JPH01201596A

JPH01201596A - 製紙機における製紙原料のジェット噴流を安定化させる方法と装置

Info

Publication number: JPH01201596A
Application number: JP63325667A
Authority: JP
Inventors: Kai Wikman; カイ・ウィックマン
Original assignee: Valmet Ahlstrom Oy
Current assignee: Valmet Ahlstrom Oy
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1989-08-14
Also published as: FI80090B; US4927499A; FI875693A7; FI80090C; FI875693A0; EP0321911A1; KR890010363A

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】（産業上の利用分野）この発明は、製紙機のヘッドボックスにおいて、該ヘッ
ドボックスの出口から放出される製紙原料（以下、単に
「ストック」という）のジェット噴流を安定化し、製造
される紙または板紙（ボード）ウェブのエツジ領域をコ
ントロールする方法に関Ｊるものである。

この発明は、また、前記方法を実施する装置、特に、イ
ンレットヘッダーとマニフオールドチユーブ、乱流発生
機などを備えた装置の改良に関するものである。

（従来の技術）従来の技術においては、ストック懸濁液の流れ方向の速
度を流れの幅方向全幅において均一にするようにすれば
、製紙工程において、製造される紙または板紙（ボード
）ウェブの斤ｍ１組成、強度などの均一さが確保できる
ことが知られている。

しかしながら、従来の製紙機のヘッドボックスにより製
造されるウェブは、多かれ少なかれエツジ領域が均一性
を欠いている。このような不均一性を検出する方法とし
ては、製造される紙、板紙ウェブの特性を測定する方法
があり、例えば、斤量、引張り強＊（クロス方向）、延
伸強度（クロス方向）、引裂き抵抗などを測定覆る。こ
のような測定は、ウェブのクロス（横断）方向の随所、
例えば、両端、中央箇所などで行なわれるが、すべての
箇所における測定値は、すべて不揃いであり、等しいも
のではなく、このことは、ウェブの品質が安定しておら
ず、同じウェブでも部分的に品質の差があることを意味
し、極端の場合には、不良品として廃棄処分しなければ
ならないこともある。

このような品質の不均一性の限界は、要求される紙の品
質の程度と使用目的によるものであるが、高級な品質が
要求されるレーザー印刷または複写用紙の場合などは、
ｌ１ｌＩｌの配向が均一で、高度の均一性が要求される
。

前記のような問題の解決のための参考技術は、い下記の
ような文献に記載されている。

（１）　［、Ｗｅｉｓｓｈｕｈｎ　ｕｎｄ　Ｄａｈｌ著
ｒＤａｓ　Ｐｐｉｅｒ　Ｊ　１０＾、１９８６　　ｐ、
１５１〜１６１表題ｒＥｉｎｆｌｕｓｓ　ｄｅｓ　５ｔ
ｏｆｆａｕｆｌａｕｓ　ａｕｆＢｌａｔｔｅｎｅｉｇｅ
ｎｓｃｈａｆｔｅｎ　　ｕｎｄ　ｄｅｒｅｎにｏｎｓｔ
ａｎｚ　Ｊ（２）　Ｄ、［ｆａｌｈｏｆ著！−Ｄａｓ　Ｐｐｉｅｒ　Ｊ　　７．１９８６　　Ｅｌ
、　３１３〜３１８表題ｒＤｅｒ　Ｅｉｎｆｌｕｓｓ　
ｄｅｓ　５ｔｏｆｆａｕｆｌａｕｓ　ａｕｆＡｓｙｍｍ
ｅｔｒｉｅｆｅｈｌｅｒ　　ｉｓ　　ＰａｐｉｅｒＪ（
３Ｊ　Ｐ、５ｏｉｋｋａｎｅｎ著ｒ　Ｓｙｍ−ｆｌｏｗ、　ｔｈｅ　ｖｅｒｓａｔｉｌｅ
　ｈｅａｄｂｏｘ　ＪＦｉｆｔｈ　Ｖａｌｍｅｔ　Ｐａ
ｐｅｒ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｄａｙｓ　１９８６さらに、
ウェブの全幅にわたりジェット噴流を安定させる提案と
しては、ＥＪｅｉｓｓｈｕｈｎ他が出願した西ドイツ特
許出願第３５１４５５４号に開示されている。

