分散板後方のパルプ液流れ

摘要

紙は木材繊維と水を混合させた懸濁液（パルプ液）から抄紙機という大型機械で製造されている．この抄紙機はヘッドボックス，ワイヤーパートプレスパートドライパートによって構成されている．そのうちヘッドボックスはパルプ液を紙幅方向に均一に流速と流向を揃えて噴出させるもので，その流れとパルプ繊維の分散状態が，紙の品質に最も大きく影響を及ぼすことが知られている．そのため，抄紙性能と紙品質の向上への努力が様々な形でなされ，ヘッドボックスの構造は変遷してきている．図1に示すハイドロリック型はその一つで，原料液を内挿板で仕切られた流路に流入させて整流し，繊維分散の悪化を防ぐとともに配向の均一化を図って噴出させるものである．しかし，パルプ液は低濃度であっても不透明で，しかも繊維同士が絡まってフロック状となり，これが結合·分解を繰返しながら流下するため，その流動状態は複雑でその把握は容易ではない．したがって，ヘッドボックス内の流れ状態についての従来の研究では，壁面近傍の様子を観察したものや分散板のないヘッダーについて最適設計を試行したもの，あるいは繊維配向分布をモデル化した数値解析を散見する程度で，パルプ繊維流れに関する研究は十分になされていない．そこで，本研究では現在実機で用いられているヘッドボックス構造の分散部をモデル化した流路内について，分散板後流中のパルプ繊維の濃度分布を調べた．