【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルプの乾燥にジェット・ドライヤーを使用して製造した乾燥単糸化架橋セルロースパルプ繊維製品に関する。
【０００２】
【発明の背景】
乾燥単糸セルロースパルプ繊維は、吸収性個人用品からコンクリート補強剤に亘る多くの製品にとって望ましい物質である。現在、単糸繊維を製造する最も一般的な方法では、従来のパルプ繊維のロールをハンマーで粉砕して単糸繊維を得ている。この方法は、時間・エネルギー集約的であって、多くの工程と多くの処理装置を必要とする。処理装置はそれぞれ相当の資本支出を必要とし、かなりの工場床面積を占める。更に、従来のハンマー粉砕法では、例えばよじれ、カール及びねじれが少ないなど、望ましくない物理的特性を持った繊維のできることが多い。
【０００３】
この乾燥単糸パルプには、ニット又はノジュールとも呼ばれる繊維のノットも含まれている。ノットは、互いに強固に付着したままの繊維塊であり、少量のパルプを水の入った透明なビーカーに入れ、これを攪拌混合することによって観察することができる。繊維の大部分は、ばらばらの繊維となって水中に混ざり合うが、繊維の塊が存在することは目視で容易に分かる。繊維塊即ちノットは、ハンマー粉砕法の望ましくない副産物である。ハンマー粉砕されたパルプ中のノットの量は、繊維をノット、アクセプト、及び微細繊維に分類するための手段として使用される音響エネルギーによるスクリーニングシステムを使用することによって定量化することができる。ノットと微細繊維が少なく、アクセプトの多いのが望ましく、アクセプトは単糸繊維である。
【０００４】
カナダ特許第９９３６１８号（Ｅｓｔｅｓ，１９７６）は、よじれと絡み合いが十分でバット強度が高く嵩も大きくなる個々の繊維から、低密度の綿毛パッド又は綿毛バットを製造する方法を開示している。この製造方法では、乾燥工程の間に湿潤パルプが個別の繊維に分離される。この製造方法では、エア・ジェット又はスチーム・ジェットを利用して繊維を分離する流体ジェット乾燥装置が使用される。繊維は、ジェット・ドライヤーから出てくると、有孔スクリーン上に配置される。カナダ特許に記載の製造方法は、絡み合った繊維から成るマットを作り出す。
【０００５】
架橋繊維は、一般的に、既に乾燥されている通常のパルプ繊維のロールを、ハンマー粉砕の前に架橋剤を含んだ溶液で湿らせることによって作り出される。架橋剤を含んでいるパルプは、ハンマーで粉砕された後、フラッシュドライヤに通され、更にオーブン内で加熱されて架橋プロセスが完了する。この架橋結合されたパルプは、ノット含有量が１５％を超える。架橋パルプでは、ノットの量は低いのが望ましい。この従来からの方法も、パルプは巻き取られる前に乾燥され、その後、架橋剤による湿潤状態でハンマー粉砕され、再び乾燥されるので、エネルギー集約的であり、費用が嵩む。
【０００６】
フラッシュドライヤーシステムは、脱水された未乾燥パルプを直接乾燥させるのに用いられてきた。しかし、脱水された未乾燥パルプを直接乾燥させるためにフラッシュドライヤーを使用すると、ノットの量の多い乾燥パルプができる。未乾燥パルプをフラッシュ乾燥した場合の一般的なノット量は、３０−４０％である。この方法で乾燥された架橋剤含有パルプも、ノット含有量はこのレベルと同じか、又はそれを上回る。市販のフラッシュドライヤであるＦｌａｋｔフラッシュドライヤ、及び一般的なフラッシュドライヤ設備機器の概要については、１９９６年にＬａｒｓｓｏｎとＬｉｎｄｓｔｒｏｍがまとめている（「パルプ乾燥における最近の展開」Ｌａｒｓｓｏｎ，Ｏ及びＬｉｎｄｓｔｒｏｍ，Ｂ、Ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｗｅｅｋ、新しく使えるようになった技術に関する第５回国際会議、１９９６年６月４−７日、スウェーデン、ストックホルム）。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、乾燥単糸架橋セルロースパルプ繊維製品、及び比較的ノット含有量の少ない、単糸化され、架橋結合され、乾燥された繊維を形成するための装置と方法を提供する。本発明の方法では、架橋剤を含んでいる湿潤パルプと空気を、ジェット・ドライヤー内に入れる。ジェット・ドライヤー内でパルプを乾燥し、単糸パルプ繊維を形成させる。ジェット・ドライヤーからパルプを取り出して、空気から分離する。本発明の方法は、幾つかのタイプの供給パルプに対して、及び処理された供給パルプに対して適用することができる。本発明の方法によって作られる製品は、ノットが少ない、微細繊維が少ない、よじれ、カール及びねじれが改良されているなど、有用な特性を有する。本発明の方法を実施するための装置は、処理物質を供給するための前処理ステーション、パルプ専用に設計されたパルプ供給装置、パルプを泡内に懸濁させるよう設計されたパルプ供給装置、及び／又は減圧コンベヤーを有する繊維分離ステーションが備えられている。
【０００８】
上記方法によれば、架橋剤処理物質を含んだ湿潤パルプを、更に乾燥前に処理物質で処理して、パルプ繊維のノット含有量を減らすことができる。本発明の方法は、更に、湿潤パルプと空気をロータリー・エアロックを介してジェット・ドライヤー中に入れることによって単糸パルプ繊維を製造することを含んでいる。ロータリー・エアロックは、羽根とハウジングを有しており、羽根の端部は、湿潤繊維によってエアーロックが詰まるのを防ぐに足る距離だけ、前記ハウジングから離して配置されている。本発明の方法は、繊維を、前記ジェット・ドライヤーから、繊維が絡み合ったりノットができたりしないような速度で、空気流に乗せて取り出すことによって単糸パルプ繊維を製造することを含んでいる。本発明の方法は、更に、パルプ繊維を、前記ジェット・ドライヤーの出口から部分真空下で引き出すことによって単糸パルプ繊維を製造することを含んでいる。
【０００９】
本発明のパルプ製品は、ノット・カウントが望ましくは１５％以下、より望ましくは１０％以下、更に望ましくは５％以下、最も望ましいのは２％以下である単糸架橋ジェット乾燥繊維を含んでいる。この製品は、更に、界面活性剤と無機粒状物から構成されるグループから選択された処理物質で処理される。単糸架橋ジェット乾燥繊維の製品は、コンクリート、吸収性用品、プラスチック製品、紙製品、又はフィルター製品に組み込むことができる。
【００１０】
パルプを単糸架橋乾燥繊維に加工するための乾燥システムは、ジェット・ドライヤー、パルプ供給ステーション、空気供給ステーション、排出流導管、及び繊維分離ステーションを備えている。ジェット・ドライヤーは、ジェット導管、ジェット導管内に空気を取り入れるためのマニホルド、ジェット導管内にパルプを送るためのパルプ取り入れ口、及び単糸乾燥繊維、排出空気及び微細繊維をジェット導管から排出するための繊維出口を有している。パルプ供給ステーションは、供給パルプをパルプ取り入れ口に供給するためパルプ取り入れ口に連結されている。パルプ供給ステーションは、処理物質をパルプに供給するための処理剤供給源を備えている。空気供給ステーションは、空気をマニホルドへ送るためマニホルドに連結されている。排出流導管は、繊維、排出空気、及び微細繊維をジェット導管から搬送するため繊維出口に連結されている。繊維分離ステーションは、繊維を排出空気から分離するため排出流導管に連結されている。
【００１１】
このように本発明は、乾燥単糸架橋セルロースパルプ繊維製品、及び単糸化され、架橋結合され、乾燥された繊維を形成することのできる装置と方法を提供する。本発明の方法では、湿潤パルプを直接パルプ製造機から取り出し、パルプを直接単糸化する乾燥プロセスを使うことによって、未乾燥パルプから単糸化製品を作り出すことができる。本発明の方法では、ハンマー粉砕による繊維に比べて、よじれ、カール及び個々のねじれの程度がより大きい単糸架橋繊維を作り出す。本発明の更なる利点は、繊維の絡み合い、ノット及び微細繊維含有量が少ない架橋繊維を製造できることである。架橋結合に加えて、もう１つの利点は追加の処理であり、乾燥パルプのロールに対して施すのは困難であるか又は不可能な処理を、パルプに対して行うことができるという点である。この処理を未乾燥パルプに対して施すと、ノットの量を減らし、製造速度を上げ、及び／又は望ましい特性を有する繊維を形成できるようになる。
【００１２】
本発明の上記態様及びそれに伴う利点の多くは、添付図面を参照しながら下記の詳細な説明を読めば容易に理解頂けるであろう。
【００１３】
【好適な実施例の詳細な説明】
本発明は、パルプを乾燥し、処理し、単糸化して、絡み合った繊維、ノット又はノジュールの少ない個別の繊維にするための方法と装置を提供する。本明細書において繊維に関して使用している「乾燥された」という用語は、一般に水の重量％が２％から１０％であることを示す業界用語であるが、数値が前記範囲より多い場合も少ない場合もある。本明細書で使用している「空気」という用語は、純粋な空気に限定されず、本発明と矛盾しないいかなるガスをも含んでいる。本明細書で使用している「コンシステンシー」という用語は、液体／固体混合物における固体含有量のパーセント値を意味している。以下に述べる具体的な実施形態では、セルロースパルプ繊維の乾燥、処理、及び単糸化について説明している。しかしながら、本発明は、他のタイプの天然繊維及び／又は合成繊維を加工する上での使用に対しても適切である旨、理解されたい。
【００１４】
本発明は、パルプ製造機から送られてくる湿潤パルプを直接乾燥して単糸繊維製品とするように設計されたジェット・ドライヤーを有する乾燥システムを含んでいる。図１に示すように、本発明に従って造られた乾燥システム１０は、ジェット・ドライヤー２０、パルプ供給ステーション４０、空気供給ステーション９０、繊維分離ステーション１００、及び繊維採集ステーション１６０を備えている。
【００１５】
パルプ供給ステーション４０は、ジェット・ドライヤー２０と流れ連通状態に連結されている。パルプ供給ステーション４０は、パルプ供給源４２からパルプの供給を受け、この供給パルプを、パルプ供給導管４４を介してジェット・ドライヤー２０に供給する。空気供給ステーション９０は、ジェット・ドライヤー２０と流れ連通状態に連結されている。空気供給ステーション９０は、空気供給源９２から空気の供給を受け、この供給空気を、空気供給導管９４を介してジェット・ドライヤー２０に供給する。ジェット・ドライヤー２０は、排出流導管３０を介して繊維分離ステーション１００と流れ連通状態に連結されている。ジェット・ドライヤー２０は、排出空気、実質的に乾燥単糸化された繊維、及び微細繊維を、排出流導管３０を介して繊維分離ステーション１００に排出する。繊維分離ステーション１００は、繊維採集ステーション１６０と流れ連通状態に連結されている。繊維分離ステーション１００は、排出空気を繊維から分離し、更に微細繊維の部分を繊維から分離する。繊維分離ステーション１００からの繊維は、繊維採集ステーション１６０に送られる。
【００１６】
ある好適な実施形態では、装置は更に、微細繊維除去ステーション１７０と騒音低減ステーション１８０を備えている。繊維分離ステーション１００は、微細繊維導管１７２を介して、微細繊維除去ステーション１７０と流れ連通状態に連結されている。繊維ステーション１００は、微細繊維導管１７２を介して、排出空気と微細繊維を微細繊維除去ステーション１７０に供給する。微細繊維除去ステーション１７０は、排出空気から微細繊維を除去し、空気導管１８２を介してこの排出空気を空気供給ステーション９０に再循環する。空気導管１８２の途中に騒音低減ステーション１８０を設けて、乾燥システム１０から生じる騒音を下げるようにするのが好ましい。
【００１７】
図２に示すように、ジェット・ドライヤー２０は、ループ導管２２、パルプ取り入れ口２４、マニホルド２６、及び繊維出口２８を備えている。本明細書で使用している「ジェット・ドライヤー」という用語は、空気をループ導管２２内へと加速して、導管２２を通って流れる物質を同時に乾燥し単糸化するあらゆる装置を意味するものと理解されたい。パルプ取り入れ口２４は、供給パルプを導管２２に送るため導管２２に連結されている。ジェット・ドライヤー導管２２にはマニホルド２６が連結されており、空気供給導管９４からの供給空気を、導管２２内に流れを誘起するように向けられている一連のノズルを通して導管２２内に送り込むようになっている。繊維出口２８は、導管２２に連結され、導管２２から流れ出る排出空気、繊維、及び微細繊維のための出口を形成している。
【００１８】
導管２２は、閉じたループ状に形成するのが好ましい。ループ導管２２は、例えば、円形、長方形、「Ｄ」形、正方形、又は他の類似形状など種々の形状とすることができる。理論的に立証されているわけではないが、湿潤繊維がループ導管２２に入ると、遠心分離作用によって、湿潤度と密度の高い繊維がループの外側縁に沿って循環し、乾燥して密度の低い繊維がループ内側部に向かって移動するものと思われる。空気と乾燥した製品は、ループの内側部に沿って配置されている繊維出口２８から出て行く。本発明において使用するのに適したジェット・ドライヤー２０の１つは、フルイド・エナジー・プロセシング＆エクィップメント・カンパニー（Ｆｌｕｉｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）製のフルイド・エナジー・アルジェット・モデル４・サーマジェット（Ｆｌｕｉｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｌｊｅｔ Ｍｏｄｅｌ ４ Ｔｈｅｒｍａｊｅｔ）、Ｘ０８７０Ｌである。これとは別に、ジェット・ドライヤー導管２２は、閉ループ以外の形状であってもよい。例えば、導管２２は直線状であってもよい。その実施形態では、導管２２の端部で繊維を回収することになる。
【００１９】
乾燥システム２０は、更に、ジェット・ドライヤー２０の繊維出口２８に連結され繊維分離ステーション１００に連なっている排出流導管３０を備えている。排出流導管３０は、排出空気、繊維、及び微細繊維の流れを繊維分離ステーション１００に送る。排出流導管には、第１搬送ファン３２が設けることができる。第１搬送ファン３２は、導管３０内の排出空気の流れが遅い場合に繊維と微細繊維が排出空気の流れから沈降して出るのを防止する。しかしながら、排出空気の速度で繊維を懸吊状態に維持できる場合は、第１搬送ファン３２は必要ない。排出流導管の直径は、排出空気の速度に影響を及ぼす。繊維が排出空気の流れから沈降して出るのは防ぐのが望ましい。繊維が排出空気の流れから沈降して出ると、繊維は、ノットや絡み合いを形成しやすくなる。
【００２０】
パルプ供給ステーション４０は、第１脱水装置４６を備えることができる。第１脱水装置４６は、パルプ供給源４２及びパルプ供給導管４４と流れ連通関係に連結されている。パルプ供給源４２は、供給パルプを、直接、パルプ製造機のファイバーラインから第１脱水装置４６に送る。第１脱水装置４６は、パルプ供給源４２からの供給パルプを、部分的に脱水し、パルプ供給導管４４を介してジェット・ドライヤー２０に送る。第１脱水装置４６は、スクリュー・プレス、ベルト・プレス、連続遠心分離機、バッチ式遠心分離機、ダブル・ロール・プレス又は他の類似装置のような装置を備えているが、これに限定されるわけではない。
【００２１】
パルプ供給源４２からの供給パルプは一般的に流体含有量が高く、コンシステンシーは０．０１％〜１０％、より一般的には３〜１０％であるが、コンシステンシーは１２％から１５％になってもよい。供給パルプは、さらしパルプ、非さらしパルプ、機械パルプ、化学パルプ、溶解グレードパルプ、一度乾燥して再びスラリー化したパルプ、或いは適切なパルプであればどのようなものであってもよい。本発明では、流体のかなりの部分を第１脱水装置４６で除去することができる。通常、第１脱水装置４６は、供給パルプから流体の一部を除去し、ジェット・ドライヤー２０で供給パルプを乾燥する前に、供給パルプのコンシステンシーを１０〜５５％に上げる。供給パルプのコンシステンシーは、３０〜５０％であるのが望ましい。部分脱水された供給パルプは、パルプ供給導管４４を介してジェット・ドライヤー２０に移送される。
【００２２】
供給パルプは、破砕装置に供給する際に実質的に問題を起こさないだけの剛性を提供する坪量を有するプレスされたパルプの湿潤ウェブであってもよい。坪量は、一般に５００〜１５００ｇｓｍである。湿潤ウェブの供給パルプは、ウェブをパルプの小片に引き裂く突出ピンを備えた一組の高速回転ロール、搬送ファン又は他の類似装置のような破砕装置に投入することができる。
【００２３】
パルプ供給導管４４は、パイプでも、ホッパーでも、或いは他の搬送装置であってもよい。更に、第１脱水装置４６自体が搬送装置として機能するものでもよい。例えば、第１脱水装置４６は、供給パルプを脱水すると同時にジェット・ドライヤー２０に移送するよう使用することのできるスクリュー・プレスであってもよい。本発明で使用するのに適したパルプ供給ステーション４０のパルプ供給導管４４としては、マーチン・スプロケット・アンド・ギア社のマーチン・コンベヤー部（Ｍａｒｔｉｎ Ｓｐｒｏｃｋｅｔ ａｎｄ Ｇｅａｒ， Ｉｎｃ．， Ｍａｒｔｉｎ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）が設計製造するシャフトレス・スクリュー・コンベヤーを挙げることができる。シャフトレス・スクリュー・コンベヤーは、ジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４に向かって上昇する傾斜で湿潤パルプを供給するシャフトレス・スクリューを有している。シャフトレス・スクリュー・コンベヤーは、コンベヤーの下端に、供給パルプを入れるためのホッパーを有している。
【００２４】
パルプ供給ステーション４０は、供給パルプ内に処理物質を混ぜ込むための処理物質供給源４８を備えることができる。処理物質供給源４８は、パルプ供給源４２、パルプ供給導管４４、第１脱水ステーション４６、又はパルプ供給ステーション４０に沿う何処かと、流れ連通状態に連結することができる。
【００２５】
処理物質供給源４８は、当該技術分野では既知の何らかの装置を使用して処理物質を供給することができる。例えば、処理物質供給源４８は、導管、噴霧システム、ミキシング装置、他の装置又は装置の組合せを使用して処理物質を供給することができる。供給パルプが、プレスしたパルプの湿潤ウェブである場合は、噴霧システム、ローラー・コーティング・システム、又は噴霧システムとローラー・コーティング・システムとの組合せによって、供給パルプに処理物質を加えることができる。
【００２６】
ジェット・ドライヤー２０で乾燥・単糸化する前に供給パルプに加えることのできる多くの処理物質は、従来の乾燥単糸繊維を製造する方法には組み込むことができない。従来の方法では、繊維がウェブ形態をとっているので、繊維を処理する能力に限界がある。このウェブ形態の場合、繊維の処理は、ウェブを浴槽に通すことによって、又はウェブに噴霧することによって行わなければならない。本発明は、処理物質をパルプに直接供給することができるので、この方法に限定されない。例えば、本発明では、ジェット・ドライヤー２０で乾燥する前に供給パルプの繊維を泡の中に懸濁させることもできるし、或いは粘性溶液を供給パルプに混ぜ合わせることもできる。これらの処理は何れも、従来の浴処理工程に対して実際的ではない。粘性溶液状の処理物質を適用するのは、従来のパルプ製造機を使用して行うことはできない。更に、ハンマー粉砕の厳しい条件により、処理物質として使用できる特定の化合物を保持する繊維の実用性が制限される。例えば、繊維をクレーのような無機粒状物でコーティングしていると、ハンマー粉砕の場合はクレーの保持率が低くなるが、本発明では、単糸化が機械的手段ではなく空気によって行われるため、保持率がかなり高くなる。更に、従来のパルプ製造機では、パルプを処理するのに使用される界面活性剤の量は、作用に悪影響を及ぼすため制限されるが、本発明の場合にはこのような制限はない。従来のパルプ製造機では、界面活性剤がパルプウェブの強度を低下させる。十分な強度が失われると、パルプウェブは、従来のパルプ製造機内で生じる正常な引っ張り力でも破れてしまうことになる。
【００２７】
処理物質供給源４８によって供給される処理物質としては、界面活性剤、架橋剤、疎水性物質、無機粒状物、流動化剤、水還元剤、フォーム、特定最終用途繊維の特性を得るための物質、及びこれら処理物質の組合せを挙げることができるが、これに限定されない。界面活性剤としては、限定するわけではないが、水中油形エマルジョン；Ｇｒａｅｆらによる米国特許出願第０８／５０９，４０１号に開示の界面活性剤；Ｈｅｒｖｅｙらによる米国特許第３，５５４，８６３号に開示の界面活性剤；Ｗｕらによる米国特許第６，０７４，５２４号に開示の界面活性剤；Ｏｗｅｎｓらによる米国特許第６，１５９，３３５号に開示の界面活性剤；及びＡｎｇｅｌらによるカナダ特許第９４７９１５号に開示の界面活性剤などを挙げることができ、これら特許文献を全て参考文献として本明細書に援用する。界面活性剤は、繊維−繊維間の結合を少なくし、吸収性を向上させ、或いは完成したウェブの摩擦を減少させるなど、パルプ繊維に望ましい特性を付与する。界面活性剤はティッシュやタオルの製造に使用されており、各種増進効果を狙って繊維工業で広く使用されている。界面活性剤の種類としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性、非イオン界面活性剤、及び両性／両性イオン界面活性剤がある。アニオン界面活性剤の例としては、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、ポリエーテルサルフェート、ホスフェート、ポリエーテルエステル、及びスルホスクシネートなどがある。カチオン界面活性剤の例としては、ドデシルアミン塩酸塩、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、及び臭化セチルピリジニウムなどがある。このタイプの界面活性剤の１つの種類として、脂肪族基を含有する第四アンモニウム化合物をベースとするカチオン界面活性剤がある。非イオン界面活性剤の例としては、ポリエチレンオキシド、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル、及びアルキルアリールポリエーテルアルコールなどがある。両性即ち両性イオン界面活性剤の１つの例はドデシルベタインである。市販されている界面活性剤の例としては、ＥＫＡケミカルズ社のカチオン界面活性剤ベロルセル（Ｂｅｒｏｌｃｅｌｌ）５８７Ｋ、及びプロセスケミカルズ社の、ヤーン潤滑剤として使用されているカチオン界面活性剤ＬＬＣソフナーＣＷＷがある。
【００２８】
「架橋剤」という用語には、数多くの架橋結合材及び架橋結合触媒の何れもが含まれるが、これに限定されない。有用な架橋結合剤及び触媒に関する代表的なリストは以下の通りである。下記の各特許を、全て参考文献として本明細書に援用する。
【００２９】
好適な尿素ベースの架橋結合剤には、メチロール尿素、メチロール環状尿素、メチロール低アルキル環状尿素、メチロールジヒドロキシ環状尿素、ジヒドロキシ環状尿素、低アルキル置換環状尿素のような置換尿素が含まれる。具体的な尿素ベース架橋結合剤としては、ジメチルジヒドロキシ尿素（ＤＭＤＨＵ、１，３−ジメチル−４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチオールジヒドロキシエチレン尿素（ＤＭＤＨＥＵ、１，３−ジヒドロキシメチル−４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチロール尿素（ＤＭＵ，ビス［Ｎ−ヒドロキシメチル］尿素）、ジヒドロキシエチレン尿素（ＤＨＥＵ、４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチオールエチレン尿素（ＤＭＥＵ、１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン）、及びジメチルジヒドロキシエチレン尿素（ＤＤＩ、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン）が挙げられる。
【００３０】
好適な架橋結合剤には、米国特許第４，８２２，４５３号、第４，８８８，０９３号、第４，８８９，５９５号、第４，８８９，５９６号、第４，８８９，５９７号、及び第４，８９８，６４２号に記載されている、Ｃ２−Ｃ８ジアルデヒド（例えば、グリオキサール）、少なくとも１つのアルデヒド基を有するＣ２−Ｃ８ジアルデヒド酸類似体、及びこれらのアルデヒド及びジアルデヒド酸類似体のオリゴマーのようなジアルデヒドが含まれる。この他の好適なジアルデヒド架橋結合剤としては、米国特許第４，８５３，０８６号、第４，９００，３２４号及び第５，８４３，０６１号に記載の架橋結合剤を挙げることができる。
【００３１】
この他の好適な架橋結合剤としては、アルデヒド及び尿素ベースホルムアルデヒド付加生成物がある。例えば、米国特許第３，２２４，９２６号、第３，２４１，５３３号、第３，９３２，２０９号、第４，０３５，１４７号、第３，７５６，９１３号、第４，６８９，１１８号、第４，８２２，４５３号、第３，４４０，１３５号、第４，９３５，０２２号、第３，８１９，４７０号、第３，６５８，６１３号を参照されたい。
【００３２】
好適な架橋結合剤には、例えば米国特許第４，９６８，７７４号の尿素のグリオキサール付加化合物、及び米国特許第４，２８５，６９０号、第４，３３２，５８６号、第４，３９６，３９１号、第４，４５５，４１６号、第４，５０５，７１２号に記載のグリオキサール／環状尿素付加化合物がある。
【００３３】
この他の好適な架橋結合剤には、ポリカルボキシル酸のようなカルボキシル酸架橋結合剤がある。ポリカルボン酸架橋結合剤（例えば、クエン酸、プロパントリカルボン酸、及びブタンテトラカルボン酸）及び触媒については、米国特許第３，５２６，０４８号、第４，８２０，３０７号、第４，９３６，８６５号、第４，９７５，２０９号、第５，２２１，２８５号に記載されている。架橋結合剤として少なくとも３つのカルボキシル基を含むＣ２−Ｃ９ポリカルボキシル酸（例えば、クエン酸及びオキシ二コハク酸）の使用については、米国特許第５，１３７，５３７号、第５，１８３，７０７号、第５，１９０，５６３号、第５，５６２，７４０号、第５，８７３，９７９号に記載されている。
【００３４】
重合ポリカルボン酸も好適な架橋結合剤である。好適な重合ポリカルボン酸架橋結合剤については、米国特許第４，３９１，８７８号、第４，４２０，３６８号、第４，４３１，４８１号、第５，０４９，２３５号、第５，１６０，７８９号、第５，４４２，８９９号、第５，６９８，０７４号、第５，４９６，４７６号、第５，４９６，４７７号、第５，７２８，７７１号、第５，７０５，４７５号、第５，９８１，７３９号に記載されている。架橋結合剤としてのポリアクリル酸及び関連共重合体については、米国特許第５，５４９，７９１号及び第５，９９８，５１１号に記載されている。ポリマレイン酸架橋結合剤については、米国特許第５，９９８，５１１号に記載されている。
【００３５】
好適なポリカルボン酸架橋結合剤の具体例としては、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、グルタル酸、シトラコン酸、イタコン酸、タルトレートモノコハク酸、マレイン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリメチルビニルエーテルコマレアートコポリマー、ポリメチルビニルエーテルコイタコネートコポリマー、アクリル酸のコポリマー、及びマレイン酸のコポリマーなどがある。
【００３６】
この他の好適な架橋結合剤については、米国特許第５，２２５，０４７号、第５，３６６，５９１号、第５，５５６，９７６号、第５，５３６，３６９号、第６，３００，２５９号、及びＧｒａｅｆらによる米国特許出願第０８／５０９，４０１号に記載されている。
【００３７】
好適な触媒としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウムのような酸性塩、及びリン含有酸のアルカリ金属塩を挙げることができる。ある実施形態では、架橋触媒は次亜リン酸ナトリウムである。架橋結合剤と触媒との混合物又はブレンドを使用することもできる。
【００３８】
繊維間架橋結合に影響を与えるに足る量の架橋結合剤がセルロース繊維に掛けられる。セルロース繊維に掛けらる量は、繊維の全重量の約０．１から約１０重量％であるのが望ましい。更に高濃度としてもよいが、製造環境下では実用的ではない。ある実施形態では、架橋結合剤は、繊維の全重量の約４から約６重量％で使用されている。
【００３９】
