抄紙機用フォーマ及びフォーマ装置並びにフォーマの掻取型ブレード制御方法。
【課題】掻取型ブレードを適切に調整することができるようにした抄紙機用フォーマ及び抄紙機用フォーマ装置並びに抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法を提供する。
【解決手段】ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ３Ａ及び第２ワイヤ４Ａと、両ワイヤ３Ａ，４Ａにより形成されるギャップに紙原料液２Ａを噴射するヘッドボックス４０Ａと、第２ワイヤ４Ａと接するサクションフォーミングロール１２Ａと、その下流に、第２ワイヤ４Ａに摺接するフォーミングシュー１３Ａと、サクションフォーミングロール１２Ａとフォーミングシュー１３Ａとの間に配設され、第１ワイヤ３Ａに摺接し、第１ワイヤ３Ａに対して進退する方向あるいは第１ワイヤ３Ａの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレード１４Ａを備え、湿紙の厚さに基づいて掻取型ブレードの位置を制御する。
【解決手段】ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ３Ａ及び第２ワイヤ４Ａと、両ワイヤ３Ａ，４Ａにより形成されるギャップに紙原料液２Ａを噴射するヘッドボックス４０Ａと、第２ワイヤ４Ａと接するサクションフォーミングロール１２Ａと、その下流に、第２ワイヤ４Ａに摺接するフォーミングシュー１３Ａと、サクションフォーミングロール１２Ａとフォーミングシュー１３Ａとの間に配設され、第１ワイヤ３Ａに摺接し、第１ワイヤ３Ａに対して進退する方向あるいは第１ワイヤ３Ａの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレード１４Ａを備え、湿紙の厚さに基づいて掻取型ブレードの位置を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抄紙機において、紙原料液から湿紙を形成するフォーマ及び複数のフォーマからなるフォーマ装置並びにフォーマの掻取型ブレード制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抄紙機のフォーマ部ではヘッドボックスから噴射したパルプ懸濁液（紙原料液）をワイヤ等により保持した状態で脱水することにより、流動状態にあるパルプ繊維をマット状にして湿紙を形成する。
湿紙が形成されていく過程では、脱水機器の形状、脱水能力あるいは配置によっては脱水不足や湿紙形成能力の低下が生じ、紙の欠陥や紙品質の低下を招くため、脱水安定性や脱水能力を高めることが重要である。一方、近年益々要求が高まる生産能力の向上のため、更により高速でより高坪量まで安定して脱水及び紙層形成できるフォーマが求められるようになってきた。
【０００３】
そこで、脱水を安定させたり脱水能力自体を高めたりして脱水性能を従来以上に向上することが課題となっており、フォーマの脱水性能を向上させるための技術も種々提案されている。
例えば特許文献１には上側抄網ベルト（トップワイヤ）と下側抄網ベルト（ボトムワイヤ）との間に紙原料液を噴射して湿紙を形成するツインワイヤ式のフォーマが提案されている。
【０００４】
この特許文献１によると、図８に示すように、フォーマがトップワイヤ１０３とボトムワイヤ１０４とを備えており、紙原料液１０２が上下のワイヤ１０３，１０４の間に形成される抄紙用ギャップの上端部に向けて噴射される。紙原料液１０２がトップワイヤ１０３あるいはボトムワイヤ１０４に着地する部分（着地点）の近傍には、ブレストロール１１１及び真空ロールであるサクションフォーミングロール１１２が備えられており、ブレストロール１１１及びサクションフォーミングロール１１２は上下のワイヤ１０３，１０４を上下方向から挟み込むように配置されている。トップワイヤ１０３はこのブレストロール１１１及びガイドロール１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃにより、ボトムワイヤ１０４はこのサクションフォーミングロール１１２及びガイドロール１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｄ等により、それぞれ案内されて回転走行し、両ワイヤ１０３，１０４間に抄紙用ギャップが形成される。そして、サクションフォーミングロール１１２の下流側には、トップワイヤ１０３に外側（つまり、各ワイヤ１０３，１０４を挟んでサクションフォーミングロールの反対側）から摺接するようにフォーミングシュー１１３が備えられている。また、フォーミングシュー１１３の下流には、ボトムワイヤ１０４に外側から摺接するようにサクションボックス１１７が備えられている。
【０００５】
これにより、上下のワイヤ１０３，１０４及びワイヤに挟まれた紙原料液１０２は、着地点からサクションフォーミングロール１１２の外周に沿って下斜め方向に湾曲し、その後、フォーミングシュー１１３の曲率面に沿って逆方向に湾曲した後、サクションボックス１１７に沿って略直線状に形成されるため、Ｓ字状にラップ（つまり、ロール等に沿って湾曲）しながら走行することになる（以下、単にＳ字ラップという）。
【０００６】
特許文献１にて提案された脱水機器の配置は、例えば特許文献２や特許文献３で提案されているような主に上質紙等の薄紙を対象としたフォーマにおいての脱水機器の配置と比較して、上下のワイヤ１０３，１０４がロールにラップする角度が大きく、脱水距離が長く取れるため、特に、原料の脱水抵抗が高くフォーミングロールでの脱水能力をより多く要求される高坪量の板紙あるいは段ボール等の中芯紙を抄造するのに適している。
【０００７】
この特許文献１の技術を多層抄紙フォーマ（多層フォーマ）に適用し、上流で抄紙された湿紙に下流でさらに抄き合わせて、より高坪量の湿紙を得る技術が特許文献４に記載されている。この特許文献４における脱水機器の配置は基本的には特許文献１と同種のものである。
特許文献４と同じく下流で抄き合わせる他の技術としては特許文献５のものが挙げられる。この技術でも、フォーミングロール出側のワイヤは下方に向かって走行し、特許文献３及び４に比べると脱水距離が長く取れるため、上記同様に原料の脱水抵抗が高く、フォーミングロールでの脱水能力をより多く要求される高坪量の板紙・中芯紙を抄造するのに適している。
【特許文献１】特開平１１−２６９７９３号公報
【特許文献２】特許第３２９７０５７号公報
【特許文献３】特開平２００４−１９０７６号公報
【特許文献４】特開平１０−１８３４８７号公報
【特許文献５】米国特許第５７８８８１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、高坪量紙を製造するには、ヘッドボックスからの紙原料液（パルプ懸濁液）の噴射量（単位時間当たりの固形分量）を多くすることになるが、一台のフォーマでは抄造可能な坪量には限界があるので、厚紙或いは板紙などの高坪量紙を製造するには、フォーマ部に複数のフォーマを直列に備え、一つのフォーマで形成した湿紙の上に別のフォーマで形成した湿紙を重ね合わせていき大きな坪量の湿紙を形成する、いわゆる上述のような多層フォーマが適用される。
【０００９】
抄紙機の生産能力をさらに向上させ、より高速でより高坪量であっても安定して脱水及び紙層形成できるフォーマが求められている現在、以下の２点が課題として挙げられる。
第一の課題は一つのフォーマで形成できる坪量の限界を引き上げることであり、第二の課題は湿紙と湿紙とをの抄き合わせ面の層間強度を高くすることである。
特許文献１及び特許文献４のものではサクションフォーミングロールの出側付近で上下のワイヤと各ワイヤに挟み込まれた紙原料液とを対向方向（トップワイヤ側）からフォーミングシューで押さえつけることによりＳ字ラップを形成している。これにより、特許文献５のものに比べて、サクションフォーミングロール出側以降で遠心側に膨れようとするトップワイヤを押さえ込み、ワイヤの変形や坪量の幅方向における不安定な紙層形成を抑制する働きがある。
【００１０】
ところで、Ｓ字ラップを適切に形成する為にはトップワイヤ側から上下のワイヤを押さえつける押し込み量を形成される湿紙の厚さに応じて調整することが望ましい。ところが、複数の脱水ブレード及び真空装置などが付加されているフォーミングシューによってＳ字ラップを形成する場合には、後述する理由により適切なＳ字ラップを形成することに限界がある。このため、一つのフォーマで形成できる坪量の限界をより引き上げることには一定の制限がある。
【００１１】
すなわち、フォーミングシュー本体は比較的大きな箱状の機器であり、これを運転中に形成される湿紙の厚さに応じて調整することは困難であるため、一般的にはフォーミングシューの配置位置が生産需要の中心となる坪量に対応した位置にセットされ、その後はほとんど調整されないのが通常である。
また、フォーミングシューの位置調整を行う際にもっとも精緻に位置調整されるのがフォーミングシュー先端（上流側端部）の第一ブレード（リードインブレード）の位置であり、このリードインブレードとワイヤとのあたり角度を主として調整できるように、リードインブレードの先端を回転中心として回動するようにフォーミングシューボックスの調整がなされるため、フォーミングシュー下流側のワイヤとの接触状態が不十分となる可能性がある。
【００１２】
この接触不十分な状態は、より高坪量を抄紙する場合であるほどますます顕著となり、これに起因して紙層形成が不安定になって紙欠陥や力学物性の低下を誘発してしまう。
この課題を解決するために、本発明者らは、平成１６年及び１７年紙パルプ技術協会年次大会において、図９に示すように一つの掻取型ブレード１１５をサクションフォーミングロール１１２Ａの出側付近に配設して、Ｓ字ラップを形成できるとともに、上下のワイヤ１０３Ａ，１０４Ａに対する押し込み量（押し付け力）を、紙欠陥の発生や不安定な紙層形成が最小となるように調整可能な装置構成を提案した。
【００１３】
これは押し込み量が小さすぎる場合には、ワイヤと掻取型ブレード１１５との接触状態が不十分となり上述したように不安定な紙層形成を引き起こす。また、ブレードの先端とワイヤとの間に接触ムラが発生し、局所的に隙間が生じることにより、その隙間から脱水された水が浸入する（白水の潜り込みという）ことなどにより、ストリークや紙幅方向での地合いムラなどを顕在化させる。一方、押し込み量が過大になると、ワイヤ間の原料層に過度のせん断力を与え、やはり不安定な紙層形成を引き起こし紙の力学物性が減少するなどの原因となる。
【００１４】
したがって、一つの掻取型ブレード１１５の押し込み量は、製品の品質を確保でき且つフォーマにおいて必要な紙層形成能力を確保できるものに設定すべきである。
第二の課題である抄き合わせ面の層間強度を高くすることについては、重ね合わせる湿紙同士が十分結合するために、各湿紙のお互いに重ね合わさる面には、微細繊維の歩留まりが十分にあることが好ましい。
【００１５】
ところが、特許文献１の技術では、下流側フォーマに搬送される際に上向きになる湿紙の上面は、トップワイヤ１０３に摺接してフォーミングシュー１１３によって脱水されるため、フォーミングシュー１１３での脱水作用によって、湿紙上面の微細繊維が脱落する。このため、特許文献１のものでは湿紙の上面側の繊維が粗くなり、上から湿紙を重ね合わせた場合に抄き合わせ面の接着強度が相対的に低下し、最終製品の層間強度の低下、あるいは、これを防止するために強度確保を目的とした層間接着剤などの薬品の添加量が増加するなどの不都合が生じる。
【００１６】
この課題を解決するために、本発明者らは、上記平成１６年及び１７年紙パルプ技術協会年次大会において、フォーミングシュー１１３Ａが下面側のワイヤに摺接するように備えられたツインワイヤ式のフォーマを提案している。
このフォーマは、図９に示すように、サクションフォーミングロール１１２Ａの下流に備えるフォーミングシュー１１３Ａをサクションフォーミングロール１１２Ａと同様にボトムワイヤ１０４Ａ側に配置しており、フォーミングシュー１１３Ａによって脱水された面を下向きにして、フォーマから下流側のプレス部又は下流側フォーマに搬送されるように構成されている。
【００１７】
このようにすれば、湿紙の上面側はフォーミングシュー１１３Ａと接することがなく、湿紙上面側の微細繊維は脱水作用によって脱落することなく紙層形成されるので、下流で他の湿紙と重ね合わせる場合に微細繊維の多い面と重ね合わせることができ、最終製品の層間強度の向上、あるいは、上記の添加薬品量の低減など紙品質上及び操業上において有効である。
【００１８】
ところが、上記の提案技術において上記の第一の課題及び第二の課題をより高精度に解決するためには、本来、掻取型ブレード１１５によるワイヤの押し込み量がフォーマの運転状態に応じて調整されることが好ましいが、上記提案技術では、掻取型ブレード１１５の位置調整は運転開始前に行われるのみであったり、あるいは、運転開始後は作業者により手動で定期的に位置調整が行われるのみであり、掻取型ブレード１１５の押し込み量の調整にかかる精度に限界があった。
【００１９】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、掻取型ブレードを用いてサクションフォーミングロールからフォーミングシューへ走行する上下のワイヤ及びそのワイヤに挟まれた紙原料層がＳ字ラップするように配設され、フォーミングシューによる脱水面を下向きにして湿紙を排出可能な構成としながら、製造する紙品質を向上させ且つ必要な脱水能力を得られるようにＳ字ラップを構成する掻取型ブレードを適切に調整することができるようにした抄紙機用フォーマ及び抄紙機用フォーマ装置並びに抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の本発明の抄紙機用フォーマは各々ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、上記第１ワイヤと上記第２ワイヤとにより形成される抄紙用ギャップの上流端部に上記紙原料液を噴射するヘッドボックスと、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に配設され、上記第２ワイヤと接するサクションフォーミングロールと、上記サクションフォーミングロールよりも下流に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を備え、上記サクションフォーミングロールが、上記フォーミングシュー及びフォーミングシューの下流に備えられたクーチロールよりも上方に配置されるとともに、上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に配設され、上記第１ワイヤに摺接し、上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレードと、上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さに基づいて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項２記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１のものにおいて、上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記フォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さを取得する湿紙厚取得手段と、演算された厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項３記載の本発明の抄紙機用フォーマは、請求項２のものにおいて、上記ヘッドボックスからの吐出条件情報から上記フォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量と、上記フォーミングロールの脱水量ある意は脱水率と、上記フォーミングロールの原料歩留りの値とから上記湿紙の厚さを算出することを特徴としている。
【００２３】
この場合、上記湿紙厚取得手段が、上記ヘッドボックスの噴出量と上記紙原料液の流量と上記紙原料液の濃度と抄紙速度とを含む上記紙原料液の吐出条件情報を取得し、取得した吐出条件情報からフォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量（坪量に相当する）を求める固形分量算出手段と、脱水量計測装置あるいはあらかじめ坪量及び抄紙速度ごとに検量された脱水能力線図から上記フォーミングロールの脱水率又は脱水量を取得してこの脱水率又は脱水量から掻取型ブレードの入り側付近の紙原料液の濃度を取得する紙原料液の濃度取得手段と、上記フォーミングロールでの脱水時に白水と共に排出される固形分量を取得し、原料吐出時の固形分量（単位時間当たりの固形分量）からこの排出される固形分量を差し引くことにより、上記フォーミングロールの原料歩留りの値を取得する歩留まり取得手段と、を備えるようにする。そして、固形分量（坪量）及び掻取型ブレードの入り側付近の紙原料液の濃度に対する原料厚さ特性図を予め用意して、この原料厚さ特性図を用いて、原料歩留りを考慮した固形分量と紙原料液の濃度とから、原料厚さ（湿紙厚さ）を求めるようにすることができる。
【００２４】
また、請求項４記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項２のものにおいて、上記湿紙厚取得手段は、上記掻取型ブレードの上流近傍で、ワイヤ厚さを含む原料厚さを計測する変位センサを備えていることを特徴としている。
