JPH0235076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、摩砕円板がその各端面の中央を直
角に通る軸のまわりを回転するように構成され、
摩砕面の形状を有する前記端面の１方または双方
に対して処理すべき材料を保持し圧するための装
置が備えられ、処理すべき材料の繊維が実質的に
摩砕面の平面内に配向され、化学剤を含有できる
水が摩砕処理の際に導入される、リグノセルロー
ス材料から機械パルプを製造するための装置に関
する。

リグノセルロース材料の繊維を解離させる普通
の方法では、摩砕装置に水を加えながら材料（通
常は木材の棒または片）を円筒形の摩砕石の外套
面に押付ける必要がある。摩砕石は開放されてい
て大気圧下で回転する。

多年に渉つて多くの改良がなされたにも拘わら
ずこの摩砕方法には本来的な制限が存ずる。石の
摩砕能力はその長さ、直径および回転速度で制限
される範囲内で増大できるに過ぎない。石の直径
および長さが増大したとすると、石の大きな重量
が摩砕面に対する木材の圧力と組合わされる結果
として石および軸に加わる負荷が対応して増大す
る。石の長さが長くなると石および軸の双方の曲
げモーメントが増大し、重量が大になり石の回転
が速くなると動応力が増大する。高い回転速度は
遠心力によつて石に加えられる応力を増大させ、
その結果としてこの種の石を通常構成するセラミ
ツク材料および結合剤は粉砕されるかも知れな
い。加うるに、高速度によつて生じる遠心力は木
材と摩砕装置の中へ噴霧される水とを石の摩砕面
から外向きに投出そうとする。

摩砕処理は多量のエネルギを必要とし、多量の
熱が石に対する木材の摩擦によつて生じる。この
熱の多くは石によつて吸収され、この石は摩砕区
域を越えた地点で水噴霧によつて冷却される。石
を作る材料の熱伝導度は小さいから、石の面は極
めて高温になりこれによつて生じる熱応力によつ
て石が破砕するかも知れない。

これら要因のすべては組合わさつて摩砕石の生
産能力を限定し、これは１トンのパルプを作るに
必要なエネルギ量が対応して高くなるということ
を意味する。さらにこの方法によつて作られるパ
ルプの質はそれ自身上述した機械の特性によつて
限定される。石の摩砕面は結合剤の中に埋込まれ
たセラミツク材料のとがつた粒子からなる。粒子
が摩耗すると摩砕面は次第に滑らかになり、生産
量が低下すると同時にパルプは余りにも細かく摩
砕されたものになる。かくして面は石の面に新し
い摩砕模様を切出す器具によつて再調製されなけ
ればならない。パルプ製造過程で摩砕面の状態は
連続的に変化するから、摩砕された木材のパルプ
それ自身の質も変化する。粒子が鋭いときにはこ
れは繊維を木材から引裂く傾向を有し、短寸繊維
の強度の低いパルプが与えられる。「高温摩砕」
技術を使用することによつて改良が達成でき、こ
れにおいては水系が閉じていて石の上に噴霧され
る水は摩砕過程からの温い白水からなる。このよ
うにして加熱されると、木材は軟かくなりその繊
維は冷却摩砕処理よりも小さい破損で解離でき
る。しかしながら木材を加熱できる程度は石が冷
却されるべきであるという事実によつて限定さ
れ、また摩砕処理が閉じられていなくて普通の大
気圧を受ける状態で行なわれるから摩砕区域の温
度は高くても100℃である。高温による別の結果
として木材が乾燥する程度に多量の水蒸気が追出
され、これはパルプの質に有害な影響を与える。
これらの欠点を回避するために摩砕石を大気圧以
上の圧力に保つことが最近実施されるようになつ
て来たが、これは依然として石本来の別の欠点を
除去するものではない。

摩砕に適した高さおよび曲率半径をもつ小さい
突出した***部を有する鋼の摩砕面を石の円筒状
外套に具備させることが試みられた。この性質の
面は満足すべき質のパルプの製造に成功したが、
この方法は一般に実際に使用されるようにはなら
なかつた。この種のわん曲した摩砕要素は、これ
が小さな許容誤差で製造されなければならずまた
すべての摩砕面において起るような摩耗の結果と
してしばしば交換を必要とするので極めて費用の
掛るものになり、このことはこの摩砕要素が有す
るすべての利点を全体として打消す。

