Apparatus and methods for making and / or processing a fiber strips

本発明は、繊維ウェブ、特に紙または厚紙ウェブを製造および／または処理するための装置および方法に関する。

紙ウェブのカールに影響を与えるために、例えば水がノズルによって紙ウェブ幅にわたって均一に適用される。 水を片側に適用するか、あるいは両側に適用する場合、２つの側面に異なる量の水を少なくとも適用することが重要である。 乾燥工程中のウェブの頂面と下側との間の繊維の膨潤の変化は、これによって特定の方法で影響を受け、カール挙動が適切に補正される。

ノズルを介してまたは特定のロールアプリケータを介して、水を適用することができる。 特に高品質紙の場合、可能な限り最善の機械横方向の湿潤特性にさらに注意を払わなければならない。 このことは、セクション毎に制御できるノズル湿潤器によって達成される。

従来、カールおよび機械横方向の湿潤特性に同時に影響を与えるために、各々の場合に、別個の装置が必要であった。 しかし、このような公知の設計は、投資および保守に関して非常に高価である。

機械横方向の湿潤特性を設定するために従来使用されてきたノズル湿潤器では、ノズル当たりの最大適用量は、≦１００μｍのザウターによる液滴直径で１２〜１５リットル／時間の範囲にある。 ザウター直径として公知のものは、スプレ特性評価のために使用される平均直径である。 この直径を有する液滴は、全体の（スプレ）サンプル、すなわち、すべての表面積および容積の和と同一の容積比を有する。

従来使用されてきた装置の場合、カール、すなわち紙の平坦度の補正は、少なくとも乾燥セクションの端部で２列構成の乾燥シリンダによって、あるいは乾燥セクションの後の紙の下側に蒸気を適用することによって、および／または紙ウェブの下側に水を追加適用することによって実施される。

従来の公知の装置では、結果として、ある程度比較的劣った紙の平坦度が得られる。

本発明は、前述の不都合が除去される冒頭に述べた種類の改良された装置および改良された方法を提供する目的に基づいている。

本発明によれば、上記目的は、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用される湿潤ユニットを有する、繊維ウェブ、特に紙または厚紙ウェブを製造および／または処理するための装置によって達成され、機械横方向の湿潤特性およびカールに互いに無関係に影響を与えることが可能である。

この設計に基づき、単一のコンパクトユニットによって、例えば、単一のノズル湿潤器によって、機械横方向の湿潤特性およびカールの補正が今や可能である。 これは、とりわけ新聞用紙、特にオンライン工程（プレスおよびスーパカレンダ）で製造されるＳＣ用紙のようなグラフィック紙の場合に著しい利点である。

したがって、本発明によれば、２つの要件または関数（機械横方向の湿潤特性、平坦度）が組み合わせられ、単一ユニットで実施される。 したがって、例えば、繊維ウェブの平坦度を確保するために全幅にわたって同時にウェブの最小限の再湿潤を行いつつ、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性の均等化が可能である。 確実な機械横方向の湿潤特性の制御および平坦度の補正が、より高い機械速度においてさえも、すなわち、湿潤ユニットの領域内のウェブのより短い滞留時間で保証される。 本発明による装置は、特に高い坪量の紙に適切である。

同様に、単一の湿潤ユニットの使用にもかかわらず、平行してのみならず、また互いに無関係に、２つの関数（機械横方向の湿潤特性、カール）を満たすことができることが特に重要である。

本発明による装置の好ましい実施形態によれば、湿潤ユニットは、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために同時に使用されるノズル湿潤器を備える。

ノズル湿潤器に空気噴霧器ノズルを設けることができる。

ノズル湿潤器には、２物質ノズルを設けることが有利である。 これらの湿潤器は、例えば、独国特許出願公開第 １９９ ４９ ２３６ Ａ号明細書に記載されているような構造を有することができる。 したがって、特に気体状媒体と液体状媒体が加えられる２物質噴霧ノズルを使用することが可能である。

ノズルの合計流量をノズルの数で除算して決定されたノズル湿潤器のノズルの平均流量は、≧１５リットル／時間であることが好ましい。 この場合、ノズル湿潤器のノズルの平均流量は、１５リットル／時間〜３０リットル／時間の範囲、好ましくは１５リットル／時間〜２０リットル／時間の範囲にあることができる。