前記した西ドイツ特許出願の解決策は、噴流の状態と製
造条件とに変更がある場合、その都度種々の調節が必要
で、経費が掛り、実用的でなく、また、前記文献の技術
は、すべての製造条件に応じての複雑な調節が要求され
、各種のテストサンプルが必要であり、さらに、作業能
率も悪く、経費も掛る問題点がある。

さらに、フィンランド特許第４３８１２号（ペロイト社
特許）に開示されている技術は、製紙原料（ストック）
をワイヤに放出する前に、出口部分にその流れの両端を
少量除去する方法が提案されており、また、フィンラン
ド特許第３００９５　号（バルメット・オーワイ社特許
）では、出口の両側から水を流す方法が提案されている
が、いずれも実用的でない。

また、製紙機のヘッドボックスにおけるｍＨ配向の不揃
いを補正する手段は、フィンランド特許出願第８４４２
７６号、同第８５０６３８号に開示されており、前者に
１１１１示されているものは、繊維配向をコントロール
するため、流れチャンネルの左右両端に媒体流れを導入
するものであり、後者のものは、ヘッドボックスの両側
または乱流発生機の両側に設けたチャンネルからエツジ
の領域への流れを導入し、繊維配向のミスアライメント
をコントロールするが、該流量は、特別な手段によりエ
ツジの流れチャンネルの断面領域を調節してコントロー
ルされている。

（Ｒ明が解決すべき課題）製紙原料（ストック）のジェット噴流の速度を調節する
ことは、高速製紙機には、極めて重要なことであり、Ｉ
ｉ雑の配向を揃えることは、製紙された紙の品質に影響
を与えること大である。製紙工程においても、紙ウェブ
の繊維配向がイーブンであれば、乾燥工程における繊維
の長さ方向における収縮度は、最高である。収縮度が均
一であれば、全幅にわたり強度的に均一な紙ウェブが得
られる。

そして、繊維配向が不均一な紙であると、このような紙
で作られた用紙類を積重ねる場合、バランスがとれず、
崩れやすいなどの問題があり、紙ウェブの８Ｍ配向の均
一性の確保が重要な課題となる。

（課題を解決するための手段）この発明は、前記課題を解決するために発明されたもの
であって、この発明の［１的は、製紙機のヘッドボック
スにおけるストックのジェット噴流を安定させ、繊維配
向を整合し、均一なものとして、高度な品質の紙、板紙
などが得られるようにするストックのジェット噴流の安
定化方法と装置を提供することを目的とするものである
。

この目的を達成するため、この発明の方法は、狭いスラ
イスチャンネルであって、このチャンネルをストックの
流れ方向にそい、形成されるウェブの左右両側のエツジ
領域に対し、横断する方向において収斂する構成をもつ
ようにして、該チャンネルでストックのジェット噴流を
案内するようにした方法を要旨とする。

また、この発明に係る装置は、前記スライスチャンネル
の対向する両側壁を垂直面から分岐させて、横断する方
向における両エツジにおいて、該チャンネルを流れの方
向にそい狭くした構造の点を要旨とする。

つぎに、この発明を図示の実施例により詳細に説明する
が、該実施例は、この発明を限定するものではない。

（実施例）第１図と第２図は、ハイドロリックヘッドボックスを示
すものであるが、この発明の方法と装置は、所謂、オー
ブンヘッドボックス及び／または整流ロールを備えたオ
ープンヘッドボックスにも適用される。

第１図によれば、ハイドロリックヘッドボックスは、イ
ンレットヘッダー１０を含み、複数の供給管１１が該ヘ
ッダー１０の前壁に接続している。

これらの供給管によりストック材料の流れＦが均等化チ
ャンバ１２へ導かれる。均等化チャンバ１２は、上部が
開放されて、エアータンク１７に連通し、該チャンバに
おけるストックは、自由面Ｓを有する。均等化チャンバ
１２の下流側には、乱流発生機１３が位置しており、こ
の乱流発生機には、複数本の平行な乱流チューブ１３ｂ
が設けられている。乱流発生機１３のアウトレットには
、スライスチャンネル１６が接続している。　第２図は
、乱流発生機１３のチューブ１３ｂの放出端１３ａの正
方形のアウトレットの位置を示す。

