JPH08509526A

JPH08509526A - 水から繊維を選別するための方法及び装置

Info

Publication number: JPH08509526A
Application number: JP6516704A
Authority: JP
Inventors: オロフメイナンデル，ポウル
Original assignee: ポムテクノロジーオイエービー
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1996-10-08
Also published as: AU5861394A; FI91980B; EP0681626A1; FI91980C; FI930247A0; WO1994017242A1

Abstract

(57)【要約】繊維含有水からの繊維の選別は円形断面のマントル（１５）及び前記マントル（１５）の内側表面上に前記繊維含有水を渦状に回転させるための手段（１２）を含む装置（１０）において、連続浮遊選別することによって実施される。細かく分配されたガスは前記マントル（１５）のガス透過部分（１８）を通って前記渦状の水に供給される。泡柱は前記マントル（１５）の中心で発生し、放出パイプ（１３）を通して放出される。前記放出パイプ（１３）は好ましくは泡消滅装置（３０）に連結される。その方法及び装置は好ましくは抄紙機においてバックウオーターから繊維を回収するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】水から繊維を選別するための方法及び装置本発明は、繊維含有水から、特に抄紙機の短い循環路（short circuit）において循環するバックウオーターから繊維を選別するための方法に関する。本発明は、また浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための装置及びバックウオーターからの繊維の速い選別のための前記装置の使用に関する。抄紙工程は伝統的にできる限り最良の安定性を達成するように設計されており、工程攪乱が起こった際にはその影響が均衡して安定するのに時間がかかっている。しかしながら、同時に工程の制御性は緩慢で、特に等級（grade）変更において新等級に安定させるには数分間かかっている。紙の色の変更は１時間以上も続くこともある。一般に知られている抄紙工程においては、紙または板紙ウエブ等はワイヤクロスを通して紙料（stock）から過剰の水を濾別し、かつ濾別した水の主要部をいわゆる短い循環路に再循環することにより形成されている。紙料流は短い循環路のバックウオーターピットに供給され、更に遠心清浄機やスクリーンの如き清浄化装置を通してヘッドボックスに供給される。しばしば多段階で行われる再循環（recyclings）や返還（feed-backs）はシステムを複雑にし、緩慢にする。加えて、水中への空気の侵入を避けるために必要とされる、莫大でかつ場所の規定されない水量と遅い流速は、この工程の緩慢性を更に強め、的確に管理することを困難にしている。抄紙機のウェットエンド（湿部）は過剰の水を生成するが、これはいわゆる長い循環路（long circuit）として通常、工程の前段階に導かれる。前記水に含まれる繊維や他の固型物は、通常それらをできるだけ早く適当な繊維工程に返還させるために水から選別される。一般的に繊維の選別または回収のための手段として濾過機、沈殿池または浮遊選別装置が用いられる。濾過機では、バックウオーターはパルプの多孔性層を通して濾過され、そこに含まれる固型物は濾過用パルプとともに工程に戻される。一方、沈殿池では、固型物は池の底にゆっくり沈積し、そこからそれらは工程に返還させられる。浮遊選別装置では、非常に多数の商業的装置が存在するが、バックウオーターは通常空気で飽和され、または加圧空気がその中に供給される。空気は小さな気泡として分配され、その上に固型物が表面張力により付着する。固型物は次いで前記気泡とともに水の表面の方に浮遊する。泡を含有する繊維は、次いで水面から除去され、その泡を含む繊維は、泡消滅を経て工程に返還される。これら繊維選別法の全ての弱点は、その緩慢性、即ちバックウオーターの選別とそこに含まれる繊維の工程への返還の間に比較的長い時間を要することである。更に、それらは汚物の付着の危険にさらされる多くの曲部（corner）を持ち、複雑な紙料取扱いを必要とする複雑な装置から構成される。この全てが、工程を攪乱に対して敏感にし、管理を困難にしている。安定な工程条件では、前記緩慢性は大きな損害の原因とはならないが、もし製造する紙の等級の変更や他の理由のため、工程のパラメーターを変更したいと考える場合は、前記緩慢性は工程の制御をより困難にする。その上、浮遊選別や沈殿工程に対しては特に過敏で工程攪乱の危険にさらされている。繊維や固型物の回収はしばしば不安定で、これは材料損失並びに工程攪乱や紙質の変動を起こす。同じ発明者による特許出願ＷＯ９３／２３６１２（参考としてここに組み入れる）に提案されているような速い等級変更を目指すときには、伝統的な繊維回収装置は工程の速い制御に対して重大な障害となる。速い等級変更が成功するとしても、すなわち、製造された紙が仕様に合致するとしても、たいていは半時間から数時間の範囲にわたる時間の後に回収された微細繊維（fines）の返還流が激しく変化するであろう。