JPH10512629A - 化学薬品による繊維の新規な処理方法およびその方法に必要なその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、化学薬品によって繊維塊状物を処理する方法と、前記方法を実施するために必要とされる装置に関する。繊維塊状物は、混合セル内で気体移動媒体と混合され、螺旋状に形成され、管径とループ径の比率が１：１８〜１：６０になっているフロー型管状セルに輸送される。化学薬品は、反応器に縦方向に取り付けられた噴出口から反応器に直ちに注入される。前記処理は１〜５０ｍ／ｓの速度の反応混合物の乱流状態の流動の中で行われる。本発明は、繊維塊状物の高効率の処理を達成し、化学薬品の消費を減少させ、処理された材料の品質を高めることができる。これは漂白剤を使用してセルロースを処理する紙およびパルプ産業において利用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 化学薬品による繊維の新規な処理方法およびその方法に必要なその装置 技術分野 本発明は、化学薬品を使用する繊維物質の処理および紙およびパルプ産業並び に漂白用途に使用するために必要とされる装置に関する。 技術背景 現在、繊維並びに紙およびパルプ繊維の処理は様々な方法で化学薬品を使用す ることによって実現されている。例えば、懸濁物質の存在下で塩素漂白するもの （ソビエト社会主義共和国連邦特許番号250662,1969、ソビエト社会主義共和国 連邦特許番号282053,1970)、吸収カラム中で紙およびパルプ繊維を塩素で処理す るもの（ソビエト社会主義共和国連邦特許番号209964,1968）や、カラム反応器 の中で、オゾン、酸素、塩素のような薬品ガスを用いる繊維漂白の方法（ソビエ ト社会主義共和国連邦特許番号365411,1973）などが公知である。また、適当な 塊状物の層を維持するための循環輸送ベルトを備えた一定の装置を使用して、薬 品ガスで繊維を処理する方法も公知である（ソビエト社会主義共和国連邦特許番 号544724,1977）。 しかしながら、上記した全ての方法は反応領域における塊状物の輸送が十分で ないという欠点がある。さらに、薬品利用率と生成物の品質が低いと考えられて いる。このような処理に使用される化学薬品は非常に密に集合した繊維塊状物を 処理することはできず、また装置には大量の金属が必要になり、さらに、使用に 際して複雑な操作が必要になる。 必要とされる方法に最も近い方法は、フロー反応管中において薬品ガスで処理 したものを媒介とする繊維処理の方法であり（ロシア連邦特許番号903419,1993 ）、この方法は上記した全ての欠点を解消する。この方法は薬品ガスによるパル プおよび紙の漂白処理において使用され得る。この場合、乾燥基材から計算して １５パーセント以上の繊維濃度は、薬品ガスを伴って装荷セルから混合セルに輸 送される部分において達成される。前記混合セルは反応混合物が輸送されるフロ ーセルに続いており、このフローセルは処理された繊維を蓄積するためのセルに 接続されている。この方法の大きな欠点は反応領域における塊状物輸送が不十分 であり、塊状物全体に試薬を均一に分配できない点である。それゆえ、薬品の利 用率が低下し、処理された繊維を適切な品質のものとすることができない（概算 による漂白のレベルは５５パーセント以下である）。 本発明は、化学薬品による高品質の繊維処理の方法を提供するものであり、こ の方法によって、反応塊状物全体に均一な材料処理を行うことができ、薬品消費 を減少させ、処理された繊維の品質を高めることができ（特に、パルプ塊状物の 漂白レベルを向上させることができ）、さらに気体または液体状態にある様々な 化学薬品を使用して非常に密に集合した繊維を処理することが可能になる。 発明の説明 上記課題は、混合セル内における繊維と気体輸送媒体との予備的な混合という 方法によって解決した。