「疎水性物質」という用語には、ラテックス、パルプを処理するのに使用されるアルキルケテンダイマーやアルケニル無水コハク酸のようなサイジング剤、ロジン及び合成ロジン、オイル、或いは繊維と反応して繊維の表面を疎水性にする他の化学物質などが含まれるが、これらに限定されない。「無機粒状物」という用語には、クレー、焼成クレー、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、タルク、二酸化チタン、シリカ、フライアッシュ、アルミノケイ酸ナトリウム、或いは他の無機物などが含まれるが、これらに限定されない。「流動化剤」という用語には、スルホン酸基を含むポリマー、変性リグノスルホネート、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合物、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合物、及びポリカルボン酸塩誘導体などが含まれるが、これらに限定されない。市販されている流動化剤の１つの例は、ボラル・マテリアルズ・テクノロジー社（Ｂｏｒａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のボラルＳＰ、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合物である。「フォーム」という用語には、限定する訳ではないが、発泡剤、発泡材、及びＧｒａｅｆらによる米国特許出願第０９／５６９，３８０号に開示されているフォームなどが含まれ、該特許出願を参考文献として本明細書に援用する。「水還元剤」という用語には、水溶性接着剤及び可塑剤が含まれるが、それらに限定されない。市販されている水還元剤の１つの例はメチルセルロースである。
【００４０】
処理物質供給源４８は更に、２種類以上の処理物質を供給してもよく、また処理物質をどのような工程数もしくは段階数で供給してもよい。例えば、処理物質は、結合剤分子と粒子を含んでいてもよく、その場合、先ず結合剤分子を繊維に施し、次いで結合剤分子で被覆された繊維に粒子を加え、これによって粒子を繊維に結合させる（Ｈａｎｓｅｎらによる米国特許第５，６４１，５６１号に開示されており、該特許を参考文献として本明細書に援用する）。当該技術分野で既知の他の繊維処理物質及び処理方法も、本発明から逸脱することなく使用することができる。
【００４１】
上記実施形態に加えて、パルプ供給ステーション４０は、パルプ供給源４２内に含まれている水を溶媒処理物質と交換するようにすることもできる。「溶媒」という用語には、アルコール、ケトン、エーテル、アルカン、芳香族化合物、アルデヒド、又は他の種類の有機物質などが含まれるが、これらに限定されない。使用される溶媒は、繊維分離ステーション１００で回収することができる。
【００４２】
追加の処理物質を加えて、その場で沈殿を起こさせることができる。その場沈殿を起こさせるのが望ましい場合、第１無機処理物質をパルプに加え、次いで第２無機処理物質をパルプに加える。第１と第２の処理物質が反応して沈殿処理物質を形成する。例えば、水酸化カルシウム水溶液を第１処理物質として使用し、重炭酸ナトリウム水溶液を第２処理物質として使用することができる。水酸化カルシウムと重炭酸ナトリウムが反応して炭酸カルシウムが沈殿する。パルプを処理するために、ケイ酸カルシウムアルミニウム、炭酸カルシウムアルミニウム、リン酸カルシウムアルミニウム、又は他の無機沈殿物を含め他の沈殿処理物質を形成してもよいが、これらに限定されない。
【００４３】
パルプ供給ステーション４０には第２脱水装置５０を備えていてもよい。第２脱水装置５０は、パルプ供給導管４４の途中に、第１脱水装置４６と流れ連通状態に挿入されている。第２脱水装置５０は、スクリュー・プレス、ベルト・プレス、連続遠心分離機、バッチ式遠心分離機、ダブルロール・プレス、又は他の類似装置のような装置でもよいが、これらに限定されない。第２脱水装置５０は、第１脱水装置４６と同様に流体の一部を除去し、供給パルプのコンシステンシーは、ジェット・ドライヤー２０で乾燥する前に、１０〜５５％、好ましくは３０〜５０％となる。次いで、部分脱水された供給パルプは、パルプ供給導管４４によってジェット・ドライヤー２０に移送される。代わりに、第２脱水装置５０自体が搬送装置として機能するようにしてもよい。例えば、スクリュー・プレスを使用して、供給パルプの脱水とジェット・ドライヤー２０への移送を同時的に行うこともできる。
【００４４】
第２脱水装置５０は、処理された供給パルプを更に脱水し、処理物質の一部を含めパルプから除去する。分離された処理物質の部分を回収するために、処理物質再循環導管５２が、第２脱水装置５０と、第１脱水装置４６との間、及び／又は処理物質供給源４８との間に流れ連通状態に連結されている。処理物質は、第１脱水装置４６及び／又は第２脱水装置５０が与える攪拌によってパルプに混ぜ込まれる。
【００４５】
これとは別に、パルプ供給ステーション４０は、貯蔵タンク装置５４を備えていてもよい。貯蔵タンク装置５４は、再循環導管５２の途中に、第２脱水装置５０と流れ連通状態に挿入できる。貯蔵タンク装置５４は、第２脱水装置５０からの分離された処理物質を貯蔵し、貯蔵された分離処理物質を第１脱水装置４６及び／又は処理物質供給源４８に送り込むリザーバーとして作用する。
【００４６】
パルプ供給ステーション４０は、パルプ供給導管４４の途中に流れ連通状態に挿入された第２搬送ファン５６を備えていてもよい。供給パルプは、脱水後第２搬送ファン５６に通され、大き目の供給パルプ片がほぼ均一な細片に分解された後、ジェット・ドライヤー２０に投入される。第２搬送ファン５６は、バスター・ファン、ピン・フラッファー、搬送ファン、又はシュレッダーを含むいかなるデフレーカー装置であってもよいが、これらに限定されない。
【００４７】
パルプ供給ステーション４０は、更に、パルプ供給導管４４及びジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４と流れ連通状態に連結されたパルプ供給装置６０を備えている。パルプ供給装置６０は、供給パルプを、ジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４に、所望の供給速度で、調整状態で連続的に安定して供給することのできる湿潤パルプ供給装置である。供給パルプは、予め脱水されており、場合によっては処理されている。供給パルプの供給速度は、処理空気温度、処理空気圧、最終製品の繊維外観、及び最終製品の繊維ノット・カウントに直接影響を及ぼすプロセス変数である。パルプ供給装置６０は、ジェット・ドライヤー２０内部のより高圧又は低圧の環境から周囲の空気を隔離し、及び／又はジェット・ドライヤー２０内部のより高温の環境から周囲の温度を分離する装置である。パルプ供給装置６０は、ジェット・ドライヤー２０に入る周囲の空気の流れを最小限に抑えつつ、供給パルプが連続的にジェット・ドライヤー２０に送り込めるようにする。これはエアー・ロック容積式装置である。
【００４８】
図３に示すように、パルプ供給装置６０は、ローター羽根６６の付いたローター６４がローター・ハウジング６８内に回転可能な状態で据え付けられているロータリー・エアーロック６２である。本発明で使用するのに適しているロータリー・エアーロック６２の一例は、ローター・ハウジングと、６個のローター羽根の付いたＣＬＳＤ，ＳＳ，ＰＡＶ−６ローターとを有する、ステンレス鋼製の改良されたプレイター・インダストリーズ社（Ｐｒａｔｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）のロータリー・エアーロック・フィーダー（Ｒｏｔａｒｙ Ａｉｒ Ｌｏｃｋ Ｆｅｅｄｅｒ）、モデル番号ＰＡＶ−６Ｃである。図４に示すように、プレイター・インダストリーズ社のローター羽根は、各羽根の端部６９とローター・ハウジング６８との間に０．０１０インチ未満の標準的なクリアランスが設けられた状態で工場出荷されていた。この標準的なクリアランスでは、供給パルプがローター羽根６６とハウジング６８との間に詰まってしまう。従って、ロータリー・エアーロック・フィーダーを改造して、パルプを剪断するリーディングエッジ６９Ａを設け、端部形状を、端部６９とハウジング６８との間でパルプが回転して絡み合った束となるのを防げるように修正した。端部６９の形状は、フラットでもよいし、後向き及び半径方向内向に傾いていてもよい。この修正により、繊維を損傷させることなく、或いはパルプ供給装置６０を詰まらせることなく、そして空気の漏れを最小にして、供給パルプがパルプ供給装置６０を通過できるようになった。各羽根６６のリーディングエッジとローター・ハウジング６８との間のクリアランスを０．０３０インチとし、各羽根６６の半径方向中心線におけるクリアランスを０．０５０インチとすれば、ローター６４回りの詰まり、パルプの回転、又は空気の漏れを最小化できることが分かった。ローター６４回りの詰まり、パルプの回転及び空気の漏れを最小限に抑えるためには、ローターとハウジングとの間のクリアランスを０．０１０〜０．０５０インチにすれば効果的である。
【００４９】
図２、５、及び６を使って説明するが、パルプ供給装置６０の代わりにフォーム・フィーダー７０を使用してもよい。フォーム・フィーダー７０は、泡付きの供給パルプを、ジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４に、所望の供給速度で、調整状態で連続的に安定して供給することができる。フォーム・フィーダー７０は、界面活性剤と空気をパルプと混合し、泡付きのパルプ混合物をジェット・ドライヤー２０に直接注入する。フォーム・フィーダー７０は、パルプの供給を受け、界面活性剤処理物質と空気をパルプに加え、界面活性剤を機械的に攪拌してパルプ繊維を泡状媒体中に懸濁させる機械式ミキサーである。フォーム・フィーダー７０は、機械式ミキサー本体７１、パルプ注入ポート７２、界面活性剤注入ポート７３、空気注入ポート７４、及びフォーム排出導管７５を備えている。機械式ミキサー本体７１は、当該技術分野で既知のいかなる適切な機械式ミキサーであってもよい。パルプ注入ポート７２は、パルプ供給導管４４と機械式ミキサー本体７１との間で流れ連通状態にある。パルプ注入ポート７２は、機械式ミキサー本体７１にパルプを供給する。界面活性剤注入ポート７３は、処理物質供給源４８と機械式ミキサー本体７１との間で流れ連通状態にあり、パルプ注入ポート７２に近接して配置されている。界面活性剤注入ポート７３は、界面活性処理物質を機械式ミキサー本体７１に供給する。空気注入ポート７４は、加圧空気源７９と機械式ミキサー本体７１との間で流れ連通状態にあり、界面活性剤注入ポート７３に近接して配置されている。空気注入ポート７４は、機械式ミキサー本体７１に空気を供給する。フォーム排出導管７５は、機械式ミキサー本体７１とジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４との間で流れ連通状態にある。フォーム排出導管７５は、機械式ミキサー本体７１から泡の中に懸濁しているパルプ繊維を放出し、これをジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４に送る。泡の中に懸濁しているパルプ繊維の、フォーム排出導管７５からの流れを最適化するために、フォーム排出導管７５の直径、導管の形状、出口の形状、ジェット・ドライヤー２０中に挿入する長さ、及び／又はジェット・ドライヤー２０内への挿入角度を調節することができる。フォーム・フィーダー７０は、スクリュー・ポンプであってもよいし、当該技術分野で既知のいかなる適切な装置であってもよい。
【００５０】
これとは別に、パルプ供給装置６５を使って、パルプをフォーム・フィーダー７０のパルプ注入ポート７２へ供給するようにしてもよい。フォーム・フィーダー７０自体では、供給パルプを、ジェット・ドライヤー２０へ調整状態で連続的に安定して供給することができない場合は、パルプ供給装置６５を使用することができる。パルプ供給装置６５は、容積式ポンプであってもよいし、適していれば当該技術分野では既知のいかなる装置でもよい。
【００５１】
フォーム排出導管７５は、パルプ取り入れ口シール７６で、ジェット・ドライヤー２０のパルプ取り入れ口２４に対してシールすることができる。パルプ取り入れ口シール７６にはエアリーク導管７７が取り付けられ、ジェット導管２２から周囲の空気へと延びている。エアリーク導管７７は、ジェット導管２２と周囲の空気との間に制限された通路を形成している。この導管には、漏れ量を調節するために従来型の空気弁を取り付けることもできる。理論的に立証されているわけではないが、エアリーク導管７７は、ジェット導管２２に対して限定された圧力解放効果をもたらし、ジェット導管２２内の作動状態が不安定になるのを防止する。
【００５２】
随意的に、フォーム・フィーダー７０には、処理物質注入ポート７８を、処理物質供給源４８と機械式ミキサー本体７１との間で流れ連通状態に設けることもできる。処理物質注入ポート７８は、機械式ミキサー本体７１に追加の処理物質を供給する。処理物質注入ポート７８は、機械式ミキサー本体７１に沿った何処にでも配置することができる。
【００５３】
図６は、本発明で使用するのに適したフォーム・フィーダー７０の一例を示しており、これは、Ｅ．Ｔ．Ｏａｋｅｓ社製の機械式ミキサー（Ｏａｋｅｓミキサー）を、ジェット・ドライヤーに供給する泡状懸濁液を作るために、設計変更して改造したものである。フォーム・フィーダー７０は、フロント・ステーター８０、リヤ・ステーター８２、フォーミング・ローター８４、及びモーター８７（図５に示す）によって駆動されるドライブ・シャフト８６を有している。フロント・ステーター８０は、パルプ注入ポート７２回りに連結されており、パルプ注入ポート７２回りに円形面を画定している。フロント・ステーター８０は、その円形面から垂直に延びる歯８１の複数の円形列を有している。歯８１の複数の円形列は間隔を置いて配置され、歯８１の列相互の間に溝が形成されている。リヤ・ステーター８２は、フォーム排出導管７５回りに連結されており、フォーム排出導管７５回りに円形面を画定している。リヤ・ステーター８２は、リヤ・ステーター８２の円形面から垂直に延びる歯８３の複数の円形列を有している。歯８３の複数の円形列は間隔を置いて配置され、歯８３の列相互の間に溝が形成されている。フォーミング・ローター８４は、円形面を画定しており、フォーミング・ローター８４の両側から垂直に延びる歯８５の複数の円形列を有している。一組のフォーミング・ローター８４の歯８５の円形列が、フロント・ステーター８０の歯８１の円形列が形成する溝の中にはまり込む。同様に、別の組のフォーミング・ローター８４の歯８５の円形列が、リヤ・ステーター８２の歯８３の円形列が形成する溝の中にはまり込む。これにより、フォーミング・ローター８４を、回転可能な状態でフロント・ステーター８０及びリヤ・ステーター８２と関連付けることができる。フロント・ステーター８０とリヤ・ステーター８２とは、フォーミング・ローター８４を取り囲む状態で互いに連結されており、フォーミング・ローター８４は、回転可能な状態でフロント・ステーター８０及びリヤ・ステーター８２と関連付けられている。ドライブ・シャフト８６は、フォーミング・ローター８４の中心に連結され、フォーミング・ローター８４から、フォーム導管７５を通ってモーター８７（図５に示す）へと延びている。
【００５４】
図５及び６を使って説明するが、パルプ供給材は、パルプ注入ポート７２からフロント・ステーター８０に送られ、フロント・ステーター８０の静止歯８１とフォーミング・ローター８４の回転歯８５に接触する。パルプは、パルプ注入ポート７２から押し込まれ、フロント・ステーター８０の表面に沿って進み、回転しているフォーミング・ローター８４のまわりに進み、リヤ・ステーター８２の表面に沿って進み、そしてフォーム排出導管７５から出ていく。パルプがフロント・ステーター８０と接触している間に、界面活性処理物質を界面活性剤注入ポート７３から送り込み、パルプ供給材、フロント・ステーターの歯８１、及びフォーミング・ローターの歯８５に接触させる。供給空気も空気注入ポート７４から送り込み、パルプ供給材、フロント・ステーターの歯８１、及びフォーミング・ローターの歯８５と接触させる。フォーミング・ローター８４は、パルプ供給材、界面活性剤、及び空気を混合する。フォーミング・ローター８４の機械的攪拌により、パルプ供給材繊維が泡の中に懸濁状態になる。次いでこの泡付きのパルプ供給材を、フォーム排出導管７５を介してジェット・ドライヤー２０に直接送る。泡付き供給パルプのコンシステンシーは３０％以下である。
【００５５】
図６に示すように、随意的に、ドライブ・シャフト８６を、オーガー・ヘッド８８を使ってフォーミング・ローター８４の中心に連結してもよい。オーガー・ヘッド８８は、ほぼ円錐形であり、オーガー・ヘッド８８の円錐形表面からの突起部８９を有している。オーガー・ヘッド８８は、パルプ注入ポート７２からのパルプ供給材をフォーミング・ローター８４の回転している歯８５に向けて押し込むように作用する。突起部８９は、パルプ供給材を破砕し、パルプ供給材と界面活性剤処理物質が混じりやすいようにする。
【００５６】
Ｏａｋｅｓミキサーは、改造して、元々の入口にフォーム排出導管７５を取り付けた。理論的に立証されているわけではないが、パルプ注入ポート７２の直径がフォーム排出導管７５の直径より大きい場合に、巧く混合できることが分かった。Ｏａｋｅｓミキサーの元々の出口を拡大して、供給パルプのパルプ注入ポート７２への流量を増やし、供給パルプをローター８４の歯８５と接触させるようにした。Ｏａｋｅｓミキサーには、元々は、ドライブ・シャフト８６をフォーミング・ローター８４の中心に連結するためのナットが取り付けられていたが、これを上記のようにオーガー・ヘッド８８に置き換えた。更に、Ｏａｋｅｓミキサーから歯の列を幾つか（８１、８３、及び８５）取り除いて、混合性能を改善し処理量を増大させた。
【００５７】
図２に戻るが、空気供給ステーション９０には、エアポンプ９６とエアヒーター９８を設けることができる。エアポンプ９６は、空気供給源９２を介して空気供給を受け取り、空気供給導管９４と流れ連通状態に連結されている。エアヒーター９８は、空気供給導管９４の途中に挿入され、空気供給導管９４を介してエアポンプ９６及びジェット・ドライヤー２０のマニホルド２６と流れ連通状態になっている。
【００５８】
エアポンプ９６は、例えば正圧一定体積の供給空気をエアヒーター９８に送る容積式大容量エアポンプとすることができる。本発明で使用するのに適したエアポンプ９６の一例は、ペーパー・エレメントを有する入口消音器タイプのＣＣＦ−４、排出消音器タイプのユニバーサルＳＤ−４、及び濾過・電気式の１５馬力モーターを組み込んだルーツ−ドレッサー・ユニバーサル・ロータリー・ロープ・ブロアー・システム（Ｒｏｏｔｓ−Ｄｒｅｓｓｅｒ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｒｏｔａｒｙ ｌｏｂｅ ｂｌｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）（モデル番号４５ＵＲＡＩ）である。流量は、３００ＳＣＦＭである。供給圧力は、５ＰＳＩＧである。ポンプ速度は、３１７６ＲＰＭである。ドライブモーターは、１８００ＲＰＭで作動する。エアポンプ９６は０〜１５ｐｓｉｇのゲージ範囲を有しており、６ｐｓｉｇにセットされた圧力逃がし弁が組み込まれている。エアヒーター９８は、供給空気を加熱し、供給空気をジェット・ドライヤー２０のマニホルド２６に送る。マニホルド２６は、ジェット・ドライヤー２０の内部で乱流を起こし、供給パルプを繊維に分解して乾燥するために、供給空気をジェット・ドライヤー２０の導管２２のループ内に接線方向に送り込むことができる。
【００５９】
エアヒーター９８は、例えば、空気を導管２２に送り込むマニホルド２６のノズルに供給される空気の温度を調整するよう制御されているフロースルー型ヒーターである。エアヒーター９８は、電気ヒーターでも、ガスヒーターでも、あるいは他のいかなる形態のヒーターであってもよい。本発明で使用するのに適したエアヒーター９８の一例は、ワトロー・エレクトリック・イマージョン・ヒーター（Ｗａｔｌｏｗ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｈｅａｔｅｒ）のモデル番号７００−９６ＢＤ２４５９であり、このモデルは、４８０ＶＡＣ電源電圧を使用し、１，０５０°Ｆで１５０ｐｓｉｇの定格圧力を有する。エアヒーター９８の過熱防止器は、タイプＫ熱電対とワトロー・シリーズ９２制御器を使用している。エアヒーター９８のプロセス温度調節器は、タイプＪ熱電対とワトロー・シリーズ９６５オート・チューニング制御器を使用している。プロセス空気温度は、最終製品繊維の外観、最終製品繊維のノット・カウント、及び微細繊維含有量に直接影響を及ぼすプロセス変数である。
【００６０】
ジェット・ドライヤー２０を出ると、排出空気、繊維、及び微細繊維は、排出流導管３０に沿って移送され、繊維分離ステーション１００で回収される。繊維分離ステーション１００は、例えば、ヘッド・ボックス１４０を介して排出流導管３０と滑動可能に関連付けられた減圧コンベヤー１１０である。減圧コンベヤー１１０は、スクリーン１１２、第１ローラー１１８、第２ローラー１２０、１次ファン減圧ボックス１２２、１次ファン１２８、２次ファン減圧ボックス１３０、及び２次ファン１３４を備えている。
【００６１】
減圧コンベヤー１１０のスクリーン１１２は、排出空気と微細繊維は通過させるが繊維が通過するのは防止する、多孔質のコンベヤーベルト装置である。スクリーン１１２は、第１ローラー１１８及び第２ローラー１２０と回転可能に連結された連続ループである。従って、スクリーン１１２は、スクリーン上側表面１１４とスクリーン下側表面１１６とを有するスクリーン上部１１３、及びスクリーン下部１１７を形成している。ジェット・ドライヤー２０からの排出流導管３０は、ヘッド・ボックス１４０によって減圧コンベヤー１１０と滑動可能に関係付けられ、排出流導管３０がスクリーン１１２の上側表面と１１４と流れ連通状態となっている。排出流導管３０から、繊維、微細繊維、及び排出空気が上側表面１１４に送られる。スクリーン１１２は、繊維は上側表面１１４上に保持しながら、排出空気は上側表面１１４を通して通過させる。微細繊維の一部はスクリーン１１２を通過する。代わりに、スクリーン１１２は、動いているコンベヤー・スクリーン１１２上の排出流導管３０の下に繊維が保持される際に、微細繊維を繊維内に捕捉することによって、微細繊維を採集するようにしてもよい。こうして微細繊維を捕捉すると、微細繊維除去ステーション１７０でのその後の微細繊維除去を必要としないような微細繊維レベルと曖昧さを生む結果となり得る。回転しているスクリーン１１２は、繊維を、排出流導管３０から、繊維の上流から下流への流れを画定する繊維採集ステーション１６０に向けて移送する。
【００６２】
図７と８に示すように、１次ファン減圧ボックス１２２は、排出流導管３０からの排出空気と微細繊維がスクリーンを通過して１次ファン１２８に進むようにするプレナムである。図７に示すように、１次ファン減圧ボックス１２２は、入口１２４と出口１２６を有している。１次ファン減圧ボックスの入口１２４は、スクリーン１１２の上部１１３の下に配置されていて、ヘッド・ボックス１４０の真下のスクリーン１１２の下側表面１１６と滑動可能に関係付けられており、従ってヘッド・ボックス１４０及びスクリーン１１２を通して排出流導管３０と流れ連通状態にある。１次ファン減圧ボックス１２２への入口のサイズは、ヘッド・ボックス１４０にぴったりと合っていて、ヘッド・ボックス１４０が１次ファン減圧ボックス１２２の導管開口をシールして、スクリーン１１２がばたついて１次ファン１２８で生成される減圧に悪影響を及ぼすようなことなく、スクリーン１１２が両者の間を自由に通過できるようになっている。
【００６３】
図２に示すように、減圧コンベヤー１１０の１次ファン１２８は、１次ファン減圧ボックスの出口１２６と微細繊維導管１７２との間に、流れ連通状態で連結されている。１次ファン１２８は、排出空気を、排出流導管３０から、ヘッド・ボックス１４０と、スクリーン１１２の上側表面１１４と、そして１次ファン減圧ボックス１２２を通して１次ファン１２８に吸引し、微細繊維導管１７２に排出する。１次ファン減圧ボックス１２２があるので、１次ファン１２８は、繊維をジェット・ドライヤー２０からスクリーン１１２に移送できるだけの減圧状態をジェット・ドライヤー２０に作り出すことができる。多孔質のコンベヤー・スクリーン１１２は、繊維の部分が、通過して１次ファン１２８に向かうのを止めて保持する。多孔質のコンベヤー・スクリーン１１２は、第１ローラー１１８と第２ローラー１２０まわりに回転することによって、繊維を排出流導管３０から第２ローラー１２０に向けて搬送する。このようにして、繊維は、スクリーンの上側表面上にマットを形成する。
【００６４】
真空又は負圧を、本明細書においてはヌル（ｎｕｌｌ）と定義する。ヌルは、ジェット・ドライヤー２０内の正圧又は負圧であって、パルプ取り入れ口２４の近くで、パルプ取り入れ口２４とジェット・ドライヤー２０の繊維出口２８との間のプロセス空気流れの遠心力が働いている部分で測定される。ヌルは、ジェット・ドライヤー２０の処理量と繊維のノット・カウントに直接影響を及ぼすプロセス制御変数である。ヌルに影響を及ぼす主要な変数は以下のとおりである：１次ファン１２８がジェット・ドライヤー２０に作り出す真空度、供給パルプのジェット・ドライヤー２０への供給速度、供給パルプの含水率、パルプのサイズと形状の不均一度、スクリーン１１２の速度とメッシュ・サイズ、パルプの種類と処理状態、１次ファン１２８に対するダンパーの設定、及びマニホルド２６でジェット・ドライヤー２０内に供給されるプロセス空気の温度。スクリーン１１２の速度は、ヌルに直接影響を及ぼすプロセス制御変数である。スクリーン１１２が繊維を排出流導管３０から移送する速度により、スクリーン１１２の上側表面１１４上に形成される残留繊維の厚さが決まる。この残留繊維の厚さが、システムを通って流れる排出空気の体積を制限して、ヌルに影響を及ぼす。ジェット・ドライヤー２０のヌルは、０〜−１０インチの水頭に保持するのが望ましい。
【００６５】
１次ファン１２８は、例えばサイドインテイク式の高温・高容量排気ファンである。本発明で使用するのに適した１次ファン１２８の一例は、４６０ＶＡＣの電源電圧で作動する１０馬力モーターを組み込んだ、鋼製のサイドインテイク式搬送ファンであり、１次ファン減圧ボックス１２２と気密シール状態で連結されている。排出側にある調整式タンパーが１次ファン１２８を通るエアフローのレベルを制御し、このエアフローのレベルが、ジェット・ドライヤー２０のヌルに対して直接影響を及ぼし、従って最終製品の外観とノット・カウントに影響を及ぼす。
【００６６】
図７と８に示すように、２次ファン減圧ボックス１３０は、２次ファン１３４がスクリーン１１２を通して空気を吸引し、スクリーン１１２の上側表面１１４に吸引力を働かせるようにするプレナムである。図７に示すように、２次ファン減圧ボックス１３０は入口１３１と出口１３２を有している。２次減圧ボックスの入口１３１は、スクリーン１１２の下側表面１１６と滑動可能に関係付けられており、スクリーン１１２の上部１１３の下で、１次ファン減圧ボックス１２２の下流に配置されている。２次ファン減圧ボックス１３０への入口は、ヘッド・ボックス１４０の終端のすぐ下流に配置されている。２次減圧ボックスの出口１３２は、２次ファン１３４と流れ連通状態にある。
【００６７】
なお、今まで減圧コンベヤー１１０が１次ファン１２８と２次ファン１３４を有するものとして説明してきたが、ダンパーを組み込んだ１つのファン装置が１次ファン１２８及び２次ファン１３４両方として働くようにしても、本発明から逸脱するわけではない。ファン減圧ボックス１２２と１３０は、スクリーン上部１１３上の繊維のマットを通過するフレッシュ空気の取り入れを分配するため、ハニカム形状のバッフルを有することができる。
【００６８】
図２に示すように、減圧コンベヤー１１０の２次ファン１３４は、２次ファン減圧ボックスの出口１３２と微細繊維導管１７２との間に、流れ連通状態で連結されている。２次ファン１３４は、上側表面１１４上を搬送されている残留繊維を減圧吸引する。２次ファン１３４は、スクリーン１１２と２次ファン減圧ボックスを通して、空気を２次ファン１３４に吸引し、微細繊維導管１７２に排出する。多孔質のコンベヤー・スクリーン１１２は、繊維が２次ファン１３４へと通過するのを防ぐ。２次ファン１３４は、スクリーン１１２が移動している間、スクリーン１１２上に繊維を保持し、１次ファン１２８が繊維をヘッド・ボックス１４０内に引き戻すのを防ぐに十分な減圧状態を作り出すことによって、繊維を抽出し移送するのを促進する。２次ファン１３４で減圧して繊維をスクリーン１１２上の適所に保持しないと、１次ファン１２８がヘッド・ボックス１４０内に作り出す減圧状態によって、繊維がヘッド・ボックス１４０に引き戻されることになる。２次ファン１３４で減圧しないと、ヘッド・ボックス１４０内の繊維の厚さが一定せず、ヌルの変動を引き起こし、その結果、繊維の沈積が不均一となり、最終製品における繊維の分離が一定せず、或いは繊維が滞留してヘッド・ボックス１４０が詰まり、プロセスの運転停止をきたすことになりかねない。
