JPH03113086A - 衝撃の前に連続的な圧縮を行うリファイナー要素パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルプのリファイナー要素、リファイナー、
精砕（リファイニング）する方法、および祇パルプに関
する。

〔従来の技術〕

紙、ペーパーボード等用のメカニカルパルプを製造する
ための、益々普及してきている方法は、リファイナー技
術である。一般的なりフッイナー（ディスク、円筒状ま
たは円錐状リファイナー要素を使用する）では、パルプ
化のための原料を提供するセルロース性繊維物質（例え
ば木材チップ等）中のリグニンが、圧縮および減圧によ
って、および、相対回転するリファイナー要素による木
と木の摩擦および金属と木の摩擦によって、柔らかくな
る。圧縮、剪断力および減圧のためにリファイナー棒を
使用することによって引張り範囲が生じる。引張り範囲
は棒の間に存在する。供給されるリファイナーエネルギ
ーのほとんどは、繊維を精砕し、フレキシビリティと接
着能力を改善するために使用される。繊維転動運動は望
ましいが、繊維切断作用が発生する。

〔発明の概要〕 本発明では、祇パルプのメカニカルパルプのときに加え
られる剪断力を増大および適合させることにより、繊維
のフレキシビリティと紙の強度が改善される。本発明で
は、原料に対する繊維転動運動が強められ、繊維切断が
少なくなる。従って、エネルギー供給量が増大する。本
発明の教示内容は各種のリファイナー要素に適用可能で
ある。更に、技術は、米国特許第４，７５４．９３５号
明細書に開示されているような低周波数の精砕に適用可
能である。この米国特許明細書の開示内容は、参照によ
ってここに編入される。

慣用のリファイナーは特に、リファイナーの間隔（溝の
付いた幅）が非常に狭いところを除いて、棒の間に平行
な溝付き底を備えている。この場合、溝付き底がカーブ
しており、曲率半径を有する。

これは、リファイナー棒が相対回転するリファイナー要
素上で互いに向き合うときに、圧縮、剪断力および減圧
のすべてを生じることになる。

本発明では、繊維のフレキシビリティが高く、長繊維の
含有率が高い割合に保たれるメカニカルパルプを製造す
るための装置と方法が提供される。

これは、本発明に従って、リファイナーの棒の間の溝の
幅を従来よりもやや大きくし、付加的な剪断力を生じる
ために溝の底を傾斜させることによって達成される。本
発明によるリファイナー要素は特に、約１０〜５０胴の
幅の溝を有し、溝付き底は棒の間の直線に対して約１〜
３０’　　（好ましくは５〜２０’）の角度で、隣の或
る棒から隣の次の棒へ下向き傾斜している。本発明によ
る相対回転可能なリファイナー要素は類似の形をしてお
り、好ましくは要素上の溝の幅が同じであり、−方の要
素の棒の数は他方の要素の棒の数の整数倍である。

本発明によるリファイナー要素を使用し、その間に相対
回転を生じると、精砕方法　−この方法の新名称は“逐
次精砕”である　−が実施可能である。本発明の方法に
よれば、セルロース性繊維材料のスラリを紙パルプに精
砕することは、リファイナー要素を互いに相対回転運動
させ、可動引張り範囲、続いて衝撃の前に圧縮、そして
膨張を連続的および順次的に生じることによって行われ
る。それによって、従来の精砕と比べて、繊維のフレキ
シビリティが増大し、繊維の転動運動が強まり、そして
繊維の切断が少な（なる。

本発明の実施時に、スラリのコンシステンシーは常に固
体約３０〜５５％である。本発明は、ＲＭＰの製造に加
えて、関連する製造方法によって、サーモメカニカルパ
ルプ（ＴＭＰ）　、ケミメカニカルパルプ（ＣＭＰ）お
よびケミサーモメカ三カルパルプ（ＣＴＭＰ）または他
の高収率またはメカニカルパルプを製造することができ
る。