また、請求項５記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜４のいずれか１項のものにおいて、上記ヘッドボックスは、上記抄紙用ギャップの上流端部に向けて水平よりも上方に向けて上記紙原料液を噴射することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項６記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜５のいずれか１項のものにおいて、上記掻取型ブレードの長さが１０ｍｍから２００ｍｍの範囲であることを特徴としている。
また、請求項７記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜６のいずれか１項のものにおいて、上記第２ワイヤが上記サクションフォーミングロールの周面に接する位置から離れる位置までの接触量である上記フォーミングロールにおけるラップ角が、７０度以上１２５度以下であるとともに、上記フォーミングロールの直径が１５００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜７のいずれか１項のものにおいて、上記フォーミングシューの下流側に、上記第１ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備えていることを特徴としている。
また、請求項９記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された第１フォーマと、上記第１フォーマの下流側に少なくとも一つの下流側フォーマとを備え、上記第１フォーマにおいて形成した上記湿紙の上に、下流側フォーマにおいて形成した上記湿紙を重ね合わせる多層フォーマとして構成されたことを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１０記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置は請求項９のものにおいて、上記下流側フォーマの少なくとも一つに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用されたことを特徴としている。
この場合、第１フォーマの直ぐ下流の下流側フォーマに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマを適用するのが好ましい。これにより、湿紙の微細繊維が歩留まっている面同士が接触するように湿紙を重ね合わせることになり、層間の接着強度が高まることで、最終製品の層間強度向上あるいは薬品量低減ができる。
【００２８】
また、下流側の抄き合わせ用フォーマとして請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマを適用した場合には第２ワイヤ側にトランスファーサクションボックスを配設したことにより、形成された湿紙を円滑に第２ワイヤ側へ移送させることができ、安定した抄き合わせを実現できる。
また、請求項１１記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１０のものにおいて、上記下流側フォーマは、上記フォーミングシューの下流側に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備え、上記サクションボックスのうち最下流のサクションボックスが上記各ワイヤが互いに離隔する際に上記湿紙を上記第２ワイヤに移送するトランスファーサクションボックスとして配設されたことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項１２記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１０又は１１のものにおいて、上記下流側フォーマの少なくとも一つには、上記各ワイヤを挟んで上記フォーミングシューと対向する位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記第１ワイヤに摺接するように配設されたことを特徴としている。
たとえば最下流で形成される湿紙は、上流側で使用する原料と異なる原料で抄紙し、製品紙表層の面感を向上させる目的で抄き合わされる場合がある。上記フォーミングシューの対向位置から可撓性を有する複数のブレードを印加することによりパルス上の脱水圧力が原料層に作用し、繊維分散性が向上、地合に優れた紙層形成を行うことができる。
一般に、表層の面感向上を目的に抄き合わされる湿紙の坪量は、低坪量の場合が多いが、一方で紙欠陥や地合不良が目立ちやすいため、より美観に優れた製品紙を抄造するには湿紙の厚さに応じて変位制御可能な上記掻取型ブレードと可撓性を有する複数のブレードを配設することが有効である。
【００３０】
また、請求項１３記載の本発明の抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法は、各々ループ状に形成され第１ワイヤ及び第２ワイヤによって形成される抄紙用ギャップに紙原料液を挟んで搬送しながら上記紙原料液を脱水して湿紙を形成する抄紙機用フォーマであって、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に上記第２ワイヤと接するように配設されたフォーミングロールと、上記フォーミングロールよりも下流に上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を含む脱水機器と、上記フォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に上記第１ワイヤに摺接するように配設され上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位可能な掻取型ブレードの制御方法であって、掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さ情報に基づいて上記掻取型ブレードの変位を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の本発明の抄紙機用フォーマ及び請求項１３記載の本発明の抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法によれば、掻取型ブレードの第１ワイヤに対する進退する方向もしくはワイヤ走行方向のいずれかもしくは両方向を湿紙の厚さに基づいて適切に制御するので、製品紙の品質を確保しながら第２ワイヤがフォーミングシューに確実に圧接して遠心力などによる不安定な紙層形成及び過度な押し付けによる紙原料液へのせん断力を抑制し、１つのフォーマによってより高い坪量の紙を製造することが可能になる。
【００３２】
請求項２記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記サクションフォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する湿紙の厚さを推定する演算手段と、演算された厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段を備えているので、坪量の変動や銘柄変更に伴う坪量の増減があっても掻取型ブレードの変位量を適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３３】
請求項３記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションフォーミングロールにおける原料歩留りを考慮して湿紙の厚みを求めるため、さらに湿紙の厚さの推定精度を向上させることができる。さらに、湿紙の厚さを推定する演算手段として、ヘッドボックス開度（噴射量）、原料の流量及び濃度、抄紙速度を含む上記紙原料液の吐出条件情報をＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの抄紙機制御装置から入手し、上記サクションフォーミングロールの脱水量を、脱水量計測装置あるいはあらかじめ坪量及び抄紙速度ごとに検量された脱水能力線図から入手し、さらにサクションフォーミングロールでの脱水によって原料液から流出した固形分を差し引くために、上記サクションフォーミングロールの原料歩留りを歩留り計測装置あるいはあらかじめ坪量、抄紙速度及び歩留り向上剤添加量ごとに検量された歩留り能力線図から入手あるいは原料と上記サクションフォーミングロールで脱水された白水の濃度を計測して歩留りを計算した結果を入力するように構成すれば、たとえば脱水量や原料歩留りをリアルタイムで計測する設備を有していない抄紙機でも精度良く湿紙の厚さを推定でき、坪量の変動や銘柄変更に伴う坪量の増減があっても掻取型ブレードの変位量をさらに適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３４】
請求項４記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、湿紙の厚さを上記吐出条件情報や上記サクションフォーミングロールの脱水条件情報から推定するための演算を行うことなく、湿紙の厚さ変化で変動する第１ワイヤの変位量を計測し、上記掻取型ブレードの位置を制御するため、制御のための装置構成が簡潔でかつ掻取型ブレードの変位量をさらに適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３５】
請求項５記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、ヘッドボックスからの水滴や固着物の落下等により、上記ヘッドボックスから吐出される原料が乱れて紙欠陥を誘発したり、粕が抄き込まれて下流での紙切れしたりすることを低減することができる。
請求項６記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、掻取型ブレードの長さを１０ｍｍ〜２００ｍｍに設定することで、上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間でＳ字のラップを形成し、上記サクションフォーミングロール出側以降において遠心側に膨れようとするワイヤを押さえ込み、ワイヤの変形や坪量の幅方向における不安定な紙層形成を抑制する。水のもぐりこみ抑制やワイヤとの接触による摩擦などの点から、より好ましくは掻取型ブレードの長さは９０ｍｍ〜１５０ｍｍが良い。
【００３６】
請求項７記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、原料液を表裏バランスよく脱水し、かつ初期脱水として十分な脱水能力を確保できる。
請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションボックスによって第１ワイヤ側からも脱水することで湿紙の水分濃縮を促進することができる。特に高坪量紙の場合、湿紙の水分濃縮状態を促進・調整することが益々要求され、かつフォーミングシューと逆面側から濃縮を行うため、効率的にかつ表裏バランスよく脱水濃縮できる。
【００３７】
請求項９記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上流側の第１フォーマから、排出された湿紙の上面側はフォーミングシューによる微細繊維の脱落がないため、上面表層の微細繊維が十分歩留まっており、下流側フォーマにおいて形成した湿紙を上から重ね合わせる場合に上面側の微細繊維で他方の湿紙と密着、接着強度が相対的に増加するため、最終製品の層間強度向上あるいはスターチなどの層間強度向上のための薬品量低減ができる。また、第１フォーマによって従来よりも高い坪量の湿紙を１台のフォーマで製造することが可能となるので、高坪量の製品紙を生産する際に必要な抄き合わせ層数を低減することができる。
【００３８】
請求項１０記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上流側の第１フォーマから排出された湿紙の上面側はフォーミングシューによる微細繊維の脱落がないため、上面表層の微細繊維が十分歩留まっており、下流側フォーマにおいて形成した湿紙は第１フォーマとは逆に第２ワイヤにフォーミングシューが配設されているため、上から重ね合わせる場合に下面表層に微細繊維が歩留まっているため、これかが抄き合わされることによって湿紙間の密着が更に増し、最終製品の層間強度向上あるいはスターチなどの層間強度向上のための薬品量低減ができる。
【００３９】
したがって、高坪量の湿紙同士を抄き合わせる場合の多い第１フォーマとその直後の下流フォーマとの抄き合わせにおいて、その下流フォーマを請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機用フォーマとすることが望ましい。
請求項１１記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションボックスによって湿紙の水分濃縮を促進するとともに、その後のトランスファーボックスによって下流側へ向かう第２ワイヤへ円滑に移送されるため、安定した抄き合わせを行うことができる。
【００４０】
請求項１２記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上記下流側フォーマにフォーミングシューと対向する位置が少なくとも一つに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマであり、上記フォーミングシューの対向位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記下流用フォーマの第１ワイヤに摺接するように配設されているため、該ブレードを印加することによりパルス上の脱水圧力が原料層に作用し、繊維分散性が向上、地合に優れた紙層形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の第１実施形態にかかる抄紙機用フォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、図１はそのフォーマ装置の構成を模式的に示す図、図２はそのフォーマの構成を模式的に示す部分構成図、図３は紙原料の濃度と原料厚さとの対応関係を坪量毎に示すグラフ、図４は掻取型ブレード位置の位置と破裂強度との対応関係を示すグラフ、図５（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも、掻取型ブレードの位置とワイヤとの関係を示す部分拡大図である。
【００４２】
まず、本実施形態にかかる抄紙機用フォーマについて説明する。図１に示すように、本実施形態では、第１フォーマ１Ａ及び第２フォーマ１Ｂが備えられ、これらの２組のフォーマ１Ａ，１Ｂからなる二層フォーマとして構成されており、各フォーマ１Ａ，１Ｂでそれぞれ形成した紙層を重ね合わせて坪量の大きい紙層を形成することにより、厚紙や板紙等の坪量が大きい製品紙を抄造することができる構成になっているが、坪量が小さい製品紙を抄造する際には、第１フォーマ１Ａのみを用いればよい。
【００４３】
ここでは、第１フォーマ１Ａの下流側に第２フォーマ１Ｂが配置されており、後述するように第１フォーマ１Ａで形成される湿紙Ｗ１の上に第２フォーマ１Ｂで形成される湿紙Ｗ２が重ね合わされるようになっている。
以下、各フォーマ１Ａ，１Ｂでそれぞれ形成した紙層を重ね合わせて高坪量の製品紙を生産する場合を説明する。
【００４４】
まず、第１フォーマ１Ａの構成について説明する。図１に示すように、第１フォーマ１Ａは、ヘッドボックス４０Ａ，トップワイヤ（第１ワイヤ）３Ａ，ボトムワイヤ（第２ワイヤ）４Ａ，ブレストロール１１Ａ，サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，掻取型ブレード１４Ａ，サクションボックス１５Ａ，センターロール１６Ａ，トランスファーボックス１７Ａ及び上記ワイヤをサポートする複数のロールを備えている。
【００４５】
上側に配置されたトップワイヤ３Ａ及び下側に配置されたボトムワイヤ４Ａはいずれもメッシュ形状をなしており、それぞれエンドレスに循環するループ状に構成されている。
ヘッドボックス４０Ａは噴出口が略水平（略真横）あるいは水平（真横）よりもやや上向きに傾斜した方向に紙原料液２Ａを噴射するように設置されている。ブレストロール１１Ａとサクションフォーミングロール１２Ａでガイドされたトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａはギャップ（抄紙用ギャップ）を形成し、このギャップ空間の上流端部に向かって紙原料液２Ａが吐出される。その後、紙原料液２Ａはトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａとによって把持され、順次サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，サクションボックス１５Ａで脱水され、湿紙を形成するようになっている。
【００４６】
特に、サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，サクションボックス１５Ａ，センターロール１６Ａは、上方からこの順に配置されており、これらに沿って移動するトップワイヤ３Ａ及びボトムワイヤ４Ａは、サクションフォーミングロール１２から下方に向かっている。センターロール１６Ａによって、ワイヤ及び湿紙は水平方向へと方向転換し、両ワイヤ３Ａ，４Ａが互いに離接する際にトランスファーボックス１７Ａによる吸引によりボトムワイヤ４Ａへ湿紙を移送されるようになっており、下流に搬送される。
【００４７】
