JPS5950795B2 - 抄紙機の圧搾部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明）よ、抄紙機の圧搾部、詳しくは圧搾部に用にす
る広巾ニップシューに関するものである。

移動する紙ウェブの移送手段を回転ドラムに対し静止シ
ューにより加圧するという方式には、摩擦、温度、張力
及び材料の諸問題がある。

これらの問題は、移送手段がニップでふくらみを生ずる
ことから生ずるものである。

１９８０年１０月２１日公告され、発明の名称が“特殊
な補強ベルトを有する広巾ニップによる圧搾”である、
米国特許第４２２９２５３号及び１９８０年１０月２１
日に公告された、“バイアス積層補強ベルトを有する広
巾ニップによる圧搾”なる名称の米国特許第４２２９２
５４号等の先順には、前記諸問題のい（つかに対する解
決策として、移送手段であるベルトの構造が提案されて
いる。

すなわち補強ベルトを採用すると、広巾ニップにおける
ふ（らみが小さいことを見出したのである。

このような構造の採用によりベルトの張力、抄紙機部の
摩耗及びエネルギ消費を減少せしめることができた。

しかしなお抄紙機のニップにおいて、動力の消費、摩擦
力の増大及び圧力の集中を更に減少することが要求され
ている。

フーラー（Ｄ、Ｄ、Ｆｕｌｌｅｒ）は、１９５６年に発
行された著書「技術者のための潤滑の理論と実際」の中
で、各種設計の流体力学的支承部の表面における摩擦と
圧力形成の問題について論述している。

この研究では流体力学的支承部に対する入口の形状は表
面の摩擦力又は圧力形成に殆んど影響がなかったことを
述べている。

このことから抄紙機の広巾ニップについての従来技術で
は、特別のニップシューを設計するということが殆んど
行なわれなかった。

しかし本発明者がこのフーラーＱ結論を精査したところ
、柔軟性又は可圧縮性材料が流体力学的支承部に関与す
る場合にはニップシューの形状が非常に重要であるとい
う予想外のことを発見した本発明者は抄紙工程において
用いられる柔軟性移送手段は、フーラーによって試験さ
れた非柔軟性表面とかなり異なる性質を示すことを発見
した。

フーラーは、摩擦、圧力及び潤滑の問題をシャフトや金
属滑動面、その他の金属部品との界面に関連して検討し
た。

このような分野においては、接触する金属部分との界面
に適宜の潤滑剤の膜を保持するのに、特別の流体力学的
支承部の設計をする必要とするものではなかった。

しかしながら、抄紙機のように柔軟性のあるフェルトや
移送ベルトを用いる時には支承部の形状が実質的に影響
を与えることが判明したのである。

データーによれば、抄紙機内で紙ウェブを移動させるの
に用いる柔軟性移送手段は、ニップ進入点の直前におい
てふくらみを生じ、このため過度の摩擦、圧力及び動力
の消費を生ぜしめることを示している。

ニップシューと柔軟性移送手段との界面における潤滑剤
の膜は、ニップ進入点における摩擦と圧力の集中によっ
てぬぐい去られてしまっていた。

この難題に直面して、本発明者は、広巾ニップシューの
形状の変更により、ついに、ニップ進入点における摩擦
と圧力が非常に減少せしめられたシューを発明した。

この新規な広巾ニップシューの形状は、序軟性移送手段
との界面に潤滑剤の膜を維持せしめたのである。

本発明者は、柔軟性移送手段が最初にニップシューとロ
ールの表面とで圧縮される点から手前にニップシューを
つばすことによって、潤滑剤をニップシューと柔軟性移
送手段との界面に導入することができ、また、導入した
潤滑剤をこの界面全体に維持することができるというこ
とを結論づけた。