本発明は、可動引張り範囲を使用することによって大き
な剪断力を加えることができ、それに続いて衝撃の前に
圧縮、そして膨張を行うことにより、従来の精砕よりも
、繊維のフレキシビリティが高まり、転動運動が強まり
、そして繊維の切断が少なくなる。その結果、紙の強度
が増大し、多量のエネルギーの供給により、リファイナ
ーの能力が高まり、それに伴い必要な比エネルギーが少
なくなる。本発明の教示内容は、ディスク（シングルデ
ィスクまたはダブルディスク）、円筒または円錐のリフ
ァイナー要素を含む、従来のすべてのタイプのリファイ
ナーセグメントに適用可能である。

本発明のリファイナーは更に、化学薬品をクラフト（ケ
ミカル）パルプに混合するために使用可能である。高い
コンシステンシー（例えば３０〜５５％）のクラフトパ
ルプと化学薬品をリファイナーの中を通過させることに
より、本発明によって生じる可動引張り範囲は、繊維転
動および混練作用を行い、化学薬品を繊維に浸透させる
。固有の多数の脈動の作用により、繊維の内側と外側の
液体が処理用化学薬品（例えば漂白液）と等しくなる。

従って、処理用化学薬品は、高いコンシステンシーおよ
び温度でパルプ内に均一に分配可能である。その結果、
所定の処理（ブリーチ）レベルのための化学薬品の消費
量が少なくなり、機器の必要スペースが大幅に節約され
る。

本発明の主要な目的は、繊維のフレキシビリティが増大
し、長繊維の高い含を率が保たれるメカニカルパルプの
製造を提供することである。本発明のこの目的と他の目
的は、本発明の詳細な説明の記載と特許請求の範囲から
明らかになるであろう。

〔実施例〕

本発明による円錐リファイナー要素、特にロータは、第
１図において参照番号１０で全体を示しである。リファ
イナー要素１０は軸１１の回りに回転可能であり、類似
の構造の図示していないステータ要素と一緒に作業を行
う。リファイナー要素１０はその表面から突出した複数
の棒１３を含み、かつ捧１３の間に溝１５を備えている
。第１図の最も左側部分から判るように、溝１５は傾斜
した底１６を有し、この底は棒の間の直線に対して角度
をなして、隣の捧１３から次の捧１３へ下向きに傾斜し
ている。この角度は特に、約１〜３０°、好ましくは約
５〜２０°である。捧１３の間の間隔は、溝１５の傾斜
底を形成するために、従来のものよりもやや大きくなっ
ており、例えば、溝１５の幅１７は約ｉｏ〜５０ｍであ
る。この実施例において、棒１３はほぼ平行である。

部品間の相対的形状および関係と、“逐次精砕”を行う
ためのその作用とを示す本発明の他の実施例が第２〜５
図に示しである。この実施例において、第１と第２のり
フプイナー要素２０．２１は、互いに相対回転可能なデ
ィスク型リファイナーとして示しである。例えばリファ
イナー要素２０は図示していない慣用のモータ等によっ
て駆動され、矢印２２の方向に回転するロータであり、
そしてリファイナー要素２１はステータである。

ディスク型リファイナー要素２０．２１は実質的に同一
であり、向かい合わせて配置されている。

リファイナー要素２０は予め決められた幅の平らな頂面
を有する複数の棒２４を備え、捧２４の間に傾斜した底
を有する溝を備えている。傾斜した底２５はそれぞれ、
捧２４に隣接する個所２６から回転方向２２において次
の捧２４の隣の個所２７まで下向きに傾斜している。底
２５は隣接する棒２４の間の直線に対して角度αをなし
ている。

この角度αは約１〜３０°、好ましくは５〜２０゜であ
る（第２〜５図に示した実施例では１２″である）。多
溝の幅２８は約１０〜５０ＩｎＩｎである。

ステータ２１は溝を有する棒３０を備え、この溝は棒の
間に傾斜した底３１を有する。捧３０の形状と幅は好ま
しくは、棒２４の形状および幅と同じである。多溝の傾
斜した底３１は、棒３０の隣の個所３２から次の棒の隣
の個所３３まで傾斜している。多溝の幅は参照番号３４
で示しである。

ステータ２１は好ましくは、表面形状に関してロータ２
０と同一である。すなわち、表面３１の傾斜は表面２５
の傾斜と同じであり、幅３４は幅２８と同じである。棒
２４は互いに平行であってもよく、またディスク型リフ
ァイナーの場合に一般的であるように、ディスクの表面
に沿って半径方向に延びていてもよい。棒３０は棒２４
と同じ形状をしている（すなわち、平行であるかまたは
半径方向に延びている）。