スライスチャンネル１６は、その下側にエプロンビーム
２４の張り出し壁２５が配置され、その上側にリップビ
ーム２３の傾斜している平らな壁１４が配置されて、こ
れらの壁により区割されている。壁１４は、ジヨイント
１４ａにより前記ビーム２３に枢着されており、アクチ
ュエータ２６により上下方向に回動し、スライス開口１
５の開口爪が調節可能になっている。ストック材料の噴
流Ｊは、スライス間口１５からブレストロール２２によ
り搬送されているワイヤ２１の上へ放出されるか、また
は、ワイヤが二重構造になっていて、その二手構造の間
に形成された成形ギャップの間に送り出される。

この発明においては、噴流Ｊは、スライスチャンネル１
Ｇにより安定される。スライスチャンネル１６のスライ
ス間口１５の幅り。（第２図）は、スライスチャンネル
１６のアプローチ端部よりも幅が狭く、即ち、乱流発生
１１１３の放出端部１３ａの平均幅Ｌｋとスライスチャ
ンネルの最大幅Ｌ　　よりも狭い。スライスチャンネル
１６の側ａｘ壁１８は、第２図に示すように、垂直ではなぐ、傾斜し
ながら底壁２５に接続するもので、この接続は、乱流発
生機１３の放出端部１３ａからスタートする線１９、即
ち、最大幅ＬＩＩｌａｘからスライス幅Ｌｏへの線１９
にそっている。従来のヘッドボクスにおいては、側壁は
、断続線２０で、示す線にそって垂直壁であった。スラ
イスチャンネル１６の上壁１４の幅は、スライスチャン
ネル１６のスライス開口し。の幅と同じである。

第２図に示すように、スライスチャンネル１６の側壁１
８は、傾斜した三角板の形状をなしている。

この発明においては、側壁１８を垂直壁にすることも含
まれ、また、必要に応じて、いくつかの小板により構成
されてもよく、また、いくつかの曲げ部分を有していて
もよい。

この発明による流れ方向におけるスライスチャンネル１
６の収斂度には、で、装置の幅に依存する。一般に、収斂度に＝ｋ　　Ｘ　　Ｌ。

ｋ＝　０．５．、、．５％　好ましくは、ｋ÷１．０．
、．２．０％この発明によれば、乱流発生１１３の放出端部１３ａに
おける三角領域ａ、ｂ、ｃからの流れの端は、ウェブの
端領域に向き、かくして、ウェブＷの端領域が薄くなっ
たり、拡散する傾向を防ぐ。

同時に速度コンポーネントが内方に向は発生し、スライ
ス流れに直交し、不均衡な分布を減らし、繊維配向の不
揃いを無くす。

収斂度には、収斂角αとしても表現でき、α−に／Ｍ　
　ここでＭは、底壁２５におけるスライスチャンネル１
６の長さである。収斂角αは、通常、α＝２．０゜〜７
．５°の範囲、好ましくは、α＝４，５゜〜６．０′″
の範囲にある。

第３図と第４図は、ヘッドボックススライスチャンネル
内と脱水ユニット、即ち、ワイヤの−Ｆにおけるストッ
クの速度ベクトルを示す。

第３図は、コンベンショナルな公知のヘッドボックスス
ライスチャンネルの水平断面を示す。スライスチャンネ
ル１６は、その幅がスライスチャンネルの全領域におい
て同じ（幅Ｈ１）である。このようなヘッドボックスは
、スライスチャンネルにおけるストックの速度ベクトル
Ａ１が方向Ｙ成分のみによりなる。このことは、スライ
スチャンネルの全幅Ｈ１について真実である。ストック
は、スライス間口１５を介して放出され、ストックの噴
流の幅は、前記！）−１，に等しい。しかしながら、ワ
イヤ２１（幅■１）の上へ放出される際、ウェブＷは、
ワイヤ２１のエツジへと拡散される。この結果、ウェブ
Ｗの速度ベクトルは、ウェブＷのエツジに向かう。これ
により、速度ベクトルＡ２の一部がＸとＹ方向成分の両
者からなる状況となる。Ｘ成分の絶対値は、あまり高く
ない（＜０．５ｍ／ｓ　）が、噴流とワイヤ２１との間
の差が極めて小さい事実を考慮すると、ストック速度成
分Ｘは、次のような例から明らかなように、相対測定し
たとき極めて顕著である。