本発明による広巾ニップシューの形状−ま、ニップ進入
点及びニップ走出点における圧力を減少する。

ニップシューと柔軟性移送手段との界面における潤滑剤
の膜は、この界面に沿って摩擦圧を減する。

摩擦と圧力集中という障害が減少するので、広巾ニップ
シューを横切って柔軟性移送手段を移送させるのに要す
る動力も減少する。

このように摩擦、圧力及び動力消費が減少するため、操
業コストが低減し、支承部と柔軟性移送手段の寿命がの
びる。

本発明は、圧力を一定とすれば紙ウェブの処理時間を短
縮することを可能とする。

また、ニップを広巾とすれば、長時間紙ウェブにより低
い圧力を加えることで同じように脱水を行なうことを可
能とすることになる。

ウェブの処理工程は、従来２本の圧搾ロール間の接線に
おいて圧力を及ぼすことで行なわれて来たが本発明によ
れば広巾ニップでより長い時間有効に接しめることで行
なわれることになる。

この特徴により、従来の短時間であるが高圧による紙処
理においてえられろ紙よりも高品質の紙を製造すること
ができるのである。

抄紙機の圧搾部における広巾ニップシューは、柔軟性移
送手段上に載架している紙ウェブを圧縮部の一部におい
て漸進的に圧搾する。

この圧搾により紙からの水分の除去が行なわれる。

広巾ニップシューは、シュー表面と柔軟性移送手段との
間の摩擦力を減少させるために、柔軟性移送手段に潤滑
剤を付与する装置を備えている。

ニップシューの進入表面は傾斜しており、この傾斜によ
り柔軟性移送手段にニップシューによって作用する圧縮
力を徐々に加えるのである。

この傾斜面はニップ進入点に至るのど部を形成している
。

こののど部は柔軟性移送手段とニップシューとの界面に
潤滑剤を導き、全界面にわたって潤滑剤の層を効果的に
維持せしめる。

走出ニップ表面は、柔軟性移送手段の圧縮力を徐々に弛
緩するように傾斜せしめである。

それゆえ、処理紙ウェブにおける圧力差は減ぜられ紙質
を改良することができる。

ニップシュー〇側縁もまた圧搾部の回転軸から離れるよ
うに傾斜せしめることによって、圧力の釈放が計られて
いる。

このニップシューの形状は過剰な潤滑剤を柔軟性移送手
段からはなし、これがフェルトや紙ウェブに付着するこ
とを防止し、更にほこの過剰の潤滑剤を貯槽に回収して
再び柔軟性移送手段に戻すことを可能にしている。

本発明は流体力学的および流体静力学的支承部に適用し
、進入縁部、走出縁部及び側縁部に沿う摩擦力及び圧力
差を緩和することができる。

以下本発明を添付図面に例示したその好適な実施例につ
いて詳述する。

第１図には、抄紙機における圧搾部２０が図示されてい
る。

圧搾部の目的は、形成されつつある紙ウェブから水分を
除去することである。

前記水分除去は圧搾ロール２２とニップシュー２４との
界面に沿って行なわれる。

紙ウェブ２６は、上部フェルト２８と下部フェルト３０
との間に移送される。

これらのフェルトは圧搾ロールとニップシューとの界面
を通る。

いずれのフェルトも連続した環体を形成している。

フェルトと紙ウェブは柔軟性移送手段すなわち柔軟性ベ
ルト３２によって圧搾ロールとニップシューとの界面に
移送される。

この柔軟性ベルト３２は、ニップシューとの界面に沿う
摩擦を減少させるために施された潤滑剤からフェルトと
紙ウェブを遮蔽するように、潤滑剤不浸透性材料で作ら
れている。

紙ウェブ２６は、先ず圧搾ロールとニップシューとの界
面に移送されて水分を除去される。

更にニップシュー２４によって紙ウェブ２６に加えられ
た圧力は、紙に平滑仕上を加え、紙を形成するのに用い
られる紙料からかたまりをなくし、所望の厚みに紙ウェ
ブを押圧する。

