JPS6257755B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 案内面と追従面を有している多数のインペラ
翼を備え、パルプ原料に内部摩擦剪断力を引き起
すためパルプ原料がインペラの案内面により前方
に押され、一方パルプ原料がインペラ翼の自由端
とドラムの内壁面に沿つて軸方向に配列される一
連の隔てられる精砕部材との間に限定される間〓
を強制的に通過されるように、前記インペラ翼が
楔作用で角度をもつてパルプ原料を衝撃する、固
定の円筒形ドラムに移送されかつ同軸ロータによ
り脈動する要領で直線方向に移送されるリグノセ
ルロースパルプ原料を精砕するためのドラムリフ
アイナにおいて、前記ドラムの壁に調節し得るよ
うに取付けられ、かつ前記インペラ翼２１の凹所
３５に適合される複数個の鋤部材３４を備え、イ
ンペラ翼が回転中に鋤部材を通過することが可能
であり、これにより間〓を通るパルプ原料の流れ
を調整する繊維材料の解離装置。

２ 前記精砕部材が実質的に矩形の横断面を有
し、かつ前記ドラムの壁の溝１３内に着脱自在に
取付けられる輻１２を備える請求の範囲第１項に
記載の装置。

明細書 本発明は紙、厚板、繊維板、船積コンテナ用成
形製品、乾燥成形板及び他の多くの有益な製品を
製造するため、繊維状リグノセルロース原材料か
らパルプを製造しかつこのようなパルプを後精砕
するための方法と機械に関するものである。本発
明はある場合にセラミツク及び他の製品の離散と
粉砕のためにも用いることができ、これらはその
別の製造のため他の添加物と共に練られかつ混合
される。この処理を受けた材料は以下「グリスト
（grist）」と称する。本発明は以下「ドラム」と
称する閉鎖した又はほとんど閉鎖したシリンダ内
の材料が以下「インペラ」と称するシリンダと同
心でかつ羽根を備えた回転部材により詰め込まれ
かつ促進され、インペラはドラムの壁と、シリン
ダ即ちドラムの内壁に配置される以下「輻
（staves）」と称する精砕部材とに対してグリスト
を遠心力によつて半径方向に圧縮し、前記輻には
促進されるグリストの経路に対して垂直なエツジ
が設けられ、このグリストは回転するインペラと
固定エツジとの間を移動し、グリスト面内に繊維
精砕摩擦力を作り出す処理を包含する。

出願人に許可されたスウエーデン国特許第
326097号によれば同様の方法が述べられ、シリン
ダの内壁は軸線方向に制限される半径方向範囲の
溝が設けられ、そこで少量のグリストが妨げら
れ、一方同時にインペラは迅速な回転でグリスト
の主部を保持する。インペラにより動かされるグ
リストの層及びシリンダの内側の溝により妨げら
れるグリストの層はグリストの２つの層間に作り
出される摩擦表面で精砕される。周知の方法によ
る溝によつて形成される障害物は、繊維がインペ
ラとシリンダ内壁の起伏との間の同心のスロツト
を通過するとき、精砕作用が主として繊維それ自
体の間で作り出される内部摩擦により達成される
ように次第に傾斜される。

本発明の目的は、上述した原理によりリフアイ
ナ作業の精砕作用を更に改良することであり、紙
及び同様の製品の製造に良く適した特性でパルプ
を作り出す繊維及び小繊維のより有効な小繊維化
及び分離を得る。これはグリストが繊維の表面層
を削取る閉鎖シリンダの内周に配置される精砕部
材のエツジから外力により作用されるとき、内部
摩擦の表面を作り出す遠心力による詰つたグリス
トに同時に生ずる作用を介して主として達成され
る。本発明に従つて設計されたドラムには、その
側壁に沿つて軸線方向に配置した望ましくは矩形
断面の精砕部材が設けられ、これはドラムの材料
より硬い材料で作られ、またこれはそれらのエツ
ジによりグリストの繊維を精砕するインペラと協
働する。これらの精砕部材はこうして輻の形を有
し、望ましい精砕効果を考慮して互から20mm位の
適当な距離をもつて、壁から１ないし２mm全体的
に突出するだけでドラムの内壁に従う。輻の間の
ドラムの表面は円筒形のドラムに従い、あるいは
添付図面に示すように僅かに深くした溝として形
成し得る。原材料の最終的な精砕は本発明によれ
ば、高速度のグリスト本体が精砕輻のエツジを過
ぎて動くとき作り出される繊維への削取り作用に
よるのと同様、グリスト内に作り出される摩擦表
面の使用により、グリストへの作用によつて達成
される。本発明によるリフアイナは在来周知の設
計よりも高い容量を有する。

