JPH0340885A - 円錐精砕器へのパルプ材料の供給方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円錐精砕器にパルプ材料を供給する方法及び
装置に関する。

〔従来の技術〕

ＴＭＰＳＲＭＰおよびＣＴＭＰを含む機械パルプ（メカ
ニカルバイブ）の製造において、相対的に回転可能な精
砕要素を有する精砕器には、機械バルブに精砕すべきセ
ルロース系繊維材料が供給される。一般的に、精砕器を
通過するチップまたはパルプの流れは、精砕器自体の搬
送能力に依存する０代表的な精砕器は発生する高い遠心
力によるかなり大きな搬送能力を有する。精砕器装置の
能力は精砕器の搬送能力と、精砕器から外への蒸気とパ
ルプの流れを制御することによってほぼ決まる。一般的
に、精砕器には、１個以上の標準スクリューコンベヤを
用いて材料が供給される。このスクリューコンベヤはカ
ナダ国特許第１０７９５５９号明細書に示しであるよう
に、直径が一定の管内に、はぼ円筒状の軸とらせん体（
ねじ山）を備えている。

〔発明の概要〕

精砕器固有の搬送能力に頼らずに、材料が強制的に精砕
器に供給される場合には、所定の濾水度、引張り強度、
引き裂き強さおよび光拡散能力を有するパルプが、少な
いエネルギーで製造可能であることが本発明により判っ
た。精砕器固有の搬送能力による場合と同じ量のエネル
ギーを使用すると、精砕器に材料を強制的に供給するこ
とにより、−層望ましいパルプ、すなわち低い濾水度、
大きな光比拡散係数、大きな引張り強さ、および大きな
引き裂き強さを有するパルプを（エネルギー値の広い範
囲にわたって）得ることができる。

精砕器への材料の強制的な供給は好ましくは、本発明に
従って累進的に圧縮するプラグスクリューを用いて行わ
れる。このようなスクリューは、大気圧予備蒸気処理か
ら、精砕器とほぼ同じ圧力で作動する予備加熱コンベヤ
へパルプまたはチップを搬送するために、および蒸気や
他のガスの流れを実質的に阻止するプラグを形成するこ
とが望まれる状況では、パルプおよび紙工業において、
精砕器を含めて標準的な装備品である（例えば、米国特
許第４，４５７，８０４号明細書および同第３，３２７
゜９５２号明細書参照）。プラグスクリューは円錐状テ
ーパのらせん体（ねじ山）を有する軸からなっており、
通路内で回転可能である。この通路はらせん体の円錐状
テーパと同じように円錐状テーパとなっているので、セ
ルロース系繊維材料が回転スクリューによって搬送され
るときに、空気が材料から押し出され、材料が圧縮され
る。

本発明による方法では、所定の搬送能力を有する機械式
精砕器を用いて、機械パルプを製造するために、セルロ
ース系繊維材料が精砕される。この方法は、次のステッ
プ、すなわち（ａ）精砕器の搬送能力よりも大きな割合
で（例えば累進圧縮式プラグスクリューにより）セルロ
ース系繊維材料を精砕器に強制的に供給するステップか
らなっている。精砕器の搬送能力よりも約１０〜４０％
大きな搬送能力を有する供給スクリューで、材料を精砕
器に供給することが望ましい。更に、精砕器のロータ軸
の軸方向力を感知することによってパルプの製造を調節
し、この感知に応答して精砕要素の間の隙間を制御する
ステップを設けることが好ましい。スクリュー圧縮は、
スクリューの円錐度とスクリュー内の前進運動の両方に
よって行われる。圧縮比は木材チップの場合少なくとも
３／１に、そしてパルプの場合少なくとも６／１にすべ
きである。スクリューの回転速度ｒｐｍは精砕器の回転
速度の少なくとも１／１００（例えば約６〜１０％）に
すべきである。

本発明により得られる利点は、使用される精砕器が円錐
精砕器、特に米国特許第４，７５４．９３５号明細書に
示しであるような低周波の円錐精砕器であるときに、−
層顕著となる。このような精砕器は精砕要素の間の実際
の磨砕領域内に蒸気除去手段を備え、蒸気や繊維を遠心
分離するためにロータ軸に関連して設けた遠心分離器を
備え、そして機械パルプを省エネルギーで効率的に製造
することを可能にする。本発明による強制供給が適切に
行われ、チップ（セルロース系繊維材料）のプラグが、
精砕器入口から外へ蒸気を通過させないようにすると、
製造されるパルプは、所定のエネルギー量の場合、精砕
器への強制供給を行わずに製造されるパルプと比べて、
低い濾水度、大きな光比拡散係数、大きな引張り強度お
よび、エネルギーレベルの広範囲にわたって大きな引き
裂き強度を有する。