このような作用は圧搾ロールの代りにニップシューを用
いても、すなわちふたつのニップシューによっても行な
うことができる。

このような界面は所定長にわたって形でき長時間、低圧
下で紙を処理することができる。

このような装置によって、構成部材の摩耗を少な（し、
かつ必要エネルギ量を減少させ、実質的な節約を計るこ
とができた。

本発明者は、現用のニップシューの形状は、抄紙機に常
用されている柔軟性移送手段と共に用いるには不適当で
あることを見出したのである。

この従来の柔軟性移送手段３４第２図はフェルトと柔軟
性ベルトとから構成されており、ニップシュー２４によ
り圧搾ロール２２に押圧される時ニップ進入点において
ふくらみを生じた。

このふくらみはニップ進入面３６に突き当り、柔軟性移
送手段３４とニップシュー２４との間の摩擦を減少する
ための潤滑剤かめぐい去られてしまっていた。

柔軟性移送手段３４が急激に圧縮されるとニップ進入面
３６において高い圧力の集中を生じる。

この結果、柔軟性移送手段３４とニップシュー２４との
界面に沿って摩擦力が高まり、温度上昇が生じる。

これらの条件は柔軟性移送手段３４を移動させるのに必
要なエネルギを更に多く要求することとなる。

また構成材料の寿命が短縮する。何故ならば、ニップ進
入面での望ましくないふくらみを排除するため忙は、柔
軟性移送手段に一層大きな張力が必要になるからである
。

この結果、現用のニップシューの形状では、柔軟性移送
手段をこれが使えなくなる限界まで使用したとしても頻
繁に部品の交換が必要となり、このため生産性が低下し
、紙質が劣化することは避けられない。

本発明は、上述の諸課題への解決を提供するものである
。

本発明の第１の目的は、圧搾ロール２２に対して、ニッ
プシュ−２４第３図から紙ウェブ２６へ圧力を徐々に分
配して加えることにある。

このようなゆるやかな加圧は、柔軟性ベルト３２、下部
フェルト３０及び上部フェルト２８でふ（らみを生じる
問題をなくすのである。

本発明の第２の目的は、摩擦力及びこれに附随して生ず
る高温を減少させるために、ニップシュー２４と柔軟性
ベルト３２との界面に沿って潤滑剤の膜を保持すること
にある。

広巾ニップシュ−２４第３図は流体力学的支承部として
作用する。

紙ウェブ２６は上部フェルト２８と下部フェルト３０と
の間に挾持される。

他の方法としては、上部フェルト２８を使わずに脱水を
行なうことも考えられよう。

柔軟性ベルト３２は、ニップシュー２４と圧搾ロール２
２との間に形成されたニップ進入点３８に到達する前に
下部フェルト３０に接触する。

柔軟性ベルト３２は、下部フェルト３０に接触する前に
、潤滑剤槽４０を通して潤滑剤を施し、ニップシューと
圧搾ロールとの界面に沿って柔軟性ベルトが通り易（し
ている。

すなわち柔軟性ベルト３２がニップシュー２４に向って
移動する時、潤滑剤は潤滑槽４０内で柔軟性ベルト３２
に接触するのに十分な液面に維持される。

潤滑剤槽４０の可撓性側板４２第４図は、潤滑剤が柔軟
性ベルト３２第３図と接触している間、潤滑剤が溢流す
るのを防止する。

ニップ進入面３６は約５〜ｌＯセンナ（２〜４インチ）
だけ（第５図においてＺで図示されている）ニップ進入
点３８から上流側へのびている。

ニップシュ−２４第３図はピストンシリンダ機構４４に
よって圧搾ロール２２に向けて上方に押圧されている。

すなわちピストンシリンダ機構４４によって加えられた
力は枢軸４６を介してニップシュー２４に伝達されてい
るのである。

ニップシュー２４が圧搾ロール２２に向ケて押圧される
と、圧力を加えられた区域は負荷円弧４８（第５図）を
形成する。

この負荷円弧は進入ニップ点３８から走出ニップ点５０
までのびている。

枢軸４６はニップ進入点３８とニップ走出点５０との距
離（Ｘで図示）で除したニップ進入点３８から枢軸４６
までの距離（ｙで図示の商が０．６ないし０．８となる
ような位置に設置されている。

