JP2549677B2 - 化学薬品を繊維パルプに混合する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固体又は液体状態の化学薬品を、乾燥含有
率が通常６％を越える物質に効果的に混合する方法及び
装置に関する。特に、本発明は、化学的なパルプ、化学
機械的なパルス、機械的な木材パルプ及び他の種類のパ
ルプといったグリノセルロース材料に化学薬品を混合す
る方法及び装置に関する。

従来の技術 セルロース材料を漂白する際には、高い乾燥含有率、
いわゆるパルプ濃度、で漂白を行なうことが益々一般的
となりつゝある。このような高いパルプ濃度を選択する
のは、化学薬品の必要性が低くなると共に熱エネルギの
必要性も低くなるからである。更に、処理装置のサイズ
を小さくできることにより投資コストも低減される。こ
れに加えて、高いパルプ濃度を用いる時には、材料の充
填率が維持されるか又は若干減少された際に化学薬品の
濃度が増加することにより拘留時間が短縮される。

上記の理由から、漂白やその他の化学的処理は高いパ
ルプ濃度で行なうことが明らかに望ましい。従って、抽
出性材料の含有率及び／又はパルプ中のヘミセルロース
の含有率を減少するために高いパルプ濃度でアルカリ処
理を行なうことが良く知られている。

発明が解決しようとする問題点 高いパルプ濃度でセルロースや他の材料を漂白及び精
製する時の重大な問題は、処理されている材料に化学薬
品を素早く均一に混合することである。乾燥含有率が約
10％の時には通常大きな問題が生じる。実際に、濃度が
18％より高い時には化学薬品を満足に混合することがほ
とんど不可能であることが分かっている。この点につい
て充分にうまくいった場合でも、得られた温度が高くな
り過ぎ、化学薬品の分解を招く。換言すれば、高い乾燥
含有率についての利点が失われる。更に重大なことは、
セルロース材料のファイバが短くなることである。既存
の混合装置に伴う更に別の欠点は、装置が機能的に複雑
である上に、摩耗した機械部品の交換がしばしば困難な
ことである。これにより、経費高の長期間の生産停止を
招き、最終製品のコストを上げることになる。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、上記の問題は、解消されるか又は少
なくとも本質的に軽減される。又、本発明によれば、化
学薬品とセルロース又は他の物質との効果的な混合が達
成される。更に、本発明によれば、混合すべき材料にお
いて化学薬品が非常に均一に分布される。更に、不必要
な温度上昇が回避され、化学薬品の消費量を低いレベル
に抑えることができる。更に、セルロース材料における
ファイバの短縮が回避されることを述べることができ
る。

本発明による方法及び装置の特徴は、特許請求の範囲
から明らかな上記の効果を得られることである。

実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図に示す装置は基部１によって支持され、この基
部は、軸スピンドル４及び５を各々有するベアリング２
及び３を支持している。基部１は、更に、支持架台６及
びシール用の切妻壁７、８と共に固定ケーシング即ち外
套管12も支持しており、この外套管の一端には、処理さ
れるべきパルプのための入口13が設けられておりそして
その反対端には、処理されたパルプのための出口21（第
４図参照）が設けられている。回転可能な部品は、装置
に沿って外套管の内面に対して或る程度のスペースをお
いて外套管12内に配置されている。回転可能な部品は、
モータによりギアボックス14を介して通常のやり方で駆
動される軸スピンドル４、５によって連結される。これ
らの回転可能な部品の中で、第１図に示されているの
は、チューブシャフト10及びウォーム11より成る供給即
ち搬送スクリュー９である。更に、第１図には、化学薬
品を供給するための供給チューブ26が示されている。こ
のような供給チューブは、２つ以上設けることができ
る。

処理プロセス中に、パルプは、固定の外套管と上記回
転可能な部品との間のスペースを入口13から種々の処理
ゾーンＥ−Ｆ、Ｆ−Ｇ及びＧ−Ｈを通して出口23まで搬
送される。