また、サクションフォーミングロール１２Ａはロール径が１５００ｍｍ（ミリメートル）〜２１００ｍｍの範囲で形成されており、ロール周面を形成するロールセルには多数の吸引孔が設けられ、ロールセル内部には真空吸引可能なボックスが組み込まれている真空吸引ロールであり、トップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａとに把持された紙原料液２Ａはサクションフォーミングロール１２Ａの周面に接して湾曲して走行するようになっている。
【００４８】
つまり、サクションフォーミングロール１２Ａでは、ワイヤに挟まれた紙原料液２Ａがこのロール面に沿って走行するときに、紙原料液２Ａが両ワイヤ３Ａ，４Ａで形成されたギャップ空間に呑み込まれる際の衝突圧及びボトムワイヤ４Ａがロールに接触している際に発生するワイヤ間面圧に加え、紙原料液２Ａ中の水分がトップワイヤ３Ａ側には遠心力により、ボトムワイヤ４Ａ側には真空吸引により脱水され、両面脱水されるようになっている。
【００４９】
なお、サクションフォーミングロール１２Ａのロール表面に、両ワイヤ３Ａ，４Ａよりも目の粗いシュリンクワイヤを巻くなどして、吸引孔による局所的な脱水ムラを軽減することが望ましい。つまり、吸引孔に近い部分と吸引孔から遠い部分とでは紙原料液２Ａの脱水度合いが異なるため紙原料液に局所的に脱水ムラが生じるのである。
また、両ワイヤ３Ａ，４Ａがサクションフォーミングロール１２Ａの周面に接する位置から離れる位置までの接触量をサクションフォーミングロール１２Ａに接している角度で示す場合、これをラップ角というが、このラップ角は、７０度以上１２５度以下であることが好ましい。ラップ角がこの範囲よりも小さいと真空吸引領域（即ち、ボトムワイヤ４Ａとサクションフォーミングロール１２Ａとが接する領域に対応する）が小さいため真空吸引による脱水を十分に行なうことができない。また、ラップ角がこの範囲よりも大きいと、真空吸引による脱水が過剰になって原料内の繊維が不動化し、フォーミングシュー１３Ａで適切な繊維分散を行うことができず、繊維が絡み合ったフロック（繊維塊）が顕在化し、地合の悪い不均一な紙層構造になり易い。
【００５０】
また、ラップ角の上限はボトムワイヤ４Ａ及びボトムワイヤ４Ａ回りの機器類の配置からも規制される。
フォーミングシュー１３Ａは、サクションフォーミングロール１２Ａの下流側で、ボトムワイヤ４Ａに摺接するように配設されている。このフォーミングシュー１３Ａには、図２に示すように複数の脱水ブレードが互いに間隔をあけて設けられており、これらの脱水ブレードの頂面（摺接する面）が並んで形成されるフォーミングシュー１３Ａの頂面は曲率半径Ｒ上に位置するように形成されている。
【００５１】
ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａは、この脱水ブレードに摺接することで曲率半径Ｒのループ状に走行するようになっており、紙原料液２Ａは、ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａに挟まれた略曲率半径Ｒのループ上を走行するようになっている。
フォーミングシュー１３Ａでの脱水についてより詳しく説明すると、フォーミングシュー１３Ａの頂面が曲率半径Ｒの凸状に形成され、ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａがこのフォーミングシュー１３Ａにワイヤテンション（両ワイヤ３Ａ，４Ａの引張応力）によって押し付けられながら走行するとともに、サクションフォーミングロール１２Ａと同等あるいはより高い真空を印加させ、これにより、概ねフォーミングシュー１３Ａ側に脱水を行い、湿紙（紙原料液２Ａ）の脱水を促進する。
【００５２】
この際、両ワイヤ３Ａ，４Ａが個々の脱水ブレード上を移動する際に発生する脱水圧力が、パルス状となって原料層に作用するため、繊維分散が促進される。
したがって、フォーミングシュー１３Ａによる脱水能力を高めるほど、フォーミングシュー１３側へ脱水される割合は高まり、紙原料液２Ａの微細繊維分布も、フォーミングシュー１３側の面と他方の面とで異なるものになり、フォーミングシュー１３Ａ側の面では、真空印加による脱水により水分除去が促進される一方で、フォーミングシュー１３Ａ側の面の微細繊維が水分とともに奪われてしまうことになる。
【００５３】
フォーミングシュー１３Ａの下流側には、サクションボックス１５Ａがトップワイヤ３Ａに摺動するように配設されている。サクションボックス１５Ａはフォーミングシュー１３Ａで不動化した湿紙からさらに水分を除去するために設けられ、通常フォーミングシュー１３Ａよりも高い真空を印加し、この真空により紙原料液２Ａをトップワイヤ３Ａ側からさらに脱水するようになっている。これにより、フォーミングシュー１３Ａで除去されなかった水分を取り去ってさらに湿紙を濃縮する。
【００５４】
特に高坪量の湿紙の場合には、フォーミングシュー１３Ａの脱水ブレードにより、フォーミングシュー１３Ａ面側の水分が掻き取られて除去される際に、反対面であるボトムワイヤ４Ａ接触面側の水分はフォーミングシュー１３Ａ側に完全には移動していない。このため、フォーミングシュー１３Ａと対向方向からサクションボックス１５Ａにて吸引を行う事によって水分除去を行うことが効果的である。このとき、紙原料層はフォーミングシュー１３Ａでの脱水により繊維は概ね不動化してマット状となっており、サクションボックス１５Ａでの脱水量もフォーミングシュー１３Ａでの脱水量に比べて少ないため、脱水に伴う微細繊維の脱落は軽微で、サクションボックス１５Ａ側の微細繊維の量はフォーミングシュー１３Ａ側の微細繊維量に対して多い。
【００５５】
なお、不動化とは原料から水分が除去されてある程度高濃度化して紙原料層の繊維同士が十分に接近した状態になると繊維同士が拘束しあって脱水時に紙原料液層に生じる水流があっても繊維が移動しなくなることをいう。このとき、紙原料液層の繊維（特にフォーミングシュー１３Ａ側）はマットを形成してフィルターのような目の詰まった状態となり、脱水とともに失う微細繊維の量なども減少する。
【００５６】
そして、サクションフォーミングロール１２Ａ、フォーミングシュー１３Ａ及びサクションボックス１５Ａを経て十分に脱水された紙原料液２Ａは、十分に固相を呈した紙層（湿紙）Ｗ１を形成するようになっている。サクションボックス１５Ａの下流側では両ワイヤ３Ａ，４Ａの経路がセンターロール１６Ａを経て略水平になり、トランスファーボックス１７Ａにおいて、湿紙をボトムワイヤ４Ａ側に移送してトップワイヤ３Ａと分離し、ボトムワイヤ４Ａの下方に備えられた種々脱水機器あるいはワイヤサポート機器（図示せず）によって、湿紙Ｗ１はボトムワイヤ４の側に案内され次工程に搬送されるようになっている。
【００５７】
掻取型ブレード１４Ａは、サクションフォーミングロール１２Ａとフォーミングシュー１３Ａとの間の、ボトムワイヤ４Ａがサクションフォーミングロール１２Ａから離隔する位置よりも下流側に設けられている。
掻取型ブレード１４Ａの形状は脱水された水がトップワイヤ３Ａと掻取型ブレード１４Ａとの間に潜りこまない様にブレードの先端がワイヤに対して的確に接触するために掻取形状をしている。なお、トップワイヤ３と接触する部分の長さは１０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００５８】
この掻取型ブレード１４Ａは、トップワイヤ３Ａに摺接し、トップワイヤ３Ａを外側からボトムワイヤ４Ａ側に押し込むようにトップワイヤ３Ａに対して進退する方向もしくあるいはワイヤ両ワイヤ３Ａ，４Ａの走行方向と略平行な方向のいずれかもしくは両方向に変位可能に構成されている。
まず、図２を参照して、このコントロールブレード１４Ａの役割を説明する。図２に示すように、サクションフォーミングロール１２Ａ及びその下流に隣接するフォーミングシュー１３Ａはいずれも両ワイヤ３Ａ，４Ａがワイヤに印加されるテンションによって圧接し、真空力とともに脱水を実現できる。しかし、サクションフォーミングロール１２Ａ及びフォーミングシュー１３Ａは、いずれもボトムワイヤ４Ａ側に設けられているので、トップワイヤ３Ａについてはその位置を規制する機器はブレストロール１１Ａとサクションボックス１５Ａしかなく、ボトムワイヤ４Ａに比べて極めて長い距離をワイヤのテンション、あるいは、サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａによりボトムワイヤ４Ａ及び原料液を介して印加される真空力によって保持されることになる。
【００５９】
したがって、紙原料液２Ａ層やトップワイヤ３Ａに作用する遠心力の影響でトップワイヤ３Ａが遠心方向に膨れたりして、幅方向で紙層の形成が不安定になったり、欠陥を誘発したりする。そこで、掻取型ブレード１４Ａにより、トップワイヤ３Ａ側から両ワイヤ３Ａ，４Ａ及び紙原料液２Ａ層をサクションフォーミングロール１２Ａ及びフォーミングシュー１３Ａに向けて押し付けるように構成している。
【００６０】
しかし、この掻取型ブレード１４Ａによる両ワイヤ３Ａ，４Ａへの押し付けが強すぎると、両ワイヤ３Ａ，４Ａがサクションフォーミングロール１２及びフォーミングシュー１３Ａに確実に圧接されるものの、両ワイヤ３Ａ，４Ａ間に働く圧縮力が過剰になり、脱水能力は向上するものの紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまう。
【００６１】
一方、掻取型ブレード１４Ａによる両ワイヤ３Ａ，４Ａへの押し付けが弱すぎると、該ブレード先後端での両ワイヤ３Ａ，４Ａに対する当りが悪くなって、脱水された白水がブレード面とトップワイヤ３Ａの間にもぐりこんでストリーク状の紙欠陥（筋状の傷等）を誘発したり、上述のように幅方向での不均一な紙層形成を発生させる。
これらの度合いは、両ワイヤ３Ａ，４Ａとその間にある紙原料液２Ａ層の厚さによって異なる。そこで、本発案では、掻取型ブレード１４Ａは、図示しないアクチュエータによってトップワイヤ３Ａに対する進退する方向もしくはワイヤ走行方向のいずれかもしくは両方向に変位可能に構成されており、掻取型ブレード１４Ａの位置は、演算装置等で構成される制御装置（制御手段）３０によって制御されるようになっている。
【００６２】
（掻取型ブレード１４Ａの進退位置）
ここで、制御装置３０による掻取型ブレード１４Ａの位置制御について図３及び図４を参照して説明する。
両ワイヤ３Ａ，４Ａに挟まれる紙原料液２Ａ層の厚さは、抄紙目標の紙の坪量とそのときの原料濃度に依存する。ある原料性状における原料濃度と坪量に対するサクションフォーミングロール１２Ａの出側付近での原料厚さを図３に示す。
ここではサクションフォーミングロール１２Ａ出側付近での原料濃度は約３%である。図３（Ａ）に示すようにこのときの原料厚さは目標とする坪量によって数ミリ変化することがわかる。
【００６３】
一般に、抄紙する紙の坪量には範囲があり、いずれの坪量条件でも安定して紙層形成ができるようサクションフォーミングロール下流の脱水機器先端の位置は、平均的な厚さの位置に設定されるか、最も多く生産する坪量に対して適切になるように設定される。
しかし、図３に示すようにより高坪量の紙を生産できるようにするには紙の坪量の生産可能幅を拡大する必要があり、例えば７５から２００ｇ／ｍ２まで抄紙する場合には、紙原料液２Ａ層の厚さの差は約３ｍｍになると推察される。そのため、これらの厚さ変化に追従して掻取型ブレード１４Ａの位置を変化させることが安定した紙層形成を行う上で重要となる。
【００６４】
特に、低坪量に適切な設定位置で高坪量条件の紙を抄紙した場合、上述したように両ワイヤ３Ａ，４Ａ間に働く圧縮力が過剰になり、脱水能力は向上するものの紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまう。
その一例として、掻取型ブレード１４Ａの位置をワイヤに対して進退する方向に変化させたときの製品紙の比破裂強度を図４に示す。図４は、坪量１７５ｇ／ｍ２の場合においての掻取型ブレード１４Ａの適正位置をブレード位置０ｍｍとし、トップワイヤ３Ａ方向に押し込んだ変位量を正としてブレードの進退量を表している。
【００６５】
異なる坪量に対して設定すべきブレード位置は、図３の紙原料厚さ特性図から、坪量１７５ｇ／ｍ２に（紙原料厚さ：５．６ｍｍ）比べて、坪量１４０ｇ／ｍ２（紙原料厚さ：４．６ｍｍ）では約１ｍｍ，坪量７５ｇ／ｍ２（紙原料厚さ：２．８ｍｍ）では約３ｍｍ押し込んだ位置が適正位置である。ここで、これら低坪量に最適な設定位置において、坪量１７５ｇ／ｍ２量を抄紙した場合、図４から例えば７５ｇ／ｍ２に適正な位置のままであると、破裂強度が８７％しか発現しないことが判る。これは、高坪量紙を生産するのに伴い、紙原料厚さが大きくなったにもかかわらず、設定すべきブレード位置が低坪量に適切な設定位置であったために、掻取型ブレード１４Ａの先端及び後端で原料層に過度なせん断力が加わり、紙層の一部が不安定に形成されたためと考えられる。
【００６６】
上述の現象を模式的に表したものが図５である。例えば、図５（Ａ）に示すように坪量が低い場合に適した掻取型ブレード１４Ａの設定条件にて高坪量を抄紙する場合には図５（Ｂ）に示すように、トップワイヤ３Ａが過度に押し込まれる結果、両ワイヤ３Ａ，４Ａ及び紙原料液２Ａ層に過度な曲率のＳ字状のラップ（Ｓ字ラップ）が形成され、紙原料液２Ａ層に高いせん断力が発生する。そこで、掻取型ブレード１４Ａの位置を後退させ、図５（Ｃ）に示すように適度なＳ字のラップを形成するようにブレード位置を再調整することにより、紙層の一部が不安定に形成されることを回避できる。
本実施形態では、掻取型ブレード１４Ａの位置調整をワイヤに対して進退方向に行ったが、ワイヤ進行方向あるいは進退方向及びワイヤ進行方向の双方で実施してもよい。
【００６７】
（掻取型ブレード１４Ａの位置制御演算）
掻取型ブレード１４Ａの位置制御は、掻取型ブレード１４Ａの入り側付近（あるいはサクションフォーミングロール１２Ａの出側付近）の紙原料液２Ａの厚さ（以下、湿紙厚さという）によって制御することが最良である。
【００６８】
このときの湿紙厚さは図３（Ａ）に示すように、紙原料液２Ａの濃度と原料液に含まれる固形分量すなわち坪量によって決まる。
したがって、制御装置３０は紙原料液２Ａの濃度と紙原料液２Ａに含まれる固形分量についてのデータ（データ３１Ａ）を図示省略のＤＣＳなどの抄紙機制御装置、あるいは、図示省略の計測装置から取得し、取得したデータを用いて湿紙厚さを演算するようになっている。制御装置３０におけるこの湿紙厚さを演算等により取得する機能を湿紙厚取得手段とする。
【００６９】
湿紙厚取得手段による湿紙厚さの演算方法は、要求される精度や計測環境によって種々選択できる。
簡易的には（紙原料液の原料濃度及び抄紙速度をそれぞれ基準値とすると）、ヘッドボックス４０Ａの開度と概略の脱水量から計算できる。なお、ヘッドボックス４０Ａの開度とは紙原料液の吐出量を制御するためのヘッドボックス４０Ａの開口部の高さであり、ヘッドボックスから吐出されて原料の着地後形成される湿紙の厚さはこの開度（単位時間当たりの吐出量に対応する量）に所定の縮流係数を乗じて吐出時の縮流効果を計算したものとなる。
【００７０】
つまり、この湿紙厚さの演算は、湿紙厚さをＤ，ヘッドボックスの開度をＫ，ヘッドボックスからの吐出量に対する脱水された白水の割合である脱水率をＲとすると、次式で表せる。
Ｄ（ｍｍ）＝Ｒ（％）×Ｋ（ｍｍ）×縮流係数
ここで、サクションフォーミングロールの脱水率はヘッドボックスの流量を１００％としたときの脱水量の割合であり、通常７０〜８０％脱水される。ヘッドボックスの開度は一般に高坪量ほど大きく、坪量に応じて１０〜２０ｍｍ程度の範囲で設定される。
【００７１】
さらに、より詳細に湿紙厚さを求めたい場合には、図３（Ａ）に示すような（i）固形分量（坪量）及び紙原料液の濃度に対する原料厚さ（湿紙厚さ）特性図をあらかじめ調査しておいてリファレンスデータとし、（ii）ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの抄紙機制御装置から得られる単位時間当たりの固形分量から坪量を算出し、（iii）脱水量計測装置としての図示省略の脱水量センサの信号からサクションフォーミングロール１２Ａの脱水率（又は、脱水量）を求めて掻取型ブレード１４Ａの入り側付近の原料濃度を算出して、レファレンスデータの坪量と原料濃度との関係から厚さを求めることができる。なお、単位時間当たりの固形分量は、ヘッドボックスの開度Ｋ，紙原料液の濃度，抄紙速度で決まる。
【００７２】
さらに詳細に湿紙厚さを求めたい場合には、サクションフォーミングロール１２Ａでの歩留まりを考慮するため、制御装置３０が、サクションフォーミングロール１２Ａでの脱水時に白水と共に排出される固形分量（坪量相当）を取得し、原料吐出時の固形分量（坪量相当）から差し引いてサクションフォーミングロールの原料歩留まりの値を取得し、この原料歩留まりを考慮して掻取型ブレード１４Ａの入り側付近の坪量を求めてもよい。つまり、上述のごとく、レファレンスデータの坪量と原料濃度との関係から厚さを求める際に用いる単位時間当たりの固形分量（坪量）として、原料歩留まりの値に相当する固形分量（坪量）を用いるのである。この場合、制御装置３０におけるこの歩留まりを算出する機能を歩留まり取得手段とする。
【００７３】
なお、センサを有しない場合はリファレンスデータとして、坪量や抄紙速度あるいは薬品添加量に対する脱水量や歩留まり量の関係をあらかじめマップ又はテーブルとした脱水能力線図にしておき、ＤＣＳなどの抄紙機制御装置から得られる一般的な速度情報や原料吐出情報に基づいて、厚さ推定に要する関連情報を設定してもよい。
あるいは、これら上記の演算工程を省き、原料厚さを直接計測してもよい。この場合、サクションフォーミングロール１２Ａの出側付近もしくは掻取型ブレード１４Ａの入り側付近に変位センサ（図示省略）を設置し、トップワイヤ３Ａの相対変位量を原料厚さの変化として捕らえ、図示しないアクチュエータを制御してもよい。
【００７４】
（第２フォーマ）