噴流速度　　　　　　　２０．　ＯＯｍ／ｓワイヤ速度
　　　　　　１９゜８４ｍ／ｓ速度の差　　　　　　　
÷０．１６ｓ＋／ｓエツジ領域における速度ベクトルＸ成分　　０．１ｎｉ／ｓＸ成分／速度差
　＝　　　６２．５Ｘストツク内を流れる繊維が急速に流れるにつれ、速度ベ
クトルの方向における変化、前記した現粂により、エツ
ジ領域においての１１１Ｍ配向に偏りが生じ、これが最
終製品における前記の欠点をもたらＪ。

第４図は、この発明によるヘッドボックススライスチャ
ンネル１６と脱水ユニット、即ら、ワイヤの水平断面を
示し、上流端におけるスライスチャンネル１６の幅は、
Ｌ□８であり、スライス開口１５においては、Ｌｏであ
る。この発明によるへツドボツタスは、スライス開口１
５の幅Ｌｏを横切るストック速度ベクトルＢ１の少なく
とも一部がＸ方向とＹ方向成分両者からなるものである
ことを特徴とする。この発明によるヘッドボックスにお
いて、噴流Ｊのエツジ領域における速度ベクトルもまた
ウェブの中間セクシ・ｌンに向くＸ方向成分を含む。前
記した噴流Ｊがワイヤ２１の上に放出されるとき、機械
的な横切る方向の運動がウェブのエツジ領域に生ずるこ
とは、前記したとおりである。この結果として、Ｘ成分
の方向における速度は、ウェブＷのエツジ領域の速度ベ
クトルにおいて増大し、これは、スライスチャンネルの
収斂度による成分Ｘに対向するらのである。これらの二
つの成分は、互いに中和し、速度ベクトルの方向Ｙ成分
のみが最適状況において残り、該状況においては、スト
ック内の繊維は、ウェブＷの全幅Ｒ１を横切って均等に
配向される。