【００６９】
２次ファン１３４は、サイドインテイク式の低速排気ファンでもよい。本発明で使用するのに適した２次ファン１３４の一例は、１／４馬力モーターを組み込み１１０ＶＡＣの電源電圧で作動するバッファロー社（Ｂｕｆｆａｌｏ）製のファンである。このファンは、速度可変で、気密シールの状態で２次ファン減圧ボックス１３０に連結することができる。
【００７０】
図７と８に示すように、減圧コンベヤー１１０は支持構造物１３５を有している。支持構造物１３５は、移動するスクリーン１１２を支持する面を形成する。支持構造物１３５は、図示のように、第１ローラー１１８と第２ローラー１２０との間を、スクリーンの下側表面１１６と同一面に沿って伸張し、両ローラーを支持している。減圧ボックスの開口が、支持構造物１３５の表面に設けられている。なお、支持構造物１３５は、単一の物体として示しているが、互いに関係付けられていない別個の多くの支持構造物で構成することもできる。
【００７１】
減圧コンベヤー１１０には、随意的に、スクリーン減圧具１３７を備えてもよい。スクリーン減圧具１３７は、スクリーン１１２が排出流導管３０から新たな繊維を受け取る前に、残留している繊維をスクリーン１１２から除去する。スクリーン減圧具１３７は、繊維が取り除かれた後のスクリーン１１２に沿う何処に配置してもよい。ある実施形態では、スクリーン減圧具１３７は、ヘッド・ボックス１４０の上流に配置され、スクリーン１１２の上側表面と滑動可能に関係付けられた減圧マニホルドである。本発明で使用するのに適したスクリーン減圧具１３７の一例は、シアーズ・ショップ・バキューム（Ｓｅａｒｓ Ｓｈｏｐ Ｖａｃｕｕｍ）と無修正の減圧アタッチメントである。代わりに、１次ファン１２８を、スクリーン減圧具１３７用の減圧源として使用することもできる。他の実施形態では、スクリーン減圧具１３７に対しスクリーン１１２の反対側に空気供給装置を配置して、スクリーン１１２を通して空気をスクリーン減圧具１３７に強制的に送るようになっている。
【００７２】
減圧コンベヤー１１０には、随意的に、分離装置１３８を備えてもよい。減圧コンベヤー１１０の分離装置は、例えば、第２減圧ボックス１３０の下流端上で、スクリーン１１２の上側表面１１４を横切って伸張し、上側表面１１４と滑動可能に関係付けられた薄い物理的的バリヤーである。分離装置１３８は、残留繊維をスクリーン１１２の上側表面からゆるめる作用し、減圧コンベヤー１１０の終端に隣接するローラー１２０で、例えば重力によって繊維をスクリーン１１２から簡単に取り外せるようにする。分離装置１３８は、更に、繊維をスクリーン１１２から分離し、スクリーン１１２上に置き直すことができる。繊維は、次いで繊維採集ステーション１６０で集められ嵩のある塊となり、これを圧縮すると顧客出荷用の梱包になる。本発明で使用するのに適した分離装置１３８の一例は、厚さ０．０３０インチで幅２インチのテフロンシートで作ったブレードを、２次ファン減圧ボックス１３０の下流端でスクリーン１１２を４５度の角度で横切って配置して、その両端を支持構造物１３５に固定したものである。
【００７３】
代わりに、分離装置１３８は、スクリーン１１２と作動的に関係付けられ、２次減圧ボックス１３０より下流でスクリーン１１２の下に配置されたガス吹き出し装置でもよい。ガス吹き出し分離装置１３８は、スクリーン１１２を通してガスを強制的に送って、繊維をスクリーンから分離する。
【００７４】
繊維分離ステーション１００は、排出流導管３０をスクリーン１１２と滑動可能に関係付けるための、排出流導管３０の端部に連結されたヘッド・ボックス１４０を備えている。ヘッド・ボックス１４０は、排出空気とそれに乗ってきた繊維を分離させる装置である。或る実施形態では、ヘッド・ボックス１４０は、排出空気と微細繊維が除去されるスクリーン１１２の上側表面１１４に対して減圧気密シールを有している。繊維は移動しているスクリーン１１２上に捕捉され、排出空気と微細繊維は繊維のマットとスクリーン１１２を通過してゆく。
【００７５】
図９に示すように、ヘッド・ボックス１４０は、ヘッド・ボックス・シェル１４２、アウトフィード・ローラー１４５、及びダイナミック・リップ・シール１４６を有している。ヘッド・ボックス・シェル１４２は、排出流導管３０とスクリーン１１２の上側表面１１４との間で流れ連通状態にある。ヘッド・ボックス１４０のアウトフィード・ローラー１４５は、ヘッド・ボックス・シェル１４２の下流端（ヘッド・ボックス・シェル１４２の出口サイドとも呼ばれる）に配置されている。ヘッド・ボックス１４０のアウトフィード・ローラー１４５は、ヘッド・ボックス・シェル１４２と回転可能かつ移動可能に連結されており、スクリーン１１２の上側表面１１４と回転可能に関係付けられている。ダイナミック・リップ・シール１４６は、ヘッド・ボックス・シェル１４２の下流端でアウトフィード・ローラー１４５の上方に配置されている。ダイナミック・リップ・シール１４６は、ヘッド・ボックス・シェル１４２と蝶番式に連結されており、アウトフィード・ローラー１４５と滑動可能に関係付けられている。
【００７６】
ヘッド・ボックス１４０は、可動部材が接触している部位全てが、低摩擦物質で構成されている。例えば、ヘッド・ボックス・シェル１４２は、スクリーン１１２と接触する部位がテフロンで構成されている。更に、ヘッド・ボックス・シェル１４２は、アウトフィード・ローラー１４５と接触する部位がテフロンで構成されている。
【００７７】
ヘッド・ボックス・シェル１４２は、垂直に向いたスロット１４３を有しているのが好ましい。アウトフィード・ローラー１４５の心棒がスロット１４３の中に配置される。このスロット１４３により、アウトフィード・ローラー１４５が上下に移動して、スクリーン１１２上の繊維の厚さの変化に対応できるようになっている。
【００７８】
アウトフィード・ローラー１４５は、ヘッド・ボックス１４０の下流端に配置され、繊維をスクリーン１１２に沿って引っ張りヘッド・ボックス１４０から外に出す力を作り出す。アウトフィード・ローラー１４５は、ベルトもしくはローターでもよく、あるいは他の類似の装置でもよい。アウトフィード・ローラー１４５は、従来型のどのような動力供給源で駆動してもよい。アウトフィード・ローラー１４５の底部表面が、繊維をスクリーン１１２に沿って引っ張り排出流導管３０から外に出すための付加的な力を作り出す。アウトフィード・ローラー１４５は、テフロン被覆した鋼で作ることができる。
【００７９】
ダイナミック・リップ・シール１４６により、ヘッド・ボックス１４０は、スクリーン１１２の上側表面１１４に対して減圧気密シールを維持することができる。ダイナミック・リップ・シール１４６は、アウトフィード・ローラー１４５をヘッド・ボックス・シェル１４２に対してシールしている。この設計により、アウトフィード・ローラー１４５が回転し且つ上下に動いて、アウトフィード・ローラー１４５の周囲からばたついた空気を引き込むことなく、ヘッド・ボックス１４０の出口での繊維の厚さの不均一を補償できるようになっている。ダイナミック・リップ・シールは、ピボット部１４８によって可撓性片１４９に連結された非可撓性片１４７で作ることができる。ピボット部１４８は、ヘッド・ボックス・シェル１４２に回転可能に連結されている。非可撓性片１４７は、アウトフィード・ローラー１４５の動きに応じて上下に動く。可撓性片１４９により、非可撓性片は、ヘッド・ボックス・シェル１４２に対する減圧シール性を保持したまま動くことができる。非可撓性片１４７と可撓性片１４９は、異なる厚さを有するテフロンで作ることができる。
【００８０】
随意的に、ヘッド・ボックス１４０は、更に、アウトフィード・ローラー１４５を駆動するための一対の駆動輪１５０を備えていてもよい。駆動輪１５０は、アウトフィード・ローラー１４５と駆動連通状態で、且つスクリーン１１２とも機械的連通状態で、ヘッド・ボックス・シェル１４２の上流端に回転可能に連結されている。駆動輪１５０は、スクリーン１１２の動きに応じて回転し、その動きをアウトフィード・ローラー１４５に伝達してアウトフィード・ローラー１４５を回転させる。駆動輪１５０は、連結装置１５１を使用してアウトフィード・ローラー１４５を駆動する。連結装置１５１は、鎖接手でも、或いは駆動輪１５０とアウトフィード・ローラー１４５とを機械的に関連付け調和して回転させることのできる他の何らかの装置でもよい。駆動輪１５０は、アウトフィード・ローラー１４５に１：１の比で連結され、アウトフィード・ローラー１４５の表面がスクリーン１１２と同じ速度で回転できるようになっているのが好ましい。
【００８１】
ヘッド・ボックス１４０には、更に、高さ調節構造物１５４を設けてもよい。高さ調節構造物１５４は、ヘッド・ボックス・シェル１４２と支持構造物１３５に連結されている。高さ調節構造物１５４により、ヘッド・ボックス・シェル１４２とスクリーン１１２との間の間隙を調整することができる。高さ調節構造物１５４は、フレーム１５５、調節ナット１５６及び調節ボルト１５７を有している。フレーム１５５は、ヘッド・ボックス・シェル１４２に連結されている。調節ボルト１５７は、支持構造物１３５に連結されている。調節ナット１５６は、調節ボルト１５７に調節可能に連結されており、フレーム１５５にも連結されている。調節ナット１５６を調節ボルト１５７に沿って調節すると、調節ナット１５６がフレーム１５５に作用して、ヘッド・ボックス・シェル１４２とスクリーン１１２との間の間隙を増大又は減少させる。
【００８２】
別の例では、繊維分離ステーション１００は、サイクロン、バグ・ハウス、又は排出空気から微細繊維と繊維を共に除去するための他の類似の装置であってもよい。そうすると、繊維分離ステーション１００は、分離された排出空気を空気供給ステーション９０に再循環することができる。この実施形態では、微細繊維除去ステーション１７０を、導管３０に沿う上流に配置して、繊維分離ステーション１００で繊維を回収する前に繊維から微細繊維を除去することができる。
【００８３】
図２に戻るが、乾燥システム１０の微細繊維除去ステーション１７０は、繊維分離ステーション１００から排出空気と微細繊維を受け取る。微細繊維除去ステーション１７０は、微細繊維導管１７２及び空気導管１８２と流れ連通状態に連結されている。微細繊維除去ステーションは、微細繊維導管１７２から微細繊維と排出空気を受け取り、微細繊維の少なくとも１部を除去し、排出空気を空気導管１８２に排出する。次いで微細繊維除去ステーション１７０は、排出空気を空気供給ステーション９０に再循環する。微細繊維除去ステーション１７０は、サイクロンでも、バグ・ハウスでも、或いは他の類似の装置でもよい。
【００８４】
別の例では、微細繊維除去ステーション１７０は、ジェット・ドライヤー２０と繊維分離ステーション１００との間で排出流導管３０に連結されている。この実施形態の微細繊維除去ステーション１７０は、製材所で鋸屑集塵器として使用されているものと類似のサイクロンを備えることができる。微細繊維除去ステーション１７０は、ジェット・ドライヤーから排出空気、微細繊維、及び繊維を受け取り；微細繊維の少なくとも１部を除去し；ジェット・ドライヤー２０から来る繊維を繊維分離ステーション１００に送る。本実施形態の微細繊維除去ステーション１７０は、更に、第２のサイクロン、バグ・ハウス、又は他の類似装置を、１次ファン１２８の出口及び２次ファン１３４の出口に配置していてもよい。この第２のサイクロンも、第１のサイクロンからの、濾過された微細繊維排出物を受け取る。
【００８５】
乾燥システム１０の騒音低減ステーション１８０は、空気導管１８２の途中に挿入され、空気導管１８２を介して微細繊維除去ステーション１７０と流れ連通状態にある。騒音低減ステーション１８０は、乾燥システム１０によって生じる騒音を低減する。騒音低減ステーション１８０は、空気導管１８２を介して微細繊維除去ステーション１７０から排出空気を受け取り、排出空気から運動エネルギーを吸収し、空気導管１８２を通して排出空気を放出する。放出された排出空気は、大気中に排気してもよいし、空気供給ステーション９０に再循環してもよい。
【００８６】
別の例では、騒音低減ステーション１８０は、１次ファン１２８と２次ファン１３４に直接連結されている。騒音低減ステーション１８０は、１次ファンからの排気にダクト連結されたサイクロンであってもよい。１次ファン１２８からの排気がサイクロンの入力側に放出され、サイクロンの複数の出口ポートから独立して大気に排気される。２次ファン１３４からの排気は、サイクロンに排出してもよいし、あるいはサイクロン出口ポートに排出してもよい。更に、微細繊維除去ステーション１７０は、騒音低減ステーションとして機能してもよい。
【００８７】
図１３に示すように、架橋結合繊維を生成するため、乾燥システム１０は、随意で、キュアリング・ステーション３１０を備えていてもよい。キュアリング・ステーション３１０は、繊維分離ステーション１００から繊維を受け取る。架橋剤処理された繊維は、キュアリング・ステーション３１０でキュアされる。随意的に、架橋剤を含んでいる繊維は、流動通路１５８に沿って繊維採集ステーション１６０に直接送ってもよいが、それは、架橋剤がジェット・ドライヤー２０内で適切にキュアされた場合に限られる。しかし、繊維が従来通りドライヤーを通り抜ける比較的短い時間では、ジェット・ドライヤー内で架橋結合を完了することはできない。ある実施形態では、キュアリング・ステーション３１０は、繊維を繊維分離ステーション１００から受け取るため繊維分離ステーション１００と作動的に関係付けられているキュアリング・オーブン３２０を備えている。キュアリング・オーブン３２０は、繊維採集ステーション１６０と流れ連通状態に連結されている。繊維分離ステーション１００からの繊維はキュアリング・オーブン３２０へ送られ、キュアリング・オーブン３２０は架橋剤処理された繊維をキュアし、キュアされた繊維は繊維採集ステーション１６０へ送られる。
【００８８】
図１４に示すように、別の例では、キュアリング・ステーション３１０は、キュアリング・オーブン３２０に加えてフラッシュ・ドライヤー３４０を備えている。フラッシュ・ドライヤー３４０は、繊維分離ステーション１００と作動的に関係付けられており、架橋剤処理された繊維を繊維分離ステーション１００から受け取る。フラッシュ・ドライヤー３４０は、架橋剤処理された繊維を更に乾燥させる。キュアリング・オーブン３２０は、フラッシュ・ドライヤー３４０と作動的に関係付けられており、更に乾燥された繊維をフラッシュ・ドライヤー３４０から受け取る。キュアリング・オーブン３２０は、繊維採集ステーション１６０とも流れ連通状態に連結されている。フラッシュ・ドライヤー３４０からの繊維はキュアリング・オーブン３２０へ送られ、キュアリング・オーブン３２０は更に乾燥された繊維をキュアし、キュアされた繊維は繊維採集ステーション１６０に送られる。
【００８９】
繊維採集ステーション１６０とキュアリング・ステーション３１０とは別々の装置として説明してきたが、繊維採集ステーション１６０とキュアリング・ステーション３１０は、１つの装置であってもよい。例えば、減圧コンベヤー１１０は、スクリーン１１２がキュアリング・オーブン３２０を通過するような構成としてもよい。
【００９０】
上記の乾燥システム１０は、単糸化され乾燥された繊維を作る。本発明の方法では、パルプ製造機から直接湿潤パルプを受け取り、パルプを直接単糸する乾燥プロセスを使用することによって、未乾燥パルプから単糸化された製品を生成する。この方法は、従来のプロセスにおけるパルプ乾燥、パルプ・リールとパルプ・ロールの取り扱い、及びハンマー粉砕の伝統的な工程を無くしている。乾燥システム１０では、ノットと微細繊維含有量の低い繊維が作り出される。これらの繊維は、更に、よじれ、カール、及び個々のねじれが、ハンマー粉砕によって得られる繊維より著しいという物理的特性を有している。乾燥システム１０は、処理物質で処理された繊維も生成し得る。パルプに対して行うことのできる処理を乾燥パルプのロールに対して行うのは、困難又は不可能なことがある。ノットの量を減少させ、生産速度を高め、及び／又は望ましい特性を有する繊維を作り出すような処理をパルプに対して行うことができる。
【００９１】
架橋剤を使って繊維を処理した場合、乾燥システム１０で生成される、乾燥され、架橋結合処理され、単糸化された繊維は、ノット・カウントが１５％以下、より好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下であり、２％以下であれば最も好ましい。界面活性剤又は無機粒状物からなる群から選択される追加の処理物質で繊維を処理した場合、繊維は、ノット・カウントが１５％以下、より好ましくは１０％以下、更に好ましくは５％以下であり、２％以下であれば最も好ましい。
【００９２】
乾燥システム１０で生成される、乾燥され、架橋結合処理され、単糸化された繊維は、微細繊維カウントが２１％以下、より好ましくは１５％以下であり、１３％以下であれば最も好ましい。架橋結合処理された繊維を更に界面活性処理物質で処理した場合、繊維は、微細繊維カウントが２１％以下、好ましくは１５％以下であり、１３％以下であれば更に好ましい。架橋結合処理された繊維を更に無機粒状処理物質で処理した場合、繊維の微細繊維カウントは、２１％以下となる。
【００９３】
乾燥システム１０で生成される、乾燥され、架橋結合処理され、単糸化された繊維は、低いノット・カウント、高いアクセプト・カウント、及び低い微細繊維カウントを有するのが好ましい。架橋結合処理された繊維は、ノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１５％以下であり、好ましくはノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１３％以下であり、更に好ましくは、ノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８５％以上、微細繊維カウントが１５％以下であり、最も好ましくは、ノット・カウントが２％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１５％以下である。架橋結合処理された繊維を更に界面活性処理物質で処理した場合、繊維は、ノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１５％以下であり、好ましくはノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１３％以下であり、より好ましくはノット・カウントが５％以下、アクセプト・カウントが８５％以上、微細繊維カウントが１５％以下であり、最も好ましくはノット・カウントが２％以下、アクセプト・カウントが８０％以上、微細繊維カウントが１５％以下である。架橋結合処理された繊維を更に無機粒状処理物質で処理した場合、繊維は、ノット・カウントが２％以下、アクセプト・カウントが７７％以上、微細繊維カウントが２１％以下であり、好ましくはノット・カウントが１．６％以下、アクセプト・カウントが７７％以上、微細繊維カウントが２１％以下である。
【００９４】
乾燥システム１０で生成される、乾燥され、架橋結合処理され、単糸化された繊維は、密度が１５〜１００ｋｇ／ｍ３であり、より望ましくは２５〜７０ｋｇ／ｍ３であり、最も望ましくは３０〜６０ｋｇ／ｍ３である。これらの繊維は、所望であれば、後でもっと小さく圧縮することができる。
【００９５】
乾燥システム１０で生成される、乾燥され、架橋結合処理され、単糸化された繊維は、以下に限定するわけではないが、吸収性用品、コンクリート製品、プラスチック製品、フィルター製品、及び紙製品を始めとする多様な最終製品に使用することができる。図１０に示すように、吸収性用品２１０は、透過性の上部２１２と、不透過性の底部２１４と、透過性上部２１２と不透過性底部２１４との間に配置された吸収層２１６を有している。吸収層２１６は、単糸化され乾燥された繊維２１８を含んでいる。なお、本明細書で使用している「吸収性用品」という用語には、おむつ、タンポン、生理用ナプキン、失禁ガード、包帯及び肉類の下敷き紙が含まれるが、これらに限定されない。
【００９６】
図１１に示すように、コンクリート製品２２０は、単糸化され乾燥された繊維２２８を組み込んだコンクリート母材を含んでいる。なお、本明細書で使用している「コンクリート製品」という用語には、セメント、コンクリート、モルタル、プレキャスト材料、高強度セメント製品、押し出し成形セメント製品、石膏製品及び他のあらゆるセメント系材料が含まれるが、これらに限定されない。なお、図１１は、コンクリート製品２２０として示されているが、単糸化され乾燥された繊維２２８を組み込んだプラスチック母材２２６を含むプラスチック製品２２０も示している。なお、本明細書で使用している「プラスチック製品」という用語には、プラスチック及びゴムが含まれるが、これらに限定されない。
【００９７】
図１２に示すように、紙製品２３０は、単糸化され乾燥された繊維２３８を組み込んだ紙シート２３６を含んでいる。なお、本明細書で使用している「紙製品」という用語には、紙及びボール紙が含まれるが、これらに限定されない。なお、図１２は、紙製品２３０として示されているが、単糸化され乾燥された繊維２３８を組み込んだフィルター製品２３０も示している。
【００９８】
【実施例】
以下の実施例で使用する、パルプを乾燥単糸化繊維に加工する処理で、幾つかのプロセス条件を評価した。ジェット・ドライヤーの温度、供給速度、処理の実施、パルプの種類、供給速度、及び予備乾燥脱水法を変えた場合の影響を、全て下記の実施例で調べた。
【００９９】
特に明記しない限り、下記実施例で使用した装置は以下のとおりである：フルイド・エナジー・アルジェット・モデル４・サーマジェット、Ｘ０８７０Ｌジェット・ドライヤーを使用して、パルプを乾燥し、単糸化して繊維にした。モデル４・サーマジェットは何ら改造を加えていない。パルプは、幾つかの異なる装置のジェット・ドライヤーに供給した。大量に流す場合には、マーチン・スプロケット・アンド・ギア社のマーチン・コンベヤー部製のシャフトレス・スクリュー・コンベヤーを使用した。コンベヤーの下端には、湿潤パルプを入れるためのホッパーが有り、これで、湿潤パルプを、ジェット・ドライヤー上のパルプ供給装置に向かって登る上向き傾斜に沿って搬送した。少量のパルプを流す場合は、湿潤パルプを供給するためのホッパー型フィーダーを取り付けた、ウェイヤハウザー社（Ｗｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ）設計・製造のコンベヤーを使用した。泡状の媒体内に懸濁した状態の繊維の供給には、ウェイヤハウザー社が設計・改造したＯａｋｅｓミキサーを使用して泡付のパルプをジェット・ドライヤーに直接注入した。
【０１００】
実施例１〜９において使用した供給パルプは、ウェブを破砕装置に送るのに十分な剛性を確保できるだけの坪量を有するプレスされたパルプの湿潤ウェブである。プレスする前に湿潤ウェブの処理ができるよう、噴霧システムが取り付けられたパイロット抄紙機により湿潤ウェブを製造した。坪量が５００〜１５００ｇｓｍであれば、十分に機能することがわかった。ウェブを、回転・反転可能なローラー・ニップを通して破砕装置に供給し、ウェブをパルプ小片に引き裂く突出ピンの付いた高速回転の一組のロール中に供給した。
【０１０１】
ローター・ハウジングと、６個のローター羽根がついたＣＬＳＤ，ＳＳ，ＰＡＶ−６ローターを有する、ステンレス鋼製のプレイター・インダストリーズ社のロータリー・エアーロック・フィーダー、モデル番号ＰＡＶ−６Ｃを使用して、供給パルプをジェット・ドライヤーに送った。取り付けたローターは、羽根とローター・ハウジングとの間の隙間を広げるため直径を小さくした、特別製の６枚羽根付き閉端ローターなので、湿潤パルプは、繊維に損傷が生じたり、ローターを詰らせたりすることなく、フィーダーを通して流すことができた。
【０１０２】
消音器と濾過器を取り付けたルーツ−ドレッサー・ユニバーサル・ロータリー・ローブ・ブロアー・エアポンプを使用して、供給空気をジェット・ドライヤーに送った。モデル番号は４５ＵＲＡＩであった。流量は３００ＳＣＦＭであった。供給圧力は５ＰＳＩＧであった。ポンプ速度は３１７６ＲＰＭであった。駆動モーターは、１８００ＲＰＭで回転する１５馬力の電気式リンカーン（ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｎｃｏｌｎ）であった。エアポンプには、ペーパー・エレメントを組み込んだ吸入消音器タイプのＣＣＦ−４と排出消音器タイプのユニバーサルＳＤ−４を備えていた。アッセンブリは、０〜１５ｐｓｉｇのゲージ範囲を有しており、６ｐｓｉｇに設定された圧力調整弁が取り付けられていた。
【０１０３】
ワトロー・エレクトリック・イマージョン・エアヒーター、モデル番号７００−９６ＢＤ２４５９を使用して供給空気を加熱した。このエアヒーターは４８０ＶＡＣ電源電圧を使用し、１，０５０°Ｆで１５０ｐｓｉｇの圧力定格を有していた。過熱防止のため、Ｋ型熱電対とワトロー・シリーズ９２制御器を使用した。プロセス温度の調整には、Ｊ型熱電対とワトロー・シリーズ９６５オート・チューニング制御器を使用した。
【０１０４】
ジェット・ドライヤーと減圧コンベヤーとの間の導管中に、搬送ファン（ＭＨＦ）を配置した。実施例１〜８ではＭＨＦを使用したが、実施例９〜２４では使用しなかった。
【０１０５】
排出空気、繊維、及び微細繊維を、コンベヤー・スクリーンに対してシールされているヘッド・ボックスを通して特注設計の減圧コンベヤーに送った。スクリーン減圧に関しては、無改造の減圧アタッチメントを取り付けたシアーズ・ショップ・バキュームを使用した。一次ファンは、鋼製の高温側吸入搬送ファンであり、一次ファン減圧ボックスに対して気密シールされている。一次ファンには、４６０ＶＡＣ電源電圧で作動する１０馬力モーターが組み込まれている。排出側の調整式ダンパーが、ジェット・ドライヤーのヌルに対して直接影響を及ぼす、ファンを通るエアフローのレベルを制御して、−１〜−５インチ水頭の真空度を作り出した。一次ファンからの排出物を、ここでは騒音低減の目的を果たしているサイクロン中に排出させた。二次ファンは、バッファロー社製で、１１０ＶＡＣの電源電圧で作動する１／４馬力モーターを備えていた。二次ファンは速度可変式であり、二次ファン減圧ボックスと気密シール状態に連結した。二次ファンは排出物をサイクロンの排出側に排出した。分離装置は、厚さ０．０３０インチｘ幅２インチのテフロンシートを、二次ファン減圧ボックスの下流端に、コンベヤー・スクリーンを４５度の角度で横切った状態で配置して作った。
【０１０６】
下記の実施例では、「ソニック・ノット（ｓｏｎｉｃ ｋｎｏｔｓ）」を、乾燥毛羽立てパルプをスクリーン・メッシュサイズに基づいて３つのフラクションに分類するための下記の方法によって試験した。第１のフラクションはノットであり、Ｎｏ．１２メッシュスクリーンによって捕捉される物質であると定義される。第２のフラクションは単糸化された繊維のアクセプトであり、Ｎｏ．１２メッシュスクリーンは通過するが、Ｎｏ．６０メッシュスクリーンによって補足される物質であると定義される。第３のフラクションは微細繊維であり、Ｎｏ．１２メッシュスクリーンもＮｏ．６０メッシュスクリーンも通過する物質であると定義される。この分離は、一番上にスピーカーが取り付けられている分離塔の頂部近くのＮｏ．５メッシュスクリーン上に配置された、予め計量した毛羽立てパルプのサンプルに対して加えられるスピーカーが作り出す音波によって行われる。設定された時間の後、各フラクションを分離塔から取り出し、計量して、ノット、アクセプト／単糸化繊維、および微細繊維の重量フラクションを得る。
実施例１