次に、第２フォーマ１Ｂについて説明する。図１に示すように、第２フォーマ１Ｂはヘッドボックス４０Ｂ，トップワイヤ３Ｂ，ボトムワイヤ４Ｂ，ブレストロール１１Ｂ，サクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７Ｂ，掻取型ブレード１４Ｂ，抄き合わせロール２１Ｂを備えており、両ワイヤ３Ｂ，４Ｂはエンドレスに循環するループ状に構成されている。トップワイヤ３Ｂはブレストロール１１Ｂ，掻取型ブレード１４Ｂに摺設し、ボトムワイヤ４Ｂはサクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７C，抄き合わせロール２１Ｂに摺設し、それぞれエンドレスに循環するループ状に構成されている。
【００７５】
そして、第２フォーマ１Ｂは抄き合わせロール２１Ｂが第１フォーマ１Ａのボトムワイヤ４Ｂの上部に配設され、第１フォーマ１Ａで抄紙された湿紙Ｗ１がボトムワイヤ４Ａで搬送され、その湿紙Ｗ１の上面に第２フォーマ１Ｂで抄紙された湿紙Ｗ２を重ねあわせるように配設されている。
その下流側にはトランスファーボックス１７Ｂが配設され、第１フォーマ１Ａ及び第２フォーマ１Ｂで抄紙された湿紙をボトムワイヤ４Ａ側に移送し、図示しないサクションボックスで更に脱水しながら、クーチロール１９へ搬送され、ピックアップロール２０にて次工程であるプレスパートへと搬送される。
【００７６】
ヘッドボックス４０Ｂからトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａで形成されるギャップ空間に向かって紙原料液２Ｂが吐出される。紙原料液２Ｂは、ブレストロール１１Ｂとサクションフォーミングロール１２Ｂとによってトップワイヤ３Ｂ及びボトムワイヤ４Ｂにより形成される抄紙用ギャップに挟み込まれ、サクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７Ｃの順に脱水され、第１フォーマ１Ａで抄紙された湿紙に重ね合わせるのに都合の良い水分量の湿紙Ｗ２を形成するようになっている。
【００７７】
このとき、第２フォーマ１Ｂに求められる坪量条件によっては、フォーミングシュー１３Ｂとトランスファーボックス１７Ｃとの間にサクションボックスを追加してもよい。
トランスファーボックス１７Ｃは湿紙の水分調整を促進すると共に第２フォーマ１Ｂで形成された湿紙Ｗ２をボトムワイヤ４Ｂ側に移送する。
ここで、第１フォーマ１Ａにより形成した湿紙Ｗ１はトップワイヤ３Ａと接する面を上面とし、第２フォーマ１Ｂにより形成した湿紙Ｗ２はトップワイヤ３Ｂと接する面を下面とすると、湿紙Ｗ１及び湿紙Ｗ２は、抄き合わせロール２１Ｂで湿紙Ｗ１の上面と湿紙Ｗ２の下面とが貼り合わされるようにして湿紙Ｗ１の上に湿紙Ｗ２が重ね合わされ、トランスファーボックス１７Ｂで第１フォーマのボトムワイヤ４Ａに移送され、下流側の複数のサクションボックスで更に脱水を促進するとともに湿紙同士の結合強度を増加させ、クーチロール１９へ搬送され、ピックアップロール２０にて次工程であるプレスパートへと搬送される。
【００７８】
なお、各湿紙Ｗ１，Ｗ２はともにボトムワイヤ４Ａ及び４Ｂに接触する面は表面の微細繊維がフォーミングシュー１３Ａ及び１３Ｂでの脱水により脱落するため離脱してしまうため粗い状態であるが、トップワイヤ３Ａ及び３Ｂに接触する湿紙反対面は、微細繊維が多く残留しており、その面同士が互いに接合しあうため、密着度合が増し、重ね合わせ面間の層間強度の向上に有利な構成となっている。
【００７９】
また、第２フォーマでの掻取型ブレード１４Ｂも第１フォーマでの掻取型ブレード１４Ａの掻取型ブレード１４Ａの進退位置制御演算と同様に、紙原料層の厚さに応じて適切な変位量となるように図示しないアクチュエータによって制御されるため、第２フォーマで抄紙される湿紙Ｗ２も高坪量時に紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまったり、低坪量時に脱水された白水が掻取型ブレード１４Ｂ面とトップワイヤ３Ｂの間に潜り込んでストリーク状の紙欠陥を誘発したり、上述のように幅方向での不均一な紙層形成を発生させることなく、安定した紙層形成を行うことができる。
なお、第２フォーマの下流にさらに複数のフォーマを配設し、抄き合わせ総数を増やすほか、例えば、第２のフォーマあるいはさらにその下流に少なくとも１台を従来より一般的に用いられている長網式のミニ・フォードリニアとしても良い。
【００８０】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について図６，７を用いて説明する。図６，７はいずれも本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、図６はその概略構成を示す構成図、図７は対向脱水ブレード及びフォーミングシューによる脱水状態を模式的に示す図である。
【００８１】
なお、本実施形態は第１実施形態のものと同様の要素を含んでおり、第１実施形態の同様なものについては説明を省略して同符号を用いる。
図６に示すように、第１フォーマ１Ａの下流側に、第２フォーマ１Ｂを配し、更にその下流に第３フォーマ１Ｃを配設した点が第１実施形態と異なる。第３フォーマ１Ｃは対向脱水ブレード２２Ｃを備えていることを除いて第２フォーマ１Ｂと同様に構成されている。
【００８２】
一般に複数のフォーマからなる多層フォーマにおいて、第３あるいは第４のフォーマとして第２フォーマよりも下流に配されるフォーマは、製品紙の表面品質を向上させるために第１及び第２のフォーマに比べてより上質な原料や色合いの異なる原料が使用される場合があり、この場合下流側のフォーマで形成する湿紙の坪量は上流側の第１フォーマ及び第２フォーマにて形成される湿紙の坪量と比較して小さいことが多い。
【００８３】
このような場合には、下流側のフォーマで形成する湿紙の力学物性の低下を招かないことはもちろんのこと、更に面方向における繊維分散性に優れ（つまり、湿紙の表面の繊維の密度が均等に配置され）、地合に良好な紙層形成が求められる。
本実施形態では、より繊維分散性に優れる表層湿紙Ｗ３を得るために、第３フォーマのフォーミングシュー１３Ｃの両ワイヤ３Ｃ，４Ｃ対向側にトップワイヤ１Ｃを介して対向脱水ブレード２２Ｃを配設している。
【００８４】
対向脱水ブレード２２Ｃは図７に示すように複数の対向ブレード４１を備えており、各脱水ブレードには加撓性を有するエアチューブで形成された加撓性体４２が備えられている。
このように、加撓性体４２を介して対向ブレード４１をフォーミングシューに押し付けることによって対向脱水ブレード２２Ｃとフォーミングシュー１３Ｃとの間を走行する紙原料層２Ｃにパルス状の脱水圧力を作用させて、原料層内の繊維分散性を向上させることができる。なお、フォーミングシュー１３Ｃの脱水ブレード及び対向脱水ブレード２２の対向ブレード４１の形状については図７のものは一例であり、これに示すものに限定しない。
【００８５】
これにより、フォーミングシュー１３Ｃ単体のみにおいて紙原料液２Ｃ層を脱水する場合と比較して、紙原料液２Ｃに作用するパルス状の脱水圧力印可回数をより増加させると共に、その圧力値を向上させることができるため、繊維分散性を向上させることができる。
一方、第３フォーマ１Ｃで抄紙する坪量は概ね１００ｇ／ｍ２以下であり、第１及び第２フォーマ１Ａ，１Ｂで抄紙される坪量よりも小さいため、掻取型ブレード１４Ｃの位置調整制御による高坪量でも安定して抄紙する性能と効果は相対的に減少するが、紙原料液２Ｃ層の厚さに最適な位置調整が行われることにより、各原料が有する力学物性を最大限に発現させることが可能である。
【００８６】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００８７】
例えば、上述の実施形態では操業情報から掻取型ブレード入り側の原料層厚みを演算したが、抄紙機に取り付けられた坪量センサや抄き合わせ前後の湿紙厚さを変位計で計測し、これに所定の係数を掛け合わせて、掻取型ブレードを制御してもよい。
また、掻取型ブレードの変位制御方向はワイヤに対して進退する方向にのみ制御するだけでなく、ワイヤ走行方向あるいは双方の方向に制御してもよい。
【００８８】
また、上述の実施形態においては、抄紙機のフォーマ部において、フォーマを複数配置する構成となっているがこれに限らずフォーマを単数でもよい。この場合には当然、湿紙を重ね合わせる際の密着性の向上という効果は得られないものの、坪量情報に基づいて掻取型ブレード１４が適切に調整されることにより、より高坪量の製品を抄造することができる。
【００８９】
さらに、第２フォーマ及びその下流にはさらに複数のフォーマを配設し、抄き合わせ総数を増やすほか、例えば、第２のフォーマあるいはさらにその下流に少なくとも１台を従来より一般的に用いられている長網式のミニ・フォードリニアとしても良いし、抄き合わせる原料種や各層の坪量範囲によっては、最下流でないギャップフォーマに対向脱水ブレードを配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるフォーマの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるフォーマの構成をフォーマを備えた抄紙機の概略構成を模式的に示す部分構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるフォーマにおいて紙原料の濃度と原料厚さとの対応関係を坪量毎に示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるフォーマにおいて掻取型ブレード位置の位置と破裂強度との対応関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる抄紙機用フォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも、掻取型ブレード図１の部分拡大図の位置とワイヤとの関係を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ部（フォーマ装置）の概略構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ装置の対向脱水ブレード及びフォーミングシューによる脱水状態を模式的に示す図である。
【図８】従来技術における抄紙機のフォーマの概略構成を示す構成図である。
【図９】従来技術における抄紙機のフォーマの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ 第１フォーマ
１Ｂ 第２フォーマ
１Ｃ 第３フォーマ
２Ａ，２Ｂ 紙原料液
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 第1ワイヤ（トップワイヤ）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 第２ワイヤ（ボトムワイヤ）
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ブレストロール
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ サクションフォーミングロール
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ フォーミングシュー
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 掻取型ブレード
１５Ａ サクションボックス
１６Ａ センターロール
１７Ａ〜１７Ｅ トランスファーボックス
１９ クーチロール
２０ ピックアップロール
２１Ｂ，２１Ｃ 抄き合わせロール
２２Ｃ 対向脱水ブレード
３０ 制御装置
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 操業情報
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ ヘッドボックス
４１ 対向ブレード
４２ 加撓性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抄紙機において、紙原料液から湿紙を形成するフォーマ及び複数のフォーマからなるフォーマ装置並びにフォーマの掻取型ブレード制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抄紙機のフォーマ部ではヘッドボックスから噴射したパルプ懸濁液（紙原料液）をワイヤ等により保持した状態で脱水することにより、流動状態にあるパルプ繊維をマット状にして湿紙を形成する。
湿紙が形成されていく過程では、脱水機器の形状、脱水能力あるいは配置によっては脱水不足や湿紙形成能力の低下が生じ、紙の欠陥や紙品質の低下を招くため、脱水安定性や脱水能力を高めることが重要である。一方、近年益々要求が高まる生産能力の向上のため、更により高速でより高坪量まで安定して脱水及び紙層形成できるフォーマが求められるようになってきた。
【０００３】
そこで、脱水を安定させたり脱水能力自体を高めたりして脱水性能を従来以上に向上することが課題となっており、フォーマの脱水性能を向上させるための技術も種々提案されている。
例えば特許文献１には上側抄網ベルト（トップワイヤ）と下側抄網ベルト（ボトムワイヤ）との間に紙原料液を噴射して湿紙を形成するツインワイヤ式のフォーマが提案されている。
【０００４】
この特許文献１によると、図８に示すように、フォーマがトップワイヤ１０３とボトムワイヤ１０４とを備えており、紙原料液１０２が上下のワイヤ１０３，１０４の間に形成される抄紙用ギャップの上端部に向けて噴射される。紙原料液１０２がトップワイヤ１０３あるいはボトムワイヤ１０４に着地する部分（着地点）の近傍には、ブレストロール１１１及び真空ロールであるサクションフォーミングロール１１２が備えられており、ブレストロール１１１及びサクションフォーミングロール１１２は上下のワイヤ１０３，１０４を上下方向から挟み込むように配置されている。トップワイヤ１０３はこのブレストロール１１１及びガイドロール１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃにより、ボトムワイヤ１０４はこのサクションフォーミングロール１１２及びガイドロール１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｄ等により、それぞれ案内されて回転走行し、両ワイヤ１０３，１０４間に抄紙用ギャップが形成される。そして、サクションフォーミングロール１１２の下流側には、トップワイヤ１０３に外側（つまり、各ワイヤ１０３，１０４を挟んでサクションフォーミングロールの反対側）から摺接するようにフォーミングシュー１１３が備えられている。また、フォーミングシュー１１３の下流には、ボトムワイヤ１０４に外側から摺接するようにサクションボックス１１７が備えられている。
【０００５】
これにより、上下のワイヤ１０３，１０４及びワイヤに挟まれた紙原料液１０２は、着地点からサクションフォーミングロール１１２の外周に沿って下斜め方向に湾曲し、その後、フォーミングシュー１１３の曲率面に沿って逆方向に湾曲した後、サクションボックス１１７に沿って略直線状に形成されるため、Ｓ字状にラップ（つまり、ロール等に沿って湾曲）しながら走行することになる（以下、単にＳ字ラップという）。
【０００６】
特許文献１にて提案された脱水機器の配置は、例えば特許文献２や特許文献３で提案されているような主に上質紙等の薄紙を対象としたフォーマにおいての脱水機器の配置と比較して、上下のワイヤ１０３，１０４がロールにラップする角度が大きく、脱水距離が長く取れるため、特に、原料の脱水抵抗が高くフォーミングロールでの脱水能力をより多く要求される高坪量の板紙あるいは段ボール等の中芯紙を抄造するのに適している。
【０００７】
この特許文献１の技術を多層抄紙フォーマ（多層フォーマ）に適用し、上流で抄紙された湿紙に下流でさらに抄き合わせて、より高坪量の湿紙を得る技術が特許文献４に記載されている。この特許文献４における脱水機器の配置は基本的には特許文献１と同種のものである。
特許文献４と同じく下流で抄き合わせる他の技術としては特許文献５のものが挙げられる。この技術でも、フォーミングロール出側のワイヤは下方に向かって走行し、特許文献３及び４に比べると脱水距離が長く取れるため、上記同様に原料の脱水抵抗が高く、フォーミングロールでの脱水能力をより多く要求される高坪量の板紙・中芯紙を抄造するのに適している。
【特許文献１】特開平１１−２６９７９３号公報
【特許文献２】特許第３２９７０５７号公報
【特許文献３】特開平２００４−１９０７６号公報
【特許文献４】特開平１０−１８３４８７号公報
【特許文献５】米国特許第５７８８８１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、高坪量紙を製造するには、ヘッドボックスからの紙原料液（パルプ懸濁液）の噴射量（単位時間当たりの固形分量）を多くすることになるが、一台のフォーマでは抄造可能な坪量には限界があるので、厚紙或いは板紙などの高坪量紙を製造するには、フォーマ部に複数のフォーマを直列に備え、一つのフォーマで形成した湿紙の上に別のフォーマで形成した湿紙を重ね合わせていき大きな坪量の湿紙を形成する、いわゆる上述のような多層フォーマが適用される。
【０００９】
抄紙機の生産能力をさらに向上させ、より高速でより高坪量であっても安定して脱水及び紙層形成できるフォーマが求められている現在、以下の２点が課題として挙げられる。
第一の課題は一つのフォーマで形成できる坪量の限界を引き上げることであり、第二の課題は湿紙と湿紙とをの抄き合わせ面の層間強度を高くすることである。
特許文献１及び特許文献４のものではサクションフォーミングロールの出側付近で上下のワイヤと各ワイヤに挟み込まれた紙原料液とを対向方向（トップワイヤ側）からフォーミングシューで押さえつけることによりＳ字ラップを形成している。これにより、特許文献５のものに比べて、サクションフォーミングロール出側以降で遠心側に膨れようとするトップワイヤを押さえ込み、ワイヤの変形や坪量の幅方向における不安定な紙層形成を抑制する働きがある。
