JP3380010B2

JP3380010B2 - 古紙の乾式解繊方法

Info

Publication number: JP3380010B2
Application number: JP26589593A
Authority: JP
Inventors: 博一塩田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 2003-02-24
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH07102493A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は古紙を乾式で綿毛状のパ
ルプ繊維に解繊する古紙の乾式解繊方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、古紙の乾式解繊維装置として「図
４」乃至「図６」に示すものが提案されている。この従
来例古紙の解繊装置は、接線方向に夫々開口する流入口
１１と流出口１２とを有した円形ケーシング本体１０内
に、流入口１１より気流を吸引し流出口１２より排気す
る放射状回転翼２０を収納し、該円形ケーシング本体１
０の内周面には放射状回転翼２０の軸と平行方向の多数
の溝１４，１４，１４・・・を設けてなる。

【０００３】そして、上記従来の古紙の乾式解繊維装置
は、放射状回転翼２０によって発生する気流によって、
流入口１１より原料古紙Ｍを気流と共に吸い込み、吸い
込まれた原料古紙Ｍは該放射状回転翼２０によって発生
する旋回流で「図５」に示すように上記溝１４内に捕ら
えられて、原料古紙Ｍの溝１４より突出した部位が放射
状回転翼２０で叩かれて、原料古紙Ｍは一端を溝１４に
係止され他端を高速で移動する放射状回転翼２０で叩か
れ、該原料古紙Ｍは引き裂かれるようにして解繊される
ものとされている。

【０００４】なお上記従来の解繊原理に関しては、種々
の説明がなされており、上記解繊原理の他に、高速気流
の溝部通過による超音波振動で解繊されるとするもの、
原料古紙Ｍが壁面に衝突したり壁面上を転動して解繊さ
れるとするもの等の説明がなされている。しかし、超高
速撮影によって観測した結果では、「図６」に示すよう
に、古紙原料Ｍが溝１４の歯先先端と放射状回転翼２０
の翼板２２先端との間に多数挟まり、これらを同時に剪
断したり擂り潰すように解繊する現象（以下、このよう
に原料古紙Ｍを剪断したり、擂り潰すように解繊するも
の、及び前記した原料古紙Ｍを引き裂いて解繊するもの
を含め機械的解繊という。）が最も頻繁に観察できるも
のであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の古
紙の乾式解繊装置は、解繊された古紙繊維中に重量比で
約３０〜５０％以上の粉体が混入し、そのほとんどは古
紙の繊維が分断されたもので解繊効率（歩留）が低いと
いう課題を有していた。

【０００６】また、繊維が分断された粉体が大量に混入
した古紙のパルプ繊維は、その後にこれを再利用する際
の支障となり、例えば、再生紙の原料に使用すると大幅
な紙力の低減原因となるという課題を有することが知ら
れている。しからば、解繊後にこの粉体を分離除去すれ
ば良いことになるが、解繊された古紙は綿毛状にパルプ
繊維が複雑に絡みあっており、粉体はこの絡みあったパ
ルプ繊維に捕らえられているので、容易にはこれを分離
除去できないという課題を有している。

【０００７】そこで、本発明者等は上記課題を解決すべ
く、従来装置において古紙繊維ができるだけ分断されに
くい条件を、放射状回転翼２０の回転数、原料古紙Ｍの
大きさ形状並びにその供送量、空気輸送用の気流流速
（空気量）、溝１４の断面形状、溝１４の歯先と放射状
回転翼２０の外周先端とのクリアランス量等を種々変更
しながら観測して追求したところ、ある条件下では原料
古紙が放射状回転翼２０とはほとんど接触することな
く、すなわち、原料古紙Ｍを剪断したり、擂り潰して解
繊したりする機械的解繊ではなく、原料古紙が気流で空
気輸送される途中で、木片のごとく所定の剛性を有した
状態となって、固定部位に衝突することで衝突部位が順
次叩解されたり、ほぼ瞬時に全体が解繊される（以下、
機械的解繊に対してニューマチック叩解という）ものが
高い確率で存在することが見い出された。

【０００８】すなわち、放射状回転翼２０に接触するこ
となく解繊される原料古紙Ｍは、気流によって空気輸送
（空気移送）される際に、溝１４が連なる断面波形の山
部１４ｂの傾斜面１４ａ（図１及び図２の図示例は、鋸
歯状断面となしたが矩形波状となしてもよく、この場合
は斜面が垂直面となる。）に衝突して解繊されるもの
で、このようにして解繊された古紙の繊維は、放射状回
転翼２０によって機械的解繊されたものより平均繊維長
が長く、粉体の発生が顕著に少ないものであった。

