JPS6035473B2 - 繊維質のリグノセルロ−ズ含有材料からパルプを製造する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、少くとも２個のお互いに関して回転自在で
あり、ケーシング内に囲まれ、それらの軸線方向の圧力
の下で互いに対向するように配置された粉砕盤を有する
粉砕装置内で例えば木材チップのような粉砕されるべき
材料が分解され、材料が入口通路から両粉砕盤の間に形
成された間隙内に間隙の半径方向に内方の部分に供給さ
れた粉砕工程中に蒸気又はガス雰囲気の存在のもとで間
隙内で外方に案内される繊維質のＩＪグノセルローズ含
有材料からパルプを製造する方法に関する。

入口通路には通常容器が形成されていて、その中で出発
材料又は粉砕製品の子熱が蒸気のような加熱作動体によ
って、材料が粉砕装置の粉砕間隙又は空間に供給される
前に大気圧又は高圧のもとで行われる。この関係でパル
プが、特に光輝と強度が考慮されるときにもしも粉砕工
程が処理の期間が短期に保たれ、適当な粉砕中の塊の凝
縮、又は乾燥の含有が１５なし、し４０％のように比較
的に高いように１００なし、し１４０℃、好ましくは１
１８なし・し１２５ｑｏの範囲の温度でかつそれに対応
する蒸気圧力のもとで行われるとすれば紙又は同様な製
品の製造に対して好ましい性質を与えられる。このいわ
ゆる熱機械的方法による、さらに別の特徴は、化学薬品
を、例えば環境の保護の見地から大きな価値がある相当
程度になしで済ませることである。この発明は、繊維パ
ルプの製造の新しい方法に関するもので、この方法は予
熱するための本質的に簡単な装置によって実施されるこ
とができ、しかしながら一方では、最終的なパルプは上
述に簡単に説明した熱機械的方法で得られるのと同一か
、より良いかでさえある性能をもつ。

この発明は、繊維の分離は繊維を一体に保持している中
間の薄片（ｌａｍｅｌｌａｅ）が粉砕の過程で加熱され
、特にその過程の始めに段階で加熱される温度に依存す
るという観察に基づいている。種々の繊維の層あるいは
いわゆる繊維壁を囲んでいる中間の薄片はリグニンを豊
富に含み、それは次第に加熱することによって囲いすな
わち固体の状態から次第に半固体になってゆき、次に連
続的に粘度を増大する。軟化点に関して説明すれば、こ
の語は、粉砕盤の間の粉砕圧力の作用のもとで、繊維壁
の種々な層をときほぐすことにより、繊維の分離が顕著
に行われるほどの機械的強度を中間の薄片がなお残して
いる温度範囲を意味することと理解すべきである。もし
も反対に、粉砕作用が、リグニンよりなる中間の薄片の
温度が軟化点に到達した後にはじまるとすれば、中間薄
片は最も外側の繊維質の層即ち最初の層の上に粘性の被
覆を形成し、この被覆は以後の粉砕を遥かに困難とし、
又最終製品を劣化する。出発材料を予熱器から粉砕間隙
の入口側に供給することは、屡々材料の脱水と組合わさ
れるスクリュのようなコンベヤ部材によってこれまでは
行われており、材料の圧縮は、蒸気雰囲気内で粉砕が行
われるこれらの場合コンベヤ部材を通る蒸気の比較的自
由な流れが維持されるように、十分限定されてきた。