第２図及び第３図は、ゾーンＥ−Ｆの最後の部分、特
に、処理ゾーンＦ−Ｇの好ましい実施例を示している。
図示されたように、この実施例では、固定の外套管12
に、実質的に三角形の断面を有する半径方向に管状に形
成された固定の素子15が設けられており、これらの素子
15は、軸方向に延びるが半径方向を向いている固定のガ
イドプレート16と接合される。搬送スクリュー９の細長
いチューブシャフト10には、軸方向に延びるが半径方向
に向けられているガイドプレート17が設けられており、
又、チューブシャフト10には、管状の素子15と同じ断面
を有する半径方向に延びる管状の素子18が設けられてい
る。固定のガイドプレート16の個数は回転可能なガイド
プレート17よりも少ない。又、第２図及び第３図には、
処理ゾーンＦ−Ｇにおけるパルプの移動方向が矢印で示
されている。

第４図は、ここに開示する装置の最後の処理ゾーンＧ
−Ｈを示している。外套管12は、外側の固定二重円錐台
形ケーシング19に接続されそして回転可能なチューブシ
ャフト10は、外側のケーシング19に対して同心的に配置
された内側の二重円錐台形ケーシング23に接続されてい
る。ケーシング19は、出口21を有する管状の出口ハウジ
ング20に接続されるか又はこれが設けられている。ケー
シング19はその内部にそしてケーシング23はその外部に
半球状の素子22が設けられており、これらの素子は、ケ
ーシング間のスペースへと延びている。

第５図及び第６図は、処理ゾーンＦ−Ｇの別の実施例
を示している。チューブシャフト10及びウォーム11より
成る搬送スクリュー９は、ここでは、処理ゾーンＧ−Ｆ
へとそしてこのゾーンを通して延びている。然し乍ら、
この処理ゾーン内のウォーム11のピッチは、通常は20な
いし30％の間で次第に小さくなっている。更に、ウォー
ムには、実質的に接線方向にもしくは半径方向に向けら
れたロッド又はバー25が設けられており、その断面は半
楕円形であるのが好ましい。ロッド25の本数は、入口に
設けられる通常２本から処理ゾーンに向かって次第に増
加され、ゾーンからの出口で通常８本となる。

従って、図示されたように本発明による装置は、ケー
シング即ち外套管12に同心的に配置された実質的に水平
の搬送即ち供給スクリュー９、10、11と、２つの実質的
に次に続く処理段Ｆ−Ｇ及びＧ−Ｈとの使用に基づくも
のである。搬送スクリューは、入口13を通して送られる
パルプを受け取ってこのパルプを搬送しそして装置の次
の処理段階の前にこれに適当な圧力を加えるように構成
される。パルプは、正の圧力又は大気圧で供給スクリュ
ーに送り込むことができる。

