JPS5920799B2 - 漂白方法および漂白剤添加制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 製紙技術に於ては、先ずセルローズ繊維パルプのスラリ
ーが周知の方法で作られる。

このようにして作られたパルプスラリーから高品質の紙
を作るには、かつ色の原料を漂白しなければならない。

漂白工程に於ける困難は、同時にセルローズを損うこと
なく染料を取り除くことである。

従来の技術に於てこの操作を行うには、漂白を数段階の
工程で行っている。

第１の工程では、かつ色の原料に塩素を加える。

次いで、この塩素添加工程に於て生じたアルカリ溶解性
の塩素化リグニン化合物を除去するために、水酸化ナト
リウムアルカリ洗浄を行う。

次に加えられる漂白剤は次亜塩素酸ナトリウムである。

次亜塩素酸ナトリウム添加に引き続いて、２酸化塩素が
原料に加えられ、原料は前の工程で生じたアルカリ溶解
性の塩素化リグニン化合物を除去するために再び水酸化
ナトリウムアルカリ洗浄を受ける。

最後の工程で、更に２酸化塩素が原料に加えられ、高品
質の紙を作ることのできる漂白された原料が生産される
。

高品質の製品を得るには漂白工程を制御することが望ま
しいことは容易に分るであろう。

これまで、このような制御を行うための試みがなされて
いる。

例えば、工程の成る点に於て原料の化学分析を行うこと
により、所望の結果を得るために加えなければならない
漂白用化合物を指示することができる。

しかしこのような制御は１次的な制御ではなく２次的な
Ｔｆ＋脚であり、このような２次的な制御のあらゆる欠
点を備えている。

チャペルの特許第３，７２９，３７５号には、漂白過程
の最後の工程に於ける２酸化塩素添加を制御する装置が
示されている。

チャペルは、最終工程に送られて来る原料の明るさを測
定し、この信号を最終工程を出て行く原料に望まれる明
るさを表わす基準信号と比較して、差信号を得るように
した。

この差信号はに倍されて制御信号となり、電動弁を作動
させて最終工程に於ける２酸化塩素の添加量を調整する
。

係数には、スラリーの温度と流量および漂白剤の化学的
な強さを考慮してきめられる。

チャペルの特許によれば、更に最終工程を出て行く原料
の明るさを測定し、これを前記と同じ標準と比較して第
２の差信号を得る。

この差信号は係数Ｋを変化させて第２の差信号を零にま
で減少させるのに使われる。

この特許の特許権者が認めた所によれば、この最終の工
程に於ける反応時間は約２時間である。

明るさの測定をするのに、チャペルは、スペクトルの青
色部分を代表すする４７０ナノメートルの波長を有する
光源を使用している。

チャペルの特許に示されている上述のような制御法は、
漂白過程に於ける漂白剤の添加を制御する成る手段を与
えるものではあるが、しかし充分安定なものでもなけれ
ば、また効果的なものでもない。

この装置は明るさの小さな変化に対して特に鋭敏である
というものではない。

そして得られる結果に比して比較的複雑であり、かつ高
価である。

また、例えば濃度の変化、種類の変化、黒い液による汚
染のような偽像因子に起因する誤差を生じ易く、かつ色
の原料にしばしば加えられる再循環させた漂白紙の影響
を受は易い。

本発明は、漂白用薬品の添加を制御する従来の装置の欠
点を克服した、漂白用薬品の機械による連続的な制御を
行う漂白法および装置に関する。

本発明による方法は、濃度の変化、種類の変化、黒い液
による汚染もしくはかっ色原料に漂白した紙を加えて再
循環させることのような偽像因子によって悪い影響を受
けるようなことがない。

本発明の方式は従来の装置より敏感である。

そして漂白過程の１次的制御が可能である。

本発明の方式の感知単位の温度係数は非常に低い。

本発明の装置の感知単位の出力は、問題となる領域に於
て、薬品濃度と適度に直線関係をもっている。

本発明の１目的は、従来の制御方式より効果的な、漂白
用薬品の機械による連続的な制御装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、濃度の変化等のような偽像因子に
よって悪影響を受けない、漂白用薬品の機械による連続
的な制御装置を提供することである。