【００１０】
ところで、Ｓ字ラップを適切に形成する為にはトップワイヤ側から上下のワイヤを押さえつける押し込み量を形成される湿紙の厚さに応じて調整することが望ましい。ところが、複数の脱水ブレード及び真空装置などが付加されているフォーミングシューによってＳ字ラップを形成する場合には、後述する理由により適切なＳ字ラップを形成することに限界がある。このため、一つのフォーマで形成できる坪量の限界をより引き上げることには一定の制限がある。
【００１１】
すなわち、フォーミングシュー本体は比較的大きな箱状の機器であり、これを運転中に形成される湿紙の厚さに応じて調整することは困難であるため、一般的にはフォーミングシューの配置位置が生産需要の中心となる坪量に対応した位置にセットされ、その後はほとんど調整されないのが通常である。
また、フォーミングシューの位置調整を行う際にもっとも精緻に位置調整されるのがフォーミングシュー先端（上流側端部）の第一ブレード（リードインブレード）の位置であり、このリードインブレードとワイヤとのあたり角度を主として調整できるように、リードインブレードの先端を回転中心として回動するようにフォーミングシューボックスの調整がなされるため、フォーミングシュー下流側のワイヤとの接触状態が不十分となる可能性がある。
【００１２】
この接触不十分な状態は、より高坪量を抄紙する場合であるほどますます顕著となり、これに起因して紙層形成が不安定になって紙欠陥や力学物性の低下を誘発してしまう。
この課題を解決するために、本発明者らは、平成１６年及び１７年紙パルプ技術協会年次大会において、図９に示すように一つの掻取型ブレード１１５をサクションフォーミングロール１１２Ａの出側付近に配設して、Ｓ字ラップを形成できるとともに、上下のワイヤ１０３Ａ，１０４Ａに対する押し込み量（押し付け力）を、紙欠陥の発生や不安定な紙層形成が最小となるように調整可能な装置構成を提案した。
【００１３】
これは押し込み量が小さすぎる場合には、ワイヤと掻取型ブレード１１５との接触状態が不十分となり上述したように不安定な紙層形成を引き起こす。また、ブレードの先端とワイヤとの間に接触ムラが発生し、局所的に隙間が生じることにより、その隙間から脱水された水が浸入する（白水の潜り込みという）ことなどにより、ストリークや紙幅方向での地合いムラなどを顕在化させる。一方、押し込み量が過大になると、ワイヤ間の原料層に過度のせん断力を与え、やはり不安定な紙層形成を引き起こし紙の力学物性が減少するなどの原因となる。
【００１４】
したがって、一つの掻取型ブレード１１５の押し込み量は、製品の品質を確保でき且つフォーマにおいて必要な紙層形成能力を確保できるものに設定すべきである。
第二の課題である抄き合わせ面の層間強度を高くすることについては、重ね合わせる湿紙同士が十分結合するために、各湿紙のお互いに重ね合わさる面には、微細繊維の歩留まりが十分にあることが好ましい。
【００１５】
ところが、特許文献１の技術では、下流側フォーマに搬送される際に上向きになる湿紙の上面は、トップワイヤ１０３に摺接してフォーミングシュー１１３によって脱水されるため、フォーミングシュー１１３での脱水作用によって、湿紙上面の微細繊維が脱落する。このため、特許文献１のものでは湿紙の上面側の繊維が粗くなり、上から湿紙を重ね合わせた場合に抄き合わせ面の接着強度が相対的に低下し、最終製品の層間強度の低下、あるいは、これを防止するために強度確保を目的とした層間接着剤などの薬品の添加量が増加するなどの不都合が生じる。
【００１６】
この課題を解決するために、本発明者らは、上記平成１６年及び１７年紙パルプ技術協会年次大会において、フォーミングシュー１１３Ａが下面側のワイヤに摺接するように備えられたツインワイヤ式のフォーマを提案している。
このフォーマは、図９に示すように、サクションフォーミングロール１１２Ａの下流に備えるフォーミングシュー１１３Ａをサクションフォーミングロール１１２Ａと同様にボトムワイヤ１０４Ａ側に配置しており、フォーミングシュー１１３Ａによって脱水された面を下向きにして、フォーマから下流側のプレス部又は下流側フォーマに搬送されるように構成されている。
【００１７】
このようにすれば、湿紙の上面側はフォーミングシュー１１３Ａと接することがなく、湿紙上面側の微細繊維は脱水作用によって脱落することなく紙層形成されるので、下流で他の湿紙と重ね合わせる場合に微細繊維の多い面と重ね合わせることができ、最終製品の層間強度の向上、あるいは、上記の添加薬品量の低減など紙品質上及び操業上において有効である。
【００１８】
ところが、上記の提案技術において上記の第一の課題及び第二の課題をより高精度に解決するためには、本来、掻取型ブレード１１５によるワイヤの押し込み量がフォーマの運転状態に応じて調整されることが好ましいが、上記提案技術では、掻取型ブレード１１５の位置調整は運転開始前に行われるのみであったり、あるいは、運転開始後は作業者により手動で定期的に位置調整が行われるのみであり、掻取型ブレード１１５の押し込み量の調整にかかる精度に限界があった。
【００１９】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、掻取型ブレードを用いてサクションフォーミングロールからフォーミングシューへ走行する上下のワイヤ及びそのワイヤに挟まれた紙原料層がＳ字ラップするように配設され、フォーミングシューによる脱水面を下向きにして湿紙を排出可能な構成としながら、製造する紙品質を向上させ且つ必要な脱水能力を得られるようにＳ字ラップを構成する掻取型ブレードを適切に調整することができるようにした抄紙機用フォーマ及び抄紙機用フォーマ装置並びに抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の本発明の抄紙機用フォーマは各々ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、上記第１ワイヤと上記第２ワイヤとにより形成される抄紙用ギャップの上流端部に上記紙原料液を噴射するヘッドボックスと、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に配設され、上記第２ワイヤと接するサクションフォーミングロールと、上記サクションフォーミングロールよりも下流に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を備え、上記サクションフォーミングロールが、上記フォーミングシュー及びフォーミングシューの下流に備えられたクーチロールよりも上方に配置されるとともに、上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に配設され、上記第１ワイヤに摺接し、上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレードと、上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さに基づいて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項２記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１のものにおいて、上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記フォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さを取得する湿紙厚取得手段と、演算された厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項３記載の本発明の抄紙機用フォーマは、請求項２のものにおいて、上記ヘッドボックスからの吐出条件情報から上記フォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量と、上記フォーミングロールの脱水量ある意は脱水率と、上記フォーミングロールの原料歩留りの値とから上記湿紙の厚さを算出することを特徴としている。
【００２３】
この場合、上記湿紙厚取得手段が、上記ヘッドボックスの噴出量と上記紙原料液の流量と上記紙原料液の濃度と抄紙速度とを含む上記紙原料液の吐出条件情報を取得し、取得した吐出条件情報からフォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量（坪量に相当する）を求める固形分量算出手段と、脱水量計測装置あるいはあらかじめ坪量及び抄紙速度ごとに検量された脱水能力線図から上記フォーミングロールの脱水率又は脱水量を取得してこの脱水率又は脱水量から掻取型ブレードの入り側付近の紙原料液の濃度を取得する紙原料液の濃度取得手段と、上記フォーミングロールでの脱水時に白水と共に排出される固形分量を取得し、原料吐出時の固形分量（単位時間当たりの固形分量）からこの排出される固形分量を差し引くことにより、上記フォーミングロールの原料歩留りの値を取得する歩留まり取得手段と、を備えるようにする。そして、固形分量（坪量）及び掻取型ブレードの入り側付近の紙原料液の濃度に対する原料厚さ特性図を予め用意して、この原料厚さ特性図を用いて、原料歩留りを考慮した固形分量と紙原料液の濃度とから、原料厚さ（湿紙厚さ）を求めるようにすることができる。
【００２４】
また、請求項４記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項２のものにおいて、上記湿紙厚取得手段は、上記掻取型ブレードの上流近傍で、ワイヤ厚さを含む原料厚さを計測する変位センサを備えていることを特徴としている。
また、請求項５記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜４のいずれか１項のものにおいて、上記ヘッドボックスは、上記抄紙用ギャップの上流端部に向けて水平よりも上方に向けて上記紙原料液を噴射することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項６記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜５のいずれか１項のものにおいて、上記掻取型ブレードの長さが１０ｍｍから２００ｍｍの範囲であることを特徴としている。
また、請求項７記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜６のいずれか１項のものにおいて、上記第２ワイヤが上記サクションフォーミングロールの周面に接する位置から離れる位置までの接触量である上記フォーミングロールにおけるラップ角が、７０度以上１２５度以下であるとともに、上記フォーミングロールの直径が１５００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１〜７のいずれか１項のものにおいて、上記フォーミングシューの下流側に、上記第１ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備えていることを特徴としている。
また、請求項９記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された第１フォーマと、上記第１フォーマの下流側に少なくとも一つの下流側フォーマとを備え、上記第１フォーマにおいて形成した上記湿紙の上に、下流側フォーマにおいて形成した上記湿紙を重ね合わせる多層フォーマとして構成されたことを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１０記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置は請求項９のものにおいて、上記下流側フォーマの少なくとも一つに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用されたことを特徴としている。
この場合、第１フォーマの直ぐ下流の下流側フォーマに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマを適用するのが好ましい。これにより、湿紙の微細繊維が歩留まっている面同士が接触するように湿紙を重ね合わせることになり、層間の接着強度が高まることで、最終製品の層間強度向上あるいは薬品量低減ができる。
【００２８】
また、下流側の抄き合わせ用フォーマとして請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマを適用した場合には第２ワイヤ側にトランスファーサクションボックスを配設したことにより、形成された湿紙を円滑に第２ワイヤ側へ移送させることができ、安定した抄き合わせを実現できる。
また、請求項１１記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１０のものにおいて、上記下流側フォーマは、上記フォーミングシューの下流側に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備え、上記サクションボックスのうち最下流のサクションボックスが上記各ワイヤが互いに離隔する際に上記湿紙を上記第２ワイヤに移送するトランスファーサクションボックスとして配設されたことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項１２記載の本発明の抄紙機用フォーマは請求項１０又は１１のものにおいて、上記下流側フォーマの少なくとも一つには、上記各ワイヤを挟んで上記フォーミングシューと対向する位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記第１ワイヤに摺接するように配設されたことを特徴としている。
たとえば最下流で形成される湿紙は、上流側で使用する原料と異なる原料で抄紙し、製品紙表層の面感を向上させる目的で抄き合わされる場合がある。上記フォーミングシューの対向位置から可撓性を有する複数のブレードを印加することによりパルス上の脱水圧力が原料層に作用し、繊維分散性が向上、地合に優れた紙層形成を行うことができる。
一般に、表層の面感向上を目的に抄き合わされる湿紙の坪量は、低坪量の場合が多いが、一方で紙欠陥や地合不良が目立ちやすいため、より美観に優れた製品紙を抄造するには湿紙の厚さに応じて変位制御可能な上記掻取型ブレードと可撓性を有する複数のブレードを配設することが有効である。
【００３０】
また、請求項１３記載の本発明の抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法は、各々ループ状に形成され第１ワイヤ及び第２ワイヤによって形成される抄紙用ギャップに紙原料液を挟んで搬送しながら上記紙原料液を脱水して湿紙を形成する抄紙機用フォーマであって、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に上記第２ワイヤと接するように配設されたフォーミングロールと、上記フォーミングロールよりも下流に上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を含む脱水機器と、上記フォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に上記第１ワイヤに摺接するように配設され上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位可能な掻取型ブレードの制御方法であって、掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さ情報に基づいて上記掻取型ブレードの変位を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１記載の本発明の抄紙機用フォーマ及び請求項１３記載の本発明の抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法によれば、掻取型ブレードの第１ワイヤに対する進退する方向もしくはワイヤ走行方向のいずれかもしくは両方向を湿紙の厚さに基づいて適切に制御するので、製品紙の品質を確保しながら第２ワイヤがフォーミングシューに確実に圧接して遠心力などによる不安定な紙層形成及び過度な押し付けによる紙原料液へのせん断力を抑制し、１つのフォーマによってより高い坪量の紙を製造することが可能になる。
【００３２】
請求項２記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記サクションフォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する湿紙の厚さを推定する演算手段と、演算された厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段を備えているので、坪量の変動や銘柄変更に伴う坪量の増減があっても掻取型ブレードの変位量を適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３３】