パイロット抄紙機でパルプの湿潤ロールを造り、この湿潤ロールを前記の破砕装置とドライヤー・システムに手で供給して、単糸乾燥ダグラスファー繊維（Ｄｏｕｇｌａｓ ｆｉｒ ｆｉｂｅｒ）と、処理済乾燥サザンパイン繊維（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐｉｎｅ ｆｉｂｅｒ）を製造した。未処理（そのまま）の漂白サザンパインのロールとダグラスファーのロールを乾燥した。追加のサザンパインのロールを処理し、乾燥した。サザンパイン供給パルプの各実験における処理は、以下の通りである：１．クエン酸；２．グリオキサール；３．クレー；４．疎水性ラテックスとフライアッシュ；５．疎水性ラテックス、フライアッシュ、及び流動化剤；６．グリオキサール、疎水性ラテックス、フライアッシュ、及び流動化剤；７．グリオキサール、疎水性ラテックス、フライアッシュ、メチルセルロース、及び流動化剤；９．クレー；１０．フライアッシュ。パルプの供給速度は２５〜１１１ｇ／分ＯＤ（オーブン乾燥）とした。固体含有量は、乾燥前のロールで約２８％であった。ドライヤーの出口温度は１８０℃〜２００℃の範囲とした。この出口温度とするために入口温度を調整した。表１は、これらの実験結果と処理をまとめたものである。クレーとフライアッシュで処理したパルプが、最もよく繊維に分解されているようである。メチルセルロールで処理したパルプは、繊維に分解するのが困難であった。他の実験では、未処理のパルプと同程度に繊維分解しているようであった。これらのサンプルに対してはソニック・ノットを測定しなかった。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
実施例２
パイロット抄紙機で未漂白ダグラスファー（ＤＦ）パルプの湿潤ロールを造って、この湿潤ロールを前記の破砕装置とドライヤー・システムに手で供給して、未漂白・未処理の単糸化乾燥繊維を製造した。乾燥繊維を採集し、ソニック・ノットの試験をしたところ、ある供給速度（フィード・ローラー・モーターが破砕装置へ送るときのｒｐｍ）において５％であり、より高い供給速度において１５％であった。両方の実験に対し、出口温度を１８０℃に保持した。微細繊維含有量は、低い方の供給速度では約１１％であり、高い方の供給速度では１２％であった。アクセプトは、低い方の供給速度では８３％であり、高い方の供給速度では７４％であった。これらのデータを表２にまとめている。
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
実施例３
パイロット抄紙機で漂白ダグラスファーパルプの湿潤ロールを造り、この湿潤ロールを前記の破砕装置とドライヤー・システムに手で供給して、漂白・未処理の単糸化乾燥繊維のサンプルを製造した。乾燥繊維を採集し、出口温度と供給速度の、ソニック・ノットに及ぼす影響を、そして更に、ウェットゼロスパン引張強さ（ＺＳＴ）として測定される繊維強度に及ぼす影響を調べた。ｔ８６％は、ＺＳＴの結果に対する誤差範囲の下限と上限を確立するための値を与える。繊維強度において、統計的に有意な差は認められなかった。供給速度が高くなるとノットの量が多くなり、出口温度が高くなるとノットが多くなる、ということが分かった。これらの結果を表３に示す。
【０１１１】
【表３】
【０１１２】
実施例４
湿潤ラップ（ｗｅｔ ｌａｐ）をスラッシング（ｓｌｕｓｈｉｎｇ）し、遠心分離機を使って脱水して、次いで手動でパルプをベルトコンベヤーに載せ前記ドライヤー・システム内に供給することによって、漂白・未処理の単糸化乾燥ダグラスファー繊維のサンプルを製造した。乾燥繊維を採集し、種々の湿潤パルプ調製法の影響を調べた。湿潤パルプの調製法としては、遠心分離による方法、遠心分離とピン毛羽立てによる方法、及び遠心分離と湿潤による方法などがある。ソニック・ノットのレベルについて試験した結果を表４に示すが、遠心分離だけの方法が、ソニック・ノットが１４．２％と最も低いことが分かる。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
実施例５
湿潤ラップをスラッシングし、遠心分離機を使って脱水し、次いで手動でパルプをベルトコンベヤーに載せ前記ドライヤー・システム内に供給することによって、フライアッシュ処理・未処理の漂白単糸化乾燥ダグラスファー繊維のサンプルを製造した。２０重量％のフライアッシュを、高分子量の陰イオン保持促進剤と共に遠心分離前のスラッシュパルプに加えることによって、フライアッシュを含有するパルプを製造した。乾燥繊維を採集し、入口温度とフライアッシュがソニック・ノットに及ぼす影響を調べた。結果を表５に示すが、フライアッシュ処理をすると、ノットが２０重量％という高い値から１重量％という低い値へと大幅に減少することが分かる。更に、これらの実験で、入口温度と出口温度を高くすると、ノットがわずかに減少することも分かる。
【０１１５】
【表５】
【０１１６】
実施例６
デフレーキング（ｄｅｆｌａｋｉｎｇ）後に、工場のダブルロール・プレスから取り出した未乾燥未漂白パルプから、単糸化乾燥繊維を製造した。工場から採集されたままのパルプを使用し、何の処理も施さなかった。結果を表６に示すが、ノットは０．７５％〜２．３７％の範囲にあることがわかる。供給速度を落とすことによって出口温度を上げると、ノットが僅かに減少した。供給温度を上げることによって入口温度を上げると、ノットが僅かに増大した。洗浄、遠心分離、および毛羽立てを行うと、ノットが僅かに増大した。パルプを再加熱しても、全く影響はないようであった。「カッパー」価は、パルピング後のパルプ中に残存しているリグニン量の目安であり、タッピ標準試験法（Ｔａｐｐｉ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ）試験番号Ｔ−２３６によって定量される。
【０１１７】
【表６】
【０１１８】
実施例７
パイロット抄紙機で漂白ダグラスファー・パルプの湿潤ロールを作り、この湿潤ロールを手動で前述の破砕装置とドライヤー・システムに供給して、漂白・未処理の単糸化乾燥繊維のサンプルを製造した。このシステムでのノットは３４％という高い値であり、パルプを直接供給する方が、湿潤ウェブを作って、供給時に湿潤ウェブを破砕するより良好であることを示している。
実施例８
未乾燥サザンパインをピン毛羽立てし、パルプを発泡フィード・システムに入れて、水と界面活性剤を注入し、湿潤パルプと混合し、ジェット・ドライヤー・システム内へと供給することのできる流動性混合物とすることによって、漂白・未処理の単糸化乾燥繊維のサンプルを製造した。ノットは２％未満であったが、微細繊維の量は、これまでの実験と比べてほぼ２０％にまで増大した。
実施例９
ドライヤーと減圧コンベヤーとの間に搬送ファンを組み込むことなく、工場から得られたままのパルプを前述の乾燥システムに通すことによって、非漂白・未処理の単糸化乾燥繊維のサンプルを製造した。これまでの実験と比較して、同じ温度に対しノットが１．８％から３．５％にやや増大した。
実施例１０
ドライヤーと減圧コンベヤーとの間に搬送ファンを組み込むことなく、工場から得られたままのパルプを前述の乾燥システムに通すことによって、非漂白・未処理の単糸化乾燥繊維のサンプルを製造した。これまでの実験と比較して、同じ温度に対しノットが１．３％から２．６％にやや増大した。漂白した対照標準サンプルは、ノットが２０．４％から２１．９％にやや増大した。
実施例１１
前述の乾燥システムを使って、漂白した溶解状態の繊維を乾燥した。パルプのノットは約１０％であった。水分は２％未満であり、一般には低すぎる値であった。溶解試験により、出来上がった繊維は、工業用グレードのパルプとほぼ同じであることがわかった。
実施例１２
前述の乾燥システムにより漂白単糸化繊維を製造して、脱水プロセスがノットに及ぼす影響を比較した。スクリュープレスしたパルプを、遠心分離パルプ、及び遠心分離した対照標準湿潤ラップパルプと比較した。結果を表１２に示すが、遠心分離するとノットの量は少なくなることが分かる。
【０１１９】
【表１２】
【０１２０】
実施例１３
前述の乾燥システムにより架橋・漂白単糸化繊維を製造して、ドライヤーが架橋・処理済のパルプを流す能力を調べた。他のグレードのパルプの場合と同じ様に、架橋したパルプに対してもノットの量の少ないのが望ましい。表１３に示すように、異なる温度で２つの実験を行った。パルプに対し、約５重量％のポリアクリル酸（ＰＡＡ ＸＬ）を加えた。ポストキュアリングを行って反応を完遂させた。データは、ジェト・ドライヤー内の温度の高い方が、ソニック・ノットが僅かに少なくなり、湿潤ノットも少なくなることを示している。ポストキュアー時間は、湿潤ノットを増やし、ソニック・ノットを増やすこともある。ソニック・ノットのレベルは未処理パルプよりかなり高く、ポリアクリル酸処理はノットを増やすことを示している。架橋パルプを再湿潤し、オーブン中で乾燥しても、パルプはパルプ自体に接着せず、パルプが架橋していることを示している。
【０１２１】
【表１３】
【０１２２】
実施例１４
前述の乾燥システムによりクレーとフライアッシュで処理した漂白単糸化繊維を製造して、ソニック・ノットに及ぼす影響を調べた。クレーとフライアッシュは、０重量％、１重量％、及び１０重量％加えた。１０％の無機物を含んだサンプルのノットが少なかった。同じ添加量では、フライアッシュ含有繊維の方が、クレー含有繊維よりノットが少なかった。１％の無機物を含んだサンプルは、対照標準とそれほど差がないようである。表１４にデータをまとめている。
【０１２３】
【表１４】
【０１２４】
実施例１５
前述の乾燥システムを使って、漂白したダグラスファー・パルプから単糸化繊維を製造した。遠心分離し、パルプを低温のドライヤー・システムに通してパルプの湿潤塊をバラバラにし、次いでバラバラにしたパルプを普通に高温のドライヤー・システムを通して供給することによってパルプを調製した。本実施例の目的は、単糸化用パルプを調製するためのドライヤー・システムの効率を調べることにある。出口温度が単糸化に及ぼす影響も試験した。出口温度は、供給速度を変えることによって変化させた。出口温度が同じ場合、初めは低温で次いで高温でドライヤーを通すと、ノットが半分に減少した。出口温度を上げると、ノットが大幅に減少する。結果を表１５に示す。
【０１２５】
【表１５】
【０１２６】
実施例１６
前述の乾燥システムを使って、未漂白ダグラスファー・パルプから単糸化繊維を製造した。バッチ式の遠心分離機で遠心分離することによってパルプを調製した。ソニック・ノットは、数時間にわたって２％〜５％の範囲にあり、システムの安定性が良好であることを示している。結果を表１６に示すが、表中、”ｒｕｎ ａｖｅ”は、全６回（４６ａ〜４６ｆ）の実験の平均である。
【０１２７】
【表１６】
【０１２８】
実施例１７
前述の乾燥システムを使って、漂白ダグラスファー・パルプ、未漂白ダグラスファー・パルプ、及び漂白サザンパイン・パルプから単糸化繊維を製造した。バッチ式の遠心分離機で遠心分離することによってパルプを調製した。乾燥する前に、搬送ファンを使ってパルプをばらばらにした。蒸気熱を使用して、選定されたパルプを調製した。異なる出口温度でも実験を行った。結果を表１７に示す。乾燥する前にパルプを蒸気加熱すると、ノットが減少した。出口温度を高くすると、ノットが減少した。ノットの量が最も少なかったのは未漂白のパルプであった。
【０１２９】
【表１７】
【０１３０】
実施例１８
前述の乾燥システムを使って、漂白ダグラスファー・パルプと漂白サザンパイン・パルプから単糸化繊維を製造した。バッチ式の遠心分離機で遠心分離することによってパルプを調製した。乾燥する前に、搬送ファンを使用してパルプをばらばらにした。選定したサンプルに関し、加熱せずにパルプをジェット・ドライヤー・システムに通した。結果を表１８に示す。ソニック・ノットは１．８７〜１０．０７の範囲であった。パルプを乾燥する前に、加熱せずにパルプをシステムに通すと、ノットが減少した。
【０１３１】
【表１８】
【０１３２】
実施例１９
前述の乾燥システムを使って、０．１％のドデシル硫酸ナトリウムで処理した漂白ダグラスファー・パルプから単糸化繊維を製造した。処理後に、バッチ式の遠心分離機で遠心分離することによってパルプを調製した。サンプルに関し、加熱せずにパルプをジェット・ドライヤー・システムに通した。結果を表１９に示す。ソニック・ノットは０．７３〜２．２７の範囲であり、界面活性剤による処理がソニック・ノットを大幅に減少させたことを示している。
【０１３３】
【表１９】
【０１３４】
実施例２０
前述の乾燥システムを使って、ラテックス処理した、及びラテックス処理していない漂白サザンパイン（Ｂ−ＳＰ）から、そして未漂白の、及び漂白したダグラスファー（それぞれＵ−ＤＦとＢ−ＤＦ）から、単糸化繊維を製造した。スラッシング処理したパルプを遠心分離し、搬送ファンに通し、次いで、乾燥する前に熱を加えずにジェット・ドライヤーに通すことによって、漂白サザンパイン・パルプを調製した。未漂白ダグラスファーは、スラッシング後に遠心分離しただけであった。ラテックス処理した漂白サザンパイン・パルプは、処理と遠心分離が済んだ後、熱を加えずにパルプをジェット・ドライヤー・システムに通すことによって調製した。漂白ダグラスファー対照標準パルプは、スラッシング処理後に遠心分離しただけである。結果を表２０に示す。漂白サザンパインのソニック・ノットは少なく、機械的処理がノットを減少させたことを示している。未漂白ダグラスファー・パルプのノットが最も少なく、このシステムでパルプが充分に繊維化していることを示している。ラテックス処理したパルプもノットが少なく、ラテックスがノットを減少させているか、或いはノットの生成に影響を及ぼさないことを示している。対照標準の漂白ダグラスファーは、ノットが少なく、乾燥システムが改良されていることを示している。ラテックス処理したパルプは疎水性であった。
【０１３５】
【表２０】
【０１３６】
実施例２１
前述の乾燥システムを使って、漂白ダグラスファー・パルプから単糸化繊維を製造した。パルプは、遠心分離のみによって；遠心分離を行い、搬送ファンに通すことによって；遠心分離を行い、熱を加えずにドライヤーに通してから乾燥することによって；又は、遠心分離前に化学的界面活性剤を加えることによって；製造した。結果を表２１に示す。遠心分離したパルプと、遠心分離を行い、搬送ファンに通したパルプは、ソニック・ノットが１５％でほぼ同等であった。遠心分離したパルプを、熱を加えずにシステムに通すと、ノットが約１０％に減少した。界面活性剤で処理すると、ノットが約３％に減少した。これらの結果は、追加実験においても同等であった。コンベヤー速度は７フィート／分であり、ヌルは−３．５〜−４インチ水頭であった。
【０１３７】
【表２１】
【０１３８】
実施例２２
前述の乾燥システムを使って、漂白ダグラスファー・パルプとサザンパイン・パルプから、ポリアクリル酸架橋剤処理、界面活性剤処理、およびグレー処理を施して、及び施さずに、単糸化繊維を製造した。パルプは、遠心分離のみによって、又は遠心分離を行い、乾燥前に搬送ファン（ＭＨＦ）に通すことによって、調製した。結果を表２２に示す。ダグラスファー対照標準のノットは９％であった。界面活性剤で処理したサザンパインのノットは２％であり、界面活性剤が効果的であることが確認された。ポリアクリル酸のみの処理では、ノットが１５％に増大した。ポリアクリル酸処理したパルプに界面活性剤又はクレーを加えるとノットが２％未満に減少しており、ノットを減少させるのに界面活性剤とクレーが効果的であることを示している。入口温度は２４０℃で、出口温度は１６５℃であった。ヌルは−３．５インチ水頭であり、コンベヤー速度は６．０フィート／分であった。
【０１３９】
【表２２】
【０１４０】
実施例２３
前述の乾燥システムを使って、一方を選定量のベロール（Ｂｅｒｏｌ）５８７ｋ界面活性剤で処理した２種の異なる漂白ダグラスファー・パルプから、単糸化繊維を製造した。パルプの一方のバッチを溶解性鉄で処理した。パルプは遠心分離のみによって調製した。結果を表２３に示す。界面活性剤は１％の添加レベルで最も良好に作用する。鉄はノットを大幅に減少させたが、微細繊維を増大させた。供給速度は、界面活性剤の効果に影響を及ぼすことがある。供給速度が上がると、ノットが増大するようである。入口温度は２４０℃、出口温度は１６０℃であった。コンベヤー速度は６フィート／分であり、ヌルは−３．５インチ水頭であった。
【０１４１】
【表２３】
【０１４２】
実施例２ ４
前述の乾燥システムを使って、スクリュープレスで脱水した漂白ダグラスファー・パルプから単糸化繊維を製造した。結果を表２４に示す。これまでの実験と比較してノットの量はかなり少なく、スクリュープレスによる脱水が、パルプをジェット・ドライヤー・システムで乾燥する前に過剰の水を除去するための受け入れ可能なオプションであることを示している。
【０１４３】
【表２４】
【０１４４】
実施例２５−２９
実施例２５から２９に使用したパルプは全て、プラスチック裏打ち繊維ドラム状態でパルプ製造機から直送した、コンシステンシーが凡そ１０％の未乾燥パルプであった。架橋剤を用いたパルプの調製及び処理の手順は、（ａ）凡そ３４％の一様なコンシステンシーになるまで未乾燥パルプを遠心分離する段階；（ｂ）凡そ５％のコンシステンシーで、大型ホバート（Ｈｏｂａｒｔ）ミキサー内でパルプを架橋剤で処理する段階；（ｃ）処理済パルプを凡そ３６％のコンシステンシーまで遠心分離する段階（薬剤が凝集して残留しているためにここではコンシステンシーが高め）；及び（ｄ）遠心分離され且つ処理済のパルプをホバート・ミキサー内でほぐして均質な粒子サイズにする段階、を含んでいる。
【０１４５】
全ての実施例において、前述のジェット・ドライヤー・システムを使って繊維を単糸化し、乾燥させた。ジェット・ドライヤーを通過した後、乾燥単糸化繊維は、先ず採集し、次いでオーブン内でキュアした。架橋結合は、ジェット・ドライヤー内で部分的に行われた。処理済の繊維をキュアリング・オーブン内で高温状態で数分間キュアリングすることによって架橋結合を完了させた。
【０１４６】
架橋結合繊維の試験には、前述のようにノット、アクセプト、及び微細繊維のパーセンテージを調べるための超音波分類が含まれていることが多い。
架橋結合繊維の主な属性は、嵩高いこと、及び湿潤状態でも嵩が維持されることである。湿潤状態及び乾燥状態双方での嵩を測定するためにＦＡＱテストを採用した。「０．６ｋＰａでの再飽和嵩（ｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｂｕｌｋ）」というのが、通常は最も関心の高いテスト結果であり、ＦＡＱ結果を本実施例に掲載する際に使用した値である。市販されている架橋結合繊維に対するＦＡＱの範囲は、通常１３．５から１９．０ｃｃ／ｇであり、値が高いほど好ましい。
実施例２５
本実施例では、漂白未乾燥サザンパインを使用した。架橋剤はＤＭＤＨＥＵであった。ジェット・ドライヤー後のキュア時間は、１７０℃で約５分間とした。
【０１４７】
【表２５】
【０１４８】
実施例２６
本実施例では、漂白未乾燥サザンパイン・パルプを使用した。架橋剤はクエン酸であった。ドライヤー通過後のキュア時間は、１７０度で約５分間とした。
【０１４９】
【表２６】
【０１５０】
実施例２７
本実施例では、漂白未乾燥サザンパインを使用した。架橋剤はリンゴ酸であった。ドライヤー通過後のキュア時間は、１８５度で約２０分間とした。
【０１５１】
【表２７】
【０１５２】
実施例２８
本実施例では、未漂白未乾燥サザンパインを使用した点に注目されたい。架橋剤はリンゴ酸であった。ドライヤー通過後のキュア時間は、２００度で約４分間とした。
【０１５３】
【表２８】
【０１５４】
実施例２９
本実施例では、未漂白未乾燥サザンパインを使用した。架橋剤はリンゴ酸であった。ドライヤー通過後のキュア時間は、２００度で約４分間とした。
【０１５５】
【表２９】
【０１５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について図示し説明してきたが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができるものとご理解頂きたい。
【０１５７】
なお、本発明の実施形態は、排他的特性又は特典を請求するものであるが、それは特許請求の範囲の内容により定義するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに適した、本発明に従って構成した乾燥システムの概略図である。
【図２】ジェット・ドライヤーと繊維分離ステーションを断面図で示した、本発明の乾燥システムの概略図である。
【図３】本発明のパルプ供給装置の断面図である。
【図４】本発明のパルプ供給装置のローターの拡大断面図である。
【図５】本発明の乾燥システムの機械式ミキサーとジェット・ドライヤーの側面図である。
【図６】本発明の機械式ミキサー分解組立図である。
【図７】本発明の繊維分離ステーションの斜視図である。
【図８】本発明の繊維分離ステーションの底部斜視図である。
【図９】本発明の繊維分離ステーションの拡大斜視図である。
【図１０】本発明の吸収性用品の概略図である。
【図１１】本発明のコンクリート製品又はプラスチック製品の概略図である。
【図１２】本発明の紙製品又はフィルター製品の概略図である。
【図１３】キュアリングステーションを含む、本発明の乾燥システムの概略図である。
【図１４】キュアリングオーブンを含む、本発明の乾燥システムの概略図である。
【符号の説明】
１０ 乾燥システム
２０ ジェット・ドライヤー
２２ ループ導管
２４ パルプ取り入れ口
２６ マニホルド
２８ 繊維出口
３０ 排出流導管
３２ 搬送ファン
４０ パルプ供給ステーション
４２ パルプ供給源
４４ パルプ供給導管
４６、５０ 脱水装置
４８ 処理物質供給源
５２ 処理物質再循環導管
５４ 貯蔵タンク装置
６０ パルプ供給装置
６２ ロータリー・エアーロック
６４ ローター
６６ 羽根
６８ ローター・ハウジング
６９ 羽根の端部
７０ フォーム・フィーダー
７１ 機械式ミキサー本体
７２ パルプ注入ポート
７３ 界面活性剤注入ポート
７４ 空気注入ポート
７５ フォーム排出導管
９０ 空気供給ステーション
９２ 空気供給源
９４ 空気供給導管
９８ エアヒーター
１００ 繊維分離ステーション
１１０ 減圧コンベヤー
１１２ スクリーン
１１３ スクリーン上部（上部分）
１１４ スクリーン上側表面（上面）
１１６ スクリーン下側表面（下面）
１１７ スクリーン下部（下部分）
１１８ 第１ローラー
１２０ 第２ローラー
１２２ １次ファン減圧ボックス
１２８ １次ファン
１３０ ２次ファン減圧ボックス
１３４ ２次ファン
１３８ 分離装置
１４０ ヘッド・ボックス
１４２ ヘッド・ボックス・シェル
１４５ アウトフィード・ローラー
１４６ ダイナミック・リップ・シール
１５０ 駆動輪
１５１ 連結装置
１６０ 繊維採集ステーション
１７０ 微細繊維除去ステーション
１７２ 微細繊維導管
１８０ 騒音低減ステーション
１８２ 空気導管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry single-threaded crosslinked cellulose pulp fiber product manufactured using a jet drier for drying pulp.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Dried monofilament cellulose pulp fibers are desirable materials for many products ranging from absorbent personal items to concrete reinforcement. Currently, the most common method of producing single yarn fibers is to crush a conventional roll of pulp fibers with a hammer to obtain single yarn fibers. This method is time and energy intensive and requires many steps and many processing equipment. Each processing unit requires significant capital expenditure and occupies considerable factory floor space. In addition, conventional hammer milling methods often result in fibers having undesirable physical properties, such as low kink, curl and twist.
[0003]
The dry single yarn pulp also contains knots of fibers, also called knits or nodules. Knots are clumps of fiber that remain firmly attached to each other and can be observed by placing a small amount of pulp in a clear beaker containing water and mixing with stirring. Most of the fibers become discrete fibers and mix in the water, but the presence of fiber clumps is easily visible. Fiber clumps or knots are an undesirable by-product of the hammer milling process. The amount of knots in hammer milled pulp can be quantified by using an acoustic energy screening system used as a means to classify fibers into knots, accepts, and fines. Desirably, the knots and fine fibers are low and the accept is high, and the accept is a single yarn fiber.
[0004]
Canadian Patent No. 996618 (Estes, 1976) discloses a method of producing a low density fluff pad or fluff bat from individual fibers that are sufficiently kinkable and entangled and have high bat strength and bulk. In this manufacturing method, the wet pulp is separated into individual fibers during the drying step. In this manufacturing method, a fluid jet drying apparatus that separates fibers using an air jet or a steam jet is used. As the fibers emerge from the jet drier, they are placed on a perforated screen. The manufacturing method described in the Canadian patent creates a mat consisting of entangled fibers.
[0005]
Crosslinked fibers are generally created by wetting a roll of ordinary pulp fibers that has already been dried with a solution containing a crosslinking agent prior to hammer milling. The pulp containing the crosslinking agent is ground with a hammer, passed through a flash dryer, and further heated in an oven to complete the crosslinking process. The crosslinked pulp has a knot content of more than 15%. For crosslinked pulp, the amount of knots is desirably low. This conventional method is also energy intensive and costly because the pulp is dried before being wound up, then hammered wet in a cross-linking agent and dried again.
