JPS60134093A - コンバーフロートレイリング部片 - 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】 本発明は製紙機械ヘッドボックスの改良、及び特にヘッ
ドボックスのスライス室内のトレイリング部片がスライ
ス開口部における原料に微小な乱流を保持するためスラ
イス開口部へ自由に広がるヘッドボックススライス室の
改良に関連する。

ヘッドボックススライス室内の自由に動くことができる
自由位置ぎめ型トレイリング部片は米国特許第３，９３
９，０３７号明細書に初めて公開された。米国再発行特
許第２８，２６９号明細書及びその他に、室側面から室
側面へ広がるトレイリング部片が公開されている。これ
らトレイリング部片はスライス開口部の方へ流れて通過
する紙料内の微小乱流を発生し、保持させることができ
る。また前述の特許概念は多層紙を作る機械で利点を役
立たせ、作動させるのに用いられ、異なる特性の原料が
室側面まで広がるｌ・レイリング部片の対立側の室へ送
られる。

ヘッドボックス設計の基本的制限は繊維を分散するため
繊維懸濁液に乱流を発生させる手段が比較的に大きい規
模の装置に限られていたことである。このような装置で
、発生する乱流の′強さを増すことにより微小乱流を作
り出すことができる。

従って、乱流エネルギーは自然に大きい寸法から小さい
寸法へ移動し、また強さが大きく、エネルギー移動率が
大きい程、乱流寸法は小さく保たれる。然し、また有害
な影響がこの高強度の大きい寸法の乱流、すなわち、長
網式テーブル部で発生した大きい波動と自由表面の障害
とから起こった。

従って、ヘッドボックス性能の一般原則はヘッドボック
ス流出における分散程度と乱流レベルとは密接に相互関
係があり、乱流が大きい程、分散がよいということであ
る。

次ぎにこの制限条件下でヘッドボックス設計を選ぶに当
り、高い乱流の、よく分散した流出を起こす設計か、又
は低い乱流の、貧弱な分散流出を起こす設計かの極端を
選ぶことができた。乱流の非常に高いレベルか又は非常
に低いレベル（結果とし貧弱な分散）の何れもが長網抄
紙機でのシート地合いに欠陥を生じるので、ヘッドボッ
クス設計技術はこれらの両極端間の適当な折衷案を作る
ことにある。すなわち、今丑でのところへラドボックス
設計の主目的は分散のためｆ分高いが、地合形成期間に
自由表面の欠陥を避けるためｆ分低い乱流レベルを発生
させることである。最良の折衷案は製紙機械調合紙料、
濃度、長網のテーブル部設計、機械設計、機械速度等の
違った形式に対し異なるであろう。さらに、これらの折
衷案は常に長網式ワイヤ上での最良に可能な分散および
、又は最良可能な流れ模様を常に慣性にしているため、
現在のへラドボックス設計の改良に大きい可能性がある
ように思われる。

前述の特許要素の独特で新規な組み合せが、吐き出し噴
流で低レベルの乱流がある高度の繊維分散を有する原料
スラリーを製紙機械地合形成面へ吐き出させる。これら
の条件下で、普通のヘッドボックス設計で生じる乱流分
散を起こす程度まで悪化させない繊維の微小分散が生じ
る。凝結は圧倒的に微小乱流の衰えと大きい乱流の持続
の結果であるため、繊維全体の再凝結を妨げるのは大き
い値の乱流がないことであることが分った。従つて長網
式のワイヤ」二の流れで分散を持続することは、直接地
合改良へ導く。