前記混合セルは形成された混合物が輸送される管状セル に続いており、前記管状セルは、処理された繊維塊状物のための蓄積セルの周囲 をループして螺旋状に形成されており、管の直径（管径）とループの直径（ルー プ径）との比率は１：１８〜１：６０になっている。添付図面に示すように、化 学薬品は縦方向に取り付けられた噴出口から注入され、この処理は速度１〜５０ ｍ／ｓの乱流状態の質量流量（マスフロー）の中で行われる。 この方法と公知の方法との相違点は、化学薬品が反応器の側面に縦方向に取り 付けられた噴出口から反応器へ直接注入される点と、処理が速度１〜５０ｍ／ｓ という乱流状態の流動の中で行われる点である。さらに、反応器は処理された繊 維の蓄積のためのセルの周囲に螺旋状に形成されループ状になっており、管径と ループ径の比は１：１８〜１：６０になっている。 速度１〜５０ｍ／ｓでセル内を移動させ、反応混合物の乱流状態の中で繊維処 理を行うことは、反応領域における塊状物移動処理の明らかな増大を促進する。 反応混合物の乱流状態の流動は、一定範囲の移動速度において、また管径とルー プ径が一定比率である場合に促進される。セルの側面に取り付けられた噴出口か らセルに直接化学薬品を供給することによって、反応塊状物の全体において均一 な繊維処理を促進することができ、また、反応塊状物をさらに混合することが可 能になる。特に、混合セル内における輸送媒体の流動によって分散された繊維塊 状物は、螺旋状に形成され、管径とループ径との比率が１：１８〜１：６０にな っているセル内を速度１〜５０ｍ／ｓで移動するため、セルの側面から束縛力を 受けて、さらに分散されて処理される。この繊維構造の付加的な層形成は、反応 表面の増加を促進し、化学薬品のほぼ１００パーセントの利用を可能にする。反 応器の出口での反応塊状物の分析により、化学薬品はそこにはもはや存在しない ことが判明した。反応器を蓄積セルの周囲でループ状にした特殊な螺旋形状にす ることによって、装置の易動性と使用する表面の減少を図ることができる。 繊維塊状物の混合と分散およびこれに対応する化学薬品による処理プロセスの 高効率化の必要とされるレベルは、セル中の反応塊状物の速度値（１〜５０ｍ／ ｓ）と、管径とループ径との比率（１：１８〜１：６０）との間に一定の関係が ある場合に達成される。反応塊状物が１ｍ／ｓ未満の速度で移動すると、反応塊 状物の移動が脈動状態になるために、不安定な状態で処理されることになり、そ れゆえ、白色度や薬品利用率などの重要な性質が失われる。一方、速度が５０ｍ ／ｓを越えると、処理に大きな動力利用が必要となる。管径とループ径の上記比 率を下げることは、反応管の不安定な作用を引き起し、同様にこの比率を増加さ せた場合には生成物の品質が低下する。 この方法によると、繊維塊状物は移動媒体と予備的に混合される。これは、繊 維と移動媒体との質量が１０〜６０：１の比率になるように混合するとよい。こ の比率を６０：１より高くすると、反応器が詰まることによって生じるアクシデ ントを発生する状況になることがあり、一方、この比率を１０：１より低くする と、経済的でなくなる。この処理において使用される化学薬品は、酸素、オゾン 、もしくは塩素のような気体または塩素二酸化物や過酸化水素の水溶液のような 液体系である。 化学薬品が気体の場合、移動媒体としてその気体を使用する必要はない。この 場合、気体化学薬品の一部が移動媒体として混合セル内に入り、得られた混合物 は反応器へ導かれる。気体薬品の残部は縦方向に取り付けられた噴出口から直ち に反応器へ注入される。 また、移動媒体として、空気や蒸気を使用することも可能である。空気は酸化 剤の水溶液によって繊維塊状物を処理する場合に移動媒体としてしばしば使用さ れる。 この方法は、乾燥物質が３５〜９０重量パーセントの濃度範囲にある非常に密 に集合した繊維塊状物を処理することができる。 図面の簡単な説明 本発明の本質を次図に従って明らかにする． 