このことは、予熱器内の蒸気圧力が粉砕装置内よりも高
く、それで蒸気は材料と同じ方向に蒸気がコンベヤを通
って流れる場合と、粉砕装置内の蒸気圧力が子熱器内よ
り高く、蒸気は材料の流れに反対する方向に流れる場合
の両方にあてはまる。後者の場合に、蒸気の流れは、一
部分が熱に変換される機械的エネルギーを大量に供給す
ることによって、粉砕盤の間での粉砕工程単味の間に発
生される蒸気によって生ずる。両方の場合に、公知の実
施例における粉砕作業の始めの状態は蒸気の雰囲気内で
行われ、それは中間の薄片の軟化温度に向う方向で粉砕
間隙の第１の区域に材料が入るときに材料の温度を上昇
させる。この発明は、入口通路、子熱器と粉砕間隙の入
口側は材料単味によってお互いに蒸気の通らない状態で
分離され．ることを特徴とする。このようにして、蒸気
又はガスの雰囲気は粉砕間隙の入口開孔で維持され、入
口通路を通して逆流しかねない過圧のもとに停滞してお
り、又このようにして、粉砕装置に供給される材料が粉
砕間隙の入口における空間と直接接続する空間に到達す
る前に、この材料と接触するに到る。この発明を特徴づ
ける他の特性は、出発材料が粉砕間隙内に導入される前
に圧縮され、好ましくは材料の蒸気を通さない栓が形成
される程度に脱水することと組合わすことで顕著である
。好ましくは、入口通路から粉砕装置への途中にある材
料が中間の薄片の軟化点に到達しないがその後で材料が
粉砕間隙の内側区域を通過しそこで粉砕を受けるような
温度に保持される。蒸気雰囲気内で短期間の停留のため
に、粉砕作業の始めの状態の温度は高くはならないで、
はっきりと中間の薄片の軟化温度より下に止まる。それ
で、第１の粉砕区間内の材料は大体入口と予熱器又はそ
のいずれかで有する温度に保たれる。かくて種々の繊維
質の層又は壁の被覆の除去は、ほぐし‘こよって行われ
る。粉砕間隙内の外方への繊維材料の進行に際して、温
度は発生された蒸気によって上げられるので、繊維と細
小繊維の処理と分離は完了させることができ、例えば紙
などの製造に特に優れた特性をもつ繊維パルプが得られ
る。このようにして、増大した細繊維化と増大した膨出
が得られるが、一方で繊維の長さは大体元のままに保持
される。上記した熱機械的の方法と比較すると、最終製
品は改善され、それで予熱の段階は中間の薄片が軟化さ
れるに十分なだけの温度水準で行われるので、繊維の分
離は最終のパルプの性能に高度に効果的に影響する条件
のもとで繊維壁内で行われる。子熱器が形成されている
入口通路に蒸気のような加熱作用体が供給されるのは望
ましいが、温度は１００午○を超過しない。

粉砕ケーシング内では過圧が維持され、それはすべて粉
砕加工によって発生される蒸気によって作られる。回転
粉砕盤又は粉砕装置の両方の盤に供聯合されるエネルギ
ーは大きく、摩擦その他によって熱に変換され、その熱
は、粉砕間隙内の粉砕製品に伴なう水の蒸発を生ずる。
この超過した蒸気の圧力はこの関係で粉砕ケーシングか
らの出口に設けられた排出弁の出口面積を調節する感知
装置によって適当値に保たれる。この発明は添付図面を
参照して例示の形で示された実施例について以下に説明
される。

この発明の他の特徴もこれに関して示されるであろう。
さて、図面を参照すると、符号１０１まコンベヤ１２に
よって予熱器１４に供給される木材の切れ端（以下チッ
プと言う）のような出発原料に対する供給ホッパを示し
ている。該ホッパ−内での１００ｑｏを越えない温度へ
のチップの予熱は、例えば弁１７が具えられている管１
６を通る蒸気の供給によって行われる。子熱器１４は大
気圧のもとにあるのが望ましい。その子熱器の底部にあ
るコンベヤ装置１８から通路２０が粉砕装置すなわち繊
維化装置２４へ予熱器１４から材料を蒸気密に移送を遂
行するための材料を圧縮するコンベヤ装置２２の入口に
向って延びている。図示された実施例では、このコンベ
ヤ装置は材料の流れの方向に円錐形に傾斜した管よりな
り、同じような形をしたスクリュ２６がその管の内側で
作動する。その管の出口端部には、背圧装置２７が接続
されており、背圧装置は、例えばソケットの形をし、そ
の内部には翼状片２８がピストンを具えたサーボモータ
３０‘こよって、該ソケット内部通路３２の中に振り出
され得るように取付けられており（第２図参照）、該通
路はスクリュー・コンブレッサーの後潟の適当な円凍形
構造を形成している。このようにして、翼状片はその通
路を通って自由に通過できるための断面積を減少するこ
とができる。それで出発原料、例えばチップの高度の圧
縮が達成される。材料は通常水分を含んでおり、その水
分はこの圧縮によってコンブレッサ管内の穴３４を通し
て押し出されて漏斗３５を通して排出される。粉砕装置
すなわち繊維化装置２４はケーシング３６内に囲われた
粉砕盤よりなり、図示された実施例におけるこれらの粉
砕盤はケーシング３６と堅固に一体化されている固定粉
砕盤３８と、モータ４２によって回転されるように配置
された軸４４に支持されている回転粉砕盤４０よりなっ
ている。