また、これは紙ウエブの排水及び乾燥特性を変えてしまい、そのためにウエブ破壊または抄紙機における重大な老廃物の生成を起こす。浮遊選別や沈殿は、また他のプロセスでも用いられ、なかんずく冶金における選鉱に用いられる。米国特許４２７９７４３；４３９７７４１及び４３９９０２７において、Jan P．Millerはガス噴射ハイドロサイクロンの小空間内で選鉱するプロセスを提案している。細かく分配されたガスは回転する懸濁液を通して押出されるが、それはサイクロン内部で浮遊選別するのを加速させる。Ahlstom-Ka myrInc．（Glenns Falls，NY，米国）は、回収紙から印刷インクを除去するためにこの方法を用いた。これによって１〜３％濃度の繊維懸濁液を通してしみ出てくる小さい気泡にインク粒子が付着し、前記気泡と共に繊維懸濁液を通して洗い落とされる。一方、前記濃度の懸濁液中の繊維は、網状構造を形成し、この構造によって繊維を互いに結びつける。かくして、繊維の相対位置は気泡の影響によって変化しない。しかしながら、小さなインク粒子は、かかる不動の繊維網状構造内で気泡とともに比較的自由に動くことができ、かくして、清浄化されるべき繊維材料から除去され、一方清浄化された繊維は懸濁液中に残留する。前記プロセスにおいて、インクの除去と無機質の選別は、選別されるべき粒子の疎水性に基づいている。繊維を選別するための伝統的な浮遊選別工程においては、約０．２％未満の繊維を含む非常に希薄な懸濁液が用いられる。かかる希薄懸濁液中では、繊維は不動の網状構造を構成しないが、気泡に導かれて表面の方に自由に動くことができる。ある意味では空気を水に置換するという事実のため、繊維に富む泡が表面に形成する。前記泡は比較的高い濃度、一般には数パーセントに達する。繊維が自由に動きうる限界濃度は、繊維長によって、また懸濁液に作用する剪断力で変化する。低剪断力では、前記濃度は約０．２％と０．０２％の間で変化する。抄紙機のワイヤを通して排出される繊維は、通常比較的短く、それ故に抄紙機バックウオーターの限界繊維濃度は通常約０．２％である。以後の説明及び請求の範囲において、繊維含有水は、繊維が繊維を不動にする網状構造を形成しないような充分に低い繊維濃度を有する水を含むことを意味する。伝統的な浮遊選別においては、繊維含有水は開放された、またはさもなくば低流速を有する装置中に供給される。空気は水中に分散され、繊維に付着し、それらをゆっくりと表面の方に浮遊させる。しかしながら、ガス噴射ハイドロサイクロンのような小型装置は、繊維の選別には用いられなかった。繊維は、インクや鉱物のような疎水性粒子ではない。更に、ハイドロサイクロンは、非常に莫大な量の空気を含む泡を形成することが知られている。泡の中に含まれた空気は、工程の後段において手に負えないような問題を起こし、空気を除去することなしに繊維を工程に返還することはできない。また、伝統的な製紙産業用の他の装置の開発状況のために、非常に速くて小型の繊維回収の必要性もなかった。というのも工程全体の小型化は重要な目的ではなかったからである。前記の同一発明者による先行特許出願ＷＯ９３／２３６１２は、抄紙機のウェットエンド工程を速くした発明を開示している。前記発明の利用は、回収された繊維の繊維工程への再循環をより速くすることによっても、更に改良することができる。本発明の目的は、繊維含有水から繊維を速くかつ効率的に選別するための装置と方法を提供することである。また本発明の目的は、抄紙機のバックウオーターから繊維を選別するため、及び抄紙工程でさらに用いるためにその繊維を回収するための装置と方法を提供することである。特に本発明の目的は、先行技術の方法よりさらに速くかつさらに効率的に、抄紙機のバックウオーターから微細繊維（flnes）を選別するため、及びこの微細繊維を生産工程に速く戻すための装置と方法を提供することである。また本発明の目的は、伝統的な抄紙方法よりさらに迅速に調整でき、かつさらに正確に制御できる抄紙方法を提供することである。さらに本発明の目的は、比較的少量の繊維と填料（fillers）しか逃がさない、または全く逃がさない、バックウオーター循環システムを持つ抄紙方法を提供することである。本発明の方法は、小型ハイドロサイクロン中で空気が希釈繊維含有液から繊維を濃縮できることを見出したことに基づいている。その後ハイドロサイクロン中で作られた泡から前記空気を除去することによって、前記繊維を直ちに工程中にポンプで返還することができる。従って、本発明は、添付の請求の範囲に規定されている如く、液体から繊維を選別するための方法と装置、および抄紙工程における前記装置の使用に関する。特に、本発明は、連続浮遊選別工程によって繊維含有水から繊維を選別するための方法に関し、その方法では、前記繊維含有水を、本質的に回転体として形成されたマントル（mantle）内部で渦状に回転させ；細かく分配されたガスを前記渦状の水に供給し；生じた繊維に富む泡を前記渦の中心方向に移動させ；そして繊維に富む泡が前記渦の中心で発生した繊維に富む泡柱（foam column）から除去される。その後で、前記繊維に富む泡は、好ましくは泡消滅を受ける。また本発明は、繊維を選別するための装置に関し、この装置は、本質的に円形のマントルとこのマントルの内側表面で繊維含有水を渦状の動きに回転させるための手段を含む。