請求項３記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションフォーミングロールにおける原料歩留りを考慮して湿紙の厚みを求めるため、さらに湿紙の厚さの推定精度を向上させることができる。さらに、湿紙の厚さを推定する演算手段として、ヘッドボックス開度（噴射量）、原料の流量及び濃度、抄紙速度を含む上記紙原料液の吐出条件情報をＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの抄紙機制御装置から入手し、上記サクションフォーミングロールの脱水量を、脱水量計測装置あるいはあらかじめ坪量及び抄紙速度ごとに検量された脱水能力線図から入手し、さらにサクションフォーミングロールでの脱水によって原料液から流出した固形分を差し引くために、上記サクションフォーミングロールの原料歩留りを歩留り計測装置あるいはあらかじめ坪量、抄紙速度及び歩留り向上剤添加量ごとに検量された歩留り能力線図から入手あるいは原料と上記サクションフォーミングロールで脱水された白水の濃度を計測して歩留りを計算した結果を入力するように構成すれば、たとえば脱水量や原料歩留りをリアルタイムで計測する設備を有していない抄紙機でも精度良く湿紙の厚さを推定でき、坪量の変動や銘柄変更に伴う坪量の増減があっても掻取型ブレードの変位量をさらに適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３４】
請求項４記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、湿紙の厚さを上記吐出条件情報や上記サクションフォーミングロールの脱水条件情報から推定するための演算を行うことなく、湿紙の厚さ変化で変動する第１ワイヤの変位量を計測し、上記掻取型ブレードの位置を制御するため、制御のための装置構成が簡潔でかつ掻取型ブレードの変位量をさらに適切かつリアルタイムに変更でき、紙欠陥の発生抑制及び製品紙の高い品質確保ができる。
【００３５】
請求項５記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、ヘッドボックスからの水滴や固着物の落下等により、上記ヘッドボックスから吐出される原料が乱れて紙欠陥を誘発したり、粕が抄き込まれて下流での紙切れしたりすることを低減することができる。
請求項６記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、掻取型ブレードの長さを１０ｍｍ〜２００ｍｍに設定することで、上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間でＳ字のラップを形成し、上記サクションフォーミングロール出側以降において遠心側に膨れようとするワイヤを押さえ込み、ワイヤの変形や坪量の幅方向における不安定な紙層形成を抑制する。水のもぐりこみ抑制やワイヤとの接触による摩擦などの点から、より好ましくは掻取型ブレードの長さは９０ｍｍ〜１５０ｍｍが良い。
【００３６】
請求項７記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、原料液を表裏バランスよく脱水し、かつ初期脱水として十分な脱水能力を確保できる。
請求項８記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションボックスによって第１ワイヤ側からも脱水することで湿紙の水分濃縮を促進することができる。特に高坪量紙の場合、湿紙の水分濃縮状態を促進・調整することが益々要求され、かつフォーミングシューと逆面側から濃縮を行うため、効率的にかつ表裏バランスよく脱水濃縮できる。
【００３７】
請求項９記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上流側の第１フォーマから、排出された湿紙の上面側はフォーミングシューによる微細繊維の脱落がないため、上面表層の微細繊維が十分歩留まっており、下流側フォーマにおいて形成した湿紙を上から重ね合わせる場合に上面側の微細繊維で他方の湿紙と密着、接着強度が相対的に増加するため、最終製品の層間強度向上あるいはスターチなどの層間強度向上のための薬品量低減ができる。また、第１フォーマによって従来よりも高い坪量の湿紙を１台のフォーマで製造することが可能となるので、高坪量の製品紙を生産する際に必要な抄き合わせ層数を低減することができる。
【００３８】
請求項１０記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上流側の第１フォーマから排出された湿紙の上面側はフォーミングシューによる微細繊維の脱落がないため、上面表層の微細繊維が十分歩留まっており、下流側フォーマにおいて形成した湿紙は第１フォーマとは逆に第２ワイヤにフォーミングシューが配設されているため、上から重ね合わせる場合に下面表層に微細繊維が歩留まっているため、これかが抄き合わされることによって湿紙間の密着が更に増し、最終製品の層間強度向上あるいはスターチなどの層間強度向上のための薬品量低減ができる。
【００３９】
したがって、高坪量の湿紙同士を抄き合わせる場合の多い第１フォーマとその直後の下流フォーマとの抄き合わせにおいて、その下流フォーマを請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機用フォーマとすることが望ましい。
請求項１１記載の本発明の抄紙機用フォーマによれば、サクションボックスによって湿紙の水分濃縮を促進するとともに、その後のトランスファーボックスによって下流側へ向かう第２ワイヤへ円滑に移送されるため、安定した抄き合わせを行うことができる。
【００４０】
請求項１２記載の本発明の抄紙機用フォーマ装置によれば、上記下流側フォーマにフォーミングシューと対向する位置が少なくとも一つに請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマであり、上記フォーミングシューの対向位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記下流用フォーマの第１ワイヤに摺接するように配設されているため、該ブレードを印加することによりパルス上の脱水圧力が原料層に作用し、繊維分散性が向上、地合に優れた紙層形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の第１実施形態にかかる抄紙機用フォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、図１はそのフォーマ装置の構成を模式的に示す図、図２はそのフォーマの構成を模式的に示す部分構成図、図３は紙原料の濃度と原料厚さとの対応関係を坪量毎に示すグラフ、図４は掻取型ブレード位置の位置と破裂強度との対応関係を示すグラフ、図５（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも、掻取型ブレードの位置とワイヤとの関係を示す部分拡大図である。
【００４２】
まず、本実施形態にかかる抄紙機用フォーマについて説明する。図１に示すように、本実施形態では、第１フォーマ１Ａ及び第２フォーマ１Ｂが備えられ、これらの２組のフォーマ１Ａ，１Ｂからなる二層フォーマとして構成されており、各フォーマ１Ａ，１Ｂでそれぞれ形成した紙層を重ね合わせて坪量の大きい紙層を形成することにより、厚紙や板紙等の坪量が大きい製品紙を抄造することができる構成になっているが、坪量が小さい製品紙を抄造する際には、第１フォーマ１Ａのみを用いればよい。
【００４３】
ここでは、第１フォーマ１Ａの下流側に第２フォーマ１Ｂが配置されており、後述するように第１フォーマ１Ａで形成される湿紙Ｗ１の上に第２フォーマ１Ｂで形成される湿紙Ｗ２が重ね合わされるようになっている。
以下、各フォーマ１Ａ，１Ｂでそれぞれ形成した紙層を重ね合わせて高坪量の製品紙を生産する場合を説明する。
【００４４】
まず、第１フォーマ１Ａの構成について説明する。図１に示すように、第１フォーマ１Ａは、ヘッドボックス４０Ａ，トップワイヤ（第１ワイヤ）３Ａ，ボトムワイヤ（第２ワイヤ）４Ａ，ブレストロール１１Ａ，サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，掻取型ブレード１４Ａ，サクションボックス１５Ａ，センターロール１６Ａ，トランスファーボックス１７Ａ及び上記ワイヤをサポートする複数のロールを備えている。
【００４５】
上側に配置されたトップワイヤ３Ａ及び下側に配置されたボトムワイヤ４Ａはいずれもメッシュ形状をなしており、それぞれエンドレスに循環するループ状に構成されている。
ヘッドボックス４０Ａは噴出口が略水平（略真横）あるいは水平（真横）よりもやや上向きに傾斜した方向に紙原料液２Ａを噴射するように設置されている。ブレストロール１１Ａとサクションフォーミングロール１２Ａでガイドされたトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａはギャップ（抄紙用ギャップ）を形成し、このギャップ空間の上流端部に向かって紙原料液２Ａが吐出される。その後、紙原料液２Ａはトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａとによって把持され、順次サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，サクションボックス１５Ａで脱水され、湿紙を形成するようになっている。
【００４６】
特に、サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａ，サクションボックス１５Ａ，センターロール１６Ａは、上方からこの順に配置されており、これらに沿って移動するトップワイヤ３Ａ及びボトムワイヤ４Ａは、サクションフォーミングロール１２から下方に向かっている。センターロール１６Ａによって、ワイヤ及び湿紙は水平方向へと方向転換し、両ワイヤ３Ａ，４Ａが互いに離接する際にトランスファーボックス１７Ａによる吸引によりボトムワイヤ４Ａへ湿紙を移送されるようになっており、下流に搬送される。
【００４７】
また、サクションフォーミングロール１２Ａはロール径が１５００ｍｍ（ミリメートル）〜２１００ｍｍの範囲で形成されており、ロール周面を形成するロールセルには多数の吸引孔が設けられ、ロールセル内部には真空吸引可能なボックスが組み込まれている真空吸引ロールであり、トップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａとに把持された紙原料液２Ａはサクションフォーミングロール１２Ａの周面に接して湾曲して走行するようになっている。
【００４８】
つまり、サクションフォーミングロール１２Ａでは、ワイヤに挟まれた紙原料液２Ａがこのロール面に沿って走行するときに、紙原料液２Ａが両ワイヤ３Ａ，４Ａで形成されたギャップ空間に呑み込まれる際の衝突圧及びボトムワイヤ４Ａがロールに接触している際に発生するワイヤ間面圧に加え、紙原料液２Ａ中の水分がトップワイヤ３Ａ側には遠心力により、ボトムワイヤ４Ａ側には真空吸引により脱水され、両面脱水されるようになっている。
【００４９】
なお、サクションフォーミングロール１２Ａのロール表面に、両ワイヤ３Ａ，４Ａよりも目の粗いシュリンクワイヤを巻くなどして、吸引孔による局所的な脱水ムラを軽減することが望ましい。つまり、吸引孔に近い部分と吸引孔から遠い部分とでは紙原料液２Ａの脱水度合いが異なるため紙原料液に局所的に脱水ムラが生じるのである。
また、両ワイヤ３Ａ，４Ａがサクションフォーミングロール１２Ａの周面に接する位置から離れる位置までの接触量をサクションフォーミングロール１２Ａに接している角度で示す場合、これをラップ角というが、このラップ角は、７０度以上１２５度以下であることが好ましい。ラップ角がこの範囲よりも小さいと真空吸引領域（即ち、ボトムワイヤ４Ａとサクションフォーミングロール１２Ａとが接する領域に対応する）が小さいため真空吸引による脱水を十分に行なうことができない。また、ラップ角がこの範囲よりも大きいと、真空吸引による脱水が過剰になって原料内の繊維が不動化し、フォーミングシュー１３Ａで適切な繊維分散を行うことができず、繊維が絡み合ったフロック（繊維塊）が顕在化し、地合の悪い不均一な紙層構造になり易い。
【００５０】
また、ラップ角の上限はボトムワイヤ４Ａ及びボトムワイヤ４Ａ回りの機器類の配置からも規制される。
フォーミングシュー１３Ａは、サクションフォーミングロール１２Ａの下流側で、ボトムワイヤ４Ａに摺接するように配設されている。このフォーミングシュー１３Ａには、図２に示すように複数の脱水ブレードが互いに間隔をあけて設けられており、これらの脱水ブレードの頂面（摺接する面）が並んで形成されるフォーミングシュー１３Ａの頂面は曲率半径Ｒ上に位置するように形成されている。
【００５１】
ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａは、この脱水ブレードに摺接することで曲率半径Ｒのループ状に走行するようになっており、紙原料液２Ａは、ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａに挟まれた略曲率半径Ｒのループ上を走行するようになっている。
フォーミングシュー１３Ａでの脱水についてより詳しく説明すると、フォーミングシュー１３Ａの頂面が曲率半径Ｒの凸状に形成され、ボトムワイヤ４Ａ及びトップワイヤ３Ａがこのフォーミングシュー１３Ａにワイヤテンション（両ワイヤ３Ａ，４Ａの引張応力）によって押し付けられながら走行するとともに、サクションフォーミングロール１２Ａと同等あるいはより高い真空を印加させ、これにより、概ねフォーミングシュー１３Ａ側に脱水を行い、湿紙（紙原料液２Ａ）の脱水を促進する。
【００５２】
この際、両ワイヤ３Ａ，４Ａが個々の脱水ブレード上を移動する際に発生する脱水圧力が、パルス状となって原料層に作用するため、繊維分散が促進される。
したがって、フォーミングシュー１３Ａによる脱水能力を高めるほど、フォーミングシュー１３側へ脱水される割合は高まり、紙原料液２Ａの微細繊維分布も、フォーミングシュー１３側の面と他方の面とで異なるものになり、フォーミングシュー１３Ａ側の面では、真空印加による脱水により水分除去が促進される一方で、フォーミングシュー１３Ａ側の面の微細繊維が水分とともに奪われてしまうことになる。
【００５３】
フォーミングシュー１３Ａの下流側には、サクションボックス１５Ａがトップワイヤ３Ａに摺動するように配設されている。サクションボックス１５Ａはフォーミングシュー１３Ａで不動化した湿紙からさらに水分を除去するために設けられ、通常フォーミングシュー１３Ａよりも高い真空を印加し、この真空により紙原料液２Ａをトップワイヤ３Ａ側からさらに脱水するようになっている。これにより、フォーミングシュー１３Ａで除去されなかった水分を取り去ってさらに湿紙を濃縮する。
【００５４】
特に高坪量の湿紙の場合には、フォーミングシュー１３Ａの脱水ブレードにより、フォーミングシュー１３Ａ面側の水分が掻き取られて除去される際に、反対面であるボトムワイヤ４Ａ接触面側の水分はフォーミングシュー１３Ａ側に完全には移動していない。このため、フォーミングシュー１３Ａと対向方向からサクションボックス１５Ａにて吸引を行う事によって水分除去を行うことが効果的である。このとき、紙原料層はフォーミングシュー１３Ａでの脱水により繊維は概ね不動化してマット状となっており、サクションボックス１５Ａでの脱水量もフォーミングシュー１３Ａでの脱水量に比べて少ないため、脱水に伴う微細繊維の脱落は軽微で、サクションボックス１５Ａ側の微細繊維の量はフォーミングシュー１３Ａ側の微細繊維量に対して多い。
【００５５】
なお、不動化とは原料から水分が除去されてある程度高濃度化して紙原料層の繊維同士が十分に接近した状態になると繊維同士が拘束しあって脱水時に紙原料液層に生じる水流があっても繊維が移動しなくなることをいう。このとき、紙原料液層の繊維（特にフォーミングシュー１３Ａ側）はマットを形成してフィルターのような目の詰まった状態となり、脱水とともに失う微細繊維の量なども減少する。
【００５６】
そして、サクションフォーミングロール１２Ａ、フォーミングシュー１３Ａ及びサクションボックス１５Ａを経て十分に脱水された紙原料液２Ａは、十分に固相を呈した紙層（湿紙）Ｗ１を形成するようになっている。サクションボックス１５Ａの下流側では両ワイヤ３Ａ，４Ａの経路がセンターロール１６Ａを経て略水平になり、トランスファーボックス１７Ａにおいて、湿紙をボトムワイヤ４Ａ側に移送してトップワイヤ３Ａと分離し、ボトムワイヤ４Ａの下方に備えられた種々脱水機器あるいはワイヤサポート機器（図示せず）によって、湿紙Ｗ１はボトムワイヤ４の側に案内され次工程に搬送されるようになっている。
【００５７】
掻取型ブレード１４Ａは、サクションフォーミングロール１２Ａとフォーミングシュー１３Ａとの間の、ボトムワイヤ４Ａがサクションフォーミングロール１２Ａから離隔する位置よりも下流側に設けられている。
掻取型ブレード１４Ａの形状は脱水された水がトップワイヤ３Ａと掻取型ブレード１４Ａとの間に潜りこまない様にブレードの先端がワイヤに対して的確に接触するために掻取形状をしている。なお、トップワイヤ３と接触する部分の長さは１０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００５８】
この掻取型ブレード１４Ａは、トップワイヤ３Ａに摺接し、トップワイヤ３Ａを外側からボトムワイヤ４Ａ側に押し込むようにトップワイヤ３Ａに対して進退する方向もしくあるいはワイヤ両ワイヤ３Ａ，４Ａの走行方向と略平行な方向のいずれかもしくは両方向に変位可能に構成されている。
まず、図２を参照して、このコントロールブレード１４Ａの役割を説明する。図２に示すように、サクションフォーミングロール１２Ａ及びその下流に隣接するフォーミングシュー１３Ａはいずれも両ワイヤ３Ａ，４Ａがワイヤに印加されるテンションによって圧接し、真空力とともに脱水を実現できる。しかし、サクションフォーミングロール１２Ａ及びフォーミングシュー１３Ａは、いずれもボトムワイヤ４Ａ側に設けられているので、トップワイヤ３Ａについてはその位置を規制する機器はブレストロール１１Ａとサクションボックス１５Ａしかなく、ボトムワイヤ４Ａに比べて極めて長い距離をワイヤのテンション、あるいは、サクションフォーミングロール１２Ａ，フォーミングシュー１３Ａによりボトムワイヤ４Ａ及び原料液を介して印加される真空力によって保持されることになる。