機械パルプの製造のために円板精砕装置も使用
され、この精砕装置は通常鋼または鋳鉄の模様付
き摩砕円板を２個有する。これら摩砕円板は対向
して回転し、その際に１方が回転し他方が静止し
或いは双方が反対方向に回転する。この場合に木
材は摩砕のときのようにしつかりと保持されるこ
となくチツプの形状で両円板の間の空間の中へ連
続的に導入される。故にこれは摩砕に適しない小
寸の木材、木粉製造機の残渣、削りくず、鋸くず
の使用を可能にする。この方法は良質のパルプを
製造できるけれどもエネルギ消費が大きい。

この発明の主な目的は、上述した従来の欠点が
除去されるばかりでなく摩砕能力がかなり増大し
パルプのトン当りのエネルギが少なくしかもパル
プそれ自身の質が改善されるような装置を提供す
ることにある。

この発明の目的およびその他の目的の達成のた
めに、この発明によれば、「リグノセルロース材
料から機械パルプを製造するための装置におい
て、大気圧以上の圧力に保持される定置のハウジ
ングの中に、摩砕円板が、その各端面を通つてこ
の各端面に直角に延長する軸を中心として回転で
きるように収容され、摩砕円板の両端面の一方ま
たは双方に、摩砕面が形成され、処理すべきリグ
ノセルロース材料を保持するためのポケツトが、
摩砕面に対向するようにハウジングの壁に配置さ
れ、ポケツトの中でリグノセルロース材料を摩砕
面に押付けるためのスラスト板が、力を加えれる
ようにポケツトの中に収容され、ポケツトが、こ
のポケツトの中に導入すべきリグノセルロース材
料を収容するためのシユートに連結され、このシ
ユートが、閉じることができかつ大気圧以上の圧
力を受けることができるように構成され、化学剤
を含有できる水を摩砕円板の中央に導入するため
の水入口が、ハウジングの壁に形成されること、
を特徴とする機械パルプの製造装置」が提供され
る。

この発明による新しい摩砕装置の別の特徴は請
求の範囲の記載から明らかになるであろう。以下
において、図面を参照しながらこの発明について
詳述する。

摩砕円板１はいずれの方向にも軸線向き負荷を
吸収できる軸受３によつて支持される水平の軸２
に取付けられる。この軸はモータ４によつて駆動
される。断面で平面である摩砕円板の両側は特別
の設計の摩砕模様を付与された摩砕面に仕上げら
れ、摩耗に対して高い抵抗を持つ鋼、鋳鉄、硬質
金属などの材料で作られる。この摩砕模様はリブ
（第４図）または***した歯からなり、その縁が
木材に切り込んでその繊維を解離させる作業の大
半を遂行する。リブまたは歯の縁は自質的に摩砕
円板の中央から外向きになつている。かくして縁
が木材の繊維と同じ方向に向くから繊維それ自身
は木材から切抜かれることなくその長さに沿つて
緩く作業され実質上そのままで残る。

摩砕円板はハウジング５の中に包囲され、これ
は蒸気入口６、４個の水入口７および圧力槽９に
連結される下方開口８を備える。ハウジングの内
側には４個の摩砕ポケツト１０のための凹孔が設
けられ、摩砕円板の各側において２つのポケツト
は別の２つのポケツトと互に対向する。各ポケツ
トの内側に嵌まるスラスト板１３に連結されたプ
ランジヤ１２および圧縮シリンダ１１は各ポケツ
トの外端に取付けられる。

各ポケツトの上方にはシユート１４への開口が
設けられる。この開口はシリンダ１６によつて作
動される蓋１５によつて閉鎖できる。シユートの
頂部も同様の蓋１７およびシリンダ１８によつて
閉鎖できる。さらに、シユートは蒸気入口１９お
よび蒸気と空気の出口２０を備える。