前記装置は、更に前記水中へガスを供給するための手段を含み、その手段は前記渦を形成する前記水中へ細かく分配されたガスを供給するための前記マントルのガス分配部分、及び前記マントルの中心で発生した泡柱から繊維に富む泡を除去するための手段を含む。その装置は、好ましくは泡消滅装置に連結される。本発明による繊維選別装置のマントルは、好ましくは回転体として形成されるが、またかかる形からわずかに逸脱した形をしていてもよい。従って、前記マントルは好ましくは円筒又は円錐台として形成されるが、ある実施態様では、それは水中でわずかな混合を提供する星形又は多角形として形成されてもよい。前記マントルは、またその表面に一つまたはそれ以上の螺旋状の溝を含んでもよい。マントルの形状が前記マントル中の渦の形成を妨げないこと、そして前記マントルの表面が水に拘束されない速い回転を可能にすることが重要である。本発明の好ましい実施態様においては、前記マントルは、回転可能であり、従って前記水の渦の回転を提供または維持するものである。更に前記回転可能なマントルは、そのマントルの表面に集まる繊維が減らされた水の圧力を増すために、そして前記水を前方にポンプ輸送するために、ポンプの歯車に連結されてもよい。マントルのガス分配部分は、好ましくは、マントルのガス透過細孔部分から構成されるが、ガス分配はまたマントルの表面上の開口やスロットによって、または微細ノズルのパイプ端によって提供されてもよい。本発明及びその他の目的と利点、並びに他に採りうる構造と方法は、以下の説明から、また添付図面と関連して読めば当業者によって最良に理解されるであろう。ここで、図１は、本発明の好適な実施態様による繊維選別装置の軸方向断面略図を示し；図２は、図１の繊維選別装置の線Ａ−Ａに沿った断面図を示し；図３は、図１の繊維選別装置に連結された泡消滅装置の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を示し；図４は、図３の泡消滅装置の線Ｃ−Ｃに沿った断面図を示し；図５は、泡柱と清浄化された流体がサイクロンの同一端で除去される、他の好適な実施態様による繊維選別装置の断面図を示し；図６は、サイクロンが作動ローターを持つ、本発明の更に別の実施態様の断面図を示し；図７は、図６による繊維選別装置の線Ａ″−Ａ″に沿った断面図を示し；図８は、回転するマントルを持つ、本発明の好ましい実施態様による繊維選別装置を示し；図９は、本発明が適用される抄紙機バックウオーター循環システムを略図的に示したものである。各図において、同一参照数字は異なる実施態様の対応する部分を指す。図１は、繊維選別装置またはガス噴射ハイドロサイクロン１０を一般的に表したものであり、これは、サイクロンの円筒状マントル１５とその一端に螺旋状の入口１２を本質的に含む。前記円筒状のマントル１５の中心には、繊維に富んだ泡のための出口または泡パイプ１３がある。入口１２とは反対の端に、渦安定器２６と水のための出口２８がある。装置の入口端１２では、マントル１５と泡パイプ１３がそれらの間に環状入口ノズル１４を規定する。出口端では、マントル１５と渦安定器２６がそれらの間に環状出口スロット２７を規定し、これは出口２８に連結されている。前記マントル１５は、細孔材料でできたガス透過部分１８を含み、これは全体をガスチャンバー１９によって囲まれている。マントル１５の部分１８は、頑強でしかも同時に多孔質の材料で作られ、それ故ガスに対して透過性である。前記ガスはマントル１５の部分１８の内側表面で非常に細かく分配された形で放出される。サイクロン中での空気の効率的な水中への混合を達成するために、ガス透過部分１８はマントル１５全体の主要部を形成する。図２は、繊維選別装置１０の断面図を表し、マントル１５の細孔部分１８とそれを囲むガスチャンバー１９を表わしたものである。細孔部分１８の内側表面はガス発生表面１６を構成し、そこでは、装置の作動中に細孔部分を通して放出される細かく分配されたガスが、表面上で回転する水に混入し、環状浮遊選別領域１７を生成する。更に、図１の実施態様と図３及び図４の断面図は、泡消滅装置３０を表しており、これは前記泡パイプ１３によって好適に繊維選別装置１０に連結されている。前記装置は、同じ発明者による、ここに参考として含まれるところの特許出願ＷＯ９３／２３１３５における泡消滅のための手段を持つガス分離（separation ）ポンプに相当する。他のこのような装置は、同じ発明者による特許出願ＦＩ９３５８５３にも提案されている。しかしながら、他の適当な如何なる泡消滅装置も使用できることは明らかである。図１による泡消滅装置３０は、回転可能なローター３２を含む円錐形状に膨らむハウジング３８を本質的に含む。前記ハウジングは好ましくは円錐台（trunca ted cone）又は漏斗（funnel）として形成される。その断面は好ましくは円形であるが、完全な円から少しばかり逸脱した形状をしていてもよい。かくして、その内側表面には少しばかり角ばった又は流動障害形も適用される。かかる障害形は、うね、こぶ又は他の回転体の形状から逸脱した形状を含んでいてもよい。ハウジング３８の拡大端にはポンプ室４５と出口４２が設けられている。ローター３２は、ローター軸３４、ローター羽根３６及び小羽根３７から構成される。