図１：繊維処理用の装置図 図２：繊維塊状物の供給のための装置、混合セル、および気体媒体導入の調節 機構 実施例 この装置は、繊維塊状物を装荷するための装置（２）と管状供給システムのよ うに作られた気体媒体導入のための調節機構（３）とを備えており、繊維塊状物 と気体媒体とを混合するためのセル（１）と、処理された繊維塊状物を蓄積して おくセル（５）の周囲をループして螺旋状に形成され、管径とループ径が１：１ ８〜１：６０の比率になっており、前記混合セルに接続されたフロー型管状反応 器とから構成されている。 反応器には、反応器の側面に取り付けられた化学薬品供給システムのための複 数の噴出口（４）が備えられている。反応器の出口に取り付けられた蓄積セル（ ５）は処理された塊状物の汲み出しのための装置（６）と使用されたガスの排出 のための調節機構（７）とを備えている。 以前から知られたものであり、繊維塊状物の装荷のために使用されている装置 （ロシア連邦特許番号903419 1993）は、バンカー（８）と、容器（１０）で囲 まれた供給機構（９）から構成されており、前記容器は塊状物からのガス放出の ための穿孔部（１１）とバックバルブ（１２）とを備えている。 その装置について、細部の部品に要求される大きさや材料は、繊維塊状物、化 学薬品、処理条件、および反応速度に依存する。 この方法は次のようにして行われる。 反応液（例えば、水性液）をしみ込ませた繊維塊状物が供給装置（２）のバン カー（８）に輸送され、そして供給機構（９）によって出口に送られる。ここで 、圧力によって「塊状物ストッパー」に形成される。その形成の間に、「塊状物 ストッパー」は穿孔穴を通って空気を放出し、最後に装荷装置を離れる。「塊状 物ストッパー」の形成は、バックバルブ（１２）で圧力を増加させることによっ て行われる。圧力が混合セル（１）の内部よりも高くなると、バックバルブが開 き、繊維塊状物の一部が混合セル（１）に移動する。気体輸送媒体導入のための 調節機構（３）を通って混合セル（１）内に注入された気体輸送媒体は、塊状物 をばらばらの繊維にする。好ましくは気体媒体を、繊維と移動媒体の質量が１０ 〜６０：１の比率になるように消費するとよい。混合セルから出て、ばらばらの 繊維になった繊維塊状物は、移動媒体によってフロー型反応器（４）に送られる 。前記フロー型管状反応器は蓄積セル（５）の周囲に螺旋のループ状に形成され ており、管径とループ径の比率は１：１８〜１：６０になっている。化学薬品は 直ちに反応器に縦方向に取り付けられた噴出口から注入される。繊維塊状物と輸 送媒体との混合物の輸送速度および化学薬品の供給速度は、１〜５０ｍ／ｓの反 応塊状物の流動速度に達するように調節される。処理された反応塊状物は蓄積セ ル（５）に送られる。セルロースの漂白処理を行う場合、蓄積セルは高密度の円 柱であり、そこに利用される塊状物が蓄積され、この制御マニュアルに従って、 これに引き続く処理のために特別の装置（６）を使って汲み出される。そして、 使用されたガスは排出ユニット（７）から取り出され、２次使用のために再生さ れるか、或いは大気中に放出される。 本発明を次の実施例によって説明する。 実施例１ 乾燥物質の含有量が３０重量パーセントとなるように押圧され、しかも反応液 （水性液）をしみ込ませた紙およびパルプ塊状物を漂白剤で処理する。最初の生 成物中のリグニン含有量は３０ｋユニットである。この処理は次の条件で行った 。漂白剤は酸素を使用した。空気と酸素の混合物を移動媒体として使用した。セ ルロースと移動媒体の質量比は２０：１である。処理時間は３分である。反応器 の中での反応塊状物の流動速度は１．３３ｍ／ｓである。反応器の管径とループ 径との比率は１：２６である。反応器の内部の圧力は１ｋｇ／ｃｍ²である。反 応領域における温度は６０℃である。処理は上述の条件に従って行った。処理後 、セルロース塊状物中のリグニン含有量は１９ｋユニットである。反応試薬の消 費はセルロース１ｔあたり１９．７ｋgであった。反応器の出口で処理されたセ ルロース塊状物を分析すると、セルロース全体には漂白剤が全く存在しないこと が判明した。 実施例２ 実施例１と同じ品質指数を持つセルロース塊状物を漂白剤で処理する。この処 理は次の条件下で行った。