JPH0156198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紙、ボール紙又は他の多孔質ウエブの
連続乾燥方法に関するものであり、当該乾燥方法
によれば、ウエブ及びこれを支持する乾燥フエル
ト乃至ワイヤは空気除去処理を受けており、前記
乾燥フエルト乃至ワイヤは良好な熱伝導特性を備
えている２つの移動する空気非透過性の表面要素
間を通過させられており、前記要素はウエブをそ
の全幅にわたつて取囲んでおり、ウエブと接触し
ている表面要素は加熱されており、前記乾燥フエ
ルト乃至ワイヤと接触している表面要素はウエブ
から気化する水を乾燥フエルト乃至ワイヤ内に凝
縮するため液体によつて冷却されており、前記乾
燥フエルト乃至ワイヤは前記表面要素を去つた後
乾燥ウエブから分離され、凝縮した水は乾燥フエ
ルト乃至ワイヤから除去されている。

そのような方法及びこれを実施するための装置
はフインランド国特許第54514号及び第55539号並
びにオーストリア国特許第358916号に記載されて
いる。乾燥は高温表面から濡れたウエブ内に通過
する熱によつて行なわれる。この乾燥作用に対応
して水はウエブ内で気化する。水蒸気はウエブ中
を並びにガス透過性のフエルト乃至ワイヤ中を通
過し、低温バンドの表面上に水となつて凝縮す
る。解放された潜熱は低温バンド内に通過する。
連続乾燥を達成するために、前記高温表面は例え
ば外部において凝縮する水蒸気によつて連続的に
加熱されねばならず、低温バンドは例えば外部冷
却水によつて連続的に冷却されなければならな
い。かくて低温バンド上に凝縮する時の蒸気の圧
力はこのバンドの温度によつて決定される。例え
ば、フインランド国特許第55539号及びオースト
リア国特許第358916号において、前記低温バンド
の温度は約10〜40℃に維持されており、かくて蒸
気は0.01〜0.12バールの圧力を以つて低温バンド
上に凝縮する。もしも1.0バールの圧力が低温バ
ンドの外側を支配している場合には、ウエブは高
温表面に対して0.88〜0.99バールの圧力のみで加
圧される。もしも高温表面の温度が170℃である
場合には、高温表面に接触し乾燥されるべきウエ
ブの表面は約170℃の温度であり、一方乾燥させ
るべきウエブの反対側表面は40〜60℃とかなり低
い温度にある。

実験室における試験並びに他の調査研究より、
高温高圧下における紙及びボール紙の乾燥（いわ
ゆる加圧乾燥）は例えば通常の円筒ドライヤによ
つて乾燥されたウエブとくらべて乾燥ウエブの特
性を大幅に変えることが知られている。濡れた実
験シートを加圧下のもとで典型的には0.005〜0.2
秒の短かい時間連続的に、加圧ロールニツプ部内
に通し乾燥する実験と、加圧時間が０〜60秒と変
化する条件で前記シートを単一の連続加圧作用の
もと加圧乾燥する実験の両実験が行なわれた。こ
の場合両実験における圧力は典型的には3MPaに
もなり、ウエブと接触する金属表面の温度は150
〜350℃である。加圧乾燥は、特に高温度と結び
ついて、密度を増加させるとともに、引張り強度
を増大させるばかりでなく、もしも密度を同一に
保つた場合にはウエブの弾性係数をも増大させる
ように思われる。引張り強度を増大させる上で加
圧乾燥の最大の効果は乾燥固形物の含有率が30〜
65％の場合発生するように思われ、この場合には
ウエブ内に繊維間結合物が形成されているように
思われる。降伏点が高い材料の場合には強度の増
加が特に顕著である。