ローター軸３４内の流路４１を通して外部流体源に連結された泡消滅ノズル４２が、好ましくはローター３２に適用される。ローター３２の回転が噴射をローターに対して弓形形状にさせるので、泡消滅噴射４３がローター羽根３６の方に対してではなく、ハウジングの内側表面上で渦回転する泡の方に向けられるようにノズルを指向させる場合には回転速度を考慮に入れる必要がある。これに代えて、消滅ノズル４２をローターに固定された分離パイプによって、そして同じもので回転させることによって、ハウジング３８にさらに近接させて配置してもよい。ノズル４２は、またローター羽根３６に取り付けられてもよい。泡消滅噴射は、更に同じ発明者による前記特許出願ＷＯ９３／２３１３５及びＦＩ９３５８５３に記載された泡消滅装置の出口端にあるノズルとともに配置されてもよい。泡消滅装置３０は、好ましくは減圧源に連結された空気出口４６を持ち、例えば、それは凝縮器を備えた真空ポンプであってもよい。図５の実施態様においては、入口１２は泡パイプ１３に対してサイクロン１０の反対端にある。入口１２と同一のサイクロンの端にある中心片２９とマントル１５は、それらの間に供給スロット１４を規定する。図５の実施態様においては、中心片２９は先細り形状であるが、異なる形状をしていてもよい。泡パイプ１３は厚い壁を備えており、それによって充分な安定化表面が得られ、泡パイプ１３の端は泡柱のための安定器として作用する。マントル１５と泡パイプ１３は、更に環状スロット２７を規定し、これは出口２８に連結されている。図６及び図７は、ローター５０がサイクロン１０の内側に取り付けられた実施態様を示したものである。前記ローターは、前記サイクロンの入口１２で回転可能にジャーナル軸受けされかつシールされており、その軸５２は良く知られた方法で駆動される。羽根５６はローター５０の中心片５４に好適に取り付けられる。図６は、更に泡パイプ１３の延長部分を示したものであり、これは管６４により供給されるノズル６２を備えた泡消滅装置６０を構成する。ノズルの一部又は好ましくは全部が返還パイプ６６を経て出口管２８に連結され、この流れは制御弁６８又は他の知られた手段により制御される。泡パイプ１３の延長部分は好ましくは更に泡消滅装置（図示せず）に連結される。図７は図６の繊維選別装置のＡ″−Ａ″断面を示したものであり、ここでは、ローター５０の中心片５４と羽根５６がより明瞭に示されている。図８は本発明の好ましい実施態様を示したものであり、ここでは、マントル１５′はガス入口２２を持つガスチャンバー１９の内側で回転可能である。マントル１５′は公知の手段により駆動される軸８２により回転させられる。マントル１５′の部分１８は多孔質材料で作られており、これはガス透過性であり、ガス発生表面１６上で環状浮遊選別領域１７を形成する回転渦中へガスを細かく分配する。入口１２近くで、マントル１５′は好ましくは羽根８５又は他の手段を備えており、これらはサイクロン中に渦を形成するように、入口１２を通して入ってくる液体をマントル１５′と共に回転させるためにマントル１５′とともに回転することが好ましい。回転可能なマントル１５′の反対の端に、ポンプローター８７と、前記ローター８７の外側に、繊維が減らされた水のための出口２８を持つポンプハウジング８８がある。ポンプローター８７は一緒に回転させるために好ましくはマントル１５′に固定されている。この実施態様では、泡パイプ１３はローター８７に固定されており、前記ローターとともに回転可能である。しかしながら、他の実施態様では、泡パイプは静止していてもよい。軸８２は、泡パイプ１３の延長部分でジャーナル軸受けされているポンプローター８７とマントル１５′の全体を通して伸びていてもよく、又は一端でのみ軸受けされてもよい。本発明による方法を、特に図１の実施態様を参照して以下に説明する。好ましくは抄紙機ワイヤを通して排出されたバックウオーターである、清浄化される繊維含有水が、ガス噴射ハイドロサイクロン１０の入口１２に供給される。入口１２の狭くなっている螺旋状形状によって、液体は強力な渦状の動きを与えられ、環状ノズル１４を通してサイクロン中に渦となって流入する。ここでは遠心力によって、マントル１５に対して渦の形で押圧される。マントル１５の細孔部分１８を通して水渦中にガスが圧入又は吸入され、それによって細かく分配されたガスがガス発生表面１６で水中に混合される。遠心力により、ガスは渦状の繊維含有水中に拡散して浮遊選別領域１７を形成し、そこで細かく分配された気泡は繊維や存在する如何なる填料も付着する。細かく分配された気泡はサイクロン１０の中心の方へ動き、そこで繊維や填料に富んだ泡柱２０が形成される。加圧又は減圧が泡柱２０に好適に適用され、かくしてそれは泡パイプ１３を通してサイクロン１０に取り付けられた泡消滅装置３０の方へ進む。ガスの作用により繊維の減らされた水は、マントル１５に沿って環状スロット２７を通って水出口２８の方へ進む。図１及び図２に示された状況では、浮遊選別領域１７は渦安定器２６への全行程に伸びており、従って泡柱２０と繊維が減らされた水はお互いに直接接触することがない。泡と水との直接接触境界では、繊維の水中への混入、結果として繊維が減らされた水中への繊維の返還が起こりうる。かかる繊維損失を避けるために、浮遊選別領域１７が渦安定器２６への全行程に伸びるような状況が操作パラメーターを適切に調整することにより求められる。