本発明の他の形態によれば、機械式精砕器を使用して、
所定のエネルギー入力量で、良好な濾水度、光拡散率、
引張り強さおよび引き裂き強度を有するセルロース系繊
維材料機械パルプが製造される。このパルプは、精砕器
の搬送能力よりも約１０〜４０％高い割合でセルロース
系繊維材料を精砕器に強制的に供給することによって製
造される。

本発明の他の形態によれば、セルロース系繊維材料から
パルプを製造するための装置が提供される。この装置の
場合には、（ａ）機械式精砕器が相対的に動くことがで
きる少なくとも２個の精砕要素と、この精砕要素の１個
に連結されたロータ軸と、材料入口と、パルプ出口とを
備え、所定の搬送能力を有する。更に、（ｂ）精砕器の
搬送能力よりも大きな割合で材料を前記精砕器人口に強
制的に供給する手段を備えている。この手段（ｂ）は好
ましくは、累進的に圧縮するプラグスクリューからなっ
ている。精砕器（ａ）は好ましくは、精砕要素の間の隙
間を調節するための手段、蒸気除去手段、および遠心分
離器を有する円錐精砕器、例えば低周波精砕器である。

更に、ロータ軸の軸方向の力を感知する手段が設けられ
る。この手段は製造を制御するために、感知された力に
応答して、円錐精砕要素の間の隙間を調節手段を作動さ
せる。

本発明の主要な目的は、精砕器へ材料を強制供給するこ
とにより、所定のエネルギー人力レベルで、品質を向上
させた機械パルプの製造方法と装置を提供することであ
る。本発明のこの目的と他の目的は、本発明の詳細な説
明の記載と特許請求の範囲から明らかになるであろう。

〔実施例〕

第１図に示した、本発明による代表的な装置は、機械的
な精砕器１０と、セルロース系繊維材料（例えば木材チ
ップ）を精砕器１０に供給するための供給手段１２とを
備えている。精砕器は相対的に回転可能な磨砕（精砕）
要素上に磨砕（精砕）面を備えている。この磨砕要素は
木材チップを機械バルブ（メカニカルバルブ）に縮小す
るために使用される。精砕器は好ましくは、米国特許第
４．７５４．９３５号明細書（ここに記載することによ
って、この明細書の開示内容は本明細書に編入される）
に示しであるような低周波の円錐式精砕器である。

精砕器１０はチップ人口１５とバルブ出口１６を有する
ケーシング１４を含んでいる。図示の特別な実施例では
、円錐形の精砕要素１８は、定置された円錐形の精砕要
素１９と相対的に回転可能である。要素１８は回転可能
な軸２０に連結されている。しかし、両要素１８．１９
を回転させてもよいし、外側要素を回転させ、かつ内側
要素を定置させてもよいし、また２個以上の磨砕要素を
設けてもよい。要素１８．１９の間に磨砕領域２１が形
成され、この磨砕領域２１から直接蒸気を取り除くため
の、通路２２のような手段が設けられている。更に、好
ましくは遠心分離器２４が設けられている。これらはす
べて前記米国特許第４゜７５４　、９３５号明細書に記
載しである。

更に、要素１８．１９の間の隙間を調節するための手段
が設けられている。これは好ましくは、外側ケーシング
要素２６を取りつけることによって行われる。この外側
ケーシング要素は液圧シリンダ２８等によって矢印２７
の方向に往復運動可能であり、それによって回転要素１
８と相対的に要素１９の位置を移動させることができる
。軸２０は通常のモータ３０によって回転させられる。

製造を制御するために、軸２０の軸方向の力を感知する
ための慣用のセンサ３２を設けることと、この感知情報
をコントローラ３３に供給することが望ましい。コント
ローラは要素１８．１９の間の間隔を調節するためにシ
リンダ２８を制御し、それによって製造を制御する。

本発明では、木材チップが精砕器１０の軸方向中央の入
口１５へ強制的に供給される。これは第１図において要
素１２として示した一般的なプラグスクリューを使用す
ることによって行われる。

累進的に圧縮するこのプラグスクリューは、材料人口４
１と出口４２を有するハウジング４０を備えている。出
口４２は精砕器ｌＯのチップ人口１５と一直線上にあり
、かつ直接連通している。ハウジング４０は円錐形の面
４４を有するように形成されている。この面は通常、人
口４１から出口４２に向かって傾斜し、入口から出口へ
向かって直径が小さくなっている。入口４１は一般的に
予備蒸気処理容器に接続されている。らせん体（ねじ山
）４８を有する回転可能な軸４６が、ハウジング４０内
に普通の軸受等によって回転するよう取付けられている
。らせん体は、人口４１から出口４２の方へ向かって高
さが連続的に低くなるように形成されている。連続的に
低くなっている高さは、円錐テーパ状の面４４と調和し
ている。出口４２側の軸４７の端部にはらせん体が設け
られていない。この領域では、チップのプラグ（栓状体
、詰物）が、面４４によって形成された空間内で回転す
るらせん体４８の圧縮作用により形成される。それによ
って、蒸気やガスは精砕器１０のチップ人口１５から外
へチッププラグを容易に通過することができない。軸４
６は普通のモータ５０（例えば５０サイクル直流モータ
）によって回転駆動される。