装置の好ましい実施例における第１のパルプ処理段
は、外套管12に固定された少なくとも３つの半径方向に
延びる管状素子15を備えている。これらの素子15は、実
質的に三角形の断面を有しており、半径方向に向けられ
た固定のガイドプレート16が装置の長手軸の方向に延び
るようにして互いに接続される。処理段の回転可能な部
品即ちシャフト10にも、同様に、対応する半径方向素子
18が設けられており、これらの素子18は、実質的に三角
形の断面を有し、その個数が少なくとも２個であり、外
套管12に固定された管状素子15間に配置されている。更
に、シャフト10には、同様に、管状素子18間で且つ処理
段への入口及びその出口に半径方向に向けれた長手方向
ガイドプレート17が設けられている。外套管12のガイド
プレート15は、その個数が回転するガイドプレート17よ
りも少ないが、少なくとも２つの直径方向に対向したガ
イどプレート15が短い時間インターバル中に少なくとも
２つの直径方向に対向したガイドプレート18と一致する
ように配置される。これは、外套管に固定された２つの
ガイドプレート15間の角度差と、２つの回転するガイド
プレート18間の角度差とによって決定された周期で生じ
る。例えば、固定のガイドプレート15の個数が10であり
そして回転するガイドプレート18の個数が12である場合
には、固定のガイドプレート間の角度が36゜でありそし
て回転するガイドプレート間の角度が30゜である。その
角度差はこの例では６゜であり、従って、上記の周期
は、１回転当たり60回転となる。これらのガイドプレー
ト設定の際には、パルプは、回転部と固定部との間を狭
いギャップスペースのみにおいて半径方向に流れる。こ
のギャップスペースは、この位置では、最も近い後方の
固定ガイドプレート15と最も近い後方の回転するガイド
プレート18との間に現われ、前方の最も近いプレートに
おいても同様である。これは、処理段の全断面において
パルプの速度勾配が急速に繰返し変化することを意味
し、これは、処理段における流れ面積を増加及び減少す
ることによって更に強制される。というのは、パルプ
は、処理段を通して流れる時には、三角形断面を有する
半径方向管状素子15及び18によって案内されて交互に外
套管12に向かって外方にそしてシャフト10に向かって内
方に流れるからである。角度素子間の距離は、ここに示
す好ましい実施例では、一定である。従って、この処理
段を通るパルプは、繊維層の速度を交互に加速したり、
減速したり、かつパルプに軸方向及び半径方向の振動運
動を与えることによって生じた繊維層間の内部剪断力及
びこねり作用を受ける。装置は、通常、200ないし1500r
pmの回転範囲内で作動し、これは、パルプの振動運動が
12,000ないし90,000回／分の周波数をもつことを意味す
る。

処理段Ｆ−Ｇにおける処理の後に、パルプは、図示さ
れたように装置の最終処理段Ｇ−Ｈへ送られる。この最
終的な処理段Ｇ−Ｈにおいては、パルプの流れ速度が、
その処理段の入口から二重円錐19、23の底面までの通過
中に減速され、それと同時に、回転円錐23の周囲速度が
円錐の直径増加と共に次第に高くなる。その後、パルプ
は、二重円錐の底面から処理段の出口に向かって通過す
る間に加速され、一方、回転円錐23の周囲速度は低くな
る。パルプの減速及び加速運動は、半球状の素子22によ
って強制的にパルプの振動運動に変換され、この処理段
においてパルプは、半球状の素子22によって生じたこね
り作用で更に強制された強い剪断処理を受ける。別の実
施例では、半球状の素子22に代わって、例えば、三角形
又は半楕円形の断面を有するリブ又はロッドを用いるこ
とができる。パルプ繊維を軽く処理する場合には、全て
の角及び縁を丸くしなければならない。

化学薬品を供給するために、供給チューブ26が装置の
外套管12に沿って適当な位置に配置される。

図示されない実施例では、処理段を逆に配置すること
ができ、即ち、処理段Ｇ−Ｈをパルプの搬送方向に処理
段Ｆ−Ｇの前に配置することができる。

ここで目的とするパルプの処理を行なうためには、装
置の固定素子及び回転素子の両方を別の形状にできるこ
とに注意されたい。或る場合、例えば、或るパルプ濃度
の場合には、図示された装置で得られるこねり作用を除
去することができ、こねり作用を例えば処理段Ｇ−Ｈの
半球状素子22によって得ることができる。

粉体パルプを製造するテストプラントにおいて、16％
のパルプ濃度で３％の過酸化水素を用いてパルプを漂白
した。過酸化水素に加えて、５％のナトリウム水ガラ
ス、1.8％の水酸化ナトリウムを充填した。これらの状
態のもとで２時間漂白した後に、SCAN−C11:75による7
9.5％の輝度が得られた。化学薬品は、通常のピンミク
サの助けによってパルプに混合した。このデモンストレ
ーションテストにおいて、従来の混合装置に代わって、
本発明による装置を使用した。粉体パルプを装置の入口
13に供給し、供給スクリュー９、11により処理段Ｆ−Ｇ
へと搬送した。粉体パルプの乾燥含有率は26％でありそ
してその温度は63℃であった。処理段Ｆ−Ｇにおいて、
パルプに急激な脈動処理を施した。その周波数は、24,0
00回／分と計算された。この周波数の高い処理と同時
に、パルプは、処理段Ｆ−Ｇにおいて、剪断及び圧縮処
理を受けた。この処理段を通過した後に、パルプを処理
段Ｇ−Ｈへ通し、この処理段に速度勾配を得ることによ
りパルプに非常に強い剪断力を受けさせた。従って、処
理段Ｇ−Ｈの始めにシャフト10の周囲速度は、回転する
二重円錐23の基部の周囲速度の1/4に過ぎなかった。半
球状の素子22についても同じことが言える。パルプが回
転する二重円錐の共通の基部を通過した後に、周囲速度
がこの時には逆方向に再び変化した。前記の剪断運動と
同時に、半球状素子22の作用により処理段Ｇ−Ｈに脈動
処理が得られた。