モータと回転粉砕盤４０との間には公知のようにサーボ
モー夕４５が設けられていて、そのサーボモータは英特
許第７６１１７針号明細書に開示されているように、軸
方向に移動できるが回転はできない圧力ピストンによっ
て、軸の軸受を通して流体の媒体内の圧力を回転軸４４
に伝え、それで粉砕されるべき材料に作用するに必要な
高い粉砕圧力を両粉砕盤の互いに向い合った粉砕面の間
の間隙４８内の外方に向う材料の流動中に供給する。粉
砕装置のケーシング３６の底部には最終的に処理された
繊維パルプの排出導管５０が接続されており、その導管
には排出弁５２が設けられている。粉砕装置のケーシン
グの内部は、ある圧力が維持され、該圧力はケーシング
内に配置された感知部材５４によって制御されている。
弁５２の自由排出面積はサーボモ−夕５６によって設定
され、そのサーボモータ内ではピストン５８が作動し、
そのピストンは伝導装置６０を介してて弁５２の移動自
在の弁体に連結されている。サーボモ−夕には圧力媒体
が管６２を介して供給され、この管はピストン５８のい
ずれの側にも開いており、又調節器６４に接続されてい
る。この調節器は管６６を介して圧力媒体源と接続され
ており、管６８を通して感知部材５４によって作動され
る。この装置によって、必要な大きさの過圧が粉砕装置
のケーシング３６内に維持されることができる。出発原
料は、コンベヤ装置２２及び粉砕圧力部材２７内での圧
縮後、管７０を通ってさらに進行を続けるが、その管の
内部は適当に円筒形をなし、その自由端部は回転粉砕盤
４０に近接して設けられている。

この管はここで粉砕円盤４０の回転軸線に関して偏心的
に位置されているので、原料が粉砕盤の間の間隙すなわ
ち中間の隙間４８内に導入される前に原料の高度に圧縮
された栓の分解に役立つ。該栓の分解は個０した管７０
の出口に対向している粉砕盤４０上の１個又は数個の翼
片７２によって行われる００解作用によって適当に達成
される。原料は、管７０内を無理に進行させられるに、
密度が高いので、特別な手段によって、その始めの密度
にまで破砕されなければならない。出発原料の圧縮に関
連して、その中に存在する水分は押し出されるので、原
料の乾燥した成分５０％又はそれ以上になるであろう。
この高い密度は粉砕処理に対しては適当でない、その理
由のために、水が１個又は数個の管７４を介して間隙４
８の内側に供給される。付加される水は矢印７６で示さ
れるように粉砕間隙単味に１個又は数個の半径方向の区
域に供給されることができる。粉砕されるべき原料がコ
ンベヤ、圧縮装置２２，２７によって圧縮されると、密
集された原料の栓が管状通路７０内に形成されて、その
栓がその通路を通る蒸気の通過の邪魔となる。同時に、
原料は中間の薄片が共に結合しているくらいの低温なの
で、繊維は軟化曲線の下か、低い部分に保持されている
。それで原料は室温より僅かに高く１００００までの温
度をもつている。このことは、２個の粉砕盤３８，４０
の間の間隙４８の第１の区域に原料が導かれ、高い円周
速度で互いに対し回転している粉砕盤の間の高い作動圧
力を受ける時、中間の薄片とその間に位置した繊維の壁
が裂けあるいはほぐされるが、一方中間の薄片はまだ半
固体であり、従ってそれらが粘着性となりあるいは半液
体状を通り過ぎる軟化点に達しないし、越えていない。
粉砕作業中の原料の乾燥した分の含量は、上述した熱機
械的方法における場合のように、高く、すなわち１５〜
４０％に達し、その含量は７４又は７６の程度に水の供
給によって調節される。

