はゼロであり、紙匹の表面は、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面と接触し、熱はアプリケータから紙匹に伝達される請求の範囲第９項に記載の方法。
（１２）紙匹の表面と、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面との距離はゼロであり、紙匹の表面は、過熱蒸気が排出されるアプリケータの表面と接触し、熱はアプリケータから紙匹に伝達される請求の範囲第１０項に記載の方法。
（１３）アプリケータは１２５℃以上の温度に維持される請求の範囲第５項に記載の方法。
（１４）アプリケータは１２５℃以上の温度に維持される請求の範囲第７項に記載の方法。
（１５）アプリケータは１２５℃以上の温度に維持される請求の範囲第１１項に記載の方法。
（１６）アプリケータは１２５℃以上の温度に維持される請求の範囲第１２項に記載の方法。
（１７）紙匹の移動表面に過熱蒸気を当てるためのアプリケータであって、蒸気をチャンバーに導入するためのチャンバー手段、蒸気の温度を上昇させるためにチャンバーを加熱するヒーター手段、蒸気に接触させるべき紙匹の表面に向けて開口しているチャンバーの出口手段、出口手段を通過するように紙匹を移動させる手段、紙匹及び出口手段を接近させて相対的に位置決めする手段を備え、出口を出た高温蒸気が、チャンバーと紙匹との間の蒸気温度をあまり低下させることなく紙匹の表面に直接衝突できるようにしている、過熱無気のアプリケータ。
（１８）相対的に位置決めする手段は、紙匹がアプリケータを横切るとき、出口手段を設けたアプリケータの表面に紙匹が接触するように位置決めする請求の範囲第１７項に記載のアプリケータ。
（１９）蒸気を紙匹の表面に吹き付けた後、紙匹を通過させるカレンダーニップを備えている請求の範囲第１８項に記載のアプリケータ。
（２０）ヒーター手段は、アプリケータの中に、加熱流体による間接熱交換器を備えている請求の範囲第１７項に記載のアプリケータ。
（２１）表面は下向きに傾斜している請求の範囲第１８項に記載のアプリケータ。