本発明の他の目的は、従来の装置より安定な、漂白用薬
品の機械による連続的な制御装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、温度係数の低い感知単位を組込ん
だ、漂白用薬品の機械による連続的な制御装置を提供す
ることである。

本装置の更に他の目的は、出力が薬品濃度に対して適度
に直線的である感知単位を組込んだ、漂白用薬品の機械
による連続的な制御装置を提供することである。

本発明のその他の目的は以下の記述から明かになる。

一般的に言って、本発明は漂白薬品の機械による連続的
な制御を提供しようとするものであり、この制御に於て
は、１対の明るさ感知単位がかっ色原料に塩素を加える
漂白過程の最初の段階と協働し、入って来るかっ色原料
に向けられた感知部材によって生ずる明るさ信号が、塩
素を添加した直後の原料から導かれる第２の明るさ信号
と結合されて結合信号を生ずる。

そしてこの結合信号は標準設定点信号と比較されて制御
信号を生じ、この制御信号が前記最初の段階に於ける塩
素添加を調整するのに使われる。

各感知単位は、原料を運ぶ導管に設けられた窓に隣接し
て位置する赤色光源を包含し、感知部材によって検知さ
れて明るさ信号を提供する反射光を生ずる。

各単位はまた、光源からの光の径路から外れた位置から
光源からの光の径路内の位置へ移動して、光を感知部材
へ反射させて標準信号を発生させる標準部材を備えてい
る。

以下添付図面について本発明を説明する。

これらの図面は本明細書の１部をなすものであり、本明
細書と共に読まれるべきものである。

各図面を通じて同様な部分には同様な参照数字が付しで
ある。

第１図は、本発明の制御装置を備えた多段漂白設備１０
を示す。

この設備は周知のパルプ処理によってつくられたかっ色
原料を導く入口管１２を備えている。

原料は管１２から混合箱１４に流入する。

入口管１６は弁１８を介して混合箱１４に塩素を供給し
、弁１８は後述するようにして電動機２０によって操作
されるようになっている。

塩素とかっ色原料との混合物は混合箱からタンク２２へ
流れ、タンク２２から周知の型の密閉容器２４に送られ
る。

パルプは密閉容器２４から真空形成ドラム２８に集めら
れる。

ドラム２８には再循環ポンプ３６が設けられており、こ
のポンプは液を戻り管３４を通して箱２４の入口に帰す
。

原料はドラム２８から密閉容器３０へ進み、容器３０は
管路３８によってタンク４２の入口４０に接続されてい
る。

管路４４は水酸化ナトリウムを弁４６を介して入口４０
に供給するようになっている。

弁４６は後述するようにして電動機４８によって操作さ
れる。

原料はタンク４２の頂部から管路５０を経て密閉容器５
２に送られる、真空形成ドラム５４は密閉容器５２と共
働してパルプを集め、これを密閉容器５６に送る。

ドラム５４には戻り管５８が設けられており、液はポン
プ６０によって戻り管５８を通って人口管路５０に送ら
れる。

出口管路６２は原料を密閉容器５６からタンク６６の底
部の入口取付物６４に送る。

管路６８は次亜塩素酸ナトリウムを弁７０を介してタン
ク６６の入口６４に導く。

電動機７２は後述するようにして弁７０を操作し、タン
ク６６への次亜塩素酸ナトリウムの流れを制御する。

タンク６６からの原料は管７４を経て密閉容器７６へ送
られ、容器７６はこれと協働する真空ドラム７８を備え
ている。

パルプはドラム７８から密閉容器８０に入る。

ドラム７８と協働するポンプ８４は液を入口管７４に送
り返す。

密閉容器８０を出た原料は管８６を経てタンク９０の下
端の入口取付物８８へ進む。

管９２は二酸化塩素を弁９４を介してタンク９０に供給
し、弁９４は後述するようにして電動機９６によって制
御される。

タンク９０を出た原料は管９８を経て密閉容器１００へ
流れる。

容器１００はこれと協働する真空ドラム１０２を備えて
いる。

パルプはドラム１０２から密閉容器１０４に入る。

ポンプ１０８は液をドラム１０４から入口管９８に接続