加圧乾燥が乾燥されたウエブの特性に及ぼす前
述の効果は、加圧乾燥の間に繊維内のヘミセルロ
ースが水の存在下で比較的容易に「溶融」乃至軟
化し、強固な繊維と繊維の結合物を発生し、乾燥
ウエブの改善された強度特性をもたらすためと考
えられている。しかしながら繊維内のリグニンは
よりゆるやかに溶融するが、いつたん溶融状態に
なれば当該リグニンは非親水性の結合物を形成
し、これはより早期に形成された親水性のヘミセ
ルロース質の結合物を保護する。乾燥状態におい
ては、ヘミセルロース質結合物はリグニン結合物
よりもずつと強固であるが、湿気は後者でなく前
者を容易に軟化せしめる。もしもリグニンが溶融
しないようにしたならば、加圧乾燥によつて、乾
燥状態においては例えばクリープ強度のような強
度特性にすぐれるも、加湿状態においては強度特
性におとつているウエブを製造することが出来
る。反対に、もしもリグニンの溶融が許容される
場合には、ウエブのクリープ強度は少し低くなる
が、ウエブは湿気に対する抵抗力がずつと増加
し、特に連続的に変動する湿気に対する抵抗力が
改善される。というのは溶融したリグニンが早期
に形成されていたヘミセルロース結合物を保護す
るからである。

実験室規模において２つのタイプの装置が用い
られている。

第１のタイプの装置においては、ウエブ単体又
はフエルト乃至ワイヤを一方の側に備えたウエブ
が振子によつて高温表面に衝突させられる。振子
がはね返つた時にウエブは高温表面から分離す
る。第２のタイプの装置においては、濡れたウエ
ブ単体又はフエルト乃至ワイヤを一方の側に設け
た濡れたウエブが平面プレス内において２つの加
熱されたプレート間で加圧される。

実験室規模における加圧乾燥のためのこれらの
いづれの方法も連続的に作動する完全規模の高速
生産機のための加圧乾燥方法へと開発され得ない
ことは明白である。慣用のロール装置の間に加圧
ニツプ部を設けて、ウエブと接触するロールを例
えば凝縮蒸気乃至高温オイルによつて内側から加
熱するようプレス装置を変更することは可能であ
ると考えられている。実際においては、しかしな
がら、この方法はウエブが加圧ニツプ部中を約１
〜５ミリ秒で通過してしまうという欠点を有して
いる。

加圧乾燥状態においては、乾燥速度は極めて高
いが、そのような短時間ではウエブは100℃以上
の所望の温度迄完全に加熱されることは不可能で
ある。ウエブが蒸気によつて取囲まれていなけれ
ばニツプ部間においてウエブは再び冷却されてし
まう。

本発明の目的は前述の不具合を解消し、加圧乾
燥を生産条件のもとで連続プロセスとして実施す
ることを許容せしめるような方法を提供すること
である。本発明によれば、この目的は、前記冷却
される表面を冷却するのに用いられる液体が少な
くとも冷却作用の一部において100℃を超えて維
持されており、かつ、圧力が、少なくとも当該液
体の沸騰が起きないようなレベルの高圧に維持さ
れることを特徴とする方法装置によつて達成され
る。本発明によれば、加圧乾燥によつてもたらさ
れる望ましい特性が、通常のウエブ製造プロセス
における単一のパス（通路）内で乾燥されるウエ
ブにおいて得られる。また、加圧乾燥によつて、
ウエブ中の水分が迅速に蒸発し、作業効率をあげ
ることができる。

ウエブを加圧乾燥する間、ある限度内におい
て、ウエブの特性を高クリープ強度かつふつうの
濡れ強度からより低いクリープ強度かつより高い
濡れ強度へと調節することは、乾燥プロセス中に
おけるリグニン溶融の程度をコントロールするこ
とにより可能である。加圧乾燥中ウエブが極めて
高い温度に保持される時間が長ければ長い程リグ
ニンの溶融する程度も大きく、従つて、ウエブの
特性は低クリープ強度かつ高濡れ強度に向けて調
節されることになる。