精砕効果は、グリストが高い速度で輻のエツジ
を過ぎて垂直に動くとき、グリストの流れにより
得られる減速作用により作り出される。

ドラムの内面と垂直又はほとんど垂直に配置さ
れる輻は、詰つたグリストの流れに強力な減速作
用を有し、またエツジにより減速されるグリスト
の小部分と、インペラと共に回転を続けるグリス
トの部分との間の速度の大きな相違のために摩擦
の激しい表面が作り出される。グリストの一方の
部分が輻のエツジにより減速され、またグリスト
の他方の部分が動き続けるとき、グリストはその
固定部分と動いている部分との間に生じる摩擦の
内部表面の間ばかりではなく、繊維の激しくかつ
引き延ばされた分離となる輻のエツジのグリスト
へ直接機械的な作用によつても作用されるだろ
う。

ドラム内壁の輻は長手方向エツジの一方が幾分
突出する、例えばドラムの内壁から１又は２mm突
出するような深さの軸線方向に仕上げた溝に適当
に保持される。

本発明は、一般の紙パルプの後精砕のためと同
様、熱機械的パルプの調整のため特に良く適合さ
れるものである。

リフアイナに供給される原材料はロータのイン
ペラにより促進され、それをドラムの内壁に振り
出す。スウエーデン国特許第326097号によれば、
グリストを軸線方向に動かし得る鋤部材を用いる
ことは周知である。本発明による鋤作用は、イン
ペラに設けた対応のスロツト内に鋤を半径方向に
延長することにより改良された。こうして固定の
鋤部材がインペラによつて運ばれるグリストの流
れの中に一層延びるとき、ドラムで処理中のグリ
ストの軸方向の流れが容易となる。

グリストのこの方向ずけにより、グリストの量
は増加又は減少し得る。ロータの一定回転速度
で、一定量の詰つたグリストがインペラに蓄積さ
れることに基き、グリストにより輻に対して発生
される圧力は変化するだろう。

精砕区域における圧力の大きさはまた、インペ
ラの回転方向に関してインペラが輻となす角度に
基く。

もしインペラが半径方向に向けられるならば、
グリストへの外向きの力は、インペラが回転方向
に関して反対方向の角度を有するときよりも小さ
いだろう。リフアイナの効果はそれ故インペラの
交換により又はインペラの角度を変化することに
より調節し得る。

グリストはここで、変形したインペラ２３とド
ラム１０の内側面との間の楔状空間に圧縮され、
こうして高度に圧縮したグリストの本体は輻１２
のエツジ１９により削取られる。

角度が小さければ小さい程高い圧縮が得られ
る。

精砕部材即ち輻はセラミツク材料、例えばシリ
コンカーバイドから作られるのが望ましく、これ
は摩耗に対し大きな抵抗を有し、またそれ故グリ
ストに対するそれらの衝撃角度を長期間維持する
だろう。同時に結晶性の特性は作用エツジの精砕
特性の維持を助ける。

コバルト結合のタングステンカーバイドの精砕
バーも又用い得る。更にこのエツジはドラムの内
面から余り離れて突出せず、最高削取り効果を有
効に用いるため一般的に１mmから２mm内方に突出
することが重要である。

溝への輻の取付けは、それらを取外しかつそれ
らを新たな位置に新たに挿入することを可能に
し、輻を捨てあるいはそれらの精砕能力をエツジ
を再研磨することにより新たにする前に、全ての
４つのエツジを用いる。