【０００９】そこで、本発明は上記課題を解決すべくな
されたもので、原料古紙の機械的解繊を抑止し、ニュー
マチック叩解の確率を高めることで、古紙のパルプ繊維
をできるだけ分断することなく長い繊維に解繊できる古
紙の乾式解繊方法を提供することを目的としたものであ
る。

【００１０】さらに、本発明の別の目的は、古紙を機械
的解繊に代えニューマチック叩解することで、製品中に
未解繊古紙が混入することが有ったので、未解繊古紙が
できるだけ混入しない古紙の乾式解繊方法を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、気体流路Ｒの内面に断面波形の壁面１
を設け、この気体流路Ｒ内に壁面１と平行方向の速度成
分と、該壁面１に衝突する垂直方向の速度成分とを有し
た気流を流過させ、細かく裁断した原料古紙Ｍを、上記
気流に伴送させて気体流路Ｒ内を流過させるようになし
たことを特徴とする技術的手段を講じたものである。

【００１２】また、本発明は解繊効率をより向上するた
め、気体流路Ｒの内面に断面波形の壁面１を設け、この
気体流路Ｒ内に壁面１と平行方向の秒速４０ｍ以上の速
度成分と、該壁面１に衝突する垂直方向のわずかな速度
成分とを有した気流を流過させ、細かく方形に裁断した
原料古紙Ｍを、上記気流に伴送させて気体流路Ｒ内を流
過させるようになしたことを特徴とする技術的手段を講
じたものである。

【００１３】

【作用】次ぎに本発明の作用を説明する。先ず、気流に
伴送させて気体流路Ｒ内に流入した原料古紙Ｍは、気流
の気体流路Ｒと平行方向の速度成分によって該気体流路
Ｒ内を空気輸送される。そして、この空気輸送の途中に
おいて、該原料古紙Ｍは垂直方向の速度成分によって断
面波形の壁面１に押しつけられ、次々と断面波形の壁面
１の傾斜面１４ａに衝突し解繊される（この解繊を、従
来の機械的解繊に対して、ニューマチック叩解とい
う。）作用を呈する。

【００１４】元来古紙は柔軟材で容易に屈曲可能なもの
である。このように、柔軟材を断面波形の壁面１に強く
衝突させても、原料古紙は衝突部位が屈曲して衝撃力を
吸収してしまう。しかし、この柔軟材からなる原料古紙
も、一定速度以上で空気輸送すると、空気輸送中は非常
に大きな剛性を有した性状となる。すなわち、空気輸送
中の原料古紙は柔軟材としてでは無く、大きな剛性を有
した材質と見做すことができるので、「図２」に示すご
とく、壁面１の傾斜面１４ａに衝突すると、大きな衝撃
力が原料古紙Ｍの全体に伝わり、この衝撃力が古紙の繊
維を相互につなぎ合わせているボンディング力（古紙は
糊材等の填料でパルプ繊維どうしを相互に接着してあ
り、この接着する力を本願では「ボンディング力」とい
う。）より大きくなると、繊維は「図２」中段乃至下段
に示した様に解繊される（超高速撮影装置で観測した実
際の観測結果からは、「図２」の中段で原料古紙Ｍは断
面波形の壁面１の山部１４ｂの傾斜面１４ａに直接は衝
突しない上部までもが同時に解繊される現象が認められ
る傾向を有するものであった。）作用を呈することにな
る。

【００１５】しかし、上記作用を有効に得るには、原料
古紙Ｍが「図２」に示すような状態で断面波形の壁面１
の山部１４ｂの傾斜面１４ａにその木端面が衝突しなけ
ればならず、しかもその際に原料古紙Ｍが大きな剛性を
有していなくてはならない。すなわち、壁面１の山部１
４ｂの傾斜面１４ａに原料古紙Ｍが面接触状に衝突した
のでは、衝撃力は広い衝突面で分散されてしまう。そこ
で、原料古紙Ｍの木端面が衝突するようになすと、衝撃
力が集中して解繊効率が向上する。そこで、原料古紙Ｍ
は予め細かく裁断（裁断の便宜上、正方形または長方形
に裁断すればよいが、不定形に裁断してもよい。）して
おくと、空気輸送中に気流に乗ることで気流の進行方向
に該原料古紙Ｍの木端面を向けて、この原料古紙Ｍは気
流方向と平行状態を保つ作用を呈する。