第２図は、可動の引張り範囲に連続した繊維圧縮を生じ
るときの、ロータ部品とステータ部品の間の相対的位置
を示している。セルロース性繊維物質４０は連続的に圧
縮されつつあり、ロータが矢印２２方向に動くときに、
表面２５．３１とこの表面に関連する棒２４，３０との
間で剪断される。この圧縮と剪断は、第３図に示す位置
で強まり、そして最後に、第４図に示す衝撃位置となる
。

この衝撃位置では棒２４と３０が互いに向き合う。

この実施例では、棒２４と３０が互いに向き合うと、向
き合った溝は横断面で見て平行四辺形の形を有する。決
まった順序で行われる、第４図の衝撃作用の後で、第５
図に示す膨張相となる。この膨張相も決まった順序で行
われる。このパ逐次精砕ｎ　（第２〜５図）作用は繊維
物質４０のフレキシビリティを高め、かつ長繊維の高い
含有率を維持する。この作用はリファイナー加工工程全
体にわたって連続的にかつ逐次的に行われる。

リファイナー表面形状の他の実施例が第６図に示しであ
る。この実施例では、第２〜５図の実施例の構造物と似
ている構造物は、同じ二指のアラビア参照数字に１００
を加えた数字によって示しである。この実施例では、ロ
ータ１２０はステータ１２１が持っている棒１３０の２
倍の数の棒１２４を持っている。これにより、棒１３０
の間の溝の幅１３４は、棒１２４の間の溝の幅１２８の
２倍以上となる。これは、底１３１の傾斜角αが底面１
２５の傾斜角βよりも大幅に小さくなることを意味する
。例えば、第６図に示す実施例では、角度αは約７°で
あり、角度βは約１６°である。

第６図の実施例では更に、本発明によるすべての実施例
に適用可能な他の変形が示しである。すなわち、表面１
２５に研磨材のコーティング４２が設けられ、表面１３
１には任意に、研磨材コーティング４３を設けることが
できる。コーティング４２．４３によって設けられた研
磨材付き表面は、リファイナーが付加的な剪断力作用を
得るように作用する。この研磨材コーティング４２，４
３は、リファイナーディスク１２０，１２１を構成する
一般的な金属（例えばステンレス鋼、ニッケル硬化鋼等
）に研磨材を被覆するためのすべての慣用技術によって
形成可能である。

第７図の実施例では、第２〜５図の実施例の構造物と似
ている構造物は、同じ二指のアラビア参照数字に２００
を加えた数字によって示しである。

この実施例では、ロータ２２０はステータ２２１の半分
の数の棒２２４を備えている。従って、表面２２５の傾
斜角は表面２３１の傾斜角の半分よりも小さく、間隔２
２８は間隔２３４の２倍よりも大きい。

第８図は、相対的に回転可能なディスク型リファイナー
要素２０．２１を備えた本発明によるリファイナー５０
を略示している。木材チップまたはそれと類似のセルロ
ース性原材料が、入口５１からリファイナー５０に供給
され、精砕されたパルプがパルプ出口５２から出る。本
発明によるリファイナー５０は、繊維への化学薬品の混
合について多大の利点を有し、そしてそれによってもた
らされる密な混合が化学薬品消費量をかなり節約するこ
とになる。従って、本発明では、漂白剤が相対回転する
ディスク２０．２１の間の繊維に混合されるように、漂
白剤をその源５３からリファイナー５０に直接加えるこ
とが容易である。例えば、過酸化漂白剤をリファイナー
５０に供給可能である。それによって高いパルプコンシ
ステンシーでかつ密な混合状態の高温漂白が行われるこ
とになる。漂白剤の代わりにまたは漂白剤に加えて、例
えばアルカリのような他の化学薬品を精砕領域に供給す
ることができる。精砕の間、セルロース性繊維物質／パ
ルプのスラリのコンシステンシーは特に、固体約３０〜
５５％である。