摩砕はモータ４によつて回転するように軸２を
セツトすることによつて開始される。次いで生蒸
気が蒸気入口６を通して導入され摩砕装置が加熱
され、その後に圧力槽９の底の出口弁２１が閉じ
られて摩砕装置が蒸気圧力を印加される。シユー
ト１４に木材の片が装填され蓋１７が閉じられ
る。シユート内の空気は蒸気入口１９を通して導
入される蒸気によつて蒸気および空気の出口２０
を通つて追出される。次いで出口２０が閉じられ
シユートが蒸気の圧力を受ける。蓋１５が開かれ
シユートの中に収容されている木材は摩砕ポケツ
ト１０の中へ落下する。蓋１５が再び閉じられ、
水入口７を通つて運ばれる温水が摩砕面上に噴霧
される。プランジヤ１２によつてスラスト板１３
が木材が押付けられると実際の摩砕が始まる。か
くして作られた摩砕木材パルプ、木材繊維と水の
混合物、はハウジング５の中に集積し圧力槽９の
中へ落下する。次いで出口弁２１が開かれパルプ
が追出される。この際に弁開口の大きさは圧力槽
の内側のパルプが一定の水準に保たれるように調
節される。

軸上で回転する刃を持つチツプ細分器すなわち
フイブリル化器２２はパルプの中に含まれる木材
のすべての大きな片を刻んで管、弁などの目詰り
の危険を除くため出口弁の直前に取付けられるべ
きである。

圧力槽から追出されたのちにパルプは箱の中に
集められ、この中で過、渦動浄化、濃縮などに
およびその後の紙、厚紙などへの処理に適した濃
度になるまで白水で薄められる。

摩砕過程の際に蒸気はシユート１４から出口２
０を通して追出される。蓋１７が開かれ、新しい
木材がシユートの中に装填され、前述したように
空気が追出されてシユートの中に蒸気圧力が印加
される。

ポケツトの中の木材すべてが摩砕されてパルプ
になると、スラスト板１３が引戻され、蓋１５が
開かれて新しい木材がポケツトの中へ落下する。
４個のポケツトの圧力サイクルは１時に１個のス
ラスト板だけが非負荷になるように偏動させら
れ、これによつてモータ４０に掛る負荷の低減は
25％に限定される。

パルプの微細度はプランジヤによつて加えられ
る圧力の調節によつて調整される。圧力の増大に
よつて摩砕は微細になり同時に生産量が上昇す
る。

摩砕装置が相等しい圧力を受けるように調節さ
れた４個のすべてのスラスト板で作動されるとき
には、摩砕円板は完全に軸線方向に平衡し、これ
はたわみを受けずこれの軸受には軸線方向の負荷
が掛らない。ポケツトの１つの中で摩砕状態が変
化するときに限つて円板および軸受は著しい負荷
を受けるが、その量はスラスト板の全圧力の25％
に過ぎない。

第４図は摩砕円板の表面の１部を示す。摩砕面
は一体の材料で製造できるが、望ましくは摩耗に
対する高い抵抗をもつ鋼、鋳鉄、ある硬質金属合
金、硬金属などの材料の多くの独立の取外し可能
な板で形成される。図示の実施例において、摩砕
模様は実質的に半径方向に向きかつ円板の表面か
ら突出するリブからなり、これらの間には多くの
溝が形成される。処理すべき木材すなわち材料は
リブ特にその先縁の作用を受け、このようにして
作られるパルプすなわち繊維と水の混合物は遠心
力によつて溝を通つて外向きに運ばれここでは５
で示されるハウジングの中に集積する。

第５図は別の摩砕模様を示し、これでは歯が摩
砕面の半径に沿つて設けられる。

或る作業期間ののちにリブまたは歯の先縁が摩
耗によつて丸くなつたときには、別の縁が先縁に
なるように円板の回転方向を変えることができ
る。リブが摩耗したときには以前に先縁であつた
縁が研ぎ直されて回転方向が或る作業期間のちに
再び変更できる。摩砕面に最も近い摩砕ポケツト
の壁は調節可能のドクタを装着でき、或いは全ポ
ケツトが取替えできるように構成でき、このよう
にするとリブまたは歯が摩耗したときにもポケツ
トの縁と摩砕面の間に常に小さな間隙だけが維持
されるようにできる。