圧縮供給スクリュー１２は精砕農工０よりも約１０〜４
０％大きな搬送能力を備えるべきである（ローターステ
ータ隙間を所定値にセットし、遠心力から摩擦損失を差
し引いて計算した場合）。

スクリューは精砕器の少なくとも１／１００、例えば約
６〜１０％の回転速度ｒｐｍで回転する。例えば、精砕
器ロータ１８が１５０Ｏｒｐｍで回転するときは、スク
リューの速度は約１００　＝１５０ｒｐｍが最も望まし
い。軸４６と２０の回転の相対的方向は重要ではない（
同じ方向でも反対方向でもよい）。

蒸気を適当に通さないプラグがスクリュー内２によって
形成されることが重要である。これは、スクリュー圧縮
比が木材チップの場合少なくとも３／１、パルプの場合
少なくとも６／１であることを意味する。スクリューに
よる圧縮は、スクリューの円錐度とスクリュー内での進
行運動の両方によって得られる０例えば、円錐度が３／
１で、スクリュー進行度が２７１であるときには、６／
１のスクリュー圧縮比を生じる。

良好なプラグ形成のためには、第１図に示すように、ス
クリューの端部４７の“らせん体を備えていない°゛区
間長さが、円錐面４４の最小内径と同じであることが重
要である。

更に、供給手段１２はチッププラグを形成する傾斜スク
リューであってもよい。

第１図の装置を使用することにより、所定のエネルギー
入力量の場合、質の高いパルプを製造することができる
。第２〜５図は、エネルギー入力量に対するいろいろな
所望のパルプ特性の多数のプロットを示している。第２
図はエネルギー入力量に対する濾水度のプロットを示し
、第３図は光比拡散係数を示し、第４図は引き裂き強度
を示し、引張り強度を示している。各々の場合、第１図
に示すような装置を用いて本発明に従ってパルプが製造
され、そして、同じ低周波精砕器が使用された。ただ、
直径が一定の管内で回転する、一定の高さのらせん体を
有する一般的なスクリューコンベヤが使用され、非強制
的に材料が精砕器に供給された。そして同じ原材料（木
材チップ）が使用された。圧縮しない一般的なスクリュ
ーコンベヤゐく使用されたときには、チップ用蒸気処理
容器（スクリューコンベヤの入口に接続されている）内
の圧力は、精砕器内の圧力よりも０．５バール高かった
。精砕はゲージ圧２．５バールで行われた。

第１図に示すような、本発明による装置を使用すると、
蒸気処理容器内の圧力は、精砕圧力よりも２．０バール
低かった。すべての試験の精砕周波数は、本発明による
圧縮スクリューを使用する場合にも、−船釣な非圧縮ス
クリューを使用する場合にも、ロータで６００Ｈｚ　（
ステータで１２００Ｈｚ）であった。そして、パルプ濃
度は同じであった。

第２図において、本発明に従って製造されるパルプのプ
ロットは、曲線５４で示しである。一方、低周波精砕器
へ通常のごとく供給される場合のプロ７トは５５で示し
である。第３図には、本発明によるパルプが曲線５８で
示してあり、−船釣な方法で製造されるパルプは曲線５
９で示しである。

第４図において、本発明によるパルプは曲線６２で示し
てあり、−船釣な方法で製造されるパルプは曲線６３で
示しである。第５図において、本発明によるパルプは曲
線６６で示してあり、−ｉ的な方法で製造されるパルプ
は曲線６７で示しである。

グラフを精査することによって明らかなように、本発明
に従って製造されるパルプは、所定のエネルギー入力量
で、−船釣な方法で製造されるパルプよりも、低い濾水
度、高い光比拡散係数および大きな引張り強度を有する
。更に、引き裂き強度はエネルギー入力量の大部分の範
囲で大きくなっている。従って、本発明により、所定の
エネルギー入力量で、良好な特性を有するパルプを製造
することができ、かつ少ないネルギー入力量で、−船釣
な機械パルプと同じ特性を有するパルプを製造すること
ができるということが判る。

米国特許第４，７５４．９３５号明細書に示しであるよ
うな低周波精砕器に関連して本発明を説明したが、本発
明はこのような精砕器に制約されない。本発明は、−船
釣な精砕器に適用可能であるが、低周波精砕器と共に圧
縮スクリューが使用される場合には、優れた利点が認め
られる。