[0006]
Flash dryer systems have been used to directly dry dewatered undried pulp. However, using a flash dryer to directly dry the dewatered undried pulp results in a dry pulp with a large amount of knots. Typical knots for flash drying green pulp are 30-40%. Crosslinker-containing pulp dried in this manner also has a knot content equal to or greater than this level. An overview of the commercially available flash dryers, Flakt flash dryers and general flash dryer equipment, was compiled by Larsson and Lindstrom in 1996 ("Recent Developments in Pulp Drying", Larsson, O and Lindstrom, B, The World of Of Pulp and Paper and Week, 5th International Conference on Newly Available Technologies, 4-7 June 1996, Stockholm, Sweden.
[0007]
Summary of the Invention
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a dry single yarn crosslinked cellulosic pulp fiber product and an apparatus and method for forming a single yarn, crosslinked and dried fiber having a relatively low knot content. In the method of the present invention, wet pulp containing crosslinker and air are placed in a jet drier. The pulp is dried in a jet drier to form single yarn pulp fibers. Remove the pulp from the jet drier and separate it from the air. The method of the present invention can be applied to several types of feed pulp and to treated feed pulp. Products made by the method of the present invention have useful properties such as low knots, low fines, improved kink, curl and twist. The apparatus for carrying out the method of the present invention comprises a pretreatment station for supplying a treatment substance, a pulp supply device designed exclusively for pulp, a pulp supply device designed for suspending pulp in foam, and And / or a fiber separation station having a vacuum conveyor.
[0008]
According to the above method, the wet pulp containing the cross-linking agent-treated substance can be further treated with the treated substance before drying to reduce the knot content of the pulp fiber. The method of the present invention further includes producing the single yarn pulp fibers by passing the wet pulp and air through a rotary airlock into a jet drier. The rotary airlock has a vane and a housing, the ends of the vane being spaced from the housing by a distance sufficient to prevent the airlock from becoming clogged by wet fibers. The method of the present invention involves producing single yarn pulp fibers by removing the fibers from the jet dryer at a rate such that the fibers do not become entangled or knotted. The method of the present invention further includes producing a single yarn pulp fiber by withdrawing the pulp fiber from the outlet of the jet drier under a partial vacuum.
[0009]
The pulp product of the present invention contains single-crosslinked, jet-dried fibers having a knot count of preferably 15% or less, more preferably 10% or less, even more preferably 5% or less, and most preferably 2% or less. . The product is further treated with a treatment substance selected from the group consisting of surfactants and inorganic particulates. The single yarn crosslinked jet dried fiber product can be incorporated into concrete, absorbent articles, plastic products, paper products, or filter products.
[0010]
A drying system for processing pulp into single yarn crosslinked dried fibers includes a jet drier, a pulp supply station, an air supply station, an outlet flow conduit, and a fiber separation station. The jet drier is a jet conduit, a manifold for taking air into the jet conduit, a pulp intake for feeding pulp into the jet conduit, and for discharging single yarn dry fiber, discharged air and fine fibers from the jet conduit. Fiber outlet. The pulp supply station is connected to the pulp intake for supplying supply pulp to the pulp intake. The pulp supply station includes a treatment source for supplying treatment material to the pulp. The air supply station is connected to the manifold for sending air to the manifold. An outlet flow conduit is connected to the fiber outlet for transporting the fibers, exhaust air, and fines from the jet conduit. The fiber separation station is connected to a discharge flow conduit for separating fibers from the discharge air.
[0011]
Thus, the present invention provides a dry single yarn crosslinked cellulosic pulp fiber product and an apparatus and method capable of forming a single yarn, crosslinked and dried fiber. In the method of the present invention, the untwisted pulp can be used to produce a unified product by removing the wet pulp directly from the pulp mill and using a drying process to unify the pulp directly. The process of the present invention produces crosslinked single yarn fibers that have a greater degree of kink, curl and individual twist as compared to hammer milled fibers. A further advantage of the present invention is that crosslinked fibers with reduced fiber entanglement, knots and fines content can be produced. In addition to cross-linking, another advantage is the additional treatment, in that treatment that is difficult or impossible to apply to the roll of dry pulp can be performed to the pulp. . Applying this treatment to wet pulp can reduce the amount of knots, increase production speed, and / or form fibers having desirable properties.
[0012]
The above aspects of the invention and many of the attendant advantages will be more readily understood from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
The present invention provides a method and apparatus for drying, treating, and singling pulp into individual fibers with low entangled fibers, knots or nodules. The term "dried" as used herein with respect to fibers is an industry term that generally indicates that the weight percent of water is between 2% and 10%, but the numerical value is often less than the above range. In some cases. As used herein, the term "air" is not limited to pure air, but includes any gas that is consistent with the present invention. As used herein, the term "consistency" refers to the percentage of solids content in a liquid / solid mixture. In the specific embodiments described below, drying, treatment, and singulation of cellulose pulp fibers are described. However, it should be understood that the present invention is also suitable for use in processing other types of natural and / or synthetic fibers.
[0014]
The present invention includes a drying system having a jet drier designed to directly dry the wet pulp coming from the pulp mill into a single fiber product. As shown in FIG. 1, a drying system 10 made in accordance with the present invention includes a jet drier 20, a pulp supply station 40, an air supply station 90, a fiber separation station 100, and a fiber collection station 160.
[0015]
Pulp supply station 40 is connected in flow communication with jet drier 20. The pulp supply station 40 receives a supply of pulp from a pulp supply 42 and supplies the supply pulp to the jet drier 20 via a pulp supply conduit 44. The air supply station 90 is connected in flow communication with the jet drier 20. The air supply station 90 receives a supply of air from an air supply 92 and supplies the supply air to the jet drier 20 via an air supply conduit 94. The jet drier 20 is connected in flow communication with the fiber separation station 100 via a discharge flow conduit 30. The jet drier 20 discharges the discharge air, substantially dry unified fibers, and fine fibers to a fiber separation station 100 via a discharge flow conduit 30. Fiber separation station 100 is connected in flow communication with fiber collection station 160. The fiber separation station 100 separates the exhaust air from the fibers and also separates the fine fiber portions from the fibers. Fiber from fiber separation station 100 is sent to fiber collection station 160.
[0016]
In a preferred embodiment, the apparatus further comprises a fines removal station 170 and a noise reduction station 180. The fiber separation station 100 is connected in flow communication with a fine fiber removal station 170 via a fine fiber conduit 172. The fiber station 100 supplies the exhaust air and the fine fibers to the fine fiber removal station 170 via the fine fiber conduit 172. Fines removal station 170 removes fines from the exhaust air and recirculates the exhaust air to air supply station 90 via air conduit 182. Preferably, a noise reduction station 180 is provided in the middle of the air conduit 182 to reduce noise generated from the drying system 10.
[0017]
As shown in FIG. 2, the jet drier 20 includes a loop conduit 22, a pulp intake 24, a manifold 26, and a fiber outlet 28. As used herein, the term "jet dryer" refers to any device that accelerates air into a loop conduit 22 to simultaneously dry and unify the material flowing through the conduit 22. I want to be understood. Pulp intake 24 is connected to conduit 22 for feeding feed pulp to conduit 22. Manifold 26 is connected to jet dryer conduit 22 so that supply air from air supply conduit 94 is fed into conduit 22 through a series of nozzles oriented to induce flow into conduit 22. Has become. The fiber outlet 28 is connected to the conduit 22 and forms an outlet for exhaust air, fibers, and fines flowing out of the conduit 22.
[0018]
The conduit 22 is preferably formed as a closed loop. The loop conduit 22 can be of various shapes, such as, for example, circular, rectangular, "D" shaped, square, or other similar shapes. While not being theoretically proved, as wet fibers enter the loop conduit 22, centrifugation causes the wet and dense fibers to circulate along the outer edges of the loop and dry to a high density. It is likely that the lower fibers move toward the inside of the loop. Air and dried product exit from a fiber outlet 28 located along the inside of the loop. One suitable jet dryer 20 for use in the present invention is a Fluid Energy Aljet Model 4 Thermjet from Fluid Energy Processing & Equipment Company. Aljet {Model 4} Thermajet), X0870L. Alternatively, the jet dryer conduit 22 may have a shape other than a closed loop. For example, the conduit 22 may be straight. In that embodiment, the fiber will be collected at the end of the conduit 22.
[0019]
The drying system 20 further comprises an outlet flow conduit 30 connected to the fiber outlet 28 of the jet drier 20 and leading to a fiber separation station 100. Discharge flow conduit 30 directs a stream of discharge air, fibers, and fines to fiber separation station 100. A first transport fan 32 may be provided in the discharge flow conduit. The first conveying fan 32 prevents fibers and fine fibers from settling out of the exhaust air flow when the flow of exhaust air in the conduit 30 is slow. However, if the fibers can be kept suspended at the speed of the exhaust air, the first transport fan 32 is not required. The diameter of the outlet flow conduit affects the speed of the outlet air. It is desirable to prevent the fibers from settling out of the exhaust air stream. As the fibers settle out of the exhaust air stream, they tend to form knots and entanglements.
[0020]
The pulp supply station 40 may include a first dewatering device 46. The first dewatering device 46 is connected in flow communication with the pulp supply source 42 and the pulp supply conduit 44. The pulp source 42 sends the feed pulp directly from the fiber line of the pulp making machine to the first dewatering device 46. First dewatering device 46 partially dewaters the feed pulp from pulp supply 42 and sends it to jet dryer 20 via pulp supply conduit 44. The first dewatering device 46 comprises devices such as, but not limited to, a screw press, belt press, continuous centrifuge, batch centrifuge, double roll press or other similar device. Not necessarily.
[0021]
Feed pulp from pulp source 42 generally has a high fluid content and a consistency of 0.01% to 10%, more typically 3 to 10%, but a consistency of 12% to 15%. It may be. The feed pulp can be bleached pulp, unbleached pulp, mechanical pulp, chemical pulp, dissolving grade pulp, pulp once dried and reslurried, or any suitable pulp. In the present invention, a significant portion of the fluid can be removed in the first dehydrator 46. Typically, the first dewatering device 46 removes some of the fluid from the feed pulp and increases the feed pulp consistency to 10-55% before drying the feed pulp with the jet drier 20. Preferably, the consistency of the feed pulp is 30-50%. The partially dewatered feed pulp is transferred to jet dryer 20 via pulp feed conduit 44.