前述したように摩砕装置の作業能力はパルプそ
れ自身の微細度に依存し、これは円板に加わる圧
力の調節によつて大なり小なり細かくできる。こ
れはまた円板の直径および回転速度によつて左右
され、これは普通の摩砕装置よりもかなり速くで
きる。

前述したように摩砕円板の中央へ運ばれる液体
は水でよい。この水は温く（40゜と90゜の間）でな
ければならず、摩砕過程から再循環される白水は
この目的に適する。摩砕の際に発生する摩擦熱は
導入される蒸気と組合わされて、ハウジングの内
側の大気圧以上の圧力に保たれる蒸気の飽和状態
に対応する水準まで水およびパルプの温度を迅速
に上昇させる。適当な絶対圧力は約100−130℃の
温度に対応する150と250kPaの間であろう。（し
かしながら褐色機械パルプの製造には500kPaま
たはそれ以上の区域のより高い圧力が必要であ
る。） すべての過剰の蒸気は圧力を一定水準に維持す
るための弁２４によつて調整される出口２３を通
つて排出される。この温度で木材繊維の間のリグ
ニンは軟化され、繊維は少量だけのエネルギ消費
で破壊されることなく解離できる。パルプのPH値
を制御するため、パルプの色を薄くするため、或
いはリグニンへの化学作用によつて繊維の解離を
促進するために化学剤を添加することも可能であ
る。

上述したこの発明の装置の実施例は多くの方式
で変型できる。配備の変型の中で１つ、２つまた
は多くの摩砕区域が摩砕円板の両端面または１端
面に配設できる。木材は種種の方法でポケツトの
中へ導入できる。摩砕すべき材料に圧力を加えこ
れを保持するための要素はここに記載したものと
異つた形式例えばチエーンまたはねじを具備する
形式でよい。ハウジング内の圧力は水蒸気以外の
媒体例えば空気または或る不活性気体によつて維
持できる。摩砕面は例えば結合剤の中に埋込まれ
たセラミツク材料の粒子を備えてもよい。パルプ
は多くの種種の方法で圧力ハウジングの閉鎖部を
通過できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩砕装置の水平断面図、第２図は互に
対向する２つの摩砕ポケツトを通る垂直断面図、
第３図は軸線方向に見た摩砕装置の外部の立面
図、第４図および第５図は摩砕面の２つの相異な
る模様をそれぞれ示す図である。 図面において、１は摩砕円板、２は軸、５はハ
ウジング、７は閉じた容器、７は水を導入する装
置、１０はポケツト、１３は圧力を作用させる装
置、１４はシユート、２１は弁、２２は大きな棒
を切断するための装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リグノセルロース材料から機械パルプを製造
   するための装置において、大気圧以上の圧力に保
   持される定置のハウジング５の中に、摩砕円板１
   が、その各端面を通つてこの各端面に直角に延長
   する軸２を中心として回転できるように収容さ
   れ、摩砕円板１の両端面の一方または双方に、摩
   砕面が形成され、処理すべきリグノセルロース材
   料を保持するためのポケツト１０が、摩砕面に対
   向するようにハウジング５の壁に配置され、ポケ
   ツト１０の中でリグノセルロース材料を摩砕面に
   押付けるためのスラスト板１３が、力を加えれる
   ようにポケツト１０の中に収容され、ポケツト１
   ０が、このポケツト１０の中に導入すべきリグノ
   セルロース材料を収容するためのシユート１４に
   連結され、このシユート１４が、閉じることがで
   きかつ大気圧以上の圧力を受けることができるよ
   うに構成され、化学剤を含有できる水を摩砕円板
   １の中央に導入するための水入口７が、ハウジン
   グ５の壁に形成されること、を特徴とする機械パ
   ルプの製造装置。 ２ ハウジング５の中で得られる絶対圧力が、
   100と1000kPaの間、望ましくは100と400kPaの
   間、さらに望ましくは150と250kPaの間である、
   特許請求の範囲第１項に記載の製造装置。 ３ ハウジング５の中で得られる圧力が、水蒸
   気、空気または不活性気体の形の媒体によつて維
   持される、特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の製造装置。