繊維選別装置１０から泡は泡パイプ１３中に、好ましくは更に泡消滅装置３０に運ばれるが、そこでは回転ローター３２と入口の接線方向の配置によって、泡を泡消滅マントル３８に対して急速回転させる。遠心力と機械的圧力が泡を崩壊させ、マントル３８に対して繊維懸濁液環を形成する。その比較的高い繊維含量のため、繊維含有泡はむしろ安定である。泡の消滅は、シャワー４３を提供するローターに取り付けられた泡消滅ノズル４２を通して泡に水を噴射することによって促進することができる。泡の消滅は、また他の知られた手段によって泡に機械的圧力を与えることにより促進することができる。泡の水による希釈もまた泡の安定性を減少させる。ノズル４２へ送られる泡消滅水は、好ましくは繊維選別装置１０からの繊維が減らされた水、または他の水でもよいが、空気又は他のガスのような流体又は液体も用いることができる。ガス消滅は、もし泡消滅薬品、なかんづく市場で商業的製品として入手可能なものが添加されるなら、特に有効である。脱気を改善するために、空気出口４６を減圧源に連結することにより、泡消滅装置３０に減圧が好ましくは適用される。また、これによって泡柱２０とサイクロン１０が減圧になり、マントル１５の細孔部分１８を通して浮遊選別領域１７中へのガスの吸引を促進する。かくして、必要とされる圧力差が、ガス入口２２を通して加圧ガスを供給することによって、又は出口４６を通してガスを吸引することによって、又はこれら二つの方法の組合せによって、得られる。図５の実施態様においては、繊維含有水は、サイクロン１０の底端部の入口１２を通して供給スロット１４中へ供給される。この実施態様では、先細りの中心片２９がガス流入の空間を与える。上記中心片の主な役目は、渦の形成を促進することである。中心片の形状を変更することにより、水の流れの加速が得られ、ガスのための空間を提供する。浮遊選別流域が中心片２９に図５の如く接することは必要でなく、中心片は渦の出発点の直後で終っていてもよい。遠心力のために浮遊選別領域１７の中へ供給された空気が泡柱２０に到達する迄、浮遊選別は継続する。図５では、これは流れる浮遊選別領域が泡パイプ１３に到達する前に起こり、それによって泡柱２０と繊維が減らされた水との間に境界層２３が形成される。泡パイプ１３はまた渦安定器として機能し、充分な安定化表面を提供するために厚い壁が設けられる。境界層２３では、ある程度の混合が起こってもよく、繊維を繊維が減らされた水中に戻し、かくしてそれらを繊維損失として工程から排除するか、又は回収されるべき清浄化された水を泡柱２０中に混入することができる。これは装置の効率を減少させるので、操作パラメーターは境界層２３ができるだけ短くなるような状況を提供するように好ましくは調整される。繊維が減らされた水は、環状スロット２７を通してサイクロンから出口２８へ放出される。単純化のために、以上の記述はサイクロンの頂部と底端部について言及したが、本発明の装置の機能はその位置に依らないこと、しかし例えば水平に又はある角度で設置されうることは当業者にとって明らかである。更に、どちらの端で泡と清浄水が除去され、どちらの端から繊維含有水が装置に供給されるかは無関係であることは明らかである。図６と図７の実施態様においては、サイクロン１０内に配置されたローター５０の回転羽根５６が、繊維含有水、浮遊選別領域１７、泡柱２０及び繊維が減らされた水を均一な回転運動状態に保持する。泡消滅をさらに効果的にするために、水、ガス又は他の流体が泡パイプ１３の延長部分として形成された、別の泡消滅装置内で、ノズル６２を通して通過する泡上に噴射される。前記ノズルはパイプ６４によって供給される。水の使用が特に好適である、なぜなら、その高い繊維含量によって安定化される泡を同時に希釈するからである。泡消滅流体として抄紙機バックウオーターを用いるのが好ましいが、それは回収された繊維とともに循環系に返還される。ノズル６２によって一次消滅された泡は、好ましくは、図１に関連して先に述べたと同様の形式であってもよい二次泡消滅装置に導かれる。特にこの実施態様において、また他の実施態様においても、繊維が減らされた水の回転エネルギーは、ポンプ室を形成するように出口２８を形造ることによってポンプ輸送エネルギーとして回収することができ、それによってローター５０の羽根５６をポンプローターとして用いることができる。サイクロン１０に入る繊維含有水は、主として泡柱２０の特性によって決定される割合で、繊維に富む泡柱２０と繊維が減らされた水に分割される。上記特性は、導入される空気の量と、選別された繊維材料の量と特性によって決定される。繊維回収ユニットを離れる清浄水の量は、出口２８を通して放出された水の一部を泡パイプ１３への返還パイプ６６を通して返還することによって調整されてもよく、それによって返還パイプ６６から返還される清浄水は一つ又はそれ以上の泡消滅シャワー６３として好適に用いられる。返還水の量は制御弁６８によって又は他の知られた手段によって制御される。図８の実施態様においては、繊維含有水の回転及び浮遊選別領域１７の形成は、回転羽根８５によって促進され、渦はマントル１５′の回転によって連続的回転を保持される。繊維の泡柱２０中への選別の後に、繊維が減らされた水はポンプローター８７内で水環を形成し、ポンプハウジング８８を通って出口２８にポンプ輸送される。