すべてのノズルの平均流量は、可能ならば、１５リットル／時間以上であるべきである。 この場合、平均ノズル流量は、ノズルの合計数に対する湿潤ユニットの合計流量の比率によって規定される。

湿潤ユニットによって発生される各スプレジェットでは、ザウターによる液滴直径は、それぞれのノズル流量に関係なく、≦１００μｍであることが好ましい。 したがって、特に、例えば、ｖ≧１２００ｍ／分、特に≧１４００ｍ／分の高いウェブ走行速度でも、それぞれのスプレジェットの液滴サイズ分布が、より高いノズル流量においてさえもなお十分に微細であることが保証される。 本発明による湿潤ユニットでは、ノズル流量は公知のノズル湿潤器におけるよりも高いが、この理由は、流量がカールに影響を与えるための割合と機械横方向の湿潤特性に影響を与えるための割合とから構成されるからである。

本発明による装置の好ましい実施形態によれば、運転中、平均ノズル流量は少なくとも実質的に一定に維持される。

したがって、例えば特定の紙グレードの製造中に、次の乾燥の際に蒸発する水量を長時間にわたる変動にさらさないために、平均ノズル流量を一定に維持することが可能であり、このことは、紙ウェブ内の時間的に安定した最終乾燥率が達成されることを意味する。

既述したように、それぞれのノズル流量は、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるための割合とカールに影響を与えるための割合とから構成することができる。 この場合、ベース負荷として設けられたカールに影響を与えるための割合は、特に、合計ノズル流量の１０〜５０％の範囲にあり得るかまたは調整可能であり得る。

ベース負荷として設けられたカールに影響を与えるための割合は、ウェブ幅にわたりセクション毎に異なって調整できることが好ましい。 しかし、原則として、ベース負荷として設けられたカールに影響を与えるための割合も、ウェブ幅にわたって一定であり得る。

湿潤装置の容量は、カールのベース負荷にもかかわらず、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために十分な可能性がある程度に、十分に高く選択されることが好ましい。

同様に、カールに影響を与えることに関係するノズルの平均流量の割合が、＞＝２リットル／時間、特に≧３リットル／時間、好ましくは≧４リットル／時間であるならば、特に有利である。

湿潤ユニットは、各々の場合にウェブ走行方向に対し横断方向に延在する複数列のノズルを備えることが好ましい。 この場合、例えば、２列または４列のノズルを設けることができる。 ５、６、７または８列のノズルを有利に設けることもでき、６列または８列のノズルを設けることが好ましい。

カールを同時に成形して影響を与えるために、ノズル湿潤器の複数の構造的および技術的な構想が考えられる。

したがって、本発明による装置の適切な実施形態によれば、例えば、ノズル湿潤器のすべてのノズルは、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用することができる。

他の実施形態では、例えば、ノズル湿潤器のノズルのあるものは、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにもっぱら使用され、またノズルのあるものは、カールに影響を与えるためにもっぱら使用される。

本発明のさらなる実施形態によれば、ノズル湿潤器のノズルのあるものは、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用され、またノズルのあるものは、カールに影響を与えるためにもっぱら使用される。

例えば、ノズル湿潤器のノズルのいくつかが、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用され、またノズルのいくつかが、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにもっぱら使用される実施形態も考えられる。

原則として、他の任意の所望のノズル湿潤器構想も考えられる。

機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために湿潤ユニットによって放出されるスプレ体積を、横方向で見てセクションごとに別個に調整できる。 個々の各ノズルは別個に調整できることが好ましい。

少なくとも機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために、少なくとも１つの閉制御ループおよび／または少なくとも１つの開制御ループを設けることが有利である。

本発明による装置の好ましい実施形態によれば、カールに対する影響の閉ループ制御または開ループ制御は、平均ウェブ水分、特に実験室試験で決定されたカールの大きさの関数として実施される。