本発明に従って、簡単なプロセス変更を行うこ゛とによ
り、かつ市販の装置を用いて、所定のエネルギーレベル
で、良好な特性を有する機械パルプ、あるいは少ないエ
ネルギー入力量で、−船釣に製造されるパルプと同じ特
性を有する機械パルプを製造することができることが判
るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による代表的な装置を部分的に切断して
示す側面図、第２図は、本発明に従って製造されるパル
プと、精砕器に強制供給しないで製造されるパルプとを
比較して、濾水度に対するエネルギーのプロットを示す
グラフ、第３〜５図はそれぞれ、本発明に従って製造さ
れるパルプと、精砕器に強制供給しないで製造される同
様なパルプとを比較して、比拡散係数、引張り強さおよ
び引き裂き強度に対するエネルギーを示すグラフである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口（１５）を備えかつ所定の搬送能力を有する機
   械式精砕器（１０）を用いて、機械パルプを製造するた
   めにセルロース系繊維材料を精粋するための方法におい
   て、次のステップ（ａ）、（ａ）精砕器の搬送能力より
   も大きな割合でセルロース系繊維材料を精砕器に強制的
   に供給するステップを有し、 このステップが、入口に材料を供給することによって、
   入口を経て精砕器から外へ蒸気を実質的に通過させない
   ようにすることを含む ことを特徴とする方法。 ２、精砕器がロータ軸（２０）と少なくとも２個の精砕
   要素（１８、１９）を備え、この精砕要素の１個がロー
   タ軸に連結されている、請求項１記載の方法において、
   更に次のステップ（ｂ）、（ｂ）ロータ軸の軸方向力を
   感知することによって機械パルプの製造を調節し、この
   感知に応答して精砕要素の間の隙間（２１）を制御する
   ステップ を有することを特徴とする方法。 ３、ステップ（ａ）が、累進圧縮式のプラグスクリュー
   （４６、４８）によって精砕器に材料を供給することに
   より、行われることを特徴とする、請求項１記載の方法
   。 ４、ステップ（ａ）が、精砕器の搬送能力よりも約１０
   〜４０％大きな割合で材料を精砕器に供給することによ
   り、行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ５、ステップ（ａ）が、木材チップに関して少なくとも
   ３／１の圧縮比を、そしてパルプに関して少なくとも６
   ／１の圧縮比を有するスクリューを使用することにより
   、行われることを特徴とする、請求項３記載の方法。 ６、精砕器がロータ（１８、２０）を備えている、請求
   項４記載の方法において、 精砕器のローラの回転速度の６〜１０％の回転速度で回
   転駆動されるスクリュー（１２）によって、材料が精砕
   器に供給されることを特徴とする方法。 ７、入口（１５）と所定のパルプ搬送能力を有する機械
   式精砕器（１０）を使用して製造される、所定のエネル
   ギー入力量の場合に、良好な濾水度、光拡散率および引
   張り強さを有するセルロース系繊維材料機械パルプにお
   いて、 精砕器の搬送能力よりも約１０〜４０％高い割合でセル
   ロース系繊維材料を精砕器に強制的に供給し、入口に材
   料を供給することによって、入口を経て精砕器から外へ
   蒸気を通過させることを実質的に防止することにより、
   パルプが製造されることを特徴とするセルロース系繊維
   材料機械パルプ。 ８、セルロース系繊維材料からパルプを製造するための
   装置であって、 （ａ）機械式精砕器（１０）が相対的に動くことができ
   る少なくとも２個の精砕要素（１８、１９）と、この精
   砕要素の１個に連結されたロータ軸（２０）と、材料入
   口（１５）と、パルプ出口（１６）とを備え、所定の搬
   送能力を有する、パルプ製造装置において、次の手段（
   ｂ）、（ｂ）前記精砕器の搬送能力よりも大きな割合で
   材料を前記精砕器入口に強制的に供給し、かつ蒸気の通
   過を実質的に阻止する材料のプラグを精砕器入口に形成
   する手段 を備えていることを特徴とするパルプ製造装置。 ９、手段（ｂ）が累進的に圧縮するプラグスクリュー（
   ４６、４８）を備え、このスクリューが、それを取り囲
   むハウジング（４０）の最も狭い部分に、精砕器にじか
   に接して、スクリュー上に何も備えていない部分を有す
   ることを特徴とする、請求項８記載の装置。１０、請求
   項８記載の装置において、次の手段（ｃ）、（ｄ）、（
   ｅ）、 （ｃ）精砕要素の間の隙間を調節するための手段（２８
   ）、 （ｄ）ロータ軸の軸方向の力を感知するための手段（３
   ２）、および （ｅ）手段（ｄ）を用いて感知された力に応答して、手
   段（ｃ）を制御するための手段（３３） を備えていることを特徴とする装置。