同じ発明者による前述の特許出願ＷＯ９３／２３６１２中に述べた如く、抄紙機の制御を改善するために、ワイヤを通過する材料はできるだけ早く、工程すなわち抄紙機ヘッドボックスに返還されるべきである。図９は、前記特許出願によるシステムを表したものであり、これは、本発明による繊維選別ユニット１０と泡消滅装置６０，３０の組合せを含み、この組合せは、ここでは繊維回収ユニット８０として示されている。抄紙紙料とその成分は紙料調製槽７０から供給ライン７２を通して紙料混合機７４に供給され、ここで、前者の脱水ユニットに連結された脱気ポンプ８６により供給されたバックウオーター流により希釈される。前記ポンプは、同一発明者による特許出願ＷＯ９３／２３１３５又はＦＩ９３５８５３中に開示された形式のものが好都合である。繊維回収ユニット８０の出口４４からの泡の消滅された繊維懸濁液もまた混合機７４に導かれる。混合機７４中で紙料がその後の遠心清浄機７５中でのソーティング（選別）に適した濃度になるように、すなわち好適には１．５％繊維含量以下に希釈されるように、システムは計画され、設計される。遠心清浄機７５は、好ましくは同じ発明者による特許出願ＷＯ９３／２３６１０（ここに参考として組み入れる）による清浄機である。前記清浄機は、回転を維持するための駆動ローターを有する。清浄機中で分離するリジェクト（廃棄区分）は、その各段階が空気分離ポンプ８６によって供給されている多段ステージ８９において希釈される。清浄紙料は、遠心清浄機７５から加圧スクリーン７９の方に導かれ、そこでリジェクトは、好ましくは一つ又はそれ以上の空気分離ポンプ８６により供給されたバックウオーター流８４により希釈される。スクリーンは、好ましくは同じ発明者による特許出願ＷＯ９３／２３６０９（ここに参考として組み入れる）によるスクリーンである。清浄機７５並びにスクリーン７９は、それらがリジェクトの内部希釈を用いること、及びリジェクトの再循環なしにかつ多段清浄段階なしに紙料の清浄化を達成することを特徴としている。紙料は、加圧スクリーン７９からヘッドボックス９０に導かれ、そこから希釈紙料は移動ワイヤ９２上を流れ、その上に紙ウエブが形成され、一方繊維材料から分離する水がワイヤを通して排出する。ワイヤ９２の下に、ワイヤを通過したバックウオーターを空気分離ポンプ８６に導くための手段がある。ヘッドボックス９０から来る繊維材料の一部は、ワイヤ９２を通過する水と共に移動される。この繊維材料の量は、排出速度、繊維材料の特性及びシート形成進捗度に依存し、従って最高の繊維濃度は、ヘッドボックス９０に最も近い点で除去される水中に存在する。この後、ワイヤを通過する水の繊維濃度は徐々に減少するが、適用される吸引のために、吸引ボックス９８及び吸引ロール９９における脱水の最終段階において再び増加してもよい。吸引ボックス９９の後は、ワイヤ上で除去されるべき水はすべてワイヤ上で除去される。ワイヤ９２を離れる紙ウエブ１００は、紙料調製器７０から紙料供給管７２に沿って到着する紙料の乾燥物質濃度よりさらに高い乾燥物質濃度を有し、それにより過剰の水が発生し、過剰水ライン１０３を通して除去される。除去された水は希釈水ライン１０４を通してクーチピット７１に導かれ、水出口１０５を通して紙料調製槽７０に再使用され、また流出液として放出されてもよい。過剰水ライン１０３中を通過する水中に含まれる繊維をできるだけ早くヘッドボックス９０に戻すために、前記繊維は繊維回収ユニット８０中で除去され、混合器７４を経てヘッドボックス９０に戻される。抄紙機の機能として、正確に制御された流量がヘッドボックス９０に供給されることが必須である。水循環は閉鎖系を形成し、その中に紙料ライン７２を通してのみ紙料を供給し、そこから、紙ウエブ１００に加えて過剰水ライン１０３を通して繊維が減らされた水だけが除去される。前記システムの工程の均衡は過剰水ライン１０３を通して除去される繊維が減らされた水の量を制御することにより維持されなければならない。これは、消滅された泡から選別された繊維懸濁液とともにバイパス６６及び泡パイプ１３を通して工程に戻す、繊維が減らされた水の量を図６の制御弁６８の手段により制御することによって実行される。工程を計画するときは、全ての操作条件下において、過剰水ライン１０３を通しての放出流量を充分に確保するに十分なバックウオーターを作り出すように、繊維選別装置１０に供給される空気分離ポンプが選ばれる。ここでは、また繊維回収ユニット８０に導かれる水が繊維をできるたけ少なく含むように、ワイヤを通して排出する水の繊維濃度を調整するのが好都合である。図９に示された工程では、繊維含有水は、空気分離ポンプ８６により泡消滅装置６０に、また泡消滅装置３０のローターの泡分離ノズルに供給される。これに代えて、バイパス６６からの繊維が減らされた水を用いてもよく、その場合には、サイクロン１０を通る流量は、それに相応して増やされなければならない。上記の記述は、本発明による繊維選別装置により、バックウオーター中の繊維が早く、効率的に選別されて工程に戻されること、それにより、工程の制御性が改善され、繊維と充填材の損失量が減少することを示している。当業者は先の記述に基づき容易に改変された実施態様を見出すことができるので、本発明は上に提示した実施態様に限定されないことに注目されるべきである。