本発明はＲＭＰ、ＴＭＰ、、ＣＭＰおよびＣＴＭＰの製
造に適用可能である。物質はＴＭＰ、ＣＭＰまたはＣＴ
ＭＰへの製造中、管５１からリファイナー５０へ供給さ
れる前に予備処理され、およびまたは続いて、パルプ排
出管５２から排出された後で処理される。本発明は、米
国特許第４．７５４゜９３５号明細書に開示されている
ような低周波の精砕と関連して使用されるときに、特に
有利である。

本発明は、回転可能な精砕要素の間隔が非常に異なる、
回転面（すなわち円筒面または円錐面）を有するリファ
イナー要素、すなわちディスク形状のリファイナー要素
に適用可能である。第８図に示したリファイナー５０は
１個のリファイナーであってもよく（例えば、低周波の
精砕が行われるとき）、一連のリファイナーの最初のリ
ファイナーであってもよく、また一連のリファイナーの
二番目（特に最後）のリファイナーであってもよい。

溝の底が傾斜した本発明のリファイナーによって製造さ
れるメカニカルパルプは、他の同一のリファイナーによ
って同じ原料から製造されるパルプと比べて、高い特性
を有する。本発明によるパルプは長繊維の高い含有率を
維持するにもかかわらず、繊維フレキシビリティが増大
する。衝撃と膨張の前に連続的な圧縮の可動引張り範囲
を利用して本発明を実施すると、繊維の転動運動が強ま
り、繊維が切断されにくく、その結果本発明のパルプに
よって製造される紙の強度が増大する。更に、エネルギ
ー供給量を多くすることにより、リファイナーの能力が
大きくなり、必要な比エネルギーが少なくて済む。

第８図に示したリファイナー５０は更に、漂白剤のよう
な化学薬品を、源５３から管５１に流れるクラフトパル
プに混合するためのミキサとして使用可能である。繊維
の転動および混練作用と共に連続した圧縮を行う可動引
張り範囲は、例えば固体約３０〜５５％の高いコンシス
テンシーでの化学薬品とパルプの混合にとって非常に有
効である。ヒドロ亜硫酸塩、塩素、二酸化塩素、水酸化
物等のような漂白剤５３を、リファイナー５０内のパル
プに添加することにより、液体と繊維の効果的な混合作
用が生じ、液体が繊維の中に浸透する。これは、リファ
イナー５０作動時の特有の多数の脈動繰り返しの結果で
ある。リファイナー作動時には、繊維の内側と外側の液
体が漂白剤と等しくなる。リファイナー５０をこのよう
に使用することにより、高価な漂白剤または類似の処理
化学薬品を、高いコンシステンシーおよび高い温度でパ
ルプの中に非常に均一的に配分することができる。その
結果、機器必要スペースが非常に狭くて済み、化学薬品
の消費量が節約される。