【００５９】
したがって、紙原料液２Ａ層やトップワイヤ３Ａに作用する遠心力の影響でトップワイヤ３Ａが遠心方向に膨れたりして、幅方向で紙層の形成が不安定になったり、欠陥を誘発したりする。そこで、掻取型ブレード１４Ａにより、トップワイヤ３Ａ側から両ワイヤ３Ａ，４Ａ及び紙原料液２Ａ層をサクションフォーミングロール１２Ａ及びフォーミングシュー１３Ａに向けて押し付けるように構成している。
【００６０】
しかし、この掻取型ブレード１４Ａによる両ワイヤ３Ａ，４Ａへの押し付けが強すぎると、両ワイヤ３Ａ，４Ａがサクションフォーミングロール１２及びフォーミングシュー１３Ａに確実に圧接されるものの、両ワイヤ３Ａ，４Ａ間に働く圧縮力が過剰になり、脱水能力は向上するものの紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまう。
【００６１】
一方、掻取型ブレード１４Ａによる両ワイヤ３Ａ，４Ａへの押し付けが弱すぎると、該ブレード先後端での両ワイヤ３Ａ，４Ａに対する当りが悪くなって、脱水された白水がブレード面とトップワイヤ３Ａの間にもぐりこんでストリーク状の紙欠陥（筋状の傷等）を誘発したり、上述のように幅方向での不均一な紙層形成を発生させる。
これらの度合いは、両ワイヤ３Ａ，４Ａとその間にある紙原料液２Ａ層の厚さによって異なる。そこで、本発案では、掻取型ブレード１４Ａは、図示しないアクチュエータによってトップワイヤ３Ａに対する進退する方向もしくはワイヤ走行方向のいずれかもしくは両方向に変位可能に構成されており、掻取型ブレード１４Ａの位置は、演算装置等で構成される制御装置（制御手段）３０によって制御されるようになっている。
【００６２】
（掻取型ブレード１４Ａの進退位置）
ここで、制御装置３０による掻取型ブレード１４Ａの位置制御について図３及び図４を参照して説明する。
両ワイヤ３Ａ，４Ａに挟まれる紙原料液２Ａ層の厚さは、抄紙目標の紙の坪量とそのときの原料濃度に依存する。ある原料性状における原料濃度と坪量に対するサクションフォーミングロール１２Ａの出側付近での原料厚さを図３に示す。
ここではサクションフォーミングロール１２Ａ出側付近での原料濃度は約３%である。図３（Ａ）に示すようにこのときの原料厚さは目標とする坪量によって数ミリ変化することがわかる。
【００６３】
一般に、抄紙する紙の坪量には範囲があり、いずれの坪量条件でも安定して紙層形成ができるようサクションフォーミングロール下流の脱水機器先端の位置は、平均的な厚さの位置に設定されるか、最も多く生産する坪量に対して適切になるように設定される。
しかし、図３に示すようにより高坪量の紙を生産できるようにするには紙の坪量の生産可能幅を拡大する必要があり、例えば７５から２００ｇ／ｍ２まで抄紙する場合には、紙原料液２Ａ層の厚さの差は約３ｍｍになると推察される。そのため、これらの厚さ変化に追従して掻取型ブレード１４Ａの位置を変化させることが安定した紙層形成を行う上で重要となる。
【００６４】
特に、低坪量に適切な設定位置で高坪量条件の紙を抄紙した場合、上述したように両ワイヤ３Ａ，４Ａ間に働く圧縮力が過剰になり、脱水能力は向上するものの紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまう。
その一例として、掻取型ブレード１４Ａの位置をワイヤに対して進退する方向に変化させたときの製品紙の比破裂強度を図４に示す。図４は、坪量１７５ｇ／ｍ２の場合においての掻取型ブレード１４Ａの適正位置をブレード位置０ｍｍとし、トップワイヤ３Ａ方向に押し込んだ変位量を正としてブレードの進退量を表している。
【００６５】
異なる坪量に対して設定すべきブレード位置は、図３の紙原料厚さ特性図から、坪量１７５ｇ／ｍ２に（紙原料厚さ：５．６ｍｍ）比べて、坪量１４０ｇ／ｍ２（紙原料厚さ：４．６ｍｍ）では約１ｍｍ，坪量７５ｇ／ｍ２（紙原料厚さ：２．８ｍｍ）では約３ｍｍ押し込んだ位置が適正位置である。ここで、これら低坪量に最適な設定位置において、坪量１７５ｇ／ｍ２量を抄紙した場合、図４から例えば７５ｇ／ｍ２に適正な位置のままであると、破裂強度が８７％しか発現しないことが判る。これは、高坪量紙を生産するのに伴い、紙原料厚さが大きくなったにもかかわらず、設定すべきブレード位置が低坪量に適切な設定位置であったために、掻取型ブレード１４Ａの先端及び後端で原料層に過度なせん断力が加わり、紙層の一部が不安定に形成されたためと考えられる。
【００６６】
上述の現象を模式的に表したものが図５である。例えば、図５（Ａ）に示すように坪量が低い場合に適した掻取型ブレード１４Ａの設定条件にて高坪量を抄紙する場合には図５（Ｂ）に示すように、トップワイヤ３Ａが過度に押し込まれる結果、両ワイヤ３Ａ，４Ａ及び紙原料液２Ａ層に過度な曲率のＳ字状のラップ（Ｓ字ラップ）が形成され、紙原料液２Ａ層に高いせん断力が発生する。そこで、掻取型ブレード１４Ａの位置を後退させ、図５（Ｃ）に示すように適度なＳ字のラップを形成するようにブレード位置を再調整することにより、紙層の一部が不安定に形成されることを回避できる。
本実施形態では、掻取型ブレード１４Ａの位置調整をワイヤに対して進退方向に行ったが、ワイヤ進行方向あるいは進退方向及びワイヤ進行方向の双方で実施してもよい。
【００６７】
（掻取型ブレード１４Ａの位置制御演算）
掻取型ブレード１４Ａの位置制御は、掻取型ブレード１４Ａの入り側付近（あるいはサクションフォーミングロール１２Ａの出側付近）の紙原料液２Ａの厚さ（以下、湿紙厚さという）によって制御することが最良である。
【００６８】
このときの湿紙厚さは図３（Ａ）に示すように、紙原料液２Ａの濃度と原料液に含まれる固形分量すなわち坪量によって決まる。
したがって、制御装置３０は紙原料液２Ａの濃度と紙原料液２Ａに含まれる固形分量についてのデータ（データ３１Ａ）を図示省略のＤＣＳなどの抄紙機制御装置、あるいは、図示省略の計測装置から取得し、取得したデータを用いて湿紙厚さを演算するようになっている。制御装置３０におけるこの湿紙厚さを演算等により取得する機能を湿紙厚取得手段とする。
【００６９】
湿紙厚取得手段による湿紙厚さの演算方法は、要求される精度や計測環境によって種々選択できる。
簡易的には（紙原料液の原料濃度及び抄紙速度をそれぞれ基準値とすると）、ヘッドボックス４０Ａの開度と概略の脱水量から計算できる。なお、ヘッドボックス４０Ａの開度とは紙原料液の吐出量を制御するためのヘッドボックス４０Ａの開口部の高さであり、ヘッドボックスから吐出されて原料の着地後形成される湿紙の厚さはこの開度（単位時間当たりの吐出量に対応する量）に所定の縮流係数を乗じて吐出時の縮流効果を計算したものとなる。
【００７０】
つまり、この湿紙厚さの演算は、湿紙厚さをＤ，ヘッドボックスの開度をＫ，ヘッドボックスからの吐出量に対する脱水された白水の割合である脱水率をＲとすると、次式で表せる。
Ｄ（ｍｍ）＝Ｒ（％）×Ｋ（ｍｍ）×縮流係数
ここで、サクションフォーミングロールの脱水率はヘッドボックスの流量を１００％としたときの脱水量の割合であり、通常７０〜８０％脱水される。ヘッドボックスの開度は一般に高坪量ほど大きく、坪量に応じて１０〜２０ｍｍ程度の範囲で設定される。
【００７１】
さらに、より詳細に湿紙厚さを求めたい場合には、図３（Ａ）に示すような（i）固形分量（坪量）及び紙原料液の濃度に対する原料厚さ（湿紙厚さ）特性図をあらかじめ調査しておいてリファレンスデータとし、（ii）ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などの抄紙機制御装置から得られる単位時間当たりの固形分量から坪量を算出し、（iii）脱水量計測装置としての図示省略の脱水量センサの信号からサクションフォーミングロール１２Ａの脱水率（又は、脱水量）を求めて掻取型ブレード１４Ａの入り側付近の原料濃度を算出して、レファレンスデータの坪量と原料濃度との関係から厚さを求めることができる。なお、単位時間当たりの固形分量は、ヘッドボックスの開度Ｋ，紙原料液の濃度，抄紙速度で決まる。
【００７２】
さらに詳細に湿紙厚さを求めたい場合には、サクションフォーミングロール１２Ａでの歩留まりを考慮するため、制御装置３０が、サクションフォーミングロール１２Ａでの脱水時に白水と共に排出される固形分量（坪量相当）を取得し、原料吐出時の固形分量（坪量相当）から差し引いてサクションフォーミングロールの原料歩留まりの値を取得し、この原料歩留まりを考慮して掻取型ブレード１４Ａの入り側付近の坪量を求めてもよい。つまり、上述のごとく、レファレンスデータの坪量と原料濃度との関係から厚さを求める際に用いる単位時間当たりの固形分量（坪量）として、原料歩留まりの値に相当する固形分量（坪量）を用いるのである。この場合、制御装置３０におけるこの歩留まりを算出する機能を歩留まり取得手段とする。
【００７３】
なお、センサを有しない場合はリファレンスデータとして、坪量や抄紙速度あるいは薬品添加量に対する脱水量や歩留まり量の関係をあらかじめマップ又はテーブルとした脱水能力線図にしておき、ＤＣＳなどの抄紙機制御装置から得られる一般的な速度情報や原料吐出情報に基づいて、厚さ推定に要する関連情報を設定してもよい。
あるいは、これら上記の演算工程を省き、原料厚さを直接計測してもよい。この場合、サクションフォーミングロール１２Ａの出側付近もしくは掻取型ブレード１４Ａの入り側付近に変位センサ（図示省略）を設置し、トップワイヤ３Ａの相対変位量を原料厚さの変化として捕らえ、図示しないアクチュエータを制御してもよい。
【００７４】
（第２フォーマ）
次に、第２フォーマ１Ｂについて説明する。図１に示すように、第２フォーマ１Ｂはヘッドボックス４０Ｂ，トップワイヤ３Ｂ，ボトムワイヤ４Ｂ，ブレストロール１１Ｂ，サクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７Ｂ，掻取型ブレード１４Ｂ，抄き合わせロール２１Ｂを備えており、両ワイヤ３Ｂ，４Ｂはエンドレスに循環するループ状に構成されている。トップワイヤ３Ｂはブレストロール１１Ｂ，掻取型ブレード１４Ｂに摺設し、ボトムワイヤ４Ｂはサクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７C，抄き合わせロール２１Ｂに摺設し、それぞれエンドレスに循環するループ状に構成されている。
【００７５】
そして、第２フォーマ１Ｂは抄き合わせロール２１Ｂが第１フォーマ１Ａのボトムワイヤ４Ｂの上部に配設され、第１フォーマ１Ａで抄紙された湿紙Ｗ１がボトムワイヤ４Ａで搬送され、その湿紙Ｗ１の上面に第２フォーマ１Ｂで抄紙された湿紙Ｗ２を重ねあわせるように配設されている。
その下流側にはトランスファーボックス１７Ｂが配設され、第１フォーマ１Ａ及び第２フォーマ１Ｂで抄紙された湿紙をボトムワイヤ４Ａ側に移送し、図示しないサクションボックスで更に脱水しながら、クーチロール１９へ搬送され、ピックアップロール２０にて次工程であるプレスパートへと搬送される。
【００７６】
ヘッドボックス４０Ｂからトップワイヤ３Ａとボトムワイヤ４Ａで形成されるギャップ空間に向かって紙原料液２Ｂが吐出される。紙原料液２Ｂは、ブレストロール１１Ｂとサクションフォーミングロール１２Ｂとによってトップワイヤ３Ｂ及びボトムワイヤ４Ｂにより形成される抄紙用ギャップに挟み込まれ、サクションフォーミングロール１２Ｂ，フォーミングシュー１３Ｂ，トランスファーボックス１７Ｃの順に脱水され、第１フォーマ１Ａで抄紙された湿紙に重ね合わせるのに都合の良い水分量の湿紙Ｗ２を形成するようになっている。
【００７７】
このとき、第２フォーマ１Ｂに求められる坪量条件によっては、フォーミングシュー１３Ｂとトランスファーボックス１７Ｃとの間にサクションボックスを追加してもよい。
トランスファーボックス１７Ｃは湿紙の水分調整を促進すると共に第２フォーマ１Ｂで形成された湿紙Ｗ２をボトムワイヤ４Ｂ側に移送する。
ここで、第１フォーマ１Ａにより形成した湿紙Ｗ１はトップワイヤ３Ａと接する面を上面とし、第２フォーマ１Ｂにより形成した湿紙Ｗ２はトップワイヤ３Ｂと接する面を下面とすると、湿紙Ｗ１及び湿紙Ｗ２は、抄き合わせロール２１Ｂで湿紙Ｗ１の上面と湿紙Ｗ２の下面とが貼り合わされるようにして湿紙Ｗ１の上に湿紙Ｗ２が重ね合わされ、トランスファーボックス１７Ｂで第１フォーマのボトムワイヤ４Ａに移送され、下流側の複数のサクションボックスで更に脱水を促進するとともに湿紙同士の結合強度を増加させ、クーチロール１９へ搬送され、ピックアップロール２０にて次工程であるプレスパートへと搬送される。
【００７８】
なお、各湿紙Ｗ１，Ｗ２はともにボトムワイヤ４Ａ及び４Ｂに接触する面は表面の微細繊維がフォーミングシュー１３Ａ及び１３Ｂでの脱水により脱落するため離脱してしまうため粗い状態であるが、トップワイヤ３Ａ及び３Ｂに接触する湿紙反対面は、微細繊維が多く残留しており、その面同士が互いに接合しあうため、密着度合が増し、重ね合わせ面間の層間強度の向上に有利な構成となっている。
【００７９】
また、第２フォーマでの掻取型ブレード１４Ｂも第１フォーマでの掻取型ブレード１４Ａの掻取型ブレード１４Ａの進退位置制御演算と同様に、紙原料層の厚さに応じて適切な変位量となるように図示しないアクチュエータによって制御されるため、第２フォーマで抄紙される湿紙Ｗ２も高坪量時に紙繊維が部分的に破壊されるなど紙繊維構造に悪影響が生じて製品紙の力学物性が低下したり、繊維が局所的によれたりする紙欠陥が発生するなどの製品の品質低下を招いてしまったり、低坪量時に脱水された白水が掻取型ブレード１４Ｂ面とトップワイヤ３Ｂの間に潜り込んでストリーク状の紙欠陥を誘発したり、上述のように幅方向での不均一な紙層形成を発生させることなく、安定した紙層形成を行うことができる。
なお、第２フォーマの下流にさらに複数のフォーマを配設し、抄き合わせ総数を増やすほか、例えば、第２のフォーマあるいはさらにその下流に少なくとも１台を従来より一般的に用いられている長網式のミニ・フォードリニアとしても良い。
【００８０】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について図６，７を用いて説明する。図６，７はいずれも本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、図６はその概略構成を示す構成図、図７は対向脱水ブレード及びフォーミングシューによる脱水状態を模式的に示す図である。
【００８１】
なお、本実施形態は第１実施形態のものと同様の要素を含んでおり、第１実施形態の同様なものについては説明を省略して同符号を用いる。
図６に示すように、第１フォーマ１Ａの下流側に、第２フォーマ１Ｂを配し、更にその下流に第３フォーマ１Ｃを配設した点が第１実施形態と異なる。第３フォーマ１Ｃは対向脱水ブレード２２Ｃを備えていることを除いて第２フォーマ１Ｂと同様に構成されている。
【００８２】
一般に複数のフォーマからなる多層フォーマにおいて、第３あるいは第４のフォーマとして第２フォーマよりも下流に配されるフォーマは、製品紙の表面品質を向上させるために第１及び第２のフォーマに比べてより上質な原料や色合いの異なる原料が使用される場合があり、この場合下流側のフォーマで形成する湿紙の坪量は上流側の第１フォーマ及び第２フォーマにて形成される湿紙の坪量と比較して小さいことが多い。
【００８３】
このような場合には、下流側のフォーマで形成する湿紙の力学物性の低下を招かないことはもちろんのこと、更に面方向における繊維分散性に優れ（つまり、湿紙の表面の繊維の密度が均等に配置され）、地合に良好な紙層形成が求められる。
本実施形態では、より繊維分散性に優れる表層湿紙Ｗ３を得るために、第３フォーマのフォーミングシュー１３Ｃの両ワイヤ３Ｃ，４Ｃ対向側にトップワイヤ１Ｃを介して対向脱水ブレード２２Ｃを配設している。
【００８４】
対向脱水ブレード２２Ｃは図７に示すように複数の対向ブレード４１を備えており、各脱水ブレードには加撓性を有するエアチューブで形成された加撓性体４２が備えられている。
このように、加撓性体４２を介して対向ブレード４１をフォーミングシューに押し付けることによって対向脱水ブレード２２Ｃとフォーミングシュー１３Ｃとの間を走行する紙原料層２Ｃにパルス状の脱水圧力を作用させて、原料層内の繊維分散性を向上させることができる。なお、フォーミングシュー１３Ｃの脱水ブレード及び対向脱水ブレード２２の対向ブレード４１の形状については図７のものは一例であり、これに示すものに限定しない。
【００８５】
これにより、フォーミングシュー１３Ｃ単体のみにおいて紙原料液２Ｃ層を脱水する場合と比較して、紙原料液２Ｃに作用するパルス状の脱水圧力印可回数をより増加させると共に、その圧力値を向上させることができるため、繊維分散性を向上させることができる。
一方、第３フォーマ１Ｃで抄紙する坪量は概ね１００ｇ／ｍ２以下であり、第１及び第２フォーマ１Ａ，１Ｂで抄紙される坪量よりも小さいため、掻取型ブレード１４Ｃの位置調整制御による高坪量でも安定して抄紙する性能と効果は相対的に減少するが、紙原料液２Ｃ層の厚さに最適な位置調整が行われることにより、各原料が有する力学物性を最大限に発現させることが可能である。
【００８６】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００８７】
例えば、上述の実施形態では操業情報から掻取型ブレード入り側の原料層厚みを演算したが、抄紙機に取り付けられた坪量センサや抄き合わせ前後の湿紙厚さを変位計で計測し、これに所定の係数を掛け合わせて、掻取型ブレードを制御してもよい。
また、掻取型ブレードの変位制御方向はワイヤに対して進退する方向にのみ制御するだけでなく、ワイヤ走行方向あるいは双方の方向に制御してもよい。
【００８８】
また、上述の実施形態においては、抄紙機のフォーマ部において、フォーマを複数配置する構成となっているがこれに限らずフォーマを単数でもよい。この場合には当然、湿紙を重ね合わせる際の密着性の向上という効果は得られないものの、坪量情報に基づいて掻取型ブレード１４が適切に調整されることにより、より高坪量の製品を抄造することができる。