例えば、マントルの細孔部分を多数の小ノズル又は管に置き換えることは考えられることであり、それにより分離ガスチャンバーは不要となる。更に、マントルの細孔部分を通して環境から空気を吸引するに充分な減圧が適用されるときには、ガスチャンバーは不要となり、それにより、サイクロンの構造が単純化されうることも考えられることである。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９４年６月３日【補正内容】請求の範囲１．下記特徴を有する、連続浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための方法： −前記繊維含有水を、本質的に回転体として形成されたマントル（mantle）内部で渦状に回転させ、 −細かく分配されたガスを前記渦状の水に導入し、 −繊維に富む、生じた泡を、前記渦の中心方向に移動させ、そして −繊維に富む泡を、前記渦の中心で発生した前記繊維に富む泡柱（foam colum n）から放出し、前記繊維に富む泡を好ましくは泡を消滅するために移動させる。２．前記繊維含有水を、高スピードで前記マントルの内側表面に対して接線方向に水を供給することによって渦状に回転させる請求の範囲第１項記載の方法。３．前記繊維含有水が、前記マントル内部で作動するローターによって渦を形成させられる請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。４．前記繊維含有水が前記マントルを回転することによって渦状に回転される請求の範囲第１項〜第３項のいずれか記載の方法。５．細かく分配されたガスが前記マントル内部で渦状に回転する前記水に前記マントルのガス透過部分を通して分散される請求の範囲第１項〜第４項のいずれか記載の方法。６．前記泡が生じた繊維懸濁液を回収するため及び前記泡を消滅するための泡消滅装置に移動される請求の範囲第１項〜第５項のいずれか記載の方法。７．前記泡消滅装置の空気出口が、前記マントル内の前記泡柱に及び前記泡消滅装置に減圧を適用するため減圧源（vacuum source）に連結されている請求の範囲第６項記載の方法。８．浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための装置であって、その装置（１０）が前記装置内に繊維含有水を供給するための手段、繊維に富む泡の形成のための前記水にガスを供給するための手段、及び前記装置（１０）から繊維が減らされた水及び繊維に富む泡を放出する手段を含む場合において、前記装置（１０）が本質的に回転体として形成されたマントル（１５；１５′）及び前記マントル（１５；１５′）の内側表面上に前記繊維含有水を渦状に回転させるための回転可能な手段を含み、かつ前記水中へガスを供給するための前記手段が渦状の水の中に細かく分配されたガスを供給するための前記マントル（１５；１５′）のガス分配部分（１８）を含み、かつ繊維に富む泡を放出するための前記手段（１３）が前記マントル（１５；１５′）の中心で発生した泡柱の領域に伸び、かつ前記放出手段（１３）が好ましくは泡消滅装置（３０；６０）に連結されていることを特徴とする浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための装置。９．前記マントル（１５；１５′）が円筒又は円錐台として本質的に形成され、前記装置が流速を加速する螺旋状の入口ヘッド（１２）を含む請求の範囲第８項記載の装置 10．渦安定器（２６）が前記装置（１０）の入口（１２）とは反対の端に前記装置（１０）内に設けられ、それによって前記安定器（２６）及び前記マントル（１５）がそれらの間に前記装置（１０）から繊維が減らされた水を放出するための環状スロット（２７）を規定している請求の範囲第９項記載の装置。 11．前記マントル（１５，１５′）が細かく分配されたガスを前記マントル内に供給するためのガス透過細孔部分（１８）を有し、前記部分（１８）がガス入口（２２）に連結されたガスチャンバー（１９）によって囲まれている請求の範囲第８項〜第１０項のいずれか記載の装置。 12．中心片（center piece）（２９）が渦動作を促進するために入口（１２）と同じ前記装置（１０）の端に設けられ、前記装置（１０）の出口端における泡パイプ（１３）の壁が渦安定器を規定する請求の範囲第８項〜第１１項のいずれか記載の装置。 13．前記マントル（１５′）が回転可能である請求の範囲第８項，第９項又は第１１項記載の装置。 14．前記装置（１０）が前記水を回転するための羽根を有するローター（５０；８５）を含む請求の範囲第８項〜第１３項のいずれか記載の装置。 15．前記泡放出手段（１３）が本質的に円錐台又は漏斗として横断面内に形成された円形泡消滅シェル（３８）、及び羽根及びその広い端に繊維懸濁液のための出口（４４）を有する回転可能なローター（３２）を有する泡消滅装置（３０）に連結されている請求の範囲第８項〜第１４項のいずれか記載の装置。 16．流体を噴射するための手段（４２）が泡の消滅を促進するための前記ローター（３２）の羽根の間に設けられている請求の範囲第１５項記載の装置。 17．前記泡放出パイプ（１３）の延長部分が液体を噴射するためのノズル（６２）を含む泡消滅装置（６０）を構成している請求の範囲第８項〜第１４項のいずれか記載の装置。 18．