[0022]
The feed pulp may be a wet web of pressed pulp having a basis weight that provides sufficient stiffness when fed to a crusher. The basis weight is generally 500 to 1500 gsm. The wet web feed pulp can be fed into a crushing device such as a set of high speed rotating rolls, transport fans or other similar devices with protruding pins that tear the web into pieces of pulp.
[0023]
Pulp feed conduit 44 may be a pipe, hopper, or other transport device. Further, the first dehydrating device 46 itself may function as a transport device. For example, the first dewatering device 46 may be a screw press that can be used to dewater the feed pulp and simultaneously transfer it to the jet drier 20. The pulp feed conduit 44 of the pulp feed station 40 suitable for use in the present invention is designed and manufactured by Martin Sprocket and Gear, Inc., Martin Conveyor Department (Martin Sprocket & Gear, Inc., Martin Conveyor Division). Shaftless screw conveyor. The shaftless screw conveyor has a shaftless screw that feeds wet pulp at an ascending slope toward the pulp intake 24 of the jet drier 20. The shaftless screw conveyor has a hopper at the lower end of the conveyor for receiving feed pulp.
[0024]
The pulp supply station 40 can include a treatment substance source 48 for mixing the treatment substance into the supply pulp. The treatment substance source 48 may be in flow communication with the pulp source 42, the pulp supply conduit 44, the first dewatering station 46, or anywhere along the pulp supply station 40.
[0025]
The treatment material source 48 may supply the treatment material using any device known in the art. For example, the treatment material source 48 may supply the treatment material using a conduit, spray system, mixing device, other device or combination of devices. If the feed pulp is a wet web of pressed pulp, the treatment material can be added to the feed pulp by a spray system, a roller coating system, or a combination of a spray system and a roller coating system.
[0026]
Many treatment materials that can be added to the feed pulp prior to drying and singulation in the jet drier 20 cannot be incorporated into conventional methods of making dry singulated fibers. In conventional methods, the ability to treat the fibers is limited because the fibers are in web form. In the case of this web form, the treatment of the fibers must be carried out by passing the web through a bath or by spraying the web. The present invention is not limited to this method since the treatment material can be fed directly to the pulp. For example, in the present invention, the fibers of the feed pulp can be suspended in the foam prior to drying with the jet drier 20, or a viscous solution can be mixed into the feed pulp. None of these treatments are practical for conventional bath treatment steps. Applying the treatment substance in the form of a viscous solution cannot be performed using a conventional pulp machine. In addition, the harsh conditions of hammer milling limit the utility of fibers carrying certain compounds that can be used as treatment materials. For example, if fibers are coated with inorganic particulates such as clay, the retention of clay will be low in the case of hammer milling, but in the present invention, since single yarn is formed by air instead of mechanical means. , The retention is considerably higher. Further, in conventional pulp making machines, the amount of surfactant used to treat the pulp is limited because it has a detrimental effect on operation, but in the present invention there is no such limitation. In conventional pulp making machines, surfactants reduce the strength of the pulp web. If sufficient strength is lost, the pulp web will break with the normal tensile forces that occur in conventional pulp mills.
[0027]
The treatment materials provided by the treatment material supply 48 include surfactants, crosslinkers, hydrophobic materials, inorganic particulates, fluidizers, water reducing agents, foams, and materials for obtaining the properties of the specific end use fiber. , And combinations of these treatment materials, but are not limited thereto. Surfactants include, but are not limited to, oil-in-water emulsions; surfactants disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 509,401 to Graef et al .; US Pat. No. 3,554,863 to Hervey et al. Surfactants disclosed by Wu et al. In US Pat. No. 6,074,524; surfactants disclosed by Owens et al. In US Pat. No. 6,159,335; and Canada by Angel et al. The surfactant disclosed in Japanese Patent No. 947915 can be mentioned, and all of these patent documents are incorporated herein by reference. Surfactants impart desirable properties to pulp fibers, such as reducing fiber-to-fiber bonding, increasing absorbency, or reducing friction of the finished web. Surfactants are used in the manufacture of tissues and towels and are widely used in the textile industry for various enhancement effects. Types of surfactants include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric / zwitterionic surfactants. Examples of anionic surfactants include sodium stearate, sodium oleate, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecyl benzene sulfate, polyether sulfate, phosphate, polyether ester, and sulfosuccinate. Examples of cationic surfactants include dodecylamine hydrochloride, hexadecyltrimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium bromide, and cetylpyridinium bromide. One type of surfactant of this type is a cationic surfactant based on a quaternary ammonium compound containing an aliphatic group. Examples of nonionic surfactants include polyethylene oxide, sorbitan esters, polyoxyethylene sorbitan esters, and alkylaryl polyether alcohols. One example of an amphoteric or zwitterionic surfactant is dodecyl betaine. Examples of commercially available surfactants include EKA Chemicals 'cationic surfactant Berolcell 587K and Process Chemicals' cationic surfactant LLC Softener CWW used as a yarn lubricant.
[0028]
The term "crosslinking agent" includes, but is not limited to, any of a number of crosslinking agents and catalysts. A representative list of useful crosslinkers and catalysts follows. The following patents are all incorporated herein by reference.
[0029]
Suitable urea-based cross-linking agents include substituted ureas such as methylol urea, methylol cyclic urea, methylol low alkyl cyclic urea, methylol dihydroxy cyclic urea, dihydroxy cyclic urea, low alkyl substituted cyclic urea. Specific examples of urea-based cross-linking agents include dimethyldihydroxyurea (DMDHU, 1,3-dimethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone), dimethylthioldihydroxyethyleneurea (DMDHEU, 1,3-dihydroxymethyl). -4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone), dimethylol urea (DMU, bis [N-hydroxymethyl] urea), dihydroxyethylene urea (DHEU, 4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone), dimethylol Ethyleneurea (DMEU, 1,3-dihydroxymethyl-2-imidazolidinone) and dimethyldihydroxyethyleneurea (DDI, 4,5-dihydroxy-1,3-dimethyl-2-imidazolidinone).
[0030]
Suitable crosslinking agents include U.S. Pat. Nos. 4,822,453, 4,888,093, 4,889,595, 4,889,596, 4,889,597, And 4,898,642, C2-C8Dialdehydes (eg, glyoxal), C having at least one aldehyde group2-C8Included are dialdehyde acid analogs and dialdehydes such as oligomers of these aldehydes and dialdehyde acid analogs. Other suitable dialdehyde crosslinkers include the crosslinkers described in U.S. Patent Nos. 4,853,086, 4,900,324 and 5,843,061.
[0031]
Other suitable crosslinking agents include aldehyde and urea based formaldehyde addition products. For example, U.S. Patent Nos. 3,224,926, 3,241,533, 3,932,209, 4,035,147, 3,756,913, and 4,689,118. No. 4,822,453, No. 3,440,135, No. 4,935,022, No. 3,819,470, and No. 3,658,613.
[0032]
Suitable crosslinkers include, for example, the glyoxal adducts of urea of U.S. Pat. No. 4,968,774, and U.S. Pat. Nos. 4,285,690, 4,332,586, 4,396,391. Glyoxal / cyclic urea adducts described in No. 4,455,416 and 4,505,712.
[0033]
Other suitable crosslinking agents include carboxylic acid crosslinking agents such as polycarboxylic acids. For polycarboxylic acid crosslinkers (e.g., citric acid, propanetricarboxylic acid, and butanetetracarboxylic acid) and catalysts, see U.S. Patent Nos. 3,526,048, 4,820,307, 4,936. No. 865, 4,975,209 and 5,221,285. C containing at least 3 carboxyl groups as crosslinking agent2-C9For the use of polycarboxylic acids (e.g., citric acid and oxydisuccinic acid), see U.S. Patent Nos. 5,137,537, 5,183,707, 5,190,563, 5,562. 740 and 5,873,979.
[0034]
Polymerized polycarboxylic acids are also suitable crosslinking agents. Suitable polymerized polycarboxylic acid crosslinking agents are described in U.S. Patent Nos. 4,391,878, 4,420,368, 4,431,481, 5,049,235, and 5,160. No. 789, No. 5,442,899, No. 5,698,074, No. 5,496,476, No. 5,496,477, No. 5,728,771, No. 5,705,475. No. 5,981,739. Polyacrylic acid and related copolymers as crosslinkers are described in U.S. Patent Nos. 5,549,791 and 5,998,511. Polymaleic acid crosslinkers are described in U.S. Patent No. 5,998,511.
[0035]
Specific examples of suitable polycarboxylic acid crosslinking agents include citric acid, tartaric acid, malic acid, succinic acid, glutaric acid, citraconic acid, itaconic acid, tartrate monosuccinic acid, maleic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid , Polymaleic acid, polymethyl vinyl ether comaleate copolymer, polymethyl vinyl ether coitaconate copolymer, acrylic acid copolymer, and maleic acid copolymer.
[0036]
Other suitable crosslinkers are described in U.S. Patent Nos. 5,225,047, 5,366,591, 5,556,976, 5,536,369, 6,300, 259 and US Patent Application No. 08 / 509,401 to Graef et al.
[0037]
Suitable catalysts include acid salts such as ammonium chloride, ammonium sulfate, aluminum chloride, magnesium chloride, magnesium nitrate, and alkali metal salts of phosphorus-containing acids. In some embodiments, the crosslinking catalyst is sodium hypophosphite. Mixtures or blends of crosslinkers and catalysts can also be used.
[0038]
A sufficient amount of cross-linking agent is applied to the cellulosic fibers to affect inter-fiber cross-linking. Desirably, the amount applied to the cellulosic fibers is from about 0.1 to about 10% by weight of the total weight of the fibers. Higher concentrations may be used, but are not practical in a manufacturing environment. In some embodiments, the crosslinker is used at about 4 to about 6% by weight of the total weight of the fiber.
[0039]
The term "hydrophobic material" includes latexes, sizing agents such as alkyl ketene dimers and alkenyl succinic anhydrides used to treat pulp, rosins and synthetic rosins, oils, or fibers that react with fibers to form Other chemicals that make the surface hydrophobic include, but are not limited to. The term "inorganic particulates" includes clays, calcined clays, calcium carbonate, calcium sulfate, zinc oxide, talc, titanium dioxide, silica, fly ash, sodium aluminosilicate, or other inorganic materials, and the like. Not limited. The term "plasticizer" includes polymers containing sulfonic acid groups, modified lignosulfonates, sulfonated melamine-formaldehyde condensates, sulfonated naphthalene-formaldehyde condensates, polycarboxylate derivatives, and the like. It is not limited to. One example of a commercially available plasticizer is Boral SP, a sulfonated naphthalene-formaldehyde condensate from Boral Materials Technology. The term "foam" includes, but is not limited to, blowing agents, foams, and the foams disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 569,380 to Graef et al. Incorporated herein by reference. The term "water reducing agent" includes, but is not limited to, water soluble adhesives and plasticizers. One example of a commercially available water reducing agent is methylcellulose.
[0040]
The processing substance supply source 48 may further supply two or more types of processing substances, and may supply the processing substance in any number of steps or stages. For example, the treatment material may include binder molecules and particles, in which case the binder molecules are first applied to the fibers, and then the particles are added to the fibers coated with the binder molecules, thereby converting the particles to the fibers. Coupled (disclosed in US Patent No. 5,641,561 to Hansen et al., Which is incorporated herein by reference). Other fiber treatment materials and methods known in the art can be used without departing from the present invention.
[0041]
In addition to the above embodiments, the pulp supply station 40 may exchange water contained in the pulp source 42 with a solvent treatment material. The term "solvent" includes, but is not limited to, alcohols, ketones, ethers, alkanes, aromatics, aldehydes, or other types of organic substances. The solvent used can be recovered at the fiber separation station 100.
[0042]
Additional processing material can be added to cause in situ precipitation. If it is desired to cause in-situ precipitation, a first mineral treated material is added to the pulp, and then a second mineral treated material is added to the pulp. The first and second treatment materials react to form a precipitation treatment material. For example, an aqueous solution of calcium hydroxide can be used as the first treatment substance, and an aqueous solution of sodium bicarbonate can be used as the second treatment substance. Calcium hydroxide reacts with sodium bicarbonate to precipitate calcium carbonate. Other precipitation treatment materials may be formed to treat the pulp, including but not limited to calcium aluminum silicate, calcium aluminum carbonate, calcium aluminum phosphate, or other inorganic precipitates.
[0043]
The pulp supply station 40 may include a second dewatering device 50. The second dehydrator 50 is inserted in the pulp supply conduit 44 in a flow communication state with the first dehydrator 46. Second dewatering device 50 may be a device such as, but not limited to, a screw press, belt press, continuous centrifuge, batch centrifuge, double roll press, or other similar device. The second dewatering device 50 removes a part of the fluid in the same manner as the first dewatering device 46, and the consistency of the feed pulp before drying with the jet drier 20 is 10 to 55%, preferably 30 to 50%. %. The partially dewatered feed pulp is then transferred by pulp feed conduit 44 to jet drier 20. Instead, the second dewatering device 50 itself may function as a transport device. For example, a screw press can be used to simultaneously dewater the feed pulp and transfer it to the jet drier 20.
[0044]
The second dewatering device 50 further dewaters the treated feed pulp and removes some of the treated substances from the pulp. A process material recirculation conduit 52 flows between the second dewatering device 50 and the first dewatering device 46 and / or between the process material supply 48 to recover a portion of the separated process material. It is connected in a communication state. The treated substance is mixed into the pulp by the agitation provided by the first dehydrator 46 and / or the second dehydrator 50.
[0045]
Alternatively, the pulp supply station 40 may include a storage tank device 54. The storage tank device 54 can be inserted into the recirculation conduit 52 in flow communication with the second dewatering device 50. The storage tank device 54 acts as a reservoir for storing the separated treated material from the second dewatering device 50 and sending the stored separated treated material to the first dewatering device 46 and / or the treated material supply 48.
[0046]
The pulp supply station 40 may include a second conveying fan 56 inserted in a flow communication state in the middle of the pulp supply conduit 44. After the supply pulp is dewatered, the supply pulp is passed through the second transport fan 56, and the large supply pulp pieces are decomposed into substantially uniform strips, and then supplied to the jet drier 20. The second transport fan 56 may be any deflaker device including, but not limited to, a buster fan, a pin fluffer, a transport fan, or a shredder.
[0047]
The pulp supply station 40 further includes a pulp supply device 60 connected in flow communication with the pulp supply conduit 44 and the pulp intake 24 of the jet drier 20. The pulp supply device 60 is a wet pulp supply device capable of continuously and stably supplying the supply pulp to the pulp intake port 24 of the jet drier 20 at a desired supply speed in an adjusted state. The feed pulp has been previously dewatered and optionally treated. Feed pulp feed rate is a process variable that directly affects process air temperature, process air pressure, finished product fiber appearance, and finished product fiber knot count. The pulp supply device 60 is a device that isolates ambient air from a higher or lower pressure environment inside the jet drier 20 and / or separates ambient temperature from a higher temperature environment inside the jet drier 20. The pulp feeder 60 allows the feed pulp to be continuously fed into the jet drier 20 while minimizing the flow of ambient air entering the jet drier 20. This is an air-lock positive displacement device.
[0048]
As shown in FIG. 3, the pulp supply device 60 is a rotary airlock 62 in which a rotor 64 with rotor blades 66 is rotatably mounted in a rotor housing 68. One example of a rotary airlock 62 suitable for use with the present invention is an improved stainless steel, having a rotor housing and a CLSD, SS, PAV-6 rotor with six rotor blades. Rotary Airlock Feeder from Prater Industries, Model No. PAV-6C. As shown in FIG. 4, the rotor blades of Preyer Industries, Inc. are shipped from the factory with a standard clearance of less than 0.010 inches between the end 69 of each blade and the rotor housing 68. I was This standard clearance results in feed pulp becoming jammed between the rotor blades 66 and the housing 68. Therefore, the rotary airlock feeder is modified to provide a leading edge 69A for shearing the pulp, and to change the end shape so that the pulp rotates between the end 69 and the housing 68 to form an intertwined bundle. Fixed to prevent it. The shape of the end portion 69 may be flat or may be inclined rearward and radially inward. This modification allowed the feed pulp to pass through the pulp supply unit 60 without damaging the fibers or clogging the pulp supply unit 60 and minimizing air leakage. If the clearance between the leading edge of each blade 66 and the rotor housing 68 is 0.030 inches and the clearance at the radial centerline of each blade 66 is 0.050 inches, clogging around the rotor 64 and pulp It has been found that rotation or air leakage can be minimized. In order to minimize clogging around the rotor 64, pulp rotation and air leakage, it is advantageous to provide a clearance between the rotor and the housing of 0.010 to 0.050 inches.
[0049]
Although described with reference to FIGS. 2, 5, and 6, a foam feeder 70 may be used instead of the pulp supply device 60. The foam feeder 70 can continuously and stably supply the supply pulp with foam to the pulp intake 24 of the jet drier 20 at a desired supply speed in an adjusted state. The foam feeder 70 mixes the surfactant and air with the pulp and injects the foamed pulp mixture directly into the jet drier 20. Foam feeder 70 is a mechanical mixer that receives a supply of pulp, adds a surfactant-treated substance and air to the pulp, and mechanically agitates the surfactant to suspend the pulp fibers in a foamed medium. . The foam feeder 70 includes a mechanical mixer body 71, a pulp injection port 72, a surfactant injection port 73, an air injection port 74, and a foam discharge conduit 75. The mechanical mixer body 71 may be any suitable mechanical mixer known in the art. Pulp injection port 72 is in flow communication between pulp supply conduit 44 and mechanical mixer body 71. The pulp injection port 72 supplies pulp to the mechanical mixer main body 71. The surfactant injection port 73 is in flow communication between the processing substance supply source 48 and the mechanical mixer body 71 and is located proximate to the pulp injection port 72. The surfactant injection port 73 supplies a surfactant treatment substance to the mechanical mixer main body 71. The air injection port 74 is in flow communication between a source of pressurized air 79 and the mechanical mixer body 71 and is located proximate to the surfactant injection port 73. The air injection port 74 supplies air to the mechanical mixer main body 71. Foam discharge conduit 75 is in flow communication between mechanical mixer body 71 and pulp intake 24 of jet drier 20. Foam discharge conduit 75 discharges pulp fibers suspended in foam from mechanical mixer body 71 and sends it to pulp intake 24 of jet drier 20. To optimize the flow of pulp fibers suspended in the foam from the foam discharge conduit 75, the diameter of the foam discharge conduit 75, the shape of the conduit, the shape of the outlet, and the length of the pulp fibers inserted into the jet dryer 20. And / or the angle of insertion into the jet drier 20 can be adjusted. Foam feeder 70 may be a screw pump or any suitable device known in the art.
[0050]
Alternatively, the pulp may be supplied to the pulp injection port 72 of the foam feeder 70 using the pulp supply device 65. When the feed pulp cannot be continuously and stably supplied to the jet drier 20 in an adjusted state by the foam feeder 70 itself, the pulp supply device 65 can be used. Pulp supply 65 may be a positive displacement pump or any suitable device known in the art.
[0051]
The foam discharge conduit 75 can be sealed against the pulp intake 24 of the jet drier 20 with a pulp intake seal 76. An air leak conduit 77 is attached to the pulp intake seal 76 and extends from the jet conduit 22 to ambient air. The air leak conduit 77 forms a restricted passage between the jet conduit 22 and the surrounding air. The conduit may be fitted with a conventional air valve to control the amount of leakage. While not being proved in theory, the air leak conduit 77 provides a limited pressure relief effect on the jet conduit 22 and prevents operating conditions within the jet conduit 22 from becoming unstable.
[0052]
Optionally, the foam feeder 70 may be provided with a processing substance injection port 78 in flow communication between the processing substance supply 48 and the mechanical mixer body 71. The processing material injection port 78 supplies additional processing material to the mechanical mixer body 71. The processing substance injection port 78 can be located anywhere along the mechanical mixer body 71.
[0053]
FIG. 6 shows an example of a form feeder 70 suitable for use with the present invention. T. The mechanical mixer (Oakes mixer) manufactured by Oakes was modified and modified to produce a foam suspension to be supplied to a jet drier. The form feeder 70 has a front stator 80, a rear stator 82, a forming rotor 84, and a drive shaft 86 driven by a motor 87 (shown in FIG. 5). The front stator 80 is connected around the pulp injection port 72 and defines a circular surface around the pulp injection port 72. The front stator 80 has a plurality of circular rows of teeth 81 extending perpendicularly from its circular surface. The plurality of circular rows of teeth 81 are spaced apart, with grooves formed between the rows of teeth 81. The rear stator 82 is connected around the foam discharge conduit 75 and defines a circular surface around the foam discharge conduit 75. The rear stator 82 has a plurality of circular rows of teeth 83 extending perpendicularly from the circular surface of the rear stator 82. The plurality of circular rows of teeth 83 are spaced apart, with grooves formed between the rows of teeth 83. The forming rotor 84 defines a circular surface and has a plurality of circular rows of teeth 85 extending vertically from both sides of the forming rotor 84. The circular rows of teeth 85 of the set of forming rotors 84 fit into the grooves formed by the circular rows of teeth 81 of the front stator 80. Similarly, a circular row of teeth 85 of another set of forming rotors 84 fits into the grooves formed by the circular row of teeth 83 of the rear stator 82. Thus, the forming rotor 84 can be rotatably associated with the front stator 80 and the rear stator 82. The front stator 80 and the rear stator 82 are connected to each other so as to surround the forming rotor 84. The forming rotor 84 is rotatably associated with the front stator 80 and the rear stator 82. I have. Drive shaft 86 is coupled to the center of forming rotor 84 and extends from forming rotor 84 through foam conduit 75 to motor 87 (shown in FIG. 5).
[0054]
As described with reference to FIGS. 5 and 6, the pulp supply material is sent from the pulp injection port 72 to the front stator 80 and contacts the stationary teeth 81 of the front stator 80 and the rotating teeth 85 of the forming rotor 84. Pulp is forced through the pulp injection port 72, travels along the surface of the front stator 80, travels around the rotating forming rotor 84, travels along the surface of the rear stator 82, and exits the foam discharge conduit. Get out of 75. While the pulp is in contact with the front stator 80, a surfactant treatment material is pumped through the surfactant injection port 73 to contact the pulp feed, the front stator teeth 81, and the forming rotor teeth 85. Supply air is also pumped through the air injection port 74 and brought into contact with the pulp feed, front stator teeth 81, and forming rotor teeth 85. The forming rotor 84 mixes the pulp feed, surfactant, and air. The mechanical agitation of the forming rotor 84 causes the pulp feed fibers to become suspended in the foam. The foamed pulp feed is then sent directly to the jet drier 20 via a foam discharge conduit 75. The consistency of the foamed feed pulp is not more than 30%.
[0055]
Optionally, a drive shaft 86 may be connected to the center of the forming rotor 84 using an auger head 88, as shown in FIG. The auger head 88 is substantially conical and has a projection 89 from the conical surface of the auger head 88. Auger head 88 acts to push pulp feed from pulp injection port 72 toward rotating teeth 85 of forming rotor 84. The protrusion 89 crushes the pulp feed material so that the pulp feed material and the surfactant-treated substance are easily mixed.
[0056]
The Oakes mixer was retrofitted with a foam discharge conduit 75 at the original inlet. While not being proved in theory, it has been found that mixing is successful when the diameter of the pulp injection port 72 is greater than the diameter of the foam discharge conduit 75. The original outlet of the Oakes mixer was enlarged to increase the feed pulp flow to the pulp injection port 72 so that the feed pulp was in contact with the teeth 85 of the rotor 84. The Oakes mixer was originally fitted with a nut for connecting the drive shaft 86 to the center of the forming rotor 84, which was replaced with an auger head 88 as described above. In addition, several rows of teeth (81, 83, and 85) were removed from the Oakes mixer to improve mixing performance and increase throughput.
