Success Story: DFコータ Direct Fountain Coater

カーテンコータは効率が良く、クリーンで塗工品質が良い非常にすばらしいコータとして知られていましたが、高速時の空気の巻き込み、塗料に混入した泡、機械的精度不足による塗料カーテン膜の不安定さ等により塗工が安定しなかったため製紙業界には利用されていませんでした。
IHIフォイトペーパーテクノロジーは、これらの問題点を解決し、カーテン塗工技術を安定技術にしてDFコータ(DF: Direct Fountain)を開発し、全世界にすでに29台のDFコータを納入。これらのコータは順調に稼動していて各国の製紙業界より高い評判を頂いております。

DFコータの塗工方式

DFヘッドに供給される脱泡された塗料はチャンバー内に満たされ、滞留することなくスムースに下方のノズル部に導かれます。このノズル部で塗料の流れは幅方向均一に整流され、ノズル先端から流出し均一な安定した流量のカーテン膜が形成されます。
このカーテン膜は、基材に当った瞬間に基材と同速に引き伸ばされ、均一に塗工されます。
基材上に供給された塗料は全て塗工されるので、塗料の供給量を調整することにより塗工量を精度良く調整することが出来ます。



DFコータによる塗工(正面より)

理想的な輪郭塗工

従来のブレード(ロッド)コータではアプリケータ装置で塗料を基材に塗布するときの液圧、およびその後ブレード(ロッド)で計量されるまでの間の毛細管力、更にブレード(ロッド)で計量されるときのブレード(ロッド)押付力により塗料が基材に多く浸透する傾向がありました。フィルムプレスの場合もロールから塗料を基材に転写するときのニップ圧力により塗料の基材への浸透がみられました。これに対し、DFコータでは塗料のカーテン膜を基材にかぶせるだけなので、外部の力で塗料が基材に浸透することは無く、基材の毛細管力で塗料が浸透する程度です。つまり理想的な輪郭塗工(Contour Coat)が可能です。






DFコータの特長

DFコータは非常にシンプルで理想的な輪郭塗工であることにより、従来のコータに比べて下記の多くの特長があります。

(1) 操作性が良い。つまりオペレータにとって非常に運転しやすいコータです。
A. 塗料のミストあるいは塗料のスプラッシュの発生がない。
B. ブレード、ロッド、バッキングロールが不要なので、その交換の必要がない。
C. 塗工量は塗料の供給量を調整すればよく、用意に精度高く調整できる。
D. 騒音の発生が無く静かである。
(2) 高品質な塗工が可能です。
A. 幅方向(CD)、流れ方向(MD)の塗工量プロファイル精度が高い。
B. 塗工面にストリーク、スクラッチの発生がない。
C. 輪郭塗工(Contour Coat)のため塗工による表面性改善の効果が高い。
(3) 経済的効果が高い。
A. 塗料供給量が少なくて済むので塗料の供給設備の費用削減でき、塗料ロスも少ない。
B. ブレード、ロッド等を使用しないので消耗品の費用負担がない。
C. ブレード、ロッド、バッキングロールが不要なので、これらを交換する必要が無く、交換の為の操業ロスがない。
D. 塗工量プロファイル精度が高く塗工の表面改善効果が高いので塗工量を減らすことが可能である。このためと量の消費量を減らすことが出来る。
E. 基材への塗料の浸透が少ないので湿紙強度が高く、またブレード等で基材を引掻くことがない為紙切れを起こしにくい。このため生産効率が上がる。



DFコータで塗工中の写真
DFコータの今後の展開

 塗料適性の改良により一般塗工紙に広く利用されていくと考えられる。特に、紙強度が低い中質系の薄紙の塗工にその特長を生かせると考えられる。また、相対的に塗工しやすい中程度の速度で運転されている板紙コータにも利用されると考えられる。
 近い将来はDFヘッドを2台タンデムに配置したダブル塗工(ウェットオンウェット塗工)、あるいはTWIN DFヘッドによるダブル塗工も可能となる。また、DFヘッドを既設コータヘッドに適用し性能アップした新型コータも可能である。