輻の作用エツジの幾何学的な角度は、自然の摩
耗を考慮して90゜に負の方向に約１゜加えた値と
すべきである。

本発明はリフアイナの可能な設計を例示してい
る添付図面を参照して以下説明されるだろう。

第１図には第２図の―線に沿う断面が示さ
れ、第２図はリフアイナの上半部を除いたリフア
イナ及び供給装置を上から見た図を示す。

第３図はリフアイナドラムとロータの一部の横
断面を示す。

第４図はリフアイナを通るグリストの軸流を調
整する２個の鋤部材（plough）の端面図を示
す。

第５図はリフアイナの横方向から見た第４図に
示されるリフアイナドラムと２個の鋤部材の横断
面図を示す。

第６図はリフアイナの縦方向に見たリフアイナ
ドラムと鋤部材の横断面を示す。

全ての図において同じ参照番号は対応する部分
のために用いられた。

第１図と第２図は、機械的リフアイナパルプ、
即ち熱機械的パルプ（TMP）を製造するため工
業的な使用に向けられるリフアイナの側面図と平
面図を示している。このリフアイナは４個のイン
ペラ２１をもつた１個のロータ１４を有する。ド
ラム１０にはドラムのライニング材料よりも大き
な摩耗抵抗をもつ材料から作られる輻１２が設け
られる。第１図においてフランジ４２（第２図）
は移送スクリユー１５を示すため除去され、スク
リユーは予熱されたチツプを精砕区域に供給し、
ここでチツプは回転するインペラにより加速され
る。第１図と第２図によるリフアイナのドラム１
０は軸２２用の開口をもつフランジ４０と４２に
より両端部で閉鎖される。軸２２はパツキン箱４
１を通してフランジ４０を貫通し、また軸の他端
部でパツキン箱４３を通してフランジ４２を貫通
する。リフアイナはそれ故木材の熱機械的精砕に
おけるように高い温度で精砕するのに用い得る。

このリフアイナには予熱器６２が設けられ、こ
こでチツプはTMP精砕のため必要とされる温度
にもたらされる。チツプはフイーダ６０により
TMPリフアイナに供給され、また処理されたパ
ルプは排出弁１６とパイプ１７を通してリフアイ
ナを離れる。リフアイナの容量はフイーダ６０と
排出弁１６により調整される。フイーダ６０は蒸
気がドラムの内側から逃れるのを防止する連続ス
クリユー型であり得る。ドラム内は、蒸気の注入
により又はグリスト中に存在する湿気から精砕過
程中に生じる蒸気の使用により高い蒸気圧を維持
し得る。

ロータ１４は軸２２によりモータ（図示せず）
で回転しし得る。ロータのこしき２０に設けたイ
ンペラ２１は図では４個であるが、リフアイナの
容量に応じて８個又はそれ以上にし得る。インペ
ラ１４はドラムの内面に向かつて延ばされ、示さ
れる図で輻１２は第３図にも示されるようにドラ
ムの内面１１で軸線方向に機械加工される、溝１
３に挿入される矩形横断面をもつて示される。こ
れらの輻１２と同様にインペラ１４はドラム１０
の内側の全部分を全体的又は実質的にカバーして
いる。溝１３はドラムの内壁に従い、また正反対
に対向する対として配列されるのが望ましく、そ
れ故２つの同じく正反対に対向するインペラ２１
が同時に通過する。これらのインペラ２１は第３
図に破線で示す如く輻１２から限定した距離に延
びる。

輻１２は例えばシリコンカーバイド又はカーボ
ランダムのような高い耐摩耗性の材料から作ら
れ、ここでは矩形の横断面をもつて示される。こ
れらはそれらの幅の主要部に対し溝１３内に埋込
まれ、またドラムの内壁上１又は２mmだけ延び
る。輻の矩形横断面は３×15mm又は４×18mmであ
り得る。これらはこうして90゜あるいはその付近
の角度を有している長手方向側部に沿つてエツジ
を形成する。

シリンダ部分４５の輻１３内の輻１２の適用の
態様は、リフアイナの技術的な機能として、また
いかにしてそれが経済的に機能するか重要なもの
である。

ドラムの内壁１１上の輻１２の作動エツジ１９
の高さ（第３図）は動いているグリスト内の摩擦
面の生成、及び単繊維の表面がいかにしてエツジ
により影響を受けるか極めて重要なものである。

もし輻の深さが輻１２の幅と等しいかほとんど
等しく作られるならば、エツジ１９の選択される
高さは輻の底部に導入される金属条件４４により
決定される。輻１２の側部はその後金属接着にか
わで被覆されまたしつかりと押下げられる。輻１
２はにかわが十分につくまで適所に保持すべきで
ある。リフアイナが熱機械的パルプの製造に用い
られるとき、にかわの耐熱特性が考慮されるべき
である。ドラムには溝１３と同心の放射状孔３７
を設けることができ、ここで輻１２を取り外すた
め工具を用いることができる。輻１２の交換はこ
うして容易にされ、また輻の未使用のエツジが引
き続いて用い得る。輻１２はまた再び鋭くし得
る。

輻の深さは面１１上のエツジ１９の作動距離が
0.5mmから２又は３mmまでし得るようにするのが
望ましい。特別な状況のもとで、大きな距離が考
え得るが、こうして輻により仕切られる空間内の
材料の均一な流れと交換が妨害されるので10mmを
超えるべきではない。

リフアイナ輻の機能しているエツジのサービス
期間の長さは研摩作用に基き、また金属起源の輻
が用いられるときグリストの一定の構成要素によ
る化学作用にも基くものである。エツジは汚染さ
れない原材料によつてもかどをとられ、その作用
は鉱物汚染物質により極めて高度に促進される。
鉱物材料から作られる輻の選択は重要であり、ま
たある型の精砕として最も良い結果は、容易に光
沢を得ないが摩耗したとき進行面を改良する材料
で得られることがわかつた。