上述のことが達成される方法、すなわち、大きい寸法の
渦のない微小乱流を発生するためには、繊維懸濁液を均
一な小さい寸法ではあるが、開口面積百分率が大きい平
行した横方向水路系統を通過させることである。均一で
小さい水路寸法と大きい出口率を持った開口面積との両
方の条件が必要である。従って、流路の流れで発生する
乱流の最大寸法は個々の水路深さを小さく保つことで、
個々の水路深さと同じ大いさを持っており、そ９結果乱
流寸法も小さくなる。吐出しゾーンで大きい乱流の発達
を防ぐために大きい出口率の開口面積を有することが必
要である。すなわち、水路出口間の大きい非開口面積が
、これらの面積にならって大きい乱流を起こさせる。

従って概念とし、流れの水路は大きい入口から小さい出
口寸法まで変化させねばならない。この変化は入口構造
にならって発生した大きい寸法の粗雑な流れ障害を望ま
しい微小乱流まで下げる時間を与えるため１−分な距離
で起こるべきである。

水路開面積は出口端部で持つ必要がある小さい寸法へ近
付く。同時に起こる収れんの概念はこの発明の重要な設
計概念である。

ある運転状態では、微小乱流を得るため用いるトレイリ
ング構造は必ずしも安定していない。横方向の瞬間的圧
力がトレイリング部片を横方向に曲げがちで、紙の横方
向均一性に変化を引き起こす。トレイリング部片の縦方
向長さに沿った変形に対する抵抗はトレイリング部片の
トレイリング構造面を流れ出る原料の均一な速度に僅か
な脱線を起こさせる。静止及び動的不安定がある運転状
態で生じ、共鳴振動が動液圧の力により広がることがで
きる。慣性と動液圧との結合がトレイリング構造の質量
と弾性の適当な分布により破られ、また適当な質量の分
布と剛性分布が重要であることが発見された。

従って本発明の目的は今寸で利用できた構造で、ある運
転条件で起こる不利益を避ける改良型トレイリング部片
の設計、及び特に横方向のたわみに抵抗を与え、捷たト
レイリング部片のトレイリング端部対立側の圧力が釣り
合うように流体の流れ方向でのたわみに最小の抵抗を与
えるトレイリング部片を提供することである。

用語の定義 縦方向　：　流れ方向 等方性の　：　全方向に同じ特性を有する非等方性の　
二　等方性でない、すなわち異なる方向の軸に沿い異な
る特性を示す 本発明の原理に従い、本目的は縦方向よりも横方向に大
きい構造上の剛性（なるべくなら川下先端部で）と、非
等方性材料で作られた好適な形状とを有するトレイリン
グ部片で、できれば材料特性、方向、寸法又は数の何れ
かにより横方向剛性と縦方向の強度及び柔軟性を備えた
薄板状の別々の層の積層板から作られたトレイリング部
片を提供することで達成される。織物又は針で縫った材
料からの代替品でも達成され、また単繊維の織り方向、
材料、寸法又は数量が剛性方向を調節する。

強度、剛性、腐蝕抵抗、重量、疲労寿命、熱膨張又は収
縮、熱絶縁、熱伝導度、音響絶縁、振動減衰、座屈、低
摩擦及び製造面での最適設計のような別の方法では必ず
しも利用できない設計要素が非等方性材料を利用するこ
とで含めることができる。

その他の目的、利点及び特徴は明細書、特許請求の範囲
及び図面における好適な実施例の記載に関連して示す本
発明の原理から明白になるであろう。

実施例 第１図に示すように、ヘッドボックス１Ｏはスライス室
へ流れるため送り出された製紙原料１１が入っている。

ヘッドボックス内には、原料の流れと乱流を調節するた
め種々の装置がスライス室の川下に配置されている。原
料はスライス室の入口にある壁１４の開口部を通り前方
へ流れる。第１Ａ図のドレイリング部片１８及び１９は
、その上端部でピボットになっており、また長さに沿っ
て自由であり、その下端部ではスライス開口部１６へ流
れる原料圧力により単独で位置ぎめできるようスライス
室下端部へ広がっている。原料がスライス開１口部】６
から吐き出されると、走行する地合形成面上へ送り出さ
れる。トレイリング部片は川下端部ヘビポット式に取り
付けられ、このピボット装着は直後に曲がったすなわち
角度がある部分が続き、これがトレイリング部片の短い
部分を壁Ｊ４に対し好ましい角度で広がらせ、またこの
曲がりのために、トレイリング部片は直ちに曲がりまた
スライス室方向へ広がる。