【００１６】また、上記原料古紙Ｍに大きな剛性を付与
するには、その空気輸送速度を一定以上となす必要性を
有し、また、空気輸送速度を早くすることで原料古紙Ｍ
が壁面１の山部１４ｂの傾斜面１４ａに衝突した際の衝
撃力を大きく得ることができる。そこで、種々実験を行
ったところ、ボンディング力の比較的小さい機械パルプ
古紙では秒速４０ｍ（望ましくは秒速５０ｍ以上）で、
ボンディング力の比較的大きい化学パルプ古紙では秒速
６０ｍ（望ましくは秒速８０ｍ以上）以上で空気輸送す
ることで効率的解繊作用が得られることが判明した。な
お、この空気輸送の速度である、気流の気体流路Ｒと平
行方向の速度成分は大きいほど効果的であったが、秒速
１２０ｍを越すと気体流路中で気流の乱流が顕著に惹起
されて圧力損失が大きくなり、気流発生用の動力源に実
用性を越す消費エネルギーの大きなものを必要とするも
のであった。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例を添附図面に従って説
明すれば以下の通りである。先ず本発明法は、気体流路
Ｒの内面に断面波形の壁面１を設け、この気体流路Ｒ内
に壁面１と平行方向の速度成分と、該壁面に衝突する垂
直方向の速度成分とを有した気流を流過させる。

【００１８】「図１」実施例は、一対の平行壁面１，１
ａによって、両平行壁面１，１ａ間に上記気体流路Ｒが
形成されており、図下方の壁面１の内面には平行な溝１
４を多数並置して、稜線が奥手前方向に向く山部１４ｂ
と溝１４とが交互に連続するようになして断面波形とな
してある。

【００１９】上記溝１４（山部１４ｂ）は本実施例では
その断面形状が一辺が３ｍｍの正三角形状のものとな
し、側面から見て（「図１」を正面からみて）鋸歯状波
形となしてあるが、この溝１４及び山１４ｂの形状は矩
形波形、サイン波形等に変更してもよいものである。

【００２０】そして、上記上方の壁面１ａ（「図１上方
側）には斜め下方に向けて気流を噴射するノズル１３
ａ，１３ａ，１３ａ・・・を所定間隔で配設してなり、
このノズル１３ａ，１３ａ，１３ａ・・・より噴射され
た気流は気体流路Ｒ内を壁面１（流路Ｒ）と平行方向の
速度成分（同図左から右に向かう速度成分）と、該壁面
１に衝突する垂直方向の速度成分（同図下方に向かう速
度成分）とを有して図左側から右側に向けて流過するよ
うになしてある。なお、「図１」では壁面１，１ａの図
左右寸法は短く示してあるが、実際には相当の（実施例
として、３ｍ）の長さに設定すればよいものである。

【００２１】また、上記溝１４は図示実施例では下方の
壁面１に連続的に設けてあるが、所定数の溝１４，１
４，１４・・・を並置した後、一定の間隔を開けてさら
に所定数の溝１４，１４，１４・・・を並置し、この溝
１４群と溝１４群との間は下方の壁面１を平面としても
よく、この場合の壁面１が平面の部分は原料古紙Ｍが、
次ぎの衝突に備えて充分なる速度を有するようになすた
めの助走部位となしてもよいものである。

【００２２】また、「図１」実施例では気流は上記ノズ
ル１３ａ，１３ａ，１３ａ・・・よりのみ噴射するよう
になしたが、このノズル１３ａ，１３ａ，１３ａ・・・
のみによる噴射で平行方向の速度成分を大きく設定する
には大きな動力を必要とする場合を有するので、該ノズ
ル１３ａ，１３ａ，１３ａ・・・よりの噴射に加え、図
左側より気体流路Ｒ内に気流を圧送したり、図右側より
負圧によって気流吸引するようになしてもよいものであ
る。

【００２３】そして、本発明法は細かく裁断した原料古
紙Ｍを、上記気流に伴送させて気体流路（Ｒ）内を流過
させる。

【００２４】細かく裁断した原料古紙Ｍとしては、回収
古紙を従来公知な裁断機で裁断したものを使用すればよ
く、例えば「図３」例では、コンベヤー５１によって送
られる原料古紙Ｍが、スリッター装置５２で細帯状に裁
断され、次いで、ドラムカッター装置５３等で該細帯状
原料古紙を方形に裁断するようになしてある。なお、こ
の原料古紙Ｍは不定形に裁断しても差し支えないのは前
記した通りであるが、本実施例では２×６ｍｍまたは３
×１２ｍｍの寸法（この原料古紙Ｍの寸法差による解繊
効率の差はほとんど確認できなかった。）に裁断したも
のを使用した。