漂白剤は過酸化水素の１．５パーセント水溶液である 。空気を移動媒体として使用した。セルロースと移動媒体の質量比は２０：１で ある。処理時間は３分である。反応器中における反応塊状物の流動速度は１．３ ３ｍ／ｓである。反応器の管径とループ径との比率は１：２６である。反応器の 内部の圧力は１ｋｇ／ｃｍ²である。反応領域における温度は６０℃である。処 理は上記条件に従って行った。処理後、セルロース塊状物中のリグニン含有量は １９ｋユニットであった。反応試薬の消費はセルロース１ｔあたり１２ｋｇであ った。反応器の出口で処理されたセルロース塊状物を分析すると、セルロース全 体には漂白剤が全く存在しないことが判明した。 比較例として、同種のセルロースを漂白するために使用されている公知の方法 （ロシア連邦特許番号903419,1993）では、出口のセルロース塊状物中に２７ｋ ユニットのリグニン成分が含まれている。漂白剤は反応器の出口で検出され得る 。反応試薬の利用率はわずか１５パーセントに過ぎない。 上述のデータから分かるように、本発明を実施することにより、反応試薬を使 用して、高効率で繊維塊状物を処理することができ、その結果、反応試薬の消費 を減少させ、塊状物輸送処理の強化によって処理された材料の品質を向上させる ことができ、反応塊状物の全体に反応試薬を均一に分配することができる。この 方法と、この方法を実現するために開発された装置は、気体または液体状態の化 学薬品を使用して、非常に密に集合した繊維塊状物を処理することができ、同様 に、反応器の構造は、装置に必要とされる金属量と使用される表面を明らかに減 少させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ (71)出願人 プカノフ，ビタリー バレリエビッチ ロシア連邦、163061 ゲー．アルハンゲリ スク、ウーエル．ドゼルジンスカバ デ ー．11 カーベー．81 (72)発明者 グルジニン，ブラジミル パブロビッチ ロシア連邦、163046 ゲー．アルハンゲリ スク、ペーエル−テー アボドノイ カナ ル、デー．71 カーベー．141

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維塊状物と反応試薬との混合物を供給する工程と、引き続き、蓄積セルへ の処理された繊維塊状物の蓄積する工程とを含むものであって、 繊維塊状物が、あらかじめ気体移動媒体と混合されて、得られた混合物は、螺 旋状に形成され、管径とループ径との比率が１：１８〜１：６０になっているフ ロー型管状セルに輸送され、 化学薬品が、この反応器に縦方向に取り付けられた噴出口から直ちに反応器に 注入され、前記処理が速度１〜５０ｍ／ｓの反応混合物の乱流状態の流動の中で 行われることを特徴とする化学薬品による繊維塊状物を処理するための改良され た方法。 ２ 繊維塊状物が移動媒体と１０〜６０：１の質量比で混合されることを特徴と する請求項１に記載の方法。 ３ 化学薬品が薬品ガス、例えばオゾン、酸素、塩素であることを特徴とする請 求項２に記載の方法。 ４ 化学薬品が移動媒体のようにも使用されることを特徴とする請求項３に記載 の方法。 ５ 化学薬品が、塩素二酸化物または過酸化水素の水性液であることを特徴とす る請求項４に記載の方法。 ６ 移動媒体が、空気または蒸気であることを特徴とする請求項５に記載の方法 。 ７ 化学薬品を使用することによって繊維塊状物を処理する装置であって、 繊維塊状物を装荷する装置およびセル内への気体媒体導入のための調節機構と を備えた、繊維塊状物と気体媒体とを混合するセルと、 前記混合セルに接続されたフロー型管状セルと、 前記フロー型管状セルの出口に接続され、処理された繊維塊状物のための蓄積 セルとを含む装置であって、 前記フロー型管状セルが、蓄積セルの周囲をループして螺旋状に形成され、管 径とループ径との比率が１：１８〜１：６０になっており、さらに縦方向に取り 付けられた反応試薬供給噴出口を備えていることを特徴とする装置。