乾燥中ウエブの厚味乃至バルク体積が出来る限
り減少しないことがしばしば望ましい。従つて、
冷却水の圧力は、繊維間にもはや結合物が形成さ
れない乾燥終盤段階において出来るだけ低く押え
られるべきである。

ウエブの特性をコントロールするためには、本
発明に係る乾燥方法の１つの適用態様に従つて、
前記冷却作用を別個の数段階に分けて実施し、そ
のような連続する冷却段階において冷却液体を異
なる温度及び／又は圧力において行なうことが有
利である。

冷却液体としてもしも水が用いられる場合に
は、当該冷却水の圧力は沸騰点以上に維持されね
ばならない。何故ならば、ウエブから気化した水
が冷却されたバンド上に凝縮する圧力は当該バン
ド表面の温度に依存するからである。この表面の
温度は冷却水の温度よりも幾分高い。というの
は、凝縮の際に解放される潜熱はバンドから冷却
水へと移動しなければならないからである。かく
てウエブから気化した水は冷却水の飽和圧力より
も高い圧力で冷却されたバンド上に凝縮する。も
しも冷却水の圧力が飽和圧力と同程度に低けれ
ば、冷却バンドは凝縮水のより高い圧力によつて
変位させられることになる。この理由の故に、冷
却水の圧力は飽和圧力より高くなければならな
い。

ガス透過性のフエルト乃至ワイヤは乾燥すべき
ウエブに対して、ほぼ冷却水と凝縮蒸気の間の圧
力差である圧力によつて加圧される。もしもウエ
ブからの蒸気がフエルト乃至ワイヤ中を通過する
時に圧力を失なわなければウエブに対する圧力は
正確に前記圧力差と等しくなる。しかしながら、
この圧力損失は、特に蒸気の圧力が高くその比体
積が小さい場合には小さいものである。

もしも冷却水の圧力が冷却バンドが変位される
のを防止するのに必要な圧力以上に増大した場合
には、フエルト乃至ワイヤによつてウエブ上に誘
起される圧力は対応して増大する。

十分に高い加圧効果を達成するためには、冷却
液体の圧力は１〜30バールの間になければならな
い。本発明の１つの好ましい実施態様によれば、
105℃の温度及び４バールの圧力にある水が冷却
される表面の冷却のために用いられる。

本発明は又本発明に係る方法を実施するための
乾燥装置にも関しており、当該装置は特許請求の
範囲第７項に係る特徴を有している。既知の乾燥
装置は単純な手段装置によつて生産条件下で連続
加圧乾燥に適したものに変更することが可能であ
る。

以下付図を参照して本発明のより具体的な説明
を行なう。

第１図に係る乾燥装置においては、高温表面要
素１は内側から加熱されている円筒２の外側金属
表面によつて形成されている。乾燥させるべきウ
エブ３はガス透過性のフエルト乃至ワイヤ４と補
助ワイヤ５の間を通つて空気除去チヤンバ６内へ
と入る。このチヤンバからは空気７が吸入ポンプ
により連続的に吸い出されている。ウエブ３は円
筒２の高温表面要素１とフエルト乃至ワイヤ４の
間を通つて乾燥領域へと通過する。この乾燥領域
は円筒２と液体非透過性の金属バンド８のための
回転ロールとの間のニツプ部から始まり、円筒２
と第２の回転ロール１０の間のニツプ部迄続いて
いる。従つて、前記乾燥領域においてはフエルト
乃至ワイヤ４及び金属バンド８は互いに重なり合
つて高温表面要素１上に配置される。金属バンド
８の外側には圧力洩れのない冷却スペース１１が
存在しており、当該スペース内には加圧された冷
却水が流れている。この水は導管１２を経て円筒
の乾燥領域を取囲むフード１３内へと流れる。前
記フードは例えば支持梁によつて冷却水の圧力に
耐える程強固にされている。前記フード１３はま
たその外側表面上が熱的に絶縁されている。加熱
された冷却水は導管１５を経てフードを去る。