第１Ｂ図では、２枚の外側トレイリング部片１８′がス
ライス室の長さ方向に実質上広がっており、中間ノドレ
イリング部片１９’はスライス開口部を通り、少し前方
まで広がるように大きい長さに作られている。

ｆｆｌｌｃ図の配置では、トレイリング部片】８“と１
９“の川下端部は第１Ｃ図に示すスライス室曲率に実質
」−従うように曲がっている。上部トレイリング部片１
８“はスライス開口部１６より短くなっているが、これ
に反し上部トレイリング部片１９“はスライス開口部の
前方まで少し伸びている。

第２図に、ｌ−レイリング部片１Ｂ／／／の形状が詳細
に示されている。トレイリング部片１Ｂ／／／は外層１
８ａ及び１８ｂとその間に中央の完全にはさまれた中間
層１８ｃとを有する。トレイリング部片の上端部は壁１
４′の？ｌ′Ｉ′１′２５内に旋回できるように取り付
けられている−に端部に拡大されたすなわち球状のうね
２４で壁１４′内で旋回できるよう支持されている。縦
方向線は９０°軸で、横方向線は０°軸で、中間方向は
二重矢印線で、各方向線が示されており、吐だ二重矢印
線と縦方向線間の角度ばαで示されている。

前述の特許アールイー第２８，２６９号及び第３，９３
９，０３７号に概略的に示したものを含めたヘッドボッ
クスの種々の形成が当業者により理解されるように使用
できる。

従来利用できる構造のトレイリング部片は金属又は合成
樹脂又は織物で作られ、ある程度までトレイリング部片
剛性（ヤング率）が流れ方向と横方向が同じ性質の等方
性であった。本発明に従い、室側面から室側面まで別々
の帯状片か又は連続か何れかの横方向に平らに広がるト
レイリング部片は、単層か多層で、平面か曲面（流れ方
向に）の均一厚さか又は厚薄のある勾配がついてもよい
。

本材料は異った方向で違った強度及び／又は剛性特性を
持つように非等方性である。壁ましい形式とし、非等方
性のトレイリング部片は縦方向より横方向の剛性が太き
い。これはトレイリング部片の川下端部でより重要であ
る。

横方向の剛性を増すことで、圧力変化による変形は少な
くなるか又はなくなる。縦方向に可撓なトレイリング部
片を有することで、トレイリング部片の川下での影響す
なわち圧力差はトレイリング部片の川下端の位置に最小
の影響しか与えないので、端部から出てくる各層の速度
を同じに保つように作用し、各層間の剪断を最小にさせ
る。

好適な装置では、横方向と縦方向の剛性差は最小５チで
あり、５００％又はそれ以上が望ましい。

現在、横方向のヤング率で示された剛性限度は最大７，
０３０　ｏｏｏｋｇ／ｄ　（１００，０００，０００ｐ
ｓｉ　）であり、縦方向の最小剛性は既存材料特性のた
め３，５１５　ｋｇ　／ｃｔ／１（５０，０００ｐｓｉ
　）である。