された管１０６へ再循環させる。

管１１０は原料を密閉容器１０４からタンク１１４の底
部の入口取付物１１２に導く。

管１１６は水酸化ナトリウムを電動機１２０によって制
御される弁１１８を介してタンク１１４に導く。

タンク１１４からの原料は管１２２を通って密閉容器１
２４に流れ、密閉容器１２４はこれと協働する真空ドラ
ム１２６を備えている。

パルプはドラム１２６から出口密閉容器１２８へ進む。

ポンプ１３２は液をドラム１２６から入口管１２２に接
続された管路１３０へ再循環させる。

最終段に於て、密閉容器１２８からの原料はタンク１３
８の入口取付 １３６へ送られる。

管１４０は二酸化塩素を弁１４２を介してタンク１３８
に導く。

電動機１４４は後述するようにして弁１４２を制御する
。

原料はタンク１３８から管１４６を経て密閉容器１４８
へ流れる。

真空ドラム１５０はパルプを密閉容器１４８から出口密
閉容器１５２へ運ぶ。

ポンプ１５６は液をドラム１５０から入口管１５６に通
ずる管１５４へ循環させる。

密閉容器１５２からの完全に漂白された原料は管１５８
を通って製紙機械（図示してない）へ流れて行く。

先に指摘したように、反応時間帯数もしくは明るさの測
定がなされている時間およびその結果としての制御が有
効となる時間は、漂白過程の最終段階に於ては、約２時
間である。

過程のそれより早い段階に於ける時間常数は次第に短か
くなって行き、最初の工程すなわち塩素化工程に於ては
２秒程度である。

その上、現在の技術を採用した電子制御回路の最小フィ
ードバック時間常数は１マイクロ秒の程度であり、制御
をこれ以上の如何なる値にも調整することができる。

通常、プロセス制御回路は約２秒の時間常数に調整され
る。

漂白操作を制御するための本発明の装置に於ては、第１
の制御操作は第１工程すなわち塩素化工程に於て殊われ
る。

かっ色原料の流入管路１２に第１の感知単位１６０を設
けて明るさの信号を得る。

そしてこの信号を増巾器１６２で増巾する。更に、混合
箱１４からの流出管路に第２の感知単位１６１を置き、
塩素化された原料の明るさを塩素化の直後に測定する。

感知単位１６１からの信号は増巾器１６３で増巾され、
増巾器１６２からの信号といっしょに制御信号単位１６
４に加えられる。

第４図に示すように、単位１６４は、例えば、増巾器１
６２，１６３からの出力を入力として受ける差働増巾器
１６５を含んでいる。

増巾器１６５は、感知単位１６０，１６１からの２つの
明るさの信号の差を表わす出力信号を提供する。

差働増巾器１６５の出力は周知の適当な型の比較回路１
６７に加えられる。

この回路１６７は、差働増巾器１６５の出力を、過程の
第１段階に於ける塩素添加の結果としての明るさの所望
の変化を表わす設定値信号と比較する。

この設定値信号は、制御部材１６９によって回路１６７
中に自動的または手動的のいづれの方法によってでもセ
ットできる。

回路１６７は、増巾器１６５からの差信号と設定値標準
との間の偏倚を表わす出力制御信号を生ずる。

この信号は導線１６８によって電動機２０に加えられる
。

電動機２０は塩素の添加を制御する弁１８と協働する。

この第１の段階に於ける反応時間常数は極めて小さいの
で、この装置は最も信頼でき、かつ効果的である。

その上、かっ色原料と塩素化した原料との間の明るさの
差を表わす差信号を発生させるので、この制御は例えば
濃度の変化、種類の変化、黒液汚染もしくはかっ色原料
への再循還漂白紙の添加のような偽像的な条件に影響さ
れない。

すなわち、誤差信号は、漂白剤の作用によって起るパル
プの光学的特性の変化によってのみ左右される。

このことは、漂白過程に於ては漂白剤はスラリー中の繊
維物質にだけ作用し担体には作用しないという事実を考
えれば、容易に分る。

差信号技術により、繊維物質に対する漂白剤の効果を例
えば担体の色とは無関係に決定することができ、就中、
本質的に明るさの測定に対する漂白剤の効果を決定する
ことができる。