冷却スペース１１は適当なシール１６ａ及び１
６ｂを介してそれぞれロール９及び１０に対して
シールされている。機械の両側において、フード
１３下の冷却スペース１１はまた金属バンド８又
は円筒２の外側表面に対してもシールされていな
ければならない。

円筒の表面１は円筒内に供給される飽和蒸気に
よつて加熱される。蒸気の温度は例えば170℃で
あり、圧力は7.9バールである。

例えば105℃の温度と４バールの圧力にある冷
却水が冷却スペース１１内に供給される。円筒と
取入口回転ロール９のトツプの間のニツプ部から
円筒と取出口回転ロール１０の間のニツプ部へと
通過するウエブ３は金属バンドによつて冷却水に
よりひき起される加圧効果にさらされる。従つて
ウエブは同時に高温円筒表面１上へと加圧され
る。表面１と金属バンド８の間に温度差があるた
め、ウエブから気化する水はフエルト乃至ワイヤ
中を通過し、金属バンドの表面上へと凝縮する。
冷却水の温度及び圧力が高いために、ウエブの乾
燥は高温かつ高圧のもとで行なわれ、かくてウエ
ブの特性に関しては改良された引張り強度及び／
又は濡れ強度に向けて、前述の典型的な加圧乾燥
による変化があらわれる。

第２図に記載された乾燥装置は連続冷却の代り
に、冷却作用が２段階において行なわれるという
点だけが前述の実施例と異なる。かくて、第１図
に例示された冷却スペース１１は分離壁１７及び
シール１８によつてウエブの運動方向において２
つの別個な冷却仕切り室１１Ａ及び１１Ｂへと分
割されている。

取入口導管１２Ａ及び１２Ｂ並びに取出口導管
１５Ａ及び１５Ｂのそれぞれが各仕切り室に対し
て設けられている。異なる温度及び／又は圧力に
ある冷却水が別個の仕切り室内に供給されてい
る。そのような構造とすることにより、乾燥中本
装置の冷却側に異なる温度及び／又は圧力状態を
維持することが可能である。冷却水の温度は少な
くとも一方の冷却ステージにおいて100℃以上で
なければならず、圧力は水の冷却スペース内で沸
騰するのを防止する程度に十分高くなければなら
ない。冷却水の圧力は乾燥の終端部においては、
ウエブの厚味が出来るだけ減少せず、しかも加圧
乾燥の幾つかの利点を達成するようにするため、
乾燥開始時よりも低く維持するのがよい。

フード１３下の冷却スペース１１は幾つかの別
個の仕切り室に分割することができる。冷却水は
異なる圧力及び異なる温度のもとで各仕切り室内
に送給ることができる。そのような構造の場合、
冷却液体の温度が少なくとも１つの仕切り室内に
おいて100℃以上の温度に維持されるのが有利で
ある。この場合、その仕切り室内の圧力は少なく
とも液体の沸騰が防止出来るレベルの高圧であ
り、当該冷却液体の温度は少なくとも１つの以前
の又はその次の仕切り室内において100℃以下に
維持される。

第３図に係る乾燥装置においては高温表面要素
１９は一方の側から加熱される移動金属バンド２
０の表面によつて形成されている。乾燥すべきウ
エブ２１はガス透過性のフエルト乃至ワイヤ２２
と補助ワイヤの間を空気除去チヤンバ２４へと通
過し、そこから空気２５は吸入ポンプにより連続
的に吸引される。ウエブは金属バンドとフエルト
乃至ワイヤの間を乾燥領域へと通過するが、当該
領域は回転ロール２６及び２７間のニツプ部から
始まつて回転ロール２８及び２９の間のニツプ部
迄続いている。乾燥領域内において、高温の金属
バンド２０、ウエブ２１、フエルト乃至ワイヤ２
２及び非透過性の金属バンド３０は互いに上下関
係をなして配置されている。金属バンド３０の下
には液体非透過性で、圧力洩れのない冷却スペー
ス３１が存在しており、当該スペース内には加圧
冷却水が流れている。この水は乾燥領域に沿つて
延びる冷却密閉室３３内へと導管３２を経て導入
されている。前記冷却室は例えば支持梁３４によ
つて冷却水の圧力に耐えるように十分強固に作ら
れている。冷却密閉室はその外側表面が熱的に絶
縁されている。加温された冷却水は導管３５を経
て冷却密閉室を去る。