リフアイナにはそれは通してフイーダから出口
へグリストの軸流を維持しかつ調整するための手
段３０を設け得るのが望ましい。多数のこのよう
な軸流フイーダが第３〜６図に示される。これら
は各々円筒形の栓３１を有し、これはドラム１０
の孔３２内にねじ込まれる。栓３１は外側からね
じ込まれ、また栓３１用のホルダ４８にロツクナ
ツト４６，４７により保持される、ロツクナツト
３３により適所に固定される。栓３１はまた栓の
軸線方向通路を通る水、化学品その他の添加物用
の連結部２９を保持する。

栓３１はその内側に鋤部材３４を有し、これは
輻１２とインペラ２１との間の空間を貫通して半
径方向内側に延びている。インペラにはこれを通
過させるため対応する開口３５が作られる（第５
図）。第４図に破線で示す真の半径方向位置３４
ａから所望角度に鋤部材３４を回転することによ
り、リフアイナを通るグリストの軸流はリフアイ
ナの所望の精砕作用を維持するため調節し得る。

鋤部材３４をもつ栓３１も又ナツト３３により
半径方向に動かし得、かつロツクナツト４６によ
りその位置に固定され、鋤部材３４を過ぎるイン
ペラ２１の各通路で動かされるグリストの量を増
加又は減少する。

栓３１と鋤部材３４の角度的並びに半径方向位
置決めにより、インペラ２１によつて運ばれるグ
リストの量は調整し得、またこうして精砕エツジ
１９に対してグリストの遠心力により発生される
圧も又広い限度に変化し得る。

グリストがリフアイナを通して軸線方向に早く
動かされれば早いほど単位時間当りインペラ２１
により運ばれるグリストの重量は少ない。エツジ
に対する圧力はこうして減少する。

第３図に示されるように、ドラム１０の内側面
１１は全く円筒形か又は各対の輻１２間の所定の
適当に形成した溝３６であり得る。これらの溝に
はなめらかな流線形が与えられる。

第１図の矢印３８により示される方向に回転す
るとき、グリストは別々のインペラにより主とし
てリフアイナに供給されるグリストの量及び鋤部
材３４の調節に基いて多かれ少なかれ運ばれる。
第１図と第３図に示されるようにインペラ２１と
鋤部材３４との間の角度は90゜より負の即ちそれ
より僅か少ない。インペラにより運ばれる多くの
量は輻１２のエツジに対して高い圧力のグリスト
を発生し、より活動的な精砕作用をもたらす。

出口に向うグリストの流れを増加するためにド
ラムの直径は所望の流れを得るよう１：100又は
それ以上の円錐性に拡大し得る。

リフアイナに入つた後グリストはインペラ２１
により、またドラムの内側面に沿う回転流から成
る遠心力により加速される。グリストはここで、
ドラムの内径及びロータの速度に基き20m／sec
から60m／sec以上の速度で動く。流れているグ
リストの本体が輻のエツジにより遅延されると
き、激しい精砕力が繊維に作用して発生され、ま
た同時にグリストの本体に繊維対繊維の内部剪断
力を発生する。

全停止にもたらされるグリストの部分の運動エ
ネルギは熱に変換され、グリストの含水量の一部
を蒸発させるためグリストの温度を上昇する。チ
ツプの水分含有量に基き、水分比率の有害な減少
を防止するため、水がグリストに加えられねばな
らない。

輻間の表面に沿う空間に繊維パルプの有害な留
置が起きないことがわかつた。グリストの流れは
停帯したパルプが蓄積するのを防止するに十分で
ある。

新聞用紙を製造するための、精砕したトウヒ属
木材からのパルプを顕微鏡的に観察することによ
り、仮導管（tracheide）の第１及び第２層にお
ける精砕作用が通常のデイスクリフアイナにより
得られる効果よりも更に有利であることが確証さ
れた。

操作中リフアイナ内側のグリストの流れで作つ
たストロボスコープによる観察は、輻のエツジに
より遅延された後グリストの粒子がその速度を失
い、またエツジを横切つた後次のインペラの表面
に収集され、そこで粒子が次の固定エツジに対し
再びそぎ取られるように所望の精砕圧力を作り上
げるに必要な重量をインペラが蓄積することがわ
かつた。

インペラへのグリストの蓄積は完全にアトラン
ダムであり、また繊維の大部分は普通の機械的パ
ルプに対しほとんどの剛性を失つた。