抄紙機のバックウオーター循環において過剰のバックウオーターから繊維を回収するため、及び速い選別及び繊維工程に前記繊維を戻すための請求の範囲第８項〜第１７項のいずれか一つに記載の装置の使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．下記特徴を有する、連続浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための方法： −前記繊維含有水を、本質的に回転体として形成されたマントル（mantle）内部で渦状に回転させ、 −細かく分配されたガスを前記渦状の水に導入し、 −繊維に富む、生じた泡を、前記渦の中心方向に移動させ、そして −繊維に富む泡を、前記渦の中心で発生した前記繊維に富む泡柱（foam colum n）から放出し、前記繊維に富む泡を好ましくは泡を消滅するために移動させる。２．前記繊維含有水を、高スピードで前記マントルの内側表面に対して接線方向に水を供給することによって渦状に回転させる請求の範囲第１項記載の方法。３．前記繊維含有水が、前記マントル内部で作動するローターによって渦を形成させられる請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。４．前記繊維含有水が前記マントルを回転することによって渦状に回転される請求の範囲第１項〜第３項のいずれか記載の方法。５．細かく分配されたガスが前記マントル内部で渦状に回転する前記水に前記マントルのガス透過部分を通して分散される請求の範囲第１項〜第４項のいずれか記載の方法。６．前記泡が生じた繊維懸濁液を回収するため及び前記泡を消滅するための泡消滅装置に移動される請求の範囲第１項〜第５項のいずれか記載の方法。７．前記泡消滅装置の空気出口が、前記マントル内の前記泡柱に及び前記泡消滅装置に減圧を適用するため減圧源（vacuum source）に連結されている請求の範囲第６項記載の方法。８．浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための装置であって、その装置（１０）が前記装置内に繊維含有水を供給するための手段、繊維に富む泡の形成のために前記水にガスを供給するための手段、及び前記装置（１０）から繊維が減らされた水及び繊維に富む泡を放出する手段を含む場合において、前記装置（１０）が本質的に回転体として形成されたマントル（１５；１５′）及び前記マントル（１５；１５′）の内側表面上に前記繊維含有水を渦状に回転させるための手段（１２；８５）を含み、かつ前記水中へガスを供給するための前記手段が渦状の水の中に細かく分配されたガスを供給するための前記マントル（１５；１５′）のガス分配部分（１８）を含み、かつ繊維に富む泡を放出するための前記手段（１３）が前記マントル（１５；１５′）の中心で発生した泡柱の領域に伸び、かつ前記放出手段（１３）が好ましくは泡消滅装置（３０；６０）に連結されていることを特徴とする浮遊選別によって繊維含有水から繊維を選別するための装置。９．前記マントル（１５；１５′）が円筒又は円錐台として本質的に形成され、前記渦を起こすための前記手段が流速を加速する螺旋状の入口ヘッド（１２）を含む請求の範囲第８項記載の装置。 10．渦安定器（２６）が前記装置（１０）の入口（１２）とは反対の端に前記装置（１０）内に設けられ、それによって前記安定器（２６）及び前記マントル（１５）がそれらの間に前記装置（１０）から繊維が減らされた水を放出するための環状スロット（２７）を規定している請求の範囲第９項記載の装置。 11．前記マントル（１５，１５′）が細かく分配されたガスを前記マントル内に供給するためのガス透過細孔部分（１８）を有し、前記部分（１８）がガス入口（２２）に連結されたガスチャンバー（１９）によって囲まれている請求の範囲第８項〜第１０項のいずれか記載の装置。 12．中心片（center piece）（２９）が渦動作を促進するために入口（１２）と同じ前記装置（１０）の端に設けられ、前記装置（１０）の出口端における泡パイプ（１３）の壁が渦安定器を規定する請求の範囲第８項〜第１１項のいずれか記載の装置。 13．前記マントル（１５′）が回転可能である請求の範囲第８項，第９項又は第１１項記載の装置。 14．前記装置（１０）が前記水を回転するための羽根を有するローター（５０；８５）を含む請求の範囲第８項〜第１３項のいずれか記載の装置。 15．前記泡放出手段（１３）が本質的に円錐台又は漏斗として横断面内に形成された円形泡消滅シェル（３８）、及び羽根及びその広い端に繊維懸濁液のための出口（４４）を有する回転可能なローター（３２）を有する泡消滅装置（３０）に連結されている請求の範囲第８項〜第１４項のいずれか記載の装置。 16．流体を噴射するための手段（４２）が泡の消滅を促進するための前記ローター（３２）の羽根の間に設けられている請求の範囲第１５項記載の装置。 17．前記泡放出パイプ（１３）の延長部分が液体を噴射するためのノズル（６２）を含む泡消滅装置（６０）を構成している請求の範囲第８項〜第１４項のいずれか記載の装置。 18．抄紙機のバックウオーター循環において過剰のバックウオーターから繊維を回収するため、及び速い選別及び繊維工程に前記繊維を戻すための請求の範囲第８項〜第１７項のいずれか一つに記載の装置の使用。