金属バンド２０は当該バンドの上方にある蒸気
室３６によつて取囲まれた加熱スペース３７内に
おいて加熱蒸気によつて乾燥領域の全長に沿つて
加熱される。蒸気は導管３８を経て供給されてお
り、金属バンド２０の表面上に凝縮される。

潜熱は金属バンド２０を経て乾燥すべきウエブ
内へと通過する。形成される凝縮物は適当な凝縮
物除去要素３９によつて蒸気室から除去される。
蒸気室内に供給される蒸気の圧力は冷却室内にも
ちこまれる水の圧力に極めて近いレベルに維持さ
れねばならない。というのは蒸気及び冷却水の圧
力によつて乾燥領域内のウエブ、フエルト乃びバ
ンド２０，２１，２２，３０上にひきおこされる
力をバランスさせる必要があるからである。

最良の工程結果を得るためには、蒸気室内の蒸
気圧を冷却水の圧力よりも幾分低目のレベルに維
持し、サンドイツチ状にはさまれたウエブ、フエ
ルト及びバンドを支持ロール４０上を通過するよ
うガイドすることが好ましい。冷却室はシール４
１によつてロール２７及び２９に対してシールさ
れている。同様にして、蒸気室はシール４２によ
つてロール２６及び２８に対してシールされてい
る。冷却室のみならず蒸気室もまた機械の両側上
においてシールされている。

この実施例においては、ウエブも又加圧乾燥さ
せられている。というのはウエブは乾燥工程中ず
つと100℃以上の温度及び冷却水の沸騰が防止さ
れる高圧下のもとにあるからである。加熱蒸気及
び冷却水の温度を適当に調節することにより、し
かしながら、ウエブから湿気が気化するようにす
ることが可能である。

第３図に係る装置においても又、前記冷却スペ
ース３１は幾つかの別個の仕切り室３１Ａ及び３
１Ｂに分割することが可能である。各仕切り室に
は異なる圧力及び異なる温度にある冷却液体を供
給することが出来る。そのような分室化は第３図
において破線で示されている。そのような構造に
おいてはバンドの蒸気側において相対応する対向
力を備えることが必要である。