高い作動圧力とエネルギーの大量の供給によって、粉砕
区域において過圧下の蒸気の雰囲気が発達し、その雰囲
気は材料の流れ方向の後方への連絡が存在しないという
事実に塞いて、原料の進行方向に反対の方向である後方
にその行き先を強いることはできないで、代りに粉砕ケ
ーシング内に逸出し、そこから仕上げられた原料ととも
に雰囲気は出口５０とそこに設けられた排出弁５２を通
って外に出る。粉砕間隙の外方部分では、繊維状原料は
内方の粉砕区域の原料の温度より高い温度をもった蒸気
の雰囲気と接触するに至り、繊維組織の細４・繊維への
分解を伴う粉砕作業は最も好ましい条件の下で行われる
ことができる。

粉砕ケーシング内の圧力とそれに伴う雰囲気の温度は弁
５２と感知部材５４により変化させ得る。排出導管５０
は粉砕されたパルプを、随伴する蒸気から分離するため
のサイクロン又は遠心分離機８０に接続することができ
る。

内部に蒸気を通さない材料の栓が保持され、かつ粉砕盤
３８の分解装置７２に向って進行するところの粉砕ケー
シングと通路７０との間の空間は全くキャップ８２によ
って外側に対して密閉されている。

背圧部材２７も又ハウジング８４内に閉じ込められてい
るので、蒸気は絞り翼片２８の間を外側に漏洩しない。
この発明によれば、粉砕装置内の蒸気の温度と圧力又は
そのいずれか一方を変化することによって、種々の利用
分野に適する性質をもつパルプが生産され得ることは容
易に理解される。

それで、もし蒸気の温度が１１５００と１３５００の範
囲にあるように１００００をこえて選択されるとすれば
、最大の細小繊維化された熱化学的パルプが得られる。
もしも温度が１３５℃をこえると、パルプの繊維は被覆
が除かれるが何らかの評価し得る細小繊維化を伴うこと
はない。粉砕装置に先立つチップのような出発原料の強
力な圧縮は、ある種の予備の加工と引続いて行われる粉
砕過程に好ましい影響をもつ原料の軟化を必要とする。

もしも、漂白剤のような化学薬品が出発原料に添加され
るとすれば、この発明によると、圧縮供給装置も又液体
の均質の分布とその希望されない余分な量の除去に役立
つ。繊維性原料を同時に圧縮するスクリュ・コンベヤは
、それ自体公知であり、ずっと以前から繊維性材料の化
学薬品による浸透に先立ってそれらの紬孔から水と空気
を除去するために使用されてきた。

引続く圧力緩和工程において、圧縮された材料が化学薬
品を含んだ液の表面の下方にある時、この液は紬孔に吸
収されて、繊維状材料は化学薬品を含有する液で完全に
浸透されるであろう。この場合に、粉砕装置内で発出さ
れた過圧力の下で蒸気の後方へ向けられた流を防止する
ところの木材原料の蒸気を通さない栓を生じさせること
は間違いない。明らかに、この発明は示された実施例に
限定されないが、その基本的概念の範囲内で多くの点で
改変されることができる。