これとは逆に従来の非柔軟性材料を用いた流体力学的支
承部では、枢軸はｙ ／ ｘが約０．５８の位置にある
。

広巾のニップ進入面３６は、ニップシュー２４によって
加えられた力を柔軟性ベルト３２（第３図）に漸増的に
加える。

このゆるやかな力の付与は、ニップ進入点３８を通るニ
ップシュー２４の負荷円弧に対する実質的な接線から約
１．５°（第５図では多少誇張して角度θで図示）だけ
傾斜しているニップ進入面３６によって達成される。

このように、ニップ進入面３６を傾斜させることによっ
て、実質的に急激な変化のない傾斜路が与えられる。

柔軟性ベルト３２（第３図）、下部フェルト３０、紙ウ
ェブ２６及び上部フェルト２８が非圧縮状態から圧縮状
態へなめらかに変化することにより、潤滑剤の膜がニッ
プシュー２４と柔軟性ベルト３２との界面に、おいて柔
軟性ベルト３２に維持される。

ニップシュー２４により加圧する前には、フェルト２８
．３０は約３．１ミリ（０，１２０インチ）厚であり、
一方、柔軟性ベルト３２は約７．６ ミ＋）（０，３イ
ンチ）厚である。

ニップシュー２４の全圧力はニップ進入点３８で柔軟性
ベルト３２とフェルト２８．３０を最大圧力で圧縮する
。

このように圧縮された状態では、フェルト２８．３０の
厚みは約１．８ミリ（０，０フインチ）であり、一方柔
軟性ベルトは７．４ ミＩＪ （０，２９インチ）まで
圧縮される。

この圧縮では、フェルトは著しい厚みの変化を生じる。

試験の結果、厚みの変化が大きくしたければ大きい程ニ
ップ進入面３６は、ニップ進入点３８から遠くまでのば
さなければならないことがわかった。

圧縮されていないフェルト厚が３．１ ミＩＪ （０，
１２０インチ）で柔軟性ベルト厚が７．６ミリ（０，３
インチ）の時、長さ５〜１０センチ（２〜４インチ）の
ニップ進入面３６が適当であった。

ニップ走出面５２（第３図）は、二重の機能を有してい
る。

すなわち第１に、ニップ走出面５２はニップシューと柔
軟性ベルトとの界面からニップシュー２４の下の捕集皿
５４に潤滑剤を流出させる。

この潤滑剤はポンプ５６によって潤滑剤槽４０に回収さ
れる。

ニップ走出面５２の第２の機能は、ニップシュー２４の
圧縮力を柔軟性ベルト３２、フェルト２８．３０及び紙
ウェブ２６から徐々に弛緩することである。

ニップ走出面５２の長きはニップ進入面２６の長さ程重
要でない。

しかしながら、ニップ走出面もニップ走出点５０を通る
負荷円弧４８に対する実質的な接線から約１．５°だけ
傾斜せしめるのがよい。

この傾斜によってニップシュー２４によって加えられた
圧縮力が徐々に解除されることになる。

第４図を参照すると、ニップシュー２４０側縁５８は圧
搾ロール２２（第３図）の回転軸から傾斜している。

このため柔軟性ベルト３２は、ニップシューとの界面に
沿って移動している間に、その側縁部が横に屈曲する。

この側縁部の傾斜は柔軟性ベルト（第３図）の圧力集中
を徐々に解放し、巻縮、つれ、その他の紙処理上で考慮
すべき関連する悪い性質を回避せしめる。

更に、側縁５８（第４図）は潤滑剤によって紙ウェブが
汚染されるのを回避するために、過剰の潤滑剤が柔軟性
ベルト３２（第３図）及び下部フェルト３０の側縁部に
付着することをな（すのである。

・本発明の他の実施例を第６図及び第７図に示しであ
る。

第６図には流体力学的ニップ進入面６２と流体力学的ニ
ップ走出面６４をそれぞれ備えた流体力学的シュー６０
が図示されている。

この流体静力学的シュー６０はポンプ６８により一定圧
の貯槽６６の潤滑剤から柔軟性ベルト３２に圧縮力を加
える。

第７図において、流体力学的シュー７０が柔軟性ベルト
３２、下部フェルト３０、紙ウェブ２６、上部フェルト
２８及び第２の柔軟性ベルト７２を圧縮するために用い
られている。