漂白過程の第１段階に於て差信号を提供するための１対
の感知単位１６０，１６１を含む上述の制御装置を使用
することにより、過程全体を通じて得られる結果が著し
く改善されることが分ったが、所望ならこのような制御
を漂白システムの残りの各段階についても有利に行うこ
とができる。

２つの明るさ信号の差を採用する方式を示したが、入口
および出口の明るさ信号を例えば掛は合わせる等の他の
方法で組み合わせ、その後適当な設定値信号と比較して
制御を行うようにしても良いことは言うまでもない。

かっ色原料に塩素を加える漂白過程の第１段階に於ては
、光学的反射度と漂白度とのスペクトル感度曲線のピー
クは約６７０ナノメートルの波長の所に生ずることが分
った。

塩素化の前後に於けるかっ色原料について５００ナノメ
ートルから１０００ナノメートルまでの間の植種の波長
で行った試験の結果の概要を以上に述べると共に第３図
に示す。

波 長 明 る さ くナノメ 整 ユ かっ色 塩 素 昆−トル）１８
原料化後 ５００ １３．５ １８ ２１ １．４５
６００ １６．５ ２８．７ ３９．７ １．
９７００ １７ ４２．４ ６１．１ １．
７８００ １６．４ ４２ ５ １．５
５９００１５．６４８．１６１．２１．２３１０００
１５．９ ４０ ４８．４ １．３０上の表
の最右欄に示されている比は、背景の測定値をそれぞれ
かっ色原料と塩素化した原料との明るさの測定値から差
引き、後者の結果を前者の結果で割った値である。

第３図から分るように、最高の比は約６００ナノメート
ルの波長の所に生じ、７００ナクメートルに於ける比は
このピーク値に比較的近い。

その上、６７０ナノメートルまたはその近くの波長で発
光する利用可能の発光ダイオードがある。

このような発光ダイオードを単位１６０のような本発明
の各感知単位に採用する。

このようにすることにより、狭帯域フィルタ等を必要と
することなく敏感な測定が可能である。

またこのような発光ダイオードは強度が大きく、使用寿
命が長い。

上記に加えて、漂白作用の第１の段階に於て、スペクト
ルの赤色部分を代表する波長６７０ナノメートルの光を
使用すれば、明るさ測定の感度は。

スペクトルの青色部分を代表する４５７ナノメードルの
光を使用する場合の少くとも４倍になることが分った。

更に、赤色光を使用する測定は第２の段階に於ても２倍
の感度があり、漂白過程のその後の段階に於ても青色光
を使用する場合と同等の感度を持っている。

第２図に１つの感知単位例えば感知単位１６０の詳細を
示す。

上述したように他の感知単位１７２゜１７８．１８６も
感知単位１６０と実質的に同じであるので、感知単位１
６０だけを詳細に説明する。

単位１６０と協働する導管１２に開口部１９２が設けら
れており、この開口部に溶接等の任意適当の手段によっ
て窓取付用フランジ１９４が固定されている。

フランジ１９４には開口１９６が設けられており、この
開口に例えば「パイレックス」のような適当な材料でつ
くられた窓が取付けられている。

「パイレックス」はニューヨーク州コーニングのコーニ
ングガラス工業社の登録商標で、植種の特性を持つ高温
ホウケイ酸塩ガラスに対する名称である。

窓１９８の背後には抑え環２００が開口１９６中にねじ
込まれて、窓を所定の場所に保持している、窓の周囲の
環２００と取付はフランジ１９４との間には、０リング
２０２のような密封材を設けるのが望ましい。