[0057]
Referring back to FIG. 2, the air supply station 90 can be provided with an air pump 96 and an air heater 98. An air pump 96 receives an air supply via an air supply 92 and is connected in flow communication with an air supply conduit 94. The air heater 98 is inserted in the middle of the air supply conduit 94 and is in flow communication with the air pump 96 and the manifold 26 of the jet drier 20 via the air supply conduit 94.
[0058]
The air pump 96 can be, for example, a positive displacement large-capacity air pump that sends a constant volume of supply air at a positive pressure to the air heater 98. One example of an air pump 96 suitable for use with the present invention incorporates an inlet silencer type CCF-4 with paper elements, a discharge silencer type Universal SD-4, and a 15 hp filter and electric motor. The Roots-Dresser universal rotary rope blower system (Model No. 45URAI). The flow rate is 300 SCFM. The supply pressure is 5 PSIG. The pump speed is 3176 RPM. The drive motor operates at 1800 RPM. Air pump 96 has a gauge range of 0 to 15 psig and incorporates a pressure relief valve set to 6 psig. The air heater 98 heats the supply air and sends the supply air to the manifold 26 of the jet drier 20. The manifold 26 can cause turbulence inside the jet drier 20 and tangentially feed air into the loop of the conduit 22 of the jet drier 20 to break down and dry the feed pulp into fibers. .
[0059]
The air heater 98 is, for example, a flow-through heater that is controlled to adjust the temperature of the air supplied to the nozzle of the manifold 26 that feeds the air into the conduit 22. Air heater 98 may be an electric heater, a gas heater, or any other form of heater. One example of an air heater 98 suitable for use with the present invention is a Watlow Electric Immersion heater model number 700-96BD2449, which uses a 480 VAC power supply and has a , Has a rated pressure of 150 psig at 050 ° F. The overheat protector of the air heater 98 uses a type K thermocouple and a Watlow Series 92 controller. The process temperature controller for the air heater 98 uses a type J thermocouple and a Watlow Series 965 auto-tuning controller. Process air temperature is a process variable that directly affects the appearance of the final product fiber, the knot count of the final product fiber, and the fine fiber content.
[0060]
Upon exiting the jet drier 20, the exit air, fibers, and fines are transported along an exit flow conduit 30 and collected at a fiber separation station 100. The fiber separation station 100 is, for example, a vacuum conveyor 110 slidably associated with the outlet flow conduit 30 via a head box 140. The vacuum conveyor 110 includes a screen 112, a first roller 118, a second roller 120, a primary fan vacuum box 122, a primary fan 128, a secondary fan vacuum box 130, and a secondary fan 134.
[0061]
The screen 112 of the reduced-pressure conveyor 110 is a porous conveyor belt device that allows the exhaust air and the fine fibers to pass but prevents the fibers from passing. The screen 112 is a continuous loop rotatably connected to the first roller 118 and the second roller 120. Thus, screen 112 forms a screen upper portion 113 having a screen upper surface 114 and a screen lower surface 116, and a screen lower portion 117. The outlet flow conduit 30 from the jet drier 20 is slidably associated with the vacuum conveyor 110 by a head box 140 such that the outlet flow conduit 30 is in flow communication with the upper surface 114 of the screen 112. From the outlet flow conduit 30, fibers, fines, and outlet air are sent to the upper surface 114. The screen 112 allows exhaust air to pass through the upper surface 114 while retaining the fibers on the upper surface 114. Some of the fine fibers pass through the screen 112. Alternatively, the screen 112 may be configured to collect fines by trapping the fines within the fibers as the fibers are retained below the discharge flow conduit 30 on the moving conveyor screen 112. Is also good. This capture of fines can result in fines levels and ambiguity that does not require subsequent fines removal at the fines removal station 170. The rotating screen 112 transports the fibers from the discharge flow conduit 30 to a fiber collection station 160 that defines the upstream to downstream flow of the fibers.
[0062]
As shown in FIGS. 7 and 8, the primary fan vacuum box 122 is a plenum that allows exhaust air and fines from the exhaust flow conduit 30 to pass through the screen to the primary fan 128. As shown in FIG. 7, the primary fan decompression box 122 has an inlet 124 and an outlet 126. The inlet 124 of the primary fan vacuum box is located below the upper portion 113 of the screen 112 and is slidably associated with the lower surface 116 of the screen 112 directly below the head box 140, and is thus slidable. It is in flow communication with the outlet flow conduit 30 through the box 140 and the screen 112. The size of the inlet to the primary fan vacuum box 122 fits closely with the head box 140 so that the head box 140 seals the conduit opening of the primary fan vacuum box 122 and the screen 112 flutters. The screen 112 can freely pass between them without adversely affecting the reduced pressure generated by the next fan 128.
[0063]
As shown in FIG. 2, the primary fan 128 of the vacuum conveyor 110 is connected in flow communication between the outlet 126 of the primary fan vacuum box and the fine fiber conduit 172. The primary fan 128 draws exhaust air from the exhaust flow conduit 30 through the head box 140, the upper surface 114 of the screen 112, and the primary fan vacuum box 122 to the primary fan 128, and the fine fiber conduit 172. To be discharged. Because of the presence of the primary fan decompression box 122, the primary fan 128 can create a reduced pressure state in the jet drier 20 sufficient to transfer fibers from the jet drier 20 to the screen 112. The porous conveyor screen 112 stops and retains portions of the fiber from passing through to the primary fan 128. The porous conveyor screen 112 conveys fibers from the outlet flow conduit 30 toward the second roller 120 by rotating about a first roller 118 and a second roller 120. In this way, the fibers form a mat on the upper surface of the screen.
[0064]
Vacuum or negative pressure is defined herein as null. Null is the positive or negative pressure in the jet drier 20 and the centrifugal force of the process air flow between the pulp intake 24 and the fiber outlet 28 of the jet drier 20 near the pulp intake 24. Measured in the working part. Null is a process control variable that directly affects the throughput of the jet drier 20 and the knot count of the fiber. The key variables affecting null are: the degree of vacuum created by the primary fan 128 in the jet drier 20, the feed rate of the feed pulp to the jet drier 20, the water content of the feed pulp, the size of the pulp. And uniformity of the shape, speed and mesh size of the screen 112, pulp type and processing conditions, damper settings for the primary fan 128, and the temperature of the process air supplied into the jet drier 20 via the manifold 26. The speed of the screen 112 is a process control variable that directly affects null. The rate at which the screen 112 transports the fibers from the outlet flow conduit 30 determines the thickness of the residual fibers formed on the upper surface 114 of the screen 112. This residual fiber thickness limits the volume of exhaust air flowing through the system and affects nulls. The nulls of the jet drier 20 are preferably maintained at a head of 0-10 inches.
[0065]
The primary fan 128 is, for example, a high-temperature, high-capacity exhaust fan of a side intake type. One example of a primary fan 128 suitable for use with the present invention is a steel side-intake conveyor fan incorporating a 10 hp motor operating at a supply voltage of 460 VAC, and is airtight with the primary fan vacuum box 122. They are connected in a sealed state. An adjustable tamper at the discharge controls the level of airflow through the primary fan 128, which has a direct effect on the nulling of the jet drier 20 and therefore the appearance and knot count of the final product. Affect.
[0066]
As shown in FIGS. 7 and 8, the secondary fan vacuum box 130 is a plenum that allows the secondary fan 134 to draw air through the screen 112 and exert a suction on the upper surface 114 of the screen 112. As shown in FIG. 7, the secondary fan decompression box 130 has an inlet 131 and an outlet 132. The inlet 131 of the secondary vacuum box is slidably associated with the lower surface 116 of the screen 112 and is located below the upper portion 113 of the screen 112 and downstream of the primary fan vacuum box 122. The entrance to the secondary fan decompression box 130 is located immediately downstream of the end of the head box 140. The outlet 132 of the secondary decompression box is in flow communication with the secondary fan 134.
[0067]
Although the pressure reducing conveyor 110 has been described as having the primary fan 128 and the secondary fan 134, one fan device incorporating a damper may function as both the primary fan 128 and the secondary fan 134. Does not depart from the invention. Fan decompression boxes 122 and 130 may have honeycomb-shaped baffles to distribute the intake of fresh air through the mat of fibers on screen top 113.
[0068]
As shown in FIG. 2, the secondary fan 134 of the vacuum conveyor 110 is connected in flow communication between the outlet 132 of the secondary fan vacuum box and the fine fiber conduit 172. The secondary fan 134 suctions the residual fibers being conveyed on the upper surface 114 under reduced pressure. The secondary fan 134 draws air into the secondary fan 134 through the screen 112 and the secondary fan vacuum box and discharges the air to the fine fiber conduit 172. The porous conveyor screen 112 prevents fibers from passing to the secondary fan 134. The secondary fan 134 retains the fibers on the screen 112 while the screen 112 is moving and creates a vacuum sufficient to prevent the primary fan 128 from drawing the fibers back into the head box 140. Facilitates fiber extraction and transport. If the secondary fan 134 does not depressurize and hold the fibers in place on the screen 112, the reduced pressure created by the primary fan 128 in the head box 140 will cause the fibers to be drawn back into the head box 140. If the pressure is not reduced by the secondary fan 134, the thickness of the fibers in the head box 140 will not be constant, causing null fluctuations, resulting in non-uniform fiber deposition and constant fiber separation in the final product. Or the fibers may accumulate and clog the head box 140, causing the process to shut down.
[0069]
The secondary fan 134 may be a side intake type low-speed exhaust fan. One example of a secondary fan 134 suitable for use with the present invention is a Buffalo fan that incorporates a 1/4 horsepower motor and operates at a 110 VAC supply voltage. This fan is variable in speed and can be connected to the secondary fan decompression box 130 in a hermetically sealed state.
[0070]
As shown in FIGS. 7 and 8, the vacuum conveyor 110 has a support structure 135. The support structure 135 forms a surface that supports the moving screen 112. The support structure 135 extends between the first roller 118 and the second roller 120 along the same plane as the lower surface 116 of the screen, as shown, to support both rollers. The opening of the decompression box is provided on the surface of the support structure 135. It should be noted that although the support structure 135 is shown as a single object, it can be made up of many separate support structures that are not related to each other.
[0071]
The vacuum conveyor 110 may optionally include a screen vacuum 137. The screen vacuum 137 removes any remaining fibers from the screen 112 before the screen 112 receives new fibers from the outlet flow conduit 30. The screen decompressor 137 may be placed anywhere along the screen 112 after the fibers have been removed. In one embodiment, the screen vacuum 137 is a vacuum manifold located upstream of the head box 140 and slidably associated with the upper surface of the screen 112. One example of a screen decompressor 137 suitable for use with the present invention is a Sears Shop Vacuum and an unmodified decompression attachment. Alternatively, the primary fan 128 can be used as a vacuum source for the screen vacuum 137. In another embodiment, an air supply is disposed on the opposite side of the screen 112 to the screen decompressor 137 to force air through the screen 112 to the screen decompressor 137.
[0072]
The vacuum conveyor 110 may optionally include a separation device 138. The separation device of the vacuum conveyor 110 may extend across the upper surface 114 of the screen 112, for example, on the downstream end of the second vacuum box 130, with a thin physical barrier slidably associated with the upper surface 114. is there. The separating device 138 acts to loosen the residual fibers from the upper surface of the screen 112 so that the rollers 120 adjacent the end of the vacuum conveyor 110 can easily remove the fibers from the screen 112, for example, by gravity. The separating device 138 can further separate the fibers from the screen 112 and place them on the screen 112. The fibers are then collected at a fiber collection station 160 into a bulky mass which, when compressed, is packaged for shipment to a customer. One example of a separator 138 suitable for use with the present invention is a blade made of a 0.030 inch thick, 2 inch wide Teflon sheet and a screen 112 at the downstream end of the secondary fan vacuum box 130 at 45 degrees. And fixed to the support structure 135 at both ends.
[0073]
Alternatively, the separator 138 may be a gas blower operatively associated with the screen 112 and positioned below the screen 112 downstream from the secondary vacuum box 130. Gas blowout separator 138 forces gas through screen 112 to separate the fibers from the screen.
[0074]
The fiber separation station 100 includes a head box 140 connected to the end of the outlet flow conduit 30 for slidably connecting the outlet flow conduit 30 to the screen 112. The head box 140 is a device that separates the discharged air from the fibers that have entered it. In one embodiment, head box 140 has a vacuum tight seal against upper surface 114 of screen 112 from which exhaust air and fines are removed. The fibers are trapped on the moving screen 112 and the exhaust air and fines pass through the fiber mat and the screen 112.
[0075]
As shown in FIG. 9, the head box 140 has a head box shell 142, an outfeed roller 145, and a dynamic lip seal 146. Head box shell 142 is in flow communication between outlet flow conduit 30 and upper surface 114 of screen 112. The outfeed roller 145 of the head box 140 is located at the downstream end of the head box shell 142 (also called the outlet side of the head box shell 142). Out-feed roller 145 of head box 140 is rotatably and movably connected to head box shell 142 and is rotatably associated with upper surface 114 of screen 112. The dynamic lip seal 146 is located above the outfeed roller 145 at the downstream end of the head box shell 142. The dynamic lip seal 146 is hingedly connected to the head box shell 142 and is slidably associated with the outfeed roller 145.
[0076]
The head box 140 is made of a low-friction material at all portions where the movable member is in contact. For example, the portion of the head box shell 142 that contacts the screen 112 is made of Teflon. Further, the portion of the head box shell 142 that contacts the outfeed roller 145 is made of Teflon.
[0077]
The head box shell 142 preferably has vertically oriented slots 143. The mandrel of outfeed roller 145 is located in slot 143. The slots 143 allow the outfeed roller 145 to move up and down to accommodate changes in fiber thickness on the screen 112.
[0078]
Outfeed roller 145 is located at the downstream end of head box 140 and creates a force that pulls fibers along screen 112 and out of head box 140. Outfeed roller 145 may be a belt or rotor, or other similar device. Outfeed roller 145 may be driven by any conventional power source. The bottom surface of the outfeed roller 145 creates additional force to pull the fibers along the screen 112 and out of the outlet flow conduit 30. Outfeed roller 145 can be made of Teflon coated steel.
[0079]
The dynamic lip seal 146 allows the head box 140 to maintain a vacuum tight seal against the upper surface 114 of the screen 112. A dynamic lip seal 146 seals outfeed roller 145 against head box shell 142. This design allows the outfeed roller 145 to rotate and move up and down to reduce the thickness of the fiber at the outlet of the head box 140 without drawing in fluttering air from around the outfeed roller 145. Uniformity can be compensated. The dynamic lip seal can be made of a non-flexible piece 147 connected to a flexible piece 149 by a pivot 148. The pivot 148 is rotatably connected to the head box shell 142. The inflexible piece 147 moves up and down in response to the movement of the outfeed roller 145. The flexible piece 149 allows the non-flexible piece to move while maintaining a reduced pressure seal with the head box shell 142. The inflexible piece 147 and the flexible piece 149 can be made of Teflon having different thicknesses.
[0080]
Optionally, head box 140 may further include a pair of drive wheels 150 for driving outfeed roller 145. Drive wheel 150 is rotatably connected to the upstream end of head box shell 142 in drive communication with outfeed roller 145 and in mechanical communication with screen 112. The drive wheel 150 rotates according to the movement of the screen 112, and transmits the movement to the outfeed roller 145 to rotate the outfeed roller 145. The drive wheel 150 drives the outfeed roller 145 using the coupling device 151. The coupling device 151 may be a chain joint or any other device capable of mechanically associating and rotating the drive wheel 150 and the outfeed roller 145. Drive wheel 150 is preferably coupled to outfeed roller 145 in a 1: 1 ratio such that the surface of outfeed roller 145 can rotate at the same speed as screen 112.
[0081]
The head box 140 may further be provided with a height adjusting structure 154. Height adjustment structure 154 is connected to head box shell 142 and support structure 135. The height adjustment structure 154 allows adjustment of the gap between the head box shell 142 and the screen 112. The height adjusting structure 154 includes a frame 155, an adjusting nut 156, and an adjusting bolt 157. Frame 155 is connected to head box shell 142. The adjustment bolt 157 is connected to the support structure 135. Adjustment nut 156 is adjustably connected to adjustment bolt 157 and is also connected to frame 155. As adjustment nut 156 is adjusted along adjustment bolt 157, adjustment nut 156 acts on frame 155 to increase or decrease the gap between head box shell 142 and screen 112.
[0082]
In another example, the fiber separation station 100 may be a cyclone, a bag house, or other similar device for removing both fines and fibers from the exhaust air. The fiber separation station 100 can then recirculate the separated exhaust air to the air supply station 90. In this embodiment, a fines removal station 170 can be located upstream along conduit 30 to remove fines from the fibers before fiber recovery at fiber separation station 100.
[0083]
Referring back to FIG. 2, the fines removal station 170 of the drying system 10 receives the exhaust air and the fines from the fiber separation station 100. The fine fiber removal station 170 is connected in flow communication with the fine fiber conduit 172 and the air conduit 182. The fines removal station receives the fines and the exhaust air from the fines conduit 172, removes at least a portion of the fines, and discharges the exhausted air to the air conduit 182. The fines removal station 170 then recirculates the exhaust air to the air supply station 90. The fines removal station 170 may be a cyclone, a bag house, or other similar device.
[0084]
In another example, the fines removal station 170 is connected to the outlet flow conduit 30 between the jet drier 20 and the fiber separation station 100. The fine fiber removal station 170 in this embodiment can include a cyclone similar to that used as a saw dust collector in sawmills. The fines removal station 170 receives exhaust air, fines, and fibers from the jet drier; removes at least a portion of the fines; and sends fibers coming from the jet drier 20 to the fiber separation station 100. The fine fiber removal station 170 of the present embodiment may further include a second cyclone, bag house, or other similar device located at the outlet of the primary fan 128 and the outlet of the secondary fan 134. This second cyclone also receives the filtered fines effluent from the first cyclone.
[0085]
The noise reduction station 180 of the drying system 10 is inserted in the middle of the air conduit 182 and is in flow communication with the fines removal station 170 via the air conduit 182. The noise reduction station 180 reduces noise generated by the drying system 10. The noise reduction station 180 receives the exhaust air from the fines removal station 170 via the air conduit 182, absorbs kinetic energy from the exhaust air, and discharges the exhaust air through the air conduit 182. The discharged exhaust air may be exhausted to the atmosphere or recirculated to the air supply station 90.
[0086]
In another example, noise reduction station 180 is directly connected to primary fan 128 and secondary fan 134. The noise reduction station 180 may be a cyclone ducted to the exhaust from the primary fan. Exhaust from the primary fan 128 is discharged to the input side of the cyclone, and is exhausted to the atmosphere independently from the plurality of outlet ports of the cyclone. The exhaust from the secondary fan 134 may be exhausted to a cyclone or to a cyclone outlet port. Further, the fine fiber removal station 170 may function as a noise reduction station.
[0087]
As shown in FIG. 13, the drying system 10 may optionally include a curing station 310 to produce cross-linked fibers. The curing station 310 receives fibers from the fiber separation station 100. The crosslinked fiber is cured at a curing station 310. Optionally, the fibers containing the cross-linking agent may be sent directly to the fiber collection station 160 along the flow passage 158, but only if the cross-linking agent has been properly cured in the jet drier 20. Can be However, the relatively short time that the fiber conventionally passes through the dryer cannot complete the cross-linking in the jet dryer. In some embodiments, curing station 310 includes a curing oven 320 operatively associated with fiber separation station 100 to receive fibers from fiber separation station 100. The curing oven 320 is connected in flow communication with the fiber collection station 160. The fibers from the fiber separation station 100 are sent to a curing oven 320, which cures the cross-linked fiber, and the cured fibers are sent to a fiber collection station 160.
[0088]
As shown in FIG. 14, in another example, the curing station 310 includes a flash dryer 340 in addition to the curing oven 320. Flash dryer 340 is operatively associated with fiber separation station 100 and receives cross-linked fibers from fiber separation station 100. Flash dryer 340 further dries the cross-linked fiber. The curing oven 320 is operatively associated with the flash dryer 340 and receives further dried fibers from the flash dryer 340. The curing oven 320 is also in flow communication with the fiber collection station 160. The fibers from the flash dryer 340 are sent to a curing oven 320, which cures the further dried fibers, and the cured fibers are sent to a fiber collection station 160.
[0089]
Although the fiber collection station 160 and the curing station 310 have been described as separate devices, the fiber collection station 160 and the curing station 310 may be a single device. For example, the vacuum conveyor 110 may be configured such that the screen 112 passes through a curing oven 320.
[0090]
The drying system 10 described above produces a single yarn and dried fiber. In the method of the present invention, a singulated product is produced from undried pulp by receiving a wet pulp directly from a pulp machine and using a drying process to monofil the pulp directly. This method eliminates the traditional steps of pulp drying, pulp reel and pulp roll handling, and hammer milling in conventional processes. The drying system 10 produces knots and fibers having a low fines content. These fibers also have the physical property that kink, curl, and individual twist are more pronounced than fibers obtained by hammer milling. Drying system 10 may also produce fibers that have been treated with the treatment substance. It can be difficult or impossible to perform what can be done on pulp on rolls of dried pulp. Pulp may be treated to reduce the amount of knots, increase production rates, and / or produce fibers having desirable properties.
[0091]
If the fibers are treated with a cross-linking agent, the dried, cross-linked, singulated fibers produced in the drying system 10 will have a knot count of 15% or less, more preferably 10% or less, It is more preferably at most 5%, most preferably at most 2%. When the fiber is treated with an additional treatment substance selected from the group consisting of surfactants or inorganic particulates, the fiber has a knot count of 15% or less, more preferably 10% or less, even more preferably 5% or less. And 2% or less is most preferable.
[0092]
The dried, cross-linked, and singulated fibers produced in drying system 10 have a fine fiber count of 21% or less, more preferably 15% or less, and most preferably 13% or less. When the crosslinked fiber is further treated with a surfactant treatment substance, the fiber has a fine fiber count of 21% or less, preferably 15% or less, and more preferably 13% or less. If the crosslinked fiber is further treated with an inorganic particulate treatment material, the fine fiber count of the fiber will be less than 21%.
[0093]
The dried, crosslinked, singulated fibers produced in the drying system 10 preferably have a low knot count, a high accept count, and a low fines count. The crosslinked fiber has a knot count of 5% or less, an accept count of 80% or more, a fine fiber count of 15% or less, preferably a knot count of 5% or less, and an accept count of 80%. As described above, the fine fiber count is 13% or less, more preferably, the knot count is 5% or less, the accept count is 85% or more, and the fine fiber count is 15% or less, and most preferably, the knot count is 5% or less. 2% or less, accept count is 80% or more, and fine fiber count is 15% or less. When the cross-linked fiber is further treated with a surface-active substance, the fiber has a knot count of 5% or less, an accept count of 80% or more, and a fine fiber count of 15% or less, and preferably has a knot count of 15% or less. The count is 5% or less, the accept count is 80% or more, the fine fiber count is 13% or less, more preferably the knot count is 5% or less, the accept count is 85% or more, and the fine fiber count is 15% or less. Most preferably, the knot count is 2% or less, the accept count is 80% or more, and the fine fiber count is 15% or less. When the crosslinked fiber is further treated with an inorganic particulate treatment material, the fiber has a knot count of 2% or less, an accept count of 77% or more, and a fine fiber count of 21% or less, preferably a knot count of 21% or less. The count is 1.6% or less, the accept count is 77% or more, and the fine fiber count is 21% or less.
[0094]
The dried, cross-linked, and singulated fibers produced in the drying system 10 have a density of 15-100 kg / m.3And more preferably 25 to 70 kg / m3And most preferably 30 to 60 kg / m3It is. These fibers can be compressed later, if desired, if desired.
[0095]
The dried, cross-linked, and singulated fibers produced by drying system 10 include, but are not limited to, absorbent articles, concrete products, plastic products, filter products, and paper products. It can be used for a variety of end products, including: As shown in FIG. 10, the absorbent article 210 has a permeable top 212, an impermeable bottom 214, and an absorbent layer 216 disposed between the permeable top 212 and the impermeable bottom 214. are doing. Absorbing layer 216 includes fibers 218 that have been singulated and dried. As used herein, the term "absorbent article" includes, but is not limited to, diapers, tampons, sanitary napkins, incontinence guards, bandages, and meat underlays.