湿潤ユニットは、繊維ウェブの乾燥率が≧８０％、好ましくは≧８５％である領域に配置されることが有利である。

セクション化またはゾーン分割は可変であることが好ましい。 例えば、ゾーン幅は、２５〜１００ｍｍの範囲で可変であり得る。

湿潤ユニットは、単一列の乾燥グループ内の下方ロールの下に配置されることが好ましい。

特定の例では、湿潤ユニットが、最後または最後から２番目の乾燥グループの最後の吸引ロールに取り付けられるならば、同様に有利である。

本発明による装置のさらに適切な実施形態によれば、乾燥セクションに続くカレンダ装置の前またはその中で、繊維ウェブのカールまたは平坦度および表面仕上げにさらに影響を与えるために、蒸気送風機ボックスが設けられる。 したがって、本発明による湿潤ユニットは、紙の平坦度および表面仕上げをさらに改善するために、特に、乾燥セクションに続くカレンダ装置の前またはその中で使用される蒸気湿潤器と組み合わせて設けることもできる。

本発明による装置は、紙または厚紙の完全にまたは部分的に片側の乾燥を有するか、あるいは片側の表面処理、例えばサイジングまたはコーティングを有するか、あるいは非対称の層構造を有する製紙工程に特に有利に使用することができる。

本発明によれば、冒頭に示した目的は、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにまたカールに影響を与えるために、共通の湿潤ユニットが使用され、この湿潤ユニットを介して、機械横方向の湿潤特性およびカールに互いに別個に影響を与えることができる、繊維ウェブ、特に紙または厚紙ウェブを製造および／または処理するための方法によってさらに達成される。

本発明による方法の好ましい改良は、従属請求項に規定される。

本発明による解決方法に基づき、水分および平坦度を補正するには、単一ユニットで十分である。 全体としての結果は、投資に対する必要性が小さくなり、また整備費用が小さくなることである。 繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性および平坦度に同時に影響を与えるため繊維ウェブを再湿潤するための本発明によるユニットにより、カール補正用の下流側の湿潤装置の使用が省略されるので、紙の湿潤特性および表面特性の引き続く望ましくない影響も除外される。

模範的な実施形態を用いてまた図面を参照して、本発明について以下により詳細に説明する。

図１は、特に紙または厚紙ウェブであり得る繊維ウェブ１２を製造および／または処理するための装置１０の部分概略図である。 装置１０はまた、特に製紙機械であり得る。 図１では、乾燥セクション１４の部分と、繊維または紙ウェブ１２がリールされるリール装置１６とを見ることができる。

乾燥セクション１４の領域に、本例の場合、上方乾燥シリンダ２０を備える単一列の乾燥グループの吸引ロール１８の下に、繊維ウェブ１２の機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために、湿潤ユニット２２が設けられ、当該湿潤ユニット２２に開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４が割り当てられる。

湿潤ユニット２２は、特に、繊維ウェブ１２の機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用されるノズル湿潤器を備えることができる。

図１から分かるように、湿潤ユニット２２は、複数列のノズル２６、本例の場合、例えば、ウェブ走行方向Ｌに対し横断方向に延在する４列のノズル２６を有し、これらのノズルを介して、吸引ロール１８の周りに導かれる繊維ウェブ１２に適切に作用することができる。

カールを同時に成形して影響を与えるために、ノズル湿潤器の複数の構造的および技術的な構想が考えられる。

このように、本発明による装置の適切な実施形態によれば、例えば、ノズル湿潤器のすべてのノズルは、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用することができる。

他の適切な実施態様では、例えば、ノズル湿潤器のノズルのあるものは、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにもっぱら使用され、またノズルのあるものは、カールに影響を与えるためにもっぱら使用される。

さらに適切な実施態様によれば、ノズル湿潤器のノズルのあるものは、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用され、またノズルのあるものは、カールに影響を与えるためにもっぱら使用される。

例えば、ノズル湿潤器のノズルのいくつかが、繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにかつカールに影響を与えるために同時に使用され、ノズルのいくつかが、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるためにもっぱら使用される実施形態も考えられる。

原則として、他の任意の所望のノズル湿潤器構想も考えられる。

本例のノズル湿潤器によって形成される湿潤ユニット２２には、空気噴霧器ノズル２６、また例えば、独国特許出願公開第 １９９ ４９ ２３６ Ａ号明細書に記載されているような２物質ノズル２６を特に設けることができる。 しかし、原則として、他の任意の所望のノズルタイプも使用することができる。