子熱器を考えられる温度で又圧力下で空気のような非凝
縮性のガスによって達成される過圧を受けさせることは
考えられるので、この場合にはチップも又引続く粉砕処
理の最終段階における温度より低い温度まで加熱される
。子熱器１４に対する加熱作用材として、蒸気が用いら
れることができ、それは粉砕装置内で発生され、又次に
それは粉砕装置のケーシングの内部に粉砕盤の間の原料
の流れの方向に見て粉砕間隙の前あるいは後で接続され
た管を通してそこから抽出される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するための装置を線図的
に一部切断して示す側面図、第２図は第１図に示された
装置の一部の粉砕装置を拡大して示す垂直断面図である
。 図中、１０・・・供給ホッパ、１２，１８，２２…コン
ベヤ装置、１４…子熱器、２４・・・粉砕装置、２７・
・・背圧装置、３５…漏斗、３８…固定粉砕盤、４０・
・・回転粉砕盤、４２・・・モータ、４５，５６…サー
ボ・モータ、５４・・・感知部材、６４・・・調節器、
８０・・・遠心分離機。 第７図 発２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 例えば木材チツプのような粉砕さるべき材料が、お
   互いに関して回転でき、そしてケーシング内に納められ
   、かつお互いに向き合つている軸方向の圧力の下におか
   れた少なくとも二つの粉砕円盤より成り、前記材料は、
   入口通路から前記円盤の間に形成された間隙へ、該間隙
   の半径方向に内側の部分のところで導入され、そして粉
   砕工程の間に蒸汽あるいは気体の雰囲気の存在下に前記
   間隙内で、外方に案内されるやり方でパルプを製造する
   方法において、出発材料は前記粉砕間隙に導入される前
   に蒸汽雰囲気の温度より低い温度に予熱され、そしてそ
   の後必要ならば脱水を伴つて、前記入口通路に前記材料
   の蒸汽を通さない栓を形成し、該蒸気を通さない栓は、
   粉砕間隙の中に導入される直前に、回転している円盤に
   連結した回転している叩解部材により分解されるので、
   粉砕の間に間隙の中に生じた蒸汽はケーシングの方へ間
   隙内を半径方向で外側にのみ実質的に流れるように強い
   られ、それ故に粉砕作業の初期の部分の後にのみ前記材
   料の繊維は発生された蒸汽の比較的高い温度にまで加熱
   されること、を特徴とする繊維質リグノセルローズ含有
   材料からパルプを製造する方法。 ２ 出発材料は最高でも１００℃の温度に予熱されこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維質のリグ
   ノセルローズ含有材料からパルプを製造する方法。 ３ 過圧雰囲気がケーシング内に維持されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の繊維質のリグノ
   セルローズ含有材料からパルプを製造する方法。 ４ 粉砕間隙内で材料が粉砕処理をうける直前に水が分
   解された栓に供給されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の繊維質のリグノセルローズ
   含有材料からパルプを製造する方法。 ５ 例えば木材チツプのような粉砕さるべき材料が、お
   互いに関して回転でき、そしてケーシング内に納められ
   、かつお互いに向き合つている軸方向の圧力の下におか
   れた少なくとも二つの粉砕円盤より成り、前記材料は、
   入口通路から前記円盤の間に成された間隙へ、該間隙の
   半径方向に内側の部分のところで導入され、そして粉砕
   工程の間に蒸汽あるいは気体雰囲気の存在下に前記間隙
   内で、外方に案内されるやり方でパルプを製造する装置
   において、入口通路へ蒸汽の逆流を防いでいる前記材料
   だけでできた小形の蒸汽を通さない栓を形成するように
   高圧の下で前記材料を脱水および圧縮するコンベヤー装
   置が、予熱器と粉砕間隙の間の入口通路に設けられてい
   ること、と内部を前記蒸汽を通さない栓が前進する通路
   の出口開口に隣接して、前記粉砕間隙の中で叩解による
   前記栓の分解用に、回転し得る粉砕用の円盤上に少なく
   とも一つの突起を設けたこと、と粉砕の間に間隙で生じ
   た蒸汽が、間隙内において半径方向で外側にのみ実質的
   に流れることを強いられるように蒸汽の出口が設けられ
   ていること、を特徴とする繊維質のリグノセルローズ含
   有材料からパルプを製造する装置。 ６ 粉砕されるべき材料を最高１００℃の温度に予熱す
   るために、加熱作用物と伴つて予熱器が設けられ、そし
   て該予熱器の中は好ましくは大気圧であることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の繊維質のリグノセルロ
   ーズ含有材料からパルプを製造する装置。 ７ 粉砕さるべき材料の脱水器としてもコンベヤーが作
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第５項また
   は第６項記載の繊維質のリグノセルローズ含有材料から
   パルプを製造する装置。 ８ 前記回転し得る粉砕円盤の心違い前方に位置した口
   のある通路が設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項記載の繊維質のリグノセルローズ含有材料
   からパルプを製造する装置。 ９ 粉砕間隙内で粉砕処理をされている時に粉砕される
   べき材料に水を供給する少なくとも一つの管と、それで
   前記材料の乾燥部含有度を低下することを特徴とする特
   許請求の範囲第５項から第８項のいづれか一項に記載の
   繊維質のリグノセルローズ含有材料からパルプを製造す
   る装置。