漂白用の化学薬品は、供給管26を経て混合装置に充填
した。過酸化物の充填量は2.3％に達し、ケイ酸ナトリ
ウム（水ガラス）は4.5％に達しそして水酸化ナトリウ
ムは1.7％に達した。化学薬品の量は、粉体パルプの乾
燥量に基づいて計算される。化学薬品及びそれに伴う水
で希釈することにより、パルプの濃度を26％から24％に
低下した。

化学薬品で混合したパルプは、その出口21を経て混合
装置から放出した。パルプを水で洗浄した後、輝度及び
紙の技術的品質に関する分析を行なった。得られた値を
来の混合装置で処理したパルプについて得た値と比較し
た。その結果を以下の表に示す。

輝度は、SCAN−C11:75に基づいて決定した。

上記の表から明らかなように、本発明の装置を用いた
時には著しく良好な結果が得られている。特に、驚くべ
きことは、高い輝度が得られたことである。この結果
は、本発明による漂白の際には漂白薬品の充填量が低か
ったことを考えると更に注目すべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の実施例を示す側面部分破
断図、 第２図は、第１図に示した装置で実施される混合及び処
理の１つの処理段を拡大して示す図、 第３図は、第２図のＡ−Ａ線に沿った断面図、 第４図は、第１図の装置で実施される処理の別の段を示
す部分断面図、 第５図は、第２図に示す処理段の変形を示す図、そして 第６図は、第５図に示した装置の別の断面図である。 １……基部、２、３……ベアリング ４、５……スピンドル ６……支持架台 ７、８……シール切妻壁 ９……搬送スクリュー 10……シャフト、11……ウォーム 12……外套管、13……入口 14……ギアボックス 15……管状素子 16……固定のガイドプレート 17……回転するガイドプレート 18……半径方向素子 19、23……二重円錐のケーシング 20……ハウジング、21……出口 25……ロッド 26……供給チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルヌ リンダール スウェーデン国 エス‐89021 ドムシ ェーティンメルヴェーゲン ７ (56)参考文献 特開 昭56−144283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−39293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−76233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−57103（ＪＰ，Ａ) 特表 昭62−501084（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１処理工程でパルプに搬送方向の圧力を
   加え、更に、２つの後続する工程（Ｆ−Ｇ、Ｇ−Ｈ）の
   いずれか一方に入る前に化学薬品をパルプに供給して、
   パルプを、回転部と固定部の間のスペースにある混合及
   び処理ゾーンを通して搬送する、繊維パルプ、特にリグ
   ノセルロース材料に化学薬品を混合する方法において、 前記後続する工程の一方（Ｆ−Ｇ）において、パルプの
   速度を交互に加速したり、減速したりし、かつ、同時に
   パルプに振動運動を与えながら移動させることによりパ
   ルプの繊維層を剪断する工程と、 上記後続する工程の他方（Ｇ−Ｈ）において、まずパル
   プの速度を減速し、その後、パルプの速度を加速し、か
   つ、同時にパルプに振動運動を与えながら移動させ、パ
   ルプの繊維層間で剪断する工程とを有することを特徴と
   する繊維パルプに化学薬品を混合する方法。
2. 【請求項２】上記後続する工程の少なくとも第２番目の
   工程（Ｇ−Ｈ）において、パルプをこねる工程を有する
   こと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】上記後続する工程の一方（Ｆ−Ｇ）は、前