貯槽４０が柔軟性ベルト３２．７２と流体力学的シュー
７０との界面を潤滑する。

流体力学的ニップ進入面６２（第６、第７図）には、前
述のニップシュー２４（第５図）の長さと傾斜を備えて
いる。

柔軟性ベルト３２（第６、第７図）は、貯槽４０の潤滑
剤と接触して、柔軟性ベルトと流体力学的ニップ進入面
とに沿った摩擦力を減じる。

ついで柔軟性ベルト３２、下部フェルト３０、紙ウェブ
２６及び上部フェルト２８はニップ進入点３８からニッ
プ走出点５０までの間充分に圧縮される。

貯槽６６（第６図）からの過剰の潤滑剤は、貯槽６６と
貯槽４０に回収するために、流体力学的ニップ走出面６
４に沿って捕集皿５４に流出する。

流体力学的ニップ走出面６４（第６、第７図）は、流体
静力学的シュー６０（第６図）及び流体力学的シュー７
０（第７図）によって加えられた圧縮力を除徐に弛緩す
るために、ニップ走出面５２（第３図）と同様に傾斜し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ニップシューと圧搾部との界面に紙ウェブを
移送する柔軟性移送手段の側面図、第２図は、本発明の
広巾ニップシューからぬぐい去られた潤滑剤を示すニッ
プシューと圧搾部との界面の側面図、第３図は、作動中
の広巾ニップシューの横断面図、第４図は、広巾ニップ
シューの斜視図、第５図は、抄紙機の圧搾部上の広巾ニ
ップシューの負荷円弧を示す断面図、第６図は、本発明
の広巾ニップ流体静力学的シューの横断面図、第７図は
本発明の広巾ニップを備えたふたつの流体力学的シュー
の横断面図である。 ２０・・・・・・圧搾部、２２・・・・・・圧搾ロール
、２４・・・ニップシュー、２６・・・・・・紙ウェブ
、２８・・・・・・上部フェルト、３０・・・・・・下
部フェルト、３２・・・・・・柔軟性ベルト、３４・・
・・・・柔軟性移送手段、３６・・・・・・ニップ進入
面、３８・・・・・・ニップ進入点、４０・・・・・・
潤滑剤槽、４２・・・・・・側板、４４・・・・・・ピ
ストンシリンダ機構、４６・・・・・・枢軸、４８・・
・・・・負荷円弧、５０・・・・・・ニップ走出点、５
２・・・・・・ニップ走出面、５４・・・・・・捕収皿
、５６・・・・・・ポンプ、５８・・・・・・側縁、６
０・・・・・・流体静力学的シュー、６２・・・・・・
ニップ進入面、６４・・・・・・ニップ走出面、６６・
・・・・・貯槽、６８・・・・・・ポンプ、７０・・・
・・・流体力学的シュー、Ｔ２・・・・・・柔軟性ベル
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧搾ロール又は流体力学的シー−１上部フェルト、
   下部フェルト、上下部フェルト間の紙ウェブをこれらフ
   ェルトと共に前進させる柔軟性移送手段、および広巾ニ
   ップシューとから成る抄紙機の圧搾部において、前記広
   巾ニップシューに、圧搾ニップに入る前記柔軟性移送手
   段を潤滑する手段と、ニップ進入点を通る前記広巾ニッ
   プシューの負荷円弧に対する実質的な接線から僅かな角
   度だけ傾斜しているニップ進入傾斜面とをそなえ、前記
   圧搾ニップに入来する前記柔軟性移送手段に漸増的に圧
   縮力を加えて、この圧縮力が加えられている間前記柔軟
   性移送手段と前記圧搾ニップとの間に潤滑剤の膜を維持
   せしめるようにしたことを特徴とする、抄紙機の圧搾部
   。