非等方性トレイリング部片は合成材料、すなわち、積層
板に作られ、異なる層の違った物理的特性が利用できる
。例えば、３層のトレイリング端部が準備される場合、
外層はグラファイトのような材料で横に向いた繊維で作
られ、また縦方向に向いた剛性の弱い材料、例えばガラ
ス繊維を含む内層とで作られる。これが組織形成部内の
材料剛性と材料配列により横方向に大きい剛性を、縦方
向に少ない剛性を与える。非等方性トレイリング部片は
基質がグラファイト、ケブラー、硼素、ガラス、炭素、
鋼、チタニウム、又はアルミ繊維からできており、また
エポキシ、ポリアミド、炭素、ポリエステル、石炭酸、
珪素、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フッ化炭素、ポリ
炭酸エステル、アクリル酸、アナタール、ポリプロピー
レン、ニービーニス共重合体、ポリスルフォン、ポリエ
チレン、ピーイーイーケイポリスチレン、ビーピーニス
、ナイロン、熱硬化性物質、プラスチック、熱可塑性物
質、ガラス、金属又は他の基質のようなものから作られ
る。異なった材料が組み合わされるが、均質で等方性と
なる合金のようなものではない。組み合わせ積層板の利
点は構成要素の最良特性を達成でき、また単独では持て
ない特性を達成できることである。非等方性材料を仕立
てることは規定方向に必要７ｃ剛性、強度、熱膨張、熱
伝導性、音響絶縁、疲労及び寿命をもたらすだけでなく
、ヘッドボックス運転中に作用する。その後調査した関
連要因は強度、剛性、熱膨張、熱伝導性等である。若し
等方性材料を使う場合、選ぶ材料に関して折衷案が得ら
れねばなららい。この折衷案は非等方性組織では必ずし
も必要でなく、異なった方向の好ましい特性が活用でき
る。顕著な機械的性質は独特な融通性で組み合わすこと
ができる。

非等方性設計を用い改良できる特性は、強度、剛性、腐
蝕抵抗、摩耗抵抗重量、疲労、寿命、熱膨張又は収縮、
熱絶縁、音響絶縁、振動減衰、坐屈、低摩擦及び最適設
計と製造法である。

設計により、慣性と流体力学的結合は構造物の質量と剛
性との適当分布により破ることができるので、適正質量
と剛性分布は非常に重要である。

非等方性設計はトレイリング部片の改良された作用によ
り安定性を得ることができる。

本構造物は川下端部に旋回できるよう取り付けられたト
レイリング部片を示しており、これは好ましい装置では
あるが、旋回を必要としない細形式の取り付は法を用い
ることができる。然しトレイリング部片はその対立側を
流れる原料の圧力でその位置が調節されるよう自分で位
置ぎめできることが大切である。本部片は側面壁に取り
付けられていないのが望ましいが、水圧による動きが小
さい場合ある構造物で側面壁に取り付けることもできる
。単一材料で作られたトレイリング部片も使われるが、
異なる層の異なる物理的性質を利用できる第２図に例示
したような積層板も用いることができる。本部片のトレ
イリング端部は種々な厚さが用いられるが、０．２５４
〜３．０４８　、　（０，０１０〜０．１２０インチ）
がｔ分満足を与えると分かった厚さである。

従って、上述の目的と利点に合致し、捷だ従来技術のあ
る運転状態で存在する問題を避けた改良型ヘッドボック
ス設計を提供したことが分かるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ、ＩＢ及び１Ｃ図は本発明の原理を具体化した製
紙機械ヘッドボックスを幾分概略的に示した断面側面正
面図、第２図はヘッドボックストレイリング部片の一部
断面の斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スライス室とスライス開口部とを有し地合形成面へ原料
   を送出するヘッドボックスにおいて、前記スライス室内
   に配設され原料流れの運動を誘発するトレイリング部片
   を包含し、この部片がへラドボックス横方向に広がり、
   縦方向よりも横方向に大きい構造上の剛性を有し過渡的
   な圧力変化による横方向のたわみに抵抗し対向する側部
   において加圧力を釣り合わすために流体の流れ方向の変
   形に弱い抵抗を与えること、およびスライス室内の前記
   部片を川」二部分でしっかりと固定し、川下部分はこの
   部片の表面を流れる原料により発生した力に反応するよ
   うくっつかず、また自分で位置ぎめできるようにした手
   段を包含することを特徴トすルコンバーフロートレイリ
   ング部片。