   記後続する工程の他方（Ｇ−Ｈ）の前に行われること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】固定された実質的に水平なケーシング（1
   2、19）と、前記ケーシング内に前記ケーシングに対し
   て環状スペースを作るように配置された回転可能な手段
   （９、10、11、23）と、前記ケーシングの一端の上記ス
   ペース内に位置決めされた処理すべきパルプのための入
   口手段（13）と、前記ケーシングの他端に位置決めされ
   た処理すべきパルプのための出口手段（21）と、前記ス
   ペースに化学薬品を供給するための入口手段（26）と、
   前記パルプ入口手段（13）と前記パルプ出口手段（21）
   との間に設けられた少なくとも３つの別々の処理区分
   （Ｅ−Ｆ、Ｆ−Ｇ、Ｇ−Ｈ）とを有し、その第１の処理
   区分（Ｅ−Ｆ）は、前記パルプ入口手段（13）に最も近
   くに配置され、かつ、後続する処理区分のいずれかに搬
   送する間にパルプの圧力を高めるようになった搬送手段
   （９−11）を有する、繊維パルプ、特にリグノセルロー
   ス材料に化学薬品を混合する装置において、 前記後続する処理区分の一方（Ｆ−Ｇ）に沿って前記環
   状スペース内に配置されたガイド素子手段（15−18−2
   5）を有し、該ガイド素子手段は、前記ケーシング（1
   2）に向かって外方に、また回転可能な手段に向かって
   内方に交互に、処理区分の入口と出口との間に延びてパ
   ルプ流チャンネルを形成するように形成されかつまた配
   置され、 更に、上記後続する処理区分の他方（Ｇ−Ｈ）はパルプ
   流に関して第１部分と第２部分とからなり、前記環状ス
   ペースはパルプ流の方向に、第１部分では面積が増加
   し、また第２部分では面積が減少していることを特徴と
   する装置。
5. 【請求項５】前記後続する処理区分の一方（Ｆ−Ｇ）に
   おける前記ガイド素子手段（15−18）は、前記パルプ流
   チャンネルの流れ面積を増加し、また減少するように配
   置されかつ形成されていること、を特徴とする請求項４
   に記載の装置。
6. 【請求項６】前記ガイド素子手段（15−18）は、前記ケ
   ーシング（12）及び回転可能な手段（９、10）に固定さ
   れた環状素子（各々15及び18）からなり、前記環状素子
   は、環状スペースの延びる方向に沿って、ケーシングか
   ら、また、回転可能な手段から、環状スペースの中へ所
   定距離だけ互い違いに延び、また、前記案内素子手段
   は、更に、環状スペースの延びる方向に、前記環状素子
   （それぞれ15及び18）の間に隣接して固定され、また、
   前記環状素子に沿って互いに間隔を隔てて配置されたプ
   レート状素子（それぞれ16及び17）からなること、を特
   徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 【請求項７】上記回転可能な手段（９、10）に配置され
   たプレート状素子（17）の個数は、前記ケーシング（1
   2）に配置されたプレート状素子（16）の個数より多い
   こと、を特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】上記環状素子（各々15及び18）は等しい辺
   を有し、かつ、三角形の頂部が前記環状スペースの中に
   突出している実質的に三角形の断面を有すること、を特
   徴とする請求項６又は７に記載の装置。
9. 【請求項９】前記後続する処理区分の他方（Ｇ−Ｈ）に
   沿って環状スペースに配置されたパルプをこねるための
   素子手段（22）を有すること、を特徴とする請求項４に
   記載の装置。
10. 【請求項１０】前記後続する処理区分の他方（Ｇ−Ｈ）
    は、底部が互いに隣接する二重円錐台形からなり、前記
    ケーシングは外側の二重円錐（19）からなり、前記回転
    可能な手段は内側二重円錐（23）からなること、を特徴
    とする請求項４に記載の装置。