【００８９】
さらに、第２フォーマ及びその下流にはさらに複数のフォーマを配設し、抄き合わせ総数を増やすほか、例えば、第２のフォーマあるいはさらにその下流に少なくとも１台を従来より一般的に用いられている長網式のミニ・フォードリニアとしても良いし、抄き合わせる原料種や各層の坪量範囲によっては、最下流でないギャップフォーマに対向脱水ブレードを配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるフォーマの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるフォーマの構成をフォーマを備えた抄紙機の概略構成を模式的に示す部分構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるフォーマにおいて紙原料の濃度と原料厚さとの対応関係を坪量毎に示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるフォーマにおいて掻取型ブレード位置の位置と破裂強度との対応関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる抄紙機用フォーマ及びフォーマ装置を説明するためのものであって、（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも、掻取型ブレード図１の部分拡大図の位置とワイヤとの関係を示す部分拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ部（フォーマ装置）の概略構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる抄紙機のフォーマ装置の対向脱水ブレード及びフォーミングシューによる脱水状態を模式的に示す図である。
【図８】従来技術における抄紙機のフォーマの概略構成を示す構成図である。
【図９】従来技術における抄紙機のフォーマの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ 第１フォーマ
１Ｂ 第２フォーマ
１Ｃ 第３フォーマ
２Ａ，２Ｂ 紙原料液
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 第1ワイヤ（トップワイヤ）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 第２ワイヤ（ボトムワイヤ）
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ブレストロール
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ サクションフォーミングロール
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ フォーミングシュー
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 掻取型ブレード
１５Ａ サクションボックス
１６Ａ センターロール
１７Ａ〜１７Ｅ トランスファーボックス
１９ クーチロール
２０ ピックアップロール
２１Ｂ，２１Ｃ 抄き合わせロール
２２Ｃ 対向脱水ブレード
３０ 制御装置
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 操業情報
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ ヘッドボックス
４１ 対向ブレード
４２ 加撓性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、
上記第１ワイヤと上記第２ワイヤとにより形成される抄紙用ギャップの上流端部に上記紙原料液を噴射するヘッドボックスと、
上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に配設され、上記第２ワイヤと接するサクションフォーミングロールと、
上記サクションフォーミングロールよりも下流に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を備え、
上記サクションフォーミングロールが、上記フォーミングシュー及びフォーミングシューの下流に備えられたクーチロールよりも上方に配置されるとともに、
上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に配設され、上記第１ワイヤに摺接し、上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレードと、
上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さに基づいて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、
を備えている
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマ。
【請求項２】
上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記フォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さを取得する湿紙厚取得手段と、
上記湿紙厚取得手段により取得された上記湿紙の厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、請求項１記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項３】
上記湿紙厚取得手段は、上記ヘッドボックスからの吐出条件情報から上記フォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量と、上記フォーミングロールの脱水量ある意は脱水率と、上記フォーミングロールの原料歩留りの値とから上記湿紙の厚さを算出する
ことを特徴とする、請求項２記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項４】
上記湿紙厚取得手段は、上記掻取型ブレードの上流近傍で、ワイヤ厚さを含む原料厚さを計測する変位センサを備えている
ことを特徴とする、請求項２記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項５】
上記ヘッドボックスは、上記抄紙用ギャップの上流端部に向けて水平よりも上方に向けて上記紙原料液を噴射する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項６】
上記掻取型ブレードの長さが１０ｍｍから２００ｍｍの範囲である
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項７】
上記第２ワイヤが上記サクションフォーミングロールの周面に接する位置から離れる位置までの接触量である上記フォーミングロールにおけるラップ角が、７０度以上１２５度以下であるとともに、上記フォーミングロールの直径が１５００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下である
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項８】
上記フォーミングシューの下流側に、上記第１ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備えている
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された第１フォーマと、
上記第１フォーマの下流側に少なくとも一つの下流側フォーマとを備え、
上記第１フォーマにおいて形成した上記湿紙の上に、下流側フォーマにおいて形成した上記湿紙を重ね合わせる多層フォーマとして構成された
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１０】
上記下流側フォーマの少なくとも一つに請求項１〜９のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された
ことを特徴とする、請求項９記載の抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１１】
上記下流側フォーマは、上記フォーミングシューの下流側に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備え、
上記サクションボックスのうち最下流のサクションボックスが上記各ワイヤが互いに離隔する際に上記湿紙を上記第２ワイヤに移送するトランスファーサクションボックスとして配設された
ことを特徴とする、請求項１０記載の抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１２】
上記下流側フォーマの少なくとも一つには、上記各ワイヤを挟んで上記フォーミングシューと対向する位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記第１ワイヤに摺接するように配設された
ことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項１３】
各々ループ状に形成され第１ワイヤ及び第２ワイヤによって形成される抄紙用ギャップに紙原料液を挟んで搬送しながら上記紙原料液を脱水して湿紙を形成する抄紙機用フォーマであって、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に上記第２ワイヤと接するように配設されたフォーミングロールと、上記フォーミングロールよりも下流に上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を含む脱水機器と、上記フォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に上記第１ワイヤに摺接するように配設され上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位可能な掻取型ブレードの制御方法であって、
掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さ情報に基づいて上記掻取型ブレードの変位を制御する
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法。
【請求項１】
各々ループ状に形成されて紙原料液を挟んで湿紙として搬送する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、
上記第１ワイヤと上記第２ワイヤとにより形成される抄紙用ギャップの上流端部に上記紙原料液を噴射するヘッドボックスと、
上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に配設され、上記第２ワイヤと接するサクションフォーミングロールと、
上記サクションフォーミングロールよりも下流に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を備え、
上記サクションフォーミングロールが、上記フォーミングシュー及びフォーミングシューの下流に備えられたクーチロールよりも上方に配置されるとともに、
上記サクションフォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に配設され、上記第１ワイヤに摺接し、上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位制御可能な掻取型ブレードと、
上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さに基づいて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、
を備えている
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマ。
【請求項２】
上記ヘッドボックスから噴射される上記紙原料液の吐出条件情報と上記フォーミングロールの脱水条件情報から上記掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さを取得する湿紙厚取得手段と、
上記湿紙厚取得手段により取得された上記湿紙の厚さに応じて上記掻取型ブレードの位置を制御する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、請求項１記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項３】
上記湿紙厚取得手段は、上記ヘッドボックスからの吐出条件情報から上記フォーミングロール上に進入する紙原料液中の単位時間当たりの固形分量と、上記フォーミングロールの脱水量ある意は脱水率と、上記フォーミングロールの原料歩留りの値とから上記湿紙の厚さを算出する
ことを特徴とする、請求項２記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項４】
上記湿紙厚取得手段は、上記掻取型ブレードの上流近傍で、ワイヤ厚さを含む原料厚さを計測する変位センサを備えている
ことを特徴とする、請求項２記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項５】
上記ヘッドボックスは、上記抄紙用ギャップの上流端部に向けて水平よりも上方に向けて上記紙原料液を噴射する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項６】
上記掻取型ブレードの長さが１０ｍｍから２００ｍｍの範囲である
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項７】
上記第２ワイヤが上記サクションフォーミングロールの周面に接する位置から離れる位置までの接触量である上記フォーミングロールにおけるラップ角が、７０度以上１２５度以下であるとともに、上記フォーミングロールの直径が１５００ｍｍ以上２１００ｍｍ以下である
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項８】
上記フォーミングシューの下流側に、上記第１ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備えている
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された第１フォーマと、
上記第１フォーマの下流側に少なくとも一つの下流側フォーマとを備え、
上記第１フォーマにおいて形成した上記湿紙の上に、下流側フォーマにおいて形成した上記湿紙を重ね合わせる多層フォーマとして構成された
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１０】
上記下流側フォーマの少なくとも一つに請求項１〜９のいずれか１項に記載の抄紙機のフォーマが適用された
ことを特徴とする、請求項９記載の抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１１】
上記下流側フォーマは、上記フォーミングシューの下流側に、上記第２ワイヤに摺接するように配設されたサクションボックスを少なくとも１つ以上備え、
上記サクションボックスのうち最下流のサクションボックスが上記各ワイヤが互いに離隔する際に上記湿紙を上記第２ワイヤに移送するトランスファーサクションボックスとして配設された
ことを特徴とする、請求項１０記載の抄紙機用フォーマ装置。
【請求項１２】
上記下流側フォーマの少なくとも一つには、上記各ワイヤを挟んで上記フォーミングシューと対向する位置に、可撓性を有する複数のブレードを上記第１ワイヤに摺接するように配設された
ことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の抄紙機用フォーマ。
【請求項１３】
各々ループ状に形成され第１ワイヤ及び第２ワイヤによって形成される抄紙用ギャップに紙原料液を挟んで搬送しながら上記紙原料液を脱水して湿紙を形成する抄紙機用フォーマであって、上記抄紙用ギャップの上流端部近傍に上記第２ワイヤと接するように配設されたフォーミングロールと、上記フォーミングロールよりも下流に上記第２ワイヤに摺接するように配設されたフォーミングシューと、を含む脱水機器と、上記フォーミングロールと上記フォーミングシューとの間に上記第１ワイヤに摺接するように配設され上記第１ワイヤに対して進退する方向あるいは上記第１ワイヤの走行方向と略平行に変位可能な掻取型ブレードの制御方法であって、
掻取型ブレードを通過する上記湿紙の厚さ情報に基づいて上記掻取型ブレードの変位を制御する
ことを特徴とする、抄紙機用フォーマの掻取型ブレード制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２９７７３８（Ｐ２００７−２９７７３８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２６８５７（Ｐ２００６−１２６８５７）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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