ノズル２６の合計流量をノズルの数で除算して決定されたノズル２６の平均流量は、≧１５リットル／時間であることが好ましい。 ノズル２６によって発生される各スプレジェット２８では、ザウターによる液滴直径は、それぞれのノズル流量に関係なく、≦１００μｍであることが好ましい。

ウェブ走行方向Ｌのリード列のノズルは、カールに介入するために設けられるが、残りの３列の追随ノズル列２６は、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために使用される。 既述のように、原則として、他の任意の所望の数の列のノズルも考えられる。

乾燥セクション１４とリール装置１６との間の領域には、横断測定装置２８が設けられ、この装置は、ウェブ水分に関する個々の測定値ｘ、および対応する方法で機械横方向の湿潤特性のそれぞれの瞬間的な記録を開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４に供給する。

開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４を介して、ノズル２６の列に通じるライン３２の弁３０は、適切に駆動または調整される。

機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために関連の列のノズル２６によって放出されるスプレ体積は、横方向で見てセクションごとに別個に調整できることが好ましい。 特に、各関連の列のノズルについて、機械横方向の湿潤特性を別個に調整できる実施形態も考えられる。 機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために、開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４は、１つ以上の閉および／または開制御ループ３４を備えることができる。 開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４はまた、カールに影響を与えるために１つ以上の閉および／または開制御ループ３６を再び備えることが好ましい。 さらに、例えば、これらのループを監督する１つ以上の開および／または閉制御ループも設けることができる。 一般に、両方の関数（機械横方向の湿潤、カール）を含む開ループおよび／または閉ループ制御が考えられる。

カールに影響を与えるために、関連の列のノズル２６、例えば、ウェブ走行方向Ｌに観測されるような第１の列のノズルは、例えば幅にわたる平均によって開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４に生成されていた適切な操作変数で、開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４を介して作用され、また前記操作変数を介して、カールに影響を与えるためのノズル流量の割合を決定するベース負荷が調整される。

開ループおよび／または閉ループ制御ユニット２４の制御出力ｘ _１ −ｘ _ｎに接続された制御ライン４２を介して、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるために使用される残りの列の弁２６が、関連の局所的な水分値ｘ _１で作用される。 この場合、特に、機械横方向の湿潤特性の制御を実施することができる。 しかし、原則として、開ループ制御も考えられる。 さらに、原則として、カールに影響を与えることに関し、開ループ制御および閉ループ制御の両方も考えられる。 カールに影響を与えるための操作変数も、原則として手で調整可能であり得る。

それぞれの紙グレードを生成するために、平均の中間ノズル流量を、少なくとも実質的に一定に維持することができる。

図２のグラフには、ウェブ幅にわたるノズル流量が示されている。 このグラフから分かるように、それぞれのノズル流量（容量／時間）Ｖ' _Ｇｅｓ （ｘ）は、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるための割合Ｖ' _ＦＱＰ （ｘ）とカールに影響を与えるための割合Ｖ' _Ｃｕｒｌとから構成される。 この場合、カールに影響を与えるための割合Ｖ' _Ｃｕｒｌはベース負荷の種類を形成し、これに、機械横方向の湿潤特性に影響を与えるための可変の割合Ｖ' _ＦＱＰが加算される。 ベース負荷として設けられたカールに影響を与えるための割合は、ウェブ幅にわたって一定であり得るか、あるいはセクション毎に異なって調整可能であり得る。

図３のグラフには、ノズルの作動または基準特性が、あくまでも一例として示されている。 この場合、範囲ａ）はカールのベース負荷を示し、ｂ）は特性の範囲を示している。 複数の列のノズルが設けられる場合、これらのノズルは、同一の作動または基準特性または異なる作動または基準特性を有することができる。 既述のように、原則として、様々なノズル湿潤器構想を使用できる。

繊維ウェブの機械横方向の湿潤特性およびカールの両方に同時に影響を与えるために使用される関連の開ループおよび／または閉ループ制御ユニットを有する湿潤ユニットを有する製紙機械の概略部分図である。

ウェブ幅にわたるノズル流量を示したグラフである。

ノズルの模範的な作動または基準プロフィルを示したグラフである。