現在量も実際的で好ましい実施例と思われるものについ
て本発明を図示し、かつ説明したが、本発明の範囲内で
実施例の多くの変形が可能であることは、当業者には明
らかである。本発明の範囲は、すべての均等構造物、方
法および製品を包含するように、特許請求の範囲の最も
広い解釈によるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による代表的な円錐リファイナーロータ
の一部分の平面図、第２〜５図は本発明による代表的な
リファイナーロータとステータディスクの一部分の、木
材チップを精砕するための動作を示す、連続的な縦方向
縦断面図、第６図は本発明によるロータとステータディ
スクの第２の実施例の一部分を示す縦断面図、第７図は
本発明によるロータとステータディスクの第３の実施例
の一部分を示す縦断面図、第８図は精砕中に化学薬品を
メカニカルパルプに混合するために、または化学薬品を
クラフトパルプに混合するために使用される、本発明に
よる代表的なリファイナーを示す概略図である。 １０・・・リファイナー要素（ロータ）、　　１３・・
・棒、　１５・・・溝、　１６・・・底、５０・・・リ
ファイナー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面形成物を有する表面を備え、 この表面形成物が、表面に沿って互いに間隔をおいて立
   設された複数の棒（１３）を含み、更に、連続する棒の
   各々の組の間に溝を形成する手段を備えているセルロー
   ス性パルプリファイナー要素（１０）において、 前記溝（１５）が棒の間の直線に対して約１〜３０゜の
   角度で、隣の或る棒から隣の次の棒へ下向きに傾斜して
   いる底（１６）を有し、 各溝の幅が約１０〜５０ｍｍであることを特徴とするセ
   ルロース性パルプリファイナー要素。 ２、協働する２個のリファイナー要素（２０，２１）を
   備えたセルロース性パルプリファイナー（５０）であっ
   て、 各リファイナー要素が表面形成物を有する表面を備え、 この表面形成物が、表面に沿って互いに間隔をおいて立
   設された複数の棒（１３，２４）を含み、各リファイナ
   ー要素が更に、連続する棒の各々の組の間に溝を形成す
   る手段を備えているセルロース性パルプリファイナーに
   おいて、前記溝（１５）が棒の間の直線に対して約１〜
   ３０゜の角度で、隣の或る棒から隣の次の棒へ下向きに
   傾斜している底（１６，２５）を有し、各溝の幅が約１
   ０〜５０ｍｍであり、 各々の棒が向き合ったときに、一方のリファイナー要素
   の表面に形成された溝の最も深い部分が、他方のリファ
   イナー要素の表面に形成された溝の狭い部分に対向する
   ように、互いに相対回転させるための要素取付け手段（
   １１）が設けられていることを特徴とするセルロース性
   パルプリファイナー。 ３、リファイナー要素が同じ幅の溝（１５，２５）を有
   することを特徴とする、請求項２記載のセルロース性パ
   ルプリファイナー。 ４、リファイナー要素が異なる数の棒（１２４）、ひい
   ては異なる溝（１２５）幅を有し、一方のリファイナー
   要素が他方のリファイナー要素の整数倍の数の棒を備え
   ていることを特徴とする、請求項２記載のセルロース性
   パルプリファイナー。 ５、リファイナー要素が両方ともディスク型（２０，２
   １）であるかまたは両方共回転面型（１０）であること
   を特徴とする、請求項２記載のセルロース性パルプリフ
   ァイナー。６、傾斜した各々の底（１６，２５）の角度
   が約５〜２０゜であることを特徴とする、請求項２記載
   のセルロース性パルプリファイナー。 ７、剪断作用を強めるための研磨手段（４２）が溝の底
   （１２５）に設けられていることを特徴とする、請求項
   ２記載のセルロース性パルプリファイナー。 ８、相対回転可能で、間に溝を有する複数の棒をそれぞ
   れ備えている一対のリファイナー要素を用いて、セルロ
   ース性繊維物質のスラリを紙パルプに精砕する方法であ
   って、 リファイナー要素を互いに相対的に回転運動させるステ
   ップを含む方法において、 前記ステップが連続的かつ順次的に可動引張り範囲、続
   いて衝撃前に圧縮、そして膨張を生じるように実施され
   、一般的な精砕と比べて繊維のフレキシビリティが高ま
   り、繊維転動運動が強まり、そして繊維の切断が少なく
   なることを特徴とする方法。 ９、方法が実施されている間、スラリのコンシステンシ
   ーが固体約３０〜５０％であり、各々のリファイナー要
   素の棒（１３，２４）の間に傾斜した底（１６，２５）
   を有する溝（１５）を設けることによって、方法が実施
   され、 各々の底が棒の間の直線に対して約１〜３０゜の角度で
   下向きに傾斜しており、 各々の溝が約１０〜５０ｍｍの幅を有することを特徴と
   する、請求項８記載の方法。 １０、相対回転可能で、間に溝（２５）を有する複数の
   棒（２４）をそれぞれ備えている一対のリファイナー要
   素（２０，２１）を用いて、セルロース性繊維物質から
   製造される、 繊維フレキシビリティがすぐれていて、長繊維を多く含
   む紙パルプにおいて、 紙パルプが次の方法によって製造され、 この方法が、連続的かつ順次的に可動引張り範囲、続い
   て衝撃前に圧縮、そして膨張を生じるために、リファイ
   ナー要素を互いに相対的に回転運動させるステップを含
   み、それによって、一般的な精砕と比べて繊維のフレキ
   シビリティが高まり、繊維転動運動が強まり、そして繊
   維の切断が少なくなることを特徴とする紙パルプ。