Direct Fountain Coater

   
  Success Story: インテンサパルパ IntensaPulper

Voithグループは、2006年から革新的な性能を持つ低濃度パルパー(商品名;Intensa Pulper)の販売を開始した。販売開始2年間で日本を含め全世界から18台を受注し、その内の10台は既に順調に稼働中です。本技術は、VPITが2年半を掛けて開発したもので日本紙パルプ技術協会(Japan TAPPI)から栄誉ある2008年 佐々木賞を受賞しました。
原料調成設備の中で最初に位置するパルパの離解効率を上げることはシステム全体の効率化に直結し、システム全体の動力原単位を低減するだけではなく、システム全体の設備コスト削減に繋がるものです。実際に従来型低濃度パルパに対してIntensa Pulperは、最大で50%の動力原単位を削減可能です。
従来のスラッシング型低濃度パルパは、誕生してから50年が経過し、その間にマイナーチェンジにより、少しずつ進化はしているものの、Intensa Pulperのような革新的技術はなかったと自負しております。



Intensa Pulperは、低濃度パルパによる原料離解のメカニズムを、「クラッシング」、「スラッシング」、「ミキシング」、「スクリーニング」という4つの要素から見直して開発された。
簡単に言えば、離解効率を上げるには離解時のバット内原料濃度を高く保つことが重要である。ところが、従来型の場合、離解濃度を上げるとスラリーの粘性が上がり流動性が損なわれるため、「クラッシング」、「ミキシング」、「スクリーニング」といったほかの要素に対して悪影響があった。現場的に言うと「原料を飲み込まなくなる」、「引き抜けなくなる」のである。
Intensa Pulperパルパが驚異的な能力向上をなし得たのは、離解濃度を上げてなおかつ従来よりも「原料を飲み込み」、「引き抜ける」という、これまでの低濃度パルパの概念を打ち破る性能をもっているからである。

Intensa Pulperのキーテクノロジーは次の4項目である。
(特許出願中)

@ Q型バット・・・・バット中心がロータ中心からずれた(偏芯)配置とになっている
A VPバッフル・・・特殊形状のVPバッフルの採用
B VPロータ・・・・カッティング長さが従来型の2倍以上
C エキストラクションプレート・チャンバ・・・・開口面積、カッティングエッジが従来型の約2倍



インテンサパルパの効果

パルパの動力原単位は、単に処理量に対する動力が小さくなっただけではその有効性を説明することはできない。ポンプ容量を大きくしたり、ロータ径を小さくして動力を下げるだけで、肝心の離解能力が落ちては意味が無く、単位動力あたりどれだけの原料を離解できたかを示す「離解原単位」という評価数値を用いてパルパ能力は評価されるべきである。

「離解原単位(kWh/T)」
=「消費動力(kWh/D)」/「処理量(T/D)×離解度(%)÷100」

インテンサパルパの離解原単位は従来のパルパの約半分である。つまり、真の意味での「省エネ」「能力アップ」を実現したということである。

インテンサパルパの強力な離解力は、小さなパルパで大量の古紙を処理できるため、パルパシステムの統合、省力化などが可能となる。パルピングの動力の半減だけでも大きなメリットを得られるが、インテンサパルパはパルパ出口の離解度を飛躍的に向上させることができるため、1次の粗選丸孔スクリーンは必要が不要となるなど、後段の古紙処理システムそのものを大きく変えることができる。

例えば、現在の段古紙処理システムの動力原単位(パルパ〜シックナ)は100〜130kWh/Tまで下がってきている。インテンサパルパの登場によって、100kWh/T未満の動力原単位で古紙パルプを生産できるようになる。


Intensa Pulperの導入効果は、以下の通りである。
@ Saving Energy : パルパ小型化により大幅省エネ
A Increasing production: 同じ設置面積のパルパで大幅増産
B Improve quality : 同じ設置面積のパルパで出口品質を向上
C Saving investment cost: 現在複数あるパルパを統合できる


 

IntensaPulper



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