[0096]
As shown in FIG. 11, the concrete product 220 includes a concrete matrix incorporating the singulated and dried fibers 228. As used herein, the term "concrete product" includes cement, concrete, mortar, precast materials, high strength cement products, extruded cement products, gypsum products and any other cementitious materials. However, it is not limited to these. Although FIG. 11 is shown as the concrete product 220, the plastic product 220 including the plastic base material 226 incorporating the single-filament and dried fibers 228 is also shown. It should be noted that the term “plastic product” as used herein includes, but is not limited to, plastic and rubber.
[0097]
As shown in FIG. 12, the paper product 230 includes a paper sheet 236 that incorporates single-filed and dried fibers 238. It should be noted that the term "paper product" as used herein includes, but is not limited to, paper and cardboard. Although FIG. 12 is shown as a paper product 230, a filter product 230 incorporating the single-yarned and dried fibers 238 is also shown.
[0098]
【Example】
Several process conditions were evaluated in the process of processing pulp into dry monofilament fibers used in the following examples. The effects of changing the jet dryer temperature, feed rate, treatment implementation, pulp type, feed rate, and predrying dewatering method were all investigated in the following examples.
[0099]
Unless otherwise specified, the equipment used in the following examples was as follows: Fluid Energy Aljet Model 4 Thermajet, X0870L Jet drier was used to dry the pulp and to make single yarn. Fiber. Model 4 Thermjet has not been modified in any way. The pulp was fed to jet dryers in several different units. For large flow, a shaftless screw conveyor manufactured by Martin Sprocket and Gear Martin Conveyor Division was used. At the lower end of the conveyor was a hopper for placing wet pulp, which conveyed the wet pulp along an upward slope that climbed toward the pulp supply on the jet drier. For running a small amount of pulp, a conveyor designed and manufactured by Weyerhaeuser, equipped with a hopper-type feeder for supplying wet pulp, was used. For the supply of the fiber suspended in the foamed medium, pulp with foam was directly injected into the jet drier using an Oakes mixer designed and modified by Weyerhauser.
[0100]
The feed pulp used in Examples 1-9 was a wet web of pressed pulp having a basis weight sufficient to ensure sufficient stiffness to send the web to a crusher. The wet web was produced by a pilot paper machine equipped with a spray system so that the wet web could be processed before pressing. It turned out that if a basis weight is 500-1500 gsm, it will function sufficiently. The web was fed through a rotatable and reversible roller nip to a crusher and fed into a set of high-speed rotating rolls with protruding pins that tear the web into pulp pieces.
[0101]
Using a stainless steel Preter Industries rotary airlock feeder model number PAV-6C with a rotor housing and CLSD, SS, PAV-6 rotors with six rotor blades, The feed pulp was sent to a jet dryer. The installed rotor is a specially made 6-bladed closed-end rotor with a reduced diameter to widen the gap between the blades and the rotor housing, so the wet pulp can damage the fibers or clog the rotor. It was able to flow through the feeder without losing.
[0102]
The feed air was sent to the jet dryer using a Roots-Dresser Universal Rotary Lobe Blower Air Pump fitted with a silencer and filter. The model number was 45 URAI. The flow rate was 300 SCFM. The supply pressure was 5 PSIG. The pump speed was 3176 RPM. The drive motor was a 15 horsepower electric Lincoln rotating at 1800 RPM. The air pump was provided with a suction muffler type CCF-4 incorporating a paper element and a discharge muffler type universal SD-4. The assembly had a gauge range of 0 to 15 psig and was fitted with a pressure regulating valve set at 6 psig.
[0103]
The feed air was heated using a Watlow Electric Immersion Air Heater, model number 700-96BD2459. The air heater used a 480 VAC power supply voltage and had a pressure rating of 150 psig at 1,050 ° F. A K-type thermocouple and Watlow Series 92 controller were used to prevent overheating. A J-type thermocouple and a Watlow Series 965 auto-tuning controller were used to adjust the process temperature.
[0104]
A transfer fan (MHF) was located in the conduit between the jet drier and the vacuum conveyor. Although MHF was used in Examples 1 to 8, it was not used in Examples 9 to 24.
[0105]
The exhaust air, fibers, and fines were sent to a custom designed vacuum conveyor through a head box that was sealed against the conveyor screen. For screen decompression, a Sears Shop Vacuum equipped with an unmodified decompression attachment was used. The primary fan is a steel high-temperature side suction conveyance fan, which is hermetically sealed to the primary fan pressure reduction box. The primary fan incorporates a 10 horsepower motor operating at 460 VAC power supply voltage. An adjustable damper on the discharge side controlled the level of airflow through the fan that had a direct effect on the nulls of the jet drier, creating a vacuum of -1 to -5 inches of water head. Emissions from the primary fan were discharged into a cyclone, which here serves the purpose of noise reduction. The secondary fan was manufactured by Buffalo and had a 1/4 hp motor operating at 110 VAC supply voltage. The secondary fan was of a variable speed type, and was connected to the secondary fan decompression box in a hermetically sealed state. The secondary fan discharged the discharge to the discharge side of the cyclone. The separator was made by placing a 0.030 inch thick x 2 inch wide Teflon sheet at the downstream end of the secondary fan vacuum box across the conveyor screen at a 45 degree angle.
[0106]
In the examples below, "sonic knots" were tested by the following method for classifying dry fluffed pulp into three fractions based on screen mesh size. The first fraction is knots. It is defined as the material captured by the 12 mesh screen. The second fraction is the acceptance of the monofilamentized fiber. No. 12 mesh screen passes. It is defined as a substance supplemented by a 60 mesh screen. The third fraction is fine fibers. No. 12 mesh screen. A 60 mesh screen is also defined as a material that passes. This separation was performed by the No. 1 near the top of the separation tower where the speaker was mounted on top. This is done by sound waves created by speakers applied to a pre-weighed sample of fluffed pulp, placed on a 5 mesh screen. After a set time, each fraction is removed from the separation tower and weighed to obtain a weight fraction of knots, accept / single fiber, and fines.
Example 1
A pulp wet roll is made on a pilot paper machine, and the wet roll is manually fed to the crusher and dryer system described above to provide single yarn dried Douglas fir fiber and treated dry southern pine fiber ( (Southern pine fiber) was manufactured. The untreated (as is) bleached Southern Pine and Douglas Fir rolls were dried. An additional roll of Southern Pine was processed and dried. The treatment of Southern pine fed pulp in each experiment is as follows: 1. citric acid; Glyoxal; 3. Clay; 4. 4. hydrophobic latex and fly ash; 5. hydrophobic latex, fly ash, and superplasticizer; 6. glyoxal, hydrophobic latex, fly ash, and superplasticizer; 8. glyoxal, hydrophobic latex, fly ash, methyl cellulose, and superplasticizer; Clay; 10. Fly ash. The pulp feed rate was 25-111 g / min OD (oven drying). The solids content was about 28% on the roll before drying. The outlet temperature of the dryer was in the range of 180C to 200C. The inlet temperature was adjusted to achieve this outlet temperature. Table 1 summarizes these experimental results and processing. The pulp treated with clay and fly ash appears to be best degraded into fibers. Pulp treated with methyl cellulose was difficult to break down into fibers. In other experiments, fibrosis appeared to be as good as untreated pulp. Sonic knots were not measured for these samples.
[0107]
[Table 1]
[0108]
Example 2
A wet roll of unbleached Douglas fir (DF) pulp is made on a pilot paper machine, and the wet roll is manually fed to the crusher and dryer system to produce unbleached and untreated monofilament dried fiber. Manufactured. Dried fibers were collected and tested for sonic knots, which were 5% at one feed rate (rpm when the feed roller motor fed to the crusher) and 15% at higher feed rates. The outlet temperature was maintained at 180 ° C. for both experiments. The fines content was about 11% at the lower feed rate and 12% at the higher feed rate. Accept was 83% at the lower feed rate and 74% at the higher feed rate. These data are summarized in Table 2.
[0109]
[Table 2]
[0110]
Example 3
A wet roll of bleached Douglas fir pulp was made on a pilot paper machine and the wet roll was manually fed to the crusher and dryer system described above to produce a sample of bleached and untreated monofilament dried fiber. Dried fibers were collected and the effect of outlet temperature and feed rate on sonic knots and further on fiber strength, measured as wet zero span tensile strength (ZST), was examined. t86% gives a value to establish the lower and upper limits of the error range for the ZST result. No statistically significant difference in fiber strength was observed. It was found that the higher the feed rate, the more knots, and the higher the outlet temperature, the more knots. Table 3 shows the results.
[0111]
[Table 3]
[0112]
Example 4
The bleached and untreated single yarn is obtained by slushing the wet wrap, dewatering using a centrifuge, and then manually placing the pulp on a belt conveyor and feeding it into the dryer system. A sample of chemically dried Douglas fir fiber was produced. Dried fibers were collected to examine the effects of various wet pulp preparation methods. Examples of the method for preparing wet pulp include a method using centrifugation, a method using centrifugation and fluffing, and a method using centrifugation and wetting. The results of testing for sonic knot levels are shown in Table 4, which shows that the centrifugation alone method has the lowest sonic knot of 14.2%.
[0113]
[Table 4]
[0114]
Example 5
Fly-ashed, untreated, bleached, single-thread, dry Douglas-fir fibers by slushing the wet wrap, dewatering using a centrifuge, and then manually placing the pulp on a belt conveyor and feeding into the dryer system Samples were produced. Pulp containing fly ash was prepared by adding 20% by weight of fly ash together with a high molecular weight anion retention promoter to the slush pulp before centrifugation. Dried fibers were collected to determine the effect of inlet temperature and fly ash on sonic knots. The results are shown in Table 5, and it can be seen that the fly ash treatment significantly reduces the knot from a high value of 20% by weight to a low value of 1% by weight. Furthermore, these experiments also show that increasing the inlet and outlet temperatures reduces knots slightly.
[0115]
[Table 5]
[0116]
Example 6
After deflaking, monofilament dried fiber was produced from undried unbleached pulp removed from a factory double roll press. The pulp as collected from the factory was used without any treatment. The results are shown in Table 6, which shows that the knots are in the range of 0.75% to 2.37%. Increasing the outlet temperature by reducing the feed rate slightly reduced knots. Increasing the inlet temperature by increasing the feed temperature slightly increased the knots. Washing, centrifugation, and fluffing resulted in a slight increase in knots. Reheating the pulp appeared to have no effect. The "Kappa" number is a measure of the amount of lignin remaining in the pulp after pulping and is quantified by the Tappi Standard Test Method Test Number T-236.
[0117]
[Table 6]
[0118]
Example 7
A wet roll of bleached Douglas fir pulp was made on a pilot paper machine, and the wet roll was manually fed to the crusher and dryer system described above to produce a sample of bleached and untreated single yarn dried fiber. The knots in this system are as high as 34%, indicating that direct feeding of pulp is better than making a wet web and breaking the wet web during feeding.
Example 8
Fluidity that can be used to fluff the wet Southern pine, put the pulp in a foam feed system, inject water and surfactant, mix with the wet pulp, and feed into the jet drier system By using the mixture, a sample of bleached and untreated monofilament dried fiber was produced. Although the knots were less than 2%, the amount of fines increased to almost 20% compared to previous experiments.
Example 9
A sample of unbleached, untreated, monofiled, dried fiber was produced by passing the pulp as obtained from the mill through the drying system described above, without incorporating a transport fan between the dryer and the vacuum conveyor. Compared to previous experiments, knots increased slightly from 1.8% to 3.5% for the same temperature.
Example 10
A sample of unbleached, untreated, monofiled, dried fiber was produced by passing the pulp as obtained from the mill through the drying system described above, without incorporating a transport fan between the dryer and the vacuum conveyor. Compared to previous experiments, knots increased slightly from 1.3% to 2.6% for the same temperature. The bleached control sample had a slight increase in knots from 20.4% to 21.9%.
Example 11
The bleached melted fibers were dried using the drying system described above. Pulp knots were about 10%. The water content was less than 2%, generally too low. Dissolution tests showed that the resulting fibers were nearly identical to industrial grade pulp.
Example 12
Bleached monofilament fibers were produced with the drying system described above to compare the effect of the dewatering process on knots. The screw pressed pulp was compared to centrifuged pulp and centrifuged control wet wrap pulp. The results are shown in Table 12, which shows that the amount of knots is reduced by centrifugation.
[0119]
[Table 12]
[0120]
Example 13
Crosslinked and bleached monofilament fibers were produced by the drying system described above, and the ability of the dryer to flow the crosslinked and treated pulp was examined. As with other grades of pulp, low knots are desirable for crosslinked pulp. As shown in Table 13, two experiments were performed at different temperatures. About 5% by weight of polyacrylic acid (PAA @ XL) was added to the pulp. Post-curing was performed to complete the reaction. The data show that higher temperatures in the jet dryer have slightly less sonic knots and less wet knots. Post cure time increases wet knots and may increase sonic knots. Sonic knot levels were significantly higher than untreated pulp, indicating that polyacrylic acid treatment increased knots. When the crosslinked pulp was rewet and dried in the oven, the pulp did not adhere to the pulp itself, indicating that the pulp was crosslinked.
[0121]
[Table 13]
[0122]
Example 14
Bleached monofilament fibers treated with clay and fly ash by the drying system described above were produced and examined for their effect on sonic knots. Clay and fly ash were added at 0%, 1%, and 10% by weight. Samples containing 10% inorganics had less knots. At the same loading, the fly ash containing fibers had less knots than the clay containing fibers. The sample containing 1% mineral appears not to differ significantly from the control. Table 14 summarizes the data.
[0123]
[Table 14]
[0124]
Example 15
Single yarn fibers were produced from bleached Douglas fir pulp using the drying system described above. The pulp was prepared by centrifuging, passing the pulp through a cold dryer system to break up the wet mass of pulp, and then feeding the broken pulp through a normally hot dryer system. The purpose of this example is to investigate the efficiency of a dryer system for preparing pulp for singulation. The effect of outlet temperature on singulation was also tested. The outlet temperature was varied by changing the feed rate. At the same outlet temperature, knots were cut in half when passed through the dryer initially at low temperature and then at high temperature. Increasing the outlet temperature significantly reduces knots. Table 15 shows the results.
[0125]
[Table 15]
[0126]
Example 16
Single yarn fibers were produced from unbleached Douglas fir pulp using the drying system described above. Pulp was prepared by centrifugation in a batch centrifuge. Sonic knots range from 2% to 5% over several hours, indicating good system stability. The results are shown in Table 16, where "run @ ave" is the average of all six experiments (46a-46f).
[0127]
[Table 16]
[0128]
Example 17
Single yarn fibers were made from bleached Douglas fir pulp, unbleached Douglas fir pulp, and bleached Southern pine pulp using the drying system described above. Pulp was prepared by centrifugation in a batch centrifuge. Prior to drying, the pulp was broken apart using a transport fan. Selected pulp was prepared using steam heat. Experiments were also performed at different outlet temperatures. Table 17 shows the results. Steam heating the pulp before drying reduced knots. The knots decreased with increasing outlet temperature. The lowest amount of knots was in the unbleached pulp.
[0129]
[Table 17]
[0130]
Example 18
Single yarn fibers were produced from bleached Douglas fir pulp and bleached Southern pine pulp using the drying system described above. Pulp was prepared by centrifugation in a batch centrifuge. Prior to drying, the pulp was broken apart using a transport fan. For selected samples, the pulp was passed through a jet drier system without heating. The results are shown in Table 18. Sonic knots ranged from 1.87 to 10.07. Passing the pulp through the system without heating before drying the pulp reduced knots.
[0131]
[Table 18]
[0132]
Example 19
Single yarn fibers were made from bleached Douglas fir pulp treated with 0.1% sodium dodecyl sulfate using the drying system described above. After the treatment, the pulp was prepared by centrifugation in a batch centrifuge. For the sample, the pulp was passed through a jet drier system without heating. The results are shown in Table 19. Sonic knots ranged from 0.73 to 2.27, indicating that treatment with the surfactant significantly reduced sonic knots.
[0133]
[Table 19]
[0134]
Example 20
Using the drying system described above, from bleached Southern pine (B-SP), both latexed and unlatexed, and from unbleached and bleached Douglas fir (U-DF and B-DF, respectively) A single fiber was produced. Bleached Southern Pine pulp was prepared by centrifuging the slushed pulp, passing through a conveying fan, and then passing through a jet drier without drying before drying. Unbleached Douglas fir was only centrifuged after slashing. Latex treated bleached Southern pine pulp was prepared by passing the pulp through a jet drier system without heat after treatment and centrifugation. The bleached Douglas fir control pulp was only centrifuged after the slushing treatment. The results are shown in Table 20. Sonic knots in bleached Southern Pine were low, indicating that mechanical treatment reduced knots. Unbleached Douglas fir pulp has the fewest knots, indicating that the pulp is fully fiberized with this system. The latex treated pulp also had low knots, indicating that the latex reduced knots or did not affect knot formation. The control bleached Douglas fir has fewer knots, indicating an improved drying system. The latex treated pulp was hydrophobic.
[0135]
[Table 20]
[0136]
Example 21
Single yarn fibers were made from bleached Douglas fir pulp using the drying system described above. The pulp is centrifuged alone; by centrifuging and passing through a conveying fan; by centrifuging and passing through a drier without heat and drying; or chemical surfactant before centrifugation. By adding the agent; The results are shown in Table 21. The centrifuged pulp and the pulp centrifuged and passed through the conveying fan had approximately the same sonic knots at 15%. Passing the centrifuged pulp through the system without heating reduced knots to about 10%. Treatment with the surfactant reduced knots to about 3%. These results were similar in additional experiments. Conveyor speed was 7 feet / minute and null was -3.5 to -4 inches head.
[0137]
[Table 21]
[0138]
Example 22
Manufacture monofilaments from bleached Douglas fir pulp and Southern pine pulp with and without polyacrylic acid crosslinker treatment, surfactant treatment, and gray treatment using the drying system described above did. The pulp was prepared by centrifugation alone or by centrifuging and passing through a conveying fan (MHF) before drying. The results are shown in Table 22. The knots for the Douglas fir control were 9%. The knot of Southern pine treated with the surfactant was 2%, confirming that the surfactant was effective. The treatment with polyacrylic acid alone increased knots to 15%. The addition of surfactant or clay to the polyacrylic acid treated pulp reduced knots to less than 2%, indicating that surfactant and clay are effective in reducing knots. The inlet temperature was 240 ° C and the outlet temperature was 165 ° C. The null was -3.5 inches head and the conveyor speed was 6.0 feet / minute.
[0139]
[Table 22]
[0140]
Example 23
Using the drying system described above, single-threaded fibers were produced from two different bleached Douglas fir pulp, one of which was treated with a selected amount of Berol 587k surfactant. One batch of pulp was treated with soluble iron. Pulp was prepared by centrifugation only. The results are shown in Table 23. Surfactants work best at the 1% loading level. Iron greatly reduced knots, but increased fines. Feed rates can affect the effectiveness of the surfactant. As the feed rate increases, knots appear to increase. The inlet temperature was 240 ° C and the outlet temperature was 160 ° C. Conveyor speed was 6 feet / minute and null was -3.5 inches head.
[0141]
[Table 23]
[0142]
Example 2 4
Single yarn fibers were produced from bleached Douglas fir pulp dewatered with a screw press using the drying system described above. The results are shown in Table 24. The amount of knots is much lower than previous experiments, indicating that screw press dewatering is an acceptable option to remove excess water before drying the pulp with a jet drier system. ing.
[0143]
[Table 24]
[0144]
Examples 25-29
All of the pulp used in Examples 25-29 was wet pulp with a consistency of approximately 10%, delivered directly from the pulp machine in a plastic lined fiber drum. The procedure for preparing and treating the pulp with the cross-linking agent comprises: (a) centrifuging the undried pulp to a uniform consistency of approximately 34%; (b) large size with a consistency of approximately 5%. Treating the pulp with a cross-linking agent in a Hobart mixer; (c) centrifuging the treated pulp to a consistency of approximately 36% (here the consistency due to clumping of the drug remains here) And (d) loosening the centrifuged and treated pulp in a Hobart mixer to a uniform particle size.
[0145]
In all examples, the fibers were singulated and dried using the jet drier system described above. After passing through the jet drier, the dried monofilament fibers were first collected and then cured in an oven. Crosslinking was partially performed in a jet drier. Crosslinking was completed by curing the treated fibers in a curing oven at elevated temperatures for several minutes.
[0146]
Testing of crosslinked fibers often includes knots, accepts, and ultrasonic classification to determine the percentage of fine fibers as described above.
The main attributes of cross-linked fibers are that they are bulky and that they remain bulky even when wet. An FAQ test was employed to measure bulk in both wet and dry conditions. “Resaturation bulk at 0.6 kPa” is usually the test result of most interest and is the value used when posting the FAQ results in this example. The FAQ range for commercially available crosslinked fibers is usually 13.5 to 19.0 cc / g, with higher values being more preferred.
Example 25
In this example, bleached undried Southern Pine was used. The crosslinker was DMDHEU. The curing time after the jet drier was 170 ° C. for about 5 minutes.
[0147]
[Table 25]
[0148]
Example 26
In this example, bleached undried southern pine pulp was used. The crosslinker was citric acid. The curing time after passing through the dryer was 170 ° C. for about 5 minutes.
[0149]
[Table 26]
[0150]
Example 27
In this example, bleached undried Southern Pine was used. The crosslinker was malic acid. The curing time after passing through the dryer was 185 degrees for about 20 minutes.
[0151]
[Table 27]
[0152]
Example 28
Note that in this example, unbleached undried Southern Pine was used. The crosslinker was malic acid. The curing time after passing through the dryer was 200 degrees for about 4 minutes.
[0153]
[Table 28]
[0154]
Example 29
In this example, unbleached undried Southern Pine was used. The crosslinker was malic acid. The curing time after passing through the dryer was 200 degrees for about 4 minutes.
[0155]
[Table 29]
[0156]
While the preferred embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be appreciated that various changes can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
[0157]
The embodiments of the present invention claim exclusive characteristics or privileges, which are defined by the contents of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a drying system configured in accordance with the present invention and suitable for performing the method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the drying system of the present invention, showing the jet dryer and the fiber separation station in cross section.
FIG. 3 is a sectional view of the pulp supply device of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a rotor of the pulp supply device of the present invention.
FIG. 5 is a side view of the mechanical mixer and jet drier of the drying system of the present invention.
FIG. 6 is an exploded view of the mechanical mixer of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a fiber separation station of the present invention.
FIG. 8 is a bottom perspective view of the fiber separation station of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged perspective view of the fiber separation station of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view of an absorbent article according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic view of a concrete product or a plastic product of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram of a paper product or a filter product of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram of a drying system of the present invention including a curing station.
FIG. 14 is a schematic diagram of a drying system of the present invention including a curing oven.
[Explanation of symbols]
10 drying system
20 jet dryer
22 loop conduit
24 Pulp intake
26 manifold
28 fiber outlet
30mm discharge flow conduit
32mm transfer fan
40 pulp supply station
42 Pulp source
44 pulp supply conduit
46, 50 dehydration equipment
48 processing material source
52 Recycle pipe for treated material
54 storage tank device
60 pulp feeder
62 rotary air lock
64 rotor
66 feather
68 rotor housing
69 end of blade
70 form feeder
71 mechanical mixer body
72 pulp injection port
73 surfactant injection port
74 ° air injection port
75 foam discharge conduit
90 air supply station
92 air supply source
94 air supply conduit
98 air heater
100 fiber separation station
110 ° vacuum conveyor
112 screen
113 Screen upper part (upper part)
114 Screen upper surface (upper surface)
116 Screen lower surface (lower surface)
117 Screen lower part (lower part)
118 first roller
120 ° second roller
122 primary fan decompression box
128 primary fan
130 secondary fan decompression box
134 secondary fan
138 separation device
140 head box
142 head box shell
145 outfeed roller
146 dynamic lip seal
150 drive wheel
151 connecting device
160 fiber collection station
170 fine fiber removal station
172 fine fiber conduit
180 ° noise reduction station
182 air conduit