【００２５】そして、上記細かく裁断した原料古紙Ｍ
を、気流に伴送させて気体流路Ｒ内を流過させるには、
従来公知な空気輸送方式が応用でき、「図３」例ではド
ラムカッター装置５３で裁断された原料古紙Ｍをコンベ
ヤー５４でホッパー５５に導き、このホッパー５５と気
体流路Ｒとを連結するフィーダー５６（図示例ではスク
リューフィーダーを使用しているが、ロータリーフィー
ダー等の他の方式を使用してもよいが、できるだけ定量
供送性能を有するものが望ましい。）によって該原料古
紙Ｍが気体流路Ｒ（一端は開口Ｒ１として大気中に開口
してある。）中に順次供送されるようになしてあり、供
送された原料古紙Ｍは、この気体流路Ｒ内を流過する気
流に乗って順次下流側に空気輸送されるようになしてあ
る。

【００２６】そして、気体流路Ｒ内を空気輸送される原
料古紙Ｍは、空気輸送の途中において、該原料古紙Ｍは
垂直方向（遠心方向）の速度成分によって断面波形の壁
面１に押しつけられ、次々と断面波形の壁面１の傾斜面
１４ａに衝突し解繊される。この解繊に際して原料古紙
Ｍに加わる力は、壁面１の傾斜面１４ａに衝突した際の
衝撃力のみであり、古紙を両側より引き裂く等の機械的
解繊力は加わらないので、古紙を構成するパルプ繊維が
細かく分断される確率を効果的に減少させる結果とな
る。

【００２７】もっとも、上記衝撃力は所定の大きさ以上
でないと、原料古紙は解繊されない。この衝撃力を大き
くするには、気流流速を高めることで実現でき、請求項
２の発明で特定したように気流速度を秒速４０ｍ以上と
なすことでほぼ満足できる解繊結果が得られた。なお、
機械パルプ古紙では秒速４０ｍ程度から、紙力が比較的
大きい化学パルプ古紙では秒速５０ｍ程度より効果的な
解繊が行えるものであった。

【００２８】そして、上記のごとく、方形に裁断した原
料古紙Ｍを秒速４０ｍ以上で空気輸送すると、該原料古
紙Ｍは「図２」に示したようにその木端面が断面波形の
壁面１の山部１４ｂの斜面１４ａに衝突し、その際に原
料古紙Ｍは屈曲しようとする力が高速気流によって抑止
され非常に大きな剛性を発揮し古紙原料Ｍを構成する各
繊維全体に衝突による衝撃力を確実に伝え、繊維のボン
ディング力に抗して原料古紙Ｍをパルプ繊維に解繊する
ものである。

【００６７】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、原料古紙Ｍを
機械的に引き裂いて解繊した従来の解繊方法に対して、
原料古紙Ｍを固定部材に気流によって衝突させて解繊す
るようになしたので空気輸送中の原料古紙Ｍを叩解によ
って解繊されるので、繊維が粉体に分断されるのを防止
できる古紙の乾式解繊方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施する装置例縦断面図である。

【図２】解繊作用を説明する要部正面図である。

【図３】本発明装置例の前段に使用される付属装置を連
結した状態の側面図である。

【図４】従来装置の要部縦断面図である。

【図５】従来装置の解繊原理を説明する要部断面図であ
る。

【図６】同じく従来装置の解繊原理を説明する要部断面
図である。

【符号の説明】

Ｒ気体流路Ｍ原料古紙１壁面１４溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21B 1/08 B02C 19/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体流路（Ｒ）の内面に断面波形の壁面
（１）を設け、この気体流路Ｒ内に壁面（１）と平行方
向の速度成分と、該壁面（１）に衝突する垂直方向の速
度成分とを有した気流を流過させ、細かく裁断した原料古紙（Ｍ）を、上記気流に伴送させ
て気体流路（Ｒ）内を流過させるようになしたことを特
徴とする古紙の乾式解繊方法。
【請求項２】気体流路（Ｒ）の内面に断面波形の壁面
（１）を設け、この気体流路（Ｒ）内に壁面（１）と平
行方向の秒速４０ｍ以上の速度成分と、該壁面（１）に
衝突する垂直方向のわずかな速度成分とを有した気流を
流過させ、細かく方形に裁断した原料古紙（Ｍ）を、上
記気流に伴送させて気体流路（Ｒ）内を流過させるよう
になしたことを特徴とする古紙の乾式解繊方法。