付図及び説明は本発明の原理を例示する目的の
みでなされている。その詳細については本発明に
係る方法は特許請求の範囲内で変更することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一ステージ冷却を行なう円筒ドライ
ヤとしての本発明に係る乾燥装置の１つの実施例
の図式的側面図、第２図は多重ステージ冷却を行
なう同一の円筒ドライヤを例示する類似の図、第
３図は平行バンドを備えた水平構造を有する本発
明に係る乾燥装置の側面図である。 ４；２２：乾燥フエルト乃至ワイヤ、３；２
１：ウエブ、７；２４：空気除去チヤンバ、１，
８；２０，３０：移動表面要素、２；３７：加熱
スペース、１１；３１：冷却スペース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紙、ボール紙又は他の多孔質ウエブの連続乾
   燥方法であつて、ウエブ３；２１及びこれを支持
   する乾燥フエルト乃至ワイヤ４；２２は空気除去
   処理を受け、前記乾燥フエルト乃至ワイヤは良好
   な熱伝導特性を備えている２つの移動する空気非
   透過性の表面要素１，８；２０，３０間を通過さ
   せられ、ここにおいて前記要素はウエブをその全
   幅にわたつて取囲んでおり、また、ウエブと接触
   している方の表面要素１；２０は加熱され、前記
   乾燥フエルト乃至ワイヤと接触している方の表面
   要素８；３０はウエブから気化する水を乾燥フエ
   ルト乃至ワイヤ内で凝縮させるため液体によつて
   冷却されており、さらに、前記乾燥フエルト乃至
   ワイヤは前記表面要素から離れた後に乾燥された
   ウエブから分離され、そして、凝縮された水が乾
   燥フエルト乃至ワイヤから除去されるようにして
   なる連続乾燥方法において、前記冷却される表面
   要素８；３０を冷却するのに用いられる前記液体
   の温度が少なくともその冷却作用の一部において
   100℃を超えて維持され、かつ、その圧力が少な
   くとも当該液体の沸騰が起こらないようにするよ
   うなレベルの高圧に維持されていることを特徴と
   する連続乾燥方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、前記冷却作用が分割された段階で実施され、
   かつ、前記冷却液体がそのような引続く冷却段階
   において温度及び圧力の少なくとも一方において
   異なるように維持されていることを特徴とする乾
   燥方法。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の方法におい
   て、少なくとも１つの冷却段階において前記冷却
   液体の温度が100℃を超えて維持され、かつ、前
   記圧力が当該液体が沸騰するのを防止する程度に
   少なくとも高くされており、前記冷却液体の温度
   が少なくとも１つの後続の冷却段階において100
   ℃以下に維持されていることを特徴とする乾燥方
   法。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載の方法におい
   て、前記冷却液体の温度が少なくとも１つの冷却
   段階において100℃以下に維持され、また、少な
   くとも１つの後続の冷却段階において前記冷却液
   体の温度が100℃を超えて維持され、かつ、圧力
   が少なくとも液体が沸騰するのを防止するような
   レベルの高圧に維持されていることを特徴とする
   乾燥方法。 ５ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方
   法において、前記冷却液体の圧力が１〜30バール
   の間に維持されていることを特徴とする乾燥方
   法。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
   て、約105℃の温度と約４バールの圧力を備えた
   水が前記冷却液体として用いられていることを特
   徴とする乾燥方法。 ７ 紙、ボール紙又は他の多孔質ウエブの連続乾
   燥方法であつて、乾燥すべきウエブ３；２１を搬
   送するための乾燥フエルト乃至ワイヤ４；２２
   と、空気をウエブ並びに乾燥フエルト乃至ワイヤ
   から除去するための空気除去チヤンバ７；２４
   と、良好な熱伝導特性を備えた、２つのエンドレ
   スで空気非透過性の移動する表面要素にして、そ
   れらの移動方向の一部において同一方向に互いに
   平行に走行するとともに前記ウエブ及び乾燥フエ
   ルト乃至ワイヤを両側から接触するように挟んで
   取り囲む表面要素１，８；２０，３０と、前記ウ
   エブと接触する表面要素１；２０に隣接して配置
   され、当該表面要素の加熱のための媒体を含んで
   いる加熱スペース２；３７と、前記乾燥フエルト
   乃至ワイヤと接触する表面要素８；３０に隣接し
   て配置され、当該表面要素の移動路の前記平行部
   分に沿つて当該表面要素を冷却するための冷却液
   体を含んでいる冷却スペース１１；３１とを有す
   る乾燥装置において、当該冷却スペース１１；３
   １が前記表面要素の移動方向において次々に配置
   された少なくとも２つの別個の仕切り室１１Ａ，
   １１Ｂ；３１Ａ，３１Ｂに分割されており、当該
   仕切り室が温度及び圧力の少なくとも一方におい
   て異なる冷却液体を含んでおり、前記液体の少な
   くとも１つが、温度が100℃を超えているととも
   に沸騰が起こらないようなレベルの高圧に維持さ
   れていることを特徴とする乾燥装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
   て、前記冷却スペース１１；３１の前記別個の仕
   切り室１１Ａ，１１Ｂ；３１Ａ，３１Ｂが圧力洩
   れのないようにされていることを特徴とする装
   置。