JPS63203889A - 化学薬品を繊維パルプに混合する方法と装置 - 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、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
械的なパルプ、機械的な木材パルプ及び他の種類のパル
プといったリグ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
なりっへある。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
要性も低くなるがらである。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１
０％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成る程度のスペース
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及びウオーム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−ａの好ましい実施例を示している１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ツ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＠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１ｏ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及びウオーム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オーム１１のピッチは９通常は
２０ないし３０％の間で次第に小さくなっている。更に
、ウオームには、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
られるパルプを受は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ら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
ドプレート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０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、繊維層間
に内部剪断力を受けると共に、繊維層における交番する
速度勾配と軸方向及び半径方向におけるパルプの振動運
動とによって生じたこねり作用を受ける。装置は、通常
、２００ないし１５００ｒｐｍ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、成る場合、例えば、成るパルプ濃度の
場合には１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
と、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、５ＣＡＮ−Ｃ１１ニ
ア５による７９．５％の輝度が得られた。化学薬品は１
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、２４，０００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２
３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１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
従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。

従来の装置で　　　　本発明の装置で 処理した粉体　　　　処理した粉体 パルプ　　　　　　　パルプ 輝度ＩＳＯ％　　　　　　７９，５　　　　　　８１．
２張力指数Ｎｍ／ｇ　　　　　３５．７　　　　　　３
９，８引裂指数ｍＮｍ２・ｇ　　　　　３．４　　　　
　　　３．９輝度は、５ＣＡＮ−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・・・ウオーム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 手続補正書（方式） ■、事件の表示　　　昭和６２年特許願第２９０４６３
号２、発明の名称　　　化学薬品を繊維バルブに混合す
る方法と装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　ヘードモーラ　アクチェボラーグ４、代理人

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維パルプ、特にリグノセルロース材料に化学薬
   品を混合する方法であって、回転部と固定部との間のス
   ペースにあるパルプを混合及び処理ゾーンを通して搬送
   方向に互いに前後に続く段へ搬送しそして第１段でパル
   プに搬送方向に圧力を加えた後にこのパルプを２つの後
   続する段（Ｆ−Ｇ）及び（Ｇ−Ｈ）のいずれかへ送り込
   むような方法において、 上記後続する段の一方（Ｆ−Ｇ）において交番する速度
   勾配及びパルプの同時の振動運動によりパルプの繊維層
   間に剪断作用を生じさせ、そして上記後続する段の第２
   の段（Ｇ−Ｈ）において同時の振動運動中及び繊維層間
   での剪断作用中に、パルプに最初に減速速度を与えそし
   てその後に加速速度を与えることを特徴とする方法。
2. （２）上記の後続する段の少なくとも第２の段（Ｇ−Ｈ
   ）においてこねり処理をパルプに施す特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。
3. （３）上記一方の後続する段（Ｆ−Ｇ）は、搬送方向に
   おいて上記第２の段（Ｇ−Ｈ）の前に実行される特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. （４）繊維パルプ、特にリグノセルロース材料に化学薬
   品を混合する装置であって、固定の実質的に水平なケー
   シング（１２、１９）と、このケーシングに対して周囲
   スペースをとってこのケーシング内に配置された回転可
   能な手段（９、１０、１１、２３）と、上記スペース内
   で処理すべきパルプのための入口手段で上記ケーシング
   の一端に配置された入口手段（１３）と、処理されたパ
   ルプのための出口手段で上記ケーシングの反対の端に配
   置されている出口手段（２１）と、上記スペースに化学
   薬品を供給するための入口手段（２６）と、上記パルプ
   入口手段（１３）とパルプ出口手段（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とを具備し、
   その第１の処理区分は、上記パルプ入口手段（１３）に
   接近して配置されていて、高い圧力でパルプをいずれか
   の後続する処理区分まで搬送するための搬送手段（９−
   １１）を上記回転可能な手段として備えているような装
   置において、 上記後続する処理区分の一方（Ｆ−Ｇ）に沿って上記ス
   ペース内にガイド素子手段（１５−１８−２５）が設け
   られており、この手段は、上記回転可能な手段（９、１
   ０）が回転する際にパルプ流れチャンネルを形成するよ
   うな形状及び配置とされ、このパルプ流れチャンネルは
   、処理区分の入口と出口との間で上記ケーシング（１２
   ）に向かって外方にそして回転可能な手段に向かって内
   方に交互に延びており、そして更に、上記後続する処理
   区分の第２部分（Ｇ−Ｈ）は、パルプの流れ方向に２つ
   の部分で構成され、上記スペースは、その第１の部分に
   おいてパルプの流れ方向にパルプに減速速度を与えそし
   て上記第１の部分の下流に配置された第２の部分におい
   てパルプに加速速度を与えるように形成されていること
   を特徴とする装置。
5. （５）上記一方の後続する処理区分（Ｆ−Ｇ）における
   上記ガイド素子手段（１５−１８）は、上記流れチャン
   ネルの流れ面積を増加及び減少するような配置及び形状
   とされる特許請求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）上記ガイド素子手段（１５−１８）は、上記ケー
   シング（１２）及び回転可能な手段（９、１０）に固定
   された管状素子（各々１５及び１８）と、プレート状素
   子（各々１６及び１７）とから成り、上記管状素子は、
   上記スペースの延びに沿ってケーシング及び回転可能な
   手段から交互に上記スペースに向かって各々或る距離だ
   け延びておりそして上記プレート状の素子は、上記スペ
   ースの延長方向に隣接する上記管状素子（各々１５及び
   １８）間に固定され且つ上記管状素子に沿って互いに或
   る距離に配置される特許請求の範囲第４項又は第５項に
   記載の装置。
7. （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、上記ケーシング（１２
   ）に配置されたプレート状素子（１６）の個数より多い
   特許請求の範囲第６項に記載の装置。
8. （８）上記管状素子（各々１５及び１８）は、実質的に
   三角形の断面であって、その辺が等しく且つその頂点が
   上記スペースへと突出している特許請求の範囲第６項又
   は第７項に記載の装置。
9. （９）パルプにこねり作用を与える素子手段（２２）は
   、第２の後続する処理区分（Ｇ−Ｈ）に沿って上記スペ
   ースに配置される特許請求の範囲第４項に記載の装置。
10. （１０）第２の後続する処理区分（Ｇ−Ｈ）は、互いに
    当接する底面を有する二重円錐台形より成り、上記ケー
    シングは外側の二重円錐（１９）より成りそして上記回
    転可能な手段は内側の二重円錐（２３）より成る特許請
    求の範囲第４項に記載の装置。