ハウジング２０４は穴２１０を形成した支持ブロック２
０８を支えている。

穴２１０の１端には拡大した凹所２１２が設けられてお
り、集光レンズ２１４を受は入れるようになっている。

レンズ２１４は、可視光線に応答する周知の型の検知部
材２１６上に光を集める。

支持ブロック２０８に任意の適当な手段によって固定さ
れたブラケット２１８が光源２２０を支持している。

この光源は例えばスペクトルの赤色範囲の波長６７０ナ
ノメートルの光を発する発光ダイオードであっても良い
。

ブロック２０８には端子帯片２２２が設けられており、
これによって周知の適当な方法によって電気接続が形成
される。

ハウジング２０４は例えばポリ塩化ビニルのような任意
の適当な材料でつくられている。

なるべくならこの箱を窒素のような適当なガスで加圧す
るのが良い。

これは箱の壁に設けられた開口２４２を通じて行われる
。

ハウジング内の圧力を監視し、漏れた時に警報装置（図
示してない）を作動させるために、ブロック２０８に任
意適当な型の圧力感知装置２２４が設けられている。

ブロック２０８上のブラケット２２６は、レバー２３０
を支えるピボットピン２２８を支持しており、レバー２
３０の１端には特定の単位に対する明るさの標準２３４
を受ける支持部材２３２が形成されている。

各感知単位の明るさの標準２３４は、原料が各場所を通
過して行（につれて次第に明るくなって行くことは容易
に分るであろう。

レバー２３０の他端には平衡錘２３６が設けられている
。

レバー２３０は通常は第２図に示す位置を占めており、
感知される程の光を検知部材２１６に反射させない。

標準信号を発生させない場合には、ソレノイド２４０を
付勢してレバー２３０を回転させ、標準２３４を図面に
点線で示した位置に置く。

標準がこの位置にあると、光源２２０からの光は標準２
３４によって検知部材２１６の方へ反射される。

第１図に示す装置に於て、各段階に対する明るさの指数
は、Ｇ、Ｅ、の明るさ単位であられして、かっ色原料が
３０、塩素添加後が３０ないし３５、水酸化ナトリウム
の最初の添加後が４０、次亜塩素酸す） ＩＪウム添加
後が６０ないし８０、二酸化塩素の最初の添加後が８０
、水酸化ナトリウムの第２の添加後が７８、二酸化塩素
の第２の添加後が９０である。

本発明の漂白薬品の機械による連続的な制御装置の作用
は上述した所から明かである。

この方式を作動させるには、単位１６０，１６１のそれ
ぞれのソレノイド２４０を付勢して、標準２３４を光源
２２０からの光が標準上に指し向けられて標準から検知
部材２１６上に反射される位置に置く。

導線１６８上の結果としての出力は任意の適当な方法で
観測することができる。

そして適正な設定点信号を与えるように制御部材１６９
を操作する。

次いでソレノイドが消勢され、装置は作動状態となる。

単位１６４はかっ色原料の明るさを塩素化直後の原料の
明るさと比較し、制御部材１６９の設定に応じて導線１
６８に出力を生ずる。

この出力は電動機２０を作動させて弁１８を開き、塩素
添加によって生ずる明るさの変化が所望通りになるよう
な塩素化を行わせる。

前にも指摘したように、本発明に於ては反応時間常数が
小さい最初の段階に於て制御が行われるので、安定した
効果的なオンライン制御が行われることに注目すべきで
ある。

更に、スペクトルの赤色領域の光源を使用することによ
り、過程のうちのこの第１の段階に於ては、従来一般に
使用されている青色光の場合よりはるかに感度が良くな
る。

本発明は濃度に依存する度合いが低い、実際、濃度が５
％変化した時に明るさの読みの変化は２楚以下であるこ
とが現実に測定されている。

更に、上述したように、本発明の装置はかっ色原料に塩
素を添加する第１の段階に於て極めて優れた結果を得る
ことができるが、その後の段階にも同様に使用すること
ができる。

以上から本発明の目的が達成されることが分る。

従来の制御装置を改善した漂白薬品の機械による連続的
な制御装置が本発明により提供された。

本発明の装置は従来の装置よりも安定で効果的なオンラ
イン制御を提供するものである。

それは低い温度係数をもち、また低い濃度依存性をもっ
ている。

以上本発明の好適とする実施例につき詳細に説明したが
、本発明の精神を逸脱することなく種種の変化変型がで
きるのは言うまでもない。

本発明の実施の具体例には次のようなものがある。

■、前記各明るさ感知手段が、スペクトルの赤色領域の
光源を備えている前記特許請求の範囲第２項記載の漂白
剤添加制御装置。

２、前記取る段階が、入って来る原料がかっ色原料であ
る前記漂白袈裟の最初の段階であり、前記各明るさ感知
手段が、可視スペクトルの赤色領域の光源を備えている
特許請求の範囲第２項記載の漂白剤添加制御装置。