前記した実施例は、この発明を限定するものではなく、
種々の改変形がこの発明に含まれる。

＜ｆｅ明の効果）かくして、この発明によるヘッドボックスを用いれば、
ウェブのエツジ領域の製紙技術特性としての不均一性の
原因となる現象の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による方法が適用されるヘッドボッ
クスの垂直方向断面図である。第２図は、この発明によるヘッドボックスの要部斜視図
である。第３図は、公知のヘッドボックスのスライス開口の領域
における速度ベクトルの平面セクションの説明図である
。第４図は、この発明によるヘッドボックスのスライス開
口領域、スライス開口から放出されるストック噴流の領
域ならびに領域まわりの速度ベクトルを示す説明図であ
る。１０・・・・・・インレットヘッダー１１・・・・・・供給管Ｆ・・・・・・ストック材料の流れ１２・・・・・・均等化チャンバ１３・・・・・・乱流発生機１３ａ・・・・・・放出端（面）１３ｂ・・・・・・乱流チューブＳ・・・・・・自由面１４・・・・・・上壁１５・・・・・・スライス開口１６・・・・・・スライスチャンネル２４・・・・・・エプロンビーム２５・・・・・・底壁代理人　　秋　元　ｌＩｉ　　雄、′二ほか１名“　−
゛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）製紙機のヘッドボックスのチャンネルから製紙原
料の懸濁液を放出する製紙工程において、該チャンネル
をスライスチャンネル（１６）とし、このスライスチャ
ンネルを製紙原料懸濁液の流れ方向（Ｆ）にそい狭くな
るように形成し、形成される加味または板紙ウェブのエ
ッジ領域に対し、前記チャンネルのがばあ方向側壁が収
斂する構成とし、このような構成のスライスチャンネル
から製紙原料の懸濁液をジェット噴流状態で放出し、こ
のジェット噴流を安定化させることを特徴とする製紙機
における製紙原料のジェット噴流を安定化させる方法。
（２）前記スライスチャンネル（１６）は、乱流発生機
の下流側に配置され、前記流れ方向（Ｆ）に向け互いに
接近する上壁（１４）と底壁（２５）により上下が区割
され、該底壁は、スライス開口（１５）に向けて幅が徐
々に狭く形成され、前記上壁（１４）は、スライスチャ
ンネルの全長（Ｍ）にわたり、スライス開口（１５）の
幅寸法（Ｌ＿０）と同じ幅寸法を有している特許請求の
範囲第１項の方法。
（３）スライスチャンネル（１６）の収斂は、直線的で
あって、収斂角度は、底壁（２５）において測定して、
２．０゜〜７．５゜、好ましくは、４．５゜〜６．０゜
の範囲にある特許請求の範囲第１項または第２項の方法
。
（４）幅方向速度成分がスライスチャンネル（１６）の
スライス開口（１５）から放出され、流れ方向にそい収
斂するジェット噴流、特に、エッジ領域において発生し
、ジェット噴流（Ｊ）と、該噴流から形成されるウェブ
（Ｗ）の繊維配向を整合させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項から第３項のいずれかによる方法。
（５）インレットヘッダー（１０）と、これに接続する
マニフオールドチユーブ（１１）と、複数本のチューブ
またはパーフオレートされたロールのような乱流発生機
（１３）と、該発生機（１３）の下流に位置するスライ
スチャンネル（１６）とを備え、このスライスチャンネ
ルの対向する側壁（１８）が垂直面に対し傾斜しており
、製紙原料の懸濁液の流れ方向（Ｆ）にそい両側が狭く
なる構成を特徴とする製紙機における製紙原料のジェッ
ト噴流を安定化させる装置。
（６）スライスチャンネル（１６）の側壁（１８）が垂
直面に対し傾斜しており、スライスチャンネル（１６）
の上壁（１４）の幅寸法は、スライス関口の幅寸法（Ｌ
＿０）と等しく、底壁（２５）の幅寸法が乱流発生機の
出口面（１３ａ）からスライス開口（１５）の全幅（Ｌ
＿０）に向けて直線的に収斂し、幅寸法を狭くする構成
を特徴とする特許請求の範囲第５項の装置。
（７）エプロンビーム（２４）の張り出し壁がスライス
チャンネル（１６）の底壁（２５）を構成し、該スライ
スチャンネルの上方が上壁（１４）で区割され、該上壁
は、一端が枢着されて、スライス開口（１５）の開口度
合を調節可能なものとし、前記底壁（２５）が幅寸法を
乱流発生機（１３）の全幅（Ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘ）からスラ
イス開口の幅（Ｌ＿０）となるように徐々に狭め、前記
上壁（１４）の幅寸法は、上流側と下流側において変ら
ぬず、スライス開口（１５）の幅寸法（Ｌ＿０）に等し
くなっていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に
よる装置。
（８）スライスチャンネル（１６）の側壁（１８）は、
断面が三角形で、数枚に区分され、またはカーブした部
分を有してもよい特許請求の範囲第５項から第７項のい
ずれかによる装置。
（９）スライスチャンネル（１６）の断面収斂角度αは
、２．０゜〜１．５゜、好ましくは、４．５゜〜６．０
゜の範囲にある特許請求の範囲第５項から第８項のいず
れかによる装置。
（１０）スライスチャンネル（１６）の断面収斂度は、
両側壁（１８）において、Ｋ＝ｋ×Ｌ＿０であり、該式
において、Ｌ＿０＝スライス開口（１５）の幅、ｋ＝０
．５〜５％、好ましくは、ｋ＝１．０〜２．０％である
特許請求の範囲第５項から第９項のいずれかによる装置
。