３、赤色光の前記各光源が、約６７０ナノメートルの波
長の光を発する発光ダイオードである前項２に記載の漂
白剤添加制御装置。

４、前記各明るさ感知手段に、（イ）光源と、（ロ）光
を前記光源から原料上に指し向ける手段と、（／う前記
原料から反射された光を感知して明るさ信号を生じさせ
る手段と、に）明るさの標準と、（ホ）この標準が前記
光源から感知できる量の光を前記感知手段上に反射させ
ない第１の位置と、前記光源からの感知できる量の光が
前記標準によって前記感知手段上に反射される第２の位
置との間で移動できるように、前記標準を取り付ける取
り付は手段と、（へ）通常は前記標準を前記第１の位置
にかたよらせる偏倚手段と、（ト）前記標準を、前記偏
倚手段の作用に抗して前記第２の位置へ移動させる手段
とを設けた前記特許請求の範囲第２項記載の漂白剤添加
制御装置。

５、前記取り付は手段に、ピボット運動ができるように
した腕部材を設けた前項４に記載の漂白剤添加制御装置
。

６、前記第２の位置へ移動させる手段がソレノイドであ
る前項５に記載の漂白剤添加制御装置。

７、前記信号を組み合わせる組み合わせ手段に、２つの
信号の減算を行って制御信号として差信号を生じさせる
手段を設けた前記特許請求の範範第２項記載の漂白剤添
加制御装置。

８、前記間るさを測定する各工程が、赤色光を原料上に
指し向けることを含む、特許請求の範囲第１項記載の漂
白方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による漂白薬品の機械による連続的な制
御装置を備えた多段漂白装置の略図、第２図は本発明に
よる漂白薬品の機械による連続的な制御装置の感知単位
の断面図、第３図は多段漂白過程の最初の段階に於ける
入射光の種種の波長に対する明るさ測定の感度を示す線
図、第４図は本発明による漂白薬品の機械による連続的
な制御装置を備えた多段漂白設備の１つの段階と協働す
る制御回路の略図である。 １８・・・・・・弁、１６０・・・・・・第１の感知単
位、１６１・・・・・・第２の感知単位、１６５・・・
・・・差動増巾器、１６７・・・・・・比較回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 漂白剤をかっ色原料に添加する漂白方法に於て、前
   記かっ色原料の明るさを測定することと、前記漂白剤を
   前記かっ色原料に添加することと、前記漂白剤を添加し
   た後に前記かっ色原料の明るさを測定することと、これ
   らの測定値を組合わせることと、この測定値の組合わせ
   に応答して前記漂白剤の添加を制御することとから成る
   漂白方法。 ２ 成る段階を通って流れる原料に漂白剤を添加する漂
   白装置に使用され、前記段階において前記漂白剤の添加
   を制御する漂白剤添加制御装置において、（イ）前記段
   階において前記原料に前記漂白剤を添加する調節可能な
   漂白剤添加手段と、（ロ）前記段階における前記漂白剤
   の添加に先立ってこの段階に供給される原料の明るさを
   表わす第１の信号を生じさせるために、この段階を通っ
   て流れる前記原料の流れの方向において前記漂白剤添加
   手段の上流側に配置された第１の明るさ感知手段と、（
   ／つ前記漂白剤の添加後の前記原料の明るさを表わす第
   ２の信号を生じさせるために、前記段階を通って流れる
   前記原料の流れの方向において前記漂白剤添加手段の下
   流側に配置された第２の明るさ感知手段と、に）制御信
   号を供給するように、前記第１および第２の信号を組み
   合わせる組み合わせ手段と、（羽前記制御信号に応答し
   て前記漂白剤添加手段を調節する調節手段とを備え、前
   記酸る段階が、入って来る原料がかっ色原料である、前
   記